JPH09291319A - フェロニッケル原料の前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 大規模なロータリーキルンを用いた前処理方
法に代わり、より小さく簡易な装置で含酸化ニッケル原
料の結晶水、付着水の加熱除去、並びに前記原料中の鉄
の予備還元反応を効率よく進めるためのフェロニツケル
原料の前処理方法を提供する。 【解決手段】 含酸化ニッケル原料をバーナーにより形
成される火炎中を通過するようにしたフェロニッケル原
料の前処理方法、および含酸化ニッケル原料をバーナー
により形成される火炎中を通過させるに際して、火炎温
度を前記原料の軟化点以上とし、生成した焼鉱を耐熱性
と耐食性とを備えた衝突板に衝突させることによって焼
鉱を塊状物として補集する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、含酸化ニッケル原
料からニッケルをフェロニッケルとして回収するために
水分および原料中の酸化鉄の予備還元を十分に行い得る
フェロニツケル原料の前処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガーニエライト鉱やラテライト鉱などの
ような含酸化ニッケル原料からフェロニッケルとしてニ
ッケルを回収する乾式精錬法において、広く行われてい
る方法の１つとして、キルン・電気炉法がある。この方
法では、まず、ロータリードライヤーで鉱石を予備乾燥
し、水分を低下させる。その後、鉱石と炭素とをロータ
リーキルンに装入し、重油と炭素との燃焼熱により鉱石
の残留水分の除去と、含酸化ニッケル原料中の鉄のＦｅ
^３＋からＦｅ^２＋への還元を行う予備還元を行う。

【０００３】キルン工程により得られた焼鉱を電気炉に
装入し、主に電力により還元溶解してフェロニッケルを
製造するが、含酸化ニツケル原料の水分除去と予備還元
とを十分に行わないで原料を電気炉に装入すると水蒸気
爆発や還元反応の進行による溶湯の踊りが起こるもので
ある。この製法における水分の除去、並びに鉄の予備還
元を目的とするキルン工程では、これらの反応を高温で
行うとキルン内に付着物が生成し、円滑な操業を阻害す
る。このために、キルン出口温度を９００℃前後の比較
的低温として操業し、反応を進行させる方法が取られて
いる。したがって、これらの反応をキルン内で進めるに
は、長い滞留時間が必要となり、一般に、２〜４時間の
滞留時間をもつ長さ１００ｍ程度のキルンが用いられて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、後工程の
電気炉操業に支障をきたさないような低水分率で鉄の予
備還元率をもつ焼鉱を得るには、キルンを大きくせざる
を得ないという問題がある。この結果、キルン工程で
は、設備の製作や運転費に多くの費用を要する他、敷地
面積当たりの生産性が低く、設備の操業管理に多くの労
力や人手が必要になるなどの問題があり、さらに、キル
ンの表面積が大きいために熱放散性が大きくなり、エネ
ルギーの視点からも効率的とはいえないという問題もあ
る。

【０００５】したがって、現行のキルン工程では、設備
が大きいことによる様々な問題がある。そこで、設備の
設置面積が小さくより簡易な設備で効率よく含酸化ニッ
ケル原料の水分除去、並びに鉄の予備還元を行い得る方
法が待望されている。本発明は、大規模なロータリーキ
ルンを用いた前処理方法に代わり、より小さく簡易な装
置で含酸化ニッケル原料の結晶水、付着水の加熱除去、
並びに前記原料中の鉄の予備還元反応を効率よく進める
ためのフェロニッケル原料の前処理方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
を解決し、前記目的を達成するために研究を重ねた結
果、含酸化ニッケル原料を火炎中を通過させるようにす
ること、またこのようにして得た焼鉱を衝突板に衝突さ
せることによって目的を達し得ることを見出だして本発
明を完成するに至った。すなわち、本発明の第１の実施
態様は、含酸化ニッケル原料をバーナーにより形成され
る火炎中を通過するようにするフェロニッケル原料の前
処理方法を特徴とするものである。その際、火炎を形成
するための燃料が、重油、プロパンガス、微粉炭のうち
少なくとも１種類であり、火炎温度が１０００℃以上、
好ましくは１９００〜２４００℃であり、還元剤として
の炭素源を原料に対して１〜８％、好ましくは２〜５％
添加し、さらに火炎が還元炎であることが好ましい。

【０００７】また、本発明の第２の実施態様は、含酸化
ニッケル原料をバーナーにより形成される火炎中を通過
させるに際して、火炎温度を前記原料の軟化点以上と
し、生成した焼鉱を耐熱性と耐食性とを備えた衝突板に
衝突させることによって焼鉱を塊状物として補集するフ
ェロニッケル原料の前処理方法を特徴とするものであ
り、衝突板が耐火煉瓦または冷却ジャケット付き金属板
のうち少なくとも一方を備えたものであることが好まし
い。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、火炎中を含酸化ニッケ
ル原料が通過することによって該原料を加熱し、水分の
除去と鉄の還元とを同時に行うものである。本発明を具
体化する手段の一例として、空気流送により該原料を火
炎中に供給してもよく、該原料と空気とを混合し、得ら
れた混合気体を二次空気としてバーナーに供給してもよ
い。また本発明に使用する含酸化ニッケル原料として
は、原料鉱石および主にロータリーキルン工程で発生し
たダストがある。これらの原料は、空気流送などによっ
て供給され、炉に設置されたパナーの火炎中を通過して
加熱される。バーナーの燃料としては、燃焼性のよい燃
料ならば気体、液体、固体のいずれの形態のものでもよ
いが、一般的には、プロパンガス、重油、微粉炭などが
好ましく、これらのうちの少なくとも１種を使用する。

【０００９】火炎中原料の温度は、結晶水の分解および
還元が速やかに進行する温度であることが必要である。
このためには、結晶水が分解するのは６００℃程度であ
ることや原料の火炎中滞留時間が短いことを考慮する
と、火炎温度は、１０００℃以上とする必要があり、１
９００〜２４００℃の範囲とすることが好ましい。この
範囲を外れると、本発明の効果を挙げにくくなるもので
ある。なお火炎中では、付着水の蒸発および結晶水の分
解が進行するものである。

【００１０】本発明の方法では、火炎温度によって異な
るが、火炎温度が原料の軟化点より低い場合には、原料
が火炎中を通過しても殆どの原料は軟化しない。しかし
ながら、一部の原料は、溶融して炉内に堆積する。この
溶融するものの割合は、火炎中の原料の温度、原料密度
などに依存し、これらは、装置常数に依存する。したが
って、事前に使用する装置での最適条件を求めておくこ
とが好ましい。しかして、原料がダストの場合、該原料
は、プロパンガスや重油などの燃料およびダストに数％
程度含まれている微粉状の炭素（ロータリーキルンに還
元剤として装入された炭素が微粉化したもの）によって
部分的に予備還元される。原料中の炭素が不足している
場合は、原料に対して炭素を１〜８％、好ましくは２〜
５％添加することによって容易に予備還元を促進するこ
とができ、この範囲外では効果を挙げにくくなる。ま
た、火炎自身を還元炎とすることによって効率的に反応
を進めることができるものである。

【００１１】本発明においては、高温の排ガスが生成す
るが、この排ガスを、たとえばドライヤーに導入して予
備乾燥の熱源として利用したり、ボイラーに導入し、蒸
気を製造するなどの方法によって排ガスから容易に熱回
収を行うことができる。このようにして得られた焼鉱の
多くの部分は、粉状であるために、これを電気炉に装入
するには技術的困難が伴うものである。たとえば、粉状
の焼鉱を電気炉に装入すると、還元工程で発生するＣＯ
やＣＯ_２ガスの吹き抜けが困難となるため炉況が悪化す
るという問題や、該ガスの急激な吹き上げによる安全上
の問題を引き起こすことになるものである。

【００１２】本発明の第２の実施態様はこの点を改良す
るものであり、原料が通過する火炎温度を原料の軟化点
より高く、たとえば、原料としてロータリーキルンダス
トを用いる場合には、１９００〜２４００℃程度とし、
生成した溶融物を衝突板に衝突させるものである。する
と、火炎中で原料粉表面は溶融し、粉同士が衝突し、粒
子の成長が起きるが、衝突板に衝突することによって衝
突板に溶着し、堆積して塊状物となる。堆積の機構とし
ては完全に溶融して衝突板上あるいは堆積物上に融着す
るものであるが、衝突板上で半熔融状態（火炎によつて
保温されている）の堆積物に半溶融あるいは固体状態の
原料がめり込むようにして堆積が進むものと考えられる
ものである。なお、火炎温度が前記範囲以外ではその効
果を発揮しにくくなるものである。

【００１３】衝突板の材質は、とくに限定されるもので
はないが、高温の火炎と溶着物に耐え得るものである必
要がある。具体的には、耐火レンガや金属製の水冷ジャ
ケットなどが挙げられる。衝突板の大きさについては、
衝突板位置での火炎の断面が衝突板内に収まればよい。
衝突板の位置や火炎に対する角度も限定されるものでは
ないが、火炎が衝突板に当たるかそれよりもバーナーか
ら近距離の位置、および火炎に対して直角に近い角度が
好ましい。前記の堆積機構から考えると、回収効率を向
上されるには衝突板の保温状態をよくすることが有効と
考えられる。したがって、衝突板に金属製水冷ジャケッ
トを用いる場合などは放熱し過ぎないように水量を調整
することが望まれるが、この条件は事前に求めておくこ
とが望ましい。

【００１４】前記塊状物は、堆積して大きくなると自重
で剥離、落下するが、剥離性が悪い場合は、衝撃を与え
ることで容易に落下させることができる。このように、
本発明では、高温の火炎中で原料の処理を瞬時に行うも
のであるために、設備は小さくて済むばかりでなく、バ
ーナーの火炎中で直接反応させるため設備は比較的簡易
である。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を述べる。

【００１６】実施例１：酸化ニッケル原料としてキルン
工場で発生したダスト（Ｎｉ ２．４ｗｔ％、Ｆｅ ２
４．０ｗｔ％、ＭｇＯ ２５．０ｗｔ％、ＳｉＯ_２ ４
０ｗｔ％、Ｃ３ｗｔ％、Ｈ_２Ｏ３．１ｗｔ％）を用い、
試験条件をプロパンガス量５Ｎｍ^３／ｈ、酸素量２５Ｎ
ｍ^３／ｈ、ダスト流送空気９Ｎｍ^３／ｈ、供給速度１２
３および６１ｋｇ／ｈとして火炎中を通過させ、水中捕
集し、分析に供した。この結果、処理後のダストの水分
はいずれの場合にも０．１ｗｔ％未満であって、結晶水
までも完全に除去されていた。また原料のダストには、
ロータリーキルンに装入された炭素が微粉状で３ｗｔ％
前後含まれているが、該炭素とプロパンガスが還元剤と
して作用しダストは部分的に予備還元されていた。Ｆｅ
の予備還元率を（Ｆｅ^２＋＋Ｆｅメタル）／全Ｆｅ×１
００％として計算した。その結果は表１に示したよう
に、予備還元率は、未処理のダストが７〜８％であった
のに対して、８０％以上であった。なお、従来のロータ
リーキルン法の酸化鉄の予備還元率は約８０％程度であ
る。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例２：実施例１と同様な原料を使用
し、試験条件は、プロパンガス量５Ｎｍ^３／ｈ、酸素量
２５Ｎｍ^３／ｈ、ダスト流送空気９Ｎｍ^３／ｈであり、
衝突板としてＭｇＯ性の耐火レンガを用いた。バーナー
と衝突板との距離は０．３ｍであった。試験結果を表２
に示す。ここで、回収率は、塊状物としての回収率を意
味するものである。したがって、供給量を１００ｋｇ／
ｈとした場合、供給量の約８０％が塊状物として回収さ
れたことになる。

【００１９】酸化鉄の予備還元率は、未処理のダストが
７〜８％であるのに対して、本発明に従ってバーナー火
炎によって溶着させ塊状物としたものは、８０％以上の
高還元率が得られている。従来のロータリーキルン法で
の予備還元率は約８０％である。また結晶水および付着
水を測定したが完全に分解除去されていた。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明は、含酸化ニッ
ケル原料を火炎中を通過させるようにし、また、衝突板
に衝突させるようにしたので、含酸化ニッケル原料の付
着水および結晶水の除去ならびに該原料中の酸化鉄の予
備還元を行う前処理性能が優れ、設備規模が小さく、放
散熱によるエネルギー損失および管理労力を低減し得、
衝突板を使用することによって、得られる焼鉱は容易に
付着しやすくし得、該焼鉱を塊状物として効率良く回収
し得るなど顕著な効果が認められる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年４月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【表１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】

【表２】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 含酸化ニッケル原料をバーナーにより形
   成される火炎中を通過するようにすることを特徴とする
   フェロニッケル原料の前処理方法。
2. 【請求項２】 火炎を形成するための燃料が、重油、プ
   ロパンガス、微粉炭のうち少なくとも１種であることを
   特徴とする請求項１記載のフェロニッケル原料の前処理
   方法。
3. 【請求項３】 火炎温度が１０００℃以上であることを
   特徴とする請求項１または２記載のフェロニッケル原料
   の前処理方法。
4. 【請求項４】 前記還元剤としての炭素源を原料に対し
   て１〜８％添加することを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれか１項記載のフェロニッケル原料の前処理方法。
5. 【請求項５】 火炎が還元炎であることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか１項記載のフェロニッケル原料の
   前処理方法。
6. 【請求項６】 含酸化ニッケル原料をバーナーにより形
   成される火炎中を通過させるに際して、火炎温度を前記
   原料の軟化点以上とし、生成した焼鉱を耐熱性と耐食性
   とを備えた衝突板に衝突させることによって焼鉱を塊状
   物として補集することを特徴とするフェロニッケル原料
   の前処理方法。
7. 【請求項７】 前記衝突板が耐火煉瓦または冷却ジャケ
   ット付き金属板のうち少なくとも一方を備えたものであ
   ることを特徴とする請求項６記載のフェロニッケル原料
   の前処理方法。