JP2020084269A - Smelting method of oxide ore - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸化鉱石の製錬方法に関するものであり、例えば、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を原料として炭素質還元剤により還元することで還元物を得る製錬方法に関する。 The present invention relates to a smelting method for oxide ores, for example, a smelting method for obtaining a reduced product by reducing an oxide ore such as nickel oxide ore as a raw material with a carbonaceous reducing agent.
酸化鉱石の一種であるリモナイトあるいはサプロライトと呼ばれるニッケル酸化鉱石の製錬方法として、熔錬炉を使用してニッケルマットを製造する乾式製錬方法、ロータリーキルンあるいは移動炉床炉を使用して鉄とニッケルの合金（以下、鉄とニッケルの合金を「フェロニッケル」ともいう）を製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用して高温高圧で酸浸出し、ニッケルやコバルトが混在した混合硫化物（ミックスサルファイド）を製造する湿式製錬方法等が知られている。 As a smelting method of nickel oxide ore called limonite or saprolite, which is a type of oxide ore, a dry smelting method of producing a nickel mat using a smelting furnace, iron and nickel using a rotary kiln or a moving hearth furnace Alloy (hereinafter, iron-nickel alloy is also referred to as “ferronickel”), a mixed sulfide mixed with nickel and cobalt mixed with nickel and cobalt by acid leaching at high temperature and pressure using an autoclave. ) Is known to produce a hydrometallurgical method.
上述した様々な方法の中で、特に乾式製錬法を用いてニッケル酸化鉱石を還元して製錬する場合、反応を進めるために原料のニッケル酸化鉱石を適度な大きさに破砕する等して塊状物化する処理が前処理として行われる。 Among the various methods described above, particularly when reducing and smelting nickel oxide ore by using the dry smelting method, the raw material nickel oxide ore is crushed to an appropriate size in order to promote the reaction. A process for forming a lump is performed as a pretreatment.
具体的に、ニッケル酸化鉱石を塊状物化する、すなわち粉状や微粒状の鉱石を塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱石と、それ以外の成分、例えばバインダーやコークス等の還元剤とを混合して混合物とし、さらに水分調整等を行った後に塊状物製造機に装入して、例えば一辺あるいは直径が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度の成形物（ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」ということもある）とするのが一般的である。 Specifically, when agglomerating nickel oxide ore, that is, when a powdery or fine-grained ore is agglomerated, the nickel oxide ore is mixed with other components, for example, a reducing agent such as a binder or coke. To form a mixture, and after further adjusting the water content, etc., the mixture is charged into a lump manufacturing machine, and for example, a molded product (pellets, briquette, etc. having a side or diameter of 10 mm or more and 30 mm or less. Sometimes it is) and is common.
塊状物化して得られるペレットには、含有する水分を「飛ばす」ために、ある程度の通気性が必要となる。さらに、その後の還元処理においてペレット内で均一に還元が進まないと、得られる還元物の組成が不均一になり、メタルが分散したり偏在したりする等の不都合が生じる。そのため、ペレットを作製する際には混合物を均一に混合したり、得られたペレットを還元する際には可能な限り均一な温度を維持することが重要となる。 The pellets obtained by agglomerating require a certain degree of air permeability in order to "remove" the contained water. Further, if the reduction does not proceed uniformly in the pellets in the subsequent reduction treatment, the composition of the obtained reduced product will be non-uniform, and there will be inconveniences such as metal dispersion and uneven distribution. Therefore, it is important to mix the mixture uniformly when producing pellets and to maintain the temperature as uniform as possible when reducing the obtained pellets.
加えて、還元処理により生成するメタル（フェロニッケル）を粗大化させることも非常に重要な技術である。生成したフェロニッケルが、例えば数１０μｍ以上数１００μｍ以下の細かな大きさであった場合、同時に生成するスラグと分離することが困難となり、フェロニッケルとしての回収率（収率）が大きく低下してしまう。そのため、還元後のフェロニッケルを粗大化する処理が必要となる。 In addition, it is a very important technique to coarsen the metal (ferronickel) produced by the reduction treatment. When the produced ferronickel has a fine size of, for example, several tens of μm or more and several hundreds of μm or less, it becomes difficult to separate it from the slag that is produced at the same time, and the recovery rate (yield) as ferronickel decreases significantly. I will end up. Therefore, a treatment for coarsening the ferronickel after reduction is required.
例えば、特許文献１には、金属酸化物と炭素質還元剤とを含む塊成物を、移動床型還元溶融炉の炉床上に供給して加熱し、金属酸化物を還元溶融させる粒状金属の製造方法において、塊成物同士の距離を０としたときの塊成物の炉床への最大投影面積率に対する、塊成物の炉床への投影面積率の相対値を敷密度としたとき、平均直径が１９．５ｍｍ以上３２ｍｍ以下の塊成物を、敷密度が０．５以上０．８以下になるように炉床上に供給して加熱する方法が開示されている。この方法では、塊成物の敷密度と平均直径とを併せて制御することで、粒状金属鉄の生産性を高められることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, an agglomerate containing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent is supplied onto the hearth of a moving bed type reduction melting furnace and heated to form a granular metal for reducing and melting the metal oxide. In the production method, when the relative value of the projected area ratio of the agglomerates to the hearth with respect to the maximum projected area ratio of the agglomerates to the hearth when the distance between the agglomerates is set to 0, A method is disclosed in which an agglomerate having an average diameter of 19.5 mm or more and 32 mm or less is supplied onto the hearth and heated so that the bed density becomes 0.5 or more and 0.8 or less. According to this method, it is described that the productivity of granular metallic iron can be enhanced by controlling both the bed density and the average diameter of the agglomerates.
しかし、特許文献１に記載の技術のように、塊成物の直径が決められた範囲に限定されると、塊成物を製造する際の収率の低下が避けられず、その結果としてコストアップになる懸念がある。なお、塊成物の敷密度が０．５以上０．８以下の範囲では、細密充填でないうえ、塊成物を積層することも難しくなるため、効率の低い処理となってしまう。 However, if the diameter of the agglomerate is limited to a predetermined range as in the technique described in Patent Document 1, a decrease in the yield at the time of producing the agglomerate cannot be avoided, and as a result, the cost is reduced. There is a concern that it will be up. If the agglomeration density of the agglomerates is in the range of 0.5 or more and 0.8 or less, it is not densely packed and it is difficult to stack the agglomerates, resulting in low efficiency treatment.
上述したように、ニッケル酸化鉱石を混合、還元して、ニッケルと鉄とを含むメタルを製造するにあたって、生産性を高くすること、低コスト化すること、高品質化することは、重要な要素であるにもかかわらず、多くの問題があった。 As described above, in manufacturing a metal containing nickel and iron by mixing and reducing nickel oxide ore, it is an important factor to increase productivity, reduce cost, and improve quality. However, there were many problems.
本発明は、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を含む混合物を還元することでメタルを製造する製錬方法において、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質のメタルを効率的に製造することができる酸化鉱石の製錬方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a smelting method for producing a metal by reducing a mixture containing an oxide ore such as nickel oxide ore, which can enhance the quality of the obtained metal and efficiently produce a high-quality metal. It is an object of the present invention to provide a method for smelting oxidized ore capable of producing.
本発明者は、還元炉においてバーナーを用いた加熱還元処理を施す方法において、還元炉内に水素を供給して炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施すことにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor solves the above problem by supplying hydrogen into the reducing furnace and reducing the oxidized ore with a carbonaceous reducing agent in a method of performing a heating reduction treatment using a burner in a reduction furnace. The present invention has been completed and the present invention has been completed.
（１）本発明の第１は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合工程と、バーナーの火炎により加熱する還元炉に得られた混合物を装入し、該混合物に含まれる炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程と、を含み、前記還元工程では、還元炉内に水素を供給して炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (1) A first aspect of the present invention is to mix an oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, and charge the obtained mixture in a reducing furnace heated by a flame of a burner, and add the mixture to the mixture. And a reduction step of obtaining a reduced product containing metal and slag by subjecting the oxide ore to a reduction treatment with a carbonaceous reducing agent contained therein, wherein the reducing step supplies hydrogen into the reducing furnace to reduce the carbonaceous reducing agent. Is a smelting method of oxide ore in which the oxide ore is subjected to reduction treatment by.
（２）本発明の第２は、第１の発明において、前記還元工程では、還元炉内の混合物に向けて水素を噴出する酸化鉱石の製錬方法である。 (2) A second aspect of the present invention is the smelting method of oxide ore according to the first aspect of the present invention, wherein in the reducing step, hydrogen is jetted toward the mixture in the reducing furnace.
（３）本発明の第３は、第１又は第２の発明において、前記還元工程では、バーナーの火炎に向けて水素を噴出する酸化鉱石の製錬方法である。 (3) A third aspect of the present invention is the smelting method of oxide ore according to the first or second aspect, wherein hydrogen is ejected toward the flame of the burner in the reducing step.
（４）本発明の第４は、第１から第３のいずれかの発明において、前記還元工程では、前記還元炉内に水素濃度が０．５体積％以上５．０体積％以下となるように水素を供給する酸化鉱石の製錬方法である。 (4) In a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, in the reducing step, the hydrogen concentration in the reducing furnace is 0.5 volume% or more and 5.0 volume% or less. It is a smelting method of oxide ore that supplies hydrogen to.
（５）本発明の第５は、第１から第４のいずれかの発明において、前記酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石である酸化鉱石の製錬方法である。 (5) A fifth aspect of the present invention is the method for smelting oxide ore according to any one of the first to fourth aspects, wherein the oxide ore is nickel oxide ore.
本発明に係る酸化鉱石の製錬方法によれば、高品質なメタルを効率的に製造することができる。 According to the method for smelting oxide ore according to the present invention, it is possible to efficiently produce high-quality metal.
以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書において、「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数値）との表記は、「Ｘ以上Ｙ以下」の意味である。 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 numerical values) means “X or more and Y or less”.
≪１．酸化鉱石の製錬方法の概要≫
本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法は、原料鉱石である酸化鉱石（酸化物）を炭素質還元剤と混合し、その混合物（ペレット）に対して製錬炉（還元炉）内で還元処理を施すことによって、メタルとスラグとを生成させるものである。
<<1. Outline of smelting method of oxide ore ≫
In the method for smelting oxide ore according to the present embodiment, raw ore oxide ore (oxide) is mixed with a carbonaceous reducing agent, and the mixture (pellet) is mixed in a smelting furnace (reduction furnace). By performing the reduction treatment, metal and slag are generated.
例えば、酸化鉱石として、酸化ニッケルや酸化鉄等を含有するニッケル酸化鉱石を原料とし、そのニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得て、混合物に含まれるニッケルを優先的に還元し、また鉄を部分的に還元することで、鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する方法が挙げられる。 For example, as an oxide ore, a nickel oxide ore containing nickel oxide or iron oxide is used as a raw material, the nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to obtain a mixture, and nickel contained in the mixture is preferentially There is a method of producing ferronickel, which is an alloy of iron and nickel, by reducing or partially reducing iron.
そして、本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法においては、還元炉におけるバーナーを用いた加熱還元処理の方法を採用し、そのとき、還元炉内に水素を供給して炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施すことを特徴としている。 And, in the smelting method of the oxide ore according to the present embodiment, a method of heat reduction treatment using a burner in a reduction furnace is adopted, at which time, hydrogen is supplied into the reduction furnace to reduce the carbonaceous reducing agent. The feature is that reduction treatment is applied to the oxide ore.
このような方法によれば、水に起因して還元物が酸化されることを抑制し、得られるメタルの品位を高めることができる。 According to such a method, it is possible to suppress the reduction product from being oxidized due to water and to improve the quality of the obtained metal.
≪２．ニッケル酸化鉱石を用いてフェロニッケルの製造する製錬方法≫
以下では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれるニッケル（酸化ニッケル）と鉄（酸化鉄）を還元することで、鉄−ニッケル合金のメタルを生成させ、さらに、そのメタルを分離することによってフェロニッケルを製造する製錬方法を例に挙げて説明する。
<<2. Smelting method for producing ferro-nickel using nickel oxide ore »
In the following, by reducing nickel (nickel oxide) and iron (iron oxide) contained in the raw material ore, nickel oxide ore, a metal of an iron-nickel alloy is generated, and further, the metal is separated to remove the ferro-ferrite. A smelting method for producing nickel will be described as an example.
具体的に、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、図１に示すように、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合工程Ｓ１と、得られた混合物に還元処理を施す還元工程Ｓ２と、還元物からメタルとスラグを分離する分離工程Ｓ３と、を含む。 Specifically, the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment was obtained by a mixing step S1 in which nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to obtain a mixture, as shown in FIG. It includes a reduction step S2 of performing reduction treatment on the mixture and a separation step S3 of separating metal and slag from the reduced product.
＜２−１．混合工程＞
混合工程Ｓ１は、ニッケル酸化鉱石と還元剤である炭素質還元剤とを混合して混合物を得る工程である。具体的に、混合工程Ｓ１では、まず、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に、第１の還元剤である炭素質還元剤を添加して混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下程度の粉末を添加して混合し、混合物を得る。なお、混合処理は、混合機等を用いて行うことができる。
<2-1. Mixing process>
The mixing step S1 is a step of mixing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent which is a reducing agent to obtain a mixture. Specifically, in the mixing step S1, first, a carbonaceous reducing agent that is a first reducing agent is added to and mixed with a nickel oxide ore that is a raw material ore, and an iron ore and a flux are added as optional components. For example, powders having a particle size of 0.2 mm or more and 0.8 mm or less, such as components and binders, are added and mixed to obtain a mixture. The mixing process can be performed using a mixer or the like.
原料鉱石であるニッケル酸化鉱石としては、特に限定されないが、リモナイト鉱、サプロライト鉱等を用いることができる。なお、ニッケル酸化鉱石は、酸化ニッケル（ＮｉＯ）と、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）とを少なくとも含有する。 The nickel oxide ore that is the raw material ore is not particularly limited, but limonite ore, saprolite ore, and the like can be used. The nickel oxide ore contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ).
炭素質還元剤としては、特に限定されないが、例えば、石炭粉、コークス粉等が挙げられる。なお、この炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石の粒度や粒度分布と同等の大きさのものであると、均一に混合しやすく、還元反応も均一に進みやすくなるため好ましい。 The carbonaceous reducing agent is not particularly limited, but examples thereof include coal powder and coke powder. It is preferable that the carbonaceous reducing agent has a particle size and a particle size distribution similar to those of the raw material ore, that is, nickel oxide ore, because the carbonaceous reducing agent can be uniformly mixed and the reduction reaction can easily proceed uniformly.
炭素質還元剤の含有量（混合物中に含まれる炭素質還元剤の含有量）としては、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケルの全量をニッケルメタル還元するのに必要な化学当量と、酸化鉄（酸化第二鉄）を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との両者合計値（便宜的に「化学当量の合計値」ともいう）を１００質量％としたときに、５０．０質量％以下の割合とすることが好ましく、４０．０質量％以下の割合とすることがより好ましい。鉄の還元量を抑えて、ニッケル品位を高めることができ、高品質のフェロニッケルを製造することができる。また、炭素質還元剤の混合量は、化学当量の合計値を１００質量％としたときに、１０．０質量％以上の割合とすることが好ましく、１５．０質量％以上の割合とすることがより好ましい。ニッケルの還元を効率的に進行させることができ生産性が向上する。 As the content of the carbonaceous reducing agent (content of the carbonaceous reducing agent contained in the mixture), the chemical equivalent required for nickel metal reduction of the total amount of nickel oxide constituting nickel oxide ore, and iron oxide ( 50.0 mass% when the total value of both (ferric oxide) and the chemical equivalent required to reduce it to metallic iron (conveniently referred to as “total value of chemical equivalent”) is 100 mass %. The following ratio is preferable, and a ratio of 40.0% by mass or less is more preferable. It is possible to suppress the reduction amount of iron, improve the nickel grade, and manufacture high-quality ferro-nickel. Further, the mixing amount of the carbonaceous reducing agent is preferably 10.0% by mass or more, and preferably 15.0% by mass or more, when the total value of chemical equivalents is 100% by mass. Is more preferable. The reduction of nickel can be efficiently progressed, and the productivity is improved.
任意成分の添加剤である鉄鉱石としては、例えば、鉄品位が５０．０質量％程度以上の鉄鉱石、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬により得られるヘマタイト等を用いることができる。また、フラックス成分としては、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素等を挙げることができる。また、バインダーとしては、例えば、ベントナイト、多糖類、樹脂、水ガラス、脱水ケーキ等を挙げることができる。 As the iron ore that is an additive of an optional component, for example, iron ore having an iron quality of about 50.0 mass% or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, and the like can be used. Examples of the flux component include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, silicon dioxide and the like. Examples of the binder include bentonite, polysaccharides, resins, water glass, dehydrated cake and the like.
混合工程Ｓ１では、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を均一に混合することによって混合物を得る。下記表１に、混合工程Ｓ１にて混合する、一部の原料粉末の組成（質量％）の一例を示すが、原料粉末の組成としてはこれに限定されない。 In the mixing step S1, a raw material powder containing nickel oxide ore is uniformly mixed to obtain a mixture. Table 1 below shows an example of the composition (mass %) of a part of the raw material powder to be mixed in the mixing step S1, but the composition of the raw material powder is not limited to this.
混合に際しては、混合性を高めるために混練を同時に行ってもよく、混合後に混練を行ってもよい。混練は、ブラベンダー等のバッチ式ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ヘリカルローター、ロール、一軸混練機、二軸混練機等を用いて行うことができる。混合物を混練することによって、その混合物にせん断力を加え、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いて均一に混合できるとともに、各々の粒子の密着性を向上させ、また空隙を減少させることができる。これにより、その混合物において還元反応が起りやすくなるとともに均一に反応させることができ、還元反応の反応時間を短縮することができる。また、品質のばらつきを抑えることができる。 At the time of mixing, kneading may be carried out at the same time in order to improve the mixing property, or kneading may be carried out after mixing. The kneading can be performed using a batch kneader such as Brabender, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a helical rotor, a roll, a single-screw kneader, a twin-screw kneader, and the like. By kneading the mixture, a shearing force is applied to the mixture so that the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, and the like can be disintegrated and uniformly mixed, and the adhesion of each particle can be improved and the voids can be reduced. You can As a result, a reduction reaction easily occurs in the mixture and a uniform reaction can be performed, and the reaction time of the reduction reaction can be shortened. Further, it is possible to suppress variations in quality.
また、混合を行った後、あるいは混合及び混練を行った後、押出機を用いて押出してもよい。これにより、混合物に対して圧力（せん断力）が加えられ、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いてその混合物をより均一に混合させた状態とすることができる。さらに、混合物内の空隙を減少させることができる。これらのことから、後述する還元工程Ｓ２において混合物の還元反応が均一に起りやすくなり、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質なメタルを製造することができる。 Further, after mixing, or after mixing and kneading, extrusion may be performed using an extruder. As a result, pressure (shearing force) is applied to the mixture, and the aggregate of the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, etc. is released, and the mixture can be brought into a more uniformly mixed state. In addition, voids in the mixture can be reduced. From these facts, the reduction reaction of the mixture is likely to occur uniformly in the reduction step S2 described later, the quality of the obtained metal can be improved, and a high-quality metal can be manufactured.
押出機は、高圧、高せん断力で混合物を混練して成形できるものであることが好ましく、一軸押出機、二軸押出機等を挙げることができる。特に、二軸押出機を備えたものであることが好ましい。高圧、高せん断で混合物を混練することにより、原料粉の混合物の凝集を解くことができ、また効果的に混練することができるうえ、混合物の強度を高めることができる。また、二軸押出機を備えたものを用いることにより、連続的に高い生産性を保ちながら混合物を得ることができる。 The extruder is preferably one capable of kneading and molding the mixture under high pressure and high shearing force, and examples thereof include a single screw extruder and a twin screw extruder. In particular, it is preferable to have a twin-screw extruder. By kneading the mixture under high pressure and high shear, the mixture of the raw material powders can be deaggregated, the kneading can be effectively performed, and the strength of the mixture can be increased. Further, by using the one equipped with the twin-screw extruder, the mixture can be continuously obtained while maintaining high productivity.
また、混合物を所定形状の成形物（ペレット）に成形してもよい。成形物の形状としては、例えば、球状、直方体状、立方体状、円柱状等とすることができる。このような形状は、簡易な形状であって複雑なものではないため、成形コストを抑制しつつ不良品の発生を抑制することができ、得られる成形物の品質も均一となり、歩留り低下を抑制することができる。 Further, the mixture may be molded into a molded product (pellet) having a predetermined shape. The shape of the molded product can be, for example, spherical, rectangular parallelepiped, cubic, or cylindrical. Since such a shape is a simple shape and is not complicated, it is possible to suppress the generation of defective products while suppressing the molding cost, the quality of the obtained molded product is uniform, and the reduction in yield is suppressed. can do.
成形物の形状は、特に球状であることが好ましい。球状の成形物であることにより還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。成形物の形状を球状とする場合には、直径が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度となるように成形することができる。また、直方体状、立方体状、円柱状等とする場合には、概ね、縦、横の内寸が５００ｍｍ以下程度となるように成形することができる。 The shape of the molded product is particularly preferably spherical. Since it is a spherical molded product, the reduction treatment is uniformly performed, and it is possible to perform smelting with little variation and high productivity. When the shape of the molded product is spherical, the molded product can be molded to have a diameter of 10 mm or more and 30 mm or less. Further, in the case of a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a columnar shape, etc., it can be molded so that the inner dimensions in the vertical and horizontal directions are approximately 500 mm or less.
成形物の大きさとしては、特に限定されないが、成形物の体積が８０００ｍｍ３以上であることが好ましい。成形物の体積が８０００ｍｍ３以上であることにより、成形コストが抑制され、さらに、成形物全体に占める表面積の割合が低くなるため、還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。 The size of the molded product is not particularly limited, but the volume of the molded product is preferably 8000 mm 3 or more. When the volume of the molded product is 8000 mm 3 or more, the molding cost is suppressed, and further, the ratio of the surface area occupying the entire molded product is reduced, so that the reduction treatment is uniformly performed, the variation is small, and the productivity is low. Can perform high smelting.
また、得られた混合物を所定の還元用の容器に充填してもよい。容器に充填された混合物が容器に充填された状態のまま還元処理が施されることにより、後述する分離工程Ｓ３において還元されたメタルが磁選等の処理によりメタルを分離回収しやすくなり、ロスを抑制することができる。 Further, the obtained mixture may be filled in a predetermined container for reduction. By performing the reduction treatment while the mixture filled in the container is still filled in the container, the metal reduced in the separation step S3, which will be described later, can be easily separated and recovered by a process such as magnetic separation, which causes a loss. Can be suppressed.
混合工程Ｓ１では、得られた混合物に乾燥処理を施してもよい。混合物は、混練や成形物の成形等において上記混合物を多量の水と共に混合する。本実施の形態におい乾燥処理を施すことは必須の態様ではないが、多量の水を含む混合物に乾燥処理を施すことにより、後述する還元処理において水分の気化に伴う混合物の膨張を防ぐことができる。 In the mixing step S1, the obtained mixture may be dried. The mixture is obtained by mixing the above mixture with a large amount of water in kneading, molding of a molded product, or the like. Although it is not essential to perform the drying treatment in the present embodiment, by performing the drying treatment on the mixture containing a large amount of water, it is possible to prevent the mixture from expanding due to the vaporization of water in the reduction treatment described later. ..
さらに、混合物に乾燥処理を施すことで、還元炉内における混合物に起因する水分混入を抑制することができる。これにより、還元炉内の雰囲気気体に含まれる水分量をより効果的に減らすことができ、還元物に含まれるメタルの酸化をより効果的に抑制することができる。 Further, by performing a drying process on the mixture, it is possible to suppress the mixing of water due to the mixture in the reduction furnace. This makes it possible to more effectively reduce the amount of water contained in the atmospheric gas in the reducing furnace and more effectively suppress the oxidation of the metal contained in the reduced product.
混合物を乾燥する方法は、特に限定されず、混合物を所定の乾燥温度（例えば、３００℃以上４００℃以下）に保持する方法や所定の乾燥温度の熱風を混合物に対して吹き付けて乾燥させる方法等、従来公知の手段を用いることができる。このような乾燥処理により、例えば、混合物の固形分が７０質量％程度で、水分が３０質量％程度となるようにする。なお、この乾燥処理時における混合物自身の温度としては、１００℃未満とすることが好ましく、これにより水分の突沸等による混合物の破裂を抑制することができる。 The method of drying the mixture is not particularly limited, and a method of maintaining the mixture at a predetermined drying temperature (for example, 300° C. or higher and 400° C. or lower), a method of blowing hot air of a predetermined drying temperature onto the mixture, and the like are dried. Conventionally known means can be used. By such a drying treatment, for example, the solid content of the mixture is about 70 mass% and the water content is about 30 mass %. The temperature of the mixture itself during this drying treatment is preferably less than 100° C., whereby rupture of the mixture due to bumping of water can be suppressed.
また、乾燥処理は連続して一度に行ってもよいし複数回に分けて行ってもよい。乾燥処理を複数回に分けて行うことにより混合物の破裂をより効果的に抑制することができる。なお、乾燥処理を複数回に分けて行った場合において、２回目以降の乾燥温度としては、１５０℃以上４００℃以下が好ましい。この範囲で乾燥することにより、還元反応が進むことなく乾燥することが可能となる。 Further, the drying treatment may be carried out continuously at once, or may be carried out in plural times. The rupture of the mixture can be more effectively suppressed by performing the drying treatment in plural times. In addition, when the drying process is performed in plural times, the drying temperature after the second time is preferably 150° C. or higher and 400° C. or lower. By drying within this range, it becomes possible to dry without proceeding the reduction reaction.
下記表２に、乾燥処理後の混合物における固形分中組成（質量部）の一例を示す。なお、成形物の組成としては、これに限定されるものではない。 Table 2 below shows an example of the composition (parts by mass) in the solid content in the mixture after the drying treatment. The composition of the molded product is not limited to this.
＜２−２．還元工程＞
還元工程Ｓ２は、得られた混合物を還元炉に装入して、混合物に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る工程である。還元工程Ｓ２における還元処理により、混合物中の炭素質還元剤に基づいて製錬反応（還元反応）が進行して、混合物中では、フェロニッケルメタル（以下、単に「メタル」という）と、フェロニッケルスラグ（以下、単に「スラグ」という）とが分かれて生成する。
<2-2. Reduction process>
The reduction step S2 is a step of charging the obtained mixture into a reduction furnace and subjecting the mixture to a reduction treatment to obtain a reduced product containing metal and slag. By the reduction treatment in the reduction step S2, a smelting reaction (reduction reaction) proceeds based on the carbonaceous reducing agent in the mixture, and ferronickel metal (hereinafter, simply referred to as “metal”) and ferronickel in the mixture. Slag (hereinafter, simply referred to as "slug") is generated separately.
還元処理では、例えば１分程度のわずかな時間で、先ず還元反応の進みやすい混合物の表面近傍において混合物中のニッケル酸化鉱石及び鉄酸化物が還元されメタル化してフェロニッケルとなり、殻（シェル）を形成する。一方で、殻の中では、その殻の形成に伴ってスラグ成分が徐々に熔融して液相のスラグが生成する。これにより、混合物中では、メタルと、スラグとが分かれて生成する。 In the reduction treatment, for example, in a short time of about 1 minute, first, nickel oxide ore and iron oxide in the mixture are reduced and metallized into ferronickel in the vicinity of the surface of the mixture where the reduction reaction easily proceeds, and a shell is formed. Form. On the other hand, in the shell, as the shell is formed, the slag component gradually melts to form liquid-phase slag. As a result, the metal and the slag are produced separately in the mixture.
そして、処理時間が１０分程度経過すると、還元反応に関与しない余剰の炭素質還元剤がメタルに取り込まれて融点を低下させて、メタルも液相となる。 Then, when the treatment time passes for about 10 minutes, excess carbonaceous reducing agent not involved in the reduction reaction is taken into the metal to lower the melting point, and the metal also becomes a liquid phase.
還元処理における温度（還元温度）としては、特に限定されないが、１２００℃以上１４５０℃以下の範囲とすることが好ましく、１３００℃以上１４００℃以下の範囲とすることがより好ましい。このような温度範囲で還元することによって、均一に還元反応を生じさせることができ、品質のばらつきを抑制したフェロニッケルを生成させることができる。また、より好ましくは１３００℃以上１４００℃以下の範囲の還元温度で還元することで、比較的短時間で所望の還元反応を生じさせることができる。 The temperature in the reduction treatment (reduction temperature) is not particularly limited, but is preferably 1200°C or higher and 1450°C or lower, and more preferably 1300°C or higher and 1400°C or lower. By reducing in such a temperature range, a reduction reaction can be caused to occur uniformly, and ferronickel whose quality variation is suppressed can be generated. Further, more preferably, reduction is carried out at a reduction temperature in the range of 1300° C. or higher and 1400° C. or lower, whereby a desired reduction reaction can be caused in a relatively short time.
還元処理における時間（処理時間）としては、還元炉の温度に応じて設定されるが、１０分以上であることが好ましく、１５分以上であることがより好ましい。 The time for the reduction treatment (treatment time) is set according to the temperature of the reduction furnace, but it is preferably 10 minutes or longer, more preferably 15 minutes or longer.
なお、還元温度（℃）と還元時間（分）の数値を乗じた値を還元に要した熱量は、２００００（℃×分）以上４００００（℃×分）以下の範囲であることが好ましい。高品質なメタルを効率的に製造することができる。 The amount of heat required for the reduction, which is obtained by multiplying the reduction temperature (° C.) and the reduction time (minutes), is preferably in the range of 20000 (° C.×min) to 40,000 (° C.×min). High quality metal can be manufactured efficiently.
さて、還元工程Ｓ２では、バーナーを備えた還元炉を使用し、そのバーナーにより所定の還元温度まで加熱して還元処理を施す方法が採られている。バーナーによって加熱することで、少ないエネルギーで加熱して還元処理を施すことができ、効率的な製錬操業を行うことが可能となる。なお、バーナーの燃料としては、例えば、ＬＰＧガス（液化石油ガス）、ＬＮＧガス（天然ガス）、石炭、コークス、微粉炭等を用いることができる。これらの燃料のコストは非常に安価であり、設備費やメンテナンス費に関しても電気炉等と比較して格段に安価に抑えることができる。 By the way, in the reduction step S2, a reduction furnace equipped with a burner is used, and the reduction treatment is performed by heating to a predetermined reduction temperature by the burner. By heating with a burner, the reduction treatment can be performed by heating with a small amount of energy, and efficient smelting operation can be performed. As the burner fuel, for example, LPG gas (liquefied petroleum gas), LNG gas (natural gas), coal, coke, pulverized coal or the like can be used. The cost of these fuels is very low, and the facility cost and maintenance cost can be significantly reduced as compared with an electric furnace or the like.
従来の酸化鉱石の製錬方法では、例えば、還元炉の内部温度を上昇させるバーナー等の燃料が燃焼したときに発生する水分が還元炉内に水分が残存することがあり、還元処理によって発生する雰囲気気体中の水分が還元炉内に残存していると、還元処理により得られた還元物に含まれるメタルがその水分に起因して酸化されることがあった。 In the conventional oxide ore smelting method, for example, water generated when a fuel such as a burner that raises the internal temperature of the reduction furnace is burned may remain in the reduction furnace, which is generated by the reduction treatment. If the water in the atmospheric gas remains in the reduction furnace, the metal contained in the reduced product obtained by the reduction treatment may be oxidized due to the water.
これは、メタルと水との間で酸化還元反応が進行する、すなわち、水分子を構成する酸素原子が還元物に含まれるメタルに供与されることによりメタルが酸化するためである。 This is because the oxidation-reduction reaction proceeds between the metal and water, that is, the oxygen atoms forming the water molecules are donated to the metal contained in the reduced product to oxidize the metal.
そこで、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施すにあたり、還元炉内に水素を供給することを特徴としている。水の還元物である水素を還元炉内に供給することにより、メタルと水との酸化還元反応における化学平衡を変化させてメタルの酸化反応を抑制することが可能となる。 Therefore, the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment is characterized in that hydrogen is supplied into the reducing furnace when the oxide ore is reduced by the carbonaceous reducing agent. By supplying hydrogen, which is a reduced product of water, into the reduction furnace, it is possible to change the chemical equilibrium in the redox reaction between the metal and water and suppress the metal oxidation reaction.
また、バーナーに供給された酸素が還元炉内の混合物にまで流入すると、混合物の還元反応が阻害されることや一度生成したメタルの一部がその酸素によって再び酸化することがある。そこで、水素を還元炉内に供給することで、水素が脱酸素剤として作用してバーナーに供給された未反応の酸素と反応して、還元炉内の酸素を取り除くことができる。これによりメタルの酸化反応をさらに抑制することが可能となる。 Further, when the oxygen supplied to the burner flows into the mixture in the reduction furnace, the reduction reaction of the mixture may be hindered and a part of the metal that has been produced may be oxidized again by the oxygen. Therefore, by supplying hydrogen into the reduction furnace, hydrogen acts as a deoxidizer and reacts with unreacted oxygen supplied to the burner, so that oxygen in the reduction furnace can be removed. This makes it possible to further suppress the metal oxidation reaction.
このように、炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施す際に水素を還元炉内に供給することにより、生成したメタルの酸化反応を抑制するとともに、還元炉内の酸素を取り除くことによって、メタルの酸化反応をさらに抑制することが可能となり高品質なメタルを効率的に製造することができる。 In this way, by supplying hydrogen into the reduction furnace when the reduction treatment is performed on the oxide ore with the carbonaceous reducing agent, while suppressing the oxidation reaction of the generated metal, by removing oxygen in the reduction furnace, It is possible to further suppress the metal oxidation reaction and efficiently produce high-quality metal.
なお、この還元工程では、混合物に含まれる炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施すものであり、いわゆる水素還元炉を用いる還元処理のような水素そのものにより還元処理を施す態様は明確に異なる。 In this reduction step, the oxide ore is reduced by the carbonaceous reducing agent contained in the mixture, and the manner in which the reduction treatment is performed by hydrogen itself, such as the reduction treatment using a so-called hydrogen reduction furnace, is clearly different. ..
還元炉内の水素濃度は、還元炉内の雰囲気気体１００体積％中０．５体積％以上の状態になるように水素を還元炉内に供給することが好ましい。還元炉内の雰囲気気体１００体積％中０．５体積％以上の状態とすることで、還元物に含まれるメタルの酸化をより効果的に抑制することができる。還元炉内の水素濃度は、還元炉内の雰囲気気体１００体積％中５．０体積％以下の状態になるように水素を還元炉内に供給することが好ましい。還元炉内の雰囲気気体１００体積％中５．０体積％以下の状態とすることで、混合物の過剰な還元を抑制して高品質なメタルを製造することができる。 Hydrogen is preferably supplied into the reduction furnace such that the hydrogen concentration in the reduction furnace is 0.5% by volume or more in 100% by volume of the atmosphere gas in the reduction furnace. Oxidation of the metal contained in the reduced product can be more effectively suppressed by setting the state to be 0.5% by volume or more in 100% by volume of the atmosphere gas in the reduction furnace. It is preferable to supply hydrogen into the reduction furnace such that the hydrogen concentration in the reduction furnace is 5.0% by volume or less in 100% by volume of the atmospheric gas in the reduction furnace. By setting the state to be 5.0% by volume or less in 100% by volume of the atmosphere gas in the reduction furnace, it is possible to suppress excessive reduction of the mixture and manufacture a high-quality metal.
また、還元炉内に水素を供給する態様は、還元炉内のいずれかの空間内に供給できるものであれば特に限定されるものではないが、還元炉内の混合物に向けて水素を噴出することが好ましい。これにより、混合物と直接接触する雰囲気気体中の水素濃度を高めることが可能となるため、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となる。 Further, the mode of supplying hydrogen into the reduction furnace is not particularly limited as long as it can be supplied into any space in the reduction furnace, but hydrogen is jetted toward the mixture in the reduction furnace. Preferably. This makes it possible to increase the hydrogen concentration in the atmospheric gas that is in direct contact with the mixture, so that it is possible to more effectively prevent the generated metal from being partially oxidized.
図２は、還元炉内に水素を供給する具体的な態様例（混合物Ｐの上部に配置された配管から混合物に向けて水素を噴出する例）を説明するための図（側面視）である。図２に示すように、還元炉１では、混合物Ｐの上部に配管１２が備えられており、この配管１２に設けられた孔から混合物Ｐに向けて水素Ｈが噴出されるように構成されている。このような還元炉１では、混合物Ｐと直接接触する雰囲気気体中の水素濃度を高めた状態で還元処理が施される。これにより、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となる。
FIG. 2 is a diagram (side view) for explaining a specific mode example of supplying hydrogen into the reduction furnace (an example of ejecting hydrogen toward the mixture from a pipe arranged above the mixture P). .. As shown in FIG. 2, in the reduction furnace 1, a
また、図３は、還元炉内に水素を供給する他の態様例（還元炉の炉壁に配置された配管から混合物に向けて水素を噴出する例）を説明するための図（平面視）である。図３に示すように、還元炉２では、還元炉２の炉壁２３に配管２２が備えられており、この配管２２から混合物Ｐに向けて水素Ｈが噴出されるように構成されている。このような還元炉２でも、混合物Ｐと直接接触する雰囲気気体中の水素濃度を高めた状態で還元処理が施される。これにより、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となる。
In addition, FIG. 3 is a diagram (plan view) for explaining another example of the mode of supplying hydrogen into the reduction furnace (an example of ejecting hydrogen toward a mixture from a pipe arranged on the furnace wall of the reduction furnace). Is. As shown in FIG. 3, in the
また、図２、図３では、還元炉内の混合物に向けて水素を噴出する例を示して説明したが、還元炉内に水素を供給する態様は、還元炉内の混合物に向けて水素を噴出するものに限られない。還元炉内に水素を供給する態様は、バーナーの火炎に向けて水素を噴出することも好ましい。還元炉内の酸素をより効果的に取り除くことができるとともに、還元炉内における混合物への酸素の流入をより適切に抑制することができる。これにより、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となる。 In addition, in FIGS. 2 and 3, an example in which hydrogen is ejected toward the mixture in the reduction furnace has been described, but the aspect of supplying hydrogen into the reduction furnace is to supply hydrogen to the mixture in the reduction furnace. It is not limited to the one that gushes. As a mode of supplying hydrogen into the reduction furnace, it is also preferable to eject hydrogen toward the flame of the burner. Oxygen in the reduction furnace can be removed more effectively, and the inflow of oxygen into the mixture in the reduction furnace can be suppressed more appropriately. This makes it possible to more effectively prevent the generated metal from being partially oxidized.
還元処理後の還元炉内の酸素濃度は、具体的には、還元炉内の雰囲気気体１００体積％中０．５体積％以下の状態になるようにして還元処理を施すことが好ましい。また、還元炉内の酸素濃度が０．３体積％以下の状態になるようにして還元処理を施すことがより好ましい。ここで、還元処理後の還元炉内の酸素濃度は、還元炉内に供給した水素量の程度に依存することから、バーナーに供給された空気量及び還元炉内に供給した水素量によって調整することができる。 Specifically, it is preferable to perform the reduction treatment so that the oxygen concentration in the reduction furnace after the reduction treatment is 0.5 volume% or less in 100 volume% of the atmospheric gas in the reduction furnace. Further, it is more preferable to perform the reduction treatment so that the oxygen concentration in the reduction furnace is 0.3 volume% or less. Here, since the oxygen concentration in the reducing furnace after the reduction treatment depends on the degree of hydrogen supplied to the reducing furnace, it is adjusted by the amount of air supplied to the burner and the amount of hydrogen supplied to the reducing furnace. be able to.
また、水分の還元反応をさらに抑制する観点から還元処理によって発生した雰囲気気体に含まれる水分を還元炉から外部へ排出してもよい。バーナーに供給された未反応の酸素が水素と反応すると水が生成するが、雰囲気気体に含まれる水分を還元炉から外部へ排出することにより、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となる。水分を還元炉から排出する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、還元処理によって発生した雰囲気気体に含まれる水分を液化させることによって排出する方法を挙げることができる。 Further, from the viewpoint of further suppressing the reduction reaction of moisture, the moisture contained in the atmospheric gas generated by the reduction treatment may be discharged from the reduction furnace to the outside. Water is generated when the unreacted oxygen supplied to the burner reacts with hydrogen, but it is possible to oxidize part of the generated metal by discharging the moisture contained in the atmospheric gas from the reduction furnace to the outside. It becomes possible to prevent it more effectively. The method of discharging the water from the reduction furnace is not particularly limited, and examples thereof include a method of discharging the water contained in the atmospheric gas generated by the reduction treatment by liquefying it.
＜２−３．分離工程＞
分離工程Ｓ３は、還元工程Ｓ２より得られた還元物からメタルとスラグを分離する工程である。具体的には、容器に充填させた状態の混合物に対する還元加熱処理によって得られた、メタル相とスラグ相とを含む混在物（混合物）からメタル相を分離して回収する。
<2-3. Separation process>
The separation step S3 is a step of separating metal and slag from the reduced product obtained in the reduction step S2. Specifically, the metal phase is separated and recovered from the mixture (mixture) containing the metal phase and the slag phase, which is obtained by the reduction heat treatment of the mixture filled in the container.
固体として得られたメタル相とスラグ相との混在物からメタル相とスラグ相とを分離する方法としては、例えば、篩い分けによる不要物の除去に加えて、比重による分離や、磁力による分離等の方法を利用することができる。 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. Can be used.
また、得られたメタル相とスラグ相は、濡れ性が悪いことから容易に分離することができ、還元処理で得られた、大きな混在物に対して、例えば、所定の落差を設けて落下させる、あるいは篩い分けの際に所定の振動を与える等の衝撃を与えることで、その混在物からメタル相とスラグ相とを容易に分離することができる。 In addition, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated due to poor wettability, and for example, a large drop obtained by the reduction treatment is dropped with a predetermined head. Alternatively, the metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture by giving an impact such as a predetermined vibration during sieving.
このようにしてメタル相とスラグ相とを分離することによって、メタルを回収する。 In this way, the metal is recovered by separating the metal phase and the slag phase.
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically by showing examples, but the present invention is not limited to the following examples.
＜実施例１、比較例１＞
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、バインダー、及び炭素質還元剤（石炭粉、炭素含有量：８２質量％、平均粒径：約７５μｍ）を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。炭素質還元剤（石炭粉）は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケルと酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）とを過不足なく還元するのに必要な量を１００質量％としたときに２８．５質量％の割合となる量で含有させた。そして、得られた混合物を１８個の試料に均等に取り分けた。
<Example 1, Comparative Example 1>
Nickel oxide ore as raw material ore, iron ore, silica sand and limestone which are flux components, binder, and carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 82 mass%, average particle size: about 75 μm) Was added using a mixer while adding water to obtain a mixture. When the amount of carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in nickel oxide ore, which is a raw material ore, is 100 mass% To 28.5 mass%. Then, the obtained mixture was evenly divided into 18 samples.
次に、パン型造粒機により、得られた混合物に適宜水分を添加して球状に成形された直径１４．５±１．０ｍｍの混合物（試料）を１８（実施例２−１〜２−１４、比較例２−１〜２−４）得た。各試料は還元前に、固形分が７０質量％程度、水分が３０質量％程度となるように、１７０℃〜２５０℃の熱風を吹き付けることで乾燥処理を施した。 Next, using a pan-type granulator, water was appropriately added to the obtained mixture to form a spherical mixture (sample) having a diameter of 14.5±1.0 mm (samples) of 18 (Examples 2-1 to 2--2). 14, Comparative Examples 2-1 to 2-4) were obtained. Before reduction, each sample was dried by blowing hot air at 170°C to 250°C so that the solid content was about 70% by mass and the water content was about 30% by mass.
次に、実施例１−１〜１−１４、比較例１−１〜１−４の混合物（試料）を還元炉に装入して、還元炉内の配管から水素を供給した。表３中の「水素濃度（体積％）」とは、還元炉内中心付近の水素濃度を意味する。 Next, the mixture (sample) of Examples 1-1 to 1-14 and Comparative examples 1-1 to 1-4 was charged into a reduction furnace, and hydrogen was supplied from a pipe in the reduction furnace. The “hydrogen concentration (volume %)” in Table 3 means the hydrogen concentration near the center inside the reduction furnace.
なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤（主成分はＳｉＯ２であり、その他の成分としてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物を少量含有する）を敷き詰め、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily spread with a hearth protection agent (main component is SiO 2 and contains a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components). The sample was placed on the top and reduction processing was performed.
このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の実施例１−１〜１−１４、比較例１−１〜１−４の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such reduction treatment, the samples of Examples 1-1 to 1-14 and Comparative Examples 1-1 to 1-4 after cooling of the obtained reduced products were crushed, and then the metal was collected by magnetic separation.
還元加熱処理後の各試料について、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率、メタル回収率を、ＩＣＰ発光分光分析器（ＳＨＩＭＡＺＵ Ｓ−８１００型）により分析して算出した。 The nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the metal recovery rate of each sample after the reduction heating treatment were analyzed and calculated by an ICP emission spectroscopic analyzer (SHIMAZU S-8100 type).
ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率は、以下の式（１）、（２）、（３）により算出した。
ニッケルメタル化率＝メタル中のニッケルの質量／（還元物中の全てのニッケルの質量）×１００（％） ・・・（１）式
メタル中ニッケル含有率＝メタル中のニッケルの質量／（メタル中のニッケルと鉄の合計質量）×１００（％） ・・・（２）式
ニッケルメタル回収率＝回収されたニッケルの量／（投入した鉱石の量×鉱石中のニッケル含有割合）×１００ ・・・（３）式
The nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate were calculated by the following equations (1), (2) and (3).
Nickel metalization rate = mass of nickel in metal / (mass of all nickel in reduced product) x 100 (%) (1) Equation Nickel content in metal = mass of nickel in metal / (metal (Total mass of nickel and iron in) x 100 (%) ... (2) Nickel metal recovery rate = amount of nickel recovered / (amount of ore input x nickel content in ore) x 100 ..Formula (3)
下記表３に、加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度、それぞれの試料における、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率を示す。 Table 3 below shows the oxygen concentration in the reducing furnace after the heat reduction treatment, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate in each sample.
表３の結果からわかるように、還元炉内に水素を供給した実施例１−１〜１−１４では、比較例１−１〜１−４と比べてニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びメタル回収率がいずれも高くなった。このことは、還元炉内に水素を供給して還元処理を施したことにより還元物の酸化を抑制することができたためと考えられる。 As can be seen from the results in Table 3, in Examples 1-1 to 1-14 in which hydrogen was supplied into the reduction furnace, the nickel metallization rate and the nickel content rate in the metal were higher than those in Comparative Examples 1-1 to 1-4. And the metal recovery rate were both high. It is considered that this is because the oxidation of the reduced product could be suppressed by supplying hydrogen into the reduction furnace and performing the reduction treatment.
＜実施例２、比較例２＞
上記実施例１、比較例１と同様に、ニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、バインダー、及び炭素質還元剤（石炭粉、炭素含有量：８５質量％、平均粒径：約７５μｍ）を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。炭素質還元剤（石炭粉）は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケルと酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）とを過不足なく還元するのに必要な量を１００質量％としたときに２８．０質量％の割合となる量で含有させた。そして、得られた混合物を１８個の試料に均等に取り分けた。
<Example 2 and Comparative Example 2>
Similar to Example 1 and Comparative Example 1 described above, nickel oxide ore, iron ore, silica sand and limestone that are flux components, a binder, and a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85 mass%, average particle size) (Diameter: about 75 μm) was mixed using a mixer while adding an appropriate amount of water to obtain a mixture. When the amount of carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in nickel oxide ore, which is a raw material ore, is 100 mass% Was added in an amount of 28.0% by mass. Then, the obtained mixture was evenly divided into 18 samples.
次に、得られた混合物に適宜水分を添加してパン型造粒機を使うことにより、球状に成形された直径１６．０±１．０ｍｍの混合物（試料）を１８（実施例２−１〜２−１４、比較例２−１〜２−４）得た。各試料は還元前に、固形分が７０質量％程度、水分が３０質量％程度となるように、１７０℃〜２５０℃の熱風を吹き付けることで乾燥処理を施した。 Next, by appropriately adding water to the obtained mixture and using a pan-type granulator, a spherically shaped mixture (sample) having a diameter of 16.0±1.0 mm was prepared as 18 (Example 2-1). 2-14, Comparative Examples 2-1 to 2-4) were obtained. Before reduction, each sample was dried by blowing hot air at 170°C to 250°C so that the solid content was about 70% by mass and the water content was about 30% by mass.
次に、実施例２−１〜２−１４、比較例２−１〜２−４の混合物（試料）を還元炉に装入して、図２に示すように還元炉内の配管から水素を供給した。この際、還元炉内の混合物Ｐの上部に備えられた配管から混合物に向けて水素を噴出させた。表４中の「水素濃度（体積％）」とは、還元炉内中心付近の水素濃度を意味する。 Next, the mixture (sample) of Examples 2-1 to 2-14 and Comparative examples 2-1 to 2-4 was charged into a reduction furnace, and hydrogen was supplied from a pipe in the reduction furnace as shown in FIG. Supplied. At this time, hydrogen was ejected toward the mixture from a pipe provided above the mixture P in the reduction furnace. The “hydrogen concentration (volume %)” in Table 4 means the hydrogen concentration near the center inside the reduction furnace.
なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤（主成分はＳｉＯ２であり、その他の成分としてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物を少量含有する）を敷き詰め、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily spread with a hearth protection agent (main component is SiO 2 and contains a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components). The sample was placed on the top and reduction processing was performed.
このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の実施例２−１〜２−１４、比較例２−１〜２−４の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such reduction treatment, the obtained samples of Examples 2-1 to 2-14 and Comparative Examples 2-1 to 2-4 after cooling of the reduced products were pulverized, and then metals were collected by magnetic separation.
下記表４に、加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度、それぞれの試料における、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率を示す。 Table 4 below shows the oxygen concentration in the reducing furnace after the heat reduction treatment, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate in each sample.
表４の結果からわかるように、還元炉内に水素を供給した実施例２−１〜２−１４では、比較例２−１〜２−４と比べてニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びメタル回収率がいずれも高くなった。このことは、還元炉内に水素を供給して還元処理を施したことにより還元物の酸化を抑制することができたためと考えられる。 As can be seen from the results in Table 4, in Examples 2-1 to 2-14 in which hydrogen was supplied into the reduction furnace, the nickel metallization rate and the nickel content rate in the metal were higher than those in Comparative Examples 2-1 to 2-4. And the metal recovery rate were both high. It is considered that this is because the oxidation of the reduced product could be suppressed by supplying hydrogen into the reduction furnace and performing the reduction treatment.
さらに、実施例２−１〜２−１４では還元炉内の混合物Ｐの上部に備えられた配管から混合物に向けて水素を噴出させていたため、混合物と直接接触する雰囲気気体中の水素濃度を高めた状態で還元処理を施すことができたことから、より生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となったためであると考えられる。 Furthermore, in Examples 2-1 to 2-14, since hydrogen was ejected toward the mixture from the pipe provided above the mixture P in the reduction furnace, the hydrogen concentration in the atmospheric gas that was in direct contact with the mixture was increased. It is considered that this is because it was possible to more effectively prevent a part of the produced metal from being oxidized, because the reduction treatment could be performed in this state.
＜実施例３、比較例３＞
上記実施例１、比較例１と同様に、ニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、バインダー、及び炭素質還元剤（石炭粉、炭素含有量：８２質量％、平均粒径：約７５μｍ）を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。炭素質還元剤（石炭粉）は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケルと酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）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２９．０質量％の割合となる量で含有させた。そして、得られた混合物を１８個の試料に均等に取り分けた。
<Example 3, Comparative Example 3>
Similar to Example 1 and Comparative Example 1 described above, nickel oxide ore, iron ore, silica sand and limestone that are flux components, a binder, and a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 82 mass%, average particle size) (Diameter: about 75 μm) was mixed using a mixer while adding an appropriate amount of water to obtain a mixture. When the amount of carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in nickel oxide ore, which is a raw material ore, is 100 mass% In an amount of 29.0 mass %. Then, the obtained mixture was evenly divided into 18 samples.
次に、得られた混合物に適宜水分を添加してパン型造粒機を使うことにより、球状に成形された直径１５．０±１．０ｍｍの混合物（試料）を１８個（実施例３−１〜３−１４、比較例３−１〜３−４）得た。各試料は還元前に、固形分が７０重量％程度、水分が３０重量％程度となるように、１７０℃〜２５０℃の熱風を吹き付けることで乾燥処理を施した。 Next, 18 pieces of spherically shaped mixtures (samples) having a diameter of 15.0±1.0 mm were prepared by adding water to the obtained mixture and using a pan-type granulator (Example 3-). 1-3-14, Comparative Examples 3-1-3-4) were obtained. Prior to reduction, each sample was dried by blowing hot air at 170°C to 250°C so that the solid content was about 70% by weight and the water content was about 30% by weight.
次に、実施例３−１〜３−１４、比較例３−１〜３−４の混合物（試料）を還元炉に装入して、図３に示すように還元炉の炉壁に備えられた配管から水素を供給した。この際、還元炉の炉壁に備えられた配管から混合物に向けて水素を噴出させた。表５中の「水素濃度（体積％）」とは、還元炉内中心付近の水素濃度を意味する。 Next, the mixture (sample) of Examples 3-1 to 3-14 and Comparative Examples 3-1 to 3-4 was charged into a reduction furnace and provided on the furnace wall of the reduction furnace as shown in FIG. Hydrogen was supplied from the pipe. At this time, hydrogen was jetted toward the mixture from the pipe provided on the furnace wall of the reduction furnace. The “hydrogen concentration (volume %)” in Table 5 means the hydrogen concentration near the center of the reduction furnace.
なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤（主成分はＳｉＯ２であり、その他の成分としてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物を少量含有する）を敷き詰め、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily spread with a hearth protection agent (main component is SiO 2 and contains a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components). The sample was placed on the top and reduction processing was performed.
このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such a reduction treatment, the obtained cooled sample of the reduced product was pulverized, and then the metal was collected by magnetic separation.
下記表５に、加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度、それぞれの試料における、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率を示す。 Table 5 below shows the oxygen concentration in the reducing furnace after the heat reduction treatment, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate in each sample.
表５の結果からわかるように、還元炉の炉壁に備えられた配管から混合物に向けて水素を噴出させることにより還元炉内に水素を供給した実施例３−１〜３−１４では、比較例３−１〜３−４と比べてニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びメタル回収率がいずれも高くなった。このことは、還元炉内に水素を供給して還元処理を施したことで、還元物の酸化を抑制することができたためと考えられる。 As can be seen from the results in Table 5, in Examples 3-1 to 3-14 in which hydrogen was supplied into the reduction furnace by ejecting hydrogen toward the mixture from the pipe provided in the furnace wall of the reduction furnace, comparison was made. The nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the metal recovery rate were all higher than those in Examples 3-1 to 3-4. It is considered that this is because the oxidation of the reductant could be suppressed by supplying hydrogen into the reduction furnace and performing the reduction treatment.
さらに、実施例３−１〜３−１４では還元炉の炉壁に備えられた配管から混合物に向けて水素を噴出させていたため、混合物と直接接触する雰囲気気体中の水素濃度を高めた状態で還元処理を施すことができたことから、より生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となったためであると考えられる。 Furthermore, in Examples 3-1 to 3-14, since hydrogen was jetted toward the mixture from the pipe provided on the furnace wall of the reduction furnace, the hydrogen concentration in the atmospheric gas in direct contact with the mixture was increased. It is considered that this is because the reduction treatment could be performed, and it was possible to more effectively prevent a part of the produced metal from being oxidized.
＜実施例４、比較例４＞
上記実施例１、比較例１と同様に、ニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、バインダー、及び炭素質還元剤（石炭粉、炭素含有量：８２質量％、平均粒径：約７５μｍ）を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。炭素質還元剤（石炭粉）は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケルと酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）とを過不足なく還元するのに必要な量を１００質量％としたときに２８．０質量％の割合となる量で含有させた。
<Example 4, Comparative Example 4>
Similar to Example 1 and Comparative Example 1 described above, nickel oxide ore, iron ore, silica sand and limestone that are flux components, a binder, and a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 82 mass%, average particle size) (Diameter: about 75 μm) was mixed using a mixer while adding an appropriate amount of water to obtain a mixture. When the amount of carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in nickel oxide ore, which is a raw material ore, is 100 mass% Was added in an amount of 28.0% by mass.
次に、得られた混合物に適宜水分を添加してパン型造粒機を使うことにより、球状に成形された直径１４．０±１．０ｍｍの混合物（試料）を１８個（実施例４−１〜４−１４、比較例４−１〜４−４）得た。各試料は還元前に、固形分が７０重量％程度、水分が３０重量％程度となるように、１７０℃〜２５０℃の熱風を吹き付けることで乾燥処理を施した。 Next, 18 pieces of spherically shaped mixtures (samples) having a diameter of 14.0±1.0 mm (samples 4) were prepared by appropriately adding water to the obtained mixture and using a pan-type granulator. 1-4-14, Comparative Examples 4-1-4-4) were obtained. Prior to reduction, each sample was dried by blowing hot air at 170°C to 250°C so that the solid content was about 70% by weight and the water content was about 30% by weight.
次に、実施例４−１〜４−１４、比較例４−１〜４−４の混合物（試料）を還元炉に装入して、還元炉内のバーナーよりも上部に備えられた配管から水素を供給した。この際、配管から混合物に向けてバーナーの火炎に向けて水素を噴出させた。なお、表６中の「水素濃度（体積％）」とは、還元炉内中心付近の水素濃度を意味する。 Next, the mixture (sample) of Examples 4-1 to 4-14 and Comparative Examples 4-1 to 4-4 was charged into a reduction furnace, and a pipe provided above the burner in the reduction furnace was used. Hydrogen was supplied. At this time, hydrogen was ejected from the pipe toward the mixture toward the flame of the burner. The “hydrogen concentration (volume %)” in Table 6 means the hydrogen concentration near the center of the reduction furnace.
なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤（主成分はＳｉＯ２であり、その他の成分としてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物を少量含有する）を敷き詰め、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily spread with a hearth protection agent (main component is SiO 2 and contains a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components). The sample was placed on the top and reduction processing was performed.
このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such a reduction treatment, the obtained cooled sample of the reduced product was pulverized, and then the metal was collected by magnetic separation.
下記表６に、加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度、それぞれの試料における、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率を示す。 Table 6 below shows the oxygen concentration in the reducing furnace after the heat reduction treatment, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate in each sample.
表６の結果からわかるように、還元炉の炉壁に備えられた配管から混合物に向けて水素を噴出させることにより還元炉内に水素を供給した実施例４−１〜４−１４では、比較例４−１〜４−４と比べてニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びメタル回収率がいずれも高くなった。このことは、還元炉内に水素を供給して還元処理を施したことで、還元物の酸化を抑制することができたためと考えられる。 As can be seen from the results in Table 6, in Examples 4-1 to 4-14 in which hydrogen was supplied into the reducing furnace by ejecting hydrogen toward the mixture from the pipe provided in the furnace wall of the reducing furnace, comparison was made. The nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the metal recovery rate were all higher than those in Examples 4-1 to 4-4. It is considered that this is because the oxidation of the reductant could be suppressed by supplying hydrogen into the reduction furnace and performing the reduction treatment.
さらに、実施例４−１〜４−１４では還元炉内のバーナーよりも上部に備えられた配管からバーナーの火炎に向けて水素を噴出させていたため、還元炉内における混合物への酸素の流入を適切に抑制して、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことをより効果的に防ぐことが可能となったためであると考えられる。 Furthermore, in Examples 4-1 to 4-14, since hydrogen was ejected toward the flame of the burner from the pipe provided above the burner in the reduction furnace, the inflow of oxygen to the mixture in the reduction furnace was suppressed. It is considered that this is because it is possible to more effectively prevent the generated metal from being partially oxidized by appropriately suppressing it.
１、２ 還元炉
１ｒ、２ｒ 炉内空間
１１、２１ 炉床
１２、２２ 配管
１３、２３ 炉壁
Ｐ 混合物
Ｈ 水素
1, 2
Claims (5)
バーナーを備えた還元炉に得られた混合物を装入し、該混合物に含まれる炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程と、を含み、
前記還元工程では、還元炉内に水素を供給して炭素質還元剤により酸化鉱石に還元処理を施す
酸化鉱石の製錬方法。 A mixing step of mixing the oxide ore and the carbonaceous reducing agent to obtain a mixture,
A reduction step of charging the obtained mixture into a reduction furnace equipped with a burner, and subjecting the oxidized ore to a reduction treatment with a carbonaceous reducing agent contained in the mixture to obtain a reduced product containing metal and slag. ,
In the reducing step, a method for smelting oxide ore, in which hydrogen is supplied to the reducing furnace and the oxide ore is reduced by a carbonaceous reducing agent.
請求項１に記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting oxide ore according to claim 1, wherein in the reducing step, hydrogen is ejected toward the mixture in the reducing furnace.
請求項１に記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting oxide ore according to claim 1, wherein in the reducing step, hydrogen is ejected toward a flame of a burner.
請求項１から３のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。 In the reducing step, hydrogen is supplied to the reducing furnace so that the hydrogen concentration is 0.5% by volume or more and 5.0% by volume or less. 4. The method for smelting oxide ore according to claim 1. .
請求項１から４のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting oxide ore according to claim 1, wherein the oxide ore is nickel oxide ore.
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