JP7167565B2 - Method for smelting oxide ore - Google Patents

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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の酸化鉱石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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a smelting method for oxide ore, and for example, to a smelting method for obtaining a reduced product by reducing oxide ore such as nickel oxide ore as a raw material with a carbonaceous reducing agent.

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高温高圧で酸浸出し、ニッケルやコバルトが混在した混合硫化物(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。 As a smelting method for nickel oxide ore called limonite or saprolite, which is a kind of oxide ore, a pyrometallurgical method that uses a smelting furnace to produce nickel matte, a rotary kiln or a moving hearth furnace that uses iron and nickel A hydrometallurgical method that produces ferronickel, which is an alloy of nickel, and a hydrometallurgical method that produces mixed sulfides (mixed sulfides) in which nickel and cobalt are mixed by acid leaching at high temperature and pressure using an autoclave are known. ing.

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。 Among the various methods described above, when the nickel oxide ore is reduced and smelted using the pyrometallurgical method, the raw material nickel oxide ore is crushed to an appropriate size in order to proceed with the reaction. Agglomeration processing is performed as a pretreatment.

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以上30mm以下程度の成形物(ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」ということもある)とするのが一般的である。 Specifically, when the nickel oxide ore is agglomerated, that is, when powdery or fine-grained ore is agglomerated, the nickel oxide ore and other components such as a binder and a reducing agent such as coke are mixed. After adjusting the moisture content, etc., the mixture is charged into a lump manufacturing machine, for example, a molded product (pellets, briquettes, etc.) having a side or a diameter of about 10 mm or more and 30 mm or less. Hereinafter, simply “pellets” It is common to assume that

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。 Pellets obtained by agglomeration require a certain degree of air permeability in order to "fly off" the contained moisture. Furthermore, in the subsequent reduction treatment, if the reduction does not proceed uniformly within the pellet, the composition of the resulting reduced product becomes non-uniform, causing problems such as dispersion or uneven distribution of the metal. Therefore, it is important to uniformly mix the mixture when producing pellets, and to maintain as uniform a temperature as possible when reducing the obtained pellets.

例えば、特許文献1では、ニッケル含有量の高いフェロニッケルを安定して高効率でかつ安価に製造できるフェロニッケルの製造方法について開示されている。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剤とからなる混合物を造粒機でペレット化したペレットを移動炉床炉内で加熱還元するに際し、ペレットの炉内滞留時間を調整することによって、ニッケル含有量の高いフェロニッケルを得る方法が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a method for producing ferronickel that can stably produce ferronickel with a high nickel content at high efficiency and at low cost. Specifically, when a mixture of a raw material containing nickel oxide and iron oxide and a carbonaceous reducing agent is pelletized by a granulator and then heat-reduced in a moving hearth furnace, the residence time of the pellets in the furnace is A method is disclosed for obtaining ferronickel with a high nickel content by adjusting the .

さて、ペレットの還元処理は、還元炉等を用いて行われ、例えば、ペレットを所定の還元温度に加熱した還元炉に装入し還元加熱する。還元処理では、先ず還元反応の進みやすいペレット表面の酸化物が還元されメタル化して殻(シェル)が形成される。 The reduction treatment of the pellets is performed using a reduction furnace or the like. For example, the pellets are charged into a reduction furnace heated to a predetermined reduction temperature and heated for reduction. In the reduction treatment, oxides on the surface of the pellet, on which the reduction reaction easily progresses, are first reduced and metallized to form a shell.

しかしながら、例えば酸化鉱石中に還元対象ではない酸化物(不純物)が含まれる場合等には、ペレット表面の酸化物の還元が進まず、シェルの形成が阻害されることがあった。ペレット表面にシェルが形成されていない状態で酸化物が還元されると、ペレット中に含まれる炭素質還元剤等が加熱還元処理中にペレットの外部に漏出することがあった。そのため、ペレット全体において還元反応にばらつきが生じ、高品質なメタルを効率的に製造することが困難になるという問題が生じていた。 However, for example, when the oxide ore contains oxides (impurities) that are not to be reduced, the reduction of the oxides on the surface of the pellet does not proceed, and the formation of the shell may be hindered. If the oxide is reduced without forming a shell on the pellet surface, the carbonaceous reducing agent and the like contained in the pellet may leak out of the pellet during the heat reduction treatment. As a result, there has been a problem in that the reduction reaction varies throughout the pellet, making it difficult to efficiently produce a high-quality metal.

特開2004-156140号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-156140

本発明は、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、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質のメタルを効率的に製造することができる酸化鉱石の製錬方法を提供することを目的とする。 The present invention is a smelting method for producing metal by reducing a mixture containing oxide ore such as nickel oxide ore, which can increase the grade of the obtained metal and efficiently produce high-quality metal. An object of the present invention is to provide a method for smelting oxide ore.

本発明者らは、酸化鉱石を含む混合物を押し出して所定間隔に切断して成形物を得て、その成形物に還元処理を施すことによって、成形物の表面にシェルを有効に形成させることができ、これにより上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have found that a mixture containing oxide ore is extruded and cut at predetermined intervals to obtain moldings, and by subjecting the moldings to a reduction treatment, a shell can be effectively formed on the surface of the moldings. The present inventors have found that it is possible to solve the above problems, and have completed the present invention.

(1)本発明の第1は、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工程と、前記混合物を押出機に装入して押し出す押出工程と、押し出された混合物を所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る成形工程と、得られた成形物に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程と、を含む酸化鉱石の製錬方法である。 (1) The first aspect of the present invention includes a mixing step of mixing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, an extrusion step of charging the mixture into an extruder and extruding it, and extruding the extruded mixture into a predetermined A method of smelting an oxide ore, comprising a forming step of cutting at intervals to obtain a molded product having a cut surface, and a reducing step of subjecting the obtained molded product to a reduction treatment to obtain a reduced product containing metal and slag. is.

(2)本発明の第2は、第1の発明において、前記還元工程では、得られた成形物の表面を還元性気体に接触させることにより該成形物の表面にメタルからなるシェルを形成する還元第1工程と、シェルが形成された成形物を所定の温度に加熱することにより還元物を得る還元第2工程と、を含む酸化鉱石の製錬方法である。 (2) In the second aspect of the present invention, in the first aspect, in the reduction step, the surface of the molded product obtained is brought into contact with a reducing gas to form a shell made of metal on the surface of the molded product. A method for smelting an oxide ore, comprising a first reduction step and a second reduction step for obtaining a reduced product by heating a molding having a shell formed thereon to a predetermined temperature.

(3)本発明の第3は、第2の発明において、前記還元第2工程における還元処理後の雰囲気気体の少なくとも一部を、前記還元第1工程における処理空間に供給し、前記成形物に接触させる前記還元性気体として用いる酸化鉱石の製錬方法である。 (3) In the third aspect of the present invention, in the second aspect, at least part of the atmosphere gas after the reduction treatment in the second reduction step is supplied to the treatment space in the first reduction step, and the molded product is It is a method of smelting oxide ore used as the reducing gas to be brought into contact.

(4)本発明の第4は、第2又は第3の発明において、前記還元第1工程では、前記成形物を900℃以上1200℃未満の温度に保持し、前記還元第2工程では、前記成形物を1200℃以上1450℃以下の温度に保持する酸化鉱石の製錬方法である。 (4) In the fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, in the first reduction step, the molded product is maintained at a temperature of 900 ° C. or more and less than 1200 ° C., and in the second reduction step, the A method for smelting an oxide ore in which a molding is maintained at a temperature of 1200°C or higher and 1450°C or lower.

(5)本発明の第5は、第1から第4のいずれかの発明において、前記酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石である酸化鉱石の製錬方法である。 (5) A fifth aspect of the present invention is the method for smelting an oxide ore according to any one of the first to fourth aspects, wherein the oxide ore is a nickel oxide ore.

本発明に係る酸化鉱石の製錬方法によれば、高品質なメタルを効率的に製造することができる。 According to the method for smelting oxide ore according to the present invention, high-quality metal can be efficiently produced.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is process drawing which shows an example of the flow of the smelting method of a nickel oxide ore.

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。 Specific embodiments of the present invention will be described in detail below. In addition, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible without changing the gist of the present invention. Further, in this specification, the notation "X to Y" (X and Y are arbitrary numerical values) means "X or more and Y or less".

≪1.酸化鉱石の製錬方法の概要≫
本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法は、原料鉱石である酸化鉱石(酸化物)を炭素質還元剤と混合し、その混合物(ペレット)に対して製錬炉(還元炉)内で還元処理を施すことによって、メタルとスラグとを生成させるものである。
≪1. Outline of smelting method for oxide ore≫
In the method for smelting oxide ore according to the present embodiment, oxide ore (oxide), which is a raw material ore, is mixed with a carbonaceous reducing agent, and the mixture (pellets) is placed in a smelting furnace (reducing furnace). Metal and slag are generated by performing a reduction treatment.

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と炭素質還元剤とを混合して成形物を形成して、成形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。 For example, as the oxide ore, nickel oxide ore containing nickel oxide, iron oxide, etc. is used as a raw material, the nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to form a molded product, and nickel contained in the molded product is removed. A method of producing ferronickel, which is an alloy of iron and nickel, by preferential reduction and partial reduction of iron.

そして、本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法においては、酸化鉱石を含む混合物を押し出して所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得て、その成形物に還元処理を施すことを特徴としている。 In the method for smelting oxide ore according to the present embodiment, a mixture containing oxide ore is extruded and cut at predetermined intervals to obtain moldings having cut surfaces, and the moldings are subjected to a reduction treatment. is characterized by

このような方法によれば、切断面を有する成形物に還元処理を施すことによって、切断面及びその近傍で還元反応が進行しやすくなりメタルシェルが良好に形成されるようになる。また、その切断面に形成されたメタルシェルを起点として切断面以外の表面にもメタルシェルが形成されるようになる。そして、このように成形物の表面にメタルシェルが形成されることにより、加熱還元処理中に成形物中に含まれる炭素質還元剤等が外部に漏出することを抑制し、成形物内における還元反応を均一にして、得られるメタルの品位を高めることができる。 According to such a method, by subjecting the molding having the cut surface to the reduction treatment, the reduction reaction is facilitated to progress at and near the cut surface, and the metal shell is formed satisfactorily. Also, starting from the metal shell formed on the cut surface, the metal shell is formed on surfaces other than the cut surface. By forming a metal shell on the surface of the molded article in this way, the carbonaceous reducing agent contained in the molded article is suppressed from leaking to the outside during the heat reduction treatment, and the reduction inside the molded article is suppressed. It is possible to make the reaction uniform and improve the quality of the metal obtained.

≪2.ニッケル酸化鉱石を用いてフェロニッケルの製造する製錬方法≫
以下では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれるニッケル(酸化ニッケル)と鉄(酸化鉄)を還元することで、鉄-ニッケル合金のメタルを生成させ、さらに、そのメタルを分離することによってフェロニッケルを製造する製錬方法を例に挙げて説明する。
≪2. Smelting method for producing ferronickel using nickel oxide ore>>
In the following, nickel (nickel oxide) and iron (iron oxide) contained in nickel oxide ore, which is the raw material ore, are reduced to produce iron-nickel alloy metals, and then the metals are separated into ferromagnetic A smelting method for producing nickel will be described as an example.

具体的に、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、図1に示すように、ニッケル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工程S1と、混合物を押出機に装入して混合物を押し出す押出工程S2と、押し出された混合物を所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る成形工程S3と、成形物を乾燥処理する乾燥工程S4と、成形物を所定の温度に加熱する加熱処理工程S5と、成形物に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程S6と、還元物からメタルとスラグを分離する分離工程S7と、を含む。 Specifically, as shown in FIG. 1, the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment includes a mixing step S1 in which a nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to obtain a mixture; Extrusion step S2 of charging the machine and extruding the mixture, molding step S3 of cutting the extruded mixture at predetermined intervals to obtain a molded product having a cut surface, drying step S4 of drying the molded product, and molding A heat treatment step S5 of heating the object to a predetermined temperature, a reduction step S6 of subjecting the molding to a reduction treatment to obtain a reduced product containing metal and slag, and a separation step S7 of separating the metal and slag from the reduced product. ,including.

<2-1.混合工程>
混合工程S1は、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る工程である。具体的には、混合工程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0.2mm以上0.8mm以下程度の粉末を添加して混合し、混合物を得る。
<2-1. Mixing process>
The mixing step S1 is a step of mixing a nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture. Specifically, in the mixing step S1, a carbonaceous reducing agent is added to and mixed with nickel oxide ore, which is a raw material ore, and optional additives such as iron ore, flux components, binders, etc., such as grains Powder having a diameter of about 0.2 mm or more and 0.8 mm or less is added and mixed to obtain a mixture.

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)とを少なくとも含有する。 The nickel oxide ore, which is the raw material ore, is not particularly limited, but limonite ore, saprolite ore, and the like can be used. The nickel oxide ore contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ).

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、均一に混合しやすく、還元反応も均一に進みやすくなるため好ましい。 Examples of the carbonaceous reducing agent include, but are not particularly limited to, coal powder, coke powder, and the like. It is preferable that the carbonaceous reducing agent has the same particle size and particle size distribution as the nickel oxide ore, which is the raw material ore, because it is easily mixed uniformly and the reduction reaction proceeds uniformly.

炭素質還元剤の含有量(混合物中に含まれる炭素質還元剤の含有量)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、50.0質量%以下の割合とすることが好ましく、40.0質量%以下の割合とすることがより好ましい。鉄の還元量を抑えて、ニッケル品位を高めることができ、高品質のフェロニッケルを製造することができる。 The content of the carbonaceous reducing agent (the content of the carbonaceous reducing agent contained in the mixture) includes the chemical equivalent required to reduce the total amount of nickel oxide constituting the nickel oxide ore to nickel metal, and iron oxide ( 50.0% by mass when the total value of both chemical equivalents (also referred to as “total chemical equivalents” for convenience) is 100% by mass The following ratio is preferable, and the ratio of 40.0% by mass or less is more preferable. The amount of iron to be reduced can be suppressed, the nickel grade can be improved, and high-quality ferronickel can be produced.

炭素質還元剤の混合量としては、化学当量の合計値を100質量%としたときに、10.0質量%以上の割合とすることが好ましく、15.0質量%以上の割合とすることがより好ましい。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。 The amount of the carbonaceous reducing agent mixed is preferably 10.0% by mass or more, and more preferably 15.0% by mass or more, when the total chemical equivalent is 100% by mass. more preferred. Nickel reduction can be efficiently advanced, and productivity is improved.

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50.0質量%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。 As the iron ore, which is an optional additive, for example, iron ore having an iron grade of about 50.0% by mass or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, and the like can be used.

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。 Examples of flux components include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, and silicon dioxide. Examples of binders include bentonite, polysaccharides, resins, water glass, and dehydrated cakes.

なお、下記表1に、混合処理工程S1にて混合する、一部の原料粉末の組成(質量%)の一例を示すが、原料粉末の組成としてはこれに限定されない。 Table 1 below shows an example of the composition (% by mass) of some of the raw material powders mixed in the mixing step S1, but the composition of the raw material powder is not limited to this.

Figure 0007167565000001
Figure 0007167565000001

また、得られた混合物に対して混練を行ってもよい。原料粉末を含む混合物を混練することによって、その混練時に混合物に対して圧力(せん断力)を加えることができ、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いてその混合物をより均一に混合させた状態とすることができる。また、混練を行うことにより混合物の粒子の間に形成される空隙を減少させることができる。 Moreover, you may knead with respect to the obtained mixture. By kneading the mixture containing the raw material powder, it is possible to apply pressure (shear force) to the mixture during the kneading, deagglomerate the carbonaceous reducing agent, raw material powder, etc., and mix the mixture more uniformly. state. In addition, kneading can reduce voids formed between particles of the mixture.

混練は、ブラベンダー等のバッチ式ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ヘリカルローター、ロール、一軸混練機、二軸混練機等を用いて行うことができる。 Kneading can be performed using a batch type kneader such as Brabender, Banbury mixer, Henschel mixer, helical rotor, roll, single-screw kneader, twin-screw kneader, or the like.

<2-2.押出工程>
押出工程S2は、混合物を押出機に装入して混合物を押し出す工程である。具体的には、混合工程S1で得られたニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を押出機に装入して混合物を押し出す。これにより、混合物に対して圧力(せん断力)が加えられ、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いてその混合物をより均一に混合させた状態とすることができる。さらに、混合物内の空隙を減少させることができる。これらのことから、後述する還元工程において成形物の還元反応が均一に起りやすくなり、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質なメタルを製造することができる。
<2-2. Extrusion process>
The extrusion step S2 is a step of charging the mixture into an extruder and extruding the mixture. Specifically, the mixture containing the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent obtained in the mixing step S1 is charged into an extruder to extrude the mixture. As a result, pressure (shearing force) is applied to the mixture, and the aggregation of the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, etc. is released, and the mixture can be mixed more uniformly. Additionally, voids within the mixture can be reduced. For these reasons, the reduction reaction of the molded product is more likely to occur uniformly in the reduction step, which will be described later, and the quality of the obtained metal can be improved, making it possible to manufacture high-quality metal.

押出工程S2で使用することのできる押出機は、高圧、高せん断力で混合物を混練して成形できるものであることが好ましく、一軸押出機、二軸押出機等を挙げることができる。特に、二軸押出機を備えたものであることが好ましい。高圧、高せん断で混合物を混練することにより、原料粉の混合物の凝集を解くことができ、また効果的に混練することができるうえ、得られる成形物の強度を高めることができる。また、二軸押出機を備えたものを用いることにより、連続的に高い生産性を保ちながら成形物を得ることができる。 The extruder that can be used in the extrusion step S2 is preferably one capable of kneading and molding the mixture at high pressure and high shear force, and examples thereof include a single-screw extruder and a twin-screw extruder. In particular, it is preferable to have a twin-screw extruder. By kneading the mixture under high pressure and high shear, the agglomeration of the mixture of the raw material powders can be released, the kneading can be effectively performed, and the strength of the molded product obtained can be increased. Further, by using a machine equipped with a twin-screw extruder, it is possible to continuously obtain molded products while maintaining high productivity.

<2-3.成形工程>
成形工程S3は、押し出された混合物を、所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る工程である。
<2-3. Molding process>
The molding step S3 is a step of cutting the extruded mixture at predetermined intervals to obtain moldings having cut surfaces.

ここで、後述する還元工程S6では、成形物に対して還元処理を施すことによって、先ずは成形物の表面から還元反応が進行してシェルが形成される。ところが、そのシェルが適切に形成されないと、内部の炭素質還元剤が漏出してしまうおそれがある。 Here, in the reduction step S6, which will be described later, the molding is subjected to a reduction treatment, so that the reduction reaction first progresses from the surface of the molding to form a shell. However, if the shell is not properly formed, the carbonaceous reducing agent inside may leak out.

そこで、後述する還元工程S6に供する成形物として、切断面を有する成形物を用いる。切断面を有する成形物に対して還元処理を施すことによって、切断面及びその近傍で還元反応が進行しやすくなりメタルシェルが良好に形成されるようになる。また、そのメタルシェルを起点として切断面以外の表面にもメタルシェルが形成される。このように、切断面を有する成形物を還元処理対象とし、成形物の表面にメタルシェルを良好に形成させるようにすることで、加熱還元処理中に成形物中に含まれる炭素質還元剤等が外部に漏出することを抑制することができる。 Therefore, a molded article having a cut surface is used as the molded article to be subjected to the reduction step S6, which will be described later. By subjecting the molding having the cut surface to the reduction treatment, the reduction reaction proceeds more easily at and near the cut surface, and the metal shell is formed satisfactorily. Moreover, the metal shell is formed on the surface other than the cut surface with the metal shell as a starting point. In this way, the molded product having the cut surface is subjected to the reduction treatment, and the metal shell is favorably formed on the surface of the molded product. can be suppressed from leaking to the outside.

混合物を切断するに際しては、切断機を使用して行うことができる。混合物の切断処理は、押出工程S2での押し出し処理に引き続き連続的な操作で行うようにすることが好ましい。具体的には、排出口に切断機が設けられた押出機を使用し、その押出機に混合物を投入し、押し出される混合物をその排出口にて切断機により切断する。このように、連続的な処理で成形物を製造することで、生産性を高くすることができ、また成形物同士の品質のばらつきを小さくすることができる。 A cutting machine can be used to cut the mixture. The cutting treatment of the mixture is preferably carried out in a continuous operation subsequent to the extrusion treatment in the extrusion step S2. Specifically, an extruder provided with a cutter at the outlet is used, the mixture is fed into the extruder, and the extruded mixture is cut by the cutter at the outlet. In this way, by manufacturing moldings in a continuous process, it is possible to increase productivity and reduce variations in quality between moldings.

押し出された混合物の切断間隔としては、所望とする成形物の大きさに応じて適宜設定すればよい。成形物(切断面を有する成形物)の形状は、特に限定はされないが、例えば平板状又は円盤状等の形状を挙げることができる。 The cutting interval of the extruded mixture may be appropriately set according to the desired size of the molding. The shape of the molded article (molded article having a cut surface) is not particularly limited, but may be, for example, a plate-like shape or a disk-like shape.

また、成形物の表面積に対する切断面の面積の割合についても、特に限定されないが、例えば、切断面の面積/成形物の表面積で0.1以上とすることが好ましく、0.2以上程度とすることがより好ましく0.3以上とすることがさらに好ましい。切断面の面積/成形物の表面積が0.1以上となるようにして切断面を有する成形物を調製することにより、成形物の表面全体において還元反応性を高めることができ、成形物の表面により均一にメタルシェルを形成させることができる。なお、上限としては、0.9以下程度とすることが好ましい。切断面の面積/成形物の表面積の割合を上記の範囲とすることで、還元炉に装入しやすい形状に成形することができ、成形物の取り扱いが比較的容易になるという点でもさらに好ましい。 Also, the ratio of the area of the cut surface to the surface area of the molded product is not particularly limited. is more preferably 0.3 or more. By preparing a molded article having a cut surface such that the ratio of cut surface area/surface area of molded article is 0.1 or more, reduction reactivity can be enhanced over the entire surface of the molded article. A metal shell can be uniformly formed by this. In addition, as an upper limit, it is preferable to set it as about 0.9 or less. By setting the ratio of the area of the cut surface to the surface area of the molded article within the above range, it is possible to mold into a shape that is easy to charge into the reducing furnace, and it is further preferable in that the handling of the molded article becomes relatively easy. .

<2-4.乾燥工程>
乾燥工程S4は、成形工程S3にて得られた成形物を乾燥処理する工程である。ここで、成形物は、その水分が例えば50質量%程度と過剰に含まれていることがある。そのため、過剰の水分を含む成形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、膨張して成形物が破壊することがある。
<2-4. Drying process>
The drying step S4 is a step of drying the molding obtained in the molding step S3. Here, the molded article may contain an excessive amount of moisture, for example, about 50% by mass. Therefore, if the temperature of a molded product containing excessive moisture is rapidly raised to the reducing temperature, the moisture will evaporate all at once, and the molded product will swell and break.

したがって、得られた成形物に対して乾燥処理を施し、例えば成形物の固形分が70質量%程度で、水分が30質量%程度となるようにすることで、次工程の還元工程における還元加熱処理で、成形物が崩壊することを防ぐことができる。また、成形物は、過剰な水分によりべたべたした状態となっていることが多く、乾燥処理を施すことによって、取り扱いを容易にすることができる。 Therefore, the obtained molded product is subjected to a drying treatment, for example, so that the solid content of the molded product is about 70% by mass and the moisture content is about 30% by mass, so that the reduction heating in the next reduction step is performed. The treatment can prevent the molding from collapsing. In addition, moldings are often in a sticky state due to excessive moisture, and can be easily handled by applying a drying treatment.

具体的に、乾燥工程S4における成形物に対する乾燥処理としては、特に限定されないが、例えば300℃以上400℃以下の熱風を成形物に対して吹き付けて乾燥させる。なお、この乾燥処理時における成形物の温度としては100℃未満とすることが、成形物が破壊されにくくなり好ましい。 Specifically, the drying process for the molded article in the drying step S4 is not particularly limited, but for example, the molded article is dried by blowing hot air at 300° C. or higher and 400° C. or lower. The temperature of the molded article during this drying treatment is preferably less than 100° C. because the molded article is less likely to be destroyed.

なお、還元炉への装入等の取り扱い時や還元加熱処理時に、破壊が生じない態様となっていれば、乾燥工程S4における乾燥処理を省略することができる。 The drying process in the drying step S4 can be omitted if the material is in a manner that does not cause breakage during handling such as loading into the reduction furnace or during the reduction heat treatment.

下記表2に、乾燥処理後の成形物における固形分中組成(質量部)の一例を示す。なお、成形物の組成としては、これに限定されるものではない。 Table 2 below shows an example of the solid content composition (parts by mass) of the molded product after drying. In addition, the composition of the molding is not limited to this.

Figure 0007167565000002
Figure 0007167565000002

<2-5.加熱処理工程>
乾燥工程S4で得た成形物を、所定の温度に加熱する加熱処理工程S5を設けてもよい。本実施の形態において、加熱処理工程S5を含むことは必須の態様ではないが、後述する還元工程S6での還元処理に先立ち、予め成形物に対して加熱処理(予備加熱処理)を施しておくことで、高温条件での還元処理において、成形物に含まれるニッケル酸化鉱石や炭素質還元剤等の成分が急激に熱膨張することを抑え、成形物の破裂をより効果的に抑制することができる。
<2-5. Heat treatment process>
A heat treatment step S5 may be provided for heating the molding obtained in the drying step S4 to a predetermined temperature. In the present embodiment, the inclusion of the heat treatment step S5 is not an essential aspect, but prior to the reduction treatment in the reduction step S6 described later, the molded product is previously subjected to heat treatment (preliminary heat treatment). As a result, rapid thermal expansion of components such as nickel oxide ore and carbonaceous reducing agent contained in the molding can be suppressed in reduction treatment under high-temperature conditions, and bursting of the molding can be suppressed more effectively. can.

具体的に、成形物を350℃以上600℃以下の温度に加熱する加熱処理を施す。また、好ましくは400℃以上550℃以下の温度に加熱する。 Specifically, heat treatment is performed to heat the molding to a temperature of 350° C. or higher and 600° C. or lower. Moreover, it is preferably heated to a temperature of 400° C. or higher and 550° C. or lower.

なお、加熱処理時間としては、特に限定されず、成形物の大きさに応じて適宜調整すればよいが、大きさが10mm以上30mm以下程度となる通常の大きさの成形物であれば、15分以上30分以下程度の処理時間にできる。 The heat treatment time is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the size of the molded product. The processing time can be set to about 30 minutes or less.

<2-6.還元工程>
還元工程S6は、切断面を有する成形物を還元炉内に装入して、所定の還元温度で加熱することによって還元処理を施す工程である。還元工程S6における還元処理により、製錬反応(還元反応)が進行して、成形物中では、フェロニッケルメタル(以下、単に「メタル」という)と、フェロニッケルスラグ(以下、単に「スラグ」という)とが分かれて生成する。
<2-6. Reduction process>
The reduction step S6 is a step in which a molding having a cut surface is charged into a reduction furnace and heated at a predetermined reduction temperature to perform a reduction treatment. Due to the reduction treatment in the reduction step S6, the smelting reaction (reduction reaction) proceeds, and in the molding, ferronickel metal (hereinafter simply referred to as "metal") and ferronickel slag (hereinafter simply referred to as "slag") ) and generate separately.

[還元処理について]
還元処理においては、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は可能な限り完全にかつ優先的に還元し、一方で、ニッケル酸化鉱石に含まれる酸化鉄は一部だけ還元して、目的とする高いニッケル品位のフェロニッケルが得られる、いわゆる部分還元を施す。
[About reduction treatment]
In the reduction treatment, the nickel oxide contained in the nickel oxide ore, which is the raw material ore, is reduced as completely and preferentially as possible, while the iron oxide contained in the nickel oxide ore is only partially reduced to obtain the desired product. A so-called partial reduction is performed to obtain ferronickel with a high nickel grade of .

また、成形物中のスラグは熔融して液相となるが、還元により既に分離して生成したメタルとスラグとは、混ざり合うことがなく、その後の冷却によってメタル固相とスラグ固相との別相として混在する混合物となる。この混合物の体積は、装入する混合物と比較すると、50%以上60%以下程度の体積に収縮している。 In addition, the slag in the molding melts and becomes a liquid phase, but the metal and slag that have already been separated and formed by reduction do not mix, and the metal solid phase and the slag solid phase do not mix by subsequent cooling. It becomes a mixture mixed as a separate phase. The volume of this mixture has shrunk to about 50% or more and 60% or less of the volume of the charged mixture.

具体的に、還元処理では、成形物を還元炉に装入した後、その成形物を1200℃以上1450℃以下程度の還元温度に加熱して還元反応を生じさせる。 Specifically, in the reduction treatment, the molded article is placed in a reducing furnace and then heated to a reduction temperature of about 1200° C. or higher and 1450° C. or lower to cause a reduction reaction.

この還元処理では、成形物に含まれる炭素質還元剤に由来する一酸化炭素(還元性気体)が発生し、還元炉内を還元雰囲気とする。そして、成形物と還元性気体とが接触することにより、先ず成形物の表面における還元反応が促進される。これにより、成形物表面にメタルシェルが形成される。 In this reduction treatment, carbon monoxide (reducing gas) derived from the carbonaceous reducing agent contained in the molding is generated, and the inside of the reduction furnace is made into a reducing atmosphere. The contact between the molding and the reducing gas first promotes the reduction reaction on the surface of the molding. Thereby, a metal shell is formed on the surface of the molding.

還元性気体については、上述のように、還元炉内に炭素質還元剤に由来する一酸化炭素が発生する。そのため、別途外部より供給することを要しないが、成形物の表面での還元反応をより効率的に進行させる観点から、還元性気体を別途供給するようにしてもよい。なお、還元性気体としては、酸化物をメタルに還元することができる気体であれば特に限定されず、例えば、水素ガス(H)、一酸化炭素(CO)、硫化水素(HS)、二酸化硫黄(SO)、亜酸化窒素(NO)等を含む気体を挙げることができる。また、成形物表面におけるメタルシェルの形成を阻害しない範囲であれば酸素等の酸化性気体が含まれていてもよい。 As for the reducing gas, as described above, carbon monoxide derived from the carbonaceous reducing agent is generated in the reducing furnace. Therefore, it is not necessary to supply the reducing gas separately from the outside, but from the viewpoint of making the reduction reaction on the surface of the molding proceed more efficiently, the reducing gas may be supplied separately. The reducing gas is not particularly limited as long as it is a gas capable of reducing an oxide to a metal, and examples thereof include hydrogen gas (H 2 ), carbon monoxide (CO), and hydrogen sulfide (H 2 S). , sulfur dioxide (SO 2 ), nitrous oxide (N 2 O), and the like. In addition, an oxidizing gas such as oxygen may be contained as long as it does not inhibit the formation of a metal shell on the surface of the molding.

このようにして、成形物の表面における還元反応が進行して表面にメタルシェルが形成されると、次に、成形物の内部における還元反応が進行して、メタルが生成する。 In this way, when the reduction reaction proceeds on the surface of the molding and a metal shell is formed on the surface, the reduction reaction proceeds inside the molding to generate metal.

還元炉としては、特に限定されないが、単一の炉を用いても、移動炉床炉等の炉床が回転移動等して例えば処理温度の異なる処理を連続的に行うことができる炉を用いてもよい。その中でも、還元炉として移動炉床炉を用いることで、連続的に還元反応を進行させ、一つの設備で反応を完結させることができる。また、処理工程ごとに別々の炉を使用して操業を行った場合、炉と炉との間を移動させる際に、温度が低下してヒートロスが生じる可能性があり、また、雰囲気気体に変化を生じさせてしまい、炉に再装入したときに即座に反応を生じさせることができないことがある。この点、移動炉床炉を使用して一つの設備で各工程での処理を行うことで、ヒートロスが低減されるとともに炉内雰囲気も的確に制御できるため、反応をより効果的に進行させることができる。 The reducing furnace is not particularly limited, but even if a single furnace is used, a furnace such as a moving hearth furnace that can rotate and move the hearth to continuously perform treatments at different treatment temperatures is used. may Among them, by using a moving hearth furnace as the reducing furnace, the reduction reaction can be progressed continuously and the reaction can be completed in one facility. In addition, if separate furnaces are used for each process, the temperature may drop and heat loss may occur when moving between furnaces. and may not be able to react immediately when the furnace is recharged. In this regard, by using a moving hearth furnace to perform each process in one facility, heat loss can be reduced and the atmosphere inside the furnace can be controlled accurately, so the reaction can proceed more effectively. can be done.

移動炉床炉としては、特に限定されず、例えば、円形状であって複数の処理領域に区分けされた回転炉床炉を用いることができる。回転炉床炉では、所定の方向に回転しながら、各領域においてそれぞれの処理を行う。この回転炉床炉では、各領域を通過する際の時間(移動時間、回転時間)を制御することで、それぞれの領域での処理温度を調整することができ、回転炉床炉が1回転する毎に混合物が製錬処理される。また、移動炉床炉としては、ローラーハースキルン等であってもよい。 The moving hearth furnace is not particularly limited, and for example, a circular rotary hearth furnace divided into a plurality of processing areas can be used. In a rotary hearth furnace, each process is performed in each zone while rotating in a predetermined direction. In this rotary hearth furnace, by controlling the time (moving time, rotation time) when passing through each region, the processing temperature in each region can be adjusted, and the rotary hearth furnace rotates once. The mixture is smelted every time. A roller hearth kiln or the like may be used as the moving hearth furnace.

還元工程S6では、成形物を還元炉に装入するにあたって、予めその還元炉内の炉床に還元剤(以下、「炉床還元剤」ともいう)を敷き詰めて、その敷き詰められた炉床還元剤の上に成形物を載置するようにしてもよい。また、炉床に、酸化物を主成分とする床敷材を敷いて、その上に成形物を載置してもよい。 In the reduction step S6, when the molding is charged into the reducing furnace, a reducing agent (hereinafter also referred to as a “hearth reducing agent”) is spread over the hearth of the reducing furnace in advance, and the spread hearth is reduced. A molding may be placed on the agent. A bedding material containing an oxide as a main component may be laid on the hearth and the molding may be placed thereon.

[還元処理対象について(切断面を有する成形物)]
さて、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、上述した成形工程S4において、切断面を有する成形物を得ている。そして、還元工程S6では、その切断面を有する成形物を処理対象として還元処理を行うことを特徴としている。
[Regarding reduction treatment target (molding with cut surface)]
Now, in the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment, a molding having a cut surface is obtained in the above-described molding step S4. Then, in the reduction step S6, the reduction treatment is performed on the molding having the cut surface as the object to be treated.

このような切断面を有する成形物に対して還元処理を施すことによって、切断面又はその近傍で良好にメタルシェルが形成されるようになる。また、その切断面に形成されたメタルシェルを起点として切断面以外の成形物の表面にもメタルシェルが形成され、成形物の表面全体にメタルシェルが形成されることとなる。このことは、成形物に形成されている切断面が、他の表面と比べて相対的に粗く、一酸化炭素を含む雰囲気気体(還元性気体)との接触面積が大きくなっており、それにより、その切断面において還元反応が進みやすくなるためであると考えられる。 By subjecting the molding having such a cut surface to a reduction treatment, a metal shell can be formed satisfactorily at or near the cut surface. In addition, starting from the metal shell formed on the cut surface, a metal shell is formed on the surface of the molded product other than the cut surface, and the metal shell is formed on the entire surface of the molded product. This is because the cut surface formed on the molding is relatively rough compared to the other surfaces, and the contact area with the atmospheric gas (reducing gas) containing carbon monoxide is large. , the reduction reaction is likely to proceed at the cut surface.

そして、このように成形物の表面に有効にメタルシェルが形成されることにより、加熱還元処理中に成形物中に含まれる炭素質還元剤等が外部に漏出することを効果的に抑制することができ、その結果、成形物内における還元反応を均一に生じさせることができ、得られるメタルの品位を高めることが可能となる。 By effectively forming a metal shell on the surface of the molding in this way, leakage of the carbonaceous reducing agent and the like contained in the molding during the heat reduction treatment to the outside can be effectively suppressed. As a result, it is possible to uniformly cause a reduction reaction in the molding, and to improve the grade of the obtained metal.

[還元処理の他の実施態様について]
ここで、還元工程S6としては、還元第1工程と、還元第二工程と、を分けて処理する態様であってもよい。具体的には、還元工程S6としては、所定の温度で加熱して切断面を有する成形物の表面にメタルシェルを形成する還元第1工程と、メタルシェルが表面に形成された成形物を還元第一工程における処理温度よりも高い温度に加熱することによって還元物を得る還元第2工程と、を含む工程であってもよい。このような実施態様によれば、成形物の表面にメタルシェルをより確実に形成させることができ、成形物中に含まれる炭素質還元剤が外部に漏出することをより効果的に抑制して、高品質なメタルを製造することができる。以下、各工程についてより具体的に説明する。なお、説明の便宜上、還元第一工程を「S61」とし、還元第二工程を「S62」とする。
[Other Embodiments of Reduction Treatment]
Here, as the reduction step S6, the first reduction step and the second reduction step may be separately processed. Specifically, the reduction step S6 includes a first reduction step of heating at a predetermined temperature to form a metal shell on the surface of the molding having the cut surface, and a reduction of the molding having the metal shell formed on the surface. and a second reduction step of obtaining a reduced product by heating to a temperature higher than the treatment temperature in the first step. According to such an embodiment, the metal shell can be more reliably formed on the surface of the molding, and leakage of the carbonaceous reducing agent contained in the molding to the outside can be more effectively suppressed. , can produce high-quality metal. Each step will be described in more detail below. For convenience of explanation, the first reduction step is referred to as "S61", and the second reduction step is referred to as "S62".

(還元第1工程)
還元第1工程S61では、成形物を還元性気体に接触させることにより、切断面を有する成形物の表面にメタルシェルを形成する。これにより、還元性気体と接触した切断面を含む表面にメタルシェルが形成される。特に、切断面においては還元性気体との反応性が高く、切断面に形成されたメタルシェルを起点として成形物の表面に均一なメタルシェルを形成させることができる。
(Reduction first step)
In the first reduction step S61, a metal shell is formed on the surface of the molded article having the cut surface by contacting the molded article with a reducing gas. This forms a metal shell on the surface, including the cut surface, in contact with the reducing gas. In particular, the cut surface has high reactivity with the reducing gas, and a uniform metal shell can be formed on the surface of the molding starting from the metal shell formed on the cut surface.

還元第1工程S61では、成形物中の炭素質還元剤は反応させずに、成形物の表面に効率的にメタルシェルを形成させるようにすることが好ましい。そのためには、成形物を炭素質還元剤が酸化金属と反応する反応温度未満にすることが好ましく、例えば、成形物を1200℃未満の温度に保持することが好ましい。また、還元第1工程S61では、成形物を900℃以上温度に保持することが好ましい。このように、成形物を900℃以上1200℃未満の温度に保持することにより、成形物表面をメタルに還元してメタルシェルを効果的に形成させつつ、成形物内部の還元反応を抑制することができる。 In the first reduction step S61, it is preferable to efficiently form a metal shell on the surface of the molded article without reacting the carbonaceous reducing agent in the molded article. For this purpose, it is preferable to keep the molded product below the reaction temperature at which the carbonaceous reducing agent reacts with the metal oxide. Moreover, in the first reduction step S61, it is preferable to keep the molding at a temperature of 900° C. or higher. By maintaining the molded product at a temperature of 900° C. or more and less than 1200° C. in this way, the reduction reaction inside the molded product can be suppressed while reducing the surface of the molded product to metal and effectively forming a metal shell. can be done.

還元性気体としては、上述したように、一酸化炭素(CO)等を含む気体を用いることができる。ここで、後述する還元第2工程S62では、成形物に還元処理を施すことによって炭素質還元剤に由来する一酸化炭素(CO)が発生する。そのため、還元第2工程S62における還元処理後の雰囲気気体の少なくとも一部を、還元第1工程S61における処理空間に供給して、還元性気体として用いるようにしてもよい。なお、その場合、還元処理後の雰囲気気体は通常高温(例えば1200℃~1450℃程度)であることから、還元第1工程S61における処理空間に気体を供給する際には気体の温度が1200℃以下となるように放冷等して調整すればよい。 As the reducing gas, a gas containing carbon monoxide (CO) or the like can be used as described above. Here, in the second reduction step S62, which will be described later, carbon monoxide (CO) derived from the carbonaceous reducing agent is generated by subjecting the molding to a reduction treatment. Therefore, at least part of the atmosphere gas after the reduction treatment in the second reduction step S62 may be supplied to the treatment space in the first reduction step S61 and used as the reducing gas. In this case, since the atmosphere gas after the reduction treatment is usually at a high temperature (for example, about 1200° C. to 1450° C.), the temperature of the gas is 1200° C. when the gas is supplied to the treatment space in the first reduction step S61. Adjustments may be made by standing to cool, etc., so as to achieve the following.

(還元第2工程)
還元第2工程S62では、メタルシェルが表面に形成された成形物を所定の温度に加熱することにより還元物を得る工程である。具体的には、シェルが形成された成形物を、還元第一工程S61での処理温度よりも高い温度(還元温度)に加熱した還元炉にて加熱還元処理を施す。これにより、成形物中の炭素質還元剤を反応させて成形物中の酸化物を還元し、メタルとスラグとを含む還元物を得る。
(Second reduction step)
The second reduction step S62 is a step of obtaining a reduced product by heating the molding having the metal shell formed on its surface to a predetermined temperature. Specifically, the molding having the shell formed thereon is subjected to heat reduction treatment in a reduction furnace heated to a temperature (reduction temperature) higher than the treatment temperature in the first reduction step S61. As a result, the carbonaceous reducing agent in the compact is reacted to reduce the oxide in the compact to obtain a reduced product containing metal and slag.

ここで、加熱還元処理に供される成形物は、上述のように、還元第1工程S61における処理を経て、その表面にメタルシェルが形成されていることから、炭素質還元剤が外部に漏出することが抑制され、炭素質還元剤に基づいて適切な還元反応を生じさせることが可能となっており、高品質なメタルを効率的に製造することができる。 Here, as described above, the molding to be subjected to the heat reduction treatment has undergone the treatment in the first reduction step S61, and since a metal shell is formed on the surface thereof, the carbonaceous reducing agent leaks to the outside. is suppressed, it is possible to cause an appropriate reduction reaction based on the carbonaceous reducing agent, and it is possible to efficiently produce high-quality metal.

成形物中の炭素質還元剤を反応させて酸化物に還元処理を施すためには、成形物を炭素質還元剤が酸化物と反応する反応温度以上にすることが好ましく、例えば、成形物を1200℃以上の温度に保持することが好ましい。なお、還元温度の上限としては、1450℃以下とすることが好ましい。これにより、酸化物に還元処理を精度高く施すことができる。 In order to react the carbonaceous reducing agent in the molded article to reduce the oxide, it is preferable to heat the molded article to a temperature higher than the reaction temperature at which the carbonaceous reducing agent reacts with the oxide. It is preferable to keep the temperature at 1200° C. or higher. The upper limit of the reduction temperature is preferably 1450° C. or less. As a result, the oxide can be subjected to the reduction treatment with high accuracy.

<2-7.分離工程>
分離工程S7は、還元工程S6より得られた還元物からメタルとスラグを分離する工程である。具体的には、容器に充填させた状態の混合物に対する還元加熱処理によって得られた、メタル相とスラグ相とを含む混在物(混合物)からメタル相を分離して回収する。
<2-7. Separation process>
The separation step S7 is a step of separating metal and slag from the reduced product obtained from the reduction step S6. Specifically, the metal phase is separated and recovered from the mixture (mixture) containing the metal phase and the slag phase obtained by the reduction heat treatment of the mixture filled in the container.

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。 Methods for separating the metal phase and the slag phase from the mixture of the metal phase and the slag phase obtained as a solid include, for example, in addition to removing unnecessary substances by sieving, separation by specific gravity, separation by magnetic force, etc. method can be used.

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、還元工程S6における処理で得られた、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。 In addition, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated due to their poor wettability. The metal phase and the slag phase can be easily separated from the inclusions by dropping them with a force or applying an impact such as giving a predetermined vibration during sieving.

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、メタルを回収する。 By separating the metal phase and the slag phase in this way, the metal is recovered.

本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、成形物の表面にメタルシェルを形成して成形物中に含まれる炭素質還元剤が外部に漏出することを抑制して成形物全体で均一に還元処理を行うことができることから、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質なメタルを製造することができる。 In the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment, a metal shell is formed on the surface of the molding to suppress the leakage of the carbonaceous reducing agent contained in the molding to the outside, so that the entire molding can be Since the reduction treatment can be performed uniformly, the quality of the obtained metal can be improved, and a high-quality metal can be manufactured.

以下、本発明の実施例及び比較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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1、比較例1>
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200μm)を、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(石炭粉)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と酸化鉄(Fe)とを過不足なく還元するのに必要な量を100質量%としたときに、実施例1~6及び比較例1~3の試料(混合物)に応じて24.0質量%の割合となる量で含有させた。
<Example 1, Comparative Example 1>
Nickel oxide ore as a raw material ore, iron ore, silica sand and limestone as flux components, a binder, and a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85% by mass, average particle size: about 200 μm) are mixed in appropriate amounts. of water was added and mixed using a mixer to obtain a mixture. The amount of the carbonaceous reducing agent (coal powder) is 100% by mass, which is the amount necessary to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the nickel oxide ore, which is the raw material ore, in just the right amount. was added in an amount of 24.0% by mass according to the samples (mixtures) of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3.

次に、得られた実施例1~6の試料(混合物)を二軸混練押出機(機種名:HYPERKTX、株式会社神戸製鋼所製)に連続して装入して押し出した。そして、押し出された混合物を、二軸混練押出機の押出口先端に取り付けた切断機にて切断して切断面を有する成形物を得た。 Next, the obtained samples (mixtures) of Examples 1 to 6 were continuously charged into a twin-screw kneading extruder (model name: HYPERKTX, manufactured by Kobe Steel, Ltd.) and extruded. Then, the extruded mixture was cut by a cutter attached to the tip of the extrusion port of the twin-screw kneading extruder to obtain a molding having a cut surface.

一方、比較例1の試料については、二軸混練押出機にて押し出された混合物を切断機にて切断することなく、押し出したそのままの状態で容器に充填することで試料(成形物)を製造した。また、比較例2の試料については、試料(混合物)を切り出し機にて切り出して、二軸混練押出機にて押し出さずに市販のブリケット装置を用いてブリケット(成形物)を製造した。また、比較例3の試料については、試料(混合物)を切り出し機にて切り出して、二軸混練押出機にて押し出さずにパン型造粒機を用いて造粒し、その後、φ15±1.5mmのサイズに分級した。 On the other hand, for the sample of Comparative Example 1, the mixture extruded by the twin-screw kneading extruder was filled into a container as it was extruded without being cut by a cutting machine to produce a sample (molded product). did. Also, for the sample of Comparative Example 2, the sample (mixture) was cut out by a cutter and not extruded by a twin-screw kneading extruder, but a commercially available briquette machine was used to produce a briquette (molded product). Further, for the sample of Comparative Example 3, the sample (mixture) was cut out with a cutter, granulated with a pan-type granulator without being extruded with a twin-screw kneading extruder, and then φ15±1. It was classified to a size of 5 mm.

続いて、実施例1~6及び比較例1~3の試料(成形物)に対して乾燥処理を施した。下記表3に、乾燥処理後の成形物固形分組成(炭素を除く)を示す。 Subsequently, the samples (molded products) of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were subjected to drying treatment. Table 3 below shows the solid content composition (excluding carbon) of the molded product after drying.

Figure 0007167565000003
Figure 0007167565000003

次に、乾燥処理後の成形物を、酸素を含まない窒素雰囲気にした還元炉に各々装入した。予め還元炉の炉床に炉床保護剤(主成分はSiOであり、その他の成分としてAl、MgO等の酸化物を少量含有する。)を敷き詰め、その上に成形物(試料)を置いた。なお、装入時の温度条件は、500±20℃とした。 Next, the dried moldings were put into a reducing furnace in a nitrogen atmosphere containing no oxygen. The hearth of the reducing furnace was previously covered with a hearth protective agent (mainly composed of SiO 2 and containing a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components), and a molding (sample ) was placed. The temperature condition during charging was 500±20°C.

そして、炉内に装入した成形物の表面のうち、温度が最も高くなる部分の温度(還元温度)が1400℃になるまで還元炉を昇温させ、成形物に対して還元加熱処理を施した。還元加熱処理による処理時間は15分間とした。還元処理後は、窒素雰囲気中で速やかに室温まで冷却して、試料を大気中へ取り出した。 Then, the temperature of the reduction furnace is raised until the temperature (reduction temperature) of the part where the temperature is the highest on the surface of the molding charged into the furnace reaches 1400° C., and the reduction heat treatment is applied to the molding. did. The treatment time for the reduction heat treatment was 15 minutes. After the reduction treatment, the sample was quickly cooled to room temperature in a nitrogen atmosphere and taken out into the atmosphere.

還元加熱処理後の各試料について、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率を、ICP発光分光分析器(SHIMAZU S-8100型)により分析して算出した。 For each sample after the reduction heat treatment, the nickel metallization ratio and the nickel content in the metal were analyzed and calculated using an ICP emission spectrometer (SHIMAZU S-8100 type).

Niメタル化率、メタル中のNi含有率は、以下の式1・2により算出した。
Niメタル化率=メタル中のNiの質量÷(還元物中の全てのNiの質量)×100(%) ・・・(1)式
メタル中Ni含有率=メタル中のNiの質量÷(メタル中のNiとFeの合計質量)×100(%) ・・・(2)式
The Ni metallization rate and the Ni content rate in the metal were calculated by the following formulas 1 and 2.
Ni metallization ratio = mass of Ni in metal ÷ (mass of all Ni in reduced product) × 100 (%) (1) formula Ni content in metal = mass of Ni in metal ÷ (metal Total mass of Ni and Fe in) × 100 (%) (2) formula

下記表4に、それぞれの試料における、Niメタル化率、メタル中のNi含有率を示す。 Table 4 below shows the Ni metallization rate and the Ni content in the metal for each sample.

Figure 0007167565000004
Figure 0007167565000004

表4の結果からわかるように、酸化鉱石を含む混合物を押し出して切断面を有する成形物を得て、その成形物に還元処理を施した実施例1~6では、比較例1~3と比べてNiメタル化率及びメタル中Ni含有率がいずれも高くなった。このことは、切断面を有する成形物に還元処理を施すことにより、成形物の表面にメタルシェルを良好に形成させることができ、これにより成形物に含まれる炭素質還元剤等が成形物の外部に漏出することを抑制して、還元反応を適切に進行させることができたためと考えられる。 As can be seen from the results in Table 4, in Examples 1 to 6 in which a mixture containing oxide ore was extruded to obtain a molded product having a cut surface, and the molded product was subjected to reduction treatment, compared to Comparative Examples 1 to 3, As a result, both the Ni metallization rate and the Ni content in the metal increased. This is because by subjecting a molding having a cut surface to reduction treatment, a metal shell can be formed satisfactorily on the surface of the molding. This is probably because the reduction reaction was able to proceed appropriately by suppressing leakage to the outside.

Claims (2)

ニッケル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工程と、
前記混合物を押出機に装入して押し出す押出工程と、
押し出された混合物を所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る成形工程と、
得られた成形物に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程と、
を含み、
前記還元工程では、
得られた成形物を第1の処理空間に装入し、該成形物を900℃以上1200℃未満の温度に保持して、該成形物の表面を還元性気体に接触させることにより該成形物の表面にメタルからなるシェルを形成する還元第1工程と、
シェルが形成された前記成形物を前記第1の処理空間とは異なる第2の処理空間に装入し、成形物を1200℃以上1450℃以下の温度に保持することにより、還元物を得る還元第2工程と、
を含む
ニッケル酸化鉱石の製錬方法。
a mixing step of mixing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture;
an extrusion step of charging the mixture into an extruder and extruding it;
a molding step of cutting the extruded mixture at predetermined intervals to obtain a molding having a cut surface;
a reduction step of subjecting the molded product obtained to a reduction treatment to obtain a reduced product containing metal and slag;
including
In the reduction step,
The obtained molding is charged into the first treatment space, the molding is maintained at a temperature of 900° C. or more and less than 1200° C., and the surface of the molding is brought into contact with a reducing gas to obtain the molding. A reduction first step of forming a shell made of metal on the surface of
The molded product having the shell formed thereon is charged into a second processing space different from the first processing space, and the molded product is maintained at a temperature of 1200° C. or higher and 1450° C. or lower to obtain a reduced product. a second step;
including
A method for smelting nickel oxide ore.
前記還元第2工程における還元処理後の第2の処理空間の雰囲気気体の少なくとも一部を、前記還元第1工程における第1の処理空間に供給し、前記成形物に接触させる前記還元性気体として用いる
請求項に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
At least a part of the atmosphere gas in the second processing space after the reduction treatment in the second reduction step is supplied to the first processing space in the first reduction step, and is used as the reducing gas to be brought into contact with the molded article. The method for smelting nickel oxide ore according to claim 1 .
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