本發(fā)明涉及鎳氧化物礦的冶煉方法，更詳細(xì)地，涉及由作為原料礦石的鎳氧化物礦形成顆粒，在冶煉爐中將所述顆粒還原加熱，從而進(jìn)行冶煉的鎳氧化物礦的冶煉方法。

背景技術(shù)：

作為被稱為褐鐵礦或腐泥土的鎳氧化物礦的冶煉方法，使用熔煉爐制造鎳锍的干式冶煉方法、使用回轉(zhuǎn)窯或移動(dòng)爐床爐制造鎳-鐵合金(鎳鐵)的干式冶煉方法、使用高壓釜制造混合硫化物的濕式冶煉方法等已為人所知。

作為鎳氧化物礦的干式冶煉，通常進(jìn)行如下所述的處理：在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行焙燒，然后在電爐中使焙燒礦熔融，從而在得到鎳鐵金屬，并分離礦渣。此時(shí)，使一部分鐵作為礦渣殘留，從而使鎳鐵金屬中的鎳濃度保持在高濃度。然而，具有由于需要使全部量的鎳氧化物礦熔融，生成礦渣和鎳鐵，所以需要大量電能的缺點(diǎn)。

此處，在專利文獻(xiàn)1中，提出了一種通過將鎳氧化物礦和還原劑(無煙煤)投入到回轉(zhuǎn)窯中，在半熔融狀態(tài)下還原，從而使鎳和一部分鐵還原至金屬，然后通過比重分離、磁選回收鎳鐵的方法。根據(jù)該方法，由于在不用電進(jìn)行熔融的情況下能夠得到鎳鐵金屬，因此，具有耗能少的優(yōu)點(diǎn)。然而，由于在半熔融狀態(tài)下進(jìn)行還原，因此，生成的金屬以小粒子分散，另外，再加上比重分離、磁選分離中的損失部分，存在鎳金屬的收率相對低的問題。

另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了一種利用移動(dòng)爐床爐制造鎳鐵的方法。該文獻(xiàn)示出了：將含有氧化鎳和氧化鐵的原料與碳質(zhì)還原劑混合，形成顆粒，將該混合物在移動(dòng)爐床爐內(nèi)加熱還原而得到還原混合物，在其他爐中使該還原混合物熔融，從而得到鎳鐵。示出了在移動(dòng)爐床爐內(nèi)使礦渣和金屬一方熔融或者使一方熔融的情況。然而，在其他爐中使還原混合物熔融與在電爐中的熔融過程同樣需要大量的能量。另外，在爐內(nèi)熔融的情況下，存在已熔融的礦渣、金屬與爐床熔接，難以向爐外排出的問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特公平01-21855號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)2：日本特開2004-156140號(hào)公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明是基于上述實(shí)際情況而提出的，其目的在于，提供一種鎳氧化物礦的冶煉方法，所述冶煉方法由鎳氧化物礦形成顆粒，在冶煉爐中將所述顆粒還原加熱，從而得到鐵-鎳合金(鎳鐵)，所述冶煉方法能夠使冶煉工序(還原工序)中的冶煉反應(yīng)有效地進(jìn)行，能夠得到具有高達(dá)4％以上的鎳品位的鐵-鎳合金。

解決問題的技術(shù)方案

本發(fā)明人為了解決上述課題而反復(fù)進(jìn)行了悉心研究，其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了通過將作為原料的鎳氧化物礦與碳質(zhì)還原劑一同混合，制造顆粒，將上述顆粒裝入爐床上鋪滿碳質(zhì)還原劑的冶煉爐內(nèi)，實(shí)施還原加熱處理，從而使還原反應(yīng)有效地進(jìn)行，得到鎳品位高的鐵-鎳合金，完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明提供以下內(nèi)容。

(1)本發(fā)明的第一發(fā)明是一種鎳氧化物礦的冶煉方法，通過由鎳氧化物礦形成顆粒，將所述顆粒還原加熱，從而得到鎳品位為4％以上的鐵-鎳合金，所述鎳氧化物礦的冶煉方法的特征在于，具有：顆粒制造工序，所述顆粒制造工序由所述鎳氧化物礦制造顆粒，以及，還原工序，所述還原工序在冶煉爐中將得到的顆粒還原加熱；在所述顆粒制造工序中，將至少含有所述鎳氧化物礦與碳質(zhì)還原劑的原料混合，制成混合物，將該混合物塊狀化，形成顆粒，在所述還原工序中，將得到的顆粒裝入所述冶煉爐時(shí)，預(yù)先在該冶煉爐的爐床上鋪滿爐床碳質(zhì)還原劑，在將所述顆粒載置在該爐床碳質(zhì)還原劑上的狀態(tài)下實(shí)施還原加熱處理。

(2)另外，本發(fā)明的第二發(fā)明是如上述第一發(fā)明所述的鎳氧化物礦的冶煉方法，其特征在于，在所述還原工序中，將載置在所述爐床碳質(zhì)還原劑上的顆粒在1350℃以上且1550℃以下的加熱溫度條件下進(jìn)行還原加熱處理。

(3)另外，本發(fā)明的第三發(fā)明是如上述第一或第二發(fā)明所述的鎳氧化物礦的冶煉方法，其特征在于，將所述顆粒裝入所述冶煉爐時(shí)的溫度設(shè)定為600℃以下。

(4)另外，本發(fā)明的第四發(fā)明是如上述第一至第三發(fā)明中任一項(xiàng)所述的鎳氧化物礦的冶煉方法，其特征在于，在所述顆粒制造工序中，將形成的顆粒內(nèi)含有的氧化鎳還原為鎳金屬所需的化學(xué)當(dāng)量與將該顆粒內(nèi)含有的氧化鐵還原為氧化亞鐵所需的化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值設(shè)為100％時(shí)，調(diào)整所述碳質(zhì)還原劑的混合量，以使碳量的比例達(dá)到70％以上且200％以下。

(5)另外，本發(fā)明的第五發(fā)明是如上述第一至第四發(fā)明中任一項(xiàng)所述的鎳氧化物礦的冶煉方法，其特征在于，將從所述還原工序中的還原加熱處理開始直至從所述冶煉爐中取出所述顆粒為止的時(shí)間設(shè)定為小于30分鐘。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠使還原工序有效地進(jìn)行，能夠有效地得到具有高達(dá)4％以上的鎳品位的鐵-鎳合金。

附圖說明

圖1是表示鎳氧化物礦的冶煉方法的流程的工序圖。

圖2是表示在鎳氧化物礦的冶煉方法中的顆粒制造工序的處理流程的處理流程圖。

圖3是示意性地表示將顆粒裝入冶煉爐內(nèi)的狀態(tài)的圖。

圖4是表示對顆粒進(jìn)行還原加熱處理的反應(yīng)狀態(tài)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式(以下，稱為“本實(shí)施方式”)。需要說明的是，本發(fā)明并不限定于以下實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種改變。

《1.鎳氧化物礦的冶煉方法》

首先，對作為原料礦石的鎳氧化物礦的冶煉方法進(jìn)行說明。下面，舉例說明冶煉方法，所述冶煉方法通過將作為原料礦石的鎳氧化物礦顆?；?，對該顆粒進(jìn)行還原處理，從而生成金屬(鐵-鎳合金(以下，也將鐵-鎳合金稱為“鎳鐵”))和礦渣，分離該金屬和礦渣，從而制造鎳鐵。

本實(shí)施方式的鎳氧化物礦的冶煉方法使用鎳氧化物礦的顆粒，將該顆粒裝入冶煉爐(還原爐)中進(jìn)行還原加熱，從而得到鎳品位為4％以上的鐵-鎳合金。具體而言，如圖1的工序圖所示，本實(shí)施方式的鎳氧化物礦的冶煉方法具有：由鎳氧化物礦制造顆粒的顆粒制造工序S1；在還原爐中以規(guī)定的還原溫度將得到的顆粒還原加熱的還原工序S2；以及，分離在還原工序S2中生成的金屬和礦渣，回收金屬的分離工序S3。

＜1.顆粒制造工序＞

在顆粒制造工序S1中，由作為原料礦石的鎳氧化物礦制造顆粒。圖2是表示在顆粒制造工序S1中的處理流程的處理流程圖。如圖2所示，顆粒制造工序S1具有：將含有鎳氧化物礦的原料混合的混合處理工序S11；將得到的混合物形成為塊狀物(造粒)的塊狀化處理工序S12；以及，干燥得到的塊狀物的干燥處理工序S13。

(1)混合處理工序

混合處理工序S11是將包括鎳氧化物礦的原料粉末混合而得到混合物的工序。具體而言，在所述混合處理工序S11中，將作為原料礦石的鎳氧化物礦以及助熔劑成分、粘合劑等粒徑為例如0.2mm～0.8mm左右的原料粉末混合，得到混合物。

此處，在本實(shí)施方式中，當(dāng)制造顆粒時(shí)，將規(guī)定量的碳質(zhì)還原劑混合，制成混合物，由該混合物形成顆粒。作為碳質(zhì)還原劑，無特別限定，例如，可舉出煤炭粉、焦粉等。另外，優(yōu)選所述碳質(zhì)還原劑具有與上述鎳氧化物礦的粒度同等的粒度。

另外，作為碳質(zhì)還原劑的混合量，無特別限定，例如，將形成的顆粒內(nèi)含有的全部氧化鎳還原為鎳金屬所需的化學(xué)當(dāng)量與將該顆粒內(nèi)含有的氧化鐵還原為氧化亞鐵所需的化學(xué)當(dāng)量兩者的合計(jì)值(為了方便，也稱為“化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值”)設(shè)為100％時(shí)，可以調(diào)整碳量的比例，使其成為70％以上且200％以下。

如此地，將碳質(zhì)還原劑的混合量調(diào)整至規(guī)定的比例，即，使碳量比例相對于上述化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值100％為70％以上且200％以下，制造顆粒，在后文將進(jìn)行詳細(xì)描述，在下一步的還原工序S2中的還原加熱處理中，能夠更有效地使三價(jià)鐵氧化物還原為二價(jià)鐵氧化物，同時(shí)，能夠使鎳氧化物金屬化，進(jìn)一步地使二價(jià)鐵氧化物還原為金屬，形成金屬殼，另一方面，能夠?qū)嵤┦箽ぶ泻械囊徊糠骤F氧化物以氧化物的形式殘留這樣的部分還原處理。由此，在一個(gè)顆粒中，能夠更有效地分別生成鎳品位高的鎳鐵金屬(金屬)和鎳鐵礦渣(礦渣)。

作為鎳氧化物礦，無特別限定，可以使用褐鐵礦、腐泥土礦等。在該鎳氧化物礦中，含有少量鐵礦石(氧化鐵)。

另外，作為粘合劑，例如，可舉出膨潤土、多糖類、樹脂、水玻璃、脫水泥餅(脫水ケーキ)等。另外，作為助熔劑成分，例如，可舉出氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣、二氧化硅等。

(2)塊狀化處理工序

塊狀化處理工序S12是將混合處理工序S11中得到的原料粉末混合物形成塊狀物(造粒)的工序。具體而言，在混合處理工序S11中得到的混合物中添加塊狀化所需的水分，例如，使用塊狀物制造裝置(滾動(dòng)造粒機(jī)、壓縮成型機(jī)、擠出成型機(jī)等)等或通過人手形成顆粒狀的塊。

作為顆粒的形狀，無特別限定，例如，可以為球狀。另外，作為形成顆粒狀的塊狀物的大小，無特別限定，例如，通過后述的干燥處理、預(yù)熱處理，使被裝入還原工序中的冶煉爐等的顆粒的大小(在球狀顆粒的情況下為直徑)為10mm～30mm左右。

(3)干燥處理工序

干燥處理工序S13是對在塊狀化處理工序S12中得到的塊狀物進(jìn)行干燥處理的工序。通過塊狀化處理形成顆粒狀的塊的塊狀物含有過量例如50重量％左右的水分，成為發(fā)粘的狀態(tài)。為了使上述顆粒狀的塊狀物容易處理，在干燥處理工序S13中實(shí)施干燥處理，例如，使塊狀物的固體成分為70重量％左右，水分為30重量％左右。

更具體地，作為干燥處理工序S13中對塊狀物的干燥處理，無特別限定，例如，對塊狀物吹300℃～400℃的熱風(fēng)以使塊狀物干燥。需要說明的是，上述干燥處理時(shí)塊狀物的溫度小于100℃。

在下述表1中示出干燥處理后的顆粒狀的塊狀物中固體成分的組成(重量％)的一個(gè)實(shí)例。需要說明的是，作為干燥處理后塊狀物的組成，并不限定于此。

[表1]

在顆粒制造工序S1中，如上所述地混合含有作為原料礦石的鎳氧化物礦的原料粉末，將得到的混合物造粒(塊狀化)成顆粒狀，使其干燥，從而制造顆粒。此時(shí)，在混合原料粉末時(shí)，如上所述地根據(jù)組成混合碳質(zhì)還原劑，使用該混合物制造顆粒。得到的顆粒的大小為10mm～30mm左右，制造具有可維持形狀的強(qiáng)度的顆粒，例如，所述強(qiáng)度是，即使在從高度1m下落的情況下，崩解的顆粒的比例也為1％以下左右的強(qiáng)度。這種顆粒能夠承受裝入下一步的還原工序S2時(shí)的下落等沖擊，能夠維持該顆粒的形狀，而且，由于顆粒與顆粒之間形成適當(dāng)?shù)目障叮允挂睙捁ば蛑械囊睙挿磻?yīng)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行。

另外，在該顆粒制造工序S1中，也可以設(shè)置預(yù)熱處理工序，所述預(yù)熱處理工序是在規(guī)定溫度條件下對上述在干燥處理工序S13中實(shí)施干燥處理而得的塊狀物的顆粒進(jìn)行預(yù)熱處理的工序。如此地，對干燥處理后的塊狀物實(shí)施預(yù)熱處理，制造顆粒，即使在還原工序S2中將顆粒在例如1400℃左右的高溫條件下還原加熱時(shí)，也能夠更有效地抑制由熱沖擊導(dǎo)致的顆粒破碎(破壞、崩解)。例如，能夠使裝入冶煉爐的全部顆粒中崩解的顆粒的比例為很小的比例，能夠更有效地維持顆粒的形狀。

具體而言，在預(yù)熱處理中，在350℃～600℃的溫度條件下對干燥處理后的顆粒進(jìn)行預(yù)熱處理。另外，優(yōu)選在400℃～550℃的溫度條件下進(jìn)行預(yù)熱處理。如此地，通過在350℃～600℃、優(yōu)選400℃～550℃的溫度條件下預(yù)熱處理，能夠減少構(gòu)成顆粒的鎳氧化物礦中含有的結(jié)晶水，即使在裝入約1400℃的冶煉爐，溫度急劇升高的情況下，也能夠抑制由該結(jié)晶水脫離導(dǎo)致的顆粒的崩解。另外，通過實(shí)施這種預(yù)熱處理，使構(gòu)成顆粒的鎳氧化物礦、碳質(zhì)還原劑、粘合劑和助熔劑成分等粒子的熱膨脹分兩個(gè)階段緩慢地進(jìn)行，由此，能夠抑制由粒子的膨脹差導(dǎo)致的顆粒的崩解。另外，作為預(yù)熱處理的處理時(shí)間，無特別限定，只要根據(jù)包括鎳氧化物礦的塊狀物的大小適當(dāng)?shù)卣{(diào)整即可，如果所得到的顆粒是大小為10mm～30mm左右的普通大小的塊狀物，則處理時(shí)間可以設(shè)定為10分鐘～60分鐘左右。

＜2.還原工序＞

在還原工序S2中，將顆粒制造工序S1中得到的顆粒在規(guī)定的還原溫度進(jìn)行還原加熱。通過在該還原工序S2中對顆粒進(jìn)行還原加熱處理，從而進(jìn)行冶煉反應(yīng)(還原反應(yīng))，生成金屬和礦渣。

具體而言，還原工序S2中的還原加熱處理是使用冶煉爐(還原爐)等進(jìn)行的，通過將含有鎳氧化物礦的顆粒裝入加熱至規(guī)定溫度的冶煉爐中進(jìn)行還原加熱。具體而言，對該顆粒的還原加熱處理優(yōu)選在1350℃以上且1550℃以下的溫度條件下進(jìn)行。如果還原加熱溫度小于1350℃，則有時(shí)不能有效地使還原反應(yīng)進(jìn)行。另一方面，如果還原加熱溫度大于1550℃，則有時(shí)還原反應(yīng)過度進(jìn)行，鎳品位降低。

作為將顆粒裝入冶煉爐內(nèi)的溫度，無特別限定，優(yōu)選為600℃以下。另外，從更有效地抑制碳質(zhì)還原劑導(dǎo)致顆粒燃燒的可能性的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選設(shè)為550℃以下。

如果將顆粒裝入冶煉爐內(nèi)時(shí)的溫度大于600℃，則顆粒中含有的碳質(zhì)還原劑有可能開始燃燒。另一方面，在連續(xù)地實(shí)施還原加熱處理的過程時(shí)，如果過于降低溫度，則在升溫成本方面是不利的，因此，作為下限值，無特別限定，優(yōu)選設(shè)為500℃以上。需要說明的是，即使不將裝入顆粒時(shí)的溫度控制在上述溫度的情況下，如果在不產(chǎn)生燃燒、燒結(jié)的影響的短時(shí)間內(nèi)將顆粒裝入冶煉爐中，也沒有特別的問題。

于是，在本實(shí)施方式中，將上述得到的顆粒裝入冶煉爐時(shí)，預(yù)先在上述冶煉爐的爐床上鋪滿碳質(zhì)還原劑(以下，將該碳質(zhì)還原劑稱為“爐床碳質(zhì)還原劑”)，將顆粒載置在上述鋪蓋的爐床碳質(zhì)還原劑上，實(shí)施還原加熱處理。具體而言，如圖3的示意圖所述，預(yù)先在冶煉爐1的爐床1a上鋪滿例如煤炭粉等爐床碳質(zhì)還原劑10，將制造的顆粒20載置在上述鋪蓋的爐床碳質(zhì)還原劑10上。

作為在冶煉爐的爐床上鋪蓋的爐床碳質(zhì)還原劑的量，無特別限定，如后文所述，可以設(shè)為能夠形成使還原加熱處理過程中形成的金屬殼熔融的還原環(huán)境的量。

此處，圖4是示意性地表示還原工序S2中實(shí)施還原加熱處理時(shí)的顆粒的還原反應(yīng)的狀態(tài)的圖。首先，在上述本實(shí)施方式中，預(yù)先在冶煉爐的爐床上鋪滿爐床碳質(zhì)還原劑10，將顆粒20載置在上述爐床碳質(zhì)還原劑10上，開始進(jìn)行還原加熱處理。需要說明的是，將顆粒20中含有的碳質(zhì)還原劑設(shè)為符號(hào)“15”。

在該還原加熱處理中，從顆粒20的表面(表層部)傳導(dǎo)熱，原料礦石中含有的氧化鐵進(jìn)行如下述反應(yīng)式(i)所示的還原反應(yīng)(圖4(A))。

3Fe₂O₃+C→2Fe₃O₄+CO (i)

在顆粒20的表層部20a中進(jìn)行還原，還原至FeO后(Fe₃O₄+C→3FeO+CO)，以NiO-SiO₂的形式結(jié)合的鎳氧化物(NiO)與FeO進(jìn)行取代，在該表層部20a開始進(jìn)行如下述反應(yīng)式(ii)所示的Ni還原(圖4(B))。接著，隨著來自外部的熱傳導(dǎo)，與上述Ni的還原反應(yīng)相同的反應(yīng)在內(nèi)部也逐漸進(jìn)行。

NiO+CO→Ni+CO₂ (ii)

如此地，在顆粒20的表層部20a，在進(jìn)行鎳氧化物礦的還原反應(yīng)的同時(shí)，如下述反應(yīng)式(iii)所示的鐵氧化物的還原反應(yīng)也在進(jìn)行，在例如1分鐘左右的短時(shí)間內(nèi)，在上述表層部20a中進(jìn)行金屬化而成為鐵-鎳合金(鎳鐵)，金屬的殼(金屬殼)30也開始形成(圖4(C))。另外，由于在該階段形成的殼30薄，CO/CO₂氣體容易通過，所以隨著來自外部的熱傳導(dǎo)，反應(yīng)逐漸向內(nèi)部進(jìn)行。

FeO+CO→Fe+CO₂ (iii)

接著，反應(yīng)向內(nèi)部進(jìn)行導(dǎo)致顆粒20的表層部20a的金屬殼30逐漸變厚后，顆粒20的內(nèi)部20b逐漸充滿CO氣體。于是，上述內(nèi)部20b中的還原環(huán)境升高，進(jìn)行Ni和Fe的金屬化，生成金屬粒40(圖4(D))。另一方面，在上述金屬殼30的內(nèi)部(20b)，顆粒20中含有的礦渣成分逐漸熔融，生成液相(半熔融狀態(tài))的礦渣50。

顆粒20中含有的碳質(zhì)還原劑15耗盡后，F(xiàn)e的金屬化停止，未金屬化的Fe以FeO(一部分為Fe₃O₄)的形態(tài)殘留，另外，金屬殼30內(nèi)部(20b)的半熔融狀態(tài)的礦渣50全部熔融(圖4(E))。在全部熔融的礦渣50中，成為金屬粒40分散的狀態(tài)。另一方面，在該階段中，鋪蓋于冶煉爐的爐床上的煤炭粉等爐床碳質(zhì)還原劑10中不參與上述還原反應(yīng)的剩余部分的碳成分進(jìn)入由鐵-鎳合金組成的金屬殼30中(也稱為“滲碳”(圖4(E)中的虛線箭頭))，使上述鐵-鎳合金的熔點(diǎn)降低。其結(jié)果是，由鐵-鎳合金組成的金屬殼30逐漸熔融。

滲碳逐漸向金屬殼30進(jìn)行，從而殼30全部熔融(圖4(F))。在分散于礦渣50內(nèi)的狀態(tài)下回收金屬粒40，通過在進(jìn)行粉碎等處理后進(jìn)行磁選處理等分離礦渣，從而能夠得到鐵-鎳合金。

另外，在冶煉爐的爐床上未鋪蓋爐床碳質(zhì)還原劑10而進(jìn)行還原加熱處理的情況下，碳成分不進(jìn)入上述金屬殼(滲碳)，上述金屬殼不產(chǎn)生熔融。于是，在原有的球狀的狀態(tài)下處理結(jié)束，在隨后的分離工序S3中，需要對首先形成的金屬殼進(jìn)行粉碎等。然而，粉碎等也存在限度，也存在不能有效地粉碎的情況，在上述情況下，即使實(shí)施磁選處理等，也不能有效地僅分選出金屬，使鎳的回收率顯著下降。

此處，如果使殼30長時(shí)間保持液相狀態(tài)，則鋪蓋于冶煉爐的爐床上的爐床碳質(zhì)還原劑10導(dǎo)致殼30內(nèi)未還原的氧化鐵進(jìn)行還原，成為鎳品位降低的主要原因。因此，優(yōu)選快速地將金屬和礦渣取出至爐外，進(jìn)一步地進(jìn)行冷卻，從而抑制還原反應(yīng)。

具體而言，優(yōu)選進(jìn)行處理以使從將顆粒裝入冶煉爐內(nèi)開始還原加熱處理直至將上述顆粒取出至冶煉爐外為止的時(shí)間設(shè)定為小于30分鐘左右。另外，優(yōu)選在將顆粒取出至爐外后的8分鐘以內(nèi)進(jìn)行冷卻以使溫度達(dá)到500℃以下。如此地，通過將從還原加熱處理開始直至取出至爐外為止的時(shí)間設(shè)定為小于30分鐘，并且，在取出后的8分鐘以內(nèi)進(jìn)行冷卻以使溫度達(dá)到500℃以下，從而能夠有效地抑制顆粒的還原反應(yīng)，能夠使殼內(nèi)存在的氧化鐵停止還原，能夠抑制鎳品位的降低。

如此地，在本實(shí)施方式中，顆粒中混合的碳質(zhì)還原劑使三價(jià)鐵氧化物還原為二價(jià)鐵氧化物，同時(shí)，使鎳氧化物金屬化，進(jìn)一步地使二價(jià)鐵氧化物還原為金屬，能夠形成金屬殼和金屬粒。而且，通過在冶煉爐的爐床上鋪滿爐床碳質(zhì)還原劑的狀態(tài)下進(jìn)行還原加熱處理，促進(jìn)還原處理，從而上述鋪蓋的爐床碳質(zhì)還原劑中不參與上述還原反應(yīng)的剩余爐床碳質(zhì)還原劑的碳成分進(jìn)入構(gòu)成金屬殼的鐵-鎳合金中，使熔點(diǎn)降低，能夠使上述鐵-鎳合金熔融，分散在礦渣中。由此，能夠制造具有高達(dá)4％以上的鎳品位的鐵-鎳合金(鎳鐵)。

而且，特別是，通過將顆粒中混合的碳質(zhì)還原劑的量調(diào)整至規(guī)定的比例，即，使碳量的比例相對于上述化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值100％為70％以上且200％以下，將其與其他原料混合，制造顆粒，從而在還原反應(yīng)中，不使形成的金屬殼中的全部鐵氧化物還原，使例如30％以上的鐵以氧化鐵的形式殘留，進(jìn)行所謂的部分還原。由此，能夠使鎳濃縮，在一個(gè)顆粒中，進(jìn)一步地能夠分別生成鎳品位高的鎳鐵和鎳鐵礦渣。

另外，雖然顆粒中的礦渣熔融成為液相，但是，已經(jīng)分別生成的金屬和礦渣不會(huì)混雜在一起，通過隨后的冷卻使金屬固相和礦渣固相作為分別的相混在一起的混合物。與裝入的顆粒相比，所述混合物的體積收縮為50％～60％的體積。

＜3.分離工序＞

在分離工序S3中，分離在還原工序S2中生成的金屬和礦渣，回收金屬。具體而言，從通過對顆粒進(jìn)行還原加熱處理而得到的、包含金屬相(金屬固相)和礦渣相(包含碳質(zhì)還原劑的礦渣固相)的混合物中分離回收金屬相。

作為從以固體形式得到的金屬相和礦渣相的混合物中分離金屬相和礦渣相的方法，例如，在粗粉碎或粉碎后，不僅可以通過篩分除去大粒徑的金屬，還可以利用比重分離、磁力分離等方法。另外，由于得到的金屬相和礦渣相的潤濕性差，因此，能夠容易地分離。

如此地，通過分離金屬相和礦渣相回收金屬相。

實(shí)施例

下面，示出實(shí)施例和比較例，更具體地說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不受以下的實(shí)施例的任何限定。

[實(shí)施例1]

將作為原料礦石的鎳氧化物礦、作為助熔劑成分的石灰石、粘合劑以及碳質(zhì)還原劑混合，得到混合物。將形成的顆粒中含有的氧化鎳還原為鎳金屬所需的化學(xué)當(dāng)量與將顆粒內(nèi)含有的氧化鐵還原為氧化亞鐵所需的化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值(以下，為了方便，稱為“化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值”)設(shè)為100％時(shí)，將混合物中含有的碳質(zhì)還原劑的混合量設(shè)為相對于所述合計(jì)值以碳量計(jì)比例為100％的量。

接下來，在得到的原料粉末混合物中添加適量水分，用手捏成球狀的塊狀物。接著，為了使得到的塊狀物的固體成分為70重量％左右，水分為30重量％左右，對塊狀物吹300℃～400℃的熱風(fēng)，實(shí)施干燥處理，制造球狀顆粒(粒徑(直徑)：17mm)。在下述表2中示出了干燥處理后的顆粒的固體成分組成。

[表2]

接下來，在冶煉爐中，將作為碳質(zhì)還原劑的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在爐床上鋪滿，在鋪蓋于上述爐床上的爐床碳質(zhì)還原劑上載置裝入制造的100個(gè)顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時(shí)，在600℃以下的溫度條件下進(jìn)行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原加熱處理。

還原加熱處理開始10分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

通過這種還原加熱處理，得到鐵-鎳合金(鎳鐵金屬)和礦渣。在下述表3中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。根據(jù)質(zhì)量平衡進(jìn)行計(jì)算，鎳的回收率為95％以上。

[表3]

[實(shí)施例2]

通過與實(shí)施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥顆粒。

此時(shí)，在實(shí)施例2中，將作為原料的碳質(zhì)還原劑的混合量設(shè)為相對于上述化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值100％以碳量計(jì)比例為200％的量。

然后，在冶煉爐中，將作為碳質(zhì)還原劑的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在爐床上鋪滿，在鋪蓋于上述爐床上的爐床碳質(zhì)還原劑上載置裝入制造的100個(gè)顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時(shí)，在600℃以下的溫度條件下進(jìn)行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原加熱處理。

還原加熱處理開始5分鐘后，從爐內(nèi)取出顆粒。確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和礦渣。在下述表4中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。根據(jù)質(zhì)量平衡進(jìn)行計(jì)算，鎳的回收率為95％以上。

[表4]

[實(shí)施例3]

通過與實(shí)施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥顆粒。此時(shí)，在實(shí)施例3中，將作為原料的碳質(zhì)還原劑的混合量設(shè)為相對于上述化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值100％以碳量計(jì)比例為70％的量。

然后，在冶煉爐中，將作為碳質(zhì)還原劑的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在爐床上鋪滿，在鋪蓋于上述爐床上的爐床碳質(zhì)還原劑上載置裝入制造的100個(gè)顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時(shí)，在600℃以下的溫度條件下進(jìn)行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原加熱處理。

還原加熱處理開始10分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和礦渣。在下述表5中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。根據(jù)質(zhì)量平衡進(jìn)行計(jì)算，鎳的回收率為95％以上。

[表5]

[實(shí)施例4]

與實(shí)施例3同樣地在得到混合物后制造顆粒，在相同的條件下對上述顆粒實(shí)施還原加熱處理。

已確認(rèn)在還原加熱處理開始10分鐘時(shí)還原反應(yīng)結(jié)束后，在上述還原加熱處理開始15分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和礦渣。在下述表6中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。根據(jù)質(zhì)量平衡進(jìn)行計(jì)算，鎳的回收率為95％以上。

[表6]

[比較例1]

在冶煉爐中，除了未在爐床上鋪蓋作為碳質(zhì)還原劑的煤炭粉而僅將顆粒裝入冶煉爐，實(shí)施還原加熱處理以外，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行。

其結(jié)果是，在還原反應(yīng)過程中形成的金屬殼不熔融，直接(以原有的球狀的狀態(tài))殘留下來。另外，在由金屬殼形成的空腔(參照圖4(E))內(nèi)側(cè)，小塊礦渣與分散在該小塊礦渣中的鎳鐵粒子共存。如此地，在比較例1中，由于金屬殼不熔融，所以上述鎳鐵金屬和礦渣的分離變得困難，鎳回收率非常低，為70％左右。

[比較例2]

通過與實(shí)施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥顆粒。此時(shí)，在比較例2中，將作為原料的碳質(zhì)還原劑的混合量設(shè)為相對于上述化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值100％以碳量計(jì)比例為250％的量。

接下來，在冶煉爐中，將作為碳質(zhì)還原劑的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在爐床上鋪滿，在鋪蓋于上述爐床上的爐床碳質(zhì)還原劑上載置裝入制造的100個(gè)顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時(shí)，在600℃以下的溫度條件下進(jìn)行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原加熱處理。

還原加熱處理開始3分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。已確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和礦渣。在下述表7中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。根據(jù)該表7所示的鎳品位(3％)結(jié)果可知，在鎳鐵金屬中鎳未充分濃縮，不能得到鎳品位高的金屬。

[表7]

[比較例3]

通過與實(shí)施例1相同的方法混合原料,得到混合物后，制造干燥顆粒,在鋪蓋于上述爐床上的爐床碳質(zhì)還原劑上載置裝入制造的100個(gè)顆粒。需要說明的是，將顆粒裝入冶煉爐時(shí)，在600℃以下的溫度條件下進(jìn)行。

在比較例3中，將還原溫度設(shè)定為1300℃，在上述冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原加熱處理。

還原加熱處理開始10分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

其結(jié)果是，在還原反應(yīng)過程中形成的金屬殼不熔融，直接(以原有的球狀狀態(tài))殘留下來。另外，在由金屬殼形成的空腔(參照圖4(E))內(nèi)側(cè)，小塊礦渣與分散在該小塊礦渣中的鎳鐵粒子共存。如此地，在比較例3中，由于金屬殼不熔融，所以上述金屬不能分散在礦渣中，上述鎳鐵金屬和礦渣的分離變得困難，鎳回收率非常低，為70％左右。

[比較例4]

通過與實(shí)施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥顆粒。在鋪蓋于上述爐床上的爐床碳質(zhì)還原劑上載置裝入制造的100個(gè)顆粒。需要說明的是，將顆粒裝入冶煉爐時(shí)，在600℃以下的溫度條件下進(jìn)行。

在比較例4中，將還原溫度設(shè)定為1570℃，在上述冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原加熱處理。

還原加熱處理開始3分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和礦渣。在下述表8中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。根據(jù)該表8所示的鎳品位(3％)結(jié)果可知，在鎳鐵金屬中鎳未充分濃縮，不能得到鎳品位高的金屬。

[表8]

[比較例5]

與實(shí)施例3同樣地在得到混合物后制造顆粒，在相同的條件下對上述顆粒實(shí)施還原加熱處理。

已確認(rèn)在還原加熱處理開始10分鐘時(shí)還原反應(yīng)結(jié)束后，在上述還原加熱處理開始35分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。確認(rèn)在從爐內(nèi)取出后的1分鐘以內(nèi)冷卻至500℃以下。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和礦渣。在下述表9中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。根據(jù)表9所示的鎳品位(3％)結(jié)果可知,鎳鐵金屬中鎳未充分濃縮，不能得到鎳品位高的金屬。

[表9]

[比較例6]

通過與實(shí)施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥顆粒。此時(shí)，在比較例6中，將作為原料的碳質(zhì)還原劑的混合量設(shè)為相對于上述化學(xué)當(dāng)量的合計(jì)值100％以碳量計(jì)比例為60％的量。

然后，在冶煉爐中，將作為碳質(zhì)還原劑的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在爐床上鋪滿，在鋪蓋于上述爐床上的碳質(zhì)還原劑上載置裝入制造的100個(gè)顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時(shí)，在600℃以下的溫度條件下進(jìn)行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原加熱處理。

還原加熱處理開始3分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。然而，不形成金屬殼，為半熔融狀態(tài)的顆粒。因此，不能充分地分離金屬和礦渣。

附圖標(biāo)記說明

10 (鋪蓋于爐床上的)爐床碳質(zhì)還原劑；

15 碳質(zhì)還原劑；

20 顆粒；

30 金屬殼(殼)；

40 金屬粒；

50 礦渣。