JPH0310026A - 粘土質Ｎｉ鉱石の団鉱方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、粘土質ＮｉＫ石の団鉱方法に関し、とくに
酸化Ｎｉ鉱石などを製錬してフェロニッケルを製造する
際の製団工程において、団鉱機（以下、これを「ブリケ
ットマシン」という）に供給する団鉱原料を、粘土骨な
らびに水分に着目して調整する新規な技術について提案
するものである。

〔従来の技術〕

一般に、オーステナイト系ステンレス鋼の製造に際して
用いられるＮｉ　（フェロニッケル）は、ガーニライト
などの珪酸Ｎｉ鉱石などを製錬して製造している。この
酸化Ｎｉ鉱石は粘性湿鉱石であり、多量の水分を含んで
いることから、通常、次のようにして製錬している。

すなわち、全湿式法と呼ばれる方法は、まず、鉱石、炭
材、石灰石等の主原料ならびに副原料にそれぞれ多量の
水を添加して個別的にスラリー状として湿式粉砕し、そ
の後、これらの原料を混合し、この混合材料を脱水して
から、ベレットその他に製団する。その後、この製団物
を、例えばグレート式ロータリーキルン中に装入し、乾
燥、予熱、焼成することにより、Ｎｉなどの金属分を還
元すると共にルフペとして成長させた後、タリン力−と
して排出し、その後の処理によって、このタリンカーか
らフェロニッケルなどの合金鉄とする方法である。

しかしながら、この方法だと、主原料ならびに副原料に
多量の水分を添加し、スラリー状としてドラムフィルタ
等で水分を除去しているため、脱水が十分でなく、さら
に混合は各原料をスラリー状態で行うため、均一に原料
を混合することがむづかしく、とくに比重差の大きい炭
材を大量かつ均一に分散混合することがきわめてむづか
しいのが実情であった。

これに対し、このような欠点を克服すべく本出願人は、
先に特開昭６２−２３９４４号公報において、主原料の
酸化Ｎｉ鉱石を脱水性の良否によって２つに分け、その
うちの一方、つまり、脱水性が悪い鉱石は乾燥粉砕工程
を経て粉砕し、他方の鉱石、つまり、脱水性が良好な鉱
石を湿式粉砕工程を経て粉砕して混合原料を調整すると
いう方法を提案した。

以下に、この先行提案にかかる技術を説明する。

乾燥粉砕工程は、鉱石を乾燥状態で粉砕する工程で、鉱
石は通常径２１１内外程度に粉砕できれば何れにも構成
できるが、通常は、第１図に示す如く、自生粉砕ミル等
の摩砕機ｌ、サイクロン２ならびにバッグフィルタ３を
連結して構成し、なかでも、摩砕機ｌには熱風炉４から
乾燥空気が送られている。従って、鉱石の一部は、通常
２５〜４０％程度の水を含みかつ径−３００ｗ程度であ
るが、ボールミル等の摩砕機ｌ内で乾燥状態で粉砕され
、粒度−２鶴程度に調整すると共に水分１０％以下程度
に乾燥される。

一方、湿式粉砕工程は、脱水性の良い鉱石をスラリー状
に処理する工程であって、通常は第１図に示す如く、湿
式チューブミル５、複数個のスラリータンク６から構成
し、これにドラムフィルタ７を連結する。つまり、脱水
性の良い鉱石（これにも通常２０〜３０％の水分を含み
、粒径も一３００鰭程度である）には水分を添加して湿
式チューブミル５で粉砕し、水分５０％程度を含むスラ
リーとし、このスラリーは一時的にスラリータンク６に
ストックされ、その後、順次にドラムフィルタ７で水分
２８〜３５％程度まで脱水し、ケーク状にする。

次に、−２ｍ程度の粒度に調整された各原料は、混合混
練工程において適当量ずつ混合し混練する。

この際の各原料の水分は、ブリケットの圧壊強度や後工
程の乾燥、予熱の熱エネルギーの節減等から１０〜２０
％、好ましくは１５〜２０％とする。

すなわち、後の製団工程において、ブリケット等の製団
物の強度を大きくするには、ある程度の水分が必要であ
り、一方、この水分量があまり多いと、製団性が損なわ
れるほか、予熱乾燥時に多量の熱エネルギーが必要で、
還元焼成時の排ガスによって十分に乾燥できないことも
あり、この点から上限は２０％程度になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、混合原料は、主としてブリケットの成形性のみか
ら定性的に水分調整をしていたが、原料の混合特性やブ
リケットの強度に着目した場合、上述したような単純な
水分調整だけでは不十分なことが判った。

第２図は、各種の銘柄の鉱石の水分と圧壊強度との関係
を示すものである。この図から判るように、圧壊強度は
水分が低い程強くなるという点で、どの原料も同じ傾向
をもつことが明白である。

しかしながら、原料の種類（銘柄）によっては、所期の
団鉱強度とするための望ましい適性水分の範囲というの
に著しい差があることが判り、水分コントロールは事実
上困難が多かった。

本発明の目的は、こうした所期の団鉱強度を得るのに適
した混合原料が調整できないために、望ましい団鉱が製
造できないという従来技術の欠点を克服することができ
る技術を提案するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の如き斯界技術の事情に鑑み、本発明では、圧壊強
度が安定しており、成形性（団鉱化）の優れた方法とし
て、 脱水性に応じて乾式もしくは湿式処理した粘土質Ｎｉ絋
鉱の粉を、所期の団鉱強度を得るのに必要な水分にすべ
く適量づつ混合調整し、このように水分調整された混合
原料を団鉱機を介して製団する方法において、 団鉱機に供給する前記混合原料の水分量を、混合する前
記鉱石のもつ平均粘土分に応じて調整し、かつこの混合
原料を十分混練養生させることにより均質化を図った後
製団することを特徴とする粘土質Ｎｉ鉱石の団鉱方法、 を提案する。

上記団鉱方法において、制御すべき混合主原料の水分量
は粘土分が高い程拡大するが、好ましい粘土分は各種の
鉱石を配合した状態において５０％以上の粘土分が必要
である。

〔作　用〕

一般に、団鉱の結合力は、バインダーを使うものの場合
は化学的結合力、また焼成、熱間団鉱を行うものの場合
は溶融による結合力が問題となる。

これに対して、本発明のように、常温で単に加圧力のみ
によって成形する場合は、物理化学的結合力、すなわち
加圧により粒子間距離を縮めることにより粒子間引力を
増加させて結合力を得る。このような物理化学的結合力
は、原料粒度や圧縮力はもちろん、水分が重要なファク
ターとなるが、本発明者らが知見したところによれば、
鉱石、主としてガーニライト（珪苦ニッケル鉱）のよう
な粘土質Ｎｉ鉱石の場合、とりわけその鉱石の粘土分が
重要であることが判った。なおここで、鉱石の粘土分は
ＪＩＳ　Ａ　１２０４あるいはＪＴＳ　Ｚ　２６０１の
鋳物砂の粘土分試験方法に基づいて求められる数値であ
る。

何故なら、水分が団鉱強度に及ぼす影響は、第３図から
判るように、鉱石銘柄に応じて大きく変化し、同じレベ
ル、例えば１７％の水分が常に適正なものとは言えない
のである。すなわち、同図のチオでは成形不能となり、
一方、成形の可能なナケチとボマラ、リオツバを比較す
ると後者の方が圧壊強度は高くなり、それぞれに適性値
は変化するのである。従って、最終的な目標団鉱強度を
得ようとすると、水分以外で、あるいはこの水分ととも
に他のパラメータで団鉱原料を調整しなければならない
ことが判る。

そこで、鉱石の粘土分と適性水分との関係を団鉱強度と
して圧壊強度について調べ、適性水分の定量化について
考察した。

実験は、我々が得た下記第１表に示すような化学組成の
−２１１のチオ、ナケチ、ボマラ、リオツバの４種類の
鉱石を選び、これにやはり−２ｆｌの炭材１石灰石、ダ
ストを配合して所定量の水を加え、１５％から２３％ま
での各種団鉱水分試料を作成し、かかる湿潤試料を、−
度２．４０の篩でこした後、ブレンド操作を加えつつ、
３日間養生し、その後３Ｌの荷重を与えながら４０關φ
Ｘ２０ｍｍの団鉱に成形した。これを圧壊強度テストに
供した。

圧壊強度テストの結果はすでに第２図として示した。圧
壊強度は、秤の関係で３０ｋｇまでしか測定できなかっ
たが、前記ポマラ鉱、リオツバ鉱については低水分側に
おいてスケールオーバーが認められたものの、いずれの
銘柄も高水分になる程強度の低下傾向を示し、特に低粘
土扮鉱は全体に強度が低く、しかもかなり低水分側から
団鉱成形時に水の滲出が認められ（図中Ｘ印をもって表
示）、こうした団鉱は９〜１０ｋｇ以下の極めて弱い団
鉱となることが判った。

以上の結果から、団鉱の圧壊強度については、原料中の
水の存在状態が大きな影響を与えることが判った。すな
わち、原料粒子間に遊離水が現れるようになると団鉱強
度は著しく減少する。これは、遊離水が存在すると、団
鉱構成粒子が水を潤滑剤として動き易くなるためと考え
られる。

こうした遊離水については、鉱種により現われ易いもの
と、現われづらいものとがあり、それは鉱石の粘土分に
関係していることを本発明者らはつきとめた。すなわち
、試料鉱石を一１ＯＯメツシュに粉砕し、その粘土分と
遊離水の有無を調べた結果を第３図に示したが、団鉱強
度を上げるためには少なくとも図中実線で示されるより
も以下に原料水分を抑えるべきことが判る。このことは
、例えば団鉱水分として１８％を選んだ場合、原料鉱石
の一１００メツシュ標準試料の粘土分は約５５％以上を
確保することが必要となる。

なお、各種鉱石とも低水分試料（＜１４％）については
、団鉱成形時、鋳型への原料のかみ込みが認められた。

また、鉱石の粘土分が多くなり過ぎても、逆に原料は鋳
型に居着き易くなるので、上限は８０％程度と考えられ
る。

以上説明したように、目標の団鉱強度を得るための粘土
分と水分との関係は第３図に示すとおりであり、この図
の実線で囲む範囲内において原料の適性水分を決定すれ
ば、望ましい団鉱が可能となる。

次に、本発明はブリケットマシンに供給する混合原料に
ついては、混練養生させて均質化を図ることが必要であ
る。なぜなら、本発明の場合、鉱石の脱水性に応じて湿
式処理のものと乾式処理のものと併せた半乾式で原料処
理をしているために、混合すべき前記混合原料の水分が
著しく異なり、短時間では均一混合が困難だからである
。

その解決のために本発明では、混合時間を長時間かける
か、ロッドミルの負荷を大きくすることにより十分に混
練養生し、混合原料の均質化を図ることとした。

すなわち、混合混練工程では、上述したように、主原料
の他に多量の炭材を配合し、しかも、水分は上記の如く
調整するが、その上で、これらの混合原料は均一に分散
させる必要がある。すなわち、原料の混練後、径２０〜
３０ｆｌ程度のとロー型又はアーモンド型ブリケットに
製団するが、このとき水分および内装原料が不均一に存
在すると、ブリケット強度の低下を招来する。このため
、混練は従来例に比べてさらに混練する必要がある。こ
の点から、本発明法では、第１図に示す如く、パグミル
等の混合機１０とロッドミル等の混練機１１とを直列に
結合する。このように予めパグミル等の混合機１０で混
合してから、ロッドミル等の混練機１１で僅かに粗砕す
ると同時に混練すると、すでに破砕された各原料中の粒
子はロッドミル等の混練機１１による粗砕によって更に
調粒されると共に、均一に攪拌混練され、水分及び炭材
は均一に分散し、製団性が高められる。

なお、均一に混練された混線材料は一時的に原料ヤード
１２にストックされ、所要に応じて次の製団工程に送ら
れる。

〔実施例〕

第１表に示す各鉱石を、第２表に示す配合割合で混合し
た主原料に対し、副原料として炭材を５〜１５ｗｔ％、
石灰石粉を６〜１０ＩＡｌｔ％、その他、戻りダストｌ
Ｏ〜２０−Ｌ％を加えた団鉱原料を調整した。

この団鉱原料を、ブリケットマシン（能力２７ｔ／ｌ１
ｒ）にて、ゲート開度５０〜１５０１ｍ、ロールクリア
ランス１〜４１ｍ、ロール加圧力８０〜１５０　Ｋｇ／
ｃｍ”、ロール回転速度１０〜１５ｒｐｍで製団した。

その結果を第３表に示す。

第３表 この結果から判るように、満足のゆく強度をもったブリ
ケットが高歩留りで得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、団鉱強度を常に一
定以上に制御でき、成形歩留まりが向上し、とりわけ成
形不能や粉化を著しく少なくすることができるので、焼
成炉（キルン）の操業が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施する際のフローシート、 第２図は、団鉱原料の水分含有量と圧壊強度との関係を
示すグラフ、 第３図は、団鉱の水分含有量と粘土粉ならびに団鉱強度
との関係を示すグラフである。 ｌ・・・摩砕機、２・・・サイクロン、３・・・バッグ
フィルタ、４・・・熱風炉、５・・・湿式チューブミル
、６・・・スラリータンク、７・・・ドラムフィルタ、
８・・・ロッドミル、　３′、９・・・貯蔵槽、ｌＯ・
・・混合機、　１１・・・混練機、　１２・・・原料ヤ
ード、１３・・・グレード、１３’・・・製団機、１４
・・・排鉱シュート、１５・・・ロータリーキルン、１
６・・・バーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、脱水性に応じて乾式もしくは湿式処理した粘土質Ｎ
   ｉ鉱石の粉を、所期の団鉱強度を得るのに必要な水分に
   すべく適量づつ混合調整し、このように水分調整された
   混合原料を団鉱機を介して製団する方法において、 団鉱機に供給する前記混合原料の水分量を、混合する前
   記鉱石のもつ平均粘土分に応じて調整し、かつこの混合
   原料を混練養生させることにより均質化を図った後製団
   することを特徴とする粘土質Ｎｉ鉱石の団鉱方法。