JP7215092B2 - 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(以下、鉄とニッケルの合金を「フェロニッケル」ともいう)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 pyrometallurgical refining method to produce an alloy of iron and nickel (an alloy of iron and nickel is hereinafter referred to as "ferronickel"). ) are known.

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.

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以上数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。 In addition, coarsening the metal (ferronickel) produced by the reduction treatment is also a very important technique. If the generated ferronickel has a fine size of, for example, several tens of micrometers or more and several hundred micrometers or less, it becomes difficult to separate it from the slag that is generated at the same time, and the recovery rate (yield) as ferronickel is greatly reduced. put away. Therefore, a treatment for coarsening ferronickel after reduction is required.

例えば、特許文献1には、金属酸化物と炭素質還元剤とを含む塊成物を、移動床型還元溶融炉の炉床上に供給して加熱し、金属酸化物を還元溶融させる粒状金属の製造方法において、塊成物同士の距離を0としたときの塊成物の炉床への最大投影面積率に対する、塊成物の炉床への投影面積率の相対値を敷密度としたとき、平均直径が19.5mm以上32mm以下の塊成物を、敷密度が0.5以上0.8以下になるように炉床上に供給して加熱する方法が開示されている。この方法では、塊成物の敷密度と平均直径とを併せて制御することで、粒状金属鉄の生産性を高められることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, an agglomerate containing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent is supplied onto the hearth of a moving bed type reduction melting furnace and heated to reduce and melt the metal oxide. In the manufacturing method, when the relative value of the projected area ratio of the agglomerate to the hearth with respect to the maximum projected area ratio of the agglomerate to the hearth when the distance between the agglomerates is 0 is taken as the laying density , a method of supplying agglomerates having an average diameter of 19.5 mm or more and 32 mm or less onto a hearth so as to have a bed density of 0.5 or more and 0.8 or less and heating them. It is described that in this method, the productivity of granular metallic iron can be increased by controlling both the bed density and the average diameter of the agglomerate.

しかし、特許文献1に記載の技術のように、塊成物の直径が決められた範囲に限定されると、塊成物を製造する際の収率の低下が避けられず、その結果としてコストアップになる懸念がある。なお、塊成物の敷密度が0.5以上0.8以下の範囲では、細密充填でないうえ、塊成物を積層することも難しくなるため、効率の低い処理となってしまう。 However, when the diameter of the agglomerate is limited to a predetermined range as in the technique described in Patent Document 1, a decrease in yield when producing the agglomerate is unavoidable, resulting in cost I am worried about going up. When the laying density of the agglomerate is in the range of 0.5 or more and 0.8 or less, it is difficult to laminate the agglomerate in addition to the close packing, resulting in a low efficiency treatment.

上述したように、ニッケル酸化鉱石を混合、還元して、ニッケルと鉄とを含むメタルを製造するにあたって、生産性を高くすること、低コスト化すること、高品質化することは、重要な要素であるにもかかわらず、多くの問題があった。 As described above, when nickel oxide ore is mixed and reduced to produce a metal containing nickel and iron, it is important to increase productivity, reduce costs, and improve quality. Despite this, there were many problems.

特開2011-256414号公報JP 2011-256414 A

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.

本発明者は、還元炉においてバーナーを用いた加熱還元処理を施す方法において、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施すことにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have found that the above problems can be solved by deoxidizing the flame of the burner in a method of performing heat reduction treatment using a burner in a reducing furnace, and have completed the present invention. reached.

(1)本発明の第1は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を得る混合工程と、得られた混合物を還元炉に装入し、バーナーから噴出した火炎に対して脱酸素処理を施し、該脱酸素処理後の火炎により該混合物に加熱還元処理を施す還元工程と、を含む酸化鉱石の製錬方法である。 (1) The first aspect of the present invention is a mixing step of obtaining a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent, charging the obtained mixture into a reducing furnace, and deoxidizing the flame ejected from the burner. and a reduction step of subjecting the mixture to a heat reduction treatment with a flame after the deoxidation treatment.

(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、前記バーナーから噴出した火炎の付近で脱酸素処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (2) A second aspect of the present invention is the method for smelting oxide ore according to the first aspect, wherein in the reduction step, deoxidation treatment is performed in the vicinity of the flame ejected from the burner.

(3)本発明の第3は、第2の発明において、前記還元工程では、前記バーナーから噴出した火炎の付近に脱酸素剤を配置して脱酸素処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (3) A third aspect of the present invention is a method for smelting an oxide ore according to the second aspect, wherein, in the reducing step, a deoxidizing agent is placed near the flame ejected from the burner to perform deoxidizing treatment. .

(4)本発明の第4は、第2の発明において、前記バーナーの火炎噴出孔の先端から所定範囲に投剤設備を設置し、該投剤設備から該バーナーの火炎に向けて脱酸素剤を投じることにより脱酸素処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (4) In the fourth aspect of the present invention, in the second aspect, a dosing facility is installed in a predetermined range from the tip of the flame ejection hole of the burner, and an oxygen scavenger is directed from the dosing facility toward the flame of the burner. It is a smelting method of oxide ore that deoxidizes by throwing in.

(5)本発明の第5は、第2乃至第4のいずれかの発明において、脱酸素剤は、炭素質還元剤である酸化鉱石の製錬方法である。 (5) A fifth aspect of the present invention is a method for smelting oxide ore, wherein the deoxidizing agent is a carbonaceous reducing agent in any one of the second to fourth aspects.

(6)本発明の第6は、第1乃至第5のいずれかの発明において、前記還元工程では、前記加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度が0.5体積%以下となるようにする酸化鉱石の製錬方法である。 (6) In a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, in the reduction step, the oxygen concentration in the reduction furnace after the heat reduction treatment is 0.5% by volume or less. It is a method of smelting oxide ore that

(7)本発明の第7は、第1乃至第6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。 (7) A seventh aspect of the present invention is the method for smelting oxide ore according to any one of the first to sixth aspects, wherein the oxide ore is 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. 還元炉においてバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す態様例を説明するための図であり、脱酸素処理のための構成を含む還元炉の断面図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of deoxidizing the flame of a burner in a reducing furnace, and is a cross-sectional view of the reducing furnace including a structure for deoxidizing. 還元炉においてバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す態様例を説明するための図であり、脱酸素処理のための構成を含む還元炉の断面図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of deoxidizing the flame of a burner in a reducing furnace, and is a cross-sectional view of the reducing furnace including a structure for deoxidizing.

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混合物を得て、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。 For example, as the oxide ore, a nickel oxide ore containing nickel oxide, iron oxide, or the like is used as a raw material, and the nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to obtain a mixture, and nickel contained in the mixture is preferentially used. reduction and partial reduction of iron to produce ferronickel, which is an alloy of iron and nickel.

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、還元炉におけるバーナーを用いた加熱還元処理の方法を採用し、そのとき、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施し、脱酸素処理後の火炎によりニッケル酸化鉱石を含む混合物に加熱還元処理を施すことを特徴としている。 Then, in the method for smelting oxide ore according to the present embodiment, a heat reduction treatment method using a burner in a reduction furnace is adopted, and at that time, the flame of the burner is deoxidized to It is characterized by subjecting a mixture containing nickel oxide ore to a heat reduction treatment with a flame after the treatment.

このような方法によれば、バーナーの火炎に含まれる酸素によって還元物が酸化されることを抑制し、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, it is possible to suppress the oxidation of the reduced product by the oxygen contained in the flame of the burner, and improve the quality of the obtained metal.

≪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、得られた混合物に還元処理を施す還元工程S2と、還元物からメタルとスラグを分離する分離工程S3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; It includes a reduction step S2 in which the mixture is subjected to reduction treatment, and a separation step S3 in which metal and slag are separated from the reduced product.

<2-1.混合工程>
混合工程S1は、ニッケル酸化鉱石と還元剤である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、混合工程S1では、まず、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に、第1の還元剤である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。なお、混合処理は、混合機等を用いて行うことができる。
<2-1. Mixing process>
The mixing step S1 is a step of mixing a nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent as a reducing agent to obtain a mixture. Specifically, in the mixing step S1, first, a carbonaceous reducing agent, which is a first reducing agent, is added to and mixed with a nickel oxide ore, which is a raw material ore. Components, binders, and the like, for example, powders having a particle size of about 0.1 mm to 0.8 mm are added and mixed to obtain a mixture. The mixing treatment can be performed using a mixer or the like.

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質量%以下の割合とすることが好ましく、40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。また、炭素質還元剤の混合量は、化学当量の合計値を100質量%としたときに、10質量%以上の割合とすることが好ましく、15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 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 ( Ferric oxide) and the chemical equivalent required to reduce to metallic iron (for convenience, also referred to as "total chemical equivalent") is 100% by mass, 50% by mass or less It is preferable to set it as a ratio, and it is more preferable to set it as a ratio of 40% by mass or less. The amount of iron to be reduced can be suppressed, the nickel grade can be improved, and high-quality ferronickel can be produced. The amount of the carbonaceous reducing agent mixed is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, when the total chemical equivalent is 100% by mass. Nickel reduction can be efficiently advanced, and productivity is improved.

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。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。 As iron ore, which is an optional component additive, for example, iron ore having an iron grade of about 50% by mass or more, hematite obtained by hydrometallurgical refining of nickel oxide ore, and the like can be used. 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.

混合工程S1では、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。下記表1に、混合工程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。 In the mixing step S1, a mixture is obtained by uniformly mixing raw material powders containing nickel oxide ore. 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 0007215092000001
Figure 0007215092000001

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。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。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、その混合物において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。 At the time of mixing, kneading may be carried out at the same time in order to improve mixability, or kneading may be carried out after mixing. 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. By kneading the mixture, a shearing force is applied to the mixture, and the agglomeration of the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, etc. can be released and uniformly mixed, and the adhesion of each particle can be improved, and the voids can be reduced. can be done. As a result, the reduction reaction can easily occur in the mixture, and the reaction can be performed uniformly, and the reaction time for the reduction reaction can be shortened. In addition, it is possible to suppress variations in quality.

また、混合を行った後、あるいは混合及び混練を行った後、押出機を用いて押出してもよい。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S2において混合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。 Alternatively, after mixing, or after mixing and kneading, extrusion may be performed using an extruder. 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 mixture is more likely to occur uniformly in the reduction step S2, which will be described later, and the quality of the obtained metal can be improved, so that a high-quality metal can be produced.

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、混合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混合物を得ることができる。 The extruder is preferably one capable of kneading and molding the mixture under 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 raw material powders can be broken off, the mixture can be kneaded effectively, and the strength of the mixture can be increased. Moreover, by using a machine equipped with a twin-screw extruder, a mixture can be obtained continuously while maintaining high productivity.

また、混合物を所定形状の成形物(ペレット)に成形してもよい。成形物の形状としては、例えば、球状、直方体状、立方体状、円柱状等とすることができる。このような形状は、簡易な形状であって複雑なものではないため、成形コストを抑制しつつ不良品の発生を抑制することができ、得られる成形物の品質も均一となり、歩留り低下を抑制することができる。 Alternatively, the mixture may be molded into a molded product (pellet) having a predetermined shape. The shape of the molding can be, for example, a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a cylindrical shape, or the like. Since such a shape is simple and not complicated, it is possible to suppress the occurrence of defective products while suppressing the molding cost, and the quality of the obtained molded product is uniform, suppressing the decrease in yield. can do.

成形物の形状は、特に球状であることが好ましい。球状の成形物であることにより還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。成形物の形状を球状とする場合には、直径が10mm以上30mm以下程度となるように成形することができる。また、直方体状、立方体状、円柱状等とする場合には、概ね、縦、横の内寸が500mm以下程度となるように成形することができる。 The shape of the molding is particularly preferably spherical. Since the spheroidal molding is used, the reduction treatment can be performed uniformly, and smelting can be performed with little variation and high productivity. When the shape of the molded product is spherical, it can be molded to have a diameter of about 10 mm or more and 30 mm or less. In the case of a rectangular parallelepiped, cubic, columnar shape, etc., the shape can be generally formed so that the internal dimensions in length and width are about 500 mm or less.

成形物の大きさとしては、特に限定されないが、成形物の体積が8000mm以上であることが好ましい。成形物の体積が8000mm以上であることにより、成形コストが抑制され、さらに、成形物全体に占める表面積の割合が低くなるため、還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。 The size of the molded product is not particularly limited, but the volume of the molded product is preferably 8000 mm 3 or more. Since the volume of the molded product is 8000 mm 3 or more, the molding cost is suppressed, and the ratio of the surface area to the entire molded product is low, so the reduction treatment is uniformly performed, the variation is small, and the productivity is improved. Can perform high smelting.

また、得られた混合物を所定の還元用の容器に充填してもよい。容器に充填された混合物が容器に充填された状態のまま還元処理が施されることにより、後述する分離工程S3において還元されたメタルが磁選等の処理によりメタルを分離回収しやすくなり、ロスを抑制することができる。 Also, the obtained mixture may be filled into a predetermined container for reduction. By subjecting the mixture filled in the container to the reduction treatment while the mixture is still filled in the container, the metal reduced in the separation step S3 described later can be easily separated and recovered by a treatment such as magnetic separation, and loss can be reduced. can be suppressed.

混合工程S1では、得られた混合物に乾燥処理を施してもよい。混合物は、混練や成形物の成形等において上記混合物を多量の水と共に混合する。本実施の形態におい乾燥処理を施すことは必須の態様ではないが、多量の水を含む混合物に乾燥処理を施すことにより、後述する還元処理において水分の気化に伴う混合物の膨張を防ぐことができる。 In the mixing step S1, the obtained mixture may be subjected to drying treatment. The mixture is mixed with a large amount of water in kneading, molding of moldings, or the like. Although it is not an essential aspect to perform the drying treatment in the present embodiment, by performing the drying treatment on the mixture containing a large amount of water, it is possible to prevent the expansion of the mixture due to the evaporation of water in the reduction treatment described later. .

さらに、混合物に乾燥処理を施すことで、還元炉内における混合物に起因する水分混入を抑制することができる。これにより、還元炉内の雰囲気気体に含まれる水分量をより効果的に減らすことができ、還元物に含まれるメタルの酸化をより効果的に抑制することができる。 Furthermore, by subjecting the mixture to a drying treatment, it is possible to suppress contamination of water due to the mixture in the reduction furnace. As a result, the amount of water contained in the atmospheric gas in the reducing furnace can be more effectively reduced, and the oxidation of metals contained in the reduced product can be more effectively suppressed.

混合物を乾燥する方法は、特に限定されず、混合物を所定の乾燥温度(例えば、300℃以上400℃以下)に保持する方法や所定の乾燥温度の熱風を混合物に対して吹き付けて乾燥させる方法等、従来公知の手段を用いることができる。このような乾燥処理により、例えば、混合物の固形分が70質量%程度で、水分が30質量%程度となるようにする。なお、この乾燥処理時における混合物自身の温度としては、100℃未満とすることが好ましく、これにより水分の突沸等による混合物の破裂を抑制することができる。 The method of drying the mixture is not particularly limited, and includes a method of maintaining the mixture at a predetermined drying temperature (for example, 300° C. or more and 400° C. or less), a method of blowing hot air at a predetermined drying temperature to the mixture, and the like. , conventionally known means can be used. By such drying treatment, for example, the solid content of the mixture is about 70% by mass and the water content is about 30% by mass. The temperature of the mixture itself during this drying treatment is preferably less than 100° C., which can prevent the mixture from bursting due to bumping of moisture or the like.

また、乾燥処理は連続して一度に行ってもよいし複数回に分けて行ってもよい。乾燥処理を複数回に分けて行うことにより混合物の破裂をより効果的に抑制することができる。なお、乾燥処理を複数回に分けて行った場合において、2回目以降の乾燥温度としては、150℃以上400℃以下が好ましい。この範囲で乾燥することにより、還元反応が進むことなく乾燥することが可能となる。 Moreover, the drying treatment may be continuously performed at once or may be performed in multiple steps. Explosion of the mixture can be more effectively suppressed by performing the drying treatment in multiple steps. In addition, when the drying treatment is performed in a plurality of times, the drying temperature for the second and subsequent times is preferably 150° C. or higher and 400° C. or lower. By drying in this range, it becomes possible to dry without progressing the reduction reaction.

下記表2に、乾燥処理後の混合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 mixture after drying. In addition, the composition of the molding is not limited to this.

Figure 0007215092000002
Figure 0007215092000002

<2-2.還元工程>
還元工程S2は、得られた混合物を還元炉に装入して、混合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工程である。還元工程S2における還元処理により、混合物中の炭素質還元剤に基づいて製錬反応(還元反応)が進行して、混合物中では、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。
<2-2. Reduction process>
The reduction step S2 is a step of charging the obtained mixture into a reduction furnace and subjecting the mixture to a reduction treatment to obtain a reduced product containing metal and slag. By the reduction treatment in the reduction step S2, a smelting reaction (reduction reaction) proceeds based on the carbonaceous reducing agent in the mixture, and in the mixture, ferronickel metal (hereinafter simply referred to as “metal”) and ferronickel Slag (hereinafter simply referred to as "slag") is generated separately.

具体的に、還元工程S2では、バーナーを備えた還元炉を使用し、そのバーナーにより所定の還元温度まで加熱して還元処理を施す。 Specifically, in the reduction step S2, a reduction furnace equipped with a burner is used, and the burner heats the material to a predetermined reduction temperature for reduction treatment.

還元処理では、例えば1分程度のわずかな時間で、先ず還元反応の進みやすい混合物の表面近傍において混合物中のニッケル酸化鉱石及び鉄酸化物が還元されメタル化してフェロニッケルとなり、殻(シェル)を形成する。一方で、殻の中では、その殻の形成に伴ってスラグ成分が徐々に熔融して液相のスラグが生成する。これにより、混合物中では、メタルと、スラグとが分かれて生成する。 In the reduction treatment, the nickel oxide ore and iron oxide in the mixture are reduced and metallized in the vicinity of the surface of the mixture where the reduction reaction is likely to proceed, for a short period of time, for example about 1 minute, to form a shell. Form. On the other hand, in the shell, the slag components are gradually melted as the shell is formed to form liquid phase slag. As a result, metal and slag are separated from each other in the mixture.

そして、処理時間が10分程度経過すると、還元反応に関与しない余剰の炭素質還元剤がメタルに取り込まれて融点を低下させて、メタルも液相となる。 Then, after about 10 minutes of treatment time, excess carbonaceous reducing agent that does not participate in the reduction reaction is incorporated into the metal, lowering the melting point of the metal and turning the metal into a liquid phase.

還元処理における温度(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フェロニッケ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。 The temperature (reduction temperature) in the reduction treatment is not particularly limited, but is preferably in the range of 1200° C. or higher and 1450° C. or lower, and more preferably in the range of 1300° C. or higher and 1400° C. or lower. By performing the reduction within such a temperature range, the reduction reaction can be uniformly induced, and ferronickel with suppressed variations in quality can be produced. Moreover, the desired reduction reaction can be caused in a relatively short period of time by reducing at a reduction temperature in the range of more preferably 1300° C. or higher and 1400° C. or lower.

還元処理における時間(処理時間)としては、還元炉の温度に応じて設定されるが、10分以上であることが好ましく、15分以上であることがより好ましい。 The time (treatment time) in the reduction treatment is set according to the temperature of the reducing furnace, and is preferably 10 minutes or longer, more preferably 15 minutes or longer.

なお、還元温度(℃)と還元時間(分)の数値を乗じた値を還元に要した熱量は、20000(℃×分)以上40000(℃×分)以下の範囲であることが好ましい。高品質なメタルを効率的に製造することができる。 The amount of heat required for the reduction obtained by multiplying the values of the reduction temperature (°C) and the reduction time (minutes) is preferably in the range of 20000 (°C x minutes) to 40000 (°C x minutes). High quality metal can be efficiently manufactured.

従来、酸化鉱石の製錬方法の一つとして、還元炉においてバーナーを用いた加熱して還元処理を施す方法が採られている。バーナーによって加熱することで、少ないエネルギーで加熱して還元処理を施すことができ、効率的な製錬操業を行うことが可能となる。なお、バーナーの燃料としては、例えば、LPGガス(液化石油ガス)、LNGガス(天然ガス)、石炭、コークス、微粉炭等を用いることができる。これらの燃料のコストは非常に安価であり、設備費やメンテナンス費に関しても電気炉等と比較して格段に安価に抑えることができる。 Conventionally, as one method of smelting oxide ore, a method of performing a reduction treatment by heating using a burner in a reduction furnace has been adopted. By heating with a burner, reduction treatment can be performed by heating with less energy, making it possible to perform efficient smelting operations. As fuel for the burner, for example, LPG gas (liquefied petroleum gas), LNG gas (natural gas), coal, coke, pulverized coal, or the like can be used. The cost of these fuels is very low, and equipment costs and maintenance costs can be remarkably reduced compared to electric furnaces and the like.

さて、バーナーを用いて加熱する還元処理においては、バーナーの不完全燃焼を避けるために、そのバーナーにおいて燃料と共に空気を過剰に供給して加熱するようにしていた。しかしながら、そのような場合には、未反応の酸素がバーナーの火炎中に含まれるようになるため、そのような火炎により混合物に加熱還元処理を施すと、還元反応が阻害されるという問題や一度生成したメタルの一部がその酸素によって再び酸化されてしまうという問題がある。 Now, in the reduction treatment using a burner for heating, in order to avoid incomplete combustion of the burner, the burner is heated by supplying an excessive amount of air together with the fuel. However, in such a case, since unreacted oxygen is included in the flame of the burner, when the mixture is subjected to heat reduction treatment with such a flame, the reduction reaction is inhibited. There is a problem that part of the generated metal is oxidized again by the oxygen.

そこで、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、バーナーを用いた加熱により還元処理を施すにあたり、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施し、脱酸素処理後の火炎により混合物を加熱することを特徴としている。このようにバーナー火炎に対して脱酸素処理を施すことで、還元処理を施す空間内に未反応の酸素が流入することを抑制することができ、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことを防ぐことができる。 Therefore, in the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment, in performing the reduction treatment by heating using the burner, the flame of the burner is deoxidized, and the flame after the deoxidization treatment deoxidizes the mixture. Characterized by heating. By deoxygenating the burner flame in this way, it is possible to suppress the inflow of unreacted oxygen into the space where the reduction treatment is to be carried out, thereby oxidizing part of the generated metal. can be prevented.

ここで、脱酸素処理の位置として、バーナーの火炎の付近において行うことが重要である。火炎の付近で脱酸素処理を施すことでその火炎中に含まれる酸素が還元炉内の混合物まで流入することを防ぐことができる。これにより、混合物の還元反応が阻害されて生成したメタルの一部が酸化されてしまうことを防ぐことができる。 Here, it is important to perform the deoxidation treatment in the vicinity of the flame of the burner. By performing deoxygenation treatment near the flame, oxygen contained in the flame can be prevented from flowing into the mixture in the reduction furnace. This can prevent the reduction reaction of the mixture from being inhibited and part of the generated metal from being oxidized.

さらに、脱酸素処理の位置はバーナーの火炎の先端付近であることが好ましい。バーナーの火炎はその先端が最も加熱されており発生する熱を利用して脱酸素反応を促進させることができるためである。これにより、バーナーの火炎中の未反応の酸素をより効果的に取り除くことができるとともに、還元炉における還元処理を行う空間内への酸素の流入をより適切に抑制することができる。 Furthermore, the position of the deoxidation treatment is preferably near the tip of the burner flame. This is because the tip of the flame of the burner is the most heated, and the generated heat can be used to accelerate the deoxidation reaction. As a result, it is possible to more effectively remove unreacted oxygen in the flame of the burner, and to more appropriately suppress the inflow of oxygen into the space where reduction treatment is performed in the reduction furnace.

バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す方法としては、脱酸素剤を用いた処理を挙げることができる。脱酸素剤を用いた処理では、例えば、バーナーの火炎を脱酸素剤に接触させることによって火炎中の酸素と反応させて取り除く。 As a method of deoxidizing the burner flame, a treatment using a deoxidizing agent can be mentioned. In the treatment with an oxygen scavenger, for example, oxygen in the flame is removed by contacting the burner flame with the oxygen scavenger.

図2は、還元炉においてバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す具体的な態様例(脱酸素剤を用いた脱酸素処理の例)を説明するための図であり、脱酸素処理のための構成を含む還元炉の断面図である。図2に示すように、還元炉1では、バーナー10の火炎噴出孔10sから所定範囲に載置台12上に脱酸素剤11を配置されている。このような還元炉1では、バーナー10から噴出した火炎10fが、火炎噴出孔10sから所定範囲に配置した脱酸素剤11と接触して、火炎10f中の未反応の酸素と反応する。これにより、火炎10f中の未反応の酸素が取り除かれる(脱酸素される)。そして、このような脱酸素処理後のバーナー火炎を用いて、還元炉1内の炉床13に載置された混合物Pを加熱することにより、未反応の酸素が還元炉1における還元処理を行う空間1r内に流入することを抑制することができ、混合物Pに対して適切に還元処理を施すことができる。 FIG. 2 is a diagram for explaining a specific embodiment (an example of deoxidizing treatment using a deoxidizing agent) in which the flame of a burner is deoxidized in a reducing furnace. 1 is a cross-sectional view of a reducing furnace including the configuration of . As shown in FIG. 2 , in the reduction furnace 1 , the oxygen scavenger 11 is arranged on the mounting table 12 within a predetermined range from the flame ejection holes 10 s of the burner 10 . In such a reducing furnace 1, the flame 10f ejected from the burner 10 comes into contact with the oxygen scavenger 11 arranged in a predetermined range from the flame ejection hole 10s, and reacts with unreacted oxygen in the flame 10f. This removes (deoxygenates) unreacted oxygen in the flame 10f. By heating the mixture P placed on the hearth 13 in the reducing furnace 1 using the burner flame after such deoxidizing treatment, unreacted oxygen is reduced in the reducing furnace 1. Inflow into the space 1r can be suppressed, and the mixture P can be appropriately reduced.

また、図3は、還元炉においてバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す他の態様例を説明するための図である。図3に示す例では、還元炉2内において、バーナー20の火炎20fに向けて粉末状の脱酸素剤21を噴出して脱酸素処理を行っている。より具体的に、還元炉2では、バーナー20からの火炎20fの噴出空間の上部に投剤設備22が備えられており、この投剤設備22からバーナー20の火炎20fに向けて粉末状の脱酸素剤21が投じられるように構成されている。このような還元炉2では、バーナー20から噴出した火炎20fが、その火炎20fに向けて投じられた脱酸素剤21と接触して、火炎20f中の未反応の酸素と反応する。これにより、火炎20f中の未反応の酸素が取り除かれる(脱酸素される)。そして、このような脱酸素処理後のバーナー火炎を用いて、還元炉2内の炉床23に載置された混合物Pを加熱することにより、未反応の酸素が還元炉2における還元処理を行う空間2r内に流入することを抑制することができ、混合物Pに対して適切に還元処理を施すことができる。 Further, FIG. 3 is a diagram for explaining another example of the manner in which the flame of the burner is deoxidized in the reducing furnace. In the example shown in FIG. 3, in the reducing furnace 2, the powdery deoxidizing agent 21 is ejected toward the flame 20f of the burner 20 to perform the deoxidizing treatment. More specifically, the reducing furnace 2 is provided with a dosing facility 22 above the ejection space of the flame 20f from the burner 20, and the powdery desorption from this dosing facility 22 toward the flame 20f of the burner 20. It is configured such that an oxygen agent 21 is injected. In such a reducing furnace 2, the flame 20f ejected from the burner 20 comes into contact with the oxygen scavenger 21 thrown toward the flame 20f and reacts with unreacted oxygen in the flame 20f. As a result, unreacted oxygen in the flame 20f is removed (deoxygenated). By heating the mixture P placed on the hearth 23 in the reducing furnace 2 using the burner flame after such deoxidizing treatment, unreacted oxygen is reduced in the reducing furnace 2. Inflow into the space 2r can be suppressed, and the mixture P can be appropriately reduced.

脱酸素剤を用いた脱酸素処理において、その脱酸素剤としては、火炎中の未反応の酸素を取り除く(脱酸素する)ことができれば特に制限されないが、例えば、炭素質還元剤を用いることができる。脱酸素剤として炭素質還元剤を用いた場合、火炎中の未反応の酸素と炭素質還元剤に含まれる炭素とが反応し、その酸素が一酸化炭素又は二酸化炭素へと置き換わることとなり、火炎中の未反応の酸素を効果的に取り除くことが可能となる。 In the deoxidizing treatment using a deoxidizing agent, the deoxidizing agent is not particularly limited as long as it can remove (deoxidize) unreacted oxygen in the flame. For example, a carbonaceous reducing agent can be used. can. When a carbonaceous reducing agent is used as the oxygen scavenger, unreacted oxygen in the flame reacts with carbon contained in the carbonaceous reducing agent, and the oxygen is replaced with carbon monoxide or carbon dioxide, resulting in a flame. It becomes possible to effectively remove the unreacted oxygen inside.

脱酸素剤としての炭素質還元剤は、例えば、石炭粉、コークス粉が挙げられる。なお、還元処理の対象である混合物に含まれている炭素質還元剤と同一のものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。 Examples of carbonaceous reducing agents as oxygen scavengers include coal powder and coke powder. The same carbonaceous reducing agent as that contained in the mixture to be reduced may be used, or a different one may be used.

なお、脱酸素剤としては、炭素質還元剤に限定されず、例えば、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、鉄粉等を用いてもよい。 The oxygen scavenger is not limited to the carbonaceous reducing agent, and may be, for example, sulfite, hydrogen sulfite, thiosulfate, iron powder, or the like.

また、図2、図3では、脱酸素剤を用いた脱酸所処理の例を示して説明したが、脱酸素処理としては脱酸素剤を用いることに限られない。例えば、酸素を吸着するフィルターを還元炉内の火炎の噴出空間の所定の位置に設置することによって、バーナーの火炎がフィルターを通過する際に脱酸素処理が施されるような態様であってもよい。 2 and 3, an example of the deoxidizing process using a deoxidizing agent was shown and explained, but the deoxidizing treatment is not limited to using the deoxidizing agent. For example, by installing a filter that adsorbs oxygen at a predetermined position in the flame ejection space in the reduction furnace, even if the burner flame is deoxygenated when passing through the filter. good.

このように、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施し、脱酸素処理後の火炎により混合物を加熱して還元処理を施すようにすることにより、還元処理の空間内に未反応の酸素が流入することを抑制することができるとともに、当然に、還元処理後の還元炉内に残存することになる酸素量を有効に減らすことができ、得られるメタルの品位を高めることができる。具体的には、還元処理後の還元炉内の酸素濃度として0.5体積%以下の状態になるようにして還元処理を施すことができる。また、還元炉内の酸素濃度が0.3体積%以下の状態になるようにして還元処理を施すことがより好ましい。ここで、還元処理後の還元炉内の酸素濃度は、バーナー火炎に対する脱酸素処理の程度に依存することから、バーナーに供給された空気量及び脱酸素剤の量によって調整することができる。 In this way, the flame of the burner is deoxidized, and the mixture is heated by the flame after the deoxidation treatment to be reduced, so that unreacted oxygen flows into the reduction treatment space. In addition, naturally, the amount of oxygen remaining in the reduction furnace after the reduction treatment can be effectively reduced, and the quality of the obtained metal can be improved. Specifically, the reduction treatment can be performed so that the oxygen concentration in the reduction furnace after the reduction treatment is 0.5% by volume or less. Moreover, it is more preferable to carry out the reduction treatment so that the oxygen concentration in the reduction furnace is 0.3% by volume or less. Here, since the oxygen concentration in the reduction furnace after the reduction treatment depends on the degree of deoxidation treatment for the burner flame, it can be adjusted by the amount of air and deoxidizer supplied to the burner.

<2-3.分離工程>
分離工程S3は、還元工程S2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。
<2-3. Separation process>
The separation step S3 is a step of separating metal and slag from the reduced product obtained in the reduction step S2. 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 from each other due to their poor wettability. Alternatively, the metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture by 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.

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。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to 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75μm)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28質量%の割合となる量で含有させた。そして、得られた混合物を14個の試料に均等に取り分けた。
<Example 1, Comparative Example 1>
Nickel oxide ore as raw material ore, iron ore, silica sand and limestone as flux components, binder, and carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85% by mass, average particle size: about 75 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 contained in an amount that would be a proportion of 28% by mass. The resulting mixture was then equally divided into 14 samples.

次に、パン型造粒機により、得られた混合物に適宜水分を添加して球状に成形された直径15.0±0.5mmの混合物(試料)を14(実施例1-1~1-12、比較例1-1、1-2)得た。 Next, with a pan-type granulator, 14 mixtures (samples) with a diameter of 15.0 ± 0.5 mm were formed into spheres by adding water as appropriate to the mixture obtained (Examples 1-1 to 1- 12, Comparative Examples 1-1 and 1-2) were obtained.

次に、実施例1-1~1-12の混合物(試料)を還元炉に装入して、バーナーから噴出した火炎の先端付近に表3に記載した供給量の脱酸素剤(石炭粉)を配置することによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施した。そして、脱酸素処理後の火炎により混合物(試料)に加熱還元処理を施した(表3中、「脱酸素処理」について「有り」と表記。)。なお、表3中の「脱酸素剤の供給量(質量%)」とは、バーナーに供給された余剰酸素量を全て反応するのに必要な脱酸素剤の化学当量を100質量%としたときの値を意味する。 Next, the mixtures (samples) of Examples 1-1 to 1-12 were charged into a reducing furnace, and oxygen scavenger (coal powder) was supplied in the amount shown in Table 3 near the tip of the flame ejected from the burner. deoxygenated the burner flame by arranging the Then, the mixture (sample) was heat-reduced by the flame after the deoxidizing treatment (in Table 3, "deoxidizing treatment" is indicated as "yes"). In addition, the "supply amount (% by mass) of oxygen scavenger" in Table 3 means that the chemical equivalent of the oxygen scavenger required to react all the surplus oxygen supplied to the burner is 100% by mass. means the value of

一方、比較例1-1、1-2の試料については、還元炉に装入して、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施さずに、混合物(試料)を加熱して還元処理を施した(表3中、「脱酸素処理」について「無し」と表記。)。 On the other hand, the samples of Comparative Examples 1-1 and 1-2 were charged into a reducing furnace, and the mixture (sample) was heated and reduced without deoxidizing the burner flame. (In Table 3, "deoxygenation treatment" is indicated as "none").

なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤(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、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily covered with a hearth protective agent (mainly composed of SiO2 , and containing a small amount of oxides such as Al2O3 and MgO as other components). A sample was placed thereon and subjected to a reduction treatment.

このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の実施例1-1~1-12及び比較例1-1、1-2の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such a reduction treatment, the samples of Examples 1-1 to 1-12 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 after the cooling of the resulting reduced material were pulverized, and then the metal was recovered by magnetic separation.

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、メタル回収率を、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 rate, the nickel content rate in the metal, and the metal recovery rate were analyzed and calculated using an ICP emission spectrometer (SHIMAZU S-8100 type).

ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率は、以下の式(1)、(2)、(3)により算出した。
ニッケルメタル化率=メタル中のニッケルの質量/(還元物中の全てのニッケルの質量)×100(%) ・・・(1)式
メタル中ニッケル含有率=メタル中のニッケルの質量/(メタル中のニッケルと鉄の合計質量)×100(%) ・・・(2)式
ニッケルメタル回収率=回収されたニッケルの量/(投入した鉱石の量×鉱石中のニッケル含有割合)×100 ・・・(3)式
The nickel metallization rate, nickel content rate in metal, and nickel metal recovery rate were calculated by the following equations (1), (2), and (3).
Nickel metallization rate = mass of nickel in metal/(mass of all nickel in reduced product) x 100 (%) (1) formula Nickel content in metal = mass of nickel in metal/(metal Total mass of nickel and iron in the inside) × 100 (%) (2) formula Nickel metal recovery rate = amount of nickel recovered / (amount of ore charged × content of nickel in ore) × 100・・(3) formula

下記表3に、加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度、それぞれの試料における、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率を示す。 Table 3 below shows the oxygen concentration in the reducing furnace after the heat reduction treatment, the nickel metallization rate, the nickel content in the metal, and the nickel metal recovery rate for each sample.

Figure 0007215092000003
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表3の結果からわかるように、バーナーから噴出した火炎の先端付近に脱酸素剤(石炭粉)を配置することによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施して、脱酸素処理後の火炎により加熱還元処理を施した実施例1-1~1-12では、比較例1-1、1-2と比較してニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びニッケル回収率がいずれも高くなった。 As can be seen from the results in Table 3, the burner flame was deoxidized by placing a deoxidizing agent (coal powder) near the tip of the flame ejected from the burner. In Examples 1-1 to 1-12 in which heat reduction treatment was performed, the nickel metallization ratio, the nickel content in the metal, and the nickel recovery ratio were all higher than those in Comparative Examples 1-1 and 1-2. .

<実施例2>
上記実施例1、比較例1と同様に、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75μm)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28質量%の割合となる量で含有させた。
<Example 2>
As in Example 1 and Comparative Example 1, nickel oxide ore, iron ore, silica sand and limestone as flux components, binder, and carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85% by mass, average particle diameter: about 75 μm) were mixed using a mixer while adding an appropriate amount of water 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 contained in an amount that would be a proportion of 28% by mass.

次に、得られた混合物に適宜水分を添加してパン型造粒機を使うことにより、球状に成形された直径15.0±0.5mmの混合物(試料)を12個(実施例2-1~2-12)得た。 Next, 12 spherically shaped mixtures (samples) with a diameter of 15.0 ± 0.5 mm were prepared by adding water as appropriate to the resulting mixture and using a pan-type granulator (Example 2- 1-2-12) obtained.

次に、実施例2-1~2-12の混合物(試料)を還元炉に装入して、投剤設備から表4に記載した供給量の粉末状の脱酸素剤(炭素質還元剤)をバーナーから噴出した火炎の先端付近に投じることによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施した。そして、脱酸素処理後の火炎により混合物(試料)に加熱還元処理を施した(表3中、「脱酸素処理」について「有り」と表記。)。表4中の「脱酸素剤の供給量(質量%)」とは、バーナーに供給された余剰酸素量を全て反応するのに必要な脱酸素剤の化学当量を100質量%としたときの値を意味する。なお、投剤設備は、図3に示すように還元炉内のバーナー20よりも上部に取り付けられており、この投剤設備22から粉末状の脱炭素剤(炭素質還元剤)をふりかけて火炎の先端付近に投じた。 Next, the mixtures (samples) of Examples 2-1 to 2-12 were charged into a reducing furnace, and powdered oxygen scavengers (carbonaceous reductants) were supplied in amounts shown in Table 4 from the dosing equipment. was thrown near the tip of the flame ejected from the burner to deoxidize the flame of the burner. Then, the mixture (sample) was heat-reduced by the flame after the deoxidizing treatment (in Table 3, "deoxidizing treatment" is indicated as "yes"). The "supply amount (% by mass) of oxygen scavenger" in Table 4 is the value when the chemical equivalent of the oxygen scavenger required to react all the surplus oxygen supplied to the burner is 100% by mass. means The dosing equipment is installed above the burner 20 in the reducing furnace, as shown in FIG. was thrown near the tip of the

なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤(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、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily covered with a hearth protective agent (mainly composed of SiO2 , and containing a small amount of oxides such as Al2O3 and MgO as other components). A sample was placed thereon and subjected to a reduction treatment.

このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の実施例2-1~2-12の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such a reduction treatment, the samples of Examples 2-1 to 2-12 obtained after cooling the reduced product were pulverized, and then the metal was recovered by magnetic separation.

Figure 0007215092000004
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表4の結果からわかるように、投剤設備から粉末状の脱炭素剤を投じることによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施して、脱酸素処理後の火炎により加熱還元処理を施した実施例2-1~2-12では、表3の比較例1-1、1-2と比較してニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びニッケル回収率がいずれも高くなった。 As can be seen from the results in Table 4, the burner flame was deoxygenated by throwing a powdery decarbonizing agent from the dosing equipment, and the flame after the deoxygenation treatment was subjected to heat reduction treatment. In Examples 2-1 to 2-12, compared with Comparative Examples 1-1 and 1-2 in Table 3, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel recovery rate were all higher.

1、2 還元炉
10、20 バーナー
10s、20s 火炎噴出孔
10f、20f 火炎
11、21 脱酸素剤
12 設置台
22 投剤設備
13、23 炉床
P 混合物
1r、2r 還元処理を行う空間
Reference Signs List 1, 2 reducing furnace 10, 20 burner 10s, 20s flame vent 10f, 20f flame 11, 21 oxygen absorber 12 installation table 22 dosing equipment 13, 23 hearth P mixture 1r, 2r space for reduction treatment

Claims (4)

ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を得る混合工程と、
得られた混合物をバーナーを備える還元炉に装入し、バーナーから噴出した火炎に対して脱酸素処理を施し、該脱酸素処理後の火炎により該混合物に加熱還元処理を施すことにより、前記加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度が0.5体積%以下となるようにして還元物を得る還元工程と、
得られた前記還元物を冷却し、冷却後の該還元物からニッケルメタルと、スラグと、を分離する分離工程と、
を含む
ニッケル酸化鉱石の製錬方法。
a mixing step of obtaining a mixture containing a nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent;
The obtained mixture is charged into a reducing furnace equipped with a burner, the flame ejected from the burner is subjected to deoxidizing treatment, and the mixture is subjected to heat reduction treatment by the flame after the deoxidizing treatment. A reduction step of obtaining a reduced product such that the oxygen concentration in the reduction furnace after the heat reduction treatment is 0.5% by volume or less ;
a separation step of cooling the obtained reduced product and separating nickel metal and slag from the cooled reduced product;
including
A method for smelting nickel oxide ore.
前記還元工程では、前記バーナーから噴出した火炎と、脱酸素剤と、が接触するように該脱酸素剤を配置することにより該火炎に対して脱酸素処理を施す
請求項に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
2. The nickel oxidation according to claim 1 , wherein, in the reducing step, the deoxidizing agent is arranged so that the flame ejected from the burner and the deoxidizing agent are in contact with each other, so that the flame is deoxidized. A method of smelting ore.
前記還元工程では、投剤設備から前記バーナーの火炎に向けて脱酸素剤を投じることにより脱酸素処理を施す
請求項に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
2. The method for smelting nickel oxide ore according to claim 1 , wherein, in the reduction step, a deoxidizing treatment is performed by throwing a deoxidizing agent from a dosing facility toward the flame of the burner.
前記脱酸素剤は、炭素質還元剤である
請求項2又は3に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
The method for smelting nickel oxide ore according to claim 2 or 3 , wherein the oxygen scavenger is a carbonaceous reducing agent.
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