(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、該ペレットを還元加熱することによって製錬するニッケル酸化鉱の製錬方法であって、
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製錬炉にて所定の還元温度で還元加熱する還元工程と
を有し、
前記ペレット製造工程では、炭素質還元剤を混合せずに、前記ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して混合物とし、該混合物を塊状化してペレットを形成し、
前記還元工程では、得られたペレットを前記製錬炉に装入するにあたり、予め該製錬炉の炉床に炭素質還元剤を敷き詰めて、該炭素質還元剤上に該ペレットを載置し、さらに該ペレットを炭素質還元剤により覆い隠した状態にして還元加熱する
ことを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法。
【請求項２】
前記還元工程では、前記炭素質還元剤上に載置したペレットを、さらに炭素質還元剤により覆い隠すにあたり、覆い隠されたペレットの上端から該炭素質還元剤の層の表面までの厚さが、少なくとも該ペレットの高さ方向の大きさの５％以上となるようにすることを特徴とする請求項１に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。
【請求項３】
前記ペレットを前記製錬炉に装入する際の温度を６００℃以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。
【請求項４】
ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、該ペレットを製錬炉にて還元加熱することによって製錬するためのペレットの装入方法であって、
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、還元加熱するための製錬炉に装入するペレット装入工程と
を有し、
前記ペレット製造工程では、炭素質還元剤を混合せずに、前記ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して混合物とし、該混合物を塊状化してペレットを形成し、
前記ペレット装入工程では、予め前記製錬炉の炉床に炭素質還元剤を敷き詰めて、該炭素質還元剤上に該ペレットを載置し、さらに該ペレットを炭素質還元剤により覆い隠した状態にする
ことを特徴とするペレットの装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル酸化鉱の製錬方法、ペレットの装入方法に関し、より詳しくは、原料鉱石であるニッケル酸化鉱からペレットを形成し、そのペレットを製錬炉にて還元加熱することによって製錬するニッケル酸化鉱の製錬方法、及びその製錬炉へのペレットの装入方法に関する。
【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】
このペレットは、例えば、通気性の保持、原料成分の偏在防止等の役割を達成するために、製錬炉に装入されて還元加熱等の製錬操作が始まっても、その形状を維持することが重要となる。
【０００５】
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してペレットを製造し、そのペレットを炉内に装入して還元工程を行う技術が開示されている。
【０００６】
しかしながら、炭素質還元剤は、他の原料との「馴染み」が悪く、炭素質還元剤を加えない場合と比較すると、製造されたペレットの強度は弱くなる。ペレットを製錬炉に装入するにあたって、装入時に受ける力で崩壊してしまうほどペレットの強度が不足する場合には、上述した特許文献１（例えば段落〔００６１〕参照）に記載がある通り、バインダーを添加する等、必要な強度を得るための何らかの手段を講じなければならないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
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、ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、そのペレットを製錬炉にて還元加熱することによって製錬する方法において、ペレットの強度を維持しつつ、製錬工程（還元工程）における製錬反応を効果的に進行させることができるニッケル酸化鉱の製錬方法、その製錬炉へのペレットの装入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】
【０００９】
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、炭素質還元剤を含まないペレットを製造し、そのペレットを炭素質還元剤で覆い隠すような状態となるように製錬炉に装入して還元加熱処理を施すことによって、ペレットの強度を維持しながら、製錬反応を効果的に進行させることができることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下のものを提供する。
【００１０】
（１）本発明は、ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、該ペレットを還元加熱することによって製錬するニッケル酸化鉱の製錬方法であって、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製錬炉にて所定の還元温度で還元加熱する還元工程とを有し、前記ペレット製造工程では、炭素質還元剤を混合せずに、前記ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して混合物とし、該混合物を塊状化してペレットを形成し、前記還元工程では、得られたペレットを前記製錬炉に装入するにあたり、予め該製錬炉の炉床に炭素質還元剤を敷き詰めて、該炭素質還元剤上に該ペレットを載置し、さらに該ペレットを炭素質還元剤により覆い隠した状態にして還元加熱することを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法である。
【００１１】
（２）また本発明は、上記（１）に係る発明において、前記還元工程では、前記炭素質還元剤上に載置したペレットを、さらに炭素質還元剤により覆い隠すにあたり、覆い隠されたペレットの上端から該炭素質還元剤の層の表面までの厚さが、少なくとも該ペレットの高さ方向の大きさの５％以上となるようにすることを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法である。
【００１２】
（３）また本発明は、上記（１）又は（２）に係る発明において、前記ペレットを前記製錬炉に装入する際の温度を６００℃以下とすることを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法である。
【００１３】
（４）本発明は、ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、該ペレットを製錬炉にて還元加熱することによって製錬するためのペレットの装入方法であって、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、還元加熱するための製錬炉に装入するペレット装入工程とを有し、前記ペレット製造工程では、炭素質還元剤を混合せずに、前記ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して混合物とし、該混合物を塊状化してペレットを形成し、前記ペレット装入工程では、予め前記製錬炉の炉床に炭素質還元剤を敷き詰めて、該炭素質還元剤上に該ペレットを載置し、さらに該ペレットを炭素質還元剤により覆い隠した状態にすることを特徴とするペレットの装入方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ペレットの強度を維持しつつ、ペレットを還元加熱する還元工程における製錬反応を効果的に進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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。
【図３】製錬炉内にペレットを装入した状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
≪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を例に挙げて説明する。
【００１８】
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還元加熱する還元工程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。
【００１９】
＜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、得られた混合物を塊状物に形成（造粒）する塊状化処理工程Ｓ１２と、得られた塊状物を乾燥する乾燥処理工程Ｓ１３とを有する。
【００２０】
（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、原料鉱石であるニッケル酸化鉱のほか、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の原料粉末を混合して混合物を得る。
【００２１】
ここで、本実施の形態においては、ペレットを製造するにあたり、炭素質還元剤を混合せずに混合物を得て、その炭素質還元剤を含まない混合物によりペレットを形成する。このようにして、原料粉末として炭素質還元剤を混合させないでペレットを製造することによって、得られるペレットの強度の低下を抑制することができる。
【００２２】
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。
【００２３】
鉄鉱石としては、特に限定されないが、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。
【００２４】
また、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、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素等を挙げることができる。
【００２５】
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】
0005839090.tif 000002
【００２６】
（２）塊状化処理工程
塊状化処理工程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ってペレット状の塊に形成する。
【００２７】
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、還元工程における製錬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。
【００２８】
（３）乾燥処理工程
乾燥処理工程Ｓ１３は、塊状化処理工程Ｓ１２にて得られた塊状物を乾燥処理する工程である。塊状化処理によりペレット状の塊となった塊状物は、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。このペレット状の塊状物の取り扱いを容易にするために、乾燥処理工程Ｓ１３では、例えば塊状物の固形分が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。
【００２９】
より具体的に、乾燥処理工程Ｓ１３における塊状物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℃の熱風を塊状物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塊状物の温度は１００℃未満である。
【００３０】
下記表２に、乾燥処理後のペレット状の塊状物における固形分中組成（重量部）の一例を示す。なお、乾燥処理後の塊状物の組成としては、これに限定されるものではない。
【表２】
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【００３１】
ペレット製造工程Ｓ１においては、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を混合させ、得られた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。このとき、原料粉末の混合に際しては炭素質還元剤を混合せず、炭素質還元剤を含まないペレットを製造する。得られるペレットの大きさとしては、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、製錬工程における製錬反応が適切に進行するようになる。
【００３２】
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、製錬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僅かな割合とすることができ、ペレットの形状をより効果的に維持することができる。
【００３３】
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℃の製錬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、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。
【００３４】
＜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還元加熱する。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。
【００３５】
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製錬炉に装入することによって還元加熱する。
【００３６】
本実施の形態においては、その得られたペレットを製錬炉に装入するにあたって、予めその製錬炉の炉床に炭素質還元剤を敷き詰めて、その敷き詰められた炭素質還元剤の上にペレットを載置する。そして、炭素質還元剤上に載置したペレットを、さらに炭素質還元剤を用いて覆い隠す状態とする。すなわち、本実施の形態においては、ニッケル酸化鉱を含むペレットを還元加熱するにあたり、ペレットを炭素質還元剤により覆って取り囲んだ状態にすることを特徴としている。より詳しい説明は、後述する。
【００３７】
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。
【００３８】
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、製錬炉の炉床に敷き詰め、さらにペレットを覆い隠すようにして包囲させた炭素質還元剤のうちの、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て融点を低下させる。その結果、鉄−ニッケル合金は溶解して液相となる。
【００３９】
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。
【００４０】
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、製錬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。
【００４１】
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にて、炭素質還元剤を含まないペレットを製造するようにし、そのペレットを、炉床に炭素質還元剤が敷き詰められた製錬炉に装入し、さらにペレットを覆い隠すように炭素質還元剤で包囲させ、この状態で還元加熱処理を施す。このようにして還元加熱処理を施すことによって、ペレットの強度を維持して還元加熱処理における崩壊を抑制しながら、効果的に製錬反応を進行させることができる。
【００４２】
＜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（炭素質還元剤を含むスラグ固相）とを含む混合物からメタル相を分離して回収する。
【００４３】
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。
【００４４】
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、メタル相を回収する。
【００４５】
≪２．ペレットの装入方法≫
次に、上述したニッケル酸化鉱の製錬方法において、原料鉱石のニッケル酸化鉱からペレットを形成し、そのペレットを製錬炉にて還元加熱することによって製錬するための、製錬炉へのペレットの装入方法についてより詳細に説明する。
【００４６】
本実施の形態においては、上述したペレット製造工程Ｓ１における混合処理工程Ｓ１１にて、炭素質還元剤を混合せずに、例えば原料鉱石であるニッケル酸化鉱と、鉄鉱石（酸化鉄）とを混合して混合物とする。そして、得られた混合物を塊状化することで、炭素質還元剤を含まないペレットを製造することを特徴としている。このようにして得られたペレットは、その強度が、炭素質還元剤を混合したペレットに比べて高くなるので、次工程の還元工程Ｓ２にて製錬炉に装入する際に衝撃等を受けた場合でも、そのペレットの崩壊を抑制することができる。
【００４７】
本実施の形態においては、このようにして炭素質還元剤を含まないペレットを製造した後、そのペレットを還元加熱するための製錬炉に装入するにあたって、図３（Ａ）に模式図を示すように、予め製錬炉１の炉床１ａに炭素質還元剤１０を敷き詰めておき、製造したペレット２０をその敷き詰められた炭素質還元剤１０上に載置するようにする。そして、図３（Ｂ）に示すように、載置させたペレット２０に対して、さらに炭素質還元剤１０を添加してペレット２０に覆いかぶせて取り囲むようにし、つまり、ペレット２０を完全に炭素質還元剤２０によって覆い隠した状態にすることを特徴としている。
【００４８】
本実施の形態においては、このようにペレットの周囲を炭素質還元剤により覆い隠して取り囲んだ状態にした上で還元加熱処理を施す。これにより、還元加熱される際に、ペレットの周囲を取り囲んでいる炭素質還元剤がその形を崩さないので、その炭素質還元剤がいわゆるシェルの役割を果して適切な製錬反応が進行するようになり、メタルとスラグとが接合した「だるま」状の塊状物（メタル相とスラグ相とを含む混合物）が効率的に形成されることとなる。
【００４９】
製錬反応により得られる塊状物は、炭素質還元剤によって覆われた状態で得られるが、その塊状物のサイズとしてはおよそ６ｍｍ〜１８ｍｍ程度の大きさであり、一方で炭素質還元剤は例えばサブミクロンの粒子が弱く焼結しているだけである。そのため、得られた塊状物を製錬炉から排出する際には、炭素質還元剤は解砕されて、篩分け等の手段によって容易に塊状物と分離させることができる。また、必要に応じて振動篩等を使用することによって、或いは比重の差を利用した分級を用いることによって、より効果的に分離することができる。
【００５０】
本実施の形態では、還元加熱処理を行う還元工程Ｓ２において、製錬炉に装入したペレットの周囲を取り囲んでいる炭素質還元剤がその形状を崩さないことが重要となる。還元工程での製錬反応においては、その還元加熱の初期に形成されるシェルが還元雰囲気を担保することに重要な役割を果たすが、上述したように本実施の形態においては、ペレットを覆い隠した炭素質還元剤が形成する空間（以下、単に「空間」ともいう）がそのシェルの役割を果たして還元雰囲気を維持するようになる。
【００５１】
したがってこのことから、従来のように、ペレット中に炭素質還元剤を含有させ、含有させた炭素質還元剤に基づいてシェルを形成させる必要がなくなり、ペレットの強度の低下を抑制することができる。また、ペレットを取り囲んだ炭素質還元剤がシェルの役割を果たして効果的に製錬反応が進行するようになるため、「だるま状」の塊状物が適切に形成されることになる。
【００５２】
ここで、炭素質還元剤としては、特に限定されないが、例えば、粉炭、粉コークス等が挙げられる。また、炭素質還元剤の粒度としては、特に限定されないが、ペレットを効率的に覆い隠すことができるような大きさであることが好ましい。
【００５３】
また、炉床に敷き詰められた炭素質還元剤上に載置させたペレットに、さらに炭素質還元剤を加えて覆い隠すにあたっては、特に限定されないが、例えば図３（Ｂ）の模式図に示すように、覆い隠されたペレット２０の上端から炭素質還元剤１０の層の表面までの厚さ「Ｘ」が、少なくともそのペレットの高さ方向（図３（Ｂ）中の矢印Ｈ）の大きさ（球状のペレットの場合には直径）の５％以上であることが好ましい。
【００５４】
ペレットの大きさの５％とは、例えば、通常の１０〜３０ｍｍ程度で大きさであるペレットサイズを考慮すると、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度となる。このように、図３（Ｂ）に示す厚さＸが、ペレット２０の高さ方向Ｈの大きさの５％以上であることにより、操業管理が可能な範囲であるとともに、ペレットを炭素質還元剤で完全に覆い隠した状態にすることができ、その炭素質還元剤が形状を崩さず製錬反応の進行に伴っていわゆるシェルとしての役割をより効果的に果たすようになる。
【００５５】
厚さＸがペレットサイズの５％より小さくなると、操業管理が困難となり、操業上のブレによってペレット表面が炭素質還元剤の層から製錬炉内空間に顔を出してしまう。このような場合、製錬反応に重要な、シェル内（空間内）の還元雰囲気を維持できなくなり、適切な製錬反応が進行しなくなる。
【００５６】
一方で、厚さＸがペレットサイズの５％以上であれば、上述した効果を奏することはできるものの、厚さＸが過大すぎても効果の上積みはなく、使用する炭素質還元剤のコストが増加してしまう。また、厚さＸが過大すぎると、ペレットに熱が伝わり難くなるため、燃料コストが増加してしまう。したがって、上限値として厚さＸがペレットサイズの１０％以下程度となるようにすることが好ましい。
【００５７】
また、製造したペレットの製錬炉内への装入時における温度、すなわち、ペレットの製錬炉内への装入を開始し、炭素質還元剤によりペレットを完全に覆い隠すまでの操作時における温度としては、６００℃以下であることが好ましい。また、炭素質還元剤の緩やかな焼結の影響を最小限にする観点から。５５０℃以下とすることがより好ましい。
【００５８】
ペレットの装入時における温度が６００℃を超えると、ペレットを覆い隠した炭素質還元剤の燃焼が始まってしまう可能性がある。一方で、連続的に製錬処理をするプロセスの場合は、温度を下げすぎると昇温コストの点で不利になるため、下限値としては特に限定されないが、５００℃以上とすることが好ましい。
【００５９】
なお、ペレットの装入時における温度を上述した温度に制御しない場合であっても、燃焼や焼結の影響が生じないほどの短時間でペレットを製錬炉内に装入すれば、特に問題はない。
【実施例】
【００６０】
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。
【００６１】
［実施例１］
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石と、バインダーとを混合して混合物を得た。なお、原料として炭素質還元剤は混合させなかった。次に、得られた原料粉末の混合物に適宜水分を添加して手で捏ねることによって球状の塊状物に形成した。そして、得られた塊状物の固形分が７０重量％程度、水分が３０重量％程度となるように、３００℃〜４００℃の熱風を塊状物に吹き付けて乾燥処理を施し、炭素質還元剤を含まない球状のペレット（サイズ（直径）：１７ｍｍ）を製造した。なお、下記表３に、乾燥処理後のペレットの固形分組成を示す。
【００６２】
【表３】
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【００６３】
次に、製錬炉において、炭素質還元剤である石炭粉（炭素含有量：５５重量％、粒度：０．４ｍｍ）を炉床に敷き詰め、その炉床に敷き詰めた炭素質還元剤の上に、製造したペレット１００個を載置させて装入し、さらに炭素質還元剤である石炭粉により載置したペレットを覆い隠した。このとき、覆い隠されたペレットの上端から炭素質還元剤の層の表面までの厚さ（図３中のＸ）が約１ｍｍ（ペレットの大きさ（直径）の約５％）となるように、石炭粉によりペレットを覆い隠した。なお、製錬炉へのペレットの装入に際しては、６００℃以下の温度条件で行った。
【００６４】
そして、還元温度を１４００℃として、製錬炉内で還元加熱処理を行った。
【００６５】
還元加熱処理の開始から３分後（ペレット表層にメタルシェルが形成された後、メタルシェルの溶解が進まず、ペレットの形が維持されている範囲の時間）の状態を観察し、崩壊した個数を数えた。その個数に基づき、ペレットが崩壊した割合として、崩壊個数／装入個数の百分率（％）を算出した。
【００６６】
その結果、実施例１では、崩壊したペレットの割合は０％であり、崩壊したペレットは全くなかった。
【００６７】
その後、引き続き、還元加熱処理を進めた結果、ペレットは崩壊することなくその形状を維持しながら、製錬反応が効果的に進行し、メタルとスラグが接合した「だるま」状の塊状物が得られた。
【００６８】
［比較例１］
ペレットの製造において、原料として炭素質還元剤を混合させてペレットを製造し、そのペレットを、炉床に敷き詰められた炭素質還元剤上に載置させただけの状態で還元加熱処理を行った。なお、製錬炉内では、ペレットを炭素質還元剤により覆い隠さなかった。それ以外の条件は、実施例１と同様とした。
【００６９】
その結果、比較例１では、崩壊したペレットの割合は１５％にも及び、ペレットの崩壊を抑制することはできなかった。
【００７０】
その後、引き続き、還元加熱処理を進めた結果、崩壊したペレットについては、ペレットが崩壊したため、メタルとスラグが接合した「だるま」状の塊状物は得られなかった。
【００７１】
［比較例２］
ペレットの製造において、原料として炭素質還元剤を混合させずに、炭素質還元剤を含まないペレットを製造し、そのペレットを、炉床に敷き詰められた炭素質還元剤上に載置させただけの状態で還元加熱処理を行った。なお、製錬炉内では、ペレットを炭素質還元剤により覆い隠さなかった。それ以外の条件は、実施例１と同様とした。
【００７２】
その結果、比較例２では、崩壊したペレットの割合は０％であり、崩壊したペレットは全くなかった。
【００７３】
しかしながら、引き続き、還元処理を進めた結果、ペレット表面が炭素質還元剤と接触していない状態であったため、効果的に製錬反応が進行せず、メタルとスラグが接合した「だるま」状の塊状物は得られなかった。
【要約】
【課題】ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、そのペレットを製錬炉にて還元加熱することによって製錬する方法において、ペレットの強度を維持しつつ、還元工程における製錬反応を効果的に進行させることができるニッケル酸化鉱の製錬方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るニッケル酸化鉱の製錬方法であって、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製錬炉にて所定の還元温度で還元加熱する還元工程Ｓ２とを有し、ペレット製造工程Ｓ１では、炭素質還元剤を混合せずに、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合して混合物とし、その混合物を塊状化してペレットを形成し、還元工程Ｓ２では、得られたペレットを製錬炉に装入するにあたり、予め製錬炉の炉床に炭素質還元剤を敷き詰め、その炭素質還元剤上にペレットを載置し、さらにそのペレットを炭素質還元剤により覆い隠した状態にして還元加熱する。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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