(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータリーキルンにおける鉱石とダストの混練を改善し、ダストの発生を抑制する。【解決手段】ロータリーキルンは、回転可能な円筒状のシェル１１と、シェル１１内部を複数の空間１２に仕切る仕切体１３とを備え、仕切体１３は、シェル１１と同心円の円筒体１４と、シェル１１の内部を仕切る複数の隔壁板１５とを有し、各空間１２は、シェル１１の内面に中心に向って設けられた第１のリフター１６と、一方の隔壁板１５に回転方向と同方向に向って立設した第２のリフター１７とを有し、第１のリフター１６の先端と第２のリフター１７の先端と他方の隔壁板１５と円筒体１４とに内接する内接円の面積と、円筒体１４の断面積とが略同じにする。【選択図】図２
2014206344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な円筒状のシェルと、
上記シェルと一体となって回転可能であり、上記シェル内部を複数の空間に仕切る仕切体とを備え、
上記仕切体は、上記シェルと同心円の円筒体と、該円筒体から放射状に設けられて上記シェルの内部を仕切る複数の隔壁板とを有し、
上記シェルと上記円筒体と２つの上記隔壁板とによって囲まれた上記各空間は、上記シェルの内面に立設した第１のリフターと、一方の上記隔壁板に回転方向と同方向に向って立設した第２のリフターとを有し、
上記第１のリフターの先端と上記第２のリフターの先端と他方の上記隔壁板と上記円筒体とに内接する内接円の面積と、上記円筒体の断面積とが略同じであることを特徴とするロータリーキルン。
【請求項２】
上記第２のリフターは、先端側であって高さ1／１０〜５／１０の位置で、先端が曲がっていることを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン。
【請求項３】
上記隔壁板は、上記シェルと上記円筒体との間の空間を６等分するように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のロータリーキルン。
【請求項４】
上記第１のリフター及び第２のリフターは、上記シェルの長手方向に向って長方形に形成され、上記シェル及び上記隔壁板からの高さは、上記シェルが静止状態においてシェル内の上記鉱石及び上記ダストからなる鉱層の高さよりも高いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のロータリーキルン。
【請求項５】
上記仕切体が設けられている範囲は、上記シェルの長手方向の全長３０〜４０％を占める範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のロータリーキルン。
【請求項６】
ニッケル酸化鉱石を乾燥、又は焼成及び部分還元することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のロータリーキルン。
【請求項７】
鉱石と、鉱石を乾燥した後に焼成及び部分還元することにより発生するダストとを回転可能なロータリーキルンにて乾燥する乾燥方法において、
上記ロータリーキルンは、回転可能な円筒状のシェルと、
上記シェルと一体となって回転可能であり、上記シェル内部を複数の空間に仕切る仕切体とを備え、
上記仕切体は、上記シェルと同心円の円筒体と、該円筒体から放射状に設けられて上記シェルの内部を仕切る複数の隔壁板とを有し、
上記シェルと上記円筒体と２つの上記隔壁板とによって囲まれた上記各空間は、上記シェルの内面に立設した第１のリフターと、一方の上記隔壁板に回転方向と同方向に向って立設した第２のリフターとを有し、
上記第１のリフターの先端と上記第２のリフターの先端と他方の上記隔壁板と上記円筒体とに内接する内接円の面積と、上記円筒体の断面積とが略同じであり、
上記シェル及び上記仕切体が回転することによって、上記鉱石及び上記ダストを上記第１のリフター及び上記第２のリフターで掻き上げた後、更に回転することによって上記第１のリフター及び上記第２のリフター上を転動運動させ、上記鉱石及び上記ダストを上記空間内に落下させることで上記鉱石と上記ダストとを混ぜながら乾燥することを特徴とする乾燥方法。
【請求項８】
鉱石と、鉱石を乾燥した後に焼成及び部分還元することにより発生するダストとを回転可能なロータリーキルンにて混練する混練方法において、
上記ロータリーキルンは、回転可能な円筒状のシェルと、
上記シェルと一体となって回転可能であり、上記シェル内部を複数の空間に仕切る仕切体とを備え、
上記仕切体は、上記シェルと同心円の円筒体と、該円筒体から放射状に設けられて上記シェルの内部を仕切る複数の隔壁板とを有し、
上記シェルと上記円筒体と２つの上記隔壁板とによって囲まれた上記各空間は、上記シェルの内面に立設した設けられた第１のリフターと、一方の上記隔壁板に回転方向と同方向に向って立設した第２のリフターとを有し、
上記第１のリフターの先端と上記第２のリフターの先端と他方の上記隔壁板と上記円筒体とに内接する内接円の面積と、上記円筒体の断面積とが略同じであり、
上記シェル及び上記仕切体が回転することによって、上記鉱石及び上記ダストを上記第１のリフター及び上記第２のリフターで掻き上げた後、更に回転することによって上記第１のリフター及び上記第２のリフター上を転動運動させ、上記鉱石及び上記ダストを上記空間内に落下させることで上記鉱石と上記ダストとを混練することを特徴とする混練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式製錬で発生するダストを原料の鉱石と混練して再利用し、再びダストが生じることを抑制し、ダストの発生を低減することができるロータリーキルン及びそのロータリーキルンを用いた鉱石とダストの乾燥方法及び混練方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石、非鉄金属鉱石をはじめとする様々な製錬原料を用いて行う乾式製錬がある。この乾式製錬には、原料の前処理工程として、鉱石に付着している水分を除去する予備乾燥工程が含まれているのが一般的である。
【０００３】
例えば、鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルの一般的な製造方法では、原料となるニッケル酸化鉱石（以下、鉱石という）等の焼成及び部分還元処理にロータリーキルンが用いられる。原料となる鉱石には、付着水を３０％程度含むことから、原料のハンドリング性の向上や後工程における仕事量の軽減等のために、ロータリードライヤーにて予備乾燥を行う。
【０００４】
フェロニッケルの製造方法は、ロータリードライヤーに鉱石、又は鉱石とダストとの混合物を装入し、熱風炉等で発生させた８００℃以上の熱風（以下、高温ガスという場合がある）と、鉱石や混合物が接触することで、鉱石や混合物に付着した水分が乾燥されて適切な含水率に調製される。
【０００５】
そして、ロータリードライヤーで予備乾燥が終わった鉱石や混合物を焼成用ロータリーキルンに投入し、焼成及び部分還元処理を行ない、ニッケル焼鉱を得ることができる。その後、更に還元工程等を行なうことにより、フェロニッケルを得ることができる。
【０００６】
上述したように、ロータリーキルンを使用した焼成工程では、ニッケル焼鉱（数ミリ〜５０ｍｍ程度）を製造する際にダスト（１〜１００μｍ程度）が発生する。ダストは、鉱石と同程度の品位のニッケルを含むことから、通常、原料として再利用される。
【０００７】
再利用する際には、ダストをロータリーキルンから回収して造粒機にてペレットとし、予備乾燥後の鉱石と共にロータリーキルンに装入し、焼成及び部分還元処理を行う。
【０００８】
また、ダストの含水率を調製した後、鉱石と共にロータリードライヤーに装入し、ロータリードライヤーが回転することにより鉱石とダストは混練作用を受け、更に鉱石の持つ造粒性によって造粒される。造粒して得られた造粒物をロータリーキルンに装入し、焼成及び部分還元処理を行う。
【０００９】
このようにダストが発生すると、ダストをロータリーキルンやロータリードライヤーに投入する手間がかかったり、ペレット化する工程を必要とするため、ダストの発生率を低減することが求められている。
【００１０】
ここでいうダスト発生率とは、次の式で求められる値を意味している。
【００１１】
ダスト発生率
＝（ロータリーキルンで発生したダスト重量／ロータリーキルンへの装入物総重量）
【００１２】
一方、ロータリードライヤーに鉱石や混合物を装入して乾燥する際には、これらの装入物と高温ガスとの熱交換効率を向上させることが、燃料の削減という面からコストダウンに効果的である。
【００１３】
経済環境の悪化が叫ばれる昨今、熱交換効率、即ち乾燥効率を向上させるためにロータリードライヤー内部に熱交換用リフターを設置する方法が提案されている。これは、熱交換用リフターで原料鉱石を掻き上げ、熱風との接触機会（接触面積）を多く設けることで熱交換効率を向上させてこの問題を解決している。
【００１４】
例えば特許文献１には、熱交換率を向上させるために、円筒形シェル内に仕切りを設けて「アウターセル」「インナーセル」と称する空間を形成することを特徴とし、鉱石と高温ガスとの熱交換効率を向上させる技術が開示されている。この技術を適用すると、鉱石は円筒形シェルの空間内全域を使ってかき混ぜられるので、熱交換率が向上する。
【００１５】
ところが、特許文献１では、次工程、すなわちロータリーキルンでの焼鉱製造工程におけるダスト発生を低減させることについては考慮されていない。
【００１６】
したがって、乾式製錬においてダストの発生を低減させつつ、ロータリードライヤーによる熱交換効率を従来どおり維持、又は熱交換効率を向上させることが求められている。即ち、ダストの発生を低減させつつ、従来どおりの焼鉱生産量や燃料原単位を維持できること、好ましくは焼鉱生産量を増加させ、燃料原単位を低減させる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００５−３５１４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上述の実情に鑑みて提案されたものであり、乾式製錬において、ロータリーキルンでの焼成及び部分還元処理におけるダスト発生を低減させつつ、同時にロータリードライヤーの熱交換率を従来どおり維持し、又は熱交換効率を向上させることが可能であるロータリーキルン及びそれを用いた鉱石とダストの乾燥方法及び混練方法を提供することを目的とする。即ち、本発明は、ダスト発生を低減させつつ、焼鉱生産量を増加させ、燃料原単位を低減させることが可能なロータリーキルン及びそれを用いた鉱石とダストの乾燥方法及び混練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】
【００１９】
上述した目的を達成する本発明に係るロータリーキルンは、鉱石を乾燥後、焼成及び部分還元することにより発生するダストと、該鉱石とを混練する回転可能なロータリーキルンであり、回転可能な円筒状のシェルと、シェルと一体となって回転可能であり、シェル内部を複数の空間に仕切る仕切体とを備え、仕切体は、シェルと同心円の円筒体と、該円筒体から放射状に設けられてシェルの内部を仕切る複数の隔壁板とを有し、シェルと円筒体と２つの隔壁板とによって囲まれた各空間は、シェルの内面に中心に向って設けられた第１のリフターと、隔壁板の一方の面に回転方向と同方向に向って設けられた第２のリフターとを有し、第１のリフターの先端と第２のリフターの先端と隔壁板の他方の面と円筒体とに内接する内接円の面積と、円筒体の断面積とが略同じであることを特徴とする。
【００２０】
上述した目的を達成する本発明に係る乾燥方法は、鉱石を乾燥後、焼成及び部分還元することにより発生するダストと、該鉱石とを回転可能なロータリーキルンにて乾燥する乾燥方法であって、ロータリーキルンは、回転可能な円筒状のシェルと、シェルと一体となって回転可能であり、シェル内部を複数の空間に仕切る仕切体とを備え、仕切体は、シェルと同心円の円筒体と、該円筒体から放射状に設けられて上記シェルの内部を仕切る複数の隔壁板とを有し、シェルと円筒体と２つの隔壁板とによって囲まれた各空間は、シェルの内面に中心に向って設けられた第１のリフターと、一方の上記隔壁板に回転方向と同方向に向って設けられた第２のリフターとを有し、第１のリフターの先端と第２のリフターの先端と他方の隔壁板と円筒体とに内接する内接円の面積と、円筒体の断面積とが略同じであり、シェル及び仕切体が回転することによって、鉱石及びダストを上記第１のリフター及び第２のリフターで掻き上げた後、更に回転することによって第１のリフター及び第２のリフター上を転動運動させ、鉱石及びダストを空間内に落下させることを特徴とする。
【００２１】
上述した目的を達成する本発明に係る混練方法は、鉱石を乾燥後、焼成及び部分還元することにより発生するダストと、該鉱石とを回転可能なロータリーキルンにて混練する混練方法であって、上記乾燥方法と同様のロータリーキルンにより混練を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、ロータリーキルンのシェル内を複数の隔壁板で仕切って形成された各空間内に第１のリフター及び第２のリフターを設けて、鉱石とダストとを転動運動及び上下運動させて鉱石とダストとを混練することで、強度の高い造粒物を生成することができる。これにより、本発明では、ダストの発生を低減しつつ、熱交換効率を従来どおり維持し、又は向上させることができる。即ち、本発明では、ダストの発生を低減しつつも、焼鉱生産量及び燃料原単位を従来どおり維持でき、又は増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用したロータリーキルンを使用した乾式製錬の方法を示す図である。
【図２】本発明を適用したロータリードライヤー内部の一部を示す斜視図である。
【図３】同ロータリードライヤーの一部を示す斜視図である。
【図４】同ロータリードライヤーに用いられる仕切体の斜視図である。
【図５】同ロータリードライヤーの断面図である。
【図６】同ロータリードライヤーにおいて、ある空間が最下点にある状態を示す断面図である。
【図７】ある空間が回転し、鉱石及びダストが第１のリフター及び第２のリフターによって掻き上げられた状態を示す断面図である。
【図８】ある空間が最下点から約９０度以上回転し最上点に達するまで回転し、鉱石及びダストが第１のリフターに沿って落下している状態を示す断面図である。
【図９】ある空間が最上点から回転し、鉱石及びダストが第２のリフターによって掻き上げられた状態を示す断面図である。
【図１０】ある空間が最上点から約４５度回転し、鉱石及びダストが第２のリフターに沿って落下している状態を示す断面図である。
【図１１】第２のリフターが外側に向いているロータリードライヤーであって、ある空間が最上点に達し、鉱石及びダストが第２のリフターによって掻き上げられた状態を示す断面図である。
【図１２】第２のリフターが外側に向いているロータリードライヤーであって、ある空間が最上点から約４５度回転し、鉱石及びダストが第２のリフターに沿って落下している状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明を適用したロータリードライヤー及び鉱石とダストの乾燥方法及び混練方法について詳細に説明する。なお、本発明は、特に限定がない限り、以下の詳細な説明に限定されるものではない。
【００２５】
１.乾式製錬について
２.乾式製錬の各工程
２−１.予備乾燥工程
２−１−１  ロータリードライヤーの第１の実施の形態
２−１−２  ロータリードライヤーの第２の実施の形態
２−２.焼成工程
【００２６】
［１.乾式製錬について］
乾式製錬は、図１に示すように、複数のロータリーキルンを用いて行う。乾式製錬を行う装置は、図１に示すように、原料となる鉱石１を予備乾燥させる予備乾燥用のロータリーキルンとしてロータリードライヤー２と、乾燥後の乾燥鉱石３を焼成及び部分還元を行う焼成還元用のロータリーキルン４とを備える。なお、以下では、乾燥用のロータリーキルンをロータリードライヤーとし、焼成還元用のロータリーキルンを単にロータリーキルンとして説明する。
【００２７】
乾式製錬は、鉱石１をロータリードライヤー２で予備乾燥を行う予備乾燥工程と、得られた乾燥鉱石３をロータリーキルン４にて乾燥、焼成、更に部分還元を行い焼成鉱石を得る焼成工程とを有する。このような乾式製錬としては、例えばフェロニッケル製錬があるが、下記に説明する乾式製錬はフェロニッケル製錬に限定されず、他の金属製錬にも適用することができる。
【００２８】
乾式製錬では、原料の鉱石１をロータリードライヤー２にて予備乾燥して付着水分を少なくする。例えば付着水分を２０％程度まで低減させる。次に、得られた乾燥鉱石３と還元剤とをロータリーキルン４に装入して焼成と予備還元を行う。還元剤としては、例えば無煙炭等の化石燃料等である。そして、焼成及び部分還元により焼鉱を得ることができる。なお、後工程の電気炉における還元溶融でのトラブル回避のために、焼鉱の温度を８００℃以上で維持する操業を行っている。
【００２９】
そのロータリードライヤー２及びロータリーキルン４内では、鉱石１の乾燥処理や焼成処理に伴ってダスト５が発生する。発生したダスト５は、鉱石１と同程度の品位のニッケルを含む。このことから、通常、原料として再利用するために、回収したダスト５を鉱石１と共にロータリードライヤー２やロータリーキルン４に装入して製錬を行う。
【００３０】
［２．乾式製錬の各工程］
次に、予備乾燥工程及び焼成工程について説明する。
【００３１】
＜２−１.予備乾燥工程＞
予備乾燥工程は、鉱石１の付着水分が適切な含水率となるまでロータリードライヤー２にて乾燥させる。予備乾燥工程では、例えば熱ガスを用いて鉱石１を乾燥させる。乾燥温度は、例えば８００℃〜１０００℃程度である。
【００３２】
ダスト５を再利用する場合には、ロータリードライヤー２に鉱石１と共にダスト５を装入して乾燥を行う。
【００３３】
ここで、ダストを原料として再利用する際には、例えばダストを造粒機にてペレット化し、そのダストペレットをロータリードライヤーに装入する方法がある。しかしながら、ダストペレットを作製するには、水分を添加するにあたりダスト組成に対応した最適水分量の許容範囲が狭く、また、ダスト組成が変動するため、ダスト組成に応じた最適水分量を常に添加することが難しい。また、ダストは、乾燥した粉状であり、フラッシングを起こしやすく、ダストを定量的に切り出すことが難しい。これらの理由から、ダストペレットの性状が悪化し、ダストが発生しやすい状況となる。
【００３４】
また、もう１つの方法としては、ダストをそのまま鉱石と共にロータリードライヤーに投入する方法がある。この方法では、鉱石が持つ自己造粒性の特徴を活かして鉱石とダストをロータリードライヤー内で混練しペレットを造ることができる。この鉱石とダストのペレットは、鉱石中に含まれるモンモリロナイトなどの粘土成分がバインダーとして働くため、上述したダスト単独で造られたペレットと比較して強度が向上しロータリーキルン内でダストが発生しにくくなるという特徴を有する。
【００３５】
したがって、鉱石とダストの混練が充分に行なえない状態で乾燥が進行すると、ロータリードライヤー内でダスト単独のペレットが多く造られることとなりロータリーキルン４においてダストが発生しやすい状況となる。
【００３６】
そこで、予備乾燥工程では、鉱石とダストが十分に混練され、高い強度のペレットを生成し、ダストが発生しにくい状況にする必要がある。本発明では、以下に説明するロータリードライヤー２にて鉱石１とダスト５を混練しながら乾燥することで、良好な混練状態を維持でき、ダスト単独のペレットを造らず、高い強度のペレットを得てダストの発生を抑制することができる。
【００３７】
（ロータリードライヤー）
＜２−１−１．ロータリードライヤーの第１の実施の形態＞
予備乾燥工程で用いられるロータリードライヤー２は、図２に示すように、回転可能な円筒状のシェル１１と、シェル１１内部を複数の空間１２に仕切る仕切体１３とを備える。ロータリードライヤー２は、シェル１１の鉱石１及びダスト５が装入される側に仕切体１３が設けられる。
【００３８】
仕切体１３は、図２及び図３に示すように、シェル１１と同心円の円筒体１４と、円筒体１４から放射状に設けられ、シェル１１と円筒体１４との間の空間を複数の空間１２に仕切る複数の隔壁板１５とを有する。仕切体１３は、円筒体１４と隔壁板１５とによってシェル１１の内部に複数の空間１２を形成している。図３では、隔壁板１５を６枚設けて６等分に分けて６つの空間１２を形成しているが、このことに限定されず、本発明の効果が得られれば隔壁板１５を複数設けて複数の空間１２を形成するようにしてもよい。仕切体１３は、シェル１１長手方向の全長３０〜４０％の範囲を占める程度に設けることが好ましく、例えば図２に示すように鉱石１やダスト５の装入側に３つ設けられている。
【００３９】
仕切体１３の円筒体１４は、例えば鋼管で形成されているが、ロータリードライヤー２に用いることができれば材質は特に限定されない。円筒体１４は、図２に示すように、長尺状に形成されていてもよく、または隔壁板１５とほぼ同じ長さであってもよい。また、円筒体１４の直径は、後述するように、シェル１１の直径の３／１０〜４／１０であることが好ましい。
【００４０】
隔壁板１５は、図４に示すように、円筒体１４に一体に形成されている。隔壁板１５は、略矩形状に形成され、円筒体１４側とは反対側の端部がシェル１１の内面に例えば溶接等により接続されている。これにより、シェル１１が回転することによって、仕切体１３もシェル１１と共に回転する。
【００４１】
そして、仕切体１３によって形成される各空間１２は、シェルと円筒体と２つの隔壁板とによって形成されている。各空間１２は、鉱石１とダスト５とを十分に混練し、乾燥を効率良く行うことができるように、鉱石１とダスト５とを掻き上げるリフターが設けられている。リフターは、図３及び図５に示すように、シェル１１の内面に中心に向って設けられた第１のリフター１６と、一方の隔壁板１５にシェル１１の回転方向と同方向に向って設けられた第２のリフター１７とを有する。
【００４２】
第１のリフター１６は、シェル１１の内面から中心に向って立設され、例えば隔壁板１５の長辺と略同じ長さを有する略矩形状に形成されている。第１のリフター１６は、例えば各空間１２において図３に示すようにシェル１１の内面を例えば３分割するように２つ設けてもよいが、鉱石１とダスト５との混練性を向上できれば大きさや数は限定されない。
【００４３】
第１のリフター１６は、シェル１１が回転することにより、その第１のリフター１６が設けられている空間１２内に装入された鉱石１及びダスト５を掻き上げ、更にシェル１１が回転することによって鉱石１とダスト５を第１のリフター１６に沿って転がし空間１２内に落下させる。これにより、鉱石１とダスト５は、良く混練され、また熱ガス等との接触機会も多くなる。
【００４４】
第１のリフター１６の高さは、図５に示すように、鉱層１８の高さよりも高くなっていることが好ましい。ここで、鉱層１８とは、図５に示すように、シェル１１に鉱石１及びダスト５を装入し、シェル１１及び仕切体１３が回転していない静止状態において、鉱石１及びダスト５が集まってできた層のことをいう。即ち、第１のリフター１６により鉱石１及びダスト５を掻き上げることができるように、第１のリフター１６の高さを鉱層１８の高さよりも高くする。鉱層１８の高さが第１のリフター１６の高さを越えるほど鉱石１及びダスト５を装入してしまうと、装入した鉱石１及びダスト５のうち第１のリフター１６によって掻き上げられる鉱石１及びダスト５の量が少なくなり、転動運動する鉱石１及びダスト５の量が少なくなる。したがって、第１のリフター１６の高さを鉱層１８の高さよりも高くすることによって、装入された鉱石１及びダスト５のうちより多くの鉱石１及びダスト５を掻き上げることができ、より多くの鉱石１及びダスト５を転動運動させることができる。
【００４５】
第２のリフター１７は、空間１２を形成する一方の隔壁板１５にシェル１１の回転方向と同方向に立設され、例えば隔壁板１５の長辺と略同じ長さを有する略矩形状に形成されている。第２のリフター１７は、図５に示すように、各空間１２において隔壁板１５を例えば３分割するように２つ設けているが、鉱石１とダスト５との混練性が向上できれば大きさや数は限定されない。
【００４６】
第２のリフター１７も第１のリフター１６と同様に、シェル１１が回転することにより、その第２のリフター１７が設けられた空間１２内に装入された鉱石１及びダスト５を掻き上げ、更にシェル１１が回転することによって鉱石１とダスト５とを第２のリフター１７に沿って転がし空間１２内に落下させる。これにより、鉱石１とダスト５は、良く混練され、また熱ガス等との接触機会も多くなる。また、第２のリフター１７も第１のリフター１６と同様に、掻き上げて転動運動させる鉱石１及びダスト５の量が多くなるように、第２のリフター１７の高さを鉱層１８の高さよりも高くすることが好ましい。
【００４７】
第２のリフター１７は、隔壁板１５の長辺と略同じ長さを有する略矩形状に形成され、図５に示すように、先端を屈曲させることが好ましい。このような第２のリフター１７としては、隔壁板１５側が平坦に形成された平坦部１７ａと、この平坦部１７ａと連続している先端が屈曲している屈曲部１７ｂとを有する。屈曲部１７ｂは、例えば図５に示すようにシェル１１の中心側に屈曲している、屈曲部１７ｂは、平坦部１７ａとのなす角が９０度以上、１８０度未満となるように曲げられている。平坦部１７ａとのなす角が９０度未満の場合には、平坦部１７ａと屈曲部１７ｂとの間に鉱石１やダスト５が挟まりやすくなる。
【００４８】
屈曲部１７ｂは、第２のリフター１７で掻き上げた鉱石１及びダスト５を第２のリフター１７上でより長い時間保持できるようにする。屈曲部１７ｂは、鉱石１及びダスト５を掻き上げてより長い時間保持できれば屈曲位置は特に限定されないが、例えば、先端側であって、高さ1／１０〜５／１０の位置で屈曲していることが好ましい。高さ１／１０未満の位置で曲げて屈曲部１７ｂを設けた場合には、屈曲部１７ｂの面積が狭く、屈曲部１７ｂを乗り越えて鉱石１及びダスト５が第２のリフター１７から落下し、第２のリフター１７が掻き上げた鉱石１とダスト５の滞留時間の増加は僅かとなってしまう。また、滞留時間の増加が僅かであるため、第２のリフター１７上での鉱石１及びダスト５の転動距離を十分に延ばすことができない。一方、先端側であって高さ５／１０よりも先端から遠い位置で曲げて屈曲部１７ｂを設けた場合には、平坦部１７ａが短くなり、平坦部１７ａにおける鉱石１とダスト５の転動運動の距離が短くなってしまう。
【００４９】
また、空間１２内において、第１のリフター１６の先端及び第２のリフター１７の先端と空間１２を形成する２つの隔壁板１５のうち第２のリフター１７が設けられていない他方の隔壁板１５と円筒体１４とに内接する内接円の面積と、円筒体１４の断面積とが略同じである。ロータリードライヤー２では、このように内接円の面積と円筒体１４の断面積とが略同じとなるように、仕切体１３をシェル１１内に設ける。内接円の面積と円筒体１４の断面積とを略同じにするには、例えば、円筒体１４の直径がシェル１１の直径の３／１０〜４／１０となるようにし、円筒体１４から均等に放射状に隔壁板１５を設けて６つの空間１２を形成する。なお、内接する内接円の面積と、円筒体の断面積とが略同じになればこのことに限定されるものではない。
【００５０】
内接する内接円の面積と、円筒体１４の断面積とを略同じとなるようにすることで、内接円及び円筒体１４が同じ速度で１回転するようになるため、６つの空間１２と円筒体１４は同じ周速度となり、ロータリードライヤー２に装入された鉱石１やダスト５を同じ速度で転がすことができる。これにより、生成されるペレットの核に対して粒子径の近い鉱石１やダスト５を付着させることができるため、強度の高いペレットを得ることができる。
【００５１】
以上のような構成のロータリードライヤー２では、次のようにして鉱石１とダスト５とを混練してペレットを生成すると共に適度な水分となるように乾燥させる。図６〜図１０に示すように、シェル１１に鉱石１とダスト５とが装入されシェル１１が回転することによって、仕切体１３によって形成された各空間１２に鉱石１とダスト５が入り込み、空間１２内に鉱石１及びダスト５が入ったまま空間１２が回転する。
【００５２】
ロータリードライヤー２の回転数は、０．５〜２．０ｒｐｍであることが好ましい。回転数が２．０ｒｐｍよりも速い場合、形成されたペレットが例えば第１のリフター１６から空間１２内に落下する際に、隔壁板１５や第２のリフター１７に当って割れるため、粒度の揃ったペレットが得られにくくなる。ペレットの粒度が揃っていない場合、付着水分のばらつきが大きくなる。一方、回転数が０．５ｒｐｍよりも遅い場合、回転数が遅いため、鉱層１８内での鉱石１とダスト５の動きが鈍くなり、転動運動が減少してしまう。
【００５３】
例えば、図６に示すように、シェル１１の最も下側（以下、最下点という。）に位置する空間１２に装入された鉱石１やダスト５は、隔壁板１５と第１のリフター１６との間に鉱層１８を形成する。なお、鉱石１やダスト５の動きを説明するために、図６〜図１０では、１つの空間１２内に鉱石１とダスト５が装入された状態を示したが、実際には、他の空間１２にも鉱石１やダスト５は装入され、装入された鉱石１やダスト５の動きは図６〜図１０に示すものと同様である。また、通常は、回転しているシェル１１に鉱石１及びダスト５が挿入されるため、図６に示す状態よりも図７に示す状態に近いものとなる。
【００５４】
空間１２に装入された鉱石１及びダスト５は、図７に示すように、第１のリフター１６及び第２のリフター１７によって掻き上げられる。具体的に、シェル１１が回転することにより、シェル１１の内面に載っている鉱石１及びダスト５は、シェル１１の内面に沿って回転方向とは反対側に向って移動し、第１のリフター１６に達するまで移動し、鉱石１とダスト５は第１のリフター１６によって掻き上げられる。第１のリフター１６に達するまでの鉱石１とダスト５は、鉱層１８内を移動し（以下、転動運動という）、更にシェル１１が回転して第１のリフター１６を乗り越えて移動することで、雪だるまのように造粒される。第２のリフター１７上の鉱石１及びダスト５についてもシェル１１が回転することにより、第２のリフター１７に沿って回転方向とは反対側に向って移動し、隔壁板１５まで移動し、転動運動する。この際に、第２のリフター１７に屈曲部１７ｂが設けられている場合、鉱石１及びダスト５が第２のリフター１７から落下することを防止でき、第２のリフター１７上で鉱石１及びダスト５の保持することができる。これにより、鉱石１及びダスト５は、第２のリフター１７で保持される時間が長くなるため、第２のリフター１７上でのより多くの転動運動を行わせることができる。
【００５５】
更に、シェル１１が回転して、図８に示すように、空間１２が最下点から約９０度以上回転して空間１２が最上点に到達するまでの間に、第１のリフター１６上に乗っている鉱石１やダスト５は第１のリフター１６上を転動運動しながら空間１２内に一気に落下する。このように、鉱石１とダスト５が鉱層１８内を転動運動し、更に第１のリフター１６上を移動しながら落下することにより、鉱石１とダスト５の移動距離を伸ばすことができるため、混練回数を増やすことができる。また、第１のリフター１６から落下することにより、熱ガスと接触する機会が多くなり、効率良く乾燥させることができる。そして、落下した鉱石１やダスト５は、第２のリフター１７が設けられた隔壁板１５上に載る。
【００５６】
そして、図９に示すように、空間１２が最上点から更に回転すると、鉱石１とダスト５は、第２のリフター１７に掻き上げられ、第２のリフター１７及び隔壁板１５上に乗っている状態でシェル１１が回転する。最上点から更に回転すると、鉱石１及びダスト５は、第２のリフター１７の平坦部１７ａ上を転がり、転動運動する。
【００５７】
図１０に示すように、更に最上点から約９０度回転し最下点に達するまでの間に、鉱石１とダスト５は第２のリフター１７から転動運動をしながら一気に落下する。
【００５８】
以上のような構成のロータリードライヤー２では、シェル１１が最下点から最上点に向って回転する際に、第１のリフター１６及び第２のリフター１７で鉱石１及びダスト５を掻き上げることによって空間１２の底に鉱石１とダスト５が一塊となって溜まることなく、分散される。また、シェル１１が回転することによって、鉱石１及びダスト５が第１のリフター１６上を転動運動しながら移動して空間１２内に落下する。また、第２のリフター１７によって掻き上げられた鉱石１やダスト５は、シェル１１が最下点から最上点に向って回転している間、屈曲部１７ｂによって空間１２内に落下することなく、第２のリフター１７上に載ったまま第２のリフター１７上を転動運動するようになる。
【００５９】
そして、シェル１１が最上点から最下点に向って回転する際には、第１のリフター１６から落下して第２のリフター１７上に載った鉱石１及びダスト５と合わせて第２のリフター１７上を転動運動して移動し、空間１２内に落下する。
【００６０】
このように、上述のロータリードライヤー２では、シェル１１が１回転する間に鉱石１及びダスト５が第１のリフター１６や第２のリフター１７よって掻き上げられて落下するという空間１２内において上下運動が行われ、造粒と乾燥が交互に行われる。
【００６１】
このロータリードライヤー２では、第１のリフター１６及び第２のリフター１７を設けることにより、鉱石１とダスト５の移動距離は長くなり、より多くの転動運動を行うことができる。更に、このロータリードライヤー２では、鉱石１とダスト５が上下運動することにより、熱ガスとの接触機会が増えて熱交換率を向上させることができる。
【００６２】
したがって、このロータリードライヤー２では、鉱石１とダスト５とを一緒に装入し、より多くの転動運動を行うことで鉱石１が持つ自己造粒性を活かしつつ、鉱石１とダスト５の混練状態が良好となり、揃った粒度で、かつ、強度の高いペレットを得ることができる。これにより、後の焼成工程においてダスト５の発生を抑制できる。また、このロータリードライヤー２では、効率良く乾燥することができる。これにより、ダストの発生を低減しつつも、熱交換効率を従来どおりに維持することも、又は向上させることもできる。したがって、このロータリードライヤー２では、ダストの発生を低減しつつも、焼鉱生産量及び燃料原単位を従来どおり維持でき、又は増加させることができる。
【００６３】
＜２−１−１．ロータリードライヤーの第２の実施の形態＞
上述したロータリードライヤー２では、図５に示すように、第２のリフター１７の屈曲部１７ｂをシェル１１の中心側に屈曲させたが、このことに限定されず、図１１に示すように屈曲部１７ｂを外側に曲げるようにしてもよい。
【００６４】
図１１に示すロータリードライヤー２０は、第２のリフター１７の屈曲部１７ｂをシェル１１の外側に曲げたこと以外は上述したロータリードライヤー２と同様であるため、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６５】
ロータリードライヤー２０における鉱石１とダスト５の混練及び乾燥の動作を説明する。シェル１１の空間１２が最下点から最上点に向って回転する際には、上述したロータリードライヤー２と同様に第１のリフター１６及び第２のリフター１７によって掻き上げられ、第１のリフター１６から落下した鉱石１及びダスト５が第２のリフター１７上で合わさって第２のリフター１７上で転動運動する。
【００６６】
そして、シェル１１が最上点から最下点に向って回転すると、図１１に示すように、第２のリフター１７上の鉱石１及びダスト５は、第２のリフター１７の平坦部１７ａ上を転がるがそのまま一気に落下しない。即ち、第２のリフター１７に屈曲部１７ｂを設けることにより、鉱石１とダスト５が第２のリフター１７から空間１２内に落下するタイミングを遅らせることができる。第２のリフター１７によって掻き上げられた鉱石１とダスト５の滞留時間を増加させ、鉱石１とダスト５に対してより多くの転動運動を行わせることができる。
【００６７】
そして、図１２に示すように、シェル１１が更に最上点から約９０度回転し最下点に達するまでの間に、鉱石１とダスト５は屈曲部１７ｂで少し停滞した後、屈曲部１７ｂ上を転がりながら落ちていく。
【００６８】
以上のようなロータリードライヤー２０では、上述したロータードライヤー２と同様に、第１のリフター１６及び第２のリフター１７により、鉱石１とダスト５はより多くの転動運動を行うことにより、鉱石１が持つ自己造粒性を活かしつつ、鉱石１とダスト５の混練状態が良好となり、揃った粒度で、かつ、強度の高いペレットを得ることができる。
【００６９】
また、このロータリードライヤー２０では、第１のリフター１６及び第２のリフター１７によって鉱石１とダスト５が上下運動することにより、熱ガスとの接触機会が増えて熱交換率を向上させることができる。これにより、このロータリードライヤー２０では、ダスト５の発生を低減しつつも、熱交換効率を従来どおりに維持することも、又は向上させることもできる。したがって、ロータリードライヤー２０では、ダスト５の発生を低減しつつも、焼鉱生産量及び燃料原単位を従来どおり維持でき、又は増加させることができる。
【００７０】
＜２−２.焼成工程＞
焼成工程では、図１に示すように、予備乾燥工程にてロータリードライヤー２、２０で水分の一部が除去された乾燥鉱石３とダスト５とからなるペレット６をロータリーキルン４に装入し、燃料の燃料熱により加熱させて焼成と部分還元処理を行う。
【００７１】
焼成工程は、一般的な乾式製錬における焼成工程と同様であり、焼成条件も一般的な乾式製錬における焼成条件と同様である。
【００７２】
焼成工程では、前工程の予備乾燥工程において、上述したロータリードライヤー２、２０にて得られた強度の高いペレット６をロータリーキルン４で焼成するため、ペレット６中のダスト５が再びダスト５として飛散することを防止できる。したがって、焼成工程では、ダスト５の発生を低減し、ロータリーキルン４から排出される焼鉱を増加させることができる。
【００７３】
なお、ロータリーキルン４において、上述したロータリードライヤー２やロータリードライヤー２０と同様に内部に仕切体１３及び第１のリフター１６及び第２のリフター１７を設けた構成としてもよい。ロータリーキルン４をこのような構成として場合には、焼成の際の熱交換効率を向上させることができる。
【００７４】
以上詳述したように、ロータリードライヤー２では、シェル１１内を複数の空間１２に区切り、各空間１２に鉱石１及びダスト５を掻き上げる第１のリフター１６と第２のリフター１７を設けて、鉱石１とダスト５の転動運動をより長くして造粒し、上下運動により乾燥効率を向上させることで、粒径が揃った強度が高いペレットを効率良く得ることができる。これにより、次工程の焼成工程では、ダスト５の飛散を抑制でき、ダスト５の発生を低減し、焼鉱の生成量を増やすことができる。
【００７５】
したがって、本発明を適用したロータリーキルンでは、ダスト５の発生を低減しつつも、焼鉱生産量及び燃料原単位を従来どおり維持、又は増加させることができる。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００７７】
（実施例１）
実施例１では、図１に示す乾式製錬の装置を用いて製錬を行った。
【００７８】
まず、ロータリードライヤーにて鉱石を予備乾燥し、得られた乾燥鉱石をロータリーキルンにて焼成を行う。この際に、ロータリーキルンから発生したダストは、混合用ダストとして、鉱石と混合し、鉱石が有する造粒性を利用して、ロータリードライヤー内で予備乾燥及び混練造粒する。
【００７９】
実施例１では、次のようなロータリードライヤーを用いて予備乾燥及び混練造粒を行った。ロータリードライヤーは、シェルの直径が５ｍ、円筒体の内径が１．４ｍであり、長さが１５ｍであって、隔壁板の大きさが高さ１８０ｃｍ、長さ５００ｃｍであって円筒体から放射状に６枚設けられ、６つの空間を形成している。そして、第１のリフターの大きさが高さ５００ｍｍ、長さ１０００ｃｍであって各空間に２枚ずつ設けられ、第２のリフターの大きさは屈曲部が３０ｍｍ、その他の部分が２７０ｍｍであって隔壁板に対してシェルの回転方向に突出して設けられ、屈曲部がシェルの内側に向って曲がっており、各空間に２枚ずつ設けられている。即ち、第１のリフターの先端と第２のリフターの先端と空間を形成する隔壁板のうち第２のリフターが設けられていない隔壁板と円筒体とに内接する内接円の面積と、円筒体の断面積とが略同じであって、第２のリフターは、高さ１／１０の位置でシェルの中心側に曲げて屈曲部を形成し、仕切体が設けられている範囲は、シェルの長手方向の全長の３８％である。
【００８０】
ロータリーキルンには、直径４．８ｍ，長さ１０５ｍのニッケル鉱石焼成用ロータリーキルンを用いた。
【００８１】
実施例１では、ロータリーキルンから発生したダスト１００％の水分が２５％に調整した後、鉱石と共に上述のロータリードライヤーを用いて混練乾燥した後、ロータリーキルンに装入して焼成を行った。
【００８２】
（比較例１）
比較例１では、ロータリードライヤーで造粒せず、ロータリーキルンから発生したダストを１００％造粒機でペレット化した。そして、得られたペレットをロータリーキルンへ装入し、焼成を行った。
【００８３】
（比較例２）
比較例２では、従来の乾式製錬において用いられているロータリードライヤーを用いて予備乾燥及び造粒混練を行った。従来のロータリードライヤーとしては、実施例１におけるロータリードライヤーにおいて第２のリフターを設けていないものであり、仕切体によって６つの空間を形成したものである。
【００８４】
比較例２では、ロータリーキルンから発生したダストの水分を１００％から２５％に調整した後、鉱石と共に従来のロータリードライヤーを用いて混練乾燥した後、ロータリーキルンに装入して焼成を行った。
【００８５】
なお、実施例１と比較例１では、鉱石とダストの造粒をロータリードライヤーで行うか、造粒機で行うかの違いであり、温度等の焼成条件は同じである。また、実施例１と比較例２では、ロータリードライヤーの構成が異なるのみであり、予備乾燥、造粒混練の条件及び焼成条件は同じである。
【００８６】
上述した実施例１及び比較例１、２におけるダストの発生は、下記の表１に示すようになった。実施例及び比較例のダストの発生については、ロータリーキルン装入物総量（乾燥鉱石とダストペレットの合計量）に対する、ダストの発生総量の重量割合から求めた。そして、表１に示す実施例１及び比較例２のダストの発生率は、比較例１でのダスト発生割合を１とした場合の実施例１及び比較例２のそれぞれのダスト発生割合を相対値で示した。その結果、実施例１は０．６〜０．７となり、比較例２は、０．７〜０．８となった。したがって、本発明を適用した実施例１では、造粒機を用いた比較例１に対して０．６〜０．７に低減させることができ、更に、従来のロータリードライヤーを用いた比較例２の発生率よりも低いことから、ダストの発生を抑制できることがわかる。
【００８７】
また、実施例１及び比較例１、２における焼鉱量は、下記の表１に示すようになった。表１に示す実施例１及び比較例２の焼鉱量は、比較例１での焼鉱生成量を１とした場合の実施例１及び比較例２のそれぞれの焼鉱生産量を相対値で示した。その結果、実施例１は、１．２〜１．３となり、比較例２は、１．１〜１．２となった。したがって、本発明を適用した実施例１では、造粒機を用いた比較例１に対して１．２〜１．３まで増加させることができ、従来のロータリードライヤーを用いた比較例２と比べても劣ることはなく、焼鉱量を維持できることがわかる。実施例１では、ダストの発生が抑制されたことにより、鉱石をより多く焼鉱とすることができた。
【００８８】
更に、実施例１及び比較例１、２におけるロータリードライヤーの燃料原単位は、下記の表１に示すようになった。表１に示す燃料原単位は、比較例１でのロータリードライヤーの燃料原単位を１とした場合の実施例１及び比較例２のそれぞれの燃料原単位を相対値で示した。その結果、実施例１では、０．７となり、比較例２においても０．７となった。したがって、本発明を適用いた実施例１では、造粒機を用いた比較例１に対して０．７まで低下させることができ、従来のロータリードライヤーを用いた比較例２と比べても劣ることはなく燃料原単位を維持できていることがわかる。したがって、実施例１では、熱交換効率が維持又は向上された。
【００８９】
【表１】
2014206344.tif 000003
【図１】
2014206344.tif 000004
【図２】
2014206344.tif 000005
【図３】
2014206344.tif 000006
【図４】
2014206344.tif 000007
【図５】
2014206344.tif 000008
【図６】
2014206344.tif 000009
【図７】
2014206344.tif 000010
【図８】
2014206344.tif 000011
【図９】
2014206344.tif 000012
【図１０】
2014206344.tif 000013
【図１１】
2014206344.tif 000014
【図１２】
2014206344.tif 000015