(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高品位ニッケルマットを生成する方法において、該方法は、
a)処理すべきニッケル硫化物精鉱の少なくとも一部を高温冶金炉でフラックスとともに精製してニッケルマットにし、
b)該ニッケルマットを次にフラックス、煙道粉塵、追加燃料および酸素強化空気とともに浮遊溶解炉へ供給し、
c)該浮遊溶解炉において、高品位ニッケルマットおよびスラグを形成し、
d)該高品位ニッケルマットを湿式冶金処理へ導入し、
e)前記浮遊溶解炉で形成されたスラグを前記高温冶金炉で有用金属の回収のために処理することを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記浮遊溶解炉は自溶精錬炉であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、前記ニッケル硫化物精鉱を前記高温冶金炉で前記浮遊溶解炉から得たスラグとともに精製することを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の方法において、前記高温冶金炉は電気炉であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の方法において、ニッケルマットを生成する前記高温冶金炉は他の自溶精錬炉であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記浮遊溶解炉および前記他の自溶精錬炉から得たスラグを他の高温冶金炉で処理することを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記他の高温冶金炉は電気炉であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項８】
請求項１または２に記載の方法において、前記ニッケル硫化物精鉱を前記他の高温冶金炉で他のニッケル含有原料とともに精製することを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記ニッケル含有原料は精鉱であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記ニッケル含有原料はニッケル塊であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、前記ニッケル含有原料は戻り材であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法において、前記ニッケル含有原料は冶金スラグであることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項１３】
請求項１または２に記載の方法において、前記浮遊溶解炉へニッケル硫化物精鉱も投入することを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項１４】
請求項１または２に記載の方法において、前記浮遊溶解炉へニッケル含有原料も投入することを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項１５】
請求項１または２に記載の方法において、前記浮遊溶解炉へニッケル含有スラグも投入することを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【請求項１６】
請求項１または２に記載の方法において、前記高温冶金炉へ投入する精鉱はペレット状であることを特徴とする高品位ニッケルマットの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高品位ニッケルマットおよびスラグを浮遊溶解炉と他の高温冶金炉の組合せで、別個のチャージ式転換を行なわずに生成し、その工程へ投入された精鉱および／または鉱石の少なくとも一部を先ず高温冶金によってニッケルマットに精製し、これを次に浮遊溶解炉へ投入し、そこで高品位ニッケルマット自体を生成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属ニッケルの直接高温冶金による生成は、とりわけ金属ニッケルの高温溶解温度のため、したがって高い処理温度を必要とするため、有利ではない。したがって、硫化物原料のニッケルの生成は、少なくとも２段階に基づき、先ず高品位ニッケルマットを生成し、次にこれを湿式冶金処理して金属ニッケルにする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、高品位ニッケルマットは、硫化物原料を少なくとも部分的に、例えば流動床反応炉で焙焼し、さらにその得られた焙焼物を電気炉でニッケルマットに溶解することによって、硫化物原料から生成することができる。この硫化物原料は焙焼しないで電気炉へ投入することもできる。電気炉からは、この得られたニッケルマットをさらに、例えばピアース・スミス式転換炉で高品位ニッケルマットに転換し、これはさらに湿式冶金処理によって金属ニッケルになる。この方法の欠点は、処理段階で大量のガスが発生し、このガスは様々な処理段階で放出された硫化化合物を含有し、大気へ排出する前に浄化して硫黄の放出を防止しなければならないことである。これらの大量のガスの硫黄含有量を下げなければならないので、例えばそれらを硫酸にする処理には、ガス処理設備、例えば酸処理設備に大きな投資が必要となる。
【０００４】
従来の浮遊溶解技術による方法では、高品位ニッケルマットは、乾燥したニッケル精鉱を浮遊溶解炉で溶解してニッケルマットにし、さらにこれを、例えばピアース・スミス式転換炉で高品位ニッケルマットに転換することによって、硫化物精鉱から生成される。浮遊溶解炉とピアース・スミス式転換炉の両方で生成されたスラグは電気炉で洗浄され、この生成されたニッケル含有マットは原料として転換炉へ戻される。この方法の弱点は、チャージ式転換工程にある。すなわち、転換段階から出るガス流の量と二酸化硫黄の含有量が変動し、したがってこれらのガス処理に必要な酸処理設備の能力を、時間の関数として定常的な速度で生成されるガスを処理する場合よりも著しく大きくしなければならない。
【０００５】
浮遊溶解による上述の方法はさらに、フィンランド特許出願第890395号および第922843号に明記されている方法に展開する。これらの方法では、湿式冶金によるニッケル処理に適し、かつ鉄含有量の低い高品位ニッケルマットを、浮遊溶解炉で分離転換工程なしに直接に生成し、この溶解で放出される二酸化硫黄を二酸化硫黄含有量の高い定常的なガス流として酸処理設備へ導入するようにしている。高度の酸化のため、浮遊溶解炉で形成されたスラグは高いニッケル含有量を有するが、そのためスラグは、金属化マットとしてニッケルを回収するために電気炉にて別に処理される。ひとつの方法によれば、この金属化マットは少なくとも部分的に浮遊溶解炉へ溶解状態または固体状態で戻されるが、他の方法によれば、マットは湿式冶金工程で直接処理されて金属ニッケルになる。
【０００６】
フィンランド特許出願第922843号に紹介されている方法では、電気炉で生成される金属化マットは、浮遊溶解炉、すなわち自溶精錬炉で生成される高品位ニッケルマットよりも鉄を実質的に多く含有している。したがって、電気炉で生成される金属化ニッケルマットの湿式冶金処理は、少なくともその工程の初期では、自溶精錬で生成される高品位ニッケルマットの処理とは別に行なわなければならない。
【０００７】
上述のフィンランド特許出願第890395号および第922843号による方法は、ある種のニッケル鉱から作られた硫化物精鉱にとくに適している。しかし、前記方法の適用可能な範囲は、例えば精鉱の酸化鉄／マグネシア含有量に関して限られていて、Fe/MgO比の低い精鉱を、少なくとも全体に見て、前記方法によって処理するには適さないようになっている。なぜならば、溶解で形成されるスラグは決して適切な特性を有していないからである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、高品位ニッケルマットをチャージ式転換を用いずに生成する方法は、処理すべきニッケル硫化物精鉱の少なくとも一部を高温冶金炉でフラックスとともに精製してニッケルマットにし、ニッケルマットを次にフラックス、煙道粉塵、追加燃料および酸素強化空気とともに浮遊溶解炉、すなわち自溶精錬炉へ供給し、自溶精錬炉において、高品位ニッケルマットおよびスラグを形成し、高品位ニッケルマットを湿式冶金処理へ導入し、自溶精錬炉で形成されたスラグを高温冶金炉で有用金属の回収のために処理することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、高品位ニッケルマットを浮遊溶解炉と他の何らかの炉との組合せで、チャージ式転換を行なわずに生成して、その工程へ投入された精鉱および／または鉱石の一部を先ず高温冶金により精製してニッケルマットにし、これを次に浮遊溶解炉へ投入し、そこで高品位ニッケルマット自体を生成する。
【００１０】
【実施例】
添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の方法を実現するための装置は有利には、自溶精錬炉Ｉおよび、電気炉III を含む。自溶精錬炉の最も重要な部分は精鉱バーナIa、反応シャフトIb、沈殿装置Icおよび煙路シャフトIdである。ガス冷却器IIが煙路シャフトに接続されている。この他に本装置は、少なくともマットの一部のための溶解造粒装置IVおよび粉砕装置Ｖを有している。
【００１２】
本発明の方法では、ニッケル硫化物精鉱1aは高温冶金により、例えば電気炉III で精製される。電気炉の代わりに、何らかの他の適切な高温冶金炉、例えば２次自溶精錬炉も用いることができる。精鉱1aは電気炉へ、ペレットまたは粉体として投入される。高温冶金精製のためには、電気炉へ、他のニッケル含有精鉱、ニッケル含有冶金スラグ、または他の有利な未精製ニッケル原料、例えば塊鉱もしくは戻り材２も投入することができる。さらに、必要に応じて、電気炉へ何らかの還元体３、例えばコークスや、フラックス４を、スラグの特性調節のために投入する。この他に、同じ電気炉で、有用金属回収のために自溶精錬炉からのスラグ11を処理するのが有利である。
【００１３】
電気炉工程で溶解された精鉱とスラグの有用金属は、炉底でニッケルマット９を形成するが、これは高品位ニッケルマットより高い鉄含有量を有している。電気炉で形成されたスラグ10の有用金属含有量は、さらに処理する必要がなく処分できるぐらいに低い。電気炉に形成された少量の粉塵は、電気炉のガスから別に濾過され、これらのガスは自溶精錬炉からのガス流（図示せず）に合流する。この合流ガス混合物は、硫酸を生成するのに適した二酸化硫黄含有量を有している。電気炉からの粉塵は電気炉の原料に戻され、あるいは自溶精錬炉からの煙道粉塵８とともに自溶精錬炉へ投入される。
【００１４】
電気炉で生成された金属化ニッケルマット９は造粒される。この金属化ニッケルマットの一部もまた自溶精錬炉へ溶融状態で投入することができる。自溶精錬に適した粒体の大きさの分布を達成するためには、造粒から得られた細かく分割されたニッケルマットを、必要に応じて、部分的にまたは全体を粉砕し乾燥してから、自溶精錬炉へ投入する。
【００１５】
スラグの品質を調整するため、自溶精錬炉へフラックス４、例えば珪酸塩を投入する。また、酸素強化空気５、および必要量の追加燃料６も投入する。これら用いる追加燃料は、固体燃料（例えばコークスまたは無煙炭）、および液体燃料（例えば油）または気体燃料（例えば天然ガス）の両方にすることができる。自溶精錬炉で形成された高品位ニッケルマット12の品質を調節するため、必要な場合は、被処理精鉱1aの一部または他の精鉱1bなどの金属化マットとは別に、他のニッケル含有原料と、高温冶金によるニッケル処理から出る様々な異なるニッケル含有沈殿物７を投入することができる。さらに、自溶精錬工程で形成された粉塵８も自溶精錬処理に戻す。沈殿装置では、沈殿装置の熱平衡に必要な少量の燃料６が燃焼する。
【００１６】
被処理原料は自溶精錬炉へ精鉱バーナIaを介して投入するか、または一部を直接、沈殿装置へ導入することができる。自溶精錬炉の反応炉Ibでは、原料が互いに反応して、硫黄の一部が酸素強化空気の酸素と反応し、二酸化硫黄を生成する。これらの反応の結果、放出された熱エネルギーと追加燃料の燃焼により、固体原料は主に反応シャフトIb内で溶融する。溶融粒子は沈殿装置Icでガス流から分離され、その底部で溶融物を形成する。異なる原料間の化学反応が溶解段階で部分的に継続し、その溶解段階から異なる比重を有する２つの相に分かれ、溶解槽の底部に高品位ニッケルマット12の層が形成され、溶解槽の最上層にはニッケルマットに含まれていた鉄分を主に含有する高度に酸化したスラグが形成される。
【００１７】
自溶精錬炉からのガスはガス冷却器IIで冷却され、このガスの他に得られた煙道粉塵８は回収される。すなわち、この煙道粉塵８はそこで、原料に戻される。冷却されたガスはさらに、二酸化硫黄の回収のため、ガス処理へ導かれる。自溶精錬炉から取り出した高品位ニッケルマット12は、金属ニッケルを生成するために湿式冶金処理へ送られる。自溶精錬炉からのスラグ11は電気炉で有用金属の回収のため、上述の方法で処理される。第１の段階で用いられた高温冶金炉が、例えば電気炉でなく他の自溶精錬炉であった場合、高品位ニッケルマットの生成に使用した自溶精錬炉から得られるスラグは、しかし、別の高温冶金炉処理、例えば電気炉へ送られる。有利には、この処理は、ニッケルマットの生成に使われ自溶精錬炉から出るスラグとともに行なわれる。
【００１８】
本発明の方法をさらに次の例によって説明する。
【００１９】
［例１］
ニッケル精鉱R1は、高品位ニッケルマットの生成に用いられる自溶精錬炉から出たスラグおよび塊鉱とともに処理する。それらの構成は次の通りである。
【００２０】
0003618813.tif 000002
ニッケル精鉱R1のトン当りに対して、スラグは1.42t を、また塊鉱は0.6tを投入する。さらに、ニッケル精鉱のトン当り0.03t の高品位ニッケルマット戻り材、必要量のフラックス、および電気炉から出る再循環粉塵を投入する。電気炉からは、次の含有量の低い有用金属含有量の廃棄スラグとニッケルマットが得られる。
【００２１】
0003618813.tif 000003
ニッケルマットの生成量はニッケル精鉱R1のトン当り0.96t である。
【００２２】
電気炉で生成されたニッケルマットは自溶精錬炉でニッケル精鉱R1およびR2とともに溶解する。精鉱R2の含有量は下側に、R1の含有量は上側に示す。
【００２３】
0003618813.tif 000004
ニッケルマットのトン当り精鉱R1の量は0.12t であり、精鉱R2の量は0.23t である。この他に、必要量の珪酸塩フラックス、少量の循環煙道粉塵、必要量の追加燃料および空気を85% 酸素強化して投入する。ニッケルマットのトン当りのスラグ形成量は1.48t であり、その組成は次の通りである。
【００２４】
0003618813.tif 000005
全量のスラグを電気炉で上述の方法により処理する。
【００２５】
高度の酸素強化のため、生成されたガスの二酸化硫黄の含有量は約35% SO2 と高い。自溶精錬炉から出るガスの中へは、電気炉から出るガスを混入する。得られたガスの二酸化硫黄含有量は、そのガスから硫酸を生成するには依然として充分に高い。自溶精錬炉から得られた生成物は、ニッケルマット供給量のトン当り0.23t の量の高品位ニッケルマットであり、これは、自溶精錬炉へ投入されたニッケルの約72% が直接、高品位ニッケルマット中に回収されたことを表わしている。上述の場合では、総ニッケル収率は96.6% である。その高品位ニッケルマットの組成を次に示す。
【００２６】
0003618813.tif 000006
前記結果は、従来技術の方法によるよりも低温、かつ少ない処理工程数で得られることを指摘しておく。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による方法を用いることにより、浮遊溶解に適した原料の選択が広がり、Fe/MgO比の低い精鉱も浮遊溶解−電気炉工程で処理して高品位ニッケルマットにすることができる。電気炉の代わりに、必要な場合は、何らかの他の高温冶金炉、例えば２次浮遊溶解炉を用いることができる。本発明の方法では、自溶精錬炉で生成された高品位ニッケルマットから実質的にすべてのニッケルが回収され、これによってまた、上述の方法に比べると、高温冶金処理に続く湿式冶金工程が簡素化される。なぜならば、金属化ニッケルマットを処理するための別の工程をもはや必要としないからである。
【００２８】
本発明による高品位ニッケルマット生成方法を現存または新規の生成設備に適用する場合、その処理工程と装置に関しては、処理ガスを扱うのに必要な装置を実質的に拡充する必要なく、フィンランド特許出願第890395号および同第922843号の方法におけると同様の利点を得ることができる。同時に、高いニッケル総収率で高品位ニッケルマットを高温冶金生成することは、少なくとも部分的に別個の湿式冶金工程のみで事前に処理できた、あるいは本発明の方法によるよりも高いエネルギー消費量の方法で処理されていたはずの原料からも行なうことができる。そのような原料では、生成されるガスの量が多いため、それらのガスを浄化するために著しく高い処理能力の硫酸処理設備を必要としていた。本発明の他の利点は、湿式冶金工程へ送られるある品質の高品位ニッケルマットのみを生成し、その場合、マットをさらに処理して金属にする湿式冶金処理システムを１つしか必要とせず、様々な異なるニッケル原料用の別個のどんな抽出工程も使用ないことにある。本発明の主要な新規の特徴は特許の請求の範囲に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の適用例を示す概略図である。
【符号の説明】
Ｉ  自溶精錬炉
II  ガス冷却器
III   電気炉
IV  溶融造粒装置
Ｖ  粉砕装置
Ia  精鉱バーナ
Ib  反応炉シャフト
Ic  沈殿装置
Id  煙路
２  塊鉱または戻り材
３  還元体
４  フラックス
５  酸素強化空気
６  追加燃料
７  沈殿物
８  煙道粉塵
９  金属化ニッケルマット
10、11  スラグ
12  高品位ニッケルマット
【図１】
0003618813.tif 000007