JP6926993B2 - Pellet manufacturing method, nickel oxide smelting method - Google Patents
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Description
本発明は、ニッケル酸化鉱等の酸化鉱と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物を成形してペレットとするペレットの製造方法、及びそのペレットを還元することによりメタルを製造するニッケル酸化鉱の製錬方法に関する。 The present invention is a method for producing pellets obtained by mixing an oxide ore such as nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to form pellets, and nickel for producing metal by reducing the pellets. Regarding the smelting method of oxide ore.
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の製錬方法として、熔錬炉を使用してニッケルマットを製造する乾式製錬方法、ロータリーキルンあるいは移動炉床炉を使用して鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用してミックスサルファイドを製造する湿式製錬方法等が知られている。 As a method for smelting nickel oxide ore called limonite or saprolite, a dry smelting method for producing nickel matte using a smelting furnace, ferronickel which is an alloy of iron and nickel using a rotary kiln or a mobile hearth furnace. Pyrometallurgical smelting method for producing mixed smelting using an autoclave, and wet smelting method for producing mixed smelted using an autoclave 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を適度な大きさに粉砕し、その粉砕物を他の原料成分と共に混合した後に、混合物をペレット化し、あるいはスラリー化等するための前処理が行われる(例えば特許文献1)。 Among the various methods described above, especially when reducing and smelting nickel oxide ore using a pyrometallurgical method, the raw material nickel oxide ore is crushed to an appropriate size in order to proceed with the reaction, and the crushing is performed. After the product is mixed with other raw material components, a pretreatment for pelletizing or smelting the mixture is performed (for example, Patent Document 1).
具体的に、ニッケル酸化鉱をペレット化する、すなわちペレットを製造する際には、そのニッケル酸化鉱と、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10mm〜30mm程度の塊状物(ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」という)とするのが一般的である。 Specifically, when the nickel oxide ore is pelletized, that is, when the pellet is produced, the nickel oxide ore is mixed with other components, for example, a reducing agent such as binder or coke to form a mixture, and the water content is further adjusted. After performing the above, it is generally charged into a lump product manufacturing machine to form a lump product having a size of, for example, about 10 mm to 30 mm (referring to pellets, briquettes, etc., hereinafter simply referred to as “pellet”).
従来、ペレットを運搬したり、搬送したりするときに、ペレットが破損しない程度の強度を持たせるため、適量の水を添加してペレットを製造する必要があった。しかしながら、得られたペレットを炉内に装入して還元処理を施すと、還元処理後にペレットが損壊して、十分にメタルを回収することができないという問題がある。さらに、そのペレットを用いた還元処理により、メタルの還元率を高めてより一層に品質の高いメタルを製造する技術が求められている。 Conventionally, it has been necessary to add an appropriate amount of water to produce pellets in order to provide strength to the extent that the pellets are not damaged when the pellets are transported or transported. However, when the obtained pellets are charged into a furnace and subjected to a reduction treatment, there is a problem that the pellets are damaged after the reduction treatment and the metal cannot be sufficiently recovered. Further, there is a demand for a technique for producing a higher quality metal by increasing the reduction rate of the metal by the reduction treatment using the pellets.
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、ニッケル酸化鉱等の酸化鉱と炭素質還元剤とを混合して得られるペレットを用いた製錬方法において、還元処理に供するペレットの損壊を防いで還元により得られたメタルを効率的に回収することができ、さらに還元処理において還元率を高めて高品質なメタルを製造することを可能にする方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and is subjected to a reduction treatment in a smelting method using pellets obtained by mixing an oxide ore such as nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent. An object of the present invention is to provide a method capable of efficiently recovering the metal obtained by reduction by preventing damage to pellets and further increasing the reduction rate in the reduction treatment to produce high-quality metal. And.
本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、ペレットを製造するに際して、バインダーとしてベントナイトを混合して混合物を調製し、調製した混合物をプレス成形することによってペレットとすることで、そのペレットを用いた還元処理においてペレットの損壊を防ぎ、また還元率を高めて高品質なメタルを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor has made extensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, when producing pellets, bentonite is mixed as a binder to prepare a mixture, and the prepared mixture is press-molded to form pellets, thereby preventing the pellets from being damaged in the reduction treatment using the pellets. Further, they have found that a high-quality metal can be produced by increasing the reduction rate, and have completed the present invention.
(1)本発明の第1の発明は、酸化鉱と炭素質還元剤とを混合して混合物とする混合処理工程と、得られた混合物を成形してペレットとする混合物成形工程と、を有し、前記混合処理工程では、バインダーとしてベントナイトを混合して混合物を調製し、前記混合物成形工程では、前記混合物を50kg/cm2以上500kg/cm2未満の成形圧力でプレス成形することによってペレットとする、ペレットの製造方法である。 (1) The first invention of the present invention includes a mixing treatment step of mixing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent to form a mixture, and a mixture forming step of molding the obtained mixture into pellets. In the mixing treatment step, bentonite is mixed as a binder to prepare a mixture, and in the mixture molding step, the mixture is press-molded at a molding pressure of 50 kg / cm 2 or more and less than 500 kg / cm 2 to form pellets. This is a method for producing pellets.
(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記混合処理工程では、混合物中において0.5質量%以上10質量%以下の割合となるように前記ベントナイトを混合する、ペレットの製造方法である。 (2) In the second invention of the present invention, in the first invention, in the mixing treatment step, the bentonite is mixed in the mixture so as to have a ratio of 0.5% by mass or more and 10% by mass or less. It is a manufacturing method of.
(3)本発明の第3の発明は、ニッケル酸化鉱と炭素質還元剤とを含むペレットを製造するペレット製造工程と、得られたペレットを還元炉に装入し、所定の還元温度で加熱する還元工程と、前記還元工程で得られたメタルとスラグとの混在物からメタルを回収する回収工程と、を有し、前記ペレット製造工程では、バインダーとしてベントナイトを混合して混合物を調製し、該混合物を50kg/cm2以上500kg/cm2未満の成形圧力でプレス成形することによってペレットとする、ニッケル酸化鉱の製錬方法である。 (3) The third invention of the present invention is a pellet manufacturing process for producing pellets containing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent, and the obtained pellets are charged into a reduction furnace and heated at a predetermined reduction temperature. It has a reduction step of smelting and a recovery step of recovering the metal from the mixture of the metal and the slag obtained in the reduction step. In the pellet manufacturing step, bentonite is mixed as a binder to prepare a mixture. This is a method for smelting nickel oxide ore, in which the mixture is press-molded at a molding pressure of 50 kg / cm 2 or more and less than 500 kg / cm 2 to form pellets.
(4)本発明の第4の発明は、第3の発明において、前記ペレット製造工程にて得られたペレットを乾燥する乾燥工程をさらに有し、前記乾燥工程では、100℃〜120℃の温度で前記ペレットを乾燥する、ニッケル酸化鉱の製錬方法である。 (4) The fourth invention of the present invention further includes, in the third invention, a drying step of drying the pellets obtained in the pellet manufacturing step, and in the drying step, the temperature is 100 ° C. to 120 ° C. This is a method for smelting nickel oxide ore, in which the pellets are dried in.
本発明によれば、ニッケル酸化鉱等の酸化鉱と炭素質還元剤とを混合して得られるペレットを用いた製錬において、還元処理に供するペレットの損壊を防いで、還元により得られたメタルを効率的に回収することができる。 According to the present invention, in smelting using pellets obtained by mixing an oxide ore such as nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent, the metal obtained by reduction is prevented from being damaged by the pellets to be subjected to the reduction treatment. Can be efficiently recovered.
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は任意の整数)との表記は、「X以上Y以下」の意味である。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention. Further, in the present specification, the notation "X to Y" (X and Y are arbitrary integers) means "X or more and Y or less".
≪1.本発明の概要≫
本発明に係るペレットの製造方法は、例えば、ニッケル酸化鉱の製錬方法にて用いられる、少なくとも酸化鉱と炭素質還元剤とバインダーとを含むペレットの製造方法である。このペレットの製造方法は、酸化鉱と炭素質還元剤とバインダーとを混合して混合物とする混合処理工程と、得られた混合物を成形してペレットとする混合物成形工程と、を有する。
≪1. Outline of the present invention ≫
The method for producing pellets according to the present invention is, for example, a method for producing pellets containing at least an oxide ore, a carbonaceous reducing agent, and a binder, which is used in a method for producing nickel oxide ore. The method for producing pellets includes a mixing treatment step of mixing an oxide ore, a carbonaceous reducing agent and a binder to form a mixture, and a mixture molding step of molding the obtained mixture into pellets.
そして、このペレットの製造方法では、混合処理工程において、バインダーとしてベントナイトを混合して混合物を調製し、混合物成形工程においては、その混合物をプレス成形することによってペレットとすることを特徴としている。また、そのバインダーであるベントナイトの混合量としては、好ましくは0.5質量%〜10質量%、より好ましくは1質量%〜5質量%の範囲、特に好ましくは2.5質量%以上3.5質量%以下とする。 The method for producing pellets is characterized in that, in the mixing treatment step, bentonite is mixed as a binder to prepare a mixture, and in the mixture molding step, the mixture is press-molded to form pellets. The mixed amount of bentonite, which is the binder, is preferably in the range of 0.5% by mass to 10% by mass, more preferably 1% by mass to 5% by mass, and particularly preferably 2.5% by mass or more and 3.5% by mass. It shall be mass% or less.
このような方法によれば、バインダーとしてベントナイトを所定の割合で混合して混合物を調製し、かつ、その混合物をプレス成形することでペレットとしていることから、得られるペレットの強度を有効に高めることができ、そのペレットに対して所定の還元温度で還元処理を施した場合でも、損壊を防ぎ、効果的にメタルを生成させ、生成したメタルを効率的に回収することができる。また、ベントナイトを含むペレットとすることで、例えばニッケル酸化鉱に含まれるニッケルのような有価金属の還元率を効果的に高めることができ、品位を高めて高品質なメタルを製造することができる。 According to such a method, bentonite is mixed as a binder at a predetermined ratio to prepare a mixture, and the mixture is press-molded to form pellets. Therefore, the strength of the obtained pellets can be effectively increased. Even when the pellets are subjected to a reduction treatment at a predetermined reduction temperature, damage can be prevented, metal can be effectively generated, and the produced metal can be efficiently recovered. Further, by using pellets containing bentonite, it is possible to effectively increase the reduction rate of valuable metals such as nickel contained in nickel oxide ore, and it is possible to improve the quality and produce high quality metal. ..
以下では、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)として、ニッケル酸化鉱の製錬方法を例に挙げ、製錬方法の流れを説明しながら、処理に用いるペレットの製造方法について説明する。製錬原料であるニッケル酸化鉱は、酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe2O3)とを少なくとも含むものであり、そのニッケル酸化鉱を製錬原料として還元処理することで、メタルとして鉄−ニッケル合金(フェロニッケル)を製造することができる。 In the following, as a specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”), a method for smelting nickel oxide ore is taken as an example, and the pellets used in the treatment are explained while explaining the flow of the smelting method. The manufacturing method of the above will be described. The nickel oxide ore, which is a raw material for smelting, contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ), and by reducing the nickel oxide ore as a raw material for smelting, iron as a metal. -A nickel alloy (ferronickel) can be produced.
なお、本発明は、ペレットを構成する酸化鉱としてニッケル酸化鉱に限定されるものではなく、製錬方法としても酸化ニッケル等を含むニッケル酸化鉱からフェロニッケルを製造する方法に限られるものではない。 The present invention is not limited to nickel oxide ore as the oxide ore constituting the pellet, and the smelting method is not limited to the method of producing ferronickel from nickel oxide ore containing nickel oxide or the like. ..
≪2.ニッケル酸化鉱の製錬方法≫
本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法は、ニッケル酸化鉱を、炭素質還元剤とバインダーと混合して混合物とし、その混合物に対して還元処理を施すことによって、還元物としてメタル(鉄とニッケルの合金であるフェロニッケル)とスラグとを生成させる方法である。なお、メタルであるフェロニッケルは、還元処理を経て得られたメタルとスラグとを含む混合物から、そのメタルを分離することで回収することができる。
≪2. Nickel oxide ore smelting method ≫
In the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment, nickel oxide ore is mixed with a carbonaceous reducing agent and a binder to form a mixture, and the mixture is subjected to a reduction treatment to obtain a metal (reduced product). Ferronickel, which is an alloy of iron and nickel) and slag are produced. Ferronickel, which is a metal, can be recovered by separating the metal from a mixture containing the metal and slag obtained through the reduction treatment.
図1は、ニッケル酸化鉱の製錬方法の流れの一例を示す工程図である。図1に示すように、この製錬方法は、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合してペレットを製造するペレット製造工程S1と、得られたペレットを乾燥する乾燥工程S2と、ペレットを所定の還元温度で還元加熱する還元工程S3と、還元工程S3にて生成したメタルとスラグとを分離してメタルを回収する回収工程S4と、を有する。 FIG. 1 is a process diagram showing an example of the flow of a nickel oxide smelting method. As shown in FIG. 1, in this smelting method, a pellet manufacturing step S1 for producing pellets by mixing raw materials containing nickel oxide ore, a drying step S2 for drying the obtained pellets, and a predetermined reduction of pellets are performed. It has a reduction step S3 of reducing and heating at a temperature, and a recovery step S4 of separating the metal and slag produced in the reduction step S3 and recovering the metal.
<2−1.ペレット製造工程>
ペレット製造工程S1は、ニッケル酸化鉱を含む原料粉末を混合して混合物とし、その混合物をペレットに成形する工程である。具体的に、ペレット製造工程S1は、少なくともニッケル酸化鉱と炭素質還元剤とバインダーとを混合して混合物とする混合処理工程S11と、得られた混合物を成形してペレットする混合物成形工程S12と、を有する。
<2-1. Pellet manufacturing process>
The pellet manufacturing step S1 is a step of mixing raw material powders containing nickel oxide ore to form a mixture, and molding the mixture into pellets. Specifically, the pellet manufacturing step S1 includes at least a mixing treatment step S11 in which nickel oxide ore, a carbonaceous reducing agent and a binder are mixed to form a mixture, and a mixture molding step S12 in which the obtained mixture is molded and pelletized. , Have.
(1)混合処理工程
混合処理工程S11では、少なくともニッケル酸化鉱と炭素質還元剤とバインダーとを混合して原料粉末から構成される混合物を得る。具体的には、原料鉱石であるニッケル酸化鉱に、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、フラックス成分等の、例えば粒径が0.1mm〜0.8mm程度の粉末を添加して混合して混合物とする。
(1) Mixing Treatment Step In the mixing treatment step S11, at least a nickel oxide ore, a carbonaceous reducing agent and a binder are mixed to obtain a mixture composed of a raw material powder. Specifically, a carbonaceous reducing agent is added to and mixed with nickel oxide ore, which is a raw material ore, and as an additive of an optional component, iron ore, a flux component, etc., for example, having a particle size of 0.1 mm to 0 Add powder of about 0.8 mm and mix to make a mixture.
ニッケル酸化鉱としては、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。ニッケル酸化鉱は、酸化ニッケル(NiO)と、酸化鉄(Fe2O3)とを少なくとも含有する。なお、ニッケル酸化鉱に含まれる水分(鉱石の表面に付着した付着水分)の含有割合としては、通常、1質量%〜12質量%程度である。 The nickel oxide ore is not particularly limited, but limonite ore, saprolite ore and the like can be used. Nickel oxide ore contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3). The content ratio of the water content (adhered water content adhering to the surface of the ore) contained in the nickel oxide ore is usually about 1% by mass to 12% by mass.
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。この炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱の粒度や粒度分布と同等の大きさのものであると、均一に混合し易く、後述する還元工程S3での還元反応も均一に進みやすくなるため好ましい。 The carbonaceous reducing agent is not particularly limited, and examples thereof include coal powder and coke powder. When this carbonaceous reducing agent has a size equivalent to the particle size and particle size distribution of nickel oxide ore, which is a raw material ore, it is easy to mix uniformly, and the reduction reaction in the reduction step S3 described later is also easy to proceed uniformly. Therefore, it is preferable.
炭素質還元剤の混合量としては、ニッケル酸化鉱を構成する酸化ニッケルの全量をニッケルメタル還元するのに必要な化学当量と、酸化鉄(酸化第二鉄)を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との両者合計値(便宜的に「化学当量の合計値」ともいう)を100質量%としたときに、好ましくは5質量%以上60質量%以下の炭素量の割合、より好ましくは10質量%以上40質量%以下の炭素量の割合となるように調整することができる。このように、炭素質還元剤の混合量を、化学当量の合計値100質量%に対して5質量%以上の割合とすることで、ニッケルの還元を効率的に進行させることができ生産性が向上する。一方で、化学当量の合計値100質量%に対して60質量%以下の割合とすることで、鉄の還元量を抑えて、ニッケル品位の低下を防ぎ、高品質のフェロニッケルを製造することができる。なお、炭素質還元剤を混合して得られた混合物からペレットを製造し、そのペレットに対して還元処理(還元工程S3)を実施する際の還元炉への酸素の混入等による酸化を防ぐ観点から、混合物の調製にあたっての炭素質還元剤の混合量としては、過剰量を混合してもよい。そのときも、鉄の還元を抑制し得る量に適宜調整する。 The mixed amount of the carbonaceous reducing agent is the chemical equivalent required to reduce the total amount of nickel oxide constituting the nickel oxide ore to nickel metal, and the chemical equivalent required to reduce iron oxide (ferrous oxide) to metallic iron. When the total value of both chemical equivalents (also referred to as "total value of chemical equivalents" for convenience) is 100% by mass, the ratio of carbon content of 5% by mass or more and 60% by mass or less is preferable, and more preferably. It can be adjusted so that the ratio of the amount of carbon is 10% by mass or more and 40% by mass or less. In this way, by setting the mixing amount of the carbonaceous reducing agent to a ratio of 5% by mass or more with respect to the total value of 100% by mass of chemical equivalents, the reduction of nickel can be efficiently promoted and the productivity can be improved. improves. On the other hand, by setting the ratio to 60% by mass or less with respect to the total value of 100% by mass of chemical equivalents, it is possible to suppress the reduction amount of iron, prevent deterioration of nickel grade, and produce high quality ferronickel. can. From the viewpoint of producing pellets from the mixture obtained by mixing the carbonaceous reducing agent and preventing oxidation due to mixing of oxygen into the reduction furnace when the pellets are subjected to the reduction treatment (reduction step S3). Therefore, an excess amount may be mixed as the mixing amount of the carbonaceous reducing agent in the preparation of the mixture. Also at that time, the amount is appropriately adjusted so that the reduction of iron can be suppressed.
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質量%程度以上の鉄鉱石、ニッケル酸化鉱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。 Further, as the iron ore as an additive of an arbitrary component, for example, iron ore having an iron grade of about 50% by mass or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, or 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。 Moreover, as a flux component, for example, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, silicon dioxide and the like can be mentioned.
ここで、本実施の形態では、混合処理工程S11において、ニッケル酸化鉱と炭素質還元剤と共に、バインダーとしてベントナイトを混合して混合物を調製することを特徴としている。このように、バインダーとしてベントナイトを混合して混合物とし、その混合物を、次の混合物成形工程S12においてプレス成形することで、良好な成形性でもって強度の高いペレットを製造することができる。また、このようにベントナイトを所定の割合で混合させて得られたペレットによれば、原料鉱石に含まれるニッケルの還元率を向上させることができ、ペレットに対する還元処理により得られるメタルの品位を高めることができる。 Here, the present embodiment is characterized in that, in the mixing treatment step S11, bentonite is mixed as a binder together with nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to prepare a mixture. As described above, bentonite is mixed as a binder to form a mixture, and the mixture is press-molded in the next mixture molding step S12 to produce pellets having good moldability and high strength. Further, according to the pellets obtained by mixing bentonite in a predetermined ratio in this way, the reduction rate of nickel contained in the raw material ore can be improved, and the quality of the metal obtained by the reduction treatment of the pellets is improved. be able to.
ベントナイトは、モンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物であり、モンモリロナイトの層間中の主たる陽イオンがナトリウムイオンであるナトリウム型ベントナイトや、陽イオンがカルシウムイオンであるカルシウム型ベントナイト、陽イオンがカリウムであるカリウム型ベントナイト等が挙げられる。 Bentonite is a clay mineral whose main component is montmorillonite. Sodium-type bentonite in which the main cation in the layers of montmorillonite is sodium ion, calcium-type bentonite in which cation is calcium ion, and potassium in which cation is potassium. Examples include type bentonite.
ベントナイトとしては、粉体状のものを用いることが好ましく、その平均粒径が75μm以下のものが好ましく、50μm以下のものがより好ましい。なお、平均粒径は、例えばレーザー回折式粒度分析計を用いて測定することができる。また、例えば、目開き46μmのメッシュを用いた篩分けによりメッシュを通過したものを用いることが好ましい。 As the bentonite, it is preferable to use a powdery one, the average particle size thereof is preferably 75 μm or less, and more preferably 50 μm or less. The average particle size can be measured using, for example, a laser diffraction type particle size analyzer. Further, for example, it is preferable to use a mesh that has passed through the mesh by sieving with a mesh having an opening of 46 μm.
ベントナイトの混合量は、混合物中における質量割合として、0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上6.0質量%以下であることがより好ましく、2.5質量%以上3.5質量%以下であることが特に好ましい。ベントナイトの混合量が0.5質量%未満であると、得られるペレットに適切な強度を付与することができず、還元処理により損壊が生じる可能性がある。また、そのペレットを用いた還元処理においてニッケル還元率を向上させる効果も低くなる。一方で、ベントナイトの混合量が10質量%を超えると、そのベントナイトにより構成されるバインダーに由来する水分の持ち込み量が増え、ペレットにおける付着水の含有量が増える。すると、得られるペレットの強度が逆に低下し、還元処理により損壊が生じる可能性がある。また、付着水等の水分を低減させるための、還元処理に先立って行う乾燥加熱処理の負荷が増加し、処理コストの増大を招いて効率的な製錬方法を行うことができなくなる。 The mixed amount of bentonite is preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or more and 6.0% by mass or less, as a mass ratio in the mixture. It is particularly preferable that it is 5% by mass or more and 3.5% by mass or less. If the mixed amount of bentonite is less than 0.5% by mass, it is not possible to impart appropriate strength to the obtained pellets, and the reduction treatment may cause damage. In addition, the effect of improving the nickel reduction rate in the reduction treatment using the pellets is also reduced. On the other hand, when the mixed amount of bentonite exceeds 10% by mass, the amount of water brought in from the binder composed of the bentonite increases, and the content of adhering water in the pellet increases. Then, the strength of the obtained pellets is decreased, and the reduction treatment may cause damage. In addition, the load of the drying heat treatment performed prior to the reduction treatment for reducing the water content such as adhering water increases, which leads to an increase in the treatment cost and makes it impossible to perform an efficient smelting method.
原料粉末の混合処理は、その原料粉末が均一に混合されるように行うことが好ましく、混合機等を用いて公知の方法により行うことができる。また、この混合処理に際しては、混合性を高めるために混練を同時に行ってもよく、あるいは混合処理後に混練を行ってもよい。具体的に、混練は、例えば二軸混練機等を用いて行うことができ、混合物を混練することによってその混合物にせん断力を加え、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いて均一に混合させるとともに、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、得られた混合物に基づいて成形したペレットに対する還元反応が起りやすくなるとともに、均一に反応を生じさせることができ、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もでき、安定的に高い生産性でもって高品質のフェロニッケルを製造することができる。 The mixing treatment of the raw material powder is preferably carried out so that the raw material powder is uniformly mixed, and can be carried out by a known method using a mixer or the like. Further, in this mixing treatment, kneading may be carried out at the same time in order to improve the mixing property, or kneading may be carried out after the mixing treatment. Specifically, kneading can be performed using, for example, a twin-screw kneader, and by kneading the mixture, a shearing force is applied to the mixture to disaggregate the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, and the like to make them uniform. As well as mixing, the adhesion of each particle can be improved and the voids can be reduced. As a result, a reduction reaction with respect to the pellets formed based on the obtained mixture is likely to occur, the reaction can be uniformly generated, and the reaction time of the reduction reaction can be shortened. In addition, it is possible to suppress variations in quality, and it is possible to stably produce high-quality ferronickel with high productivity.
また、混練した後、押出機を用いて押出してもよい。このように押出機で押出すことによって、より一層高い混練効果を得ることができる。 Further, after kneading, it may be extruded using an extruder. By extruding with an extruder in this way, a higher kneading effect can be obtained.
(2)混合物成形工程
混合物成形工程S12では、混合処理工程S11で調製して得られた混合物を、ある程度の大きさ以上の塊(塊状物、以下「ペレット」という)に成形する。なお、この混合物成形工程S12にて得られるペレットが、還元工程S3における所定の温度での還元処理(還元加熱処理)の処理対象となる。
(2) Mixture molding step In the mixture molding step S12, the mixture prepared and obtained in the mixing treatment step S11 is molded into lumps (lumps, hereinafter referred to as “pellets”) having a certain size or larger. The pellets obtained in the mixture molding step S12 are subject to the reduction treatment (reduction heat treatment) at a predetermined temperature in the reduction step S3.
ここで、ペレット製造工程S1にて製造されるペレットは、還元工程S3において還元炉に装入され、1200℃〜1450℃程度の高温で加熱処理される。そのため、ペレットの強度が低いと還元炉への装入時や還元反応時に損壊が生じてしまい、高品質なメタルを生成させることができないことがある。 Here, the pellets produced in the pellet production step S1 are charged into the reduction furnace in the reduction step S3 and heat-treated at a high temperature of about 1200 ° C. to 1450 ° C. Therefore, if the strength of the pellets is low, damage may occur during charging into the reduction furnace or during the reduction reaction, and it may not be possible to produce high-quality metal.
そこで、本実施の形態では、上述したようにバインダーとしてのベントナイトを混合して混合物を調製し、そしてその混合物に対する成形処理において所定の圧力を加えてプレス成形することによってペレットを製造することを特徴としている。このように、ベントナイトを混合した混合物をプレス成形してペレット化することで、成形性を高めて、ペレットに対して適切な強度を付与することができる。 Therefore, the present embodiment is characterized in that pellets are produced by mixing bentonite as a binder as described above to prepare a mixture, and press-molding the mixture by applying a predetermined pressure in the molding process. It is said. By press-molding the mixture mixed with bentonite into pellets in this way, the moldability can be enhanced and appropriate strength can be imparted to the pellets.
また、混合物をプレス成形してペレットとすることで、所定の圧力を混合物に加える過程でその混合物中に含まれる水分を除去することもでき、成形して得られたペレットに対する乾燥処理の負荷を低減することができる。 Further, by press-molding the mixture into pellets, it is possible to remove the water contained in the mixture in the process of applying a predetermined pressure to the mixture, and the load of the drying treatment on the pellets obtained by molding can be applied. Can be reduced.
一方で、プレス成形に際しては、混合物に対するプレス機による圧力(面圧)を適切に制御することが重要となる。なお、面圧とは、プレス面に印加する圧力を混合物に対する接触面積で割ったときの単位面積当たりの荷重をいい、単に「成形圧力」ともいう。具体的には、ベントナイトを含有する混合物に対する面圧として、50kg/cm2以上、500kg/cm2未満とする。また、好ましくは、100kg/cm2以上、300kg/cm2以下とする。本発明者の研究により、ベントナイトを混合した混合物に対してプレス成形することで、得られるペレットの強度を高めることができる一方で、理由は定かではないが、そのときのプレス成形の面圧が大きすぎると、逆に強度が低下して還元処理により損壊を生じさせることが分かった。 On the other hand, in press molding, it is important to appropriately control the pressure (surface pressure) of the mixture by the press machine. The surface pressure refers to the load per unit area when the pressure applied to the press surface is divided by the contact area with respect to the mixture, and is also simply referred to as “molding pressure”. Specifically, the surface pressure for the mixture containing bentonite is 50 kg / cm 2 or more and less than 500 kg / cm 2. Further, it is preferably 100 kg / cm 2 or more and 300 kg / cm 2 or less. According to the research of the present inventor, the strength of the obtained pellets can be increased by press-molding the mixture mixed with bentonite, but the reason is not clear, but the surface pressure of the press-molding at that time is It was found that if it is too large, on the contrary, the strength is lowered and the reduction treatment causes damage.
このように、本実施の形態においては、ベントナイトをバインダーとして混合して混合物を調製し、その混合物に対して50kg/cm2以上500kg/cm2未満の成形圧力でプレス成形することによってペレットを製造する。これにより、得られるペレットの強度を適切なものとすることができ、高温の還元温度で還元処理を行った場合でも、ペレットの損壊を効果的に防ぐことができ、メタルを効率的に回収することができる。 As described above, in the present embodiment, bentonite is mixed as a binder to prepare a mixture, and pellets are produced by press molding the mixture at a molding pressure of 50 kg / cm 2 or more and less than 500 kg / cm 2. do. As a result, the strength of the obtained pellets can be made appropriate, and even when the reduction treatment is performed at a high reduction temperature, the pellets can be effectively prevented from being damaged, and the metal can be efficiently recovered. be able to.
なお、プレス成形における成形圧力が50kg/cm2未満であると、得られるペレットに充分な強度が付与されず、還元処理により損壊が生じる。一方で、成形圧力が500kg/cm2以上とした場合でも、逆に強度の低下が起こり、損壊が生じる。 If the molding pressure in press molding is less than 50 kg / cm 2 , sufficient strength is not imparted to the obtained pellets, and the pellets are damaged by the reduction treatment. On the other hand, even when the molding pressure is 500 kg / cm 2 or more, on the contrary, the strength is lowered and the damage is caused.
具体的に、成形処理においては、調製した混合物をプレス機の金型に充填し、充填した混合物に対して所定の圧力、すなわち50kg/cm2以上500kg/cm2未満の圧力をプレス機に加えることによって混合物をペレットに成形する。 Specifically, in the molding process, the prepared mixture is filled in a mold of a press machine, and a predetermined pressure, that is, a pressure of 50 kg / cm 2 or more and less than 500 kg / cm 2 is applied to the press machine. By forming the mixture into pellets.
プレス機によってプレス成形するに際して、プレス機の金型への混合物の充填高さは、製造するペレットの大きさに依存するが、プレス機に加えられる圧力にも影響するため、適切に調整することが好ましい。具体的に、充填高さとしては、10mm以上とすることが好ましく、15mm以上とすることがより好ましい。また、充填高さは、60mm以下とすることが好ましく、50mm以下とすることがより好ましい。このように、プレス機への混合物の充填高さを10mm以上60mm以下の範囲とすることで、プレス機による圧力を均一に付与することができ、成形性を高めることができる。 When press-molding with a press machine, the filling height of the mixture in the die of the press machine depends on the size of the pellets to be manufactured, but it also affects the pressure applied to the press machine, so adjust it appropriately. Is preferable. Specifically, the filling height is preferably 10 mm or more, and more preferably 15 mm or more. The filling height is preferably 60 mm or less, more preferably 50 mm or less. As described above, by setting the filling height of the mixture in the press machine in the range of 10 mm or more and 60 mm or less, the pressure by the press machine can be uniformly applied and the moldability can be improved.
また、プレス機の金型に混合物を充填した後、その充填部に超音波等を用いて振動を加え、混合物の周辺に存在する空気を排出する処理を施すことが好ましい。なお、振動を加えて空気を効率的に排出できれば、上述した超音波を用いた処理に限られない。 Further, it is preferable that the mold of the press machine is filled with the mixture, and then the filled portion is vibrated by using ultrasonic waves or the like to discharge the air existing around the mixture. If the air can be efficiently discharged by applying vibration, the process is not limited to the above-mentioned processing using ultrasonic waves.
混合物を成形して得られるペレットの形状としては、例えば、直方体状、円柱状、球状等とすることができる。このような形状とすることにより、混合物を成形し易くし、成形にかかるコストを抑えることができる。また、上述した形状は簡易な形状であって複雑なものではないため、不良品の発生を防ぐことができ、得られるペレットの品質を均一にすることもできる。なお、ペレットの形状が、直方体状、円柱状等であれば、還元工程S3において、還元炉内にペレットを積層させて載置することもでき、還元処理に供する処理量を多くすることができる。 The shape of the pellet obtained by molding the mixture can be, for example, a rectangular parallelepiped shape, a columnar shape, a spherical shape, or the like. With such a shape, the mixture can be easily molded and the cost required for molding can be suppressed. Further, since the above-mentioned shape is a simple shape and is not complicated, it is possible to prevent the occurrence of defective products and to make the quality of the obtained pellets uniform. If the shape of the pellet is a rectangular parallelepiped, a columnar shape, or the like, the pellet can be laminated and placed in the reduction furnace in the reduction step S3, and the amount of treatment to be subjected to the reduction treatment can be increased. ..
<2−2.乾燥工程>
乾燥工程S2は、ペレット製造工程S1にて製造したペレットを乾燥して、そのペレットに含まれる水分(付着水)を蒸発させ除去する工程である。必須の態様ではないが、このように、製造したペレットに対して乾燥処理を施すことにより、次工程の還元工程S3における還元処理に際して急激な昇温によってペレット内部の水分が一気に膨張することで、粉々に破損してしまう事態を防ぐことができる。
<2-2. Drying process>
The drying step S2 is a step of drying the pellets produced in the pellet manufacturing step S1 and evaporating and removing the water (adhered water) contained in the pellets. Although it is not an essential aspect, by subjecting the produced pellets to a drying treatment in this way, the water content inside the pellets expands at once due to a rapid temperature rise during the reduction treatment in the reduction step S3 of the next step. It is possible to prevent the situation where it is broken into pieces.
なお、この乾燥工程S2については、上述したペレット製造工程S1に含まれる処理工程として位置付けることもできる。すなわち、混合物成形工程S12により得られた成形物であるペレットに対して乾燥処理を施すことによって、還元工程S3における還元処理に供するペレットを製造するという態様とすることができる。 The drying step S2 can also be positioned as a processing step included in the pellet manufacturing step S1 described above. That is, the pellet to be subjected to the reduction treatment in the reduction step S3 can be produced by subjecting the pellets, which are the molded products obtained in the mixture molding step S12, to a drying treatment.
乾燥処理としては、特に限定されないが、例えば、所定の温度に加熱した熱風をペレットに吹き付けることによって行うことができる。また、所定の温度に加熱した加熱雰囲気下にペレットを保持することによって乾燥処理を行ってもよい。 The drying treatment is not particularly limited, but can be performed, for example, by blowing hot air heated to a predetermined temperature onto the pellets. Further, the drying treatment may be performed by holding the pellets in a heating atmosphere heated to a predetermined temperature.
ここで、本実施の形態では、原料粉末を混合して得られた混合物をプレス成形してペレットにすることを特徴としている。そのため、プレス成形の過程で混合物中の水分が除去され、得られるペレット中の水分は極めて少ない状態となる。したがって、そのようなペレットに対して乾燥処理(乾燥工程S2)を施す場合、水分を蒸発させるための乾燥温度を低く設定することができ、乾燥処理の負荷を有効に低減できる。具体的には、熱風の温度や乾燥のための雰囲気温度を、100℃〜120℃程度の比較的低温の条件とすることができる。 Here, the present embodiment is characterized in that the mixture obtained by mixing the raw material powders is press-molded into pellets. Therefore, the water content in the mixture is removed in the process of press molding, and the water content in the obtained pellets becomes extremely small. Therefore, when such pellets are subjected to a drying treatment (drying step S2), the drying temperature for evaporating water can be set low, and the load of the drying treatment can be effectively reduced. Specifically, the temperature of the hot air and the ambient temperature for drying can be set to relatively low temperatures of about 100 ° C. to 120 ° C.
また、例えばプレス成形の条件によっては、乾燥処理の省略することもでき、より効率的に製錬処理を実行することができる。 Further, for example, depending on the conditions of press molding, the drying process can be omitted, and the smelting process can be executed more efficiently.
<2−3.還元工程>
還元工程S3は、製造したペレットを還元炉内に装入して、所定の還元温度で還元加熱する工程である。この還元工程S3における還元処理により、製錬反応(還元反応)が進行して、還元物であるメタルとスラグとが生成する。
<2-3. Reduction process>
The reduction step S3 is a step of charging the produced pellets into a reduction furnace and reducing and heating them at a predetermined reduction temperature. By the reduction treatment in the reduction step S3, the smelting reaction (reduction reaction) proceeds, and metal and slag, which are reduced products, are produced.
還元処理においては、ペレット中のニッケル酸化鉱に含まれる酸化ニッケルは可能な限り完全に優先的に還元し、一方で、ニッケル酸化鉱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。そして、この還元加熱処理により、ペレット中のスラグは熔融して液相となっているが、還元処理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。このときのペレットの体積は、還元炉に装入したときペレットと比較すると、50%〜60%程度の体積に収縮している。 In the reduction treatment, the nickel oxide contained in the nickel oxide ore in the pellet is reduced as completely preferentially as possible, while the iron oxide contained in the nickel oxide ore is partially reduced for the purpose. So-called partial reduction is performed to obtain ferronickel with high nickel grade. Then, the slag in the pellet is melted into a liquid phase by this reduction heat treatment, but the metal and the slag that have already been separated and produced by the reduction treatment do not mix with each other, and the metal is cooled by the subsequent cooling. It is a mixture in which the solid phase and the slag solid phase are mixed as separate phases. The volume of the pellet at this time is reduced to about 50% to 60% of the volume of the pellet when it is charged into the reduction furnace.
還元工程S3においては、混合物を還元炉内に装入するにあたって、予めその還元炉の炉床に炭素質還元剤(以下、「炉床炭素質還元剤」ともいう)を敷き詰め、その敷き詰められた炉床炭素質還元剤の上にペレットを載置させて処理するようにしてもよい。また、炉床の上にアルミナ、ジルコニア、マグネシア等の床敷材を敷いて、その上にペレットを載置させて処理してもよい。なお、床敷材としては、酸化物を主成分とするものを用いることができる。このように還元炉の炉床に炭素質還元剤や床敷材等を敷き、その上にペレットを載置して還元処理を施すことで、炉床とペレットとの直接の反応を抑制することができ、炉床への融着を防ぐとともに、その炉床の寿命を延ばすことができる。 In the reduction step S3, when the mixture was charged into the reduction furnace, a carbonaceous reducing agent (hereinafter, also referred to as “hearth carbonaceous reducing agent”) was spread in advance on the hearth of the reduction furnace, and the mixture was spread. The pellets may be placed on the hearth carbonaceous reducing agent for treatment. Alternatively, a flooring material such as alumina, zirconia, or magnesia may be laid on the hearth, and pellets may be placed on the flooring material for treatment. As the floor covering material, a material containing an oxide as a main component can be used. In this way, by laying a carbonaceous reducing agent, bedding material, etc. on the hearth of the reduction furnace and placing pellets on it to perform reduction treatment, the direct reaction between the hearth and the pellets can be suppressed. This can prevent fusion to the hearth and extend the life of the hearth.
還元炉としては、特に限定されないが、例えばロータリーキルンや移動炉床炉を用いることができる。例えば、還元炉として移動炉床炉を使用することで、連続的に還元反応が進行し、一つの設備で反応を完結させることができ、各工程における処理を別々の炉を用いて行うよりも処理温度の制御を的確に行うことができる。また、移動炉床炉を使用することにより、各処理間での熱の損失(ヒートロス)を低減して、より効率的な操業が可能となる。つまり、別々の炉を使用した反応を行った場合、混合物を封入した容器を、炉と炉との間を移動させる際に、外気あるいはそれに近い状態に露出することで、一時的に温度が低下してヒートロスが生じ、また反応雰囲気に変化が生じる。この結果次の処理を行うために、炉に再装入した際に即座に反応が始まらない。これに対し、移動炉床炉を使用して一つの設備で各処理を行うことで、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 reduction furnace is not particularly limited, but for example, a rotary kiln or a mobile hearth furnace can be used. For example, by using a mobile hearth furnace as a reduction furnace, the reduction reaction can proceed continuously and the reaction can be completed with one facility, rather than performing the processing in each process using separate furnaces. The processing temperature can be controlled accurately. Further, by using a mobile hearth furnace, heat loss (heat loss) between each treatment can be reduced, and more efficient operation becomes possible. In other words, when the reaction is performed using separate furnaces, the temperature of the container containing the mixture is temporarily lowered by exposing it to the outside air or a state close to it when moving between the furnaces. As a result, heat loss occurs and the reaction atmosphere changes. As a result, the reaction does not start immediately when the furnace is recharged in order to perform the next processing. On the other hand, by using a mobile hearth furnace and performing each treatment in one facility, heat loss can be reduced and the atmosphere inside the furnace can be controlled accurately, so that the reaction can proceed more effectively. ..
なお、移動炉床炉としては、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。移動炉床炉は、ローラーハースキルン等であってもよい。 As the mobile hearth furnace, for example, a rotary hearth furnace which has a circular shape and is divided into a plurality of processing regions can be used. In the rotary hearth furnace, each process is performed in each region while rotating in a predetermined direction. The mobile hearth furnace may be a roller hearth kiln or the like.
還元温度としては、特に限定されないが、1200℃以上1450℃以下の範囲とすることが好ましく、1300℃以上1400℃以下の範囲とすることがより好ましい。このような温度範囲で還元することによって、均一に還元反応を生じさせることができ、品質のばらつきを抑制したメタル(フェロニッケル)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 reduction temperature 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 reducing in such a temperature range, a uniform reduction reaction can be generated, and a metal (ferronickel) in which quality variation is suppressed can be produced. Further, more preferably, by reducing at a reduction temperature in the range of 1300 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower, a desired reduction reaction can be generated in a relatively short time.
ここで、本実施の形態においては、還元処理に供するペレットに関して、ベントナイトをバインダーとして混合して混合物に対し、50kg/cm2以上500kg/cm2未満の成形圧力でプレス成形することによって得られるペレットを用いている。このことから、例えば1200℃以上1450℃以下の範囲の高温の還元温度で還元処理を施した場合でも、ペレットの損壊を効果的に防ぐことができる。そして、次工程の回収工程S4においてメタルを効率的に回収することができる。また、このようなペレットでは、ベントナイトが含まれていることにより、ニッケルの還元率を高めることができ、ニッケル品位の向上した高品質なメタルを得ることができる。 Here, in the present embodiment, the pellets to be subjected to the reduction treatment are obtained by mixing bentonite as a binder and press-molding the mixture with a molding pressure of 50 kg / cm 2 or more and less than 500 kg / cm 2. Is used. From this, even when the reduction treatment is performed at a high reduction temperature in the range of 1200 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower, damage to the pellets can be effectively prevented. Then, the metal can be efficiently recovered in the recovery step S4 of the next step. Further, in such pellets, since bentonite is contained, the reduction rate of nickel can be increased, and a high-quality metal having improved nickel quality can be obtained.
なお、還元処理においては、上述した範囲の還元温度になるまでバーナー等により還元炉の内部温度を上昇させ、昇温後にその温度を維持する。 In the reduction treatment, the internal temperature of the reduction furnace is raised by a burner or the like until the reduction temperature reaches the above-mentioned range, and the temperature is maintained after the temperature rise.
<2−4.回収工程>
回収工程S4では、還元工程S3にて生成したメタルとスラグとを分離してメタルを回収する。具体的には、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(メタル固相)とスラグ相(スラグ固相)とを含む混合物(混在物)からメタル相を分離して回収する。
<2-4. Recovery process>
In the recovery step S4, the metal and slag produced in the reduction step S3 are separated and the metal is recovered. Specifically, the metal phase is separated and recovered from the mixture (mixture) containing the metal phase (metal solid phase) and the slag phase (slag solid phase) obtained by the reduction heat treatment of the mixture.
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。 As a method for separating the metal phase and the slag phase from the mixture of the metal phase and the slag phase obtained as a solid, 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、上述した還元工程S3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。 Further, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated due to poor wettability, and for example, a predetermined head can be separated from the large mixture obtained by the treatment in the reduction step S3 described above. The metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture by providing an impact such as dropping the metal phase or giving a predetermined vibration at the time of 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、メタル相を回収する。 By separating the metal phase and the slag phase in this way, the metal phase is recovered.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following Examples.
≪実施例、比較例≫
以下のようにしてフェロニッケル製錬に用いるペレットを製造した。
<< Examples, Comparative Examples >>
Pellets used for ferronickel smelting were produced as follows.
[混合処理工程]
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱(水分をおよそ10質量%の割合で含有)と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、炭素質還元剤(石炭粉、炭素含有量:85質量%、平均粒径:約90μm)、及びバインダーとしてのベントナイトを、混合機を用いて混合して混合物を得た。
[Mixing process]
Nickel oxide ore as a raw material ore (containing about 10% by mass of water), iron ore, silica sand and limestone as flux components, carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85% by mass, average) Particle size: about 90 μm) and bentonite as a binder were mixed using a mixer to obtain a mixture.
炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱に含まれる酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe2O3)とを過不足なく還元するのに必要な量の合計値を100質量%としたときに20質量%の割合となる量で含有させた。 The carbonaceous reducing agent has a total value of 100% by mass, which is the total amount required to reduce nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the raw material ore, nickel oxide ore, in just proportion. When it was added, it was contained in an amount of 20% by mass.
ベントナイトとしては、ナトリウム型ベントナイトであって、目開き46μmのメッシュを用いた篩分けによりメッシュを通過したものを用いた。下記表1に、各試験例におけるベントナイトの混合量(添加割合)を示す。 As the bentonite, a sodium-type bentonite that had passed through the mesh by sieving with a mesh having an opening of 46 μm was used. Table 1 below shows the mixed amount (addition ratio) of bentonite in each test example.
[混合物成形工程]
次に、得られた混合物を、プレス成形してペレットを製造した。具体的には、混合物をプレス機の金型に、成形品の高さが14mm〜15mm程度となるように充填した。その後、下記表1に示す圧力(面圧)を混合物に加えることによってプレス成形した。
[Mixture molding process]
Next, the obtained mixture was press-molded to produce pellets. Specifically, the mixture was filled in a die of a press machine so that the height of the molded product was about 14 mm to 15 mm. Then, press molding was performed by applying the pressure (surface pressure) shown in Table 1 below to the mixture.
[乾燥工程]
次に、プレス成形して得られたペレットに対して105℃〜110℃程度の温度雰囲気で乾燥処理を施した。
[Drying process]
Next, the pellets obtained by press molding were dried in a temperature atmosphere of about 105 ° C. to 110 ° C.
[還元工程]
次に、乾燥後のペレットを、炉内温度を1300℃に加熱した還元炉に装入した。そして、その還元温度を保持して30分間に亘って還元処理を施した。
[Reduction process]
Next, the dried pellets were placed in a reduction furnace in which the temperature inside the furnace was heated to 1300 ° C. Then, the reduction treatment was carried out for 30 minutes while maintaining the reduction temperature.
≪評価≫
還元処理の終了後、炉内に生成した還元物を回収して、損壊が生じているか否かの観察を行った。下記表1では、損壊が生じていた場合を損壊「あり」とし、損壊が生じなかった場合を損壊「なし」として評価した。
≪Evaluation≫
After the completion of the reduction treatment, the reduced product produced in the furnace was collected and observed to see if it was damaged. In Table 1 below, the case where the damage occurred was evaluated as “with” the damage, and the case where the damage did not occur was evaluated as “without”.
また、回収した試料について、ニッケルメタル率、メタル中のニッケル含有率を、ICP発光分光分析器(SHIMAZU S−8100型)により分析して算出した。なお、回収した各試料は、湿式処理よる粉砕後、磁力選別によってメタルを回収した。ここで、ニッケルメタル化率は下記(1)式により求め、メタル中ニッケル含有率は下記(2)式により求めた。
ニッケルメタル化率=ペレット中のメタル化したNiの量÷(ペレット中の全てのNi量)×100(%) ・・・(1)式
メタル中ニッケル含有率=ペレット中のメタル化したNiの量÷(ペレット中のメタル化したNiとFeの合計量)×100(%) ・・・(2)式
Further, for the recovered sample, the nickel metal ratio and the nickel content in the metal were analyzed and calculated by an ICP emission spectrophotometer (SHIMAZU S-8100 type). Each of the recovered samples was crushed by a wet treatment, and then the metal was recovered by magnetic force sorting. Here, the nickel metallization rate was determined by the following formula (1), and the nickel content in the metal was determined by the following formula (2).
Nickel metallization rate = Amount of metallized Ni in pellets ÷ (All amount of Ni in pellets) x 100 (%) ・ ・ ・ (1) Equation (1) Nickel content in metal = Metallicized Ni in pellets Amount ÷ (total amount of metallized Ni and Fe in pellets) × 100 (%) ・ ・ ・ Eq. (2)
表1の結果に示されるように、ベントナイトを混合した混合物に対して所定の成形圧力でプレス成形した実施例1〜実施例4では、高温で還元処理を行っても損壊が生じず、効率的にメタルを回収することができた。また、ペレット中のニッケルを効果的に還元することができ、高品質なメタルを製造することができた。 As shown in the results of Table 1, in Examples 1 to 4 in which the mixture mixed with bentonite was press-molded at a predetermined molding pressure, no damage occurred even if the reduction treatment was performed at a high temperature, and the mixture was efficient. I was able to recover the metal. In addition, nickel in pellets could be effectively reduced, and high-quality metal could be produced.
一方で、ベントナイトを混合させたものの、成形圧力を1000kg/cm2とした比較例1、成形圧力を500kg/cm2とした比較例2では、その成形圧力が大きかったためか、還元処理において損壊が生じてしまった。還元炉内で損壊が生じたため、回収作業が困難となった。また、ベントナイトを混合させなかった比較例3では、還元処理において損壊は生じなかったものの、実施例に比べてニッケルメタル化率が低下し、またメタル中のニッケル含有量も低下した。 On the other hand, although bentonite was mixed, in Comparative Example 1 in which the molding pressure was 1000 kg / cm 2 and Comparative Example 2 in which the molding pressure was 500 kg / cm 2 , damage was caused in the reduction treatment probably because the molding pressure was high. It has happened. Damage occurred in the reduction furnace, making recovery work difficult. Further, in Comparative Example 3 in which bentonite was not mixed, although no damage occurred in the reduction treatment, the nickel metallization rate was lowered and the nickel content in the metal was also lowered as compared with Examples.
Claims (3)
得られた混合物を成形してペレットとする混合物成形工程と、
を有し、
前記混合処理工程では、ベントナイトを前記混合物中において3質量%以上6質量%以下の割合となるように混合して、前記混合物を調製し、
前記混合物成形工程では、前記混合物を150kg/cm2以上250kg/cm2未満の成形圧力でプレス成形することによってペレットとする
ペレットの製造方法。 A mixing process in which nickel oxide, a carbonaceous reducing agent, and bentonite as a binder are mixed to form a mixture.
A mixture molding step of molding the obtained mixture into pellets, and
Have,
Wherein in the mixing step, a mixture of base bentonite so that the proportion of 6 wt% or less 3 wt% or more in the mixture, and the mixture was prepared,
In the mixture molding step, a method for producing pellets in which the mixture is press-molded at a molding pressure of 150 kg / cm 2 or more and less than 250 kg / cm 2.
得られたペレットを還元炉に装入し、所定の還元温度で加熱する還元工程と、
前記還元工程で得られたメタルとスラグとの混在物からメタルを回収する回収工程と、
を有し、
前記ペレット製造工程では、
ベントナイトを前記混合物中において3質量%以上6質量%以下の割合となるように混合して、前記混合物を調製し、該混合物を150kg/cm2以上250kg/cm2未満の成形圧力でプレス成形することによってペレットとする
ニッケル酸化鉱の製錬方法。 A pellet manufacturing process for producing pellets containing nickel oxide ore, a carbonaceous reducing agent, and bentonite as a binder.
A reduction step in which the obtained pellets are placed in a reduction furnace and heated at a predetermined reduction temperature,
A recovery step of recovering metal from a mixture of metal and slag obtained in the reduction step, and a recovery step.
Have,
In the pellet manufacturing process,
And mixed to base bentonite so that the proportion of 3 mass% or more 6 wt% or less in the mixture, and the mixture was prepared, the mixture is 0.99 kg / cm 2 or more 250 kg / cm 2 less than the molding pressure A method of smelting nickel oxide ore that is pelletized by press molding.
前記乾燥工程では、100℃〜120℃の温度で前記ペレットを乾燥する
請求項2に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。 It further has a drying step of drying the pellets obtained in the pellet manufacturing step.
The method for smelting nickel oxide ore according to claim 2 , wherein in the drying step, the pellets are dried at a temperature of 100 ° C. to 120 ° C.
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