(57)【要約】【課題】  製鉄用原料として使用可能なヘマタイト含有物を得ることが可能な浸出残渣の分離方法を提案し、浸出残渣から製鉄用ヘマタイトを生成する製造方法を提供する。【解決手段】  高圧酸浸出法を利用したニッケル酸化鉱石の湿式精錬プラントから得られる浸出残渣を原料とする製鉄用ヘマタイトの製造方法であって、浸出残渣を、分級サイズをオーバーフローが１μｍ以下となる設定以上、２μｍ以下となる設定以下の条件として、湿式サイクロンによりオーバーフローとアンダーフローとに分離するステップと、磁場強度が５〜２０［ｋＧａｕｓｓ］の条件下で強磁場磁気分離装置によりオーバーフローを磁性の強いものと弱いものとに物理分離するステップと、分離した磁性の強いものの水分率を、１０〜１７％に調整する過熱蒸気乾燥方式の脱水工程の少なくとも３ステップを順次行いヘマタイトケーキを作製することを特徴とする製鉄用ヘマタイトの製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧酸浸出法を利用したニッケル酸化鉱石の湿式精錬プラントから得られる浸出残渣を原料とする製鉄用ヘマタイトの製造方法であって、
前記浸出残渣を、湿式サイクロンの分級サイズが、オーバーフローが１μｍ以下となる設定以上、２μｍ以下となる設定以下の条件で、前記湿式サイクロンを使用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離するステップと、
磁場強度が、５〜２０［ｋＧａｕｓｓ］の条件下で強磁場磁気分離装置を用いて、前記オーバーフローを、磁性の強いものと弱いものとに磁力を利用して物理分離するステップと
前記物理分離後の前記オーバーフローの磁性の強いものの水分率を、１０〜１７％に調整する過熱蒸気乾燥方式の脱水工程の少なくとも３ステップを順次行って、ヘマタイトケーキを作製することを特徴とする製鉄用ヘマタイトの製造方法。
【請求項２】
前記脱水工程に供せられる前記物理分離後のオーバーフローの磁性の強いものの水分率が３５〜４５％で、
前記過熱蒸気乾燥方式における過熱蒸気の圧力が０．５〜０．７ＭＰａ、過熱蒸気の温度が１５０〜１８０℃であることを特徴とする、請求項１に記載の製鉄用ヘマタイトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製鉄用ヘマタイトの製造方法に関する。
詳しくは、ニッケル酸化鉱石の高温酸浸出（ＨＰＡＬ）法による湿式精錬プラントの最終中和工程から得られるテーリングスラリーを分離して、製鉄用ヘマタイトを回収する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケルはステンレスの原料として幅広く用いられているが、その原料となる硫化鉱石の資源枯渇傾向に伴い、低品位の酸化鉱石を精製する技術が開発、実用化されてきている。
具体的には、リモナイトやサプロライトなどのニッケル酸化鉱石を硫酸溶液とともにオートクレーブなどの加圧装置に入れ、２４０〜３００℃程度の高温高圧下においてニッケルを浸出する、高温加圧酸浸出（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ａｃｉｄ  Ｌｅａｃｈ、以下ＨＰＡＬと表記する。）プロセスと呼ばれる製造プロセスが実用化されている。図３に、その製造工程の概略フロー図を示す。
【０００３】
このＨＰＡＬプロセスにおける硫酸溶液中に浸出されたニッケルは、中和剤を添加して余剰の酸を中和し、次いで固液分離して浸出残渣と分離される。
その後ニッケルは、不純物を分離する工程を経て、水酸化物や硫化物などの形態の中間原料として回収され、この中間原料をさらに精製することにより、ニッケルメタルやニッケル塩化物などの形態で得られるものである。
なお、その余剰の酸を中和する工程では、浸出物は固液分離に適したｐＨに調整され、次工程の固液分離工程において、ＣＣＤ（Ｃｏｕｎｔｅｒ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｄｅｃａｎｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる設備で、固形分の濃縮および固液分離が行われる。通常ＣＣＤでは、連続する複数段のシックナーが使用されている。
【０００４】
そのＣＣＤから得られる液体成分（以下、オーバーフローという場合がある。）は、硫化工程に適したｐＨに調整するために中和工程に回される。そこではｐＨを調整し、発生する微細な固形物を沈殿除去した後、例えば硫化処理が供され、ニッケル硫化物という中間原料が生成される。
【０００５】
このようなＨＰＡＬプロセスでは、例えばニッケル酸化鉱の場合、回収目的の有価金属が１〜２重量％以下の低品位鉱石（以下、重量％を％で表記する。）であっても、ほぼ完全にニッケルを浸出できる。即ち、目的金属を従来原料と同程度まで濃縮し、従来原料とほぼ同様の精製方法および工程で目的金属を得ることが出来る。また、このＨＰＡＬプロセスは、ニッケル酸化鉱のみでなく、ニッケル硫化鉱や硫化銅鉱石、酸化銅鉱石など他の原料にも適用できる。
【０００６】
さらに、ＨＰＡＬプロセスで得られる浸出残渣の主な成分は、酸化鉄であり、浸出残渣固形分中の鉄分はおよそ４０〜５０％程度であり、また、浸出残渣の生産量は中間原料の生産量に対しておよそ５０倍から１００倍である。これは原料のニッケル酸化鉱石や硫化鉱石に、ニッケルの含有量をはるかに超える量の鉄を含有しているためである。
この浸出残渣は、高温で生成されているため科学的環境的には安定な酸化物の状態であるが、現状では特段の利用価値もなく、残渣堆積置場に積立保管されている。
従って、ＨＰＡＬプロセスの操業に伴って発生する、膨大な量の浸出残渣を積立保管するための広大な残渣積立置場が必要である。
【０００７】
ところで、酸化鉄は鉄鉱石に多く含まれ、精鋼の原料に鉄鉱石が広く利用されている。
鉄鋼精錬では酸化鉄が含まれた鉄鉱石を、コークスなどの還元剤と共に高炉に装入、加熱により還元溶融して粗鋼を形成する。この粗鋼を転炉で精錬して目的とする鋼を製造している。
一般に、その原料となる鉄鉱石は限られた資源であり、しかも鋼の品質維持に必要な良質な鉄鉱石の入手は次第に難しくなってきている。このため、浸出残渣を鉄鉱石として使用する検討がなされている。
【０００８】
しかしながら、ＨＰＡＬプロセスの浸出残渣を製鉄原料用に直接用いることは、以下の理由から困難であった。
ＨＰＡＬプロセスの浸出残渣には、酸化鉄以外にも脈石や不純物、特に硫黄が含まれるため、従来の製鉄プロセスに用いる原料には適さなかった。具体的には硫黄の品位が高いためである。
特に製鉄原料に利用できる酸化鉄中の硫黄品位は、個々の製鉄所の設備能力、生産量などによって異なるが、一般的には１％未満に抑制することが必要とされている。
【０００９】
ところで、浸出残渣固形分中には５〜８％程度の硫黄が含有されているが、この浸出残渣中の硫黄の由来は、その大部分はＨＰＡＬプロセスで混入する硫酸カルシウム（所謂、石膏）である。
この石膏は、高圧酸浸出で得られた浸出スラリーに残留する遊離硫酸（遊離硫酸とはＨＰＡＬプロセスで十分な浸出を行うために過剰に加えた硫酸のうち、未反応で残留する酸のことである。）を中和する際に、通常使用する安価なカルシウム系の中和剤、例えば、石灰石や消石灰を添加することにより、中和剤に含まれるカルシウムと遊離硫酸が反応することで生成し、浸出残渣中に混入しているものである。
なお、浸出残渣固形分中に含有される硫黄の一部（１％程度）は、生成したヘマタイトの粒子中に取り込まれている。
【００１０】
この時点で得られるニッケル浸出後の残渣中の固形分は１μｍ径程度のヘマタイトを主とする粒子からなり、固形分中の鉄品位はおよそ３０〜４０％、硫黄品位はおよそ５〜８％となる。なお、この時点で得られる浸出残渣の水分率は６０％である。
この浸出残渣を製鉄用のヘマタイトとして使用するには、浸出残渣固形分中の鉄品位を５０％以上、硫黄品位を１％以下とすることが必要である。
【００１１】
そのための技術としては、例えば特許文献１に、浸出残渣を篩い分けによる分離、湿式サイクロンによる分離、磁性による分離に付して、ヘマタイト混合物中の不純物を除去する技術が記載されており、ヘマタイト中の不純物を除去するために一定の効果が認められた。
しかし、上記の製鉄用ヘマタイトとして単独で使用するためには満足できる方法ではなく、特に鉄品位は高くても４０〜４５％程度までしか向上できなかった。そのため、製鉄用ヘマタイトとして使用するには、より高品位の鉄を含む製鉄用原料と混合する必要があった。なお、物理分離後に得られる浸出残渣の水分率は４０％程度である。
【００１２】
さらに、上記硫黄品位を低下させることができても、通常のフィルタープレスなどで脱水すると、最終的に得られるニッケル浸出後の残渣（ヘマタイトケーキ）には２２％程度の水分が含まれているため、移送途上で液状化を起こすという問題があった。
残渣の水分を除去するには、天日干し、加熱、焙焼、遠心分離の利用など様々な方法があるが、水分が低下しすぎると発塵して移送上の取扱いが困難になるという問題があった。
このため、操業上の効率を含め、最適な水分まで低下させる方法が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−０９５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、移送上の不具合が発生しにくく、製鉄用原料として使用可能なヘマタイト含有物を得ることが可能な浸出残渣の分離方法を提案し、浸出残渣から製鉄用ヘマタイトを生成する製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、湿式サイクロンによる分離ステップと、適正な磁性分離のステップを順次おこなうことで、前記した鉄品位、硫黄品位の問題を同時に解決できることを見出し、また、さらに適切な脱水方法を適用することで、効率よく、移送上の不具合も抑制できることを見出し、本発明の完成に至ったものである。
【００１６】
本発明の第１の発明は、高圧酸浸出法を利用したニッケル酸化鉱石の湿式精錬プラントから得られる浸出残渣を原料とする製鉄用ヘマタイトの製造方法であって、その浸出残渣を、湿式サイクロンの分級サイズが、オーバーフローが１μｍ以下となる設定以上、２μｍ以下となる設定以下の条件で、前記湿式サイクロンを使用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離するステップと、磁場強度が、５〜２０［ｋＧａｕｓｓ］の条件下で強磁場磁気分離装置を用いて、前記オーバーフローを、磁性の強いものと弱いものとに磁力を利用して物理分離するステップと、前記物理分離後の前記オーバーフローの磁性の強いものの水分率を、１０〜１７％に調整する過熱蒸気乾燥方式の脱水工程の少なくとも３ステップを順次行って、ヘマタイトケーキを作製することを特徴とする製鉄用ヘマタイトの製造方法である。
【００１７】
本発明の第２の発明は、第１の発明における脱水工程に供せられる物理分離後のオーバーフローの磁性の強いものの水分率が３５〜４５％で、過熱蒸気乾燥方式における過熱蒸気の圧力が０．５〜０．７ＭＰａ、過熱蒸気の温度が１５０〜１８０℃であることを特徴とする製鉄用ヘマタイトの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の製鉄用ヘマタイトの製造方法によれば、製鉄用原料として使用可能な品位のヘマタイト含有物を、酸化鉱石の製錬工程から容易に得ることを可能とし、しかも移送上の不具合を効率よく抑制することが可能であるという、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のテーリングスラリーから製鉄用ヘマタイトを製造する製造工程フロー図である。
【図２】従来のテーリングスラリーから製鉄用ヘマタイトを製造する製造工程フロー図である。
【図３】ＨＰＡＬプロセスの製造工程における概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の、製鉄用ヘマタイトの製造方法を、図面を参照しながら詳細する。
図１は本発明の製鉄用ヘマタイトを製造する製造工程フロー図である。
本発明は、図３のＨＰＡＬプロセスの製造工程概略フロー図に示されるような高圧酸浸出（ＨＰＡＬ）法を利用したニッケル酸化鉱石の湿式精錬プラントから排出される浸出残渣（以下、図３の「テーリングダム」に貯留される「最終中和残渣（テーリングスラリー）」を意味する。）から有益な成分組成を有する材料を分離するものである。
【００２１】
その製造工程は、浸出残渣であるところのテーリングスラリーを、湿式サイクロンを使用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離するステップと、その分離したオーバーフローを、磁力を利用して、磁性の強いもの（製鉄用ヘマタイト）と、弱いものとに分離するステップと、この磁力を利用した物理分離後のオーバーフローの磁性の強いものの水分率を、１０〜１７％に調整する過熱蒸気乾燥方式の脱水工程の少なくとも３ステップを順次行うもので、さらに、磁力を利用して分離するステップでは、強磁場磁気分離装置を使用することを特徴とするものである。
【００２２】
このため、例えば、鉄：３０〜３５％、硫黄（Ｓ）：３〜１０％を含む浸出残渣から、鉄品位５３重量％程度、Ｓ品位１％程度の高鉄品位低硫黄品の製鉄用ヘマタイトを得ることが可能である。
このような品位の組成であれば、単独で製鉄用に供することが可能であり、他の製鉄原料と混合して使用する場合も調整の余裕が大きく使用しやすい。
【００２３】
ＨＰＡＬプロセスにおける浸出残渣の固形分において、鉄はヘマタイト、硫黄は石膏の形として含まれる。
その粒径は、例えば、それぞれ、ヘマタイトが１μｍ、石膏は３０μｍ程度であり、また、磁性はヘマタイトが弱い磁性をもち、他には磁性は無い。
本発明では、このような浸出残渣は湿式サイクロンに装入され、粒径の大きな石膏の大部分がアンダーフローとして除去される。オーバーフローには粒径の小さいヘマタイトが濃縮される。
【００２４】
次に、得られたオーバーフローを、ヘマタイトとクロマイトを分離可能な程度に磁化するために、その磁化が可能な「強磁場磁気分離装置」を用いて物理分離処理する。
通常の磁力選鉱において使用する磁力は、高々２０００［Ｇａｕｓｓ］程度であるが、例えば、実施例で使用している「強磁場磁気分離装置」では、粉体に対してメッシュを通過する際に磁力を掛ける方式を採用しているため、非常に強力な磁力を掛けることができる。なお、このメッシュは分離対象の粉体に最適な目開きとなるように設定されている。
【００２５】
このような構成により通常の磁力選鉱では実質的に分離が不可能な、ヘマタイトとクロマイトとを分離可能とする。また、少量残留している石膏も磁性が無いため、ヘマタイトから分離可能である。
その結果、最終的に、磁力選鉱装置の磁性体側の排出物（着磁物）として、鉄：５３重量％程度、硫黄：１重量％程度の製鉄用ヘマタイトが回収される。
【００２６】
これまで述べたように本発明の製鉄用ヘマタイトの製造方法では、まず湿式サイクロンで分離し、次いでヘマタイトとクロマイトとを分離可能な磁力を掛けることのできる強磁場磁気分離装置を用いて物理分離することに、第一の特徴を有しているが、湿式サイクロンで分離するステップと、強磁場磁気分離装置で物理分離するステップとを、単純に組み合わせただけ、例えば、上記と逆の順番では製鉄用ヘマタイトを効率良く回収することは困難である。
【００２７】
即ち、強磁場磁気分離装置での分離ステップを先に行うと、粒径が大きく異なる石膏が存在するために、小粒径のヘマタイトとクロマイトに対して、両者を分離するのに十分な磁力を与えることが難しくなるためである。
また使用する強磁場磁気分離装置の磁力を掛ける方式によっても分離が難しくなる。例えば、粉体に対してメッシュを通過する際に磁力を掛ける方式である実施例でも使用した「強磁場磁気分離装置」では、運転直後から粒径の大きな石膏が上記したメッシュを目詰まりさせ、分離操作が進行しなくなるからである。
【００２８】
本発明の製鉄用ヘマタイトの製造方法では、先ず、湿式サイクロンによる分離は、湿式サイクロンにおける分級サイズを適正範囲設定して行う。
次いで、磁界強度を適正な範囲に設定した磁力を利用した分離を行うものである。
そこで、湿式サイクロンの分級サイズの適正範囲設定として、先ずオーバーフローの設定は、含まれているヘマタイトおよび石膏の粒径によって適宜調整すればよいが、湿式サイクロンの分級サイズが、オーバーフローが１μｍ以下となる設定以上、２μｍ以下となる設定以下となるように設定することが好ましい。
【００２９】
特にニッケル酸化鉱石をＨＰＡＬ方式の湿式精錬で処理し、最終中和工程から得られる浸出残渣の固形分に含まれるヘマタイトは１μｍ程度、石膏は３０μｍ程度の粒径となることが一般的であることから上記範囲において、湿式サイクロンでの分級効果を高めることが可能となる。
【００３０】
また、磁力を利用して分離する際の好ましい磁界強度の条件は、１０〜１５［ｋＧａｕｓｓ］であり、メッシュサイズと負荷電力を調整することにより得ることができる。
基本的に磁界強度は強いほうが好ましいが、５［ｋＧａｕｓｓ］未満だと、ヘマタイトの分離が不充分になるからである。また、２０［ｋＧａｕｓｓ］より大きい場合、それ以上の効果が期待できないばかりでなく、経済的にも好ましくない。
【００３１】
一方、本発明の製造方法においては物理分離工程までに得られる浸出残渣（物理分離工程以後は、オーバーフローの磁性の強いものを指す）は、その固形分中の硫黄分は１％未満と低いが、水分含有率が４０％程度と高い。
一般的に固体物質の運送においては、水分の含有量が多いと船舶輸送中に液状化現象を引き起こし、船舶の転覆を引き起こす可能性があると言われ、日本海事検定協会の調査結果では、本発明ヘマタイトの運送許容水分値（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ  Ｌｉｍｉｔ：ＴＭＬ）は１７％以下であった。このため、船舶搬送する場合、本発明によるヘマタイトケーキを製造する場合、その水分含有率を下げる必要がある。
【００３２】
同時にヘマタイトの粒子径は１μｍ程度と非常に細かいので、絶乾状態では、非常に発塵性が高いものの、水分含有率が１０％以上になると、発塵性は低くなり、ハンドリング時のフレコン使用などの防塵対策が不要となる。したがって、このヘマタイトケーキの水分含有率は１０〜１７ｗｔ％が好ましく、ハンドリング時にフレコンを使用するなど防塵対策が可能である場合には、その水分含有率は１０％未満となっても構わない。
【００３３】
そこで、水分含有率の調整を行うと良いことがわかるが、物理分離後に得られる浸出残渣（オーバーフローの磁性の強いもの、水分含有率：約４０％）から水分を除去する脱水処理を行う際には以下の問題点がある。
一般的に浸出残渣の脱水方法には天日干し、加熱・焙焼法、フィルタープレス法、遠心分離法などがあり、水分除去効率の高さや経済性からフィルタープレスによる方法が有望であるが、特に効率の高い高圧フィルタープレス（高温加圧濾過装置）でも、複数回の処理をしなければ水分率１７％以下を達成することが難しい。
天日干し方法だと、天候により操業に要する時間が読めないし、上記の好ましい水分含有量に調整することが困難である。
また、加熱・焙焼の方法だと、脱水が進みすぎる場合が多く、１０％以上の水分に調整することが困難である。
また、遠心分離法だと、水分率を２０％程度まで低下させるのが限界である。
【００３４】
そこで、本発明では、脱水方法に過熱蒸気方式を用いた脱水工程を含むことを第二の特徴とする。
具体的には、過熱蒸気方式による脱水に供する物理分離後の浸出残渣の水分率を４０％程度とし、過熱蒸気方式の脱水条件を、圧力０．５〜０．７ＭＰａ（６ｂａｒのこと）、温度１５０〜１８０℃として行うものである。
その結果、物理分離後の浸出残渣の水分含有率を、１回の操作で１０〜１７％にすることができる。
【００３５】
広く知られているように、過熱蒸気方式の脱水工程では、被脱水物と過熱蒸気とを接触させ、過熱蒸気により被脱水物を加熱し、同時に被脱水物中の水分を過熱蒸気中にとりこんで脱水乾燥させるものである。
【００３６】
本発明において、被脱水物は、物理分離工程から得られる浸出残渣（水分含有率が約４０％の磁性の強いもの）であり、過熱蒸気との接触方法は特に限定せず、ドラム乾燥機（濾布で形成された円筒形のドラムに浸出残渣を付着させ、過熱蒸気を吹き付ける。方式でもよいし、向流式熱交換器（乾燥機本体の上部から浸出残渣を供給し、下部から過熱蒸気を供給して向流接触させ、必要に応じ浸出残渣の落下途上に邪魔板を設置して接触効率を向上させる）方式でもよい。
【００３７】
但し、過熱蒸気を被脱水物に利用するにおいては、その圧力と温度を定めることが重要である。すなわち、過熱蒸気の圧力と温度によって、乾燥能力が変化するために過熱蒸気の圧力と温度を、圧力０．５〜０．７ＭＰａ（６ｂａｒのこと）、温度１５０〜１８０℃の範囲とする。
過熱蒸気の圧力が、この領域よりも低い圧力による乾燥では、乾燥が不十分となり得られるヘマタイトケーキ（以後、オーバーフローの磁性の強いものの水分調整を施したものを称す）の水分含有率は１７％を超えてしまうし、逆に高い圧力では乾燥過剰となり、得られるヘマタイトケーキの水分含有率は１０％を下回ってしまう。さらに、耐圧装置のコストが割高になるので好ましくない。
また、過熱蒸気の温度が、この領域よりも低い温度による乾燥では、乾燥が不十分となって、得られるヘマタイトケーキの水分率は１７％を超えてしまうし、逆に、高い温度では乾燥過剰となり、得られるヘマタイトケーキの水分率は１０％を下回ってしまう。また、エネルギー消費が多くなり経済的に好ましくない。
【００３８】
この理由について発明者らは、出発原料が、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬工程における最終中和工程の浸出残渣であること、および、固形分中の硫黄含有率を１％以下程度とするための物理分離後に得られる浸出残渣の主成分が１μｍ程度のヘマタイト粒子であること、さらに、その水分率が４０％程度であることが、物理分離工程として２段階（サイクロン、磁力選鉱）方法と、脱水工程として過熱蒸気方式の脱水方法との組み合わせで採用することにより特段の効果を発揮するものと考えている。
【００３９】
以上説明してきたように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬における最終中和工程から得られる水分含有率が約７０％の最終中和残渣を処理して、製鉄用原料としての要請から固形分中の硫黄含有率を１％以下とし、さらに移送上の要請から水分含有率１０〜１７％とし、しかも操業効率の面から脱水工程では１回の処理とする要請に対して、本発明を好適に用いることができる。
【００４０】
さらに、これまで述べてきた製造方法で製造された製鉄用ヘマタイトを造粒して造粒物とすることが好ましい。
本発明の製造方法で得られるヘマタイトケーキは、形状の不均一性、粉立ちが発生しやすい、流動性の悪さなどの観点から製鉄メーカーにおいて他の鉄鉱石と混合する場合に不均一な混合状態を形成し易い、流動性の低さによる装入効率の低下、粉塵が発生しやすいなどの問題点が示唆されるために、造粒を行い均一な造粒物にすることで示唆される問題点を解消する。
【００４１】
造粒に際しては、転動造粒、圧縮造粒、押出造粒などの広く知られた造粒法を用いると良く、均一で流動性の良い造粒物が得られる。同時にヘマタイトケーキよりも粉立ちの発生は低く抑えられる。
【００４２】
さらに、本発明の製造方法を適用することによって石膏由来の硫黄は、その全量が除去され、高温加圧酸浸出の工程で、ヘマタイト粒子の中に取り込まれた硫酸成分に由来すると考えられる硫黄が１％前後残留している製鉄用ヘマタイトケーキが得られる。
【００４３】
そこで、以下に示す公知の方法を組み合わせて適用することにより、更に良好な製鉄用原料とすることが可能である。
具体的には「特表２０１２−５１７５２３号公報」に開示されるように、供給材料を乾燥、焼成して、供給材料に含まれている硫黄および結晶水和水を除去することにより、ヘマタイト中に残留する硫黄を除去し、次いで、例えば「特開２００４−２６９９６０号公報」にあるように粉末状の鉄原料をプリケット化する、または「特開２０１２−２１１３６３号公報」にあるように粉末状の鉄原料をペレット化するなどの方法を組み合わせて適用することにより、更に良好な製鉄用原料とすることが期待できる。
【００４４】
また、本発明により得られたヘマタイトを、所定の温度で焙焼することにより、ヘマタイト粒子中の硫黄をＳＯｘとして除去し、その硫黄品位を低くすることが出来る。
具体的には６００℃以上の熱処理を行うことにより、硫黄が０．５％以下の濃度のヘマタイトを得ることが可能となる。１４００℃を超えた熱処理では０．０５％以下の硫黄濃度になり、従来の鉄鉱石と同等の硫黄濃度が得られる。
１４００℃よりも高い温度での熱処理で低硫黄濃度のヘマタイトを得ることが出来るが、熱処理温度を高くすると消費エネルギーの増加、炉壁材質の短寿命化を引き起こすため、経済的に１４００℃以下での熱処理が好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例、比較例により本発明をより詳細に説明する。実施例、比較例に共通の製造条件及び特性測定条件を表１に纏めて示す。
【００４６】
【表１】
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【実施例１】
【００４７】
上記、浸出残渣を分離する際に、本発明を適用し、まず、表１に示す湿式サイクロンで処理し、得られたオーバーフローを引き続き、磁力選鉱装置を用いて物理分離した。
なお、湿式サイクロンの設定を１μｍ以下、磁力選鉱装置の磁界の強度を５［ｋＧａｕｓｓ］とした。
固形分の処理量は、１０トンの浸出残渣を処理し、得られたオーバーフロースラリー重量は９．１トンであった。
さらに、上記、湿式サイクロンおよび磁力選鉱装置の処理後得られた、浸出残渣（オーバーフロースラリー；水分含有率４０％、固形分として２．２トン）を、過熱蒸気方式の脱水装置（蒸気圧力0.6ＭＰａ、温度165℃）に装入して処理し、鉄分：５２％、硫黄：０．８％、水分含有率１５％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得た。
【実施例２】
【００４８】
上記、浸出残渣を分離する際に、本発明を適用し、まず、表１に示す湿式サイクロンで処理し、得られたオーバーフローを引き続き、磁力選鉱装置を用いて物理分離した。
なお、湿式サイクロンの設定を２μｍ以下、磁力選鉱装置の磁界の強度を２０［ｋＧａｕｓｓ］とした。
固形分の処理量は、１０トンの浸出残渣を処理し、得られたオーバーフロースラリー重量は９．３トンであった。
さらに、上記、湿式サイクロンおよび磁力選鉱装置の処理後得られた、浸出残渣（オーバーフロースラリー：水分含有率４０％、固形分として２．４トン）を、過熱蒸気方式の脱水装置（蒸気圧力0.6ＭＰａ、温度165℃）に装入して処理し、鉄分：５５％、硫黄：０．９％、水分率１５％の特性を示す２．３トンのヘマタイトケーキを得た。
【００４９】
（比較例１）
本発明を適用せず、上記の脱水の工程に、通常のフィルタープレス（圧搾圧力2.0ＭＰａ、温度25℃）を使用した以外は、実施例１と同様の操業を行った。
その結果、鉄分：５２％、硫黄：０．８％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得ることができたが、水分含有率は２２％と不充分だった。
【００５０】
（比較例２）
本発明を適用せず、上記の脱水の工程に、高圧フィルタープレス（高圧加熱濾過装置：圧搾圧力8.0ＭＰａ、温度25℃）を使用した以外は、実施例１と同様の操業を行った。
その結果、鉄分：５２％、硫黄：０．８％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得ることができたが、水分含有率は２０％と不充分だった。
その後、３回の繰返し脱水処理を行うと水分含有率は１５％まで低下したが、繰返し処理のため操業効率が悪化し、また、濾布の寿命も単純計算で３分の１となるため不充分だった。
【００５１】
（比較例３）
本発明を適用せず、上記の脱水の工程に、遠心分離脱水装置を使用した以外は、実施例１と同様の操業を行った。
その結果、鉄分：５２％、硫黄：０．８％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得ることができたが、水分含有率は２０％と不充分だった。
【図１】
2015014021.tif 000004
【図２】
2015014021.tif 000005
【図３】
2015014021.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月1日(2014.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製鉄用ヘマタイトの製造方法に関する。
詳しくは、ニッケル酸化鉱石の高温酸浸出（ＨＰＡＬ）法による湿式精錬プラントの最終中和工程から得られるテーリングスラリーを分離して、製鉄用ヘマタイトを回収する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケルはステンレスの原料として幅広く用いられているが、その原料となる硫化鉱石の資源枯渇傾向に伴い、低品位の酸化鉱石を精製する技術が開発、実用化されてきている。
具体的には、リモナイトやサプロライトなどのニッケル酸化鉱石を硫酸溶液とともにオートクレーブなどの加圧装置に入れ、２４０〜３００℃程度の高温高圧下においてニッケルを浸出する、高温加圧酸浸出（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ａｃｉｄ  Ｌｅａｃｈ、以下ＨＰＡＬと表記する。）プロセスと呼ばれる製造プロセスが実用化されている。図３に、その製造工程の概略フロー図を示す。
【０００３】
このＨＰＡＬプロセスにおける硫酸溶液中に浸出されたニッケルは、中和剤を添加して余剰の酸を中和し、次いで固液分離して浸出残渣と分離される。
その後ニッケルは、不純物を分離する工程を経て、水酸化物や硫化物などの形態の中間原料として回収され、この中間原料をさらに精製することにより、ニッケルメタルやニッケル塩化物などの形態で得られるものである。
なお、その余剰の酸を中和する工程では、浸出物は固液分離に適したｐＨに調整され、次工程の固液分離工程において、ＣＣＤ（Ｃｏｕｎｔｅｒ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｄｅｃａｎｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる設備で、固形分の濃縮および固液分離が行われる。通常ＣＣＤでは、連続する複数段のシックナーが使用されている。
【０００４】
そのＣＣＤから得られる液体成分（以下、オーバーフローという場合がある。）は、硫化工程に適したｐＨに調整するために中和工程に回される。そこではｐＨを調整し、発生する微細な固形物を沈殿除去した後、例えば硫化処理が供され、ニッケル硫化物という中間原料が生成される。
【０００５】
このようなＨＰＡＬプロセスでは、例えばニッケル酸化鉱の場合、回収目的の有価金属が１〜２重量％以下の低品位鉱石（以下、重量％を％で表記する。）であっても、ほぼ完全にニッケルを浸出できる。即ち、目的金属を従来原料と同程度まで濃縮し、従来原料とほぼ同様の精製方法および工程で目的金属を得ることが出来る。また、このＨＰＡＬプロセスは、ニッケル酸化鉱のみでなく、ニッケル硫化鉱や硫化銅鉱石、酸化銅鉱石など他の原料にも適用できる。
【０００６】
さらに、ＨＰＡＬプロセスで得られる浸出残渣の主な成分は、酸化鉄であり、浸出残渣固形分中の鉄分はおよそ４０〜５０％程度であり、また、浸出残渣の生産量は中間原料の生産量に対しておよそ５０倍から１００倍である。これは原料のニッケル酸化鉱石や硫化鉱石に、ニッケルの含有量をはるかに超える量の鉄を含有しているためである。
この浸出残渣は、高温で生成されているため科学的環境的には安定な酸化物の状態であるが、現状では特段の利用価値もなく、残渣堆積置場に積立保管されている。
従って、ＨＰＡＬプロセスの操業に伴って発生する、膨大な量の浸出残渣を積立保管するための広大な残渣積立置場が必要である。
【０００７】
ところで、酸化鉄は鉄鉱石に多く含まれ、精鋼の原料に鉄鉱石が広く利用されている。
鉄鋼精錬では酸化鉄が含まれた鉄鉱石を、コークスなどの還元剤と共に高炉に装入、加熱により還元溶融して粗鋼を形成する。この粗鋼を転炉で精錬して目的とする鋼を製造している。
一般に、その原料となる鉄鉱石は限られた資源であり、しかも鋼の品質維持に必要な良質な鉄鉱石の入手は次第に難しくなってきている。このため、浸出残渣を鉄鉱石として使用する検討がなされている。
【０００８】
しかしながら、ＨＰＡＬプロセスの浸出残渣を製鉄原料用に直接用いることは、以下の理由から困難であった。
ＨＰＡＬプロセスの浸出残渣には、酸化鉄以外にも脈石や不純物、特に硫黄が含まれるため、従来の製鉄プロセスに用いる原料には適さなかった。具体的には硫黄の品位が高いためである。
特に製鉄原料に利用できる酸化鉄中の硫黄品位は、個々の製鉄所の設備能力、生産量などによって異なるが、一般的には１％未満に抑制することが必要とされている。
【０００９】
ところで、浸出残渣固形分中には５〜８％程度の硫黄が含有されているが、この浸出残渣中の硫黄の由来は、その大部分はＨＰＡＬプロセスで混入する硫酸カルシウム（所謂、石膏）である。
この石膏は、高圧酸浸出で得られた浸出スラリーに残留する遊離硫酸（遊離硫酸とはＨＰＡＬプロセスで十分な浸出を行うために過剰に加えた硫酸のうち、未反応で残留する酸のことである。）を中和する際に、通常使用する安価なカルシウム系の中和剤、例えば、石灰石や消石灰を添加することにより、中和剤に含まれるカルシウムと遊離硫酸が反応することで生成し、浸出残渣中に混入しているものである。
なお、浸出残渣固形分中に含有される硫黄の一部（１％程度）は、生成したヘマタイトの粒子中に取り込まれている。
【００１０】
この時点で得られるニッケル浸出後の残渣中の固形分は１μｍ径程度のヘマタイトを主とする粒子からなり、固形分中の鉄品位はおよそ３０〜４０％、硫黄品位はおよそ５〜８％となる。なお、この時点で得られる浸出残渣の水分率は６０％である。
この浸出残渣を製鉄用のヘマタイトとして使用するには、浸出残渣固形分中の鉄品位を５０％以上、硫黄品位を１％以下とすることが必要である。
【００１１】
そのための技術としては、例えば特許文献１に、浸出残渣を篩い分けによる分離、湿式サイクロンによる分離、磁性による分離に付して、ヘマタイト混合物中の不純物を除去する技術が記載されており、ヘマタイト中の不純物を除去するために一定の効果が認められた。
しかし、上記の製鉄用ヘマタイトとして単独で使用するためには満足できる方法ではなく、特に鉄品位は高くても４０〜４５％程度までしか向上できなかった。そのため、製鉄用ヘマタイトとして使用するには、より高品位の鉄を含む製鉄用原料と混合する必要があった。なお、物理分離後に得られる浸出残渣の水分率は４０％程度である。
【００１２】
さらに、上記硫黄品位を低下させることができても、通常のフィルタープレスなどで脱水すると、最終的に得られるニッケル浸出後の残渣（ヘマタイトケーキ）には２２％程度の水分が含まれているため、移送途上で液状化を起こすという問題があった。
残渣の水分を除去するには、天日干し、加熱、焙焼、遠心分離の利用など様々な方法があるが、水分が低下しすぎると発塵して移送上の取扱いが困難になるという問題があった。
このため、操業上の効率を含め、最適な水分まで低下させる方法が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−０９５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、移送上の不具合が発生しにくく、製鉄用原料として使用可能なヘマタイト含有物を得ることが可能な浸出残渣の分離方法を提案し、浸出残渣から製鉄用ヘマタイトを生成する製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、湿式サイクロンによる分離ステップと、適正な磁性分離のステップを順次おこなうことで、前記した鉄品位、硫黄品位の問題を同時に解決できることを見出し、また、さらに適切な脱水方法を適用することで、効率よく、移送上の不具合も抑制できることを見出し、本発明の完成に至ったものである。
【００１６】
本発明の第１の発明は、高圧酸浸出法を利用したニッケル酸化鉱石の湿式精錬プラントから得られる浸出残渣を原料とする製鉄用ヘマタイトの製造方法であって、その浸出残渣を、湿式サイクロンの分級サイズが、オーバーフローが１μｍ以下となる設定以上、２μｍ以下となる設定以下の条件で、前記湿式サイクロンを使用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離するステップと、磁場強度が、５〜２０［ｋＧａｕｓｓ］の条件下で強磁場磁気分離装置を用いて、前記オーバーフローを、磁性の強いものと弱いものとに磁力を利用して物理分離するステップと、前記物理分離後の前記オーバーフローの磁性の強いものの水分率を、１０〜１７％に調整する過熱蒸気乾燥方式の脱水工程の少なくとも３ステップを順次行って、ヘマタイトケーキを作製することを特徴とする製鉄用ヘマタイトの製造方法である。
【００１７】
本発明の第２の発明は、第１の発明における脱水工程に供せられる物理分離後のオーバーフローの磁性の強いものの水分率が３５〜４５％で、過熱蒸気乾燥方式における過熱蒸気の圧力が０．５〜０．７ＭＰａ、過熱蒸気の温度が１５０〜１８０℃であることを特徴とする製鉄用ヘマタイトの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の製鉄用ヘマタイトの製造方法によれば、製鉄用原料として使用可能な品位のヘマタイト含有物を、酸化鉱石の精錬工程から容易に得ることを可能とし、しかも移送上の不具合を効率よく抑制することが可能であるという、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のテーリングスラリーから製鉄用ヘマタイトを製造する製造工程フロー図である。
【図２】従来のテーリングスラリーから製鉄用ヘマタイトを製造する製造工程フロー図である。
【図３】ＨＰＡＬプロセスの製造工程における概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の、製鉄用ヘマタイトの製造方法を、図面を参照しながら詳細する。
図１は本発明の製鉄用ヘマタイトを製造する製造工程フロー図である。
本発明は、図３のＨＰＡＬプロセスの製造工程概略フロー図に示されるような高圧酸浸出（ＨＰＡＬ）法を利用したニッケル酸化鉱石の湿式精錬プラントから排出される浸出残渣（以下、図３の「テーリングダム」に貯留される「最終中和残渣（テーリングスラリー）」を意味する。）から有益な成分組成を有する材料を分離するものである。
【００２１】
その製造工程は、浸出残渣であるところのテーリングスラリーを、湿式サイクロンを使用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離するステップと、その分離したオーバーフローを、磁力を利用して、磁性の強いもの（製鉄用ヘマタイト）と、弱いものとに分離するステップと、この磁力を利用した物理分離後のオーバーフローの磁性の強いものの水分率を、１０〜１７％に調整する過熱蒸気乾燥方式の脱水工程の少なくとも３ステップを順次行うもので、さらに、磁力を利用して分離するステップでは、強磁場磁気分離装置を使用することを特徴とするものである。
【００２２】
このため、例えば、鉄：３０〜３５％、硫黄（Ｓ）：３〜１０％を含む浸出残渣から、鉄品位５３％程度、Ｓ品位１％程度の高鉄品位低硫黄品の製鉄用ヘマタイトを得ることが可能である。
このような品位の組成であれば、単独で製鉄用に供することが可能であり、他の製鉄原料と混合して使用する場合も調整の余裕が大きく使用しやすい。
【００２３】
ＨＰＡＬプロセスにおける浸出残渣の固形分において、鉄はヘマタイト、硫黄は石膏の形として含まれる。
その粒径は、例えば、それぞれ、ヘマタイトが１μｍ、石膏は３０μｍ程度であり、また、磁性はヘマタイトが弱い磁性をもち、他には磁性は無い。
本発明では、このような浸出残渣は湿式サイクロンに装入され、粒径の大きな石膏の大部分がアンダーフローとして除去される。オーバーフローには粒径の小さいヘマタイトが濃縮される。
【００２４】
次に、得られたオーバーフローを、ヘマタイトとクロマイトを分離可能な程度に磁化するために、その磁化が可能な「強磁場磁気分離装置」を用いて物理分離処理する。
通常の磁力選鉱において使用する磁力は、高々２０００［Ｇａｕｓｓ］程度であるが、例えば、実施例で使用している「強磁場磁気分離装置」では、粉体に対してメッシュを通過する際に磁力を掛ける方式を採用しているため、非常に強力な磁力を掛けることができる。なお、このメッシュは分離対象の粉体に最適な目開きとなるように設定されている。
【００２５】
このような構成により通常の磁力選鉱では実質的に分離が不可能な、ヘマタイトとクロマイトとを分離可能とする。また、少量残留している石膏も磁性が無いため、ヘマタイトから分離可能である。
その結果、最終的に、磁力選鉱装置の磁性体側の排出物（着磁物）として、鉄：５３％程度、硫黄：１％程度の製鉄用ヘマタイトが回収される。
【００２６】
これまで述べたように本発明の製鉄用ヘマタイトの製造方法では、まず湿式サイクロンで分離し、次いでヘマタイトとクロマイトとを分離可能な磁力を掛けることのできる強磁場磁気分離装置を用いて物理分離することに、第一の特徴を有しているが、湿式サイクロンで分離するステップと、強磁場磁気分離装置で物理分離するステップとを、単純に組み合わせただけ、例えば、上記と逆の順番では製鉄用ヘマタイトを効率良く回収することは困難である。
【００２７】
即ち、強磁場磁気分離装置での分離ステップを先に行うと、粒径が大きく異なる石膏が存在するために、小粒径のヘマタイトとクロマイトに対して、両者を分離するのに十分な磁力を与えることが難しくなるためである。
また使用する強磁場磁気分離装置の磁力を掛ける方式によっても分離が難しくなる。例えば、粉体に対してメッシュを通過する際に磁力を掛ける方式である実施例でも使用した「強磁場磁気分離装置」では、運転直後から粒径の大きな石膏が上記したメッシュを目詰まりさせ、分離操作が進行しなくなるからである。
【００２８】
本発明の製鉄用ヘマタイトの製造方法では、先ず、湿式サイクロンによる分離は、湿式サイクロンにおける分級サイズを適正範囲設定して行う。
次いで、磁界強度を適正な範囲に設定した磁力を利用した分離を行うものである。
そこで、湿式サイクロンの分級サイズの適正範囲設定として、先ずオーバーフローの設定は、含まれているヘマタイトおよび石膏の粒径によって適宜調整すればよいが、湿式サイクロンの分級サイズが、オーバーフローが１μｍ以下となる設定以上、２μｍ以下となる設定以下となるように設定することが好ましい。
【００２９】
特にニッケル酸化鉱石をＨＰＡＬ方式の湿式精錬で処理し、最終中和工程から得られる浸出残渣の固形分に含まれるヘマタイトは１μｍ程度、石膏は３０μｍ程度の粒径となることが一般的であることから上記範囲において、湿式サイクロンでの分級効果を高めることが可能となる。
【００３０】
また、磁力を利用して分離する際の好ましい磁界強度の条件は、１０〜１５［ｋＧａｕｓｓ］であり、メッシュサイズと負荷電力を調整することにより得ることができる。
基本的に磁界強度は強いほうが好ましいが、５［ｋＧａｕｓｓ］未満だと、ヘマタイトの分離が不充分になるからである。また、２０［ｋＧａｕｓｓ］より大きい場合、それ以上の効果が期待できないばかりでなく、経済的にも好ましくない。
【００３１】
一方、本発明の製造方法においては物理分離工程までに得られる浸出残渣（物理分離工程以後は、オーバーフローの磁性の強いものを指す）は、その固形分中の硫黄分は１％未満と低いが、水分含有率が４０％程度と高い。
一般的に固体物質の運送においては、水分の含有量が多いと船舶輸送中に液状化現象を引き起こし、船舶の転覆を引き起こす可能性があると言われ、日本海事検定協会の調査結果では、本発明ヘマタイトの運送許容水分値（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ  Ｌｉｍｉｔ：ＴＭＬ）は１７％以下であった。このため、船舶搬送する場合、本発明によるヘマタイトケーキを製造する場合、その水分含有率を下げる必要がある。
【００３２】
同時にヘマタイトの粒子径は１μｍ程度と非常に細かいので、絶乾状態では、非常に発塵性が高いものの、水分含有率が１０％以上になると、発塵性は低くなり、ハンドリング時のフレコン使用などの防塵対策が不要となる。したがって、このヘマタイトケーキの水分含有率は１０〜１７％が好ましく、ハンドリング時にフレコンを使用するなど防塵対策が可能である場合には、その水分含有率は１０％未満となっても構わない。
【００３３】
そこで、水分含有率の調整を行うと良いことがわかるが、物理分離後に得られる浸出残渣（オーバーフローの磁性の強いもの、水分含有率：約４０％）から水分を除去する脱水処理を行う際には以下の問題点がある。
一般的に浸出残渣の脱水方法には天日干し、加熱・焙焼法、フィルタープレス法、遠心分離法などがあり、水分除去効率の高さや経済性からフィルタープレスによる方法が有望であるが、特に効率の高い高圧フィルタープレス（高温加圧濾過装置）でも、複数回の処理をしなければ水分率１７％以下を達成することが難しい。
天日干し方法だと、天候により操業に要する時間が読めないし、上記の好ましい水分含有量に調整することが困難である。
また、加熱・焙焼の方法だと、脱水が進みすぎる場合が多く、１０％以上の水分に調整することが困難である。
また、遠心分離法だと、水分率を２０％程度まで低下させるのが限界である。
【００３４】
そこで、本発明では、脱水方法に過熱蒸気方式を用いた脱水工程を含むことを第二の特徴とする。
具体的には、過熱蒸気方式による脱水に供する物理分離後の浸出残渣の水分率を４０％程度とし、過熱蒸気方式の脱水条件を、圧力０．５〜０．７ＭＰａ（６ｂａｒのこと）、温度１５０〜１８０℃として行うものである。
その結果、物理分離後の浸出残渣の水分含有率を、１回の操作で１０〜１７％にすることができる。
【００３５】
広く知られているように、過熱蒸気方式の脱水工程では、被脱水物と過熱蒸気とを接触させ、過熱蒸気により被脱水物を加熱し、同時に被脱水物中の水分を過熱蒸気中にとりこんで脱水乾燥させるものである。
【００３６】
本発明において、被脱水物は、物理分離工程から得られる浸出残渣（水分含有率が約４０％の磁性の強いもの）であり、過熱蒸気との接触方法は特に限定せず、ドラム乾燥機（濾布で形成された円筒形のドラムに浸出残渣を付着させ、過熱蒸気を吹き付ける。方式でもよいし、向流式熱交換器（乾燥機本体の上部から浸出残渣を供給し、下部から過熱蒸気を供給して向流接触させ、必要に応じ浸出残渣の落下途上に邪魔板を設置して接触効率を向上させる）方式でもよい。
【００３７】
但し、過熱蒸気を被脱水物に利用するにおいては、その圧力と温度を定めることが重要である。すなわち、過熱蒸気の圧力と温度によって、乾燥能力が変化するために過熱蒸気の圧力と温度を、圧力０．５〜０．７ＭＰａ（６ｂａｒのこと）、温度１５０〜１８０℃の範囲とする。
過熱蒸気の圧力が、この領域よりも低い圧力による乾燥では、乾燥が不十分となり得られるヘマタイトケーキ（以後、オーバーフローの磁性の強いものの水分調整を施したものを称す）の水分含有率は１７％を超えてしまうし、逆に高い圧力では乾燥過剰となり、得られるヘマタイトケーキの水分含有率は１０％を下回ってしまう。さらに、耐圧装置のコストが割高になるので好ましくない。
また、過熱蒸気の温度が、この領域よりも低い温度による乾燥では、乾燥が不十分となって、得られるヘマタイトケーキの水分率は１７％を超えてしまうし、逆に、高い温度では乾燥過剰となり、得られるヘマタイトケーキの水分率は１０％を下回ってしまう。また、エネルギー消費が多くなり経済的に好ましくない。
【００３８】
この理由について発明者らは、出発原料が、ニッケル酸化鉱石の湿式精錬工程における最終中和工程の浸出残渣であること、および、固形分中の硫黄含有率を１％以下程度とするための物理分離後に得られる浸出残渣の主成分が１μｍ程度のヘマタイト粒子であること、さらに、その水分率が４０％程度であることが、物理分離工程として２段階（サイクロン、磁力選鉱）方法と、脱水工程として過熱蒸気方式の脱水方法との組み合わせで採用することにより特段の効果を発揮するものと考えている。
【００３９】
以上説明してきたように、ニッケル酸化鉱石の湿式精錬における最終中和工程から得られる水分含有率が約７０％の最終中和残渣を処理して、製鉄用原料としての要請から固形分中の硫黄含有率を１％以下とし、さらに移送上の要請から水分含有率１０〜１７％とし、しかも操業効率の面から脱水工程では１回の処理とする要請に対して、本発明を好適に用いることができる。
【００４０】
さらに、これまで述べてきた製造方法で製造された製鉄用ヘマタイトを造粒して造粒物とすることが好ましい。
本発明の製造方法で得られるヘマタイトケーキは、形状の不均一性、粉立ちが発生しやすい、流動性の悪さなどの観点から製鉄メーカーにおいて他の鉄鉱石と混合する場合に不均一な混合状態を形成し易い、流動性の低さによる装入効率の低下、粉塵が発生しやすいなどの問題点が示唆されるために、造粒を行い均一な造粒物にすることで示唆される問題点を解消する。
【００４１】
造粒に際しては、転動造粒、圧縮造粒、押出造粒などの広く知られた造粒法を用いると良く、均一で流動性の良い造粒物が得られる。同時にヘマタイトケーキよりも粉立ちの発生は低く抑えられる。
【００４２】
さらに、本発明の製造方法を適用することによって石膏由来の硫黄は、その全量が除去され、高温加圧酸浸出の工程で、ヘマタイト粒子の中に取り込まれた硫酸成分に由来すると考えられる硫黄が１％前後残留している製鉄用ヘマタイトケーキが得られる。
【００４３】
そこで、以下に示す公知の方法を組み合わせて適用することにより、更に良好な製鉄用原料とすることが可能である。
具体的には「特表２０１２−５１７５２３号公報」に開示されるように、供給材料を乾燥、焼成して、供給材料に含まれている硫黄および結晶水和水を除去することにより、ヘマタイト中に残留する硫黄を除去し、次いで、例えば「特開２００４−２６９９６０号公報」にあるように粉末状の鉄原料をプリケット化する、または「特開２０１２−２１１３６３号公報」にあるように粉末状の鉄原料をペレット化するなどの方法を組み合わせて適用することにより、更に良好な製鉄用原料とすることが期待できる。
【００４４】
また、本発明により得られたヘマタイトを、所定の温度で焙焼することにより、ヘマタイト粒子中の硫黄をＳＯｘとして除去し、その硫黄品位を低くすることが出来る。
具体的には６００℃以上の熱処理を行うことにより、硫黄が０．５％以下の濃度のヘマタイトを得ることが可能となる。１４００℃を超えた熱処理では０．０５％以下の硫黄濃度になり、従来の鉄鉱石と同等の硫黄濃度が得られる。
１４００℃よりも高い温度での熱処理で低硫黄濃度のヘマタイトを得ることが出来るが、熱処理温度を高くすると消費エネルギーの増加、炉壁材質の短寿命化を引き起こすため、経済的に１４００℃以下での熱処理が好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例、比較例により本発明をより詳細に説明する。実施例、比較例に共通の製造条件及び特性測定条件を表１に纏めて示す。
【００４６】
【表１】
2015014021.tif 000007
【実施例１】
【００４７】
上記、浸出残渣を分離する際に、本発明を適用し、まず、表１に示す湿式サイクロンで処理し、得られたオーバーフローを引き続き、磁力選鉱装置を用いて物理分離した。
なお、湿式サイクロンの設定を１μｍ以下、磁力選鉱装置の磁界の強度を５［ｋＧａｕｓｓ］とした。
固形分の処理量は、１０トンの浸出残渣を処理し、得られたオーバーフロースラリー重量は９．１トンであった。
さらに、上記、湿式サイクロンおよび磁力選鉱装置の処理後得られた、浸出残渣（オーバーフロースラリー；水分含有率４０％、固形分として２．２トン）を、過熱蒸気方式の脱水装置（蒸気圧力０．６ＭＰａ、温度１６５℃）に装入して処理し、鉄分：５２％、硫黄：０．８％、水分含有率１５％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得た。
【実施例２】
【００４８】
上記、浸出残渣を分離する際に、本発明を適用し、まず、表１に示す湿式サイクロンで処理し、得られたオーバーフローを引き続き、磁力選鉱装置を用いて物理分離した。
なお、湿式サイクロンの設定を２μｍ以下、磁力選鉱装置の磁界の強度を２０［ｋＧａｕｓｓ］とした。
固形分の処理量は、１０トンの浸出残渣を処理し、得られたオーバーフロースラリー重量は９．３トンであった。
さらに、上記、湿式サイクロンおよび磁力選鉱装置の処理後得られた、浸出残渣（オーバーフロースラリー：水分含有率４０％、固形分として２．４トン）を、過熱蒸気方式の脱水装置（蒸気圧力０．６ＭＰａ、温度１６５℃）に装入して処理し、鉄分：５５％、硫黄：０．９％、水分率１５％の特性を示す２．３トンのヘマタイトケーキを得た。
【００４９】
（比較例１）
本発明を適用せず、上記の脱水の工程に、通常のフィルタープレス（圧搾圧力２．０ＭＰａ、温度２５℃）を使用した以外は、実施例１と同様の操業を行った。
その結果、鉄分：５２％、硫黄：０．８％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得ることができたが、水分含有率は２２％と不充分だった。
【００５０】
（比較例２）
本発明を適用せず、上記の脱水の工程に、高圧フィルタープレス（高圧加熱濾過装置：圧搾圧力８．０ＭＰａ、温度２５℃）を使用した以外は、実施例１と同様の操業を行った。
その結果、鉄分：５２％、硫黄：０．８％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得ることができたが、水分含有率は２０％と不充分だった。
その後、３回の繰返し脱水処理を行うと水分含有率は１５％まで低下したが、繰返し処理のため操業効率が悪化し、また、濾布の寿命も単純計算で３分の１となるため不充分だった。
【００５１】
（比較例３）
本発明を適用せず、上記の脱水の工程に、遠心分離脱水装置を使用した以外は、実施例１と同様の操業を行った。
その結果、鉄分：５２％、硫黄：０．８％の特性を示す２．０トンのヘマタイトケーキを得ることができたが、水分含有率は２０％と不充分だった。