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JP7639496B2 - Method for smelting nickel oxide ore - Google Patents
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Description

本発明は、ニッケル酸化鉱石の製錬方法に関する。 The present invention relates to a method for smelting nickel 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石の製錬方法として、熔錬炉を使用して硫黄と共に硫化焙焼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炭素質還元剤を用いて還元することによって鉄-ニッケル合金(以下、「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硫酸でニッケルやコバルトを浸出して得た浸出液に硫化剤を添加して混合硫化物(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。 Methods for smelting nickel oxide ores called limonite or saprolite include the dry smelting method, which uses a smelting furnace to produce nickel matte by roasting with sulfur, the dry smelting method, which uses a rotary kiln or moving hearth furnace to produce an iron-nickel alloy (hereinafter also referred to as "ferronickel") by reducing with a carbonaceous reducing agent, and the wet smelting method, which uses an autoclave to leach nickel and cobalt with sulfuric acid, and adds a sulfurizing agent to the leachate obtained to produce a mixed sulfide.

上述した種々の製錬方法の中で、炭素源と共に還元してニッケル酸化鉱石を製錬する場合、先ず、その原料鉱石を塊状物化やスラリー化等するための前処理が行われる。具体的に、ニッケル酸化鉱石を塊状物化、すなわち粉状や微粒状から塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱石をバインダーや還元剤等と混合し、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。 Among the various smelting methods mentioned above, when nickel oxide ore is smelted by reduction together with a carbon source, the raw ore is first pretreated to form agglomerates or slurry. Specifically, when nickel oxide ore is agglomerated, that is, when it is converted from powder or fine particles into agglomerates, the nickel oxide ore is generally mixed with a binder, a reducing agent, etc., and then the moisture is adjusted before being charged into agglomeration equipment to form agglomerates (pellets, briquettes, etc., hereinafter simply referred to as "pellets") of, for example, about 10 mm to 30 mm in size.

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。また、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となり、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ため、混合物を均一に混合し、またペレットを還元処理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 need to have a certain degree of breathability to allow the moisture they contain to evaporate. Furthermore, if reduction does not proceed uniformly within the pellets, the composition of the resulting reduced material will be non-uniform, resulting in problems such as metal dispersion or uneven distribution, so it is important to mix the mixture uniformly and to maintain as uniform a temperature as possible during the reduction process of the pellets.

加えて、還元されて生成したフェロニッケルを粗大化させることも重要である。なぜなら、生成したフェロニッケルが、例えば数10μm~数100μm以下の細かな大きさであった場合、同時に生成した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)が大きく低下する。このことから、還元後のフェロニッケルを粗大化する処理も必要となる。 In addition, it is also important to coarsen the ferronickel produced by reduction. This is because if the ferronickel produced is fine, for example, tens to hundreds of microns in size, it becomes difficult to separate it from the slag produced at the same time, and the recovery rate (yield) of ferronickel drops significantly. For this reason, a process to coarsen the ferronickel after reduction is also necessary.

また、製錬コストの低減も重要な技術課題であり、コンパクトな設備で操業できる連続処理が望まれている。 In addition, reducing smelting costs is also an important technical issue, and there is a demand for continuous processing that can be operated using compact facilities.

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開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for producing granular metals in which agglomerates containing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent are supplied onto the hearth of a moving-bed type reduction melting furnace, heated, and the metal oxide is reduced and melted. The method discloses a method in which agglomerates having an average diameter of 19.5 mm to 32 mm are supplied onto the hearth and heated so that the laying density is 0.5 to 0.8, where the laying density is the relative value of the projected area ratio of the agglomerates onto the hearth to the maximum projected area ratio of the agglomerates onto the hearth when the distance between the agglomerates is 0. This method discloses that the productivity of granular metallic iron can be increased by controlling both the laying density and the average diameter of the agglomerates.

しかしながら、特許文献1に開示の方法は、塊成物の外側で起こる反応を制御するための技術であり、還元反応において最も重要な因子である、塊成物の内部で起きる反応の制御については着目していない。他方で、塊成物の内部で起きる反応を制御することで、反応効率を高め、還元反応をより均一に進めることで、より高品質のフェロニッケルを得ることが求められている。 However, the method disclosed in Patent Document 1 is a technique for controlling the reaction that occurs outside the agglomerates, and does not focus on controlling the reaction that occurs inside the agglomerates, which is the most important factor in the reduction reaction. On the other hand, there is a demand to obtain higher quality ferronickel by controlling the reaction that occurs inside the agglomerates to increase the reaction efficiency and progress the reduction reaction more uniformly.

また、特許文献1にあるような、特定の直径を有するものを塊成物として用いる方法では、特定の直径を有しないものを取り除く必要がある。そのため、塊成物を作製する際の収率は低いものであった。また、特許文献1に開示される方法は、塊成物の敷密度を0.5以上0.8以下に調整する必要があり、塊成物を積層させることもできないため、生産性の低い方法でもあった。また、これらの理由により、製造コストが上昇させる要因にもなっていた。 In addition, in the method of using agglomerates having a specific diameter as described in Patent Document 1, it is necessary to remove those that do not have the specific diameter. As a result, the yield of agglomerates is low. In addition, the method disclosed in Patent Document 1 requires the laying density of the agglomerates to be adjusted to 0.5 to 0.8, and the agglomerates cannot be stacked, making it a method with low productivity. These reasons also lead to increased manufacturing costs.

このように、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を混合及び還元して金属や合金を製造する技術には、生産性を高め、製造コストを低減させ、メタルの品質を高めるという点で、多くの技術的課題があった。 As such, the technology of producing metals and alloys by mixing and reducing oxide ores such as nickel oxide ore has faced many technical challenges in terms of increasing productivity, reducing manufacturing costs, and improving metal quality.

特開2011-256414号公報JP 2011-256414 A

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、ニッケル酸化鉱石からペレットを形成して還元してフェロニッケルを製造する方法において、生産性や効率性が高く、且つ高品質のフェロニッケルを安価に製造することができる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in light of these circumstances, and aims to provide a method for producing ferronickel by forming pellets from nickel oxide ore and reducing them, which is highly productive and efficient, and can produce high-quality ferronickel at low cost.

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、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を成形してペレットとし、成形したペレットの表面に少なくとも一部が植物由来成分である炭素質還元剤を塗布し、そのペレットに対して還元加熱処理を施すことで、高品質なフェロニッケルを効率的に製造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 conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. As a result, they have discovered that high-quality ferronickel can be efficiently produced by forming a mixture containing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent into pellets, applying a carbonaceous reducing agent, at least a portion of which is a plant-derived component, onto the surfaces of the formed pellets, and subjecting the pellets to a reduction heat treatment. This has led to the completion of the present invention.

(1)本発明の第1の発明は、ニッケル酸化鉱石からペレットを形成し、該ペレットを還元することによってフェロニッケルを製造する製錬方法であって、少なくとも前記ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合する混合処理工程と、得られる混合物を成形してペレットとする混合物成形工程と、前記ペレットを還元炉にて所定の還元温度で加熱する還元工程と、を有し、混合物成形工程では、前記ペレットの表面に炭素質還元剤を塗布し、前記ペレットに塗布する前記炭素質還元剤の少なくとも一部が植物由来成分である、ニッケル酸化鉱石の製錬方法である。 (1) The first invention of the present invention is a smelting method for producing ferronickel by forming pellets from nickel oxide ore and reducing the pellets, the method comprising a mixing process step of mixing at least the nickel oxide ore with a carbonaceous reducing agent, a mixture forming process step of forming the resulting mixture into pellets, and a reduction process step of heating the pellets at a predetermined reduction temperature in a reduction furnace, in which in the mixture forming process, a carbonaceous reducing agent is applied to the surface of the pellets, and at least a part of the carbonaceous reducing agent applied to the pellets is a plant-derived component.

(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記植物由来成分の炭素質還元剤が澱粉である、ニッケル酸化鉱石の製錬方法である。 (2) The second invention of the present invention is a method for smelting nickel oxide ore according to the first invention, in which the carbonaceous reducing agent of the plant-derived component is starch.

(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記混合物成形工程では、前記ペレットに塗布する炭素質還元剤を、該ペレットを構成する前記ニッケル酸化鉱石に含まれる酸化鉄及び酸化ニッケルを過不足なく還元するために必要な炭素質還元剤中の炭素量を100質量%としたとき、2質量%以上50質量%以下の割合となるように塗布する、ニッケル酸化鉱石の製錬方法である。 (3) The third invention of the present invention is a method for smelting nickel oxide ore according to the first or second invention, in which, in the mixture forming step, the carbonaceous reducing agent is applied to the pellets in an amount of 2% by mass or more and 50% by mass or less, assuming that the amount of carbon in the carbonaceous reducing agent required to reduce the iron oxide and nickel oxide contained in the nickel oxide ore constituting the pellets without excess or deficiency is 100% by mass.

(4)本発明の第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、前記還元工程を経て得られる還元物からスラグを分離してフェロニッケルを得る分離工程をさらに有する、ニッケル酸化鉱石の製錬方法である。 (4) The fourth invention of the present invention is a method for smelting nickel oxide ore according to any one of the first to third inventions, further comprising a separation step of separating slag from the reduction product obtained through the reduction step to obtain ferronickel.

本発明によれば、ニッケル酸化鉱石からペレットを形成して還元してフェロニッケルを製造する方法において、生産性や効率性が高く、且つ高品質のフェロニッケルを安価に製造することができる方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing ferronickel by forming pellets from nickel oxide ore and reducing them can be provided that is highly productive and efficient, and can produce high-quality ferronickel at low cost.

ニッケル酸化鉱石の製錬方法の流れの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a flow of a method for smelting nickel oxide ore. 混合物成形工程における処理の流れの一例を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow chart showing an example of a process flow in a mixture molding step.

以下、本発明の実施形態(以下、「本実施の形態」という)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。 The following describes in detail an embodiment of the present invention (hereinafter, "the present embodiment"). Note that the present invention is not limited to the following embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. In this specification, the expression "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers) means "X or more and Y or less."

本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石と還元剤とを含む混合物からペレットを形成し、そのペレットを還元炉に装入して還元処理を施すことによりフェロニッケルメタルとスラグとを生成させる方法である。具体的には、ペレットを構成するニッケル酸化鉱石中のニッケル(酸化ニッケル)と鉄(酸化鉄)を還元することで、鉄-ニッケル合金であるフェロニッケルメタルとスラグを生成させ、そのメタルをスラグと分離することでフェロニッケルを製造する。 The nickel oxide ore smelting method according to this embodiment is a method in which pellets are formed from a mixture containing nickel oxide ore, which is the raw ore, and a reducing agent, and the pellets are charged into a reduction furnace and subjected to a reduction process to produce ferronickel metal and slag. Specifically, the nickel (nickel oxide) and iron (iron oxide) in the nickel oxide ore that constitutes the pellets are reduced to produce ferronickel metal and slag, which are iron-nickel alloys, and the metal is separated from the slag to produce ferronickel.

そして、この方法では、混合物成形工程において、ペレットの表面に炭素質還元剤を塗布し、そのペレットに塗布する炭素質還元剤の少なくとも一部として植物由来成分を用いることを特徴としている。 This method is characterized in that in the mixture molding step, a carbonaceous reducing agent is applied to the surface of the pellets, and a plant-derived component is used as at least a part of the carbonaceous reducing agent applied to the pellets.

なお、「ペレット」とは、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物から作製される成形体であり、塊状であるものを意味する。また、そのペレットの形状は、球形、楕円形、立方体、直方体、円柱等のいずれの形状であってもよい。 The term "pellet" refers to a compact made from a mixture containing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent, and is in the form of a lump. The pellet may be in any shape, such as a sphere, ellipse, cube, rectangular solid, or cylinder.

図1は、ニッケル酸化鉱石の製錬方法の流れの一例を示す図である。図1に示すように、この製錬方法は、ニッケル酸化鉱石を原料として炭素質還元剤と混合して混合物を得る混合処理工程S1と、得られた混合物を所定の形状に成形してペレットとする混合物成形工程S2と、ペレットを還元炉内において所定の還元温度で加熱する還元工程S3と、還元により生成した還元物からスラグを分離してフェロニッケルメタルを回収する分離工程S4と、を有する。 Figure 1 is a diagram showing an example of the flow of a method for smelting nickel oxide ore. As shown in Figure 1, this smelting method includes a mixing process S1 in which nickel oxide ore is used as a raw material and mixed with a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, a mixture forming process S2 in which the obtained mixture is formed into a predetermined shape to form pellets, a reduction process S3 in which the pellets are heated at a predetermined reduction temperature in a reduction furnace, and a separation process S4 in which slag is separated from the reduced product produced by reduction to recover ferro-nickel metal.

[混合処理工程]
混合処理工程S1は、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を混合して混合物を得る工程である。具体的には、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に炭素質還元剤を添加して混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が0.2mm~0.8mm程度の粉末を混合して混合物を得る。
[Mixing process]
The mixing process S1 is a process for mixing raw material powders including nickel oxide ore to obtain a mixture. Specifically, a carbonaceous reducing agent is added to the nickel oxide ore as the raw material ore and mixed, and powders having a particle size of, for example, about 0.2 mm to 0.8 mm, such as iron ore, flux components, and binders, are mixed as optional additives to obtain a mixture.

原料鉱石であるニッケル酸化鉱石としては、特に限定されないが、リモナイト鉱、サプロライト鉱等を用いることができる。ニッケル酸化鉱石の代表的な構成成分としては、酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe)を含有する。 The nickel oxide ore as the raw material ore is not particularly limited, but may be limonite ore, saprolite ore, etc. Representative components of nickel oxide ore include 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。また、その一部または全てを植物由来成分、例えば澱粉等で構成してもよい。炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石の粒度や粒度分布と同等の大きさのものであると、均一に混合し易く、還元反応も均一に進みやすくなるため好ましい。 The carbonaceous reducing agent is not particularly limited, but examples thereof include coal powder and coke powder. In addition, a part or all of the carbonaceous reducing agent may be composed of a plant-derived component, such as starch. It is preferable that the carbonaceous reducing agent has a particle size and particle size distribution equivalent to that of the raw material nickel oxide ore, because this makes it easier to mix uniformly and the reduction reaction also tends to proceed uniformly.

炭素質還元剤の混合量としては、特に限定されないが、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケルと酸化鉄とを過不足なく還元するのに必要な炭素質還元剤の量を100質量%としたとき、50質量%以下とすることが好ましく、40質量%以下とすることがより好ましい。なお、酸化ニッケルと酸化鉄とを過不足なく還元するのに必要な炭素質還元剤の量とは、ペレットに含まれる酸化ニッケルの全量をニッケルメタルに還元するのに必要な化学当量と、ペレットに含まれる酸化鉄を鉄メタルに還元するのに必要な化学当量との合計値(以下、「化学当量の合計値」ともいう)と定義できる。 The amount of carbonaceous reducing agent mixed is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less, assuming that the amount of carbonaceous reducing agent required to reduce the nickel oxide and iron oxide that constitute the nickel oxide ore without excess or deficiency is 100% by mass. The amount of carbonaceous reducing agent required to reduce the nickel oxide and iron oxide without excess or deficiency can be defined as the total value of the chemical equivalent required to reduce all of the nickel oxide contained in the pellet to nickel metal and the chemical equivalent required to reduce the iron oxide contained in the pellet to iron metal (hereinafter also referred to as the "total value of chemical equivalents").

また、炭素質還元剤の混合量の下限値としては、特に限定されないが、化学当量の合計値を100%としたときに、20質量%以上とすることが好ましく、23質量%以上とすることがより好ましい。 The lower limit of the amount of carbonaceous reducing agent mixed is not particularly limited, but is preferably 20% by mass or more, and more preferably 23% by mass or more, when the total value of the chemical equivalents is 100%.

このように、ペレットに含まれる炭素質還元剤の量(炭素質還元剤の混合量)を、化学当量の合計値を100重量%としたときに20質量%以上50重量%以下の割合とすることで、還元反応を効率的に進行させることができ、ニッケル品位の高いフェロニッケルを効率的に製造することができる。 In this way, by setting the amount of carbonaceous reducing agent contained in the pellets (mixed amount of carbonaceous reducing agent) to a ratio of 20 mass% to 50 mass% when the total value of the chemical equivalents is 100 weight%, the reduction reaction can be efficiently carried out, and ferronickel with high nickel quality can be efficiently produced.

任意成分として添加する添加剤である鉄鉱石としては、特に限定されないが、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、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。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。 The iron ore, which is an optional additive, is not particularly limited, but examples include iron ore with an iron content of about 50% by mass or more, and hematite obtained by wet smelting of nickel oxide ore. Examples of binders include bentonite, polysaccharides, resins, water glass, and dehydrated cake. Examples of flux components include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, and silicon dioxide.

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

Figure 0007639496000001
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混合処理工程S1では、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末の混合を、混合機等を用いて行うことができる。また、原料粉末を混合して混合物を得る際、混合性を高めるために原料粉末を混練してもよい。これにより、混合物にせん断力が加えられ、炭素還元剤や原料粉末等の凝集が解けてより均一に混合できるとともに、各々の粒子の密着性が上がるため、均一な還元処理を行い易くすることができる。 In the mixing process S1, the raw material powder containing nickel oxide ore can be mixed using a mixer or the like. When the raw material powder is mixed to obtain a mixture, the raw material powder may be kneaded to improve mixability. This applies shear force to the mixture, which breaks down agglomerations of the carbon reducing agent, raw material powder, etc., allowing for more uniform mixing, and also increases the adhesion of each particle, making it easier to perform a uniform reduction process.

[混合物成形工程]
混合物成形工程S2は、混合処理工程S1にて得られた原料粉末の混合物を成形してペレットを得る工程である。そして、本実施の形態に係る方法では、混合成形工程S2において、ペレットを形成したのち、そのペレットの表面に、少なくとも一部が植物由来成分である炭素質還元剤を塗布することを特徴としている。
[Mixture molding process]
The mixture forming step S2 is a step of forming the mixture of raw material powders obtained in the mixing treatment step S1 into pellets. The method according to the present embodiment is characterized in that after forming the pellets in the mixing forming step S2, a carbonaceous reducing agent, at least a part of which is a plant-derived component, is applied to the surface of the pellets.

図2は、混合物成形工程S2における処理の流れの一例を示すフロー図である。図2に示すように、混合物成形工程S2では、混合物を塊状物に成形する塊状化処理工程S21と、得られた塊状物に炭素質還元剤を塗布する塗布工程S22と、塗布した塊状物を乾燥する乾燥処理工程S23と、を有する。なお、「塗布する」とは、ペレットの表面にコーティングすることの意味を含み、ペレット表面の全体を覆う態様だけでなく、ペレット表面の一部に付着させる態様であってもよい。 Figure 2 is a flow diagram showing an example of the process flow in the mixture forming step S2. As shown in Figure 2, the mixture forming step S2 includes an agglomeration process step S21 in which the mixture is formed into lumps, a coating process S22 in which a carbonaceous reducing agent is applied to the obtained lumps, and a drying process S23 in which the coated lumps are dried. Note that "coating" includes the meaning of coating the surface of the pellets, and may refer not only to a mode in which the entire pellet surface is covered, but also to a mode in which the agent is attached to only a part of the pellet surface.

(1)塊状化処理工程
塊状化処理工程S21では、混合処理工程S1にて得られた混合物を、所定の形状及び大きさの塊に成形する。
(1) Agglomeration Step In the agglomeration step S21, the mixture obtained in the mixing step S1 is formed into agglomerates of a predetermined shape and size.

混合物を成形する形状、すなわちペレットの形状としては、還元炉の炉床に積層できる形状であれば特に限定されないが、楕円状、立方体、直方体、円柱、又は球の形状であることが好ましい。混合物をこのような形状に成形することで、その成形処理が容易となって成形に要するコストを抑えることができる。また、成形する形状がシンプルであるほど、成形不良のペレットを低減でき、ペレットの強度も維持し易くなる。 The shape into which the mixture is molded, i.e., the shape of the pellets, is not particularly limited as long as it can be stacked on the hearth of the reduction furnace, but an elliptical, cubic, rectangular, cylindrical, or spherical shape is preferable. Molding the mixture into such a shape makes the molding process easier and reduces the costs required for molding. Furthermore, the simpler the molded shape, the more likely it is that the number of defective pellets will be reduced and the easier it will be to maintain the strength of the pellets.

塊状化処理工程S21では、例えば、ペレット成形装置を用いて混合物を成形することができる。ペレット成形装置としては、特に限定されないが、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い。高圧、高せん断で混合物を混練することにより、原料粉末の混合物の凝集を解くことができ、また効果的に混練することができるうえ、得られるペレットの強度を高めることができる。 In the agglomeration process S21, the mixture can be molded, for example, using a pellet molding device. There are no particular limitations on the pellet molding device, but it is preferable that the pellet molding device is capable of kneading and molding the mixture at high pressure and high shear force. By kneading the mixture at high pressure and high shear, it is possible to break up agglomerations in the raw powder mixture, to effectively knead the mixture, and to increase the strength of the resulting pellets.

また、ブリケットプレスを用いて成形することも可能である。設備やペレット強度、収率等を考慮して適宜、装置選定を行えばよい。 It is also possible to use a briquette press to mold the pellets. The appropriate equipment should be selected taking into consideration the equipment, pellet strength, yield, etc.

(2)塗布工程
塗布工程S22では、得られた塊状物(ペレット)の表面に炭素質還元剤を塗布する。ペレットに炭素質還元剤を塗布する方法としては、例えば、吹き付ける方法や、まぶす方法等によって行うことができるが、ペレットの表面に均一にコーティングできる方法であることが好ましい。例えば、球状や丸棒状のペレットである場合には、粉状の炭素質還元剤を広げた床面上を転がして塗布するようにしてもよい。
(2) Coating Step In the coating step S22, the surface of the obtained lump (pellet) is coated with a carbonaceous reducing agent. The carbonaceous reducing agent can be coated on the pellet by, for example, spraying or sprinkling, but a method capable of coating the pellet surface uniformly is preferable. For example, in the case of spherical or rod-shaped pellets, a powdered carbonaceous reducing agent may be applied by rolling it on a spread floor surface.

なお、上述したように、ペレットの表面に塗布することに関して、表面全体を覆う態様だけでなく、表面の一部に付着させる態様であってもよい。 As mentioned above, the coating on the surface of the pellets may be applied not only to the entire surface, but also to only a portion of the surface.

ここで、ペレット表面に塗布する炭素質還元剤としては、少なくともその一部に、植物由来の成分を含む。植物由来成分としては、例えば、澱粉、油、小麦粉、セルロース、ショ糖、乳糖、ブドウ糖(α-グルコース)、果糖等が挙げられる。その中でも澱粉を用いることが好ましい。このように、植物由来成分を少なくとも一部に含む炭素質還元剤をペレット表面に塗布することで、安価にかつ効率よく還元処理を施すことができるとともに、生成したメタルの再酸化を効果的に抑制することができる。 Here, the carbonaceous reducing agent applied to the pellet surface contains at least a portion of a plant-derived component. Examples of plant-derived components include starch, oil, wheat flour, cellulose, sucrose, lactose, glucose (α-glucose), fructose, etc. Among these, starch is preferably used. In this way, by applying a carbonaceous reducing agent containing at least a portion of a plant-derived component to the pellet surface, reduction treatment can be performed inexpensively and efficiently, and reoxidation of the generated metal can be effectively suppressed.

例えば、植物由来成分である澱粉は、化石燃料に比較して安価であり、枯渇の心配もない。また、植物由来成分の製造から消費までを考慮すると、温室効果ガスとされるCOが増加することもなく、非常に環境にやさしい材料である。また、澱粉は、例えば石炭等の材料にように水分を含んでいないため水を蒸発させるエネルギーが不要であり特性低下の恐れもなく、また爆発や発火の危険性が実質的になく、有害性が無いため保管や取り扱いしやすい。そのため、製錬処理に適用しやすく、加熱コストを有効に抑えることができる。さらに、澱粉は、高純度で品質のばらつきが小さい製品を容易に入手できるため、還元剤に起因するコンタミを避けることができ、その結果、高品質なフェロニッケルを得ることができる。 For example, starch, which is a plant-derived component, is cheaper than fossil fuels and there is no concern about depletion. In addition, when considering the production to consumption of plant-derived components, there is no increase in CO2 , which is considered to be a greenhouse gas, and it is a very environmentally friendly material. In addition, starch does not contain moisture like materials such as coal, so there is no need for energy to evaporate water and there is no risk of deterioration in characteristics, and there is virtually no risk of explosion or fire, and it is non-toxic, so it is easy to store and handle. Therefore, it is easy to apply to smelting processing and heating costs can be effectively reduced. Furthermore, starch is a product that is high in purity and has little variation in quality, so contamination caused by the reducing agent can be avoided, and as a result, high-quality ferronickel can be obtained.

具体的に、澱粉は、下記化学式に示すように、炭素(C)、水素(H)、及び酸素(O)からなる構造体である。この澱粉が、還元工程における処理等で加熱され分解していくと、まずHOなどに分解されて揮発し、炭素分が残る。その結果、酸素や水素が抜けた細かい炭素が還元剤となるため反応性に富むものとなる。これにより、均一に鉱石を還元して品質ばらつきの小さい高品質なフェロニッケルを生成することができる。なお、澱粉としては、トウモロコシ澱粉、小麦澱粉、米澱粉、豆類の澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、タピオカ澱粉、片栗粉、ワラビ粉、葛粉等を挙げることができる。 Specifically, starch is a structure consisting of carbon (C), hydrogen (H), and oxygen (O), as shown in the following chemical formula. When this starch is heated and decomposed in the treatment in the reduction step, it is first decomposed into H 2 O and the like and volatilized, leaving carbon. As a result, the fine carbon from which oxygen and hydrogen have been removed becomes a reducing agent, and is highly reactive. This makes it possible to uniformly reduce the ore and produce high-quality ferronickel with little quality variation. Examples of starch include corn starch, wheat starch, rice starch, bean starch, potato starch, sweet potato starch, tapioca starch, potato starch, bracken starch, kudzu starch, and the like.

Figure 0007639496000002
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ペレットに塗布する炭素質還元剤の量は、特に限定されないが、そのペレットを構成するニッケル酸化鉱石に含まれる酸化鉄及び酸化ニッケルを過不足なく還元するために必要な炭素質還元剤中の炭素量を100質量%としたとき、2質量%~50質量%の範囲の割合となるように塗布することが好ましい。なお、当該炭素質還元剤の量は、少なくとも一部に含む植物由来成分のみの量ではなく、植物由来成分以外の成分の量も合わせたものである。 The amount of carbonaceous reducing agent applied to the pellets is not particularly limited, but it is preferable to apply the reducing agent so that the amount of carbon in the reducing agent required to reduce the iron oxide and nickel oxide contained in the nickel oxide ore that constitutes the pellets without excess or deficiency is in the range of 2% by mass to 50% by mass, assuming that the amount of carbon in the reducing agent is 100% by mass. Note that the amount of the reducing agent does not include only the plant-derived components contained in at least a portion of the reducing agent, but also includes the amounts of components other than the plant-derived components.

ペレットに塗布する炭素質還元剤の量が、2質量%未満であると、生成したメタルの再酸化を効果的に抑制できない可能性がある。また、50質量%を超えると、過還元となる可能性があり、メタル中のニッケル品位を低下させる可能性がある。 If the amount of carbonaceous reducing agent applied to the pellets is less than 2% by mass, it may not be possible to effectively suppress the reoxidation of the generated metal. Furthermore, if it exceeds 50% by mass, over-reduction may occur, which may reduce the nickel content in the metal.

(3)乾燥処理工程
乾燥処理工程S23では、塗布工程S22にて炭素質還元剤を表面に塗布して得られたペレット(塊状物)に対して乾燥処理を施す。
(3) Drying Step In the drying step S23, a drying process is performed on the pellets (lumps) obtained by coating the surface of the carbonaceous reducing agent in the coating step S22.

ここで、ペレット形状に塊状化の処理を行って得られた塊状物は、その水分が例えば50質量%程度と過剰に含まれている。そのため、過剰の水分を含むペレットを急激に還元温度まで昇温すると、水分が一気に気化し、膨張して塊状物が破壊することがある。そこで、得られたペレットに対して乾燥処理を施し、例えば固形分が70質量%程度で、水分が30質量%程度となるようにすることで、次工程の還元工程S3における還元加熱処理においてペレットが崩壊することを防ぐことができる。またそれにより、還元炉からの取り出しが困難になることを防ぐことができる。さらに、ペレットは、過剰な水分によりべたべたした状態となっていることが多いため、乾燥処理を施すことで、取り扱いを容易にすることができる。 Here, the lumps obtained by the pellet-shape agglomeration process contain excess moisture, for example, about 50% by mass. Therefore, if pellets containing excess moisture are suddenly heated to the reduction temperature, the moisture will evaporate all at once, causing expansion and destruction of the lumps. Therefore, by subjecting the obtained pellets to a drying process so that the solid content is, for example, about 70% by mass and the moisture content is about 30% by mass, it is possible to prevent the pellets from collapsing during the reduction heating process in the next reduction process S3. This also makes it possible to prevent the pellets from becoming difficult to remove from the reduction furnace. Furthermore, since the pellets are often sticky due to excess moisture, the drying process can make them easier to handle.

具体的に、乾燥処理工程S23における乾燥処理としては、特に限定されないが、例えば200℃~400℃の熱風をペレットに対して吹き付けて乾燥させる。なお、乾燥処理時におけるペレットの温度を100℃未満に維持することで、ペレットの破壊を防ぐことができ好ましく処理することができる。 Specifically, the drying process in the drying process step S23 is not particularly limited, but for example, hot air at 200°C to 400°C is blown onto the pellets to dry them. Note that by keeping the temperature of the pellets below 100°C during the drying process, damage to the pellets can be prevented, and the process can be carried out preferably.

なお、体積の大きなペレットを乾燥させる場合、乾燥前や乾燥後にひびや割れが入っていてもよい。ペレットの体積が大きい場合には、還元時に溶融して収縮するため、ひびや割れが生じることが多いが、ひびや割れによって生じる表面積の増加等の影響は僅かであるため大きな問題は生じ難い。また、ペレットに破壊が生じない態様となっていれば、乾燥処理工程S22における乾燥処理を省略してもよい。 When drying large pellets, it is acceptable for them to have cracks or breaks before or after drying. When the pellets are large in volume, they melt and shrink during reduction, which often results in cracks or breaks, but the effect of the increase in surface area caused by the cracks or breaks is small, so it is unlikely to cause a major problem. Also, if the pellets are in a form that will not break, the drying process in the drying process step S22 may be omitted.

下記表2に、乾燥処理後のペレットにおける固形分中組成(重量部)の一例を示す。なお、ペレットの組成としては、これに限定されるものではない。 Table 2 below shows an example of the composition (parts by weight) of the solid content in the pellets after drying. Note that the composition of the pellets is not limited to this.

Figure 0007639496000003
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[還元工程]
還元工程S3では、混合物成形工程S2で得られたペレットを還元炉に装入し、所定の還元温度に加熱して還元処理(還元加熱処理)を施す工程である。このような処理により、鉄-ニッケル合金であるフェロニッケルメタルとスラグとを含む還元物を生成する。
[Reduction process]
In the reduction step S3, the pellets obtained in the mixture molding step S2 are charged into a reduction furnace and heated to a predetermined reduction temperature for reduction treatment (reduction heat treatment). By such treatment, a reduction product containing ferronickel metal, which is an iron-nickel alloy, and slag is produced.

特に、本実施の形態に係る方法では、反応し易い炭素質還元剤をペレット表面に予め塗布しているため、還元反応がより効率的に進行するとともに、ペレット中に生成したメタルが不可避的に還元炉内に混入する酸素や水等によって酸化されることを抑制することができる。また、ペレット表面に塗布した炭素質還元剤が植物由来成分を含むものであることから、ペレット周辺をより効果的に還元性雰囲気に保持でき、高品質のフェロニッケルを製造することができる。 In particular, in the method according to the present embodiment, a highly reactive carbonaceous reducing agent is applied to the pellet surface in advance, which allows the reduction reaction to proceed more efficiently and prevents the metal generated in the pellet from being oxidized by oxygen, water, etc. that inevitably enter the reduction furnace. In addition, because the carbonaceous reducing agent applied to the pellet surface contains plant-derived components, the area around the pellet can be more effectively maintained in a reducing atmosphere, allowing the production of high-quality ferronickel.

具体的に、還元加熱処理においては、ニッケル酸化鉱石を含むペレットを還元炉の炉床上に積層し、そのペレット積層体に対して、例えば1250℃~1450℃の温度、より好ましくは1300℃~1400℃程度の温度に加熱する。 Specifically, in the reduction heat treatment, pellets containing nickel oxide ore are stacked on the hearth of the reduction furnace, and the pellet stack is heated to a temperature of, for example, 1250°C to 1450°C, more preferably, about 1300°C to 1400°C.

還元加熱処理では、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ペレット表面近傍においてペレットに含まれる酸化ニッケル及び酸化鉄が還元されメタル化して鉄-ニッケル合金となり、シェル(以下、「殻」ともいう)を形成する。一方で、殻の中では、その殻の形成に伴ってペレット中の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、1個のペレットの中で、フェロニッケルメタル(以下、単に「メタル」ともいう)と、酸化物からなるスラグ(以下、単に「スラグ」という)が分かれて生成する。そして、加熱処理における還元加熱処理の処理時間が10分程度を経過すると、還元反応に関与しない余剰の炭素質還元剤の炭素成分が、鉄-ニッケル合金に取り込まれて融点を低下させる。その結果、鉄-ニッケル合金は溶解して液相となる。 In the reduction heat treatment, for example, in a short time of about one minute, the nickel oxide and iron oxide contained in the pellet are first reduced and metalized near the pellet surface where the reduction reaction is likely to proceed, becoming an iron-nickel alloy, forming a shell (hereinafter also referred to as the "shell"). Meanwhile, within the shell, the slag components in the pellet gradually melt as the shell is formed, and liquid slag is generated. As a result, ferronickel metal (hereinafter also simply referred to as "metal") and slag made of oxides (hereinafter simply referred to as "slag") are generated separately within one pellet. Then, when the reduction heat treatment time in the heat treatment has passed about 10 minutes, the carbon components of the surplus carbonaceous reducing agent that are not involved in the reduction reaction are absorbed into the iron-nickel alloy, lowering the melting point. As a result, the iron-nickel alloy melts and becomes liquid.

還元炉における還元加熱処理の時間(処理時間)としては、特に限定されず、還元炉の温度に応じて設定することができる。例えば、10分以上とすることができ、15分以上とすることがより好ましい。一方で、処理時間の上限としては、製造コストの上昇を抑える観点から、50分以下とすることが好ましく、40分以下とすることがより好ましい。 The time for the reduction heat treatment in the reduction furnace (treatment time) is not particularly limited and can be set according to the temperature of the reduction furnace. For example, it can be set to 10 minutes or more, and more preferably 15 minutes or more. On the other hand, the upper limit of the treatment time is preferably set to 50 minutes or less, and more preferably 40 minutes or less, from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing costs.

還元加熱処理が施されたペレット積層体は、大きな塊のメタルとスラグとの混成物になる。見かけ上の体積の大きなペレットに対して還元加熱処理を行うことで、大きな塊のメタルが形成され易くなるため、還元炉から回収する際における回収の手間を低減させることができ、また、メタル回収率の低下を有効に抑えることができる。なお、得られる混成物の体積は、装入するペレット積層体と比較すると、50体積%~60体積%程度に収縮している。 The pellet stack that has been subjected to the reduction heat treatment becomes a mixture of large lumps of metal and slag. By performing the reduction heat treatment on pellets with a large apparent volume, it becomes easier to form large lumps of metal, which reduces the effort required to recover them from the reduction furnace and effectively prevents a decrease in the metal recovery rate. The volume of the resulting mixture shrinks to about 50% to 60% by volume compared to the pellet stack that is charged.

また、還元加熱処理においては、還元反応の途中において還元剤を追加添加してもよい。還元反応がある程度進むと炉内に不可避的に持ち込まれる酸素や燃料の燃焼によって発生する水分によって、生成したメタルの酸化が起きることがある。このとき、還元反応の途中で還元剤を追加添加することで、メタルの再酸化を防ぐことができる。還元剤の添加は、ペレットの上部から行われることが好ましい。生成したメタルの酸化がガスと接する頻度の高いペレット上部から添加することによって効率的に再酸化を防ぐことができる。 In addition, in the reduction heat treatment, additional reducing agent may be added during the reduction reaction. Once the reduction reaction has progressed to a certain extent, oxidation of the generated metal may occur due to oxygen that is inevitably brought into the furnace and moisture generated by fuel combustion. In this case, reoxidation of the metal can be prevented by adding additional reducing agent during the reduction reaction. It is preferable to add the reducing agent from the top of the pellets. By adding the reducing agent from the top of the pellets, where the oxidized metal frequently comes into contact with gas, reoxidation can be effectively prevented.

なお、還元剤の追加添加における炭素質還元剤の割合としては、特に限定されないが、加熱還元処理に供するペレッに含まれる炭素質還元剤を100質量%としたとき、1質量%以上30質量%以下程度の範囲とすることが好ましい。このような範囲で追加添加することで、効率的に酸化の抑制をできるとともに過還元となることも防ぐことができる。 The proportion of carbonaceous reducing agent in the additional addition of reducing agent is not particularly limited, but is preferably in the range of 1% by mass to 30% by mass, assuming that the carbonaceous reducing agent contained in the pellets to be subjected to the thermal reduction treatment is 100% by mass. By adding the reducing agent in such a range, oxidation can be efficiently suppressed and over-reduction can be prevented.

還元加熱処理に用いる還元炉としては、特に限定されない。例えば、移動炉床炉を用いることができる。還元炉として移動炉床炉を使用することにより、ペレットを還元炉でより効率的に処理することができる。また、移動炉床炉を用いることで、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。 The reduction furnace used in the reduction heat treatment is not particularly limited. For example, a moving hearth furnace can be used. By using a moving hearth furnace as the reduction furnace, the pellets can be treated more efficiently in the reduction furnace. In addition, by using a moving hearth furnace, the reduction reaction proceeds continuously and the reaction can be completed in one facility, and the treatment temperature can be controlled more accurately than when the treatment in each process is performed using separate furnaces.

さらに、移動炉床炉での処理によれば、各処理の間でのヒートロスが低減し、より効率的な操業が可能となる。つまり、別々の炉を使用して反応を行った場合、ペレット積層体を炉と炉との間で移動させる際に、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を生じさせてしまうため、炉に再装入したときに即座に反応が進まない。これに対して、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。これらのことにより、より効果的に、ニッケル品位が高いメタルを得ることができる。 Furthermore, by carrying out the treatment in a moving hearth furnace, heat loss between each treatment is reduced, allowing for more efficient operation. In other words, if the reaction is carried out using separate furnaces, the temperature drops when the pellet stack is moved between furnaces, resulting in heat loss and a change in the reaction atmosphere, and so the reaction does not proceed immediately when the pellets are recharged into the furnace. In contrast, by carrying out each treatment in a single facility using a moving hearth furnace, heat loss is reduced and the atmosphere inside the furnace can be precisely controlled, allowing the reaction to proceed more effectively. As a result, metal with a high nickel content can be obtained more effectively.

[分離工程]
分離工程S4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工程である。具体的には、ペレット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)とを含む混在物(還元物)から、メタル相を分離して回収する。
[Separation process]
The separation step S4 is a step of separating the metal and slag produced in the reduction step S3 and recovering the metal. Specifically, the metal phase is separated and recovered from a mixture (reduced product) containing a metal phase (metal solid phase) and a slag phase (slag solid phase) obtained by the reduction heat treatment of the pellets.

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 metal phase and slag phase obtained as a solid include, for example, removing unnecessary materials by sieving, as well as separation by specific gravity or magnetic force.

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によって得られる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、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付与することで、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。 The obtained metal phase and slag phase can be easily separated due to their poor wettability. For example, by dropping the large mixture obtained by the reduction step S3 described above over a predetermined drop or by applying a certain amount of vibration during sieving, the metal phase and slag phase can be easily separated from the mixture.

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。 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.

[原料粉末の混合]
各試料について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:45重量%、平均粒径:約150μm)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。炭素質還元剤には微粉炭を用いて、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe)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、下記表4に示す割合で含有させた。
[Mixing of raw powders]
For each sample, nickel oxide ore as raw ore, iron ore, silica sand and limestone as flux components, binder, and carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 45% by weight, average particle size: about 150 μm) were mixed in a mixer while adding an appropriate amount of water to obtain a mixture. Pulverized coal was used as the carbonaceous reducing agent, and the content was set in the ratio shown in Table 4 below, assuming that the amount required to properly reduce nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the nickel oxide ore as raw ore is 100 mass %.

[混合物の成形]
次に、各試料について得られた混合物をペレタイザーでペレット形状に成形した。その後、得られたペレットを篩って直径15±0.3mmのペレットを回収し試験に用いた。
[Molding of the mixture]
Next, the mixture obtained for each sample was formed into pellets using a pelletizer, and the pellets obtained were then sieved to collect pellets with a diameter of 15±0.3 mm for use in the test.

[炭素質還元剤のコーティング]
次に、実施例であるNo.1~No.12(実施例1~12)の試料に関して、下記表4に示す割合でペレット表面に炭素質還元剤をコーティングした。炭素質還元剤としては澱粉を用いた。また、No.13(実施例13)の試料に関しては、炭素質還元剤として澱粉と微粉炭とを混合したものを用いてコーティングした。なお、塗布した炭素質還元剤の量についても、そのペレットを構成するニッケル酸化鉱石に含まれる酸化鉄及び酸化ニッケルを過不足なく還元するために必要な炭素質還元剤中の炭素量を100質量%としたときの添加割合とした。
[Carbonaceous Reductant Coating]
Next, for samples No. 1 to No. 12 (Examples 1 to 12) which are examples, the pellet surfaces were coated with a carbonaceous reducing agent in the ratio shown in Table 4 below. Starch was used as the carbonaceous reducing agent. For sample No. 13 (Example 13), a mixture of starch and pulverized coal was used as the carbonaceous reducing agent for coating. The amount of the carbonaceous reducing agent applied was also determined as an addition ratio when the amount of carbon in the carbonaceous reducing agent necessary for reducing the iron oxide and nickel oxide contained in the nickel oxide ore constituting the pellets without excess or deficiency was taken as 100 mass %.

一方、比較例であるNo.14~No.16(比較例1~3)の試料に関しては、ペレット表面への炭素質還元剤のコーティングは行わなかった。 On the other hand, for the comparative samples No. 14 to No. 16 (Comparative Examples 1 to 3), the pellet surfaces were not coated with a carbonaceous reducing agent.

次に、各々の試料に対して、固形分が70質量%程度、水分が30質量%程度となるように、150℃~200℃の窒素の熱風を吹き付けて乾燥処理を施した。下記表3に、乾燥処理後のペレットの固形分組成(炭素を除く)を示す。 Next, each sample was dried by blowing hot nitrogen air at 150°C to 200°C onto it so that the solid content was approximately 70% by mass and the moisture content was approximately 30% by mass. Table 3 below shows the solid content composition (excluding carbon) of the pellets after drying.

Figure 0007639496000004
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[ペレットに対する還元加熱処理]
乾燥処理後の試料のペレットを、実質的に酸素を含まない窒素雰囲気にした還元炉に装入した。なお、還元炉内の装入時の温度条件としては500±20℃とした。
[Reducing heat treatment of pellets]
The dried sample pellets were then charged into a reduction furnace with a nitrogen atmosphere substantially free of oxygen, the temperature of which was 500±20° C.

次に、下記表4に示す温度及び時間で、ペレットに対して還元加熱処理を施した。還元処理後は、窒素雰囲気中で速やかに室温まで冷却して、試料を大気中へ取り出した。 The pellets were then subjected to a reduction heat treatment at the temperature and for the time shown in Table 4 below. After the reduction treatment, the pellets were quickly cooled to room temperature in a nitrogen atmosphere and then removed into the air.

ここで、ペレットの還元炉への装入は、予め、還元炉の炉床に灰(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、その上にペレットを載置することで行った。 Here, the pellets were loaded into the reduction furnace by first spreading ash (mainly SiO2 with small amounts of oxides such as Al2O3 and MgO as other components) on the hearth of the reduction furnace and then placing the pellets on top of the ash.

還元加熱処理後の各試料について、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率を、ICP発光分光分析器(SHIMAZU S-8100型)により分析して算出した。具体的に、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率は、以下の式により算出した。
ニッケルメタル化率=混合物中のメタル化したNi量÷(混合物中の全てのNi量)×100(%)
メタル中のニッケル含有率=混合物中のメタル化したNi量÷(混合物中のメタルしたNiとFeの合計量)×100(%)
For each sample after the reduction heat treatment, the nickel metallization rate and the nickel content in the metal were analyzed and calculated using an ICP emission spectrometer (Shimazu S-8100 type). Specifically, the nickel metallization rate and the nickel content in the metal were calculated using the following formula.
Nickel metallization rate = amount of metallized Ni in the mixture ÷ (total amount of Ni in the mixture) × 100 (%)
Nickel content in metal = amount of metalized Ni in mixture ÷ (total amount of metalized Ni and Fe in mixture) × 100 (%)

また、還元加熱処理後の各試料について、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。そして、還元炉に装入したペレット積層体におけるニッケル酸化鉱石の含有量と、ニッケル酸化鉱石におけるニッケル含有率と、回収されたニッケル量からニッケルメタル回収率を算出した。なお、ニッケルメタル回収率は、以下の式により算出した。
ニッケルメタル回収率=回収されたNi量÷(装入した酸化鉱石の量×酸化鉱石中のNi含有率)×100(%)
After the reduction heat treatment, each sample was crushed by wet processing, and the metal was recovered by magnetic separation. The nickel metal recovery rate was calculated from the content of nickel oxide ore in the pellet stack charged into the reduction furnace, the nickel content in the nickel oxide ore, and the amount of recovered nickel. The nickel metal recovery rate was calculated using the following formula.
Nickel metal recovery rate = amount of recovered Ni / (amount of charged oxide ore x Ni content in oxide ore) x 100 (%)

下記表4に、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、及びニッケルメタル回収率を示す。 Table 4 below shows the nickel metallization rate, nickel content in the metal, and nickel metal recovery rate for each sample.

Figure 0007639496000005
Figure 0007639496000005

表4の結果に示されるように、実施例1~13では、ペレット表面に炭素質還元剤をコーティングしたことにより、生成したメタルの再酸化を効果的に抑制でき、良好な結果が得られた。 As shown in the results in Table 4, in Examples 1 to 13, by coating the pellet surface with a carbonaceous reducing agent, the reoxidation of the generated metal was effectively suppressed, and good results were obtained.

これに対して、比較例1~3では、Niメタル化率、Ni含有率、メタル回収率のいずれにおいても実施例に比べて低い値となった。このことは、還元加熱処理により得られたメタルに再酸化が生じたことによると考えられる。 In contrast, in Comparative Examples 1 to 3, the Ni metallization rate, Ni content, and metal recovery rate were all lower than in the Examples. This is believed to be due to reoxidation of the metal obtained by the reduction heat treatment.

Claims (2)

ニッケル酸化鉱石からペレットを形成し、該ペレットを還元することによってフェロニッケルを製造する製錬方法であって、
少なくとも前記ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合する混合処理工程と、
得られる混合物を成形してペレットとする混合物成形工程と、
前記ペレットを還元炉にて所定の還元温度で加熱する還元工程と、を有し、
混合物成形工程では、前記ペレットの表面に澱粉を塗布し、
前記ペレットに塗布する澱粉を、該ペレットを構成する前記ニッケル酸化鉱石に含まれる酸化鉄及び酸化ニッケルを過不足なく還元するために必要な炭素質還元剤中の炭素量を100質量%としたとき、2.3質量%以上48.0質量%以下の割合となるように塗布する、
ニッケル酸化鉱石の製錬方法。
1. A smelting method for producing ferro-nickel by forming pellets from nickel oxide ore and reducing the pellets, comprising:
a mixing step of mixing at least the nickel oxide ore with a carbonaceous reductant;
a mixture forming step of forming the resulting mixture into pellets;
A reduction step of heating the pellets in a reduction furnace at a predetermined reduction temperature,
In the mixture molding step, starch is applied to the surface of the pellets,
The starch is applied to the pellets in an amount of 2.3% by mass or more and 48.0% by mass or less, where the amount of carbon in the carbonaceous reducing agent required for reducing the iron oxide and nickel oxide contained in the nickel oxide ore constituting the pellets in an adequate amount is taken as 100% by mass.
A method for smelting nickel oxide ores.
前記還元工程を経て得られる還元物からスラグを分離してフェロニッケルを得る分離工程をさらに有する、
請求項1に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
The process further comprises a separation step of obtaining ferronickel by separating slag from the reduction product obtained through the reduction step.
2. The method for smelting nickel oxide ore according to claim 1 .
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