JPS58176108A

JPS58176108A - 金属硫化物の流動焙焼法

Info

Publication number: JPS58176108A
Application number: JP6066782A
Authority: JP
Inventors: Jun Tsuji; 辻　潤
Original assignee: NIPPON NICKEL KK
Current assignee: NIPPON NICKEL KK
Priority date: 1982-04-12
Filing date: 1982-04-12
Publication date: 1983-10-15
Also published as: JPS642649B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、金属硫化物、金属の硫化精鉱あるいは精気
を原料とし、これを焙焼して低硫黄金属酸化物を製造す
る流動焙焼法に関するものである。

近年、エネルギー資源の寡占と枯渇化が増々深刻の度合
を深めて来ており、金属等の製錬Ω分野においても、有
限のエネルギーを合理的かつ有効に活用する方策が渇望
されていることは論をまたない。

従来、かかる観点から、省エネルギー化を図シつつ、硫
化精鉱や精紋等の金属硫化物を主成分として含有する原
料から低硫黄金属酸化物を製造する代表的な方法として
、特公昭３６−１６４０１号公報に記載されている方法
を改善した流動焙焼法が知られている。

この従来方法の工程図を第１図に示した。第１図におい
て、１は浮選精鉱原料（タイツふるいで一２００メツシ
ュのもの９０％以上で構成されている）並びに回収粉を
貯蔵するヘッドタンクであり、このヘッドタンク１よシ
供給されたバルブはテスクフィルター２で適切含水量と
され、ここで得られたフィルターケーキはロータリービ
ン３を経てポーリングデスク４に供給される。ポーリン
グデスク４において直径１／４インチ（６，３５ｍｍ）
程度のペレットにされたフィルターケーキは、二重ロッ
ク式フィダー５によって１次流動炉６に装入される。そ
して、１次流動炉より輸送層ダストとしてキャリイオー
バーしたダストは、その搬送ガスとともにインビンソメ
ントプレート７にぶつけられる。このとき、方向を急変
せしめられたガスから大粒径のダストが分離回収される
こととなる。ここで回収できなかった小さい粒径のダス
トは、サイクロン８でガスから分離回収され、さらに細
かいダストは次の電気集塵器９によってその９９チまで
が回収される。この電気集塵器９によって回収されたダ
ストはりパルピングタンク１０”において水が加えられ
、パルプとされてヘッドタンク１に浮選精鉱原料ととも
に貯蔵される。

また、第１図中の１１は、１次及び２次流動炉からの溢
流シンダーを次の工程へ移すためのエアーリフターであ
り、１２は２次流動炉である。２次流動炉１２の排ガス
は、１°−次流動炉６と連結されたガス道を通って１次
流動炉６へ注入されるようになっている。２次流動炉１
２よりの溢流シンダー（例えば、低硫黄酸化ニッケル）
は、冷却器１３に導かれて常温近くまで冷却されて製品
となる。この冷却器１３は、炉底の風箱から大気を吹き
込む流動床型のもので、炉天井部より注水して急冷する
こともできるようになっているが、一部、この冷却器１
３よシキャリイオーバーした低硫黄酸化金属は回収装置
を経てリサイクル用ダストとされるようになっている。

しかしながら、このような省資源・省エネルギーの思想
のもとに開発された上記流動焙焼法においても、（ａ）　　浮選によって銅とＮ１成分との分離処理をし
たものを原料とするため、原料たるニッケルマットの９
０％以上が一２００メツシュの粒径のもの６、３５　ｍ
ｘ間の粒径のペレットとして１次流動炉に装入しなけれ
ばならないこと、（ｂ）　　１次流動炉から出て回収された輸送層乾燥ダ
ストの一部は、再度１次流動炉へ直接循環せしめられる
が、残りはニッケルマット粉と混ぜて前記（ａ）項で示
したのと同様の理由でペレットとして１次流動炉へ装入
する必要があること。

（ｃ）　　１次流動炉への装入原料が０．２０８〜６．
３５朋程度のペレット状の成形物となっているため、安
定した流動状態を維持するには多量の風量を必要とする
が、このような風量で操業した場合、流動炉内でペレッ
ト状成形物が一投入時の大きさのまま焙焼されることは
なく、強風圧のために相互に衝突してはなはだしい摩耗
や崩壊を生ずることとなり、送風量に対応した生産がで
きないことと々る。そしてこのため、排ガス中の亜硫酸
ガス濃度が３．２〜４，５％程度の低い値となる操業を
実施せざるを得なくなる場合が多く、排ガス処理装置が
次流動炉の焙焼温度を１２０４℃程度の高温度とすると
ともに、同炉での原料の平均反応滞留時間を５時間程度
とすると、それに必要な炉内容積を確保するために炉を
大型とせざるを得す、また風箱圧も７７３０ｍｍ水柱程
度を必要とすることとなって、電力の消費が大となるこ
と。

（ｅ）２次流動炉での焙焼温度が１２１８℃程度と低く
、そのため１次流動炉より溢流して２次流動炉へ流入し
た仮焼物中の０．１５　％の８分を脱硫するために、２
次流動炉での平均反応滞留時間を約２時間という長い時
間にする必要を生じ、そのため炉内容積を大とせざるを
得ないこと、等の多くの問題点があった。

本発明者等は、上述のような観点から、主設備の大型化
や付帯設備の増設を伴うことなく、助燃剤を節減して、
エネルギーコストの安い金属硫化物流動焙焼法を見出す
べく研究を重ねた結果、以下■〜■に示す如き知見を得
たのである。

■　原料として、例えばガーニエライトよシネ鈍物を除
去して製造されたような塊状硫化物な破砕したものを使
用すれば、硫化鉱からの金属マットではないために浮選
を要することがなく、しかも塊状原料破砕物であるから
浮選精鉱より大粒径のものであり、したがってこれが焙
焼温度：９００〜１０００℃にて輸送層乾燥ダストをか
らみ込み。

炉内において造粒化するという動向を示すため、予めベ
レット化を行なう必要がなく、さらに、１次流動炉から
の回収輸送層乾燥ダストは、原料たる破砕マットとパグ
ミルで混合して１次流動炉へ装入するだけで、焙焼温度
が９００−１００’Ｏ℃の炉内で輸送層乾燥ダストをか
らみ込んで造粒化する傾向があること。

■　前述のように、１次流動炉への投入原料をペレット
ではなく、マット粉それ自体と輸送層乾燥ダストの混合
物とすると、炉内で緻密に融着して粒状となるので、さ
レット原料のように崩れることがなく、むしろ流動炉内
で流動状態に悪影響を与えない程度に造粒焙焼され、空
気率も１．２程度で良く、排ガスの亜硫酸ガス濃度は約
６〜８％となって排ガス処理装置はコンパクトとなシ、
装置全体が安価となること、 ■　１次流動炉の焙焼温度を９００−１０００℃程度と
すれば、粉砕マットと輸送層乾燥ダストの乾燥混合物が
流動炉内で安定した流動状態を維持でき、この温度下で
１次流動炉での原料マットの平均反応滞留時間を３時間
程度とすれば、該１次流動炉よりの焙焼仮焼物の残留硫
黄を、２次流動炉における燃料の代りとし得る最適な値
とすることができ、従って１次流動炉での滞留時間を少
なくできるので炉内容積は小さくて良く、しかも風箱圧
も３５０Ｃ）＋ｍ水柱程度となって電力の消費量も少な
くなること、 ■　２次流動炉の焙焼温度を１３００’Ｃ以上とすれば
、１次流動炉より溢流して２次流動炉へ流入する仮焼物
中の硫黄が約１．０％を切る程度に脱硫された焙焼仮焼
物粒子であっても、２次流動炉での平均反応滞留時間が
約１時間位で良く、炉の内容積はそれなりに小さくなり
、かつ風箱圧も小さくて済み、炉の建設費並びに操業コ
ストも安くなること、 ■　２次流動炉で処理する焙焼仮焼物粒子は。

もはや自然によって脱硫反応を起こさせる化学組成を有
していないものであるので、ここにおいて焙焼温度をあ
げるためにはどうしても油等の助燃剤を必要とするが、
原料たる塊状マットの破砕工程において発生した乾燥微
細粉（粒径１００μｍ前後のバグフィルタ−マット粉）
を熱風と共ニ２次流動炉の流動層下部に圧入すると、−
瞬に融解して炉内で流動している焙焼仮焼物の表面を被
うように融着し、次いで急激に酸素と反応して脱硫がな
される。そしてこの結果、助燃剤のオイルの発熱反応の
援助を得すとも、−生に原料粉末の乾燥微細粉の燃焼熱
で焙焼温度を１３００〜１４００℃に維持でき、２次流
動炉内での平均反応滞留時間が約１時間程度であっても
低硫黄金属酸化物を生産し得るようになること。

■　金属硫化物を主成分とする原料粉末の化学組成によ
っては、１次流動炉における焙焼操業状況に変化を生ず
るが、焙焼仮焼物冷却器を通して、１次流動炉から溢流
した焙焼仮焼物の一部を、２広原動炉へ送ることなく原
料粉末とパグミルで混合して循環使用し、これに塗剤の
働きを果させると同時に流動不良を起させるが如き極端
な流動炉内での造粒化現象を抑制する作用を達成させる
と、順調な操業を長期間継続し得ること。

したがって、この発明は上記知見に基いてなされたもの
であって、金属硫化物を主成分とする原料粉末を、単一
炉床と溢流口とを具備した１次及び２次流動炉を用いて
酸素含有ガスにより流動焙焼する方法において、前記原
料粉末として塊状原料を破砕したままのものを使用し、
これを乾燥状態で１次流動炉の炉頂より輸送層乾燥ダス
トとともに装入し、かつ焙焼仮焼物粒子が溢流口から２
次流動炉へ溢流する量を調整しながら、９００〜１００
０℃の温度域でまず低温焙焼して２次流動炉へ送るか、
あるいは、溢流し、た焙焼仮焼物の一部な取シ出してこ
れを２次流動炉へ送ることなく原料粉末として循環使用
し、さらに２次流動炉では、その流動層へ金属硫化物を
主成分とする前記原料粉末の乾燥粉砕物を吹込むととも
に溢流口からの低硫黄金属酸化物粉末製品の溢流量を調
整しながら、１３００−１４００℃の温度域で高温焙焼
することにより、金属硫化物から低コストで、低硫黄金
属酸化物を製造することに特徴を有するものである。

なお、この発明の流動焙焼法において、原料粉末を乾燥
状態で１次流動炉に装入するようにしたのは、原料中に
所定量以上の水分が含まれていると流動炉の原料装入口
で該原料が軟〈かたまり、給鉱シュートを閉塞してしま
う恐れがあるからである。例えば、原料中に１重量係程
度の水分が含まれている場合には、１時間−程度の操業
で給鉱シュートが閉塞されるという現象がみられる。

また、１次流動炉における焙焼温度を９００〜１０００
℃としたのは、焙焼温度が９００℃を下廻ると仮焼物の
炉内滞留時間を極端に長くしなければならなくなって、
操業能率の低下あるいは流　　１動焙焼炉設備の大型化
を招くこととなり、他方、焙焼温度が１０００℃を越え
ると流動炉内仮焼物が相互に融着する現象を呈するよう
になって流動悪化を招き、ひいては操業不能状態となる
からである。

さらに、２次流動炉における焙焼温度を１３００〜１４
００℃としたのは、この温度が１３００℃未満では焙焼
生成物中の残留硫黄を所望の値にまで低下させるに要す
る時間、すなわち炉内滞留時間が長くなって能率の良い
操業が不可能となり、他方、その温度が１４−００℃を
越えると流動炉内仮焼物相互の融着な招くようになるう
え、炉内耐火物の溶損が発生する恐れがあるからである
。そして、この２次流動炉における焙焼温度は、焙焼製
品の平均粒径と平均反応滞留時間によっても変化するも
のである。

この発明の流動焙焼法において、１次流動炉および２次
流動炉の溢流口から溢流する焙焼仮焼物並びに焙焼製品
の量を調整することは、品質の良い製品を得るために重
要なことである。なぜなら、流動焙焼にあっては、焙焼
仮焼物の短絡溢流による脱硫率のバラツキが大きく、こ
れと相関がある溢流焙焼仮焼物の量のバラツキは、従来
、意外にもそれほど重要視されていなかったのである。

しかし、このような脱硫率のバラツキも、９０数チの段
階の脱硫率で可とされる場合には製品の良否に影響し々
い場合もあるが、最終的に９９．９％以上の脱硫率を目
指す場合には、これを無視することができなくなる。し
たがって、この発明の流動焙焼法においては、脱硫率の
バラツキのない高品位の製品を安定して得るために、海
流口からの溢流量を調整することを不可欠の要件とした
のである。

次いで、この発明の流動焙焼法を工程図に基いてよシ具
体的に説明する。

第２図は、この発明の流動焙焼工程を示す概略図である
。第２図において、２１は原料粉末ピンであり、２２は
１次流動炉よりの輸送層乾燥ダストを各種集塵器によっ
て回収して、水冷ジャケット付チェンコンベアで運んで
きたものを貯蔵する回収粉繰返しダストビンである。原
料粉末と繰返しダストは、パグミル２３によって均一に
混合されつつ運搬されて、ガスシールを効かせたロータ
リーフイダーによって１次流動炉２４に装入される。２
５はガスクーラーで、１次流動炉よりの輸送層乾燥ダス
トの粒径の犬なる分がここでカスから分離回収される。

ガスクーラー２５で分離されなかった小径の輸送層乾燥
ダストはサイクロン２６で処理され、さらに、′市気集
Ｉ＆器２′？で最も微粒のものがガスから分離回収され
る。除塵量が０．２ｉ／Ｎｍ’以下となった・層焼生成
ガスは、亜ｆＡ酸ガス回収のために硫酸工場へ送られる
。

また、２８は２次流動炉であり、１次流動炉２４から溢
流流出した・焙焼仮焼物が、流量調整器３０を経て流入
してくる。２次流動炉２８で焙焼されて生成した低硫黄
金属酸化物は、２次流動炉溢流口より流量調整器３０′
を経て製品冷却器３１へ流入し、冷却後、所定の検査を
経て包装され、製品として実重量を確認された後、出荷
される。な□ お、２９は、原料粉末たる乾燥微細粉を熱風内に懸濁し
て輸送層乾燥微細粉として２次流動炉２８へ安定に圧送
するための流動床ポットであり、３２は、操業開始時に
２次流動炉２８を種シンダーと共に予熱するためのバー
ナーである。これは、万一、２次流動炉２日で温度低下
の異常が発生したときにも活用できる。

さらに、第３図は、１次流動炉から溢流した焙焼仮焼物
の一部を、２次流動炉へ送ることなく、１次流動炉装入
原料と混合して再循環させて操業の安定化を図る場合の
工程を示す概略図である。

なお、第３図においては、第２図に示した流動焙焼設備
における各装置と同様の機能を有するものに同一記号を
符しである。

第３図に示した流動焙焼工程は、１次流動炉２４よりの
輸送層乾燥ダストが１−広原動炉内で造粒化焙焼し過ぎ
、しかも１次流動炉２４への冷開が不足したとき、１次
流動炉の輸送層乾燥ダストとなり得ない焙焼仮焼物の一
部を、１次流動炉２４から流量調整器３０〃を経て焙焼
仮焼物冷却器３３へ溢流せしめ、これを２次流動炉２８
へ送ることなく、原料粉末とパグミル２３で混合して循
環使用し、冷開の働きを果させると同時に、流動不良を
起こさせるが如き極端な流動炉内での造粒化現象を抑制
する作用を達成させ、順調な操業を長期間継続し得るよ
うにしである。

次に、この発明を実施例により比較例と対比しながら説
明する。

まず、第１表に示したような、本発明実施例用の原料及
び比較例用の原料を用意した。

そして、本発明の実施例では、原料は乾燥状態の粉末そ
のものであり、比較例では７．５％の水分を含むベレッ
トとしたものであった。なお１本発明の実施例は、第３
図の工程図で示したような装置を使用し、比較例は第１
図の工程図で示したような装置を使用して実操業を行な
ったものである。

このときの操業条件、および得られた結果も併せて第１
表に示した。

本発明法および比較法とも、２段焙焼方式であり、製品
の残留硫黄がともに０．０２重量以下を保証し、いずれ
も使用酸素は空気中のものの、みて操業可能であり、製
品は流動炉よりの温液シングーのみであるため、６５メ
ツシユ以下が殆んどない点で類似しているが、炉床空塔
流速は、本発明法の２１．９ｃｒｆＬ／式に比して比較
法では原料がペレット状で粒径が犬であるために４６．
８　ｃｍ／　ｓｅｅと格段に大きくせざるを得ない。し
かも、比較法では、ベレットが流動炉内で原型を止め得
ないため、単位床面積尚りの生産量がやや少なくなって
いる。

また、比較法では、１次流動炉の焙焼温度を１２０４℃
と高くしており、平均反応滞留時間も５．２４時間とな
し、風箱圧力も７７３０ｍｍ水柱として、２次流動炉に
おける助燃剤の使用を節減するようにしているが、本発
明法では、大塊マット原料を破砕する際に必然的に発生
する原料粉末の乾燥微細粉によって助燃剤たる油の代用
をなさしめるので、１次流動炉における焙焼温度は９４
０℃と低くて良く、平均反応滞留時間も３時間前後と少
なく、送風蓋も少なくなって、風箱圧力は３５０Ｃ）＋
ｉ水柱と低くでき、動力使用量の節減に大き々効果を発
揮できることが明らかである。

また、２次流動炉においては、本発明法は焙焼温度を高
くしているので、平均滞留時間が１．０時間と、比較法
の２．２６時間に比して格段に短かくなり、炉の内容積
単位面積当りの生産性も良好となっている。

さらに、排ガス中の亜硫酸ガス濃度も、本発明方法では
非常に高くなっており、排ガス回収能率および回収コス
トを良好にできることが目Ｉｉ記結果から明らかである
。

なお、この実施例においては、ニッケルー７ソトに関す
る流動焙焼法について述べたが、例えは硫化亜鉛精鉱等
、他の金属硫化物の焙焼に本発明方法を適用しても良好
な結果を得ることができることはもちろんのことである
。

上述のように、この発明によれば、安定した操業のもと
に、金属硫化物から、低コストで効率良く、低硫黄金属
酸化物を生産することができ、副産物である精鉱からの
硫黄の硫酸化得率も著しく向上し、公害防止にも大きく
寄与し得るなど工業上有用な効果がもたらされるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属硫化物流動焙焼法の工程図、第２図
は本発明の流動焙焼法の工程図、第３図は本発明の別の
流動焙焼法の工程を示す図面である。図面において、１・・ヘッドタンク、　　２・・デスクフィル９−１３
・・・ロー９１Ｊ−ピン、　　４・・ポーリングデスク
。５・・・二重ロック式フィダー、６・・・１次流動炉、７・・・インピンソメントプレート。８・・・サイクロン、　　　９・・・電気集塵器、１０
・・リパルピングタンク、１１・・・エアーリフター。１２・・・２次流動炉、　　１３・・・冷却器。２１・・・原料粉末ピン、２２・・パ−ダストピン。２３・・・パグミル、２４・・・１次流動炉。２５・・・ガスクーラー、２６・・サイクロン、２７・
・・電気集塵器、２８・・・２次流動炉、２９・・・流
動床ポット、３０．３０１３０″・・・流量調整器、３
１・・・製品冷却器、３２・・・予熱バーナー、３３・
・・焙焼仮焼物冷却器。第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属硫化物を主成分とする原料粉末を、単一炉床
と溢流口とを具備した１次及び２次流動炉を用いて酸素
含有ガスにより流動焙焼する方法において、前記原料粉
末として塊状原料を破砕したままのものを使用し、これ
を乾燥状態で１次流動炉の炉頂より輸送層乾燥ダストと
ともに装入し。かつ焙焼仮焼物粒子が溢流口から２次流動炉へ溢流する
量を調整しながら、９００〜１０００℃の温度域でまず
低温焙焼し、さらに２次流動炉では、その流動層へ金属
硫化物を主成分とする前記原料粉末の乾燥粉砕物を吹込
むとともに溢流口からの低硫黄金属酸化物粉末製品の溢
流量を調整しながら、１３００〜１４００℃の温度域で
高温焙焼することを特徴とする。金属硫化物から低硫黄
金属酸化物を製造するための流動焙焼法。
（２）金属硫化物を主成分とする原料粉末を、単一炉床
と溢流口とを具備した１次及び２次流動炉を用いて酸素
含有ガスにより流動焙焼する方法において、前記原料粉
末として塊状原料を破砕したままのものを使用し、これ
を乾燥状態で１次流動炉の炉頂より輸送層乾燥ダストと
ともに装入し、かつ焙焼仮焼物粒子が溢流口から２次流
動炉へ溢流する量を調整しながら、９００〜１０００℃
の温度域でまず低温焙焼するとともに、溢流した焙焼仮
焼物の一部を取り出してこれを２次流動炉へ送ることな
く原料粉末として循環使用し、さらに２次流動炉では、
その流動層へ金属硫化物を主成分とする前記原料粉末の
乾燥粉砕物を吹込むとともに溢流口からの低硫黄金属酸
化物粉末製品の溢流量を調整しながら、１３００〜１４
００℃の温度域で高温焙焼することを特徴とする、金属
硫化物から低硫黄金属酸化物を製造するための流動焙焼
法。