JPH0781168B2 - 粘土質Ｎｉ鉱石の団鉱方法 - Google Patents

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Ni鉱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、粘土分ならび
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、ペ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
すると共にルッペとして成長させた後、クリンカーとし
て排出し、その後の処理によって、このクリンカーから
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2mm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１、サイクロン２ならびにバックフィルタ３を連
結して構成し、なかでも、摩砕機１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−300mm程度であるが、ボ
ールミル等の摩砕機１内で乾燥状態で粉砕され、粒度−
2mm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−300mm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、−2mm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鉱石
の粉を、所望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配合に当たり、混合す
る前記各鉱石銘柄毎の配合量に応じた混合原料全体の平
均粘土分を求め、この混合原料の平均粘土分に応じた適
正水分量を求め、その算出水分量に従って所要量の水を
添加し、その後、水分添加を終えた混合原料を混練し、
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。

具体的な水分調整方法としては、各鉱石銘柄毎の粘土分
を配合量に基づいて個別に計算することにより、配合し
た混合原料全体の重量平均粘土分を算出し、得られた全
配合原料としての平均粘土分に応じて、これを後述する
第３図に基づき所定の圧壊強度を得るための適正水分値
を算出し、この算出水分を適正水分量として添加するこ
とにより行う。

このような水分調整をすると、各鉱石銘柄の粘土分を考
慮して最も適正な水分をもつ鉱石配合が可能になり、目
標とする団鉱強度を正確にコントロールすることができ
るようになる。

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JI
S 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ポマラ，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、団鉱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
−2mmのチオ、ナケチ、ポマラ、リオツバの４種類の鉱
石を選び、これにやはり−2mmの炭材，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、一度2.4mm
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3tの荷重を与えながら40mmφ×20mm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
粉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×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−100メッシュに粉砕し、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−100メッ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20〜30
mm程度のピ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、均一に撹拌混練され、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練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６〜10wt％、その他、戻りダスト10〜20wt％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/Hr）に
て、ゲート開度50〜150mm、ロールクリアランス１〜4m
m、ロール加圧力80〜150Kg/cm²、ロール回転速度10〜15
rpmで製団した。その結果を第３表に示す。

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。 １……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、10……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、16……
バーナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脱水性に応じて乾式もしくは湿式処理した
   粘土質Ni鉱石の粉を、所望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配合に当たり、混合す
   る前記各鉱石銘柄毎の配合量に応じた混合原料全体の平
   均粘土分を求め、この混合原料の平均粘土分に応じた適
   正水分量を求め、その算出水分量に従って所要量の水を
   添加し、その後、水分添加を終えた混合原料を混練し養
   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。