JP6907705B2 - 酸化鉱石の製錬方法 - Google Patents
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平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3)
本発明に係る酸化鉱石の製錬方法は、酸化鉱石を原料として、その酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物とし、得られた混合物を高温下で還元処理に付して還元物であるメタルを製造する方法である。例えば、酸化鉱石として、酸化ニッケルや酸化鉄等を含有するニッケル酸化鉱石を原料とし、そのニッケル酸化鉱石を炭素質還元剤と混合して、高温下において、混合物に含まれるニッケルを優先的に還元し、また鉄を部分的に還元することで鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する方法が挙げられる。
平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3)
本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、ニッケル酸化鉱石を炭素質還元剤と混合して混合物とし、その混合物に対して還元処理を施すことによって、還元物としてメタルであるフェロニッケルとスラグとを生成させる方法である。この製錬方法では、混合物中のニッケル(酸化ニッケル)を優先的に還元させ、また、鉄(酸化鉄)を部分的に還元することで、フェロニッケルを生成させる。なお、メタルであるフェロニッケルは、還元処理を経て得られたメタルとスラグとを含む混合物から、そのメタルを分離することで回収することができる。
混合処理工程S1は、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を混合して混合物を得る工程である。具体的には、混合処理工程S1では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に、炭素質還元剤を添加して混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が0.1mm〜0.8mm程度の粉末を添加して混合し、混合物を得る。なお、混合処理は、混合機等を用いて行うことができる。
原料鉱石であるニッケル酸化鉱石としては、特に限定されないが、リモナイト鉱、サプロライト鉱等を用いることができる。なお、ニッケル酸化鉱石は、酸化ニッケル(NiO)と、酸化鉄(Fe2O3)とを少なくとも含有する。
炭素質還元剤としては、特に限定されないが、石炭粉、コークス粉等が挙げられる。
平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3)
ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤のほか、混合物における鉄−ニッケル比を調整するために任意成分として鉄鉱石を添加することができる。ここで、鉄鉱石としては、特に限定されないが、例えば、鉄品位が50%程度以上のものや、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬により得られるヘマタイト等を用いることができる。
また、バインダーとしては、例えば、ベントナイト、多糖類、樹脂、水ガラス、脱水ケーキ等を挙げることができる。また、フラックス成分としては、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素等を挙げることができる。
還元投入前処理工程S2は、混合処理工程S1で得られた、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物を成形させ、必要に応じて乾燥させる工程である。すなわち、この還元投入前処理工程S2では、原料粉末を混合して得られた混合物を、後述する還元処理工程S3にて使用する炉に投入し易くし、また効率的に還元反応が起こるように成形する。
得られた混合物を成形する場合、その混合物を塊状化(造粒)して塊状の成形体(ペレット、ブリケット等)にしてもよく、混合物を容器等に充填して混合物充填容器にしてもよい。
このうち、混合物を塊状化する場合、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物に対して、塊状化に必要な所定量の水分を添加し、例えば塊状物製造装置(転動造粒機、圧縮成形機、押出成形機等、あるいはペレタイザーともいう)を用いて、ペレット、ブリケット等の塊状の成形体(以下、単に「ペレット」という場合がある。)に成形する。
他方で、混合物を容器等に充填して成形する場合、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物を押出機等で混練しながら所定の容器等に充填することで、混合物充填容器とすることができる。得られた混合物充填容器は、そのまま次工程の還元処理工程S3に供してもよいが、容器等に収容されている混合物をプレス等によって押し固めたものを、還元処理工程S3に供することがより好ましい。特に、容器等に収容されている混合物を押し固めて成形し、成形された混合物を次工程の還元処理工程S3に付すことで、混合物の間に生じる空隙を低減させて密度を高めることができ、また、密度が均一化することで還元反応をより均一に進め易くすることができる。したがって、品質のばらつきのより小さいフェロニッケルを作製することができる。
ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物には、混合物を成形する前後の少なくともいずれかにおいて、乾燥処理を行ってもよい。ここで、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤を含有する混合物には水分が多く含まれていることがあり、このような混合物を急激に還元温度まで昇温すると、水分が一気に気化し、膨張して混合物が破壊することがある。また、混合物は、水分によってべたべたした状態となっていることも多い。
還元処理工程S3では、還元投入前処理工程S2を経て成形された混合物を還元炉に装入して、所定の還元温度に還元加熱する。このように、混合物に対して加熱処理することで、製錬反応(還元反応)が進行して、メタルとスラグとの混在物が生成する。
乾燥工程S31では、原料粉末を混合して得られた混合物に対して乾燥処理を施す。この乾燥工程S31は、混合物中の水分や結晶水を飛ばすことを主な目的とする。
予熱工程S32では、乾燥工程S31での乾燥処理によって水分を除去した後の混合物を予熱(予備加熱)する。この予熱工程S32は、還元時に温度がスムーズに還元温度まで上がるようにすることを主な目的とする。
還元工程S33では、予熱工程S32にて予熱した混合物に対し、所定の還元温度で還元処理を施す。この還元工程S33は、予熱工程S32で予熱した混合物を還元することを主な目的とする。
還元工程S33を経て得られた還元物に対して、回転炉床炉内で所定の温度条件で保持する温度保持工程S34を行ってもよい。具体的に、この温度保持工程S34は、還元工程S33における還元温度を同等の温度に還元物を保持することによって、その還元物中におけるメタル成分をさらに沈降させて纏め、メタルを粗大化させる。これにより、メタルを回収し易くすることができる。
冷却工程S35は、還元工程S33を経て、あるいは必要に応じて温度保持工程S34にて温度を保持した後の還元物を、続く分離工程S4にて分離回収できる温度にまで冷却する工程である。
分離工程S4では、還元処理工程S3にて生成した還元物から、メタル(フェロニッケルメタル)を分離して回収する。具体的には、混合物を還元加熱処理することによって得られた、メタル相(メタル固相)とスラグ相(スラグ固相)とを含む混在物(還元物)から、メタル相を分離して回収する。
実施例1〜12、比較例1〜3の各試料について、原料鉱石としてのニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、バインダー、及び炭素質還元剤(石炭粉)を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合した。
混合処理によって得られる混合物に対して、パン型造粒機を用いてφ18±1.5mmの球形状のペレットに成形することで塊状化した後、固形分が70重量%程度、水分が30重量%程度となるように、200℃〜250℃の熱風を吹き付けて乾燥処理を施した。下記表3に、乾燥処理後の混合物(ペレット)の固形分組成(炭素を除く)を示す。
前処理を行った後のペレットを、実質的に酸素を含まない窒素雰囲気にした、回転炉床炉を有する還元炉に各々装入した。還元炉としては、図4に示すように、炉床が回転移動する領域を4分割するように4つの処理室23〜26を備えた回転炉床炉20を有するものを用いた。この還元炉2では、乾燥室21が回転炉床炉20の処理室23に接続されており、また、外部冷却室27が回転炉床炉20の処理室26に接続されている。
ニッケルメタル化率=
ペレット中のメタル化したNi量÷(ペレット中の全てのNi量)×100(%)
メタル中のニッケル含有率=
ペレット中のメタル化したNi量÷(ペレット中のメタル化したNiとFeの合計量)×100(%)
10 混合物
2 還元炉
20 回転炉床炉
21 乾燥室
23〜26 処理室
27 外部冷却室
Claims (6)
- ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合し、得られた混合物を加熱する還元処理を行い、還元物であるメタルとスラグとを得る製錬方法であって、
前記炭素質還元剤として粒子(還元剤粒子)から構成されるものを用い、
前記還元剤粒子についての、下記式(1)及び(2)により求められる平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、
下記式(3)により求められる平均最大粒子長が5μm以上500μm以下である
ニッケル酸化鉱石の製錬方法。
平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3) - 前記還元処理における還元温度を、1200℃以上1450℃以下とする
請求項1に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。 - 前記混合物は、乾燥時におけるFe 2 O 3 濃度が50重量%以上60重量%以下の範囲である、請求項1又は2に記載に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
- 前記混合物に対して、200℃以上250℃以下の熱風を吹き付けて乾燥処理を施した後、前記還元処理における加熱を行う、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
- 前記還元処理では、混合物に対して、700℃以上1280℃以下の予熱温度で予熱した後、前記加熱を行う、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
- 前記メタルは、フェロニッケルである
請求項1乃至5のいずれかに記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017103029A JP6907705B2 (ja) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 酸化鉱石の製錬方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017103029A JP6907705B2 (ja) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 酸化鉱石の製錬方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2018197382A JP2018197382A (ja) | 2018-12-13 |
JP6907705B2 true JP6907705B2 (ja) | 2021-07-21 |
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ID=64663035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017103029A Active JP6907705B2 (ja) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 酸化鉱石の製錬方法 |
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-
2017
- 2017-05-24 JP JP2017103029A patent/JP6907705B2/ja active Active
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