特許 6179478 ペレットの製造方法、鉄−ニッケル合金の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6179478

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】ペレットの製造方法、鉄−ニッケル合金の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/24 20060101AFI20170807BHJP

   C21B 13/00 20060101ALI20170807BHJP

   C21B 11/00 20060101ALI20170807BHJP

   C22B 5/10 20060101ALI20170807BHJP

   C22B 23/02 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   C22B1/24

   C21B13/00

   C21B11/00

   C22B5/10

   C22B23/02

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-157577(P2014-157577)

(22)【出願日】2014年8月1日

(65)【公開番号】特開2016-35084(P2016-35084A)

(43)【公開日】2016年3月17日

【審査請求日】2017年1月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】高橋 純一

(72)【発明者】

【氏名】井上 拓

(72)【発明者】

【氏名】岡田 修二

【審査官】 藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０２５７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６９７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６２５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０１０１１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｂ １／００−６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄−ニッケル合金を製造するために用いられ、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して得られた混合物を塊状化することで製造されるペレットの製造方法であって、
少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を生成する混合処理工程と、
得られた混合物を塊状化してペレットを形成するペレット形成工程とを有し、
前記ニッケル酸化鉱は、リモナイトであり、
前記酸化鉄は、鉄品位が５０重量％以上の鉄鉱石又はニッケル酸化鉱の湿式製錬により得られるヘマタイトであり、
前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が３０重量％以上となるように混合物を生成する
ことを特徴とするペレットの製造方法。

【請求項2】

前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が４５重量％以下となるように混合物を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載のペレットの製造方法。

【請求項3】

鉄−ニッケル合金を製造するために用いられ、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して得られた混合物を塊状化することで製造されるペレットの製造方法であって、
少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を生成する混合処理工程と、
得られた混合物を塊状化してペレットを形成するペレット形成工程とを有し、
前記ニッケル酸化鉱は、少なくともリモナイトを含有し、
前記酸化鉄は、鉄品位が５０重量％以上の鉄鉱石又はニッケル酸化鉱の湿式製錬により得られるヘマタイトであり、
前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が３０重量％以上となるように混合物を生成する
ことを特徴とするペレットの製造方法。

【請求項4】

ニッケル酸化鉱から鉄−ニッケル合金を製造する鉄−ニッケル合金の製造方法であって、
前記ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程と、
得られたペレットを所定の還元温度で加熱する還元工程とを有し、
前記ペレット製造工程は、
少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を生成する混合処理工程と、
得られた混合物を塊状化してペレットを形成するペレット形成工程とを含み、
前記ニッケル酸化鉱は、リモナイトであり、
前記酸化鉄は、鉄品位が５０重量％以上の鉄鉱石又はニッケル酸化鉱の湿式製錬により得られるヘマタイトであり、
前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が３０重量％以上となるように混合物を生成する
ことを特徴とする鉄−ニッケル合金の製造方法。

【請求項5】

ニッケル酸化鉱から鉄−ニッケル合金を製造する鉄−ニッケル合金の製造方法であって、
前記ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程と、
得られたペレットを所定の還元温度で加熱する還元工程とを有し、
前記ペレット製造工程は、
少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を生成する混合処理工程と、
得られた混合物を塊状化してペレットを形成するペレット形成工程とを含み、
前記ニッケル酸化鉱は、少なくともリモナイトを含有し、
前記酸化鉄は、鉄品位が５０重量％以上の鉄鉱石又はニッケル酸化鉱の湿式製錬により得られるヘマタイトであり、
前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が３０重量％以上となるように混合物を生成する
ことを特徴とする鉄−ニッケル合金の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ペレットの製造方法に関するものであり、より詳しくは、ニッケル酸化鉱の製錬工程にて処理する際のペレットの製造方法、並びにそれを用いた鉄−ニッケル合金の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リモナイトあるいはサプロライトと呼ばれるニッケル酸化鉱の製錬方法として、熔錬炉を使用してニッケルマットを製造する乾式製錬方法、ロータリーキルンあるいは移動炉床炉を使用してフェロニッケルを製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用してミックスサルファイドを製造する湿式製錬方法等が知られている。

【0003】

ニッケル酸化鉱を製錬工程に装入するにあたっては、その原料鉱石をペレット化、スラリー化等するための前処理が行われる。具体的に、ニッケル酸化鉱をペレット化、すなわちペレットを製造する際には、そのニッケル酸化鉱以外の成分、例えばバインダーや還元剤と混合し、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１０〜３０ｍｍ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。

【0004】

フェロニッケルは、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）との合金であり、主にステンレスの原料とされるが、上述したペレットの製錬反応（還元反応）が理想的に進めば、そのペレット１個に対してフェロニッケル粒も１個得られるので、フェロニッケル粒は比較的大きなものを得ることができる。

【0005】

還元反応後に還元炉からフェロニッケル粒を回収する効率を考慮すると、粒の大きさは重要であり、還元反応過程でフェロニッケル粒が分裂してしまうと取扱いが困難となるだけでなく、回収に手間がかかり、場合によっては新規の回収装置が必要となるのでコスト的には非常に不利となる。

【0006】

例えば、特許文献１には、移動炉床炉を利用してフェロニッケルを製造する際の前処理方法として、酸化ニッケル及び酸化鉄を含有する原料と、炭素質還元剤とを混合して混合物となす混合工程において、混合物の余剰炭素量を調整する技術が開示されている。

【0007】

しかしながら、上述のようにペレットを製造する際、ニッケル酸化鉱を原料とする場合には、製錬反応が効果的に進行させるようにするためにニッケル酸化鉱以外の原料成分を調整して鉄−ニッケル合金であるフェロニッケルを製造すると、製錬反応が終了した時点で、得られるフェロニッケル粒のサイズが小さくなってしまう。

【0008】

得られるフェロニッケル粒のサイズが小さくなると、そのフェロニッケルは直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度のペレットの大きさよりもはるかに小さく、数ｍｍ程度以下に分裂してしまうため、還元炉から回収する際の取り扱いが非常に困難となり、回収率が低下するという問題がある。

【0009】

すなわち、ニッケル酸化鉱から鉄−ニッケル合金であるフェロニッケルを製造する製錬方法においては、［１］製錬反応が効果的に進行し、［２］得られるフェロニッケルが小粒に分裂してしまうことを抑制する、という両方の条件を満たすことが好ましいが、従来の製錬技術では、特に［２］の条件を十分に満たすことができず、回収率の低下をもたらしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００４−１５６１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

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、ニッケル酸化鉱をペレット化して製錬して鉄−ニッケル合金であるフェロニッケルを製造するにあたり、製錬反応を効果的に進行させて、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒なものになることを抑制することができるペレットの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、ペレットを製造するにあたり、少なくとも、ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を生成する際に、得られるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量が所定の割合以上となるように混合物を調製することにより、製錬反応が効果的に進行し、製錬反応後に得られる鉄−ニッケル合金であるフェロニッケルの分裂を抑制できるペレットとなることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のものを提供する。

【0013】

（１）本発明は、鉄−ニッケル合金を製造するために用いられ、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して得られた混合物を塊状化することで製造されるペレットの製造方法であって、少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を生成する混合処理工程と、得られた混合物を塊状化してペレットを形成するペレット形成工程とを有し、前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が３０重量％以上となるように混合物を生成することを特徴とするペレットの製造方法である。

【0014】

（２）また本発明は、上記（１）に係る発明において、前記ニッケル酸化鉱は、リモナイト又はサプロライトであり、前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が４５重量％以下となるように混合物を生成することを特徴とするペレットの製造方法である。

【0015】

（３）本発明は、ニッケル酸化鉱から鉄−ニッケル合金を製造する鉄−ニッケル合金の製造方法であって、前記ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程と、得られたペレットを所定の還元温度で加熱する還元工程とを有し、前記ペレット製造工程は、少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を生成する混合処理工程と、得られた混合物を塊状化してペレットを形成するペレット形成工程とを含み、前記混合処理工程では、形成されるペレットの全重量に占めるニッケルと鉄との合計重量の割合が３０重量％以上となるように混合物を生成することを特徴とする鉄−ニッケル合金の製造方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ニッケル酸化鉱のペレットを用いて鉄−ニッケル合金であるフェロニッケルを製造するにあたり、製錬反応を効果的に進行させて、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒なものになることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】ニッケル酸化鉱の製錬方法の流れを示す工程図である。

【図2】ニッケル酸化鉱の製錬方法におけるペレット製造工程での処理の流れを示す処理フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。

【0019】

≪１．ニッケル酸化鉱の製錬方法≫
先ず、原料鉱石であるニッケル酸化鉱の製錬方法について説明する。以下では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱をペレット化し、そのペレットを還元処理することでメタル（鉄−ニッケル合金（以下、鉄−ニッケル合金を「フェロニッケル」ともいう）とスラグとを生成させ、そのメタルとスラグと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（フェロニッケルの製造方法）を例に挙げて説明する。

【0020】

本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法は、ニッケル酸化鉱のペレットを用い、そのペレットを製錬炉（還元炉）に装入して還元加熱することによって製錬する方法である。具体的に、このニッケル酸化鉱の製錬方法は、図１の工程図に示すように、ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程Ｓ１と、得られたペレットを還元炉にて所定の還元温度で加熱する還元工程Ｓ２と、還元工程Ｓ２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分離工程Ｓ３とを有する。

【0021】

＜１−１．ペレット製造工程＞
ペレット製造工程Ｓ１では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱からペレットを製造する。図２は、ペレット製造工程Ｓ１における処理の流れを示す処理フロー図である。この図２に示すように、ペレット製造工程Ｓ１は、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合する混合処理工程Ｓ１１と、得られた混合物を用いて塊状物であるペレットを形成（造粒）するペレット形成工程Ｓ１２と、得られたペレットを乾燥する乾燥処理工程Ｓ１３とを有する。

【0022】

（１）混合処理工程
混合処理工程Ｓ１１は、ニッケル酸化鉱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、この混合処理工程Ｓ１１では、少なくとも、原料鉱石であるニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合して混合物を得る。なお、その他、必要に応じて、フラックス成分、バインダー等を添加して混合することができる。これらの原料の粒径としては、特に限定されないが、例えば０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の粒径の原料粉末を混合して混合物を得る。

【0023】

ニッケル酸化鉱としては、特に限定されないが、リモナイト鉱、サプロライト鉱等を用いることができる。

【0024】

また、炭素質還元剤としては、例えば、粉炭、粉コークス等が挙げられる。この炭素質還元剤は、上述のニッケル酸化鉱の粒度と同等のものであることが好ましい。

【0025】

また、酸化鉄としては、例えば鉄品位が５０％程度以上の鉄鉱石、ニッケル酸化鉱の湿式製錬により得られるヘマタイト等を用いることができる。

【0026】

その他、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、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、二酸化珪素等を挙げることができる。

【0027】

下記表１に、一部の原料粉末の組成（重量％）の一例を示す。なお、原料粉末の組成としては、これに限定されるものではない。

【表1】

【0028】

ここで、詳しくは後述するが、本実施の形態では、この混合処理工程Ｓ１１において、少なくとも、ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合するにあたって、次のペレット形成工程Ｓ１２にて形成されるペレットに含まれるニッケルと鉄との合計重量が所定割合以上となるように混合物を生成する。このようにしてニッケルと鉄との合計重量が所定割合以上となるペレットを形成するために混合物を調製することによって、そのペレットを用いた次工程（還元工程Ｓ２）での還元加熱処理で、ペレットの製錬反応が効果的に進行し、また得られるフェロニッケルが小粒になることを抑制することができる。

【0029】

（２）ペレット形成工程
ペレット形成工程Ｓ１２は、混合処理工程Ｓ１１にて得られた原料粉末の混合物を塊状物であるペレットに形成（造粒）する工程である。具体的には、混合処理工程Ｓ１１にて得られた混合物に、塊状化に必要な水分を添加して、例えば塊状物製造装置（転動造粒機、圧縮成形機、押出成形機等）等を使用し、あるいは人の手によりペレットを形成する。

【0030】

ペレットの形状としては、特に限定されないが、例えば球状とすることができる。また、ペレット状にする塊状物の大きさとしては、特に限定されないが、例えば、後述する乾燥処理、予熱処理を経て、還元工程における還元炉等に装入されるペレットの大きさ（球状のペレットの場合には直径）で１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度となるようにする。

【0031】

本実施の形態では、上述したように混合処理工程Ｓ１１において、ニッケルと鉄との合計重量が所定割合以上となるペレットを形成するために混合物を調製している。このことによって、このペレット形成工程Ｓ１２にて得られるペレットには所定の割合でニッケルと鉄との金属成分が含まれるようになっており、そのペレットを用いた次工程の還元工程Ｓ２における還元加熱処理では、ペレットの製錬反応が効果的に進行し、また得られるフェロニッケルが小粒になることを抑制することができる。なお、詳しくは後述する。

【0032】

（３）乾燥処理工程
乾燥処理工程Ｓ１３は、ペレット形成工程Ｓ１２にて得られた塊状物であるペレットを乾燥処理する工程である。形成されたペレット（塊状物）は、その水分が例えば５０重量％程度と過剰に含まれており、べたべたした状態となっている。したがって、そのペレットの取り扱いを容易にするために、乾燥処理工程Ｓ１３では、例えばペレットの固形分が７０重量％程度で、水分が３０重量％程度となるように乾燥処理を施すようにする。

【0033】

より具体的に、乾燥処理工程Ｓ１３におけるペレットに対する乾燥処理としては、特に限定されないが、例えば３００℃〜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、この乾燥処理時におけるペレットの温度は１００℃未満である。

【0034】

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、乾燥処理後の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。

【表2】

【0035】

ペレット製造工程Ｓ１では、上述したように原料鉱石であるニッケル酸化鉱を含む原料粉末の混合物をペレット状に造粒（塊状化）し、それを乾燥させることによってペレットを製造する。得られるペレットの大きさは、１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度であり、形状を維持できる強度、例えば１ｍの高さから落下させた場合でも崩壊するペレットの割合が１％以下程度となる強度を有するペレットが製造される。このようなペレットは、次工程の還元工程Ｓ２における還元炉に装入する際の落下等の衝撃に耐えることが可能であってそのペレットの形状を維持することができ、またペレットとペレットとの間に適切な隙間が形成されるので、還元工程Ｓ２における製錬反応が適切に進行するようになる。

【0036】

なお、このペレット製造工程Ｓ１においては、上述した乾燥処理工程Ｓ１３にて乾燥処理を施した塊状物であるペレットを所定の温度に予熱処理する予熱処理工程を設けるようにしてもよい。このように、乾燥処理後の塊状物に対して予熱処理を施してペレットを製造することによって、還元工程Ｓ２にてペレットを例えば１４００℃程度の高い温度で還元加熱する際にも、ヒートショックによるペレットの割れ（破壊、崩壊）をより効果的に抑制することができる。例えば、還元炉に装入した全ペレットのうちの崩壊するペレットの割合を１０％未満と僅かな割合とすることができ、９０％以上のペレットで形状を維持することができる。

【0037】

具体的に、予熱処理においては、乾燥処理後のペレットを３５０℃〜６００℃の温度に予熱処理する。また、好ましくは４００℃〜５５０℃の温度に予熱処理する。このように、３５０℃〜６００℃、好ましくは４００℃〜５５０℃の温度に予熱処理することによって、ペレットを構成するニッケル酸化鉱に含まれる結晶水を減少させることができ、約１４００℃の還元炉に装入して急激に温度を上昇させた場合であっても、その結晶水の離脱によるペレットの崩壊を抑制することができる。また、このような予熱処理を施すことによって、ペレットを構成するニッケル酸化鉱、炭素質還元剤、酸化鉄、バインダー、及びフラックス成分等の粒子の熱膨張が２段階となってゆっくりと進むようになり、これにより、粒子の膨張差に起因するペレットの崩壊を抑制することができる。なお、予熱処理の処理時間としては、特に限定されずニッケル酸化鉱を含む塊状物の大きさに応じて適宜調整すればよいが、得られるペレットの大きさが１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度となる通常の大きさの塊状物であれば、１０分〜６０分程度の処理時間とすることができる。

【0038】

＜１−２．還元工程＞
還元工程Ｓ２では、ペレット製造工程Ｓ１で得られたペレットを所定の還元温度に加熱する。この還元工程Ｓ２におけるペレットの還元加熱処理により、製錬反応が進行して、メタルとスラグとが生成する。

【0039】

具体的に、還元工程Ｓ２における還元加熱処理は、製錬炉（還元炉）等を用いて行われ、ニッケル酸化鉱を含むペレットを、例えば１４００℃程度の温度に加熱した還元炉に装入することによって還元加熱する。この還元工程Ｓ２における還元加熱処理では、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の表面近傍においてペレット中のニッケル酸化物及び鉄酸化物が還元されメタル化して鉄−ニッケル合金（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。

【0040】

そして、還元工程Ｓ２における還元加熱処理の処理時間をさらに１０分程度まで延ばすことにより、ペレット中に含まれる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、融点を低下させる。その結果、鉄−ニッケル合金は熔解して液相となる。

【0041】

上述したように、ペレット中のスラグは熔融して液相となっているが、既に分離して生成したメタルとスラグとは混ざり合うことがなく、その後の冷却によってメタル固相とスラグ固相との別相として混在する混合物となる。この混合物の体積は、装入するペレットと比較すると、５０％〜６０％程度の体積に収縮している。

【0042】

上述した製錬反応が最も理想的に進行した場合、装入したペレット１個に対して、メタル固相１個とスラグ固相１個とを混在させた１個の混合物として得られ、「だるま状」の形状の固体となる。ここで、「だるま状」とは、メタル固相とスラグ固相とが接合した形状である。このような「だるま状」の形状を有する混合物である場合、その混合物は粒子のサイズとしては最大となるので、還元炉から回収する際に、回収の手間が少なく、メタル回収率の低下を抑制することができる。

【0043】

なお、上述した余剰の炭素質還元剤としては、ペレット製造工程Ｓ１にてペレット中に混合されたものだけでなく、例えばこの還元工程Ｓ２にて使用する還元炉の炉床にコークス等を敷き詰めることによって準備してもよい。

【0044】

本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法においては、上述したように、ペレット製造工程Ｓ１において、少なくとも、ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合するにあたり、形成されるペレットに含まれるニッケルと鉄との合計重量が所定量以上となるように混合物を生成している。このようにしてニッケルと鉄との合計重量が所定量以上となるペレットを形成するために混合物を調製することによって、そのペレットを用いた還元工程Ｓ２での還元加熱処理において、ペレットの製錬反応が効果的に進行し、また得られるフェロニッケルが小粒になることを抑制することができる。

【0045】

＜１−３．分離工程＞
分離工程Ｓ３では、還元工程Ｓ２にて生成したメタルとスラグとを分離してメタルを回収する。具体的には、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）とを含む混合物からメタル相を分離して回収する。

【0046】

固体として得られたメタル相とスラグ相との混合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、クラッシャーによる粗砕等の方法を利用することができる。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「だるま状」の混合物に対して、例えば、所定の落差を設けて落下させる、或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「だるま状」の混合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。

【0047】

このようにしてメタル相とスラグ相とを分離することによって、メタル相（フェロニッケル）を回収する。

【0048】

≪２．ペレット製造工程におけるペレットの形成≫
次に、ニッケル酸化鉱の製錬方法におけるペレット製造工程Ｓ１についてより詳細に説明する。上述したように、ペレット製造工程Ｓ１は、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合する混合処理工程Ｓ１１と、得られた混合物を塊状化して塊状物であるペレットを形成するペレット形成工程Ｓ１２と、得られたペレットを乾燥する乾燥処理工程Ｓ１３とを含む。

【0049】

そして、本実施の形態においては、その混合処理工程Ｓ１１において、少なくとも、ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを混合するにあたって、次のペレット形成工程Ｓ１２にて形成されるペレットに含まれるニッケルと鉄との合計重量が所定割合以上となるように混合物を生成させる。具体的には、ペレットに含まれるニッケルと鉄との金属成分の合計重量が３０重量％以上となるように混合物を調製することを特徴としている。

【0050】

このようにして混合物を調製し、その混合物を塊状化して得られたペレットは、そのペレット中の酸化鉄及び酸化ニッケルの濃度が高くなり、次工程の還元工程Ｓ２における還元炉に装入されると、ペレット中の酸化鉄及び酸化ニッケルが急速に鉄−ニッケル合金、すなわちフェロニッケル（メタル）へと還元されてシェルを形成するようになる。

【0051】

上述したように、還元工程Ｓ２における還元加熱処理でのシェルの形成は、理想的に製錬反応を進行させるために重要であり、これにより、装入したペレット１個に対して１個の混合物（メタル固相１個とスラグ固相１個とを混在させた混合物）として得られ、粒子のサイズとしては最大となるフェロニッケル粒を効果的に得ることができる。これにより、その還元炉からフェロニッケルを回収するにあたって、回収の手間が少なく、回収率の低下を抑制することができる。また、ペレットに含まれるニッケルと鉄との金属成分の合計重量が３５重量％以上となるように混合物を調製することがより好ましく、これにより安定して粒子サイズが最大となるフェロニッケル粒を得ることができる。

【0052】

ペレットに含まれるニッケルと鉄との金属成分の比率として、上述したように、その合計重量が３０重量％以上であれば特に限定されないが、製錬反応をより効果的に進行させるために炭素質還元剤の含有比率も考慮すると、その上限値としては５５重量％以下とすることが好ましい。また、還元工程Ｓ２における還元加熱処理後に得られるフェロニッケル粒のＮｉ品位が高い方がステンレス原料として有利であるという点から、ニッケルと鉄との金属成分の合計重量は４５重量％以下となるように混合物を生成することがより好ましい。

【0053】

特に、原料鉱石のニッケル酸化鉱としてリモナイトやサプロライトを用いる場合、それらの鉱石に含まれるＮｉ品位は１％程度と低い。そのため、鉄鉱石等の酸化鉄を加えたときの上述した金属成分（ニッケルと鉄）の合計重量は３０重量％以上４５重量％以下とすることが特に好ましく、これにより、得られるフェロニッケル中のＮｉ品位が低下することを抑えることができる。

【0054】

以上のように、本実施の形態においては、還元工程Ｓ２における製錬反応に用いるペレットを製造するにあたって、少なくとも、ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄とを、形成されるペレットに含まれるニッケルと鉄との合計重量が３０重量％以上となるように混合して混合物を調製し、その混合物を塊状化することでペレットとする。このようにして得られたペレットを用いて鉄−ニッケル合金であるフェロニッケルを製造することにより、次工程の還元工程Ｓ２において、［１］製錬反応を効果的に進行させることができ、また［２］製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒に分裂することを抑制することができる。

【実施例】

【0055】

以下、実施例及び比較例を示して本発明を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。

【0056】

［実施例１］
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱（リモナイト）（Ａ）と、炭素質還元剤（Ｂ）と、酸化鉄（Ｃ）とを、所定量の水を添加しながら、その比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝６：３：４となるように混合し、さらに石灰石、珪砂のフラックス成分を（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ_２＝０．６〜２．５となるように混合し、固形分５０重量％、水分５０重量％の混合物とした。下記表３に、使用した原料粉末であるニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤と、酸化鉄（鉄鉱石）の成分組成を示す。

【0057】

【表3】

【0058】

続いて、得られた混合物に水を添加しながら手で捏ねて、出来上がりのペレットサイズが１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度となるように球状の塊状物を形成した。そして、その塊状物を、固形分７０重量％、水分３０重量％程度となるように乾燥させてペレット形成した。

【0059】

得られたペレットの大きさ（直径）は約１７ｍｍであった。また、ペレット中に含まれるニッケルと鉄との合計重量は３５重量％であった。

【0060】

形成したペレット１０個を、還元温度１４００℃に加熱した還元炉内に装入して還元加熱処理を施した。そして、還元炉に装入してから１０分経過後（還元反応を終了させる）の状態を観察し、得られたフェロニッケル粒の個数を数えた。

【0061】

なお、製錬反応（還元反応）の途中で分裂するとフェロニッケル粒の個数は１０個より多くなるため、フェロニッケルの個数を計測することによって分裂の発生を評価した。フェロニッケル粒が１００個以上になった場合には多くのフェロニッケル粒が１ｍｍ以下と非常に小さくなるため、１００個以上の場合は計測を中断した。

【0062】

その結果、得られたフェロニッケル粒の個数は１０個であり、またそのフェロニッケル中のＮｉ含有率は１．７重量％であった。

【0063】

このように、実施例１では、効果的に製錬反応を進行させることができ、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒に分裂することを抑制することができた。

【0064】

［実施例２］
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝５．５：３：４．５となるように原料粉末を混合して混合物を生成させ、その混合物を用いてペレットを製造したこと以外は、実施例１と同様にして行った。なお、得られたペレットの大きさ（直径）は約１７ｍｍであり、またペレット中に含まれるニッケルと鉄との合計重量は４０重量％であった。

【0065】

その結果、得られたフェロニッケル粒の個数は１０個であり、またそのフェロニッケル中のＮｉ含有率は１．５重量％であった。

【0066】

このように、実施例２では、効果的に製錬反応を進行させることができ、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒に分裂することを抑制することができた。

【0067】

［実施例３］
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝６：３：３となるように原料粉末を混合して混合物を生成させ、その混合物を用いてペレットを製造したこと以外は、実施例１と同様にして行った。なお、得られたペレットの大きさ（直径）は約１７ｍｍであり、またペレット中に含まれるニッケルと鉄との合計重量は３０重量％であった。

【0068】

その結果、得られたフェロニッケル粒の個数は１０個であり、またそのフェロニッケル中のＮｉ含有率は１．７重量％であった。

【0069】

このように、実施例３では、効果的に製錬反応を進行させることができ、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒に分裂することを抑制することができた。

【0070】

［実施例４］
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝５：３：５となるように原料粉末を混合して混合物を生成させ、その混合物を用いてペレットを製造したこと以外は、実施例１と同様にして行った。なお、得られたペレットの大きさ（直径）は約１７ｍｍであり、またペレット中に含まれるニッケルと鉄との合計重量は４５重量％であった。

【0071】

その結果、得られたフェロニッケル粒の個数は１０個であり、またそのフェロニッケル中のＮｉ含有率は１．３重量％であった。

【0072】

このように、実施例４では、効果的に製錬反応を進行させることができ、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒に分裂することを抑制することができた。

【0073】

［比較例１］
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝９：３：１となるように原料粉末を混合して混合物を生成させ、その混合物を用いてペレットを製造したこと以外は、実施例１と同様にして行った。なお、得られたペレットの大きさ（直径）は約１７ｍｍであり、またペレット中に含まれるニッケルと鉄との合計重量は２５重量％であった。

【0074】

その結果、得られたフェロニッケル粒の個数は８３個であり、小粒に分裂していた。なお、そのフェロニッケル中のＮｉ含有率は２．０重量％であった。

【0075】

このように、比較例１では、製錬反応を進行させることはできたものの、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒に分裂してしまい、取り扱いが非常に困難であった。

【0076】

［比較例２］
比率Ａ：Ｂ：Ｃ＝１０：３：０となるように原料粉末を混合して混合物を生成させ、その混合物を用いてペレットを製造したこと以外は、実施例１と同様にして行った。なお、得られたペレットの大きさ（直径）は約１７ｍｍであり、またペレット中に含まれるニッケルと鉄との合計重量は２０重量％であった。

【0077】

その結果、得られたフェロニッケル粒の個数は１００個以上であり、小粒に分裂していた。なお、そのフェロニッケル中のＮｉ含有率は４．０重量％であった。

【0078】

このように、比較例２では、製錬反応を進行させることはできたものの、製錬反応後に得られるフェロニッケルが小粒に分裂してしまい、取り扱いが非常に困難であった。

【図1】

【図2】