(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル酸化鉱石及び所定の含水率を有する湿潤状態のニッケル化合物粉をロータリーキルンに装入し、得られた焼鉱を熔融還元することでフェロニッケルを生成するフェロニッケルの製錬方法であって、前記装入した湿潤状態のニッケル化合物粉の内、前記ニッケル酸化鉱石と共に焼成されて焼鉱として排出される１〜５０質量％を除いた残りを含むダストを前記ロータリーキルンから排出される排ガスに同伴させて電気集塵機で回収し、この回収したダストを別途鉱石を混合することなくブリケットに成形して前記ロータリーキルンに装入することを特徴とするフェロニッケルの製錬方法。
【請求項２】
前記ニッケル化合物粉が水酸化ニッケル粉であることを特徴とする、請求項１に記載のフェロニッケル製錬方法。
【請求項３】
前記排ガスの温度を２２０℃以上に管理することを特徴とする、請求項１又は２に記載のフェロニッケル製錬方法。
【請求項４】
前記ロータリーキルンの筒内を通過するガス流速を標準状態換算で１.５〜３.０ｍ／ｓにすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフェロニッケル製錬方法。
【請求項５】
前記ブリケットをブリケットマシンで成形することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフェロニッケル製錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニッケル酸化鉱石及びニッケル化合物粉を原料とするフェロニッケル製錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルの製造方法では、ニッケルを含有するサポロライト鉱石等のラテライト鉱石からなる原料鉱石に対して、乾燥工程、焼成工程、熔融還元工程、及び精製工程からなる一連の工程で処理する乾式製錬法が一般的に採用されている。この乾式製錬法では、先ず乾燥工程においてロータリードライヤーを使用して原料鉱石を乾燥し、原料鉱石全体に対して２５〜３０質量％程度含まれる付着水分及び１０質量％程度含まれる結晶水分のうち、付着水分を１５〜２５質量％程度まで減少させる。
【０００３】
次に焼成工程において、上記ロータリードライヤーで乾燥された鉱石（以下、乾燥鉱石とも称する）と無煙炭等の石炭とをロータリーキルンの装入端から装入すると共に、排出端に設けられたバーナーで生成した燃焼ガスをロータリーキルン内に流す。これにより乾燥鉱石を８００〜１０００℃程度まで加熱し、残留している付着水分の完全な除去（乾燥）と結晶水分の分解（焼成）、さらには乾燥鉱石の一部の還元を行って焼鉱を生成する。得られた焼鉱は次に熔融還元工程の電気炉に装入され、ここで熔融還元されてニッケル及び鉄を含有するメタルとスラグとに分けられる。得られたメタルは必要に応じて精製工程で硫黄などの不純物が除かれてフェロニッケル製品となる。
【０００４】
なお、上記した乾燥工程において乾燥後の鉱石の付着水分の量を１５〜２５質量％とする理由は、作業環境の悪化や操業トラブルを抑えるためである。すなわち、付着水分の量を１５〜２５質量％よりも低くすると、ロータリードライヤーとロータリーキルンとの間の搬送系統での発塵が著しくなり、作業環境が悪化するおそれがある。加えて、ロータリードライヤーやロータリーキルンでのダスト発生量も増加し、それらから排出される排ガスを処理する排ガス処理設備のダスト集塵量が処理能力を超え、例えば上記排ガス処理設備に続けて設けられているダスト搬送設備で操業トラブルが発生するおそれがある。
【０００５】
ところで、上記した排ガス処理設備には、排ガス中のダストを放電極のコロナ放電により帯電させて集塵極にクーロン力で捕集する電気集塵機を用いることが多い。一般に電気集塵機では所望の集塵能力を確保するためにロータリーキルン内部等で発生するダストの性状に応じた管理が行われている。例えば特許文献１には、鉄鋼及び非鉄金属の鉱石等の焼成処理と部分還元処理とを行うロータリーキルンから排出される排ガスの温度及び排ガス中の水分の割合を制御することで、電気集塵機の集塵効率を向上させると共にロータリーキルンの排ガスファンの寿命を延長させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９８０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したフェロニッケル製錬の排ガス処理設備で回収したダストは、原料鉱石や石炭から生ずる微粉で主に構成されるが、概ね原料鉱石と同品位のニッケルを含有しているので、原料としてロータリードライヤーもしくはロータリーキルンへ繰り返すことが一般に行われている。その際、回収したダストはそのままロータリーキルンに装入されるか、もしくはペレタイザー等でペレットに造粒し乾燥してから装入される。
【０００８】
しかし、ダストをそのまま装入した場合はもちろんのこと、ペレットに成型した場合であってもロータリーキルンの転動により破壊し、再飛散することが多かった。また、近年は供給が不安定になりがちな原料鉱石を一部代替する原料として水酸化ニッケルなどのニッケル化合物の粉末を用いることがあるが、そのままロータリーキルンに装入するとロータリーキルンの運転条件によってはその多くが飛散して排ガスと共に排出されることがあった。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、ロータリーキルンから排出される排ガスの処理設備において回収したダストをフェロニッケルの原料として効率よく利用できるフェロニッケル製錬方法を提供することを目的としている。特に、原料としてニッケル酸化鉱石に加えてニッケル化合物粉が添加される場合に、回収したダストをフェロニッケルの原料として効率よく利用できるフェロニッケル製錬方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明に係るフェロニッケルの製錬方法は、ニッケル酸化鉱石及び所定の含水率を有する湿潤状態のニッケル化合物粉をロータリーキルンに装入し、得られた焼鉱を熔融還元することでフェロニッケルを生成するフェロニッケルの製錬方法であって、前記装入した湿潤状態のニッケル化合物粉の内、前記ニッケル酸化鉱石と共に焼成されて焼鉱として排出される１〜５０質量％を除いた残りを含むダストを前記ロータリーキルンから排出される排ガスに同伴させて電気集塵機で回収し、この回収したダストを別途鉱石を混合することなくブリケットに成形して前記ロータリーキルンに装入することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロータリーキルンから排出される排ガスの処理設備において回収したダストをフェロニッケルの原料として効率よく利用することができる。特に、原料としてニッケル酸化鉱石に加えてニッケル化合物粉が添加される場合に、回収したダストをフェロニッケルの原料として効率よく利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のフェロニッケル製錬方法の一具体例を示す概略フロー図である。
【図２】ロータリーキルンの排ガスの温度と、この排ガスが導入される電気集塵機の見掛電気抵抗との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るフェロニッケル製錬方法の一具体例について説明する。この本発明の一具体例のフェロニッケル製錬方法は、乾燥工程、焼成工程、熔融還元工程、及び必要に応じて行わる精製工程の一連の工程からなる。原料としてのニッケル酸化鉱石は、先ず乾燥工程においてロータリードライヤーを使用して乾燥され、付着水分が１５〜２５％程度まで低減される。
【００１４】
得られた乾燥鉱石は、次に焼成工程において、図１に示すように、湿潤状態のニッケル化合物粉及び還元剤としての石炭、更には後述するブリケットマシンで成形されたブリケットと共にロータリーキルン１の装入端から装入され、乾燥処理、焼成処理及び一部還元処理が行われて焼鉱が生成される。その際、ロータリーキルン１から排出される排ガスは電気集塵機２に送られ、ここでダストの回収が行われる。回収したダストはブリケットマシン３でブリケットに成形された後、フェロニッケルの原料として利用される。ロータリーキルン１内で生成された焼鉱は、次に熔融還元工程において電気炉を用いて熔融還元され、ニッケル及び鉄を含有するメタルとスラグとに分けられる。
【００１５】
上記したニッケル酸化鉱石原料には、従来、数種類のラテライト鉱石を所望の組成となるように調合したものが使用されてきたが、近年、ニッケル酸化鉱石の入手が不安定になる傾向にあり、その一部代替原料としてニッケル化合物が用いられている。ニッケル化合物の中でも特に水酸化ニッケルは入手が容易であるので安定的に使用できる点において好ましい。ニッケル化合物は一般に湿式製錬プロセスで生成されるため、その形態は平均粒子径１００μｍ程度以下の微粉である。そのため、ロータリーキルンに装入してもその大半がロータリーキルン内を流れるガスに巻き込まれて、排ガスと共に排出されてしまう。
【００１６】
その対策として、ニッケル化合物粉を単体で高い強度のブリケットに成形できれば、そのままロータリーキルンに装入することでニッケル化合物粉から効率良くフェロニッケルを作製することができるが、乾燥した微粉のニッケル化合物を単体でブリケットに成形する場合は十分なブリケット強度が得られない。この場合、ニッケル化合物粉にバインダーや粒径の異なる他の原料を混合することでブリケットの強度をある程度高めることができるが、コストや工程の増加を招いてしまう。更にニッケル化合物粉の全量をブリケットに成形する場合は、ニッケル化合物を成形するための専用の設備を導入することも必要になる。
【００１７】
そこで、本発明者はこの微粉のニッケル化合物をフェロニッケルの原料として効率よく利用できる方法について鋭意検討した結果、所定の含水率を有する半流動状態のニッケル化合物粉を先ず乾燥鉱石と共にロータリーキルンに装入して処理することにより、一定の割合のニッケル化合物粉を焼鉱としてロータリーキルンの排出端から排出させながら、排ガス処理設備で回収されるニッケル化合物粉を含んだダストをブリケット成形に適した性状にできることを見出した。
【００１８】
具体的に説明すると、ニッケル化合物粉の含水率（湿潤基準、以降の含水率も同様）が３０〜６０％程度であれば、そのままロータリーキルンに装入することによって、装入したニッケル化合物粉の内の１〜５０％程度を鉱石と共に焼鉱として排出端から排出させることができ、残りのニッケル化合物粉をロータリーキルンの排ガスに同伴するダストに含ませることができる。そして、このダストを含む排ガスを電気集塵機で処理した時に回収されるダストには、ブリケットの成形にとって好適な形態のニッケル化合物粉を適度な割合で含ませることができる。
【００１９】
すなわち、含水率３０〜６０％程度のいわゆる「べたべた」の半流動状ニッケル化合物粉は付着性が高いのでブリケットマシンに定量供給するのが難しく、安定してブリケットを作製するのが困難である。そのため、成型する前に別途乾燥処理などの含水率調節処理を行う必要があった。これに対して、上記のように湿潤状態のニッケル化合物粉を先ずロータリーキルンに装入することにより、適度に乾燥された平均粒子径１００μｍ以下のニッケル化合物粉をロータリーキルンに附属して設けられている電気集塵機から回収することができる。
【００２０】
電気集塵機で回収されるダストは乾燥工程及び焼成工程で発生したダストが含まれるが、ロータリーキルンで発生するダストが多く、従ってこのダストには上記したニッケル化合物の微粉以外にニッケル酸化鉱石から付着水が除去された乾燥鉱石、乾燥鉱石から更に結晶水が部分的に除去された焼鉱、及び還元剤である石炭が主に含まれている。なお、このダストには後述するブリケットが壊れた破片が含まれることもある。
【００２１】
このように種々の物質からなるダストを伴った排ガスを電気集塵機に導入した場合、ニッケル酸化鉱石から付着水が除去された乾燥鉱石や部分的に結晶水が除去された焼鉱など粒子径の異なる様々な種類の微粉の中にほぼ一定の割合でニッケル化合物粉を含ませることができ、しかもそれらが均質に混合されたダストとして回収することができる。よって、このダストの成形には既設のダスト造粒設備などの一般的なブリケット成形設備をそのまま利用することができ、必要に応じて調湿処理をするだけで高い強度のブリケットを容易に成形することができる。
【００２２】
ブリケット成形設備としては、外周面にブリケットの型が彫られた２個のロールを回転させながらそれらの間で粉体原料を圧縮成形することでブリケットを連続的に形成する装置であるブリケットマシンが好ましい。かかるブリケットマシンで成形することにより密度の高い成形物（ブリケット）を均質に成形できるので、極めて強度の高いブリケットを作製することができるからである。これにより、ブリケットをロータリーキルンに装入しても容易に壊れることがなくなり、ニッケル化合物から効率良くフェロニッケルを生成することができる。
【００２３】
なお、ブリケットの原料となるダスト中に含まれるニッケル化合物粉の割合は、ロータリーキルン筒内を通過するガス流速を標準状態換算で１.５〜３.０ｍ／ｓの範囲内で変更することによりある程度調整することができる。具体的には、ダスト中に含まれるニッケル化合物粉の割合を増やしたい場合は、比較的粒径の小さいニッケル化合物粉がより多く飛散するようにガス流速を上げればよい。但し、このガス流速が３.０ｍ／ｓを超えるとロータリーキルンの筒内を移動しているニッケル酸化鉱石やニッケル化合物粉からガスに巻き込まれるニッケル酸化鉱石やニッケル化合物の量が多くなり過ぎるため好ましくない。逆に、ガス流速が１.５ｍ／ｓ未満になると反応に必要な空気等のガス量が不足するので好ましくない。
【００２４】
また、ロータリーキルンに附属して設けられている電気集塵機では、ニッケル化合物粉を含んだダストが導入されることによりダストの見掛電気抵抗率が上昇することがある。見掛電気抵抗率が上昇すると、電気集塵機の集塵極に付着したダスト層で逆電離現象が発生し、排ガスからの除塵が不十分なまま排ガスを大気に排出してしまうおそれがある。
【００２５】
この場合は、電気集塵機に導入するダストを含んだ排ガスの温度を２２０℃以上に維持することが好ましい。これによりダストの見掛電気抵抗率を低下させることができ、ダスト集塵効率を増加させることができる。すなわち、図２に示すように、約１７０℃でのピークを超えると、排ガス温度が高くなるに従いダストの見掛電気抵抗率が低下する。よって、ダスト見掛電気抵抗率が逆電離現象を発生しない点線より下側の領域で電気集塵機を運転するため、排ガス温度を２２０℃以上で管理することが望ましい。なお、排ガス温度が４００℃を超えると、排ガス処理設備の耐熱温度を上回ってしまうので、排ガス温度の上限は４００℃以下にするのが好ましい。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
ニッケル酸化鉱石としてのラテライト鉱石とニッケル化合物としての水酸化ニッケル粉とを原料に用いて１週間に亘ってフェロニッケルの製錬を行った。ラテライト鉱石については１日に３回の頻度でサンプリングして分析したところ、Ｎｉ品位は１.９〜２.４％、Ｆｅ２Ｏ３品位は１０〜２０％、ＭｇＯ品位は２０〜３０％、ＳｉＯ２品位は３５〜４５％、付着水分は２５〜３５％の範囲内で変動した。
【００２７】
このラテライト鉱石を先ずロータリードライヤーを使用して含水率で１８〜２２％まで乾燥した。次に、得られた乾燥済みラテライト鉱石を含水率５０％の水酸化ニッケル粉と共にロータリーキルンに装入して焼鉱を生成した。その際、ロータリーキルンの筒内に通過するガス流速は２.０〜２.５ｍ／ｓに設定した。ロータリーキルンから排出される排ガスは、ロータリーキルンに附属して設けられている排ガス処理設備としての電気集塵機に導入し、排ガス中に含まれるダストを回収した。なお、ロータリーキルンの出口排ガス温度は２２０℃に管理したところ、電気集塵機の集塵性能を維持することができた。
【００２８】
上記した電気集塵機で回収されたダストは、鉱石から付着水が除去された乾燥鉱石、乾燥鉱石から更に結晶水が部分的に除去された焼鉱、水酸化ニッケルの微粉、還元剤である石炭からなり、粒子径１００μｍ以下の粒子が９０％以上を占めていた。なお、回収したダストにはニッケル化合物粉が乾燥基準で２〜８質量％含まれていた。このダストを含水率１８〜２２％に調湿した後、ブリケットマシンに投入してブリケットに成形した。
【００２９】
得られたブリケットをロータリーキルンに原料鉱石と共に装入した。その結果、原料としてロータリーキルンに装入した水酸化ニッケル粉に含まれるニッケルの９８％をフェロニッケルに利用することができ、水酸化ニッケル原料から極めて効率よくフェロニッケルを生成することができた。なお、上記した水酸化ニッケル粉に含まれるニッケルのフェロニッケルへの実収率は、原料として使用したラテライト鉱石と水酸化ニッケル粉、及び電気炉で得られるメタルとスラグの物質収支から求めた。
【００３０】
（実施例２）
ロータリーキルンの出口排ガス温度を２２０℃に代えて２００℃、２４０℃、及び２６０℃に順次切り替えて運転を行ったことを除いて実施例１と同様にしてフェロニッケルの製錬を行った。その結果、排ガス温度２００℃では、見掛電気抵抗率が上昇したことに伴い、電気集塵機内で逆電離現象が発生し始め、電気集塵機出口の排ガス中のダスト濃度が増加傾向を示した。このとき、原料水酸化ニッケル粉に含まれるニッケルの９５％をフェロニッケルに利用することができた。
【００３１】
次に、出口排ガス温度を２４０℃に上げて運転した。その結果、見掛電気抵抗率が低下して電気集塵機内での逆電離現象が収まり、原料水酸化ニッケル粉に含まれるニッケルの９８.５％をフェロニッケルに利用することができた。次に、出口排ガス温度を２６０℃に上げて運転した。その結果、見掛電気抵抗率は更に低下し、原料水酸化ニッケル粉に含まれるニッケルの９９％をフェロニッケルに利用することができた。
【００３２】
（比較例）
電気集塵機で回収したダストをブリケットに成形せず、ダストの状態のままロータリーキルンに装入したことを除いて実施例１と同様にしてフェロニッケルの製錬を行った。その結果、原料水酸化ニッケル粉に含まれるニッケルの８０％しかフェロニッケルに利用できなかった。また、回収したダストをロータリーキルンに装入した後、ダストが再度ロータリーキルン内で反応用ガスに混入し、電気集塵機で回収されるため、焼成工程内のダストの循環量が著しく増加した。そのため、ロータリーキルンに装入するニッケル酸化鉱石の量を下げざるを得なかった。
【符号の説明】
【００３３】
１  ロータリーキルン
２  電気集塵機
３  ブリケットマシン
【図１】
0006399603.tif 000002
【図２】
0006399603.tif 000003