(57)【要約】【課題】ニッケル酸化鉱のか焼工程で回収されるダストを用いて得られる造粒物の粉化を抑制する。【解決手段】ニッケル酸化鉱を、原料と高温ガスとの熱交換ならびに原料の撹拌および混合をしながらか焼して、か焼鉱とニッケル酸化鉱由来のダストとを得る工程と、ダストを含む造粒物を製造する工程と、造粒物をか焼する工程と、を含み、造粒物を製造する工程が、ダストを含む原料を粒状に形成して造粒物を得る工程と、造粒物を第１の温度で加熱することにより、造粒物を乾燥させる工程と、を含み、造粒物をか焼する工程が、リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉のリフターの非配置領域に造粒物を装入することにより、リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱に前記造粒物を添加する工程を含む、ニッケル酸化鉱のか焼方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル酸化鉱を、原料と高温ガスとの熱交換ならびに原料の撹拌および混合をしながらか焼して、か焼鉱と前記ニッケル酸化鉱由来のダストとを得る工程と、
前記ダストを含む造粒物を製造する工程と、
前記造粒物をか焼する工程と、
を含み、
造粒物を製造する前記工程が、
前記ダストを含む原料を粒状に形成して前記造粒物を得る工程と、
前記造粒物を第１の温度で加熱することにより、前記造粒物を乾燥させる工程と、
を含み、
造粒物をか焼する前記工程が、リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉の前記リフターの非配置領域に前記造粒物を装入することにより、前記リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱に前記造粒物を添加する工程を含む、ニッケル酸化鉱のか焼方法。
【請求項２】
前記第１の温度が５０℃以上５００℃以下である、請求項１に記載のか焼方法。
【請求項３】
造粒物を装入する前記工程が、前記第１の温度よりも高い第２の温度である前記か焼炉内に前記造粒物を装入する工程である、請求項１または２のいずれか１項に記載のか焼方法。
【請求項４】
前記第２の温度が６５０℃以上８００℃以下である、請求項３に記載のか焼方法。
【請求項５】
造粒物をか焼する前記工程が、造粒物を装入する前記工程において装入された前記造粒物を前記ニッケル酸化鉱とともに加熱する工程をさらに含む、請求項３または４に記載のか焼方法。
【請求項６】
造粒物をニッケル酸化鉱とともに加熱する前記工程が、前記第２の温度より高い第３の温度である前記か焼炉内で前記造粒物および前記ニッケル酸化鉱を加熱する工程を含む、請求項５に記載のか焼方法。
【請求項７】
造粒物をか焼する前記工程が、前記か焼炉に炭材を装入する工程をさらに含む、請求項１乃至６いずれか１項に記載のか焼方法。
【請求項８】
前記か焼炉が、前記リフターを備えるロータリーキルンであり、
造粒物を装入する前記工程において、前記ロータリーキルンの前記ニッケル酸化鉱の装入側から排出側に向かって、前記リフターよりも前記排出側に前記造粒物を装入する、請求項１乃至７いずれか１項に記載のか焼方法。
【請求項９】
造粒物を製造する前記工程が、造粒物を得る前記工程の前に、前記ダストおよび水を含む前記原料を混練する工程を含む、請求項１乃至８いずれか１項に記載のか焼方法。
【請求項１０】
混練する前記工程において、前記造粒物中の水分含量が前記造粒物全体に対して５質量％以上５０質量％以下となるように前記原料を混練する、請求項９に記載のか焼方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれか１項に記載のか焼方法によりか焼鉱を得る工程と、
前記か焼鉱を還元処理する工程と、
を含む、ニッケル酸化鉱の製錬方法。
【請求項１２】
ニッケル酸化鉱が装入されるか焼炉であって、リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉と、
前記ニッケル酸化鉱のか焼により前記か焼炉内に生じるニッケル酸化鉱由来のダストを収集する集塵手段と、
前記ダストを含む原料を粒状に形成して造粒物を得る造粒物形成手段と、
前記造粒物形成手段で形成された前記造粒物を第１の温度で加熱することにより、前記造粒物を乾燥する乾燥手段と、
を含み、
前記か焼炉の前記リフターの非配置領域に、前記造粒物が装入される第１の投入口が設けられており、前記第１の投入口から前記か焼炉内に装入された前記造粒物が、前記リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱に添加される、か焼装置。
【請求項１３】
前記第１の温度が５０℃以上５００℃以下である、請求項１２に記載のか焼装置。
【請求項１４】
前記第１の投入口が、前記第１の温度よりも高い第２の温度である前記か焼炉内に前記造粒物が装入される投入口である、請求項１２または１３のいずれか１項に記載のか焼装置。
【請求項１５】
前記第２の温度が６５０℃以上８００℃以下である、請求項１４に記載のか焼装置。
【請求項１６】
前記原料を混練する混練手段をさらに含む、請求項１２乃至１５いずれか１項に記載のか焼装置。
【請求項１７】
前記か焼炉が、前記リフターを備えるロータリーキルンであり、
前記第１の投入口が、前記ロータリーキルンの前記ニッケル酸化鉱の装入側から排出側に向かって、前記リフターよりも前記排出側に設けられている、請求項１２乃至１６いずれか１項に記載のか焼装置。
【請求項１８】
前記ロータリーキルンに炭材が装入される第２の投入口がさらに設けられ、
前記第２の投入口が、前記第１の投入口よりも前記排出側に設けられている、請求項１７に記載のか焼装置。
【請求項１９】
前記ロータリーキルンにニッケル酸化鉱が装入される第３の投入口がさらに設けられ、
前記第３の投入口が、前記第１の投入口よりも前記装入側に設けられている、請求項１７または１８に記載のか焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル酸化鉱のか焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄とニッケルを主成分とする合金であるフェロニッケルの一般的な製造方法としては、ニッケルを含有するサプロライト等のニッケル酸化鉱を原料として、乾燥工程、か焼工程、溶融還元工程および精製工程を順次おこなう乾式製錬方法が用いられている。この方法では、通常、ニッケル酸化鉱を予備乾燥した後に、か焼炉を使用したか焼工程で処理する。
【０００３】
また、予備乾燥されたニッケル酸化鉱を副原料とともにか焼炉内に装入し、１０００℃程度まで加熱し、付着水の除去と結晶水の分解除去を行い、か焼鉱を得る。その後、溶融還元工程においては、前記か焼鉱が電気炉にて溶融還元され、粗フェロニッケルとスラグが形成される。
【０００４】
このとき、か焼炉内では、多量のダストが発生するため、排ガス処理設備においてダストの回収が行なわれている。ここで回収されたダストは、ニッケル酸化鉱と同程度の品位のニッケルを含むため、通常、原料として再使用するために、水分調整等を行った後に造粒機等で造粒物を製造し、ニッケル酸化鉱とともに再びか焼炉内へ装入してか焼する方法がとられている。
【０００５】
通常、造粒物をか焼炉へ繰り返し装入する際は、か焼炉入口、すなわち、か焼炉の長さ方向において装入側の末端に、ニッケル酸化鉱の投入口が設けられており、造粒物は、かかる投入口からか焼炉内にニッケル酸化鉱と共に装入される。
特許文献１には、ニッケル酸化鉱は６０℃程度で投入口から投入されることが記載されている。
【０００６】
また、か焼炉の構成に関して、特許文献２および非特許文献１に記載の技術がある。
特許文献２には回転式熱交換装置が開示されている。か焼炉は、その内部入口付近にリフターを有している。このリフターは、か焼炉内において原料と高温ガスの熱交換および原料の流動と混合の効果を有する。
【０００７】
また、非特許文献１には、炉尻リフターが設けられたロータリーキルンの一端に、鉱石、ダストペレットおよび炉尻装入石炭の投入口が設けられるとともに、排ガスが回収される構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２３６５０１号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１４９５号公報
【特許文献３】特開２００８−１４４２２９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】貝掛敦、「日向精錬所における最近のフェロニッケル製錬について」、Journal of MMIJ、一般社団法人資源・素材学会、２００７年、第123巻、p.686-688
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者が上記文献に記載の技術について検討したところ、以下の点で改善の余地があることが明らかになった。
すなわち、特許文献２および非特許文献１に記載の技術において、上述のか焼炉入口である投入口から造粒物を装入した場合、リフターの撹拌効果により造粒物の一部が破壊され、粉化することでダストとして回収される。このため、か焼−ダスト回収系を循環するダスト量が増加し、か焼炉の鉱石処理能力が低下するという点で改善の余地があった。
【００１１】
一方、か焼炉にて生じるダストを処理する技術として、特許文献３に記載のものがある。特許文献３には、酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス処理設備から回収されるダストの処理方法として、ダストを、ペレタイザーを用いて調湿しながら造粒に付し、付着水を全量に対し特定量含有する造粒ペレットを得る工程、及び、得られたペレットを乾燥に付し、付着水を全量に対し特定量含有する乾燥ペレットを得る工程、を含む方法について記載されており、乾燥雰囲気の温度は５０〜２５０℃とされている。そして、かかる方法により、ダストを造粒して得られたペレットをロータリーキルンへ繰り返して鉱石とともに焼成を行なう際に、ペレットの搬送時に発塵せず、かつロータリーキルン内部で容易に再粉化しない強度を有する乾燥ペレットを得ることができるとされている。
【００１２】
しかしながら、本発明者らが検討した結果、上記特許文献３に記載の技術を用いてもなお、ダストを造粒して得られたダストペレットを再度焼成する際の再粉化を抑制するという点で依然として改善の余地があった。
【００１３】
本発明は、ニッケル酸化鉱のか焼工程で回収されるダストを用いて得られる造粒物の粉化を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、
ニッケル酸化鉱を、原料と高温ガスとの熱交換ならびに原料の撹拌および混合をしながらか焼して、か焼鉱と前記ニッケル酸化鉱由来のダストとを得る工程と、
前記ダストを含む造粒物を製造する工程と、
前記造粒物をか焼する工程と、
を含み、
造粒物を製造する前記工程が、
前記ダストを含む原料を粒状に形成して前記造粒物を得る工程と、
前記造粒物を第１の温度で加熱することにより、前記造粒物を乾燥させる工程と、
を含み、
造粒物をか焼する前記工程が、リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉の前記リフターの非配置領域に前記造粒物を装入することにより、前記リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱に前記造粒物を添加する工程を含む、ニッケル酸化鉱のか焼方法が提供される。
【００１５】
本発明によれば、上記本発明におけるか焼方法によりか焼鉱を得る工程と、
前記か焼鉱を還元処理する工程と、
を含む、ニッケル酸化鉱の製錬方法が提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、
ニッケル酸化鉱が装入されるか焼炉であって、リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉と、
前記ニッケル酸化鉱のか焼により前記か焼炉内に生じるニッケル酸化鉱由来のダストを収集する集塵手段と、
前記ダストを含む原料を粒状に形成して造粒物を得る造粒物形成手段と、
前記造粒物形成手段で形成された前記造粒物を第１の温度で加熱することにより、前記造粒物を乾燥する乾燥手段と、
を含み、
前記か焼炉の前記リフターの非配置領域に、前記造粒物が装入される第１の投入口が設けられており、前記第１の投入口から前記か焼炉内に装入された前記造粒物が、前記リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱に添加される、か焼装置が提供される。
【００１７】
なお、これらの各構成の任意の組み合わせや、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ニッケル酸化鉱のか焼工程で回収されるダストを用いて得られる造粒物の粉化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態におけるニッケル酸化鉱のか焼方法を示す図である。
【図２】実施形態におけるダストペレットの製造工程を示す図である。
【図３】実施形態におけるダストペレットのか焼工程を示す図である。
【図４】実施形態におけるニッケル酸化鉱の製錬方法を示す図である。
【図５】実施形態におけるニッケル酸化鉱のか焼装置の構成の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明における実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、「〜」は断りがなければ「以上」から「以下」を表す。
【００２１】
（第１の実施形態）
本実施形態においては、ニッケル酸化鉱のか焼方法を説明する。
図１は、本実施形態におけるニッケル酸化鉱のか焼方法を示す図である。図１に示したように、本実施形態におけるニッケル酸化鉱のか焼方法は、以下の工程ａ〜ｃを含む。
工程ａ：ニッケル酸化鉱を、原料と高温ガスとの熱交換ならびに原料の撹拌および混合をしながらか焼して、か焼鉱とニッケル酸化鉱由来のダストとを得る工程（か焼工程）
工程ｂ：ダストを含む造粒物を製造する工程（ダストペレット製造工程）
工程ｃ：造粒物をか焼する工程（ダストペレットか焼工程）
そして、工程ｂは、以下の工程ｂ２およびｂ３を含むとともに、工程ｃは、以下の工程ｃ１を含む。
工程ｂ２：ダストを含む原料を粒状に形成して造粒物を得る工程（造粒工程）
工程ｂ３：造粒物を第１の温度で加熱することにより、造粒物を乾燥させる工程（乾燥工程）
工程ｃ１：リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉のリフターの非配置領域に造粒物を装入することにより、リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱に造粒物を添加する工程（装入工程）
【００２２】
以下、各工程を具体的に説明する。
なお、図１および以下の説明においては、造粒物がダストペレットである場合を例に説明するが、造粒物の形状に制限はなく、ペレット状、ブリケット状、タブレット状等の種々の形状とすることができる。
【００２３】
（工程ａ）か焼工程
工程ａにおいては、ニッケル酸化鉱をか焼炉に装入して所定のか焼温度に加熱する。たとえば、か焼炉の一端である出口を１０００℃程度の温度に加熱したか焼炉に、他端である２００℃程度の温度の入口からニッケル酸化鉱を装入してか焼する。か焼により、ニッケル酸化鉱に含まれる結晶水の離脱が生じてか焼鉱が得られるとともに、ダストが発生する。発生したダストは、電気集塵機にて回収されて、工程ｂにおける造粒に供される。
【００２４】
工程ａで用いられるニッケル酸化鉱に制限はなく、たとえばリモナイト鉱、サプロライト鉱等が用いられる。
【００２５】
工程ａにおけるか焼炉内の最高温度は、フェロニッケル製造工程全体のエネルギー効率を高める観点から、たとえば８００℃以上であり、好ましくは８５０℃以上、より好ましくは９００℃以上である。また、か焼工程全体のエネルギー効率を高める観点から、工程ａにおけるか焼炉内の最高温度は、たとえば１４００℃以下であり、好ましくは１３００℃以下、より好ましくは１２００℃以下である。
【００２６】
（工程ｂ）ダストペレット製造工程
工程ｂにおいては、ニッケル酸化鉱のか焼工程で回収したダストからダストペレットを製造する。
図２は、本実施形態におけるダストペレットの製造工程を示す図である。図２に示したように、工程ｂは、上記工程ｂ２およびｂ３に加えて、工程ｂ２の前に、ダストおよび水を含む原料を混練する工程（工程ｂ１：混合工程）をさらに含んでもよい。ここで、原料は、ダストおよび水以外の原料を含んでもよく、たとえばバインダーを含んでもよい。
【００２７】
（工程ｂ１）混合工程
工程ｂ１で用いる原料のうち、粉末のものとして、原料鉱石であるニッケル酸化鉱、ダスト等の、たとえば粒径が１μｍ〜１ｍｍ程度の範囲内にあるものが用いられ、好ましくは粒径が５μｍ〜５００μｍの範囲内にあるものが用いられる。
工程ｂ１においては、かかる原料粉末を水および適宜他の成分と混合して混合物を得る。工程ａにて得られるダストの固形分の構成成分としては、たとえばＮｉＯ，Ｆｅ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯなどがある。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。
【００２８】
また、工程ｂ１において、ダストペレット中の水分含量がダストペレット全体に対してたとえば５質量％以上５０質量％以下となるように原料を混練する。
ダストペレット中の水分含量は、工程ｂ２におけるダストペレットの再粉化を防止する観点から、ダストペレット全体に対して好ましくは１５質量％以上である。
また、工程ｂ３におけるダストペレットの乾燥を効率よくおこなう観点から、ダストペレット中の水分含量は、ダストペレット全体に対して好ましくは３５質量％以下である。
【００２９】
工程ｂ１で用いられる混合手段としては、混合物中の原料の偏在を抑制する観点から、パグミル、混練機、ミキサー等の混合機を用いることができる。
【００３０】
（工程ｂ２）造粒工程
工程ｂ２は、たとえば工程ｂ１で得られた混合物を粒状に形成してペレット、ブリケット、タブレット等の造粒物を得る工程である。さらに具体的には、混合工程ｂ１にて得られた混合物に、造粒に必要な水分を添加して、たとえば造粒機等によって、球状に造粒する。
なお、造粒して得られる造粒物の形状は球状には限られず、たとえば、楕球状、棒状、板状としてもよい。
【００３１】
また、造粒物の大きさは限定されないが、後述する工程ｂ３を経て、再び工程ｃのダストペレットか焼工程にて加熱される際の造粒物の大きさとして、球状のダストペレットの場合には、たとえば直径５ｍｍ〜３０ｍｍ程度となるようにする。
【００３２】
また、工程ｂ２で用いられる造粒物形成手段としては、造粒物の製造安定性を高める観点から、ペレタイザ、ブリケットマシン、押出造粒機、圧縮成形機等の造粒機を用いることができる。
【００３３】
（工程ｂ３）乾燥工程
工程ｂ３では、工程ｂ２で得られた造粒物を第１の温度にて乾燥させる。工程ｂ３において造粒物を第１の温度にて乾燥させるとともに、後述する工程ｃ１において、リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉のリフターの非配置領域に乾燥後のダストペレットを装入することによりリフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱にダストペレットを添加することで、工程ｃでか焼する際のダストペレットの粉化を効果的に抑制することができる。
具体的には、造粒物に対して乾燥処理を施すことによって、工程ｃにて再び加熱する際ダストとして回収されない程度の大きさの形状を維持できる強度、か焼後の粒径がたとえば１５０μｍ以上であるダストペレットの割合がたとえば９０％以上、好ましくは９５％以上程度となる強度を有するダストペレットを製造することができる。すなわち、得られたダストペレットは、ダストとして再度回収されることがほとんどなく、後述の還元工程ｄに装入可能なものとなる。
【００３４】
第１の温度は、造粒物の乾燥を効率よくおこなう観点から、たとえば５０℃以上であり、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１５０℃以上である。
また、乾燥時の造粒物の破損を抑制する観点から、第１の温度は、たとえば５００℃以下であり、好ましくは３５０℃以下、より好ましくは３００℃以下である。
【００３５】
以上の工程により、ダストペレットが得られる。得られたダストペレットは工程ｃにてか焼される。
【００３６】
（工程ｃ）ダストペレットか焼工程
工程ｃにおいては、ダストペレット製造工程で得られたダストペレットをか焼する。
図３は、本実施形態におけるダストペレットのか焼工程を示す図である。図３に示したように、工程ｃは、上記工程ｃ１に加えて、ダストペレットをか焼炉に装入する工程ｃ１において装入されたダストペレットをニッケル酸化鉱とともに加熱する工程（工程ｃ２：加熱工程）をさらに含んでもよい。
【００３７】
（工程ｃ１）装入工程
工程ｃ１は、リフターの配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉のリフターの非配置領域にダストペレットを装入することにより、リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱にダストペレットを添加する工程である。
か焼炉の具体例として、ロータリーキルン等の回転式熱交換装置、サスペンションプレヒーター、フラッシュカルサイナーが挙げられる。
ダストペレットの粉化の抑制効果を高める観点から、ダストペレットがか焼炉に装入された後、か焼炉から排出されるまでの経路全体が、リフターの非配置領域であることが好ましい。
【００３８】
また、ダストペレットをリフターの配置領域よりも排出側に安定的に装入する観点から、工程ｃ１は、前述した第１の温度よりも高い第２の温度であるか焼炉内にダストペレットを装入する工程であってもよい。
第２の温度は、か焼を効率よくおこなう観点から、たとえば４００℃より高い温度であり、好ましくは４５０℃より高い温度、より好ましくは５００℃より高い温度、さらに好ましくは６００℃以上、よりいっそう好ましくは６５０℃以上であり、また、たとえば１０００℃以下であり、好ましくは９００℃以下、より好ましくは８００℃以下である。
【００３９】
たとえば、か焼炉が、リフターを備えるロータリーキルンであるとき、第２の温度であるか焼炉内にダストペレットを装入する方法として、工程ｃ１において、ロータリーキルンのニッケル酸化鉱の装入側から排出側に向かって、リフターよりも排出側にダストペレットを装入する方法が挙げられる。リフターよりも排出側にダストペレットを装入することにより、キルン内の撹拌効果の高いリフターを用いる場合にも、ダストペレットの破壊または粉化を抑制することができる。
【００４０】
また、工程ｃ１において、工程ｂで得られたダストペレットを工程ａと同じか焼炉に再度装入してもよい。
【００４１】
（工程ｃ２）加熱工程
工程ｃ２におけるか焼炉内の最高温度は、フェロニッケル製造工程全体のエネルギー効率を高める観点から、たとえば８００℃以上であり、好ましくは８５０℃以上、より好ましくは９００℃以上である。また、か焼工程全体のエネルギー効率を高める観点から、工程ｃ２におけるか焼炉内の最高温度は、たとえば１４００℃以下であり、好ましくは１３００℃以下、より好ましくは１２００℃以下である。
また、同様の観点から、工程ｃ２は、好ましくは、第２の温度より高い第３の温度であるか焼炉内でダストペレットおよびニッケル酸化鉱を加熱する工程を含む。このときの第３の温度は、第２の温度より高ければよく、たとえば、上述したか焼炉内の最高温度として好ましい範囲にある温度であって、第２の温度より高い温度とすることができる。
また、第３の温度と工程ａにおけるか焼温度とは、同じでもよいし異なってもよい。
【００４２】
また、工程ｃは、上記工程ｃ１およびｃ２に加えて、か焼炉に炭材を装入する工程（不図示）をさらに含んでもよい。これにより、熱ガス温度が過度に降下するのを防止することができるとともに、か焼炉内に還元性雰囲気を醸成してニッケル酸化鉱の予備的な還元をおこなうこともできる。
【００４３】
以上の手順により、か焼鉱が得られるとともに、ダストが発生する。本実施形態において、発生したダストはダストペレット製造工程ｂに供してもよい。
【００４４】
次に、本実施形態におけるニッケル酸化鉱のか焼方法を用いるニッケル酸化鉱の製錬方法について説明する。
図４は、本実施形態におけるニッケル酸化鉱の製錬方法を示す図である。図４に示したように、ニッケル酸化鉱の製錬方法は、上述した工程ａ〜ｃを含むか焼方法によりか焼鉱を得る工程、およびか焼鉱を還元処理する工程（工程ｄ）を含む。
【００４５】
図４に示した方法において、工程ａおよび工程ｃは、同じか焼炉にておこなってもよいし、異なるか焼炉にておこなってもよい。
【００４６】
工程ｄにおける還元処理より、メタルであるフェロニッケルがスラグから分離して得られる。
【００４７】
工程ｄは、たとえば溶融還元処理によりか焼鉱を還元する工程である。また、工程ｄにおいては、電気炉等の製錬炉に工程ｃで得られたか焼鉱を装入して加熱処理する。
工程ｄにおける加熱温度は、還元処理を効率よくおこなう観点から、たとえば１５００℃以上、好ましくは１６００℃以上である。また、還元工程で用いるエネルギーを低減する観点から、工程ｄにおける加熱温度は、たとえば２０００℃以下、好ましくは２５００℃以下である。
【００４８】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
まず、従来の技術水準について説明する。
従来のダストの処理技術においては、ダストペレットを所定の乾燥温度で乾燥した後、か焼炉のリフターの非配置領域に装入することにより、リフターの配置領域を通過したニッケル酸化鉱に乾燥後のダストペレットを添加するという技術思想は存在しなかった。
具体的には、従来のダスト処理技術として、前述した特許文献３には、ダストを調湿しながら造粒して得られたペレットを５０〜２５０℃で乾燥することが記載されている。
また、特許文献２および非特許文献１に記載されているように、ロータリーキルンは、円筒状のシェルが円周方向に回転し、回転しながら、シェルの一の端部（排出側）からバーナー等で加熱される、という装置構成を有している。かかる装置構成上、シェル内のできるだけ広い領域をニッケル酸化鉱が回転しながら移動する領域として活用するために、ニッケル酸化鉱の投入口はシェルの他の端部（装入側）に設けられている。また、このため、ニッケル酸化鉱の投入口は、加熱側の端部から最も離れておりシェル内でも最も内部温度の低い領域となっている。
【００４９】
かかる状況の下、ダストから得られたダストペレットを再度ロータリーキルンに装入してか焼しようとする場合、ダストペレットについてもニッケル酸化鉱の投入口から装入することになる。
しかしながら、本発明者の検討により、乾燥工程をおこなってダストペレットの付着水を除去したとしても、乾燥後のダストペレットをニッケル酸化鉱の投入口からリフターを備えるロータリーキルンに装入したのでは、ダストペレットがリフターの配置領域を通過することに伴う粉化が生じるために、依然としてダストの粉化の抑制が充分でないことが明らかになった。
【００５０】
そこで、本発明者は、ダストペレットのか焼時の粉化を抑制すべくさらに検討した結果、工程ｂにおいてダストペレットを第１の温度で乾燥した後、工程ｃにおいてか焼炉のリフターの非配置領域に乾燥後のダストペレットを装入することにより、ダストペレットの粉化を効果的に抑制することができることが見出された。
具体的には、工程ｂ３の乾燥工程において付着水を除去しておくとともに、工程ｃ１の装入工程では、リフターの配置領域を回避して、これより排出側のか焼炉のリフターの非配置領域にダストペレットを装入することにより、か焼炉中での撹拌にも耐えうる強度が得られ、再粉化によるダストの増加を抑制することができる。
【００５１】
以上のように、本実施形態においては、ニッケル酸化鉱についてはリフターの配置領域を通過させることにより、原料と高温ガスとの熱交換ならびに原料の撹拌および混合の効果を高めることができるとともに、ダストペレットについては、工程ｂ３において造粒物を第１の温度にて乾燥し、得られたダストペレットを後述する工程ｃ１においてリフターの非配置領域に装入することにより、工程ｃでか焼する際のダストペレットの粉化を効果的に抑制することができる。
また、たとえば、本実施形態において、混合処理後の造粒物は、たとえば７５重量％程度の固形分と２５重量％程度の水分とを含むものを得ることができ、かかる造粒物を１００℃〜３５０℃程度の温度に加熱処理し、その後、か焼炉におけるリフターの非配置領域にダストペレットを装入した場合、装入した全ダストペレットのうちの粉化するダストペレットの割合を５％未満とすることも可能となる。
【００５２】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、第１の実施形態に記載のか焼方法に用いられるか焼装置の具体例を示す。
【００５３】
図５は、本実施形態におけるか焼装置の構成の概略を示す図である。
図５に示したか焼装置１００は、ニッケル酸化鉱が装入されるか焼炉（ロータリーキルン１１０）と、ニッケル酸化鉱のか焼によりロータリーキルン１１０に生じるニッケル酸化鉱由来のダストを収集する集塵手段（電気集塵機１２０）と、ダストを含む原料を粒状に形成して造粒物（ダストペレット）を得る造粒物形成手段（ペレタイザ１３０）と、ペレタイザ１３０で形成されたダストペレットを第１の温度で加熱することにより、ダストペレットを乾燥する乾燥手段（乾燥装置１４０）と、を含む。また、ロータリーキルン１１０のリフター１０９の非配置領域に、ダストペレットが装入される第１の投入口（第１投入口１０５）が設けられており、第１投入口１０５からロータリーキルン１１０内に装入されたダストペレットが、リフター１０９の配置領域を通過したニッケル酸化鉱に添加される。
【００５４】
ロータリーキルン１１０は、ニッケル酸化鉱の装入側から排出側に向かって、リフター１０９の配置領域および非配置領域がこの順に設けられたか焼炉である。
また、ロータリーキルン１１０は、円筒状シェル１０１を備える。ロータリーキルン１１０は、円筒状シェル１０１に投入された原料を、装入側から排出側に向けて移動させる間に、回転するシェル内で原料装入側に向けて流通する高温ガスと接触させて熱交換できるように構成された回転式熱交換装置である。
円筒状シェル１０１の回転速度は、たとえば０．１ｒｐｍ以上１０ｒｐｍ以下とする。
【００５５】
ロータリーキルン１１０においては、円筒状シェル１０１の一方の端部、すなわち排出側の端部から、バーナー１０７により円筒状シェル１０１内が加熱される。
【００５６】
ロータリーキルン１１０のダストペレットが装入される第１投入口１０５よりも排出側には、リフター１０９の配置領域が設けられていないことが好ましい。
また、図５に示した例では、ロータリーキルン１１０には、第１投入口１０５に加えて、ニッケル酸化鉱が装入される第３の投入口（第３投入口１０３）がさらに設けられている。第３投入口１０３は、第１投入口１０５よりも装入側に設けられており、具体的には、円筒状シェル１０１の他方の端部、すなわちバーナー１０７とは反対側の円筒状シェル１０１の端部に設けられている。
【００５７】
第３投入口１０３には、工程ａおよび工程ｃにおいてニッケル酸化鉱が装入される。第３投入口１０３からのニッケル酸化鉱の供給速度は、たとえば１０ｔ／ｈｒ以上３００ｔ／ｈｒ以下であり、好ましくは１００ｔ／ｈｒ程度である。
また、第３投入口１０３の内部温度は、たとえば２００℃程度である。
【００５８】
一方、第１投入口１０５には、工程ｃにおいてダストペレットが装入される。第１投入口１０５は、ロータリーキルン１１０のニッケル酸化鉱の装入側から排出側に向かって、リフター１０９よりも排出側、すなわち円筒状シェル１０１内のリフター１０９よりも温度の高い領域に設けられている。かかる構成とすることにより、ダストペレットのか焼炉内での粉化をよりいっそう好ましく抑制することができる。
リフター１０９として、たとえば特許文献２に記載のものを用いることができる。
【００５９】
ダストペレットがリフター１０９の配置領域を通過することを回避して、ダストペレットをリフター１０９の非配置領域に安定的に装入する観点から、第１投入口１０５は、第１の温度よりも高い第２の温度であるロータリーキルン１１０内にダストペレットが装入される投入口とすることが好ましい。第１投入口１０５における円筒状シェル１０１内の温度は、好ましくは、第１の実施形態において前述した第２の温度、すなわち工程ｂ３における乾燥温度である第１の温度よりも高い温度に設定される。
【００６０】
電気集塵機１２０は、工程ａにおいてロータリーキルン１１０内に生じたダストをか焼鉱から分離して回収する。
【００６１】
電気集塵機１２０で集められたダストは、工程ｂにおいて、ペレタイザ１３０にてペレット化される。
【００６２】
ペレット化されたダストは、乾燥装置１４０における乾燥処理に供される。乾燥装置１４０に制限はなく、たとえばコンベア式乾燥炉を用いることができる。
乾燥装置１４０は、ダストペレットの乾燥時の温度が第１の実施形態において前述した第１の温度に設定されるように構成される。
【００６３】
また、図５に示した例では、ロータリーキルン１１０に第２の投入口（第２投入口１１１）がさらに設けられた構成であるとともに、か焼装置１００がパグミル１５０をさらに含む。
【００６４】
さらに具体的には、ロータリーキルン１１０には、炭材が装入される第２投入口１１１がさらに設けられている。第２投入口１１１は、第１投入口１０５よりも円筒状シェル１０１の排出側、すなわち円筒状シェル１０１内の第１投入口１０５よりも温度の高い部分に設けられている。このような配置とすることにより、第１投入口１０５から投入されたダストペレットがバーナー１０７の熱によって過度に加熱されるのを防止することができるとともに、円筒状シェル１０１の内部を還元性雰囲気内でニッケル酸化鉱の予備的な還元をおこなうこともできる。
第２投入口１１１から装入される炭材は、たとえば無煙炭等の石炭とする。
【００６５】
また、第２投入口１１１および空気供給口が設けられた投炭装置をロータリーキルン１１０に設け、炭材を熱ガス中に投入し、外気も合わせて供給することにより燃焼させる構成としてもよい。
【００６６】
また、図５に示したように、か焼装置１００は、ダストペレットを製造するための原料を混練する混練手段（パグミル１５０）をさらに含んでもよい。パグミル１５０を設けることにより、ダストペレット中の水分含量を安定的に調整することができる。
【００６７】
また、か焼装置１００は、第３投入口１０３、第１投入口１０５および第２投入口１１１の内部の温度および円筒状シェル１０１内の温度ならびに乾燥装置１４０におけるダストペレットの乾燥温度を制御する温度制御手段（不図示）をさらに備えてもよい。
【００６８】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００７０】
たとえば、以上の本実施形態においては、か焼炉がロータリーキルン１１０である場合を例に挙げて説明したが、か焼炉はロータリーキルンには限られず、他の回転式熱交換装置、または、回転式熱交換装置以外のか焼炉とすることもできる。
【００７１】
また、以上の実施形態において、か焼装置に設けられたか焼炉、集塵手段、造粒物形成手段、乾燥手段、混練手段等は、それぞれ独立した装置として設けられていてもよいし、複数の手段が１つの装置内に設けられていてもよい。
【００７２】
以下、本発明の実施例および比較例を具体的に説明する。
【実施例】
【００７３】
［実施例１］
ニッケル酸化鉱を、原料と高温ガスとの熱交換ならびに原料の撹拌および混合をしながらか焼し、か焼工程にて発生したダストを、固形分が７５重量％程度、水分が２５重量％程度となるように水分を添加して造粒物に形成した。
【００７４】
次に、造粒物に対して乾燥処理を行い、ダストペレットを製造した。具体的には、造粒物を３５０℃にて保持する加熱処理を行い、ダストペレットを得た。乾燥後ダストペレットの構成成分（固形分）としては、たとえばＮｉＯ，Ｆｅ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯがあった。
【００７５】
その後、得られたダストペレットを、炉内温度を８００℃に設定したか焼炉に装入した。か焼炉にはリフターを設置しなかった。
また、ダストペレットと共に、ダストペレットの重量の３倍の重量のアルミナボールを装入した。アルミナボールは、直径１５ｍｍのものを用いた。アルミナボールは、か焼炉におけるダストペレットを除いた、リフター通過後の原料を模擬したものである。
【００７６】
その後、か焼炉を８００℃から１０００℃まで４７分間で昇温した。
４７分後、か焼炉からダストペレットとアルミナボールを取り出し、冷却後、ダストペレットとアルミナボールを分別した。分別されたダストペレットのうち１５０μｍ以上の残存ダストペレット重量を測定し、ダストペレットが粉化した割合（１−（残存ダストペレット重量／装入ダストペレット重量））としての百分率を算出した。
その結果、実施例１では、粉化したダストペレットの割合は０．５％であった。
【００７７】
［実施例２］
造粒物を２００℃に保持する加熱処理をおこなってダストペレットを製造したことを除いて、実施例１に記載の製造方法に準じてダストペレットを得るとともに、得られたダストペレットをか焼した。
その結果、実施例２では、粉化したダストペレットの割合は０．５％であった。
【００７８】
［実施例３］
ダストペレットを、炉内温度６５０℃に設定したか焼炉に装入し、か焼炉を６５０℃から１０００℃まで６１分間で昇温したことを除いて、実施例１に記載の製造方法に準じてダストペレットを得るとともに、得られたダストペレットをか焼した。
その結果、実施例３では、粉化したダストペレットの割合は１．６％であった。
【００７９】
［実施例４］
造粒物を２００℃に保持する加熱処理を行ってダストペレットを製造したことを除いて、実施例３に記載の製造方法に準じてダストペレットを得るとともに、得られたダストペレットをか焼した。
その結果、実施例４では、粉化したダストペレットの割合は０．２％であった。
［実施例５］
ダストペレットを、か焼炉におけるダストペレットを除いた原料を模擬したアルミナボールとともに、炉内温度を２５０℃に設定した回転炉に装入し、回転炉を４００℃まで２０分間で昇温したことを除いて、実施例２に記載の製造方法に準じてダストペレットを得るとともに、得られたダストペレットを加熱した。
その結果、実施例５では、粉化したダストペレットの割合は１．８４％であった。
【００８０】
［比較例１］
造粒物を形成した後、乾燥処理を行わずに造粒物をそのままか焼炉に装入したことを除いて、実施例１に記載の製造方法に準じてダストペレットを得るとともに、ダストペレットをか焼した。
その結果、比較例１では、粉化した造粒物の割合は２４．６％に達した。
【００８１】
［比較例２］
造粒物を形成した後、乾燥処理を行わずに造粒物をそのままか焼炉に装入したことを除いて、実施例３に記載の製造方法に準じてダストペレットを得るとともに、ダストペレットをか焼した。
その結果、比較例２では、粉化した造粒物の割合は２８．８％に達した。
【００８２】
［比較例３］
回転炉に、か焼炉における撹拌機構を模擬したリフターを設置したことを除いて、実施例５に記載の製造方法に準じてダストペレットを得るとともに、得られたダストペレットを加熱した。
その結果、比較例３では、粉化したダストペレットの割合は４２．９６％に達した。
【００８３】
下記表１に、以上の各実施例および各比較例の結果を示す。
【００８４】
【表１】
2018104798.tif 000003
【符号の説明】
【００８５】
１００  か焼装置
１０１  円筒状シェル
１０３  第３投入口
１０５  第１投入口
１０７  バーナー
１０９  リフター
１１１  第２投入口
１１０  ロータリーキルン
１２０  電気集塵機
１３０  ペレタイザ
１４０  乾燥装置
１５０  パグミル
【図１】
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【図２】
2018104798.tif 000005
【図３】
2018104798.tif 000006
【図４】
2018104798.tif 000007
【図５】
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