JP7052239B2

JP7052239B2 - 酸化鉱石の製錬方法

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Publication number: JP7052239B2
Application number: JP2017140125A
Authority: JP
Inventors: 隆士井関; 幸弘合田; 純一小林; 修二岡田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2037-07-19
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Description

本発明は、酸化鉱石の製錬方法に関するものであり、例えば、ニッケル酸化鉱石等を原料として炭素質還元剤により還元することで還元物を得る製錬方法に関する。

酸化鉱石の一種であるリモナイトあるいはサプロライトと呼ばれるニッケル酸化鉱石の製錬方法として、熔錬炉を使用してニッケルマットを製造する乾式製錬方法、ロータリーキルンあるいは移動炉床炉を使用して鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用してミックスサルファイドを製造する湿式製錬方法等が知られている。

上述した様々な方法の中で、特に乾式製錬法を用いてニッケル酸化鉱石を還元して製錬する場合、反応を進めるために原料のニッケル酸化鉱石を適度な大きさに破砕する等して塊状物化する処理が前処理として行われる。

具体的に、ニッケル酸化鉱石を塊状物化する、すなわち粉状や微粒状の鉱石を塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱石と、それ以外の成分、例えばバインダーやコークス等の還元剤とを混合して混合物とし、さらに水分調整等を行った後に塊状物製造機に装入して、例えば一辺あるいは直径が１０ｍｍ～３０ｍｍ程度の塊状物（ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」という）とするのが一般的である。

塊状物化して得られるペレットには、含有する水分を「飛ばす」ために、ある程度の通気性が必要となる。さらに、その後の還元処理においてペレット内で均一に還元が進まないと、得られる還元物の組成が不均一になり、メタルが分散したり偏在したりする等の不都合が生じる。そのため、ペレットを作製する際には混合物を均一に混合したり、得られたペレットを還元する際には可能な限り均一な温度を維持することが重要となる。

加えて、還元処理により生成するメタル（フェロニッケル）を粗大化させることも非常に重要な技術である。生成したフェロニッケルが、例えば数１０μｍ～数１００μｍ以下の細かな大きさであった場合、同時に生成するスラグと分離することが困難となり、フェロニッケルとしての回収率（収率）が大きく低下してしまう。そのため、還元後のフェロニッケルを粗大化する処理が必要となる。

さらに、製錬コストをいかに低く抑えられるかも重要な技術的課題であり、コンパクトな設備で操業することができる連続処理が望まれている。

例えば、特許文献１には、フェロニッケルの製造方法に関する技術が開示されており、特に、低品位の酸化ニッケル鉱石から高効率でフェロニッケル又はフェロニッケル製錬原料を製造する方法が開示されている。具体的には、酸化ニッケル及び酸化鉄を含有する原料と炭素質還元材とを混合して混合物とする混合工程と、その混合物を移動炉床炉内で加熱し還元して還元混合物を得る還元工程と、還元混合物を溶解炉で溶解してフェロニッケルを得る溶解工程と、を備えた方法が開示されている。

ここで、特許文献１には、還元混合物中のＮｉの金属化率を４０％以上、好ましくは８５％以上とすることにより、還元混合物中に残留する酸化ニッケルを溶解炉で還元するのに必要な還元所要熱が少なくなり、溶解炉におけるエネルギー消費量を低減できる、との記載がある。しかしながら、還元混合物中のＮｉの金属化率（以下、「メタル化率」ともいう）を高くして溶融炉で還元するのに必要な還元所要熱を少なくしても、Ｎｉをメタル化するのに必要な熱量そのものは同じであるため、全体でみるとエネルギーの消費量を低減することにはならず、従って製錬コストを低減することにはならない。

また、特許文献１には、移動炉床炉内で還元された還元塊成物（還元混合物）は、移動炉床炉内に設けられた輻射式冷却板や冷媒吹き付け装置等により通常１０００℃程度に冷却してから排出装置で排出される、との記載がある。しかしながら、還元塊成物を１０００℃程度以下まで冷却してから移動炉床炉から排出して回収するのでは、その移動炉床炉が冷えてしまい、還元するために再度温度を上げるためのエネルギーを要し、コストがかかってしまう。また、冷却、加熱を繰り返すことで炉への熱衝撃が高まり、装置寿命を縮めてしまい、これもコストアップにつながる要因となる。

このように、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を混合し、その混合物を還元してメタルを製造するにあたり、生産性を向上させるとともに、製造コストを抑えながら高品質のメタルを製造するには、多くの問題があった。

特開２００４－１５６１４０号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を含む混合物を還元することでメタルを製造する製錬方法において、高い生産性でもって高品質のメタルを効率的に製造することができる方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物に対する還元処理と、得られた還元物に対する冷却処理の一部とを、回転炉床炉の回転部内にて行い、冷却処理を経て得られる還元物を、その回転炉床炉の炉床を傾転させることによって排出することで、効率的に還元物を回収でき、高品質なメタルが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明の第１の発明は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物を乾燥する乾燥工程と、乾燥させた混合物を予熱する予熱工程と、予熱後の混合物を還元する還元工程と、得られた還元物を冷却する冷却工程と、を有する還元処理工程を含み、少なくとも前記還元工程における処理と前記冷却工程における一部の処理とを、炉床が回転する回転炉床炉の回転部内にて行い、該冷却工程における冷却処理を経て得られた還元物を、該回転炉床炉の所定の炉床を傾転させることによって排出する、酸化鉱石の製錬方法である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記冷却工程では、前記還元物に対する冷却処理を２段階に分けて該還元物を段階的に冷却し、１段階目の冷却処理を前記回転炉床炉の回転部内に構成される第１の冷却室にて行い、２段階目の冷却処理を該回転炉床炉の回転部外に接続されて構成される第２の冷却室にて行い、前記第１の冷却室の炉床を傾転させることによって、１段階目の冷却処理を経て得られた還元物を前記第２の冷却室に排出する、酸化鉱石の製錬方法である。

（３）本発明の第３の発明は、第１の発明において、前記冷却工程では、前記還元物に対する冷却処理を２段階に分けて該還元物を段階的に冷却し、１段階目の冷却処理を前記回転炉床炉の回転部内に構成される第１の冷却室にて行い、２段階目の冷却処理を該回転炉床炉の回転部外に接続されて構成される第２の冷却室にて行い、前記第２の冷却室の炉床を傾転させることによって、２段階目の冷却処理を経て得られた還元物を排出する、酸化鉱石の製錬方法である。

（４）本発明の第４の発明は、第１の発明において、前記冷却工程では、前記還元物に対する冷却処理を２段階に分けて該還元物を段階的に冷却し、その後、冷却した還元物を保持する保持処理を行い、１段階目の冷却処理を前記回転炉床炉の回転部内に構成される第１の冷却室にて行い、２段階目の冷却処理を該回転炉床炉の回転部外に接続されて構成される第２の冷却室にて行い、該２段階目の冷却処理後の還元物に対する前記保持処理を該第２の冷却室に連続的に接続されて構成される保持室にて行い、前記保持室の炉床を傾転させることによって、２段階目の冷却処理を経て得られる還元物を排出する、酸化鉱石の製錬方法である。

（５）本発明の第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記還元工程では、還元温度を１２００℃以上１４５０℃以下として還元する、酸化鉱石の製錬方法である。

（６）本発明の第６の発明は、第２乃至第５のいずれかの発明において、前記冷却工程では、前記１段階目の冷却処理において前記還元物の温度を７００℃以上１２８０℃以下の範囲に冷却する、酸化鉱石の製錬方法である。

（７）本発明の第７の発明は、第２乃至第６のいずれかの発明において、前記冷却工程において前記２段階目の冷却処理を経て得られる前記還元物の温度は６００℃以上である、酸化鉱石の製錬方法である。

（８）本発明の第８の発明は、第１乃至第７のいずれかの発明において、前記還元工程を経て得られた還元物を、前記回転炉床炉の回転部内で所定の温度に保持する温度保持工程をさらに有し、前記温度保持工程にて前記還元物を所定の時間で保持した後に、該還元物を前記冷却工程に供給する、酸化鉱石の製錬方法である。

（９）本発明の第９の発明は、第８の発明において、前記温度保持工程では、前記還元物を１３００℃以上１５００℃以下の温度に保持する、酸化鉱石の製錬方法である。

（１０）本発明の第１０の発明は、第１乃至第９のいずれかの発明において、前記乾燥工程にて乾燥させる前記混合物は、少なくとも、酸化鉱石と、炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合処理工程と、得られた混合物を塊状化する処理又は所定の容器に充填する処理を行う前処理工程と、を経て得られたものである、酸化鉱石の製錬方法である。

（１１）本発明の第１１の発明は、第１乃至第１０のいずれかの発明において、前記還元処理工程における前記冷却工程にて所定の温度に冷却した還元物を、メタルとスラグとに分離して回収する分離工程を有する、酸化鉱石の製錬方法である。

（１２）本発明の第１２の発明は、第１乃至第１１のいずれかの発明において、酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石である、酸化鉱石の製錬方法である。

（１３）本発明の第１３の発明は、第１乃至第１２のいずれかの発明において、前記還元物は、フェロニッケルを含有する、酸化鉱石の製錬方法である。

本発明によれば、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を含む混合物を還元することでメタルを製造する製錬方法において、高い生産性でもって高品質のメタルを効率的に製造することができる。

ニッケル酸化鉱石の製錬方法の流れの一例を示す工程図である。還元処理工程にて実行する処理工程を示す工程図である。回転炉床炉の構成の一例を示す構成図である。回転炉床炉の構成の一例を示す構成図である。炉床を傾転させる炉床傾転装置の構成例を説明するための図であり、（ａ）は非傾転時における様子を示す図であり、（ｂ）は傾転時における様子を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書において、「Ｘ～Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数値）との表記は、「Ｘ以上Ｙ以下」の意味である。

≪１．本発明の概要≫
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。

具体的に、本発明に係る酸化鉱石の製錬方法は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物を乾燥する乾燥工程と、乾燥させた混合物を予熱する予熱工程と、予熱後の混合物を還元する還元工程と、得られた還元物を冷却する冷却工程と、を有する還元処理工程を含む。そして、この製錬方法では、少なくとも還元工程における処理と冷却工程における一部の処理とを、炉床が回転する回転炉床炉の回転部内にて行い、冷却工程における冷却処理を経て得られた還元物を、回転炉床炉の所定の炉床を傾転させることによって排出させることを特徴としている。

詳しくは後述するが、傾転させる回転炉床炉の炉床は、回転炉床炉を構成する回転部における最終処理室の炉床であってもよく、また、その回転部に外に接続される処理室の炉床であってもよい。なお、回転炉床炉の回転部の外に接続される処理室も、回転炉床炉を構成する要素であり、その回転部の外に接続された処理室の床についても炉床と称する。

このような製錬方法によれば、冷却工程における冷却処理を経て得られた還元物を、回転炉床炉の炉床を傾転させて排出させるようにしていることから、その還元物を一気に排出させ回収することができ、回収に必要な機構等を必要とせずに、確実にかつ効率的に回収することができる。これにより、高い生産性でもってメタルを製造することができる。

また、このようにして得られるメタルは、ニッケル品位が高く高品質なものとなる。

また、炉床を傾転させて還元物を一気に回収できることから、回収時の温度の低下を最低限度で抑えることができ、その分、回転炉床炉内での次の処理に必要な温度にまで再加熱するのに必要なエネルギー量を低減することができる。そして、回転炉床炉の温度低下や再加熱による温度上昇に基づく温度差の発生を抑えることができることから、炉床や炉壁に加わる熱応力を減らすことができ、その結果として炉の寿命を延ばすことができる。さらに、操業中の不具合も有効に減らすことができる。

以下では、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）として、ニッケル酸化鉱石の製錬方法を例に挙げて説明する。上述したように、製錬原料であるニッケル酸化鉱石は、酸化ニッケル（ＮｉＯ）と酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）とを少なくとも含むものであり、そのニッケル酸化鉱石を製錬原料として還元処理することで、メタルとして鉄－ニッケル合金（フェロニッケル）を製造することができる。

なお、本発明は、酸化鉱石としてニッケル酸化鉱石に限定されるものではなく、製錬方法としても酸化ニッケル等を含むニッケル酸化鉱石からフェロニッケルを製造する方法に限られるものではない。

≪２．ニッケル酸化鉱石の製錬方法≫
本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、製錬原料であるニッケル酸化鉱石を炭素質還元剤等と混合、混練して混合物を作り、その混合物に対して還元処理を施すことによって、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。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。

図１は、ニッケル酸化鉱石の製錬方法の流れの一例を示す工程図である。図１に示すように、このニッケル酸化鉱石の製錬方法は、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤等の材料とを混合して混合物を得る混合処理工程Ｓ１と、得られた混合物を塊状化あるいは所定の容器に充填する還元投入前処理工程Ｓ２と、所定の温度（還元温度）で混合物を還元する還元処理工程Ｓ３と、還元処理により生成したメタルとスラグとを含む混合物からメタルを分離して回収する分離工程Ｓ４と、を有する。

＜２－１．混合処理工程＞
混合処理工程Ｓ１は、ニッケル酸化鉱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、混合処理工程Ｓ１では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石と、炭素質還元剤と、さらに必要に応じて、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が０．２ｍｍ～０．８ｍｍ程度の原料粉末とを所定の割合で混合して混合物を得る。

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（Ｆｅ_２Ｏ_３）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、例えば、石炭粉、コークス粉等が挙げられる。なお、この炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石の粒度や粒度分布と同等の大きさのものであると、均一に混合し易く、還元反応も均一に進みやすくなるため好ましい。

炭素質還元剤の混合量としては、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケルの全量をニッケルメタル還元するのに必要な化学当量と、酸化鉄（酸化第二鉄）を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との両者合計値（便宜的に「化学当量の合計値」ともいう）を１００質量％としたときに、好ましくは５質量％以上６０質量％以下の炭素量の割合、より好ましくは１０質量％以上４０質量％以下の炭素量の割合となるように調整することができる。このように、炭素質還元剤の混合量を、化学当量の合計値１００質量％に対して５質量％以上の割合とすることで、ニッケルの還元を効率的に進行させることができ生産性が向上する。一方で、化学当量の合計値１００質量％に対して６０質量％以下の割合とすることで、鉄の還元量を抑えて、ニッケル品位の低下を防ぎ、高品質のフェロニッケルを製造することができる。このように、好ましくは、炭素質還元剤の混合量を化学当量の合計値１００質量％に対して５質量％以上６０質量％以下の炭素量の割合とすることで、混合物の表面に金属成分により生成した殻（メタルシェル）を均一に生成させて生産性を向上させることができ、またニッケル品位の高い高品質なフェロニッケルを得ることができ、好ましい。

また、任意成分の添加剤である鉄鉱石としては、例えば、鉄品位が５０％程度以上の鉄鉱石、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、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。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。

混合処理工程Ｓ１では、上述したようなニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を均一に混合することによって混合物を得る。この混合に際しては、混合性を高めるために混練を同時に行ってもよく、混合後に混練を行ってもよい。具体的に、混練は、例えば二軸混練機等を用いて行うことができ、混合物を混練することによってその混合物にせん断力を加え、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いて、均一に混合できるとともに、各々の粒子の密着性を向上させ、また空隙を減少させることができる。これにより、還元反応が起りやすくなるとともに均一に反応させることができ、還元反応の反応時間を短縮することができる。また、品質のばらつきを抑えることができる。そして、結果として、生産性の高い処理を施すことができ、高い品質のフェロニッケルを製造することができる。

また、混練した後、押出機を用いて押出してもよい。このように押出機で押出すことによって、より一層高い混練効果を得ることができる。

なお、下記表１に、混合処理工程Ｓ１にて混合する、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石の組成（質量％）の一例を示す。なお、原料の組成としては、これに限定されるものではない。

＜２－２．還元投入前処理工程（前処理工程）＞
還元投入前処理工程Ｓ２は、混合処理工程Ｓ１で得られた混合物を、塊状物に塊状化し、あるいは容器に充填する工程である。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生じるように成形する。

［混合物の塊状化］
得られた混合物を塊状化する場合には、その混合物を塊状物に形成（造粒）する。具体的には、得られた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）を用いて所定の形状のペレットに成形する。

混合物を成形して得られる塊状化物（ペレット）の形状としては、特に限定されず、例えば、直方体状、円柱状、球状等とすることができる。その中でも、球状のペレットであることにより、還元反応が比較的均一に進み易く好ましい。また、次工程の還元処理工程Ｓ３での処理において、ペレットを積層させた状態で処理できることが好ましく、その点においても、ペレットが直方体状、円柱状、球状等であれば、還元炉内に積層させて載置させ易く、還元処理に供する処理量を多くすることができる。また、このように積層させて還元処理に供することで、一つのペレットを巨大化しなくても還元時の処理量を増やすことができるため、取り扱いが容易となり、また移動時等に崩れ落ちたりすることがなく、不良等の発生を抑えることができる。

また、ペレットの大きさとしては、特に限定されないが、例えば、乾燥処理（乾燥工程Ｓ３１）、予熱処理（予熱工程Ｓ３２）を経て、還元処理（還元工程Ｓ３３）を行うために使用する炉に装入されるペレットの大きさ（球状のペレットの場合には直径）で、１０ｍｍ～３０ｍｍ程度となるようにすることができる。

また、ペレットの体積としては、特に限定されないが、８０００ｍｍ^３以上であることが好ましい。ペレットの体積が小さすぎると、成形コストが高くなり、還元炉に投入するのに手間がかかる。また、ペレットの体積が小さいと、ペレット全体に占める表面積の割合が大きくなるため、ペレットの表面と内部での還元度の差が現れやすくなり、均一に還元を進めることが困難になる可能性があり、高品質のフェロニッケルを製造することが難しくなる。一方で、混合物からなるペレットの体積が８０００ｍｍ^３以上であれば、成形コストを有効に抑えることができ、取り扱いも容易となる。また、高品質のフェルニッケルを安定的に得ることができる。

［混合物の容器への充填］
得られた混合物を容器に充填する場合には、その混合物を押出機等で混練しながら所定の容器に充填することができる。このように、容器に充填したのち、そのまま次工程の還元処理工程Ｓ３にて還元処理を行ってもよいが、容器に充填した混合物をプレス等により押し固めることが好ましい。容器内で混合物を押し固めて成形することによって、混合物の密度を上げることができるとともに、密度が均一化し、還元反応がより均一に進み易くなり、品質ばらつきの小さいフェロニッケルを製造することができる。

容器内に充填する混合物の形状としては、特に限定されないが、例えば直方体、立方体、円柱等とすることが好ましい。また、その大きさについても特に限定されないが、例えば直方体形状や立方体形状であれば、概ね、縦、横の内寸が５００ｍｍ以下であることが好ましい。このような形状、大きさとすることにより、品質ばらつきが小さく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。

＜２－３．還元処理工程＞
還元処理工程Ｓ３では、混合処理工程Ｓ１にて原料粉末が混合され、還元投入前処理工程Ｓ２にて塊状化あるいは容器に充填された混合物を、所定の還元温度に還元加熱する。還元処理工程Ｓ３における混合物の還元加熱処理により、製錬反応が進行して、メタルとスラグとが生成する。

図２は、還元処理工程Ｓ３にて実行する処理工程を示す工程図である。図２に示すように、還元処理工程Ｓ３は、混合物を乾燥する乾燥工程Ｓ３１と、乾燥させた混合物を予熱する予熱工程Ｓ３２と、予熱後の混合物を還元する還元工程Ｓ３３と、得られた還元物を冷却する冷却工程Ｓ３５と、を有する。また、好ましくは、還元工程Ｓ３３を経て得られた還元物を所定の温度範囲に保持する温度保持工程Ｓ３４を有する。

ここで、還元工程Ｓ３３における処理は、炉床が回転する回転炉床炉を用いて行われ、例えば還元温度を１２００℃以上１４５０℃以下として還元処理が施される。さらに、還元処理により得られた還元物を所定の温度範囲に保持する温度保持工程Ｓ３４を実行する場合には、少なくとも、還元工程Ｓ３３における処理と温度保持工程Ｓ３４における処理とを回転炉床炉にて実行する。

このように、これらの処理を同一の回転炉床炉の回転部内にて行うことによって、その回転炉床炉内の温度を高い温度で維持することができるため、それぞれの工程における処理の都度、温度を上げたり下げたりする等の必要が無くなり、エネルギーコストを大幅に低減することができる。また、回転炉床炉を用いた処理によれば、温度の制御や管理が容易になる。これらのことから、高い生産性でもって品質の良好なフェロニッケルを連続して安定的に製造することができる。

そして、本実施の形態においては、還元工程における処理と共に、冷却工程における一部の処理を、炉床が回転する回転炉床炉の回転部内にて行い、冷却工程における冷却処理を経て得られた還元物を、回転炉床炉の所定の処理室の炉床を傾転させることによって排出させることを特徴としている。なお、回転炉床炉の構成については後で詳述する。

このような方法によれば、回転炉床炉の炉床の傾転排出によって、冷却処理を経て得られるその還元物を一気に排出させ回収することができ、回収に必要な機構等を必要とせずに、確実にかつ効率的に回収することができる。これにより、高い生産性でもってメタルを製造することができる。

［各工程について］
（１）乾燥工程
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、主に混合物中の水分や結晶水を飛ばすことを目的とする。

混合処理工程Ｓ１にて得られた混合物には水分等が多く含まれており、そのような状態で還元処理時に高温の還元温度まで急加熱すると、水分が一気に気化、膨張し、塊状化した混合物が割れたり、場合によって破裂して粉々になってしまい、均一な還元処理を行うことが困難になる。そのため、還元処理を行うに先立ち、混合物に対する乾燥処理を施して水分を除去するようにし、ペレット等の破壊を防止する。

乾燥工程Ｓ３１における乾燥処理は、回転炉床炉の回転部の外に接続される処理室内で行われることが好ましい。回転炉床炉内において乾燥処理を施すエリア（乾燥エリア）を設けて実施することも考えられるが、このような場合、乾燥エリアでの乾燥処理が律速となって、還元工程Ｓ３３における処理や温度保持工程Ｓ３４における処理に影響を与える可能性がある。

したがって、乾燥工程Ｓ３１における乾燥処理は、回転炉床炉の回転部外に接続して設けられる乾燥室にて行われることが好ましい。なお、詳しくは後述するが、図３に、回転炉床炉１と、その回転炉床炉１の回転部１０外に接続された乾燥室２０の構成例を示す。このように、回転炉床炉１の回転部１０外に乾燥室２０を設けることで、後述する予熱、還元、冷却といった工程とは全く別に乾燥室を設計でき、望ましい乾燥処理、予熱処理、還元処理、冷却処理をそれぞれ実行し易くなる。例えば、原料に依存して混合物に水分が多く残存するような場合には、乾燥処理に時間がかかるため、乾燥室２０の全長を長めに設計すればよく、または乾燥室２０内での混合物の搬送速度が遅くなるように設計すればよい。

乾燥室２０における乾燥処理としては、例えば、混合物中の固形分が７０質量％程度で、水分が３０質量％程度となるように処理することができる。また、乾燥方法については、特に限定されないが、乾燥室２０において搬送されてきた混合物に対し熱風を吹き付けることによって行うことができる。また、乾燥温度についても、特に限定されないが、還元反応がはじまらないようにする観点から、５００℃以下とすることが好ましく、かつその５００℃以下の温度で均一に乾燥することが好ましい。

下記表２に、乾燥処理後の混合物における固形分の組成（質量部）の一例を示す。なお、混合物の組成としては、これに限定されるものではない。

（２）予熱工程
予熱工程Ｓ３２では、乾燥工程Ｓ３１での乾燥処理により水分を除去した後の混合物を予熱（予備加熱）する。

混合物を回転炉床炉に装入していきなり高温の還元温度まで上げてしまうと、熱応力によって混合物が割れたり、粉状になってしまったりすることがある。また、混合物の温度が均一に上がらず、還元反応にばらつきが生じ、生成されるメタルの品質がばらつくことがある。そのため、混合物に対して乾燥処理を施した後に、所定の温度にまで予熱することが好ましく、これにより混合物の破壊や還元反応のばらつきを抑えることができる。

予熱工程Ｓ３２における予熱処理は、還元工程Ｓ３３における還元処理を実行する回転炉床炉内（回転炉床炉の回転部内）にて行われることが好ましく、回転部内の回転する炉床において分割された処理室の一つを予熱室として行われるようにすることが好ましい。図３に、回転炉床炉１の構成例を示すが、回転部外に接続された乾燥室２０から続く箇所であって、乾燥室２０を経て移送された混合物が回転炉床炉の回転部内に装入される最初の処理室を予熱室１０ａとして構成することができる。

予熱室１０ａにおける予熱処理としては、特に限定されないが、予熱温度を６００℃以上として行うことが好ましく、予熱温度を７００℃以上１２８０℃以下として行うことがより好ましい。このような範囲の予熱温度で処理することによって、続く還元処理における還元温度まで再加熱する際に必要なエネルギーを大幅に削減することができる。

なお、予熱処理は、上述した乾燥処理と同様に、回転炉床炉の回転部外に設けられた処理室（予熱室）にて行われるようにしてもよい。その場合、予熱室は、回転炉床炉１の回転部外に、乾燥処理を行う乾燥室２０と連続的に設けられるように構成できる。

（３）還元工程
還元工程Ｓ３３では、予熱工程Ｓ３２にて予熱した混合物を所定の還元温度で還元処理する。具体的に、還元工程Ｓ３３における還元処理は、炉床が回転する回転炉床炉内（回転炉床炉の回転部内）にて行う。このように、回転炉床炉を用いて還元処理を行うことにより、炉内の温度を高い温度範囲に維持することができ、温度を上げたり下げたりする必要がなく、エネルギーコストを大幅に低減することができる。また、温度の制御や管理が容易となり、高い品質のフェロニッケルを安定的に生産することができる。

図３に、回転炉床炉の構成の一例を示す。図３に示すように、回転炉床炉１は、炉の本体を構成する回転部１０と、回転部１０に接続して設けられている回転部外処理室１１とによりなっている。そして、回転部１０は、その炉床が回転する領域となっており、内部が４つに分割されてそれぞれで処理室（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を構成している。なお、回転炉床炉１の回転部１０において、還元処理を施す処理室を「還元室」とも称する。回転炉床炉の構成については、図３～図５を参照して後で詳述する。

回転炉床炉を使用した還元処理においては、混合物に含まれるニッケルを優先的にかつ可能な限り完全に還元し、一方で、その混合物に含まれる鉄は一部だけ還元して、目的とするニッケル品位のフェロニッケルが得られようにすることが好ましい。

具体的に、還元温度としては、特に限定されないが、１２００℃以上１４５０℃以下の範囲とすることが好ましく、１３００℃以上１４００℃以下の範囲とすることがより好ましい。このような温度範囲で還元することによって、均一に還元反応を生じさせることができ、品質のばらつきを抑制したメタル（フェロニッケルメタル）を生成させることができる。また、より好ましくは１３００℃以上１４００℃以下の範囲の還元温度で還元することで、比較的短時間で所望の還元反応を生じさせることができる。

還元処理に際しては、上述した範囲の還元温度になるまで回転炉床炉の回転部における還元室の内部温度を上昇させ、昇温後にその温度を維持する。

（４）温度保持工程
必須の態様ではないが、還元工程Ｓ３３を経て得られた還元物を、回転炉床炉１内で所定の高い温度条件で保持する温度保持工程Ｓ３４を行うようにしてもよい。このように、還元工程Ｓ３３における所定の還元温度での還元処理により得られた還元物を、すぐに冷却するのではなく、高温の雰囲気で保持することによって、還元物中において生成したメタル成分を沈降させて粗大化させることができる。

還元処理して得られた状態において還元物中のメタル成分が小さい場合、例えば２００μｍ以下程度のバルク状のメタルであった場合には、その後の分離工程Ｓ４にてメタルとスラグとを分離することが困難になってしまう。このため、必要に応じて、還元反応が終わった後も引き続き一定時間に亘って還元物を高温保持することによって、還元物中のスラグよりも比重の大きいメタルを沈降、凝集させて、メタルを粗大化させる。

なお、還元工程Ｓ３３における還元処理により、製造上問題ないレベルまでメタルが粗大化している場合には、特にこの温度保持工程Ｓ３４を設けることを必要としない。

具体的に、温度保持工程Ｓ３４における還元物の保持温度としては、例えば、１３００℃以上１５００℃以下の高温範囲とすることが好ましい。このような範囲で還元物を高温保持することによって、還元物中のメタル成分を効率よく沈降させて粗大なメタルとすることができる。なお、保持温度が１３００℃未満であると、還元物の多くの部分が固相となるため、メタル成分が沈降しないか、沈降した場合であっても時間を要してしまい好ましくない。一方で、保持温度が１５００℃を超えると、得られた還元物と炉床材との反応が進行して、還元物を回収できなくなることがあり、また、炉を損傷させてしまうことがある。

温度保持工程Ｓ３４における処理は、還元工程Ｓ３３にて使用する回転炉床炉内において、還元処理に続いて連続的に行うようにする。すなわち、図３に示すように、回転炉床炉１において、処理室１０ａを予熱室とし、処理室１０ｂを還元室とし、処理室１０ｃを温度保持工程Ｓ３４における処理を行う温度保持室として、還元室１０ｂを通過して得られた還元物を温度保持室（１０ｄ）にて所定の温度範囲に保持させる。

このように、還元処理を経て得られた還元物を所定の温度に保持する処理を、回転炉床炉を用いて連続的に行うことによって、還元物中のメタル成分を効率的に沈降させて粗大化させることができる。しかも、還元工程Ｓ３３における処理と、温度保持工程Ｓ３４における処理とを別々の炉ではなく、同一の回転炉床炉を用いて連続的に行うことで、各処理間におけるヒートロスを低減して効率的な操業を可能にする。

（５）冷却工程
冷却工程Ｓ３５では、還元工程Ｓ３３を経て得られた還元物、または温度保持工程Ｓ３４にて所定の時間に亘り高温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まで冷却する。

本実施の形態においては、還元物に対する冷却処理を２段階に分けてその還元物を段階的に冷却する。また、１段階目の冷却処理を、還元工程における還元処理等を実行した回転炉床炉の回転部内にて行い、２段階目の冷却処理を、その回転炉床炉の回転部外にて行うようにすることができる。

具体的には、図３に示すように、回転炉床炉１の回転部１０において、処理室１０ｄを１段階目の冷却室（第１の冷却室）とし、還元処理を経た還元物、あるいは還元物を所定の温度に保持した後の還元物に対する１段階目の冷却処理を実行する。また、回転炉床炉１の回転部１０の外部に、処理室１０ｄに連続して接続された２段階目の冷却室（第２の冷却室）３０にて、１段階目の冷却処理が行われた後の還元物に対する２段階目の冷却処理を実行する。

ここで、冷却工程Ｓ３５における温度（以下、「回収時温度」ともいう）は、還元物が実質的に固体として扱える温度であって、可能な限り高い温度であることが好ましい。この点において、２段階に分けて冷却処理を行うようにすることで、段階的に徐々に冷却することが可能となり、１段階目の冷却処理の温度、すなわち回転部１０内の第１の冷却室１０ｄでの温度をできるだけ高くすることができる。これにより、その炉床が予熱工程を実行する処理室１０ａに戻った際にも、予熱処理の適正温度にまで再加熱するためのエネルギーを低減することができ、低コストでニッケル製錬を行うことができる。また、回収時温度をできるだけ高く、例えば６００℃以上の温度として回収することができる。

また、一方で、２段階目の冷却処理は、回転炉床炉１の炉外に接続された第２の冷却室３０にて行うようにすることで、その冷却室３０での冷却終了温度を、回転炉床炉１における各工程での処理の最適な温度配分とは独立して設定することができる。このため、回転炉床炉１における予熱、還元、冷却といった工程での処理時間等に影響を及ぼすことがなく、冷却の進行や目的に合わせて個別にかつ細かく調整することができる。

さらに、２段階の冷却処理を行うようにし、回転炉床炉１内における温度差を減少させることで、回転炉床炉１の炉床、炉壁等に加わる熱応力をより一層に減らすことができ、回転炉床炉１の寿命を大きく延ばすことができる。

またさらに、このように還元物を２段階にわたって段階的に冷却するようにし、１段階目の冷却処理では比較的温度を高めに設定することで、還元物中において生成したメタル成分を十分に沈降させて粗大化させることができる。これにより、分離工程Ｓ４において、目的とするフェロニッケルメタルを分離しやすくし、効率的に回収することができる。

１段階目の冷却処理においては、還元物の温度が７００℃以上１２８０℃以下の範囲となるように冷却することが好ましい。このような範囲とすることで、上述した効果がより一層顕著に表れることになり好ましい。

また、２段階目の冷却処理においては、還元物をさらに冷却するが、第２の冷却室３０から排出される還元物の温度としては６００℃以上が維持されるようにすることが好ましい。なお、この還元物の温度が回収時温度となる。

冷却工程Ｓ３５においては、２段階目の冷却処理を行った後、冷却後の還元物を保持する保持処理を行うようにしてもよい。このような保持処理は、例えば図４に示すように、回転炉床炉１の回転部１０外に設けられた第２の冷却室３０に連続して保持室４０を設け、その保持室４０にて冷却処理後の還元物を保持することができる。このように保持処理を行うことで、得られるメタルの品質をより安定化させることができる。

［回転炉床炉の構成］
（基本構成）
ここで、改めて図３に例示した回転炉床炉の構成について詳細に説明する。回転炉床炉１は、炉の本体を構成する回転部１０と、回転部１０に接続して設けられている回転部外処理室１１とによりなっている。そして、回転部１０は、その炉床が回転する領域となっており、内部が４つに分割されてそれぞれで処理室（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を構成している。

具体的に、この回転炉床炉１においては、例えば、回転部１０を構成する符号「１０ａ」～「１０ｄ」の４つの処理室うち、回転部１０外の乾燥室２０と接続された処理室１０ａを「予熱室（予熱エリア）」とする。また、還元工程Ｓ３３後に後述する温度保持工程Ｓ３４を実行する場合には、例えば、処理室１０ｂを「還元室（還元エリア）」とし、処理室１０ｃを温度保持工程Ｓ３４における処理を行う「温度保持室（保持エリア）」とすることができる。

また、本実施の形態では、還元工程Ｓ３３における還元処理により得られた還元物、あるいはその還元物を温度保持工程Ｓ３４にて所定の温度に保持した後の還元物に対する冷却処理の少なくとも一部を、回転炉床炉１の回転部１０内にて行う。具体的に、冷却工程Ｓ３５では、還元物に対する冷却処理を２段階に分けて段階的に還元物を冷却し、例えば、１段階目の冷却処理を回転炉床炉１の回転部１０内に構成される第１の冷却室（図３の回転炉床炉１における処理室１０ｄ）にて行い、２段階目の冷却処理を回転炉床炉１の回転部外に接続されて構成される第２の冷却室（図３の回転炉床炉１における符号「３０」で示す箇所）にて行うようにすることができる。このように、例えば、回転炉床炉１における処理室１０ｄを「第１の冷却室（冷却エリア）」として、その少なくとも一部の冷却処理を回転炉床炉１の回転部１０内にて行い、所定の温度範囲にまで還元物を冷却することで、冷却を含めた操作を連続的に行うことができ、生産性を高めることができる。

また、図４は、回転炉床炉１の他の形態（回転炉床炉１’）の構成例を示すものであり、この回転炉床炉１’には、回転部１０の外部に接続された第２の冷却室３０の連続する形で保持室４０が設けられている。保持室４０は、第２の冷却室３０において２段階目の冷却処理が施された還元物を保持する処理室である。このような回転炉床炉１’では、保持室４０にて所定時間保持された後の還元物が炉から排出され回収されることになる。

なお、回転炉床炉１の回転部１０の外に接続される処理室（図３の例では符号２０、符号３０で示す処理室、図４の例では符号２０、符号３０、及び符号４０で示す処理室）も、回転炉床炉を構成する要素であり、それらの回転部１０の外部に接続された処理室の床についても炉床と称する。

回転炉床炉１の回転部１０は、平面上に回転移動する炉床を備えており、混合物を載置した炉床が所定の速度で回転移動することで、それぞれの処理室（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を通過し、その通過の際に処理が行われる。なお、図３中の回転炉床炉１上の矢印は、炉床の回転方向を示すとともに、処理物（混合物）の移動方向を示す。

また上述したように、回転炉床炉１は、その回転部１０外に設けられた乾燥室２０と接続されており、乾燥室２０にて混合物に対する乾燥処理が施されたのち、乾燥後の混合物が回転部１０内の予熱室１０ａに移動して予熱処理され、その後、順次に回転部１０内を移されるようになっている。

炉床が回転する領域１０を分割して形成される処理室の数としては、図３に例示する４つに限られるものではない。また、還元室の数等についても、上述した例に限られず、処理時間等に応じて適宜設定することができる。

回転炉床炉１において、各工程間、すなわち各処理室間は、反応温度を厳密に制御してエネルギーロスを抑制するために、仕切り壁で仕切られた構造とすることが好ましい。このように、各工程の間を仕切ることが可能な構造を有する回転炉床炉１によれば、各処理室間におけるエネルギーロスを抑制しながら、同一の回転炉床炉１を用いて行うことができる。ただし、仕切り壁が固定式のものであると、工程間の搬送や、特に回転炉床炉への装入及び排出が困難となる可能性があるため、その仕切り壁としては、処理物の移動に差し支えることがない程度に開閉できる構造とすることが好ましい。

回転炉床炉１の回転部１０内の処理室及び回転部１０の外に接続された処理室はそれぞれ、金属製炉床台（以下、単に「炉床台」ともいう）と、その炉床台上に構成される炉床とにより構成されている。

炉床の材質としては、特に限定されないが、例えばグラファイトにより構成することができる。炉床をグラファイトにより構成することで、炉床とその炉床上に載置される混合物との反応を抑制することができる。還元処理により得られる還元物（メタルとスラグとの混在物）は、グラファイトを構成する炭素との濡れ性が悪く、反応し難いものである。このため、グラファイトにより構成される炉床を設けることで、混合物との反応を有効に抑制できる。

（炉床傾転装置）
ここで、回転炉床炉１においては、所定の処理室の炉床を傾転させるための炉床傾転装置が付設されている。図５は、炉床傾転装置の構成と、回転炉床炉１の炉床を傾転させたときの様子を示す図である。なお、炉床を傾転させる手段としては、これに限られない。

炉床傾転装置５は、本体部５１と、炉床押上部５２とから構成されている。本体部５１は、炉床傾転装置５の本体を構成するものであり、例えば特定の電気的な制御指示あるいは設定時間に基づく定期的な時間操作によって炉床押上部５２を動作させる。炉床押上部５２は、例えば鉛直方向に伸縮する棒状体からなっており、本体部５１からの制御指示等に基づいて動作する。例えば図５（ａ）は、非傾転時の様子を示す図であり、炉床押上部５２を構成する棒状体は収縮された状態となっている。

また、炉床の傾転時においては、例えば図５（ｂ）に示すように、炉床押上部５２により、その棒状体の端部が傾転対象の炉床１０Ｆの底部に押し当てられ、その棒状体が上方（図中矢印方向）に伸びることによって炉床１０Ｆを傾斜させる。これにより、傾転した炉床１０Ｆ上に載置された対象物（還元物Ｒ）を所定の方向に一気に排出させることができる。なお、炉床１０Ｆは、炉床傾転装置５の炉床押上部５２によって押し上げられる端部とは反対の端部が回転炉床炉１の所定の箇所（固定部１２）で固定されており、炉床押上部５２による動作によって効果的に傾転されるようになっている。

このように、炉床傾転装置５は、回転炉床炉１の所定の処理室の炉床を傾転させることによって、回転炉床炉１により還元されてその後冷却された還元物を、当該炉から排出させるために用いられる。

［冷却処理後の還元物の排出（回収）］
還元処理工程Ｓ３において、少なくとも１段階目の冷却処理を経て得られた冷却後の還元物（冷却後の還元物）は、回転炉床炉１の処理室から排出され回収される。その後、回収された還元物は、続く分離工程Ｓ４に供給される。このとき、本実施の形態においては、冷却後の還元物を排出させる際、回転炉床炉１の所定の処理室の炉床を傾転させることによって一気に排出させることを特徴としている。

回転炉床炉１の処理室の炉床を傾転させるに際しては、上述した炉床傾転装置５を用いて行うことができる。具体的には、炉床傾転装置５を、回転炉床炉１の回転部１０内における第１の冷却室１０ｄの炉床を傾転させるために用い、これにより、第１の冷却室１０ｄにて１段階目の冷却処理が施された還元物を、回転部１０外に接続された第２の冷却室３０に一気に排出させることができる（図３参照）。

または、炉床傾転装置５を、回転炉床炉１の回転部１０外に接続された第２の冷却室３０の炉床を傾転させるために用い、これにより、第２の冷却室３０にて２段階目の冷却処理が施された還元物を、次工程の分離工程における処理に供するように一気に排出させることができる（図３参照）。

または、炉床傾転装置５を、回転炉床炉１の回転部１０外の第２の冷却室３０に連続して設けられた保持室４０の炉床を傾転させるために用い、これにより、２段階の冷却処理後に所定時間保持された還元物を、次工程の分離工程における処理に供するように一気に排出させることができる（図４参照）。

例えばこれらの形態のように、冷却処理を経て得られた還元物を、回転炉床炉の炉床を傾転させることによって排出することで、炉床の傾斜に基づいて還元物を一気に排出させて回収することが可能となり、回収に必要な機構等を必要とせずに、確実にかつ効率的に回収できる。これにより、高い生産性でもってメタルを製造することができる。

また、炉床を傾転させて還元物を一気に回収できることから、回収時の温度の低下を最低限度で抑えることができ、その分、回転炉床炉１内での次の処理に必要な温度にまで再加熱するのに必要なエネルギー量を低減することができる。そして、回転炉床炉１の温度低下や再加熱による温度上昇に基づく温度差の発生を抑えることができることから、炉床や炉壁に加わる熱応力を減らすことができ、その結果として炉の寿命を延ばすことができる。さらに、操業中の不具合も有効に減らすことができる。

＜２－４．分離工程＞
分離工程Ｓ４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）を分離し回収する。具体的に、分離工程Ｓ４では、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。

固体として得られたメタル相とスラグ相との混在物からメタル相とスラグ相とを分離する方法としては、例えば、篩い分けによる不要物の除去に加えて、比重による分離や、磁力による分離等の方法を利用することができる。また、得られたメタル相とスラグ相は、濡れ性が悪いことから容易に分離することができ、大きな混在物に対して、例えば、所定の落差を設けて落下させる、あるいは篩い分けの際に所定の振動を与える等の衝撃を与えることで、その混在物からメタル相とスラグ相とを容易に分離することができる。

このようにしてメタル相とスラグ相とを分離することによって、メタル相を回収し、フェロニッケルの製品とすることができる。

以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

≪実施例１～実施例１７、比較例１≫
［混合処理工程］
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、炭素含有量：８５質量％、平均粒径：約１９０μｍ）と、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケル（ＮｉＯ）と酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）とを過不足なく還元するのに必要な量の合計値を１００質量％としたときに３２％の割合となる量で含有させた。そして、混合機によって混合した原料を二軸混練機によって混練した。

［混合物成形工程］
次に、得られた混合物を、パン型造粒機を用いて造粒して、φ１８±１．５ｍｍの球状のペレットとした。

［還元処理工程］
次に、図３に例示したような回転炉床炉１を用い、処理条件を変えて還元処理を行った。回転炉床炉１としては、図３に示すように、回転部１０内が処理室１０ａ～１０ｄの４つに分割されており、その回転部１０外には、ペレットを乾燥する乾燥室２０と、還元物に対する２段階目の冷却処理を実行する第２の冷却室３０とが接続されているものを用いた。なお、回転炉床炉１において、処理室１０ａが予熱室であり、処理室１０ｂが還元室であり、処理室１０ｃが温度保持室であり、処理室１０ｄが第１の冷却室である。

回転炉床炉１の炉床には、炉床と試料とが反応して剥がれなくなって回収不可となることを防ぐために、炉床と試料との反応を抑制する観点から、灰（主成分はＳｉＯ_２、その他の成分としてＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ等の酸化物を少量含有する）を敷き詰めた。

先ず、回転炉床炉１の炉外に接続された乾燥室２０にペレットを装入し、固形分が７０質量％程度、水分が３０質量％程度となるように、２５０℃～３５０℃の熱風を混合物に吹き付けて乾燥処理を施した。なお、乾燥処理は、実質的に酸素を含まない窒素雰囲気下にて行った。下記表３に、乾燥処理後のペレットの固形分組成（炭素を除く）を示す。

続いて、乾燥処理後のペレットを、回転炉床炉１の予熱室（処理室１０ａ）に移行させ、予熱室内の温度を７００℃以上１２８０℃以下の範囲に保持して、ペレットに対する予熱処理を行った。

続いて、回転部１０における炉床を回転させることで、予熱処理後のペレットを、還元室（処理室１０ｂ）、温度保持室（処理室１０ｃ）に順次移行させて、還元処理及び温度保持処理を行った。なお、還元物を高温保持する処理を行わない態様の実施例では、温度保持室を通過させるのみとした（下記表４中には温度保持温度を０℃と表記）。

続いて、回転部１０における炉床を回転させることで、還元物を、第１の冷却室（処理室１０ｄ）に移行させ、１段階目の冷却処理を行った。１段階目の冷却処理では、還元物の温度が７００℃以上１２８０℃以下の範囲となるようにした。

続いて、１段階目の冷却処理を経た還元物を、回転部１０の外に接続された第２の冷却室３０に移行させた。このとき、第２の冷却室３０への還元物（１段階目の冷却処理後の還元物）の回収は、例えば図５に示すような炉床傾転装置５を用い、第１の冷却室１０ｄの炉床を傾転させることによって還元物を一気に排出させて行った。

なお、比較例１における第２の冷却室３０への還元物の回収は、第１の冷却室１０ｄに設置したガイドに沿わせるように還元物を徐々に排出させて回収した。

第２の冷却室３０では、回収した還元物に対して窒素を流しながら２段階目の冷却処理を施して大気中へ取り出した。２段階目の冷却処理後の還元物の温度を回収時の温度（回収時温度）とした。

≪評価≫
回収した試料について、ニッケルメタル率、メタル中のニッケル含有率を、ＩＣＰ発光分光分析器（ＳＨＩＭＡＺＵＳ－８１００型）により分析して算出した。なお、回収した各試料は、湿式処理よる粉砕後、磁力選別によってメタルを回収した。

ここで、ニッケルメタル化率は下記（１）式により求め、メタル中ニッケル含有率は下記（２）式により求めた。
ニッケルメタル化率＝混合物中のメタル化したＮｉの量÷（ペレット中の全てのＮｉ量）×１００（％）・・・（１）式
メタル中ニッケル含有率＝混合物中のメタル化したＮｉの量÷（ペレット中のメタル化したＮｉとＦｅの合計量）×１００（％）・・・（２）式

また、冷却された還元物の回収時の回収率（「還元物回収率」と称する）について、下記（３）式により求めた。なお、比較例１では、下記（３）式において、傾転ではなく炉床のガイドにより回収した還元物の重量に基づいて還元物回収率を求めた。
還元物回収率＝炉床の傾転により排出させ回収した還元物の重量÷（炉床の傾転により回収した還元物の重量＋回収時に炉床に残存した還元物の重量）×１００
・・・（３）式

表４の結果に示されるように、１段階目の冷却処理後の還元物の回収に際して、炉床を傾転させて回収した実施例１～１７では、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有量、還元物回収率がいずれも高い値となり良好な結果が得られた。また、回収時温度は、６１０℃以上が維持され、回転炉床炉１全体が高い温度で保持されて、再加熱に要するエネルギーが抑えられ、効率的なニッケル製錬ができたと言える。

一方で、１段階目の冷却処理後の還元物の回収に際して、処理室のガイドに沿わせて徐々に排出させて回収した比較例１では、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有量、還元物回収率がいずれも実施例に比べて低下した。また、回収時温度は５００℃となり、さらに実施例に比べて回転炉床炉１の再加熱にエネルギーを要した。

１回転炉床炉
５炉床傾転装置
１０回転部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ処理室
１１回転部外処理室
２０乾燥室
３０第２の冷却室
４０保持室
５１本体部
５２炉床押上部

Claims

ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物を乾燥する乾燥工程と、
乾燥させた混合物を予熱する予熱工程と、
予熱後の混合物を還元する還元工程と、
得られたフェロニッケルを含有する還元物を冷却する冷却工程と、
を有する還元処理工程を含み、
少なくとも前記還元工程における処理と前記冷却工程における一部の処理とを、炉床が回転する回転炉床炉の回転部内にて行い、該冷却工程における冷却処理を経て得られた還元物を、該回転炉床炉の所定の炉床を傾転させることによって排出する酸化鉱石の製錬方法であって、
前記還元工程では、還元温度を１２００℃以上１４５０℃以下として還元し、
前記冷却工程では、前記還元物に対する冷却処理を２段階に分けて該還元物を段階的に冷却し、その後、冷却した還元物を保持する保持処理を行い、
１段階目の冷却処理を前記回転炉床炉の回転部内に構成される第１の冷却室にて行い、２段階目の冷却処理を該回転炉床炉の回転部外に接続されて構成される第２の冷却室にて行い、該２段階目の冷却処理後の還元物に対する前記保持処理を該第２の冷却室に連続的に接続されて構成される保持室にて行い、
前記保持室の炉床を傾転させることによって、２段階目の冷却処理を経て得られる還元物を排出する
酸化鉱石の製錬方法。
前記冷却工程では、前記１段階目の冷却処理において前記還元物の温度を７００℃以上１２８０℃以下の範囲に冷却する
請求項１に記載の酸化鉱石の製錬方法。
前記冷却工程において前記２段階目の冷却処理を経て得られる前記還元物の温度は６００℃以上に維持され回収時温度となる
請求項１又は２に記載の酸化鉱石の製錬方法。
前記還元工程を経て得られた還元物を、前記回転炉床炉の回転部内で所定の温度に保持する温度保持工程をさらに有し、
前記温度保持工程にて前記還元物を所定の時間で保持した後に、該還元物を前記冷却工程に供給する
請求項１乃至３のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。
前記温度保持工程では、前記還元物を１３００℃以上１５００℃以下の温度に保持する
請求項４に記載の酸化鉱石の製錬方法。
前記乾燥工程にて乾燥させる前記混合物は、
少なくとも、
酸化鉱石と、炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合処理工程と、
得られた混合物を塊状化する処理又は所定の容器に充填する処理を行う前処理工程と、
を経て得られたものである
請求項１乃至５のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。
前記還元処理工程における前記冷却工程にて所定の温度に冷却した還元物を、メタルとスラグとに分離して回収する分離工程を有する
請求項１乃至６のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。