CN107109529A - 镍氧化物矿的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够使以镍氧化物矿为原料形成的颗粒有效地进行还原反应、得到镍品位高达4％以上的铁‑镍合金的冶炼方法。本发明是通过将由镍氧化物矿形成的颗粒还原加热而得到镍品位为4％以上的铁‑镍合金的镍氧化物矿的冶炼方法，具有：由镍氧化物矿制造颗粒的颗粒制造工序S1，以及在冶炼炉中将得到的颗粒还原加热的还原工序S2。在颗粒制造工序S1中，将作为原料的镍氧化物矿和规定量的碳质还原剂混合，制造颗粒，在还原工序S2中，将制造的颗粒装入炉床上铺满碳质还原剂(炉床碳质还原剂)的冶炼炉内，实施还原加热处理。
Description
技术领域
本发明涉及镍氧化物矿的冶炼方法，更详细地，涉及由作为原料矿石的镍氧化物矿形成颗粒、在冶炼炉中将所述颗粒还原加热从而进行冶炼的镍氧化物矿的冶炼方法。
背景技术
作为被称为褐铁矿或腐泥土的镍氧化物矿的冶炼方法，使用熔炼炉制造镍锍的干式冶炼方法、使用回转窑或移动炉床炉制造铁-镍合金(镍铁)的干式冶炼方法、使用高压釜制造混合硫化物的湿式冶炼方法等已为人所知。
作为镍氧化物矿的干式冶炼，通常进行如下所述的处理：在回转窑中进行焙烧，然后在电炉中使焙烧矿熔融，从而得到镍铁金属，并分离矿渣。此时，使一部分铁残留于矿渣，从而使镍铁金属中的镍浓度保持在高浓度。然而，该方法具有由于需要使全部量的镍氧化物矿熔融，生成矿渣和镍铁，所以需要大量电能的缺点。
针对此，在专利文献1中，提出了一种通过将镍氧化物矿和还原剂(无烟煤)投入到回转窑中在半熔融状态下还原，从而使一部分镍和铁还原至金属，然后通过比重分离、磁选来回收镍铁的方法。根据该方法，由于没有用电进行熔融就能够得到镍铁金属，因此，具有耗能少的优点。然而，由于在半熔融状态下进行还原，因此，生成的金属以小粒子分散，而且，再加上比重分离、磁选分离中的损失，存在镍金属的收率相对低的问题。
另外，在专利文献2中，公开了一种利用移动炉床炉制造镍铁的方法。该文献示出了：将含有氧化镍和氧化铁的原料与碳质还原剂混合，形成颗粒，将该混合物在移动炉床炉内加热还原而得到还原混合物，在其他炉中将该还原混合物熔融，从而得到镍铁。可替代地示出了在移动炉床炉内使炉渣和金属二者熔融或者使一方熔融的情况。然而，在其他炉中使还原混合物熔融，与在电炉中的熔融过程同样需要大量的能量。另外，在炉内熔融的情况下，存在熔融了的炉渣、金属与炉床熔接，难以向炉外排出的问题。
进一步地，作为镍氧化物矿，以褐铁矿或腐泥土等为代表，从镍氧化物矿回收的镍铁几乎全部为不锈钢原料。在该不锈钢原料中，优选镍浓度高的镍铁，通常，如果镍铁中的镍品位为4％以上，则按照作为国际通用价格的伦敦金属交易所(London Metal Exchange，LME)的价格销售。另一方面，如果镍铁中的镍品位小于4％，则产生难以销售的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平01-21855号公报；
专利文献2：日本特开2004-156140号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是基于上述实际情况而提出的，其目的在于，提供一种镍氧化物矿的冶炼方法，所述冶炼方法由镍氧化物矿形成颗粒，并在冶炼炉中将所述颗粒还原加热，从而得到铁-镍合金(镍铁)，所述冶炼方法能够使冶炼工序(还原工序)中的冶炼反应有效地进行，能够得到具有高达4％以上的镍品位的铁-镍合金。
解决问题的技术方案
本发明人为了解决上述问题而反复进行了悉心研究，其结果是，发现了通过将作为原料的镍氧化物矿与规定量的碳质还原剂混合，制造颗粒，将该颗粒装入炉床上铺满碳质还原剂的冶炼炉内，实施还原加热处理，从而使还原反应有效地进行，得到镍品位高的铁-镍合金，完成了本发明。即，本发明提供以下内容。
(1)本发明是一种镍氧化物矿的冶炼方法，通过由镍氧化物矿形成颗粒并将该颗粒还原加热而得到镍品位为4％以上的铁-镍合金，其中，所述镍氧化物矿的冶炼方法具有：颗粒制造工序，由所述镍氧化物矿制造颗粒；以及，还原工序，在冶炼炉中将得到的颗粒进行还原加热，在所述颗粒制造工序中，至少使用所述镍氧化物矿和碳质还原剂，调整该碳质还原剂的混合量并进行混合以使碳量的比例达到40％以下，将得到的混合物块状化，形成颗粒，在所述还原工序中，在将得到的颗粒装入所述冶炼炉时，预先在该冶炼炉的炉床上铺满炉床碳质还原剂，在将该颗粒载置在该炉床碳质还原剂上的状态下实施还原加热处理，所述碳量的比例是以将所要形成的颗粒内含有的氧化镍还原为镍金属所需的化学当量、与将该颗粒内含有的氧化铁还原为氧化亚铁并进一步将一部分该氧化亚铁以使得到的铁-镍合金的铁与镍的比例达到80：20的方式还原成铁金属所需的化学当量的合计值为100％。
(2)另外，本发明是如上述(1)的发明所述的镍氧化物矿的冶炼方法，其中，在所述还原工序中，将载置在所述炉床碳质还原剂上的颗粒在1350℃以上且1550℃以下的加热温度条件下进行还原加热处理。
(3)另外，本发明是如上述(1)或(2)的发明所述的镍氧化物矿的冶炼方法，其中，将在所述冶炼炉中装入所述颗粒时的温度设定为600℃以下。
发明效果
根据本发明，能够使还原反应有效地进行，能够有效地得到具有高达4％以上的镍品位的铁-镍合金。
附图说明
图1是表示镍氧化物矿的冶炼方法的流程的工序图。
图2是表示在镍氧化物矿的冶炼方法中的颗粒制造工序的处理流程的处理流程图。
图3是示意性地表示将颗粒装入冶炼炉内的状态的图。
图4是表示对颗粒进行还原加热处理的反应的状态的示意图。
图5是表示渗碳的进行导致金属壳全部熔融的状态的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的具体实施方式(以下，称为“本实施方式”)。需要说明的是，本发明并不限定于以下实施方式，在不改变本发明要旨的范围内可进行各种改变。
《镍氧化物矿的冶炼方法》
首先，对作为原料矿石的镍氧化物矿的冶炼方法进行说明。下面，举例说明冶炼方法，所述冶炼方法通过将作为原料矿石的镍氧化矿进行颗粒化，对该颗粒进行还原处理，从而生成金属(铁-镍合金(以下，也将铁-镍合金称为“镍铁”))和炉渣，分离该金属和炉渣，从而制造镍铁。
本实施方式的镍氧化物矿的冶炼方法使用镍氧化物矿的颗粒，将该颗粒装入冶炼炉(还原炉)中进行还原加热，从而得到镍品位为4％以上的铁-镍合金。具体而言，如图1的工序图所示，本实施方式的镍氧化物矿的冶炼方法具有：由镍氧化物矿制造颗粒的颗粒制造工序S1；在还原炉中以规定的还原温度将得到的颗粒还原加热的还原工序S2；以及，分离在还原工序S2中生成的金属和炉渣来回收金属的分离工序S3。
＜1.颗粒制造工序＞
在颗粒制造工序S1中，由作为原料矿石的镍氧化物矿制造颗粒。图2是表示在颗粒制造工序S1中的处理流程的处理流程图。如图2所示，颗粒制造工序S1具备：混合含有镍氧化矿的原料的混合处理工序S11；将得到的混合物形成(造粒)为块状物的块状化处理工序S12；以及，干燥得到的块状物的干燥处理工序S13。
(1)混合处理工序
混合处理工序S11是混合包括镍氧化物矿的原料粉末而得到混合物的工序。具体而言，在所述混合处理工序S11中，混合作为原料矿石的镍氧化物矿以及助熔剂成分、粘合剂等粒径为例如0.2mm～0.8mm左右的原料粉末，得到混合物。
在本实施方式中，当制造颗粒时，将规定量的碳质还原剂混合，制成混合物，由该混合物形成颗粒。作为碳质还原剂，没有特别限定，例如，可举出煤炭粉、焦粉等。另外，优选所述碳质还原剂具有与上述镍氧化物矿的粒度同等的粒度。
此处，作为碳质还原剂的混合量，调整该混合量以在将所要形成的颗粒内含有的氧化镍还原为镍金属所需的化学当量(以下，为了方便，也称为“化学当量值”)、与将该颗粒内含有的氧化铁还原为氧化亚铁并进一步将一部分该氧化亚铁以使得到的铁-镍合金的铁与镍的比例达到80：20的方式还原成铁金属所需的化学当量(化学当量值)的合计值(以下，也称为“化学当量值的合计值”)设为100％时，使碳量比例为40％以下。
如此地，将碳质还原剂的混合量调整至规定的比例，即相对于上述化学当量值的合计值100％为40％以下的碳量比例，与镍氧化物矿混合，制造颗粒，在后文进行详细描述，在下一步的还原工序S2的还原加热处理中，能够有效地使三价铁氧化物还原为二价铁氧化物，并且使镍氧化物金属化，进一步地能够使二价铁氧化物还原为金属，形成金属壳，另一方面，能够实施使壳中含有的一部分铁氧化物以氧化物的形式残留这样的部分还原处理。由此，在一个颗粒中，能够分别生成镍品位高的镍铁金属(金属)和镍铁炉渣(炉渣)。
需要说明的是，作为碳质还原剂的混合量的下限值，没有特别的限定，但是从反应速度方面考虑，优选调整混合量使碳量比例相对于化学当量值的合计值100％为0.1％以上。
作为镍氧化物矿，没有特别限定，可以使用褐铁矿、腐泥土矿等。在该镍氧化物矿中含有铁分。
另外，作为粘合剂，例如，可举例膨润土、多糖类、树脂、水玻璃、脱水泥饼(脱水ケーキ)等。另外，作为助熔剂成分，例如，可举例氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、二氧化硅等。
在下述表1中示出了将这些原料粉末混合而得到的混合物的组成(重量％)的一个实例。然而，作为原料粉末的混合物的组成，并不限定于此。
表1
(2)块状化处理工序
块状化处理工序S12是将混合处理工序S11中得到的原料粉末混合物形成(造粒)块状物的工序。具体而言，在混合处理工序S11中得到的混合物中添加块状化所需的水分，例如，使用块状物制造装置(滚动造粒机、压缩成型机、挤出成型机等)等或通过人手形成颗粒状的块。
作为颗粒的形状，没有特别限定，例如，可以为球状。另外，作为形成颗粒状的块状物的大小，没有特别限定，例如，通过后述的干燥处理、预热处理，使被装入还原工序中的冶炼炉等的颗粒的大小(在球状颗粒的情况下为直径)为10mm～30mm左右。
(3)干燥处理工序
干燥处理工序S13是对在块状化处理工序S12中得到的块状物进行干燥处理的工序。通过块状化处理形成颗粒状的块的块状物含有过量、例如50重量％左右的水分，成为发粘的状态。为了使上述颗粒状的块状物容易处理，在干燥处理工序S13中实施干燥处理，例如，使块状物的固体成分为70重量％左右，水分为30重量％左右。
更具体地，作为干燥处理工序S13中对块状物的干燥处理，没有特别限定，例如，对块状物吹300℃～400℃的热风以使块状物干燥。需要说明的是，上述干燥处理时块状物的温度小于100℃。
在下述表2中示出干燥处理后的颗粒状的块状物中固体成分的组成(重量％)的一个实例。需要说明的是，作为干燥处理后块状物的组成，并不限定于此。
表2
在颗粒制造工序S1中，如上所述地混合含有作为原料矿石的镍氧化物矿的原料粉末，将得到的混合物造粒(块状化)成颗粒状，使其干燥，从而制造颗粒。此时，在混合原料粉末时，如上所述地根据组成混合规定量的碳质还原剂，使用该混合物制造颗粒。得到的颗粒的大小为10mm～30mm左右，制造具有可维持形状的强度的颗粒，所述强度是例如即使在从1m高的地方下落的情况下，崩解的颗粒的比例也为1％以下左右的强度。这种颗粒能够承受装入下一步的还原工序S2时的下落等冲击，能够维持该颗粒的形状，而且，由于颗粒与颗粒之间形成适当的空隙，所以使冶炼工序中的冶炼反应适当地进行。
另外，在该颗粒制造工序S1中，也可以设置预热处理工序，所述预热处理工序是在规定温度条件下对上述在干燥处理工序S13中实施干燥处理而得的块状物的颗粒进行预热处理的工序。如此地，对干燥处理后的块状物实施预热处理，制造颗粒，从而即使在还原工序S2中将颗粒在例如1400℃左右的高温条件下还原加热时，也能够更有效地抑制由热冲击导致的颗粒破碎(破坏、崩解)。例如，能够使装入冶炼炉的全部颗粒中崩解的颗粒的比例为很小的比例，能够更有效地维持颗粒的形状。
具体而言，在预热处理中，在350℃～600℃的温度条件下对干燥处理后的颗粒进行预热处理。另外，优选在400℃～550℃的温度条件下进行预热处理。如此地，通过在350℃～600℃、优选400℃～550℃的温度条件下预热处理，能够减少构成颗粒的镍氧化物矿中含有的结晶水，即使在装入约1400℃的冶炼炉，温度急剧升高的情况下，也能够抑制由该结晶水脱离导致的颗粒的崩解。另外，通过实施这种预热处理，使构成颗粒的镍氧化物矿、碳质还原剂、粘合剂和助熔剂成分等的粒子的热膨胀分两个阶段缓慢地进行，由此，能够抑制由粒子的膨胀差导致的颗粒的崩解。另外，作为预热处理的处理时间，没有特定的限制，只要根据包括镍氧化物矿的块状物的大小适当地调整即可，如果所得到的颗粒是大小为10mm～30mm左右的普通大小的块状物，则处理时间可以设定为10分钟～60分钟左右。
＜2.还原工序＞
在还原工序S2中，将颗粒制造工序S1中得到的颗粒在规定的还原温度进行还原加热。通过在该还原工序S2中对颗粒进行还原加热处理，从而进行冶炼反应(还原反应)，生成金属和矿渣。
具体而言，还原工序S2中的还原加热处理是使用冶炼炉(还原炉)等进行的，通过将含有镍氧化物矿的颗粒装入加热至规定温度的冶炼炉中进行还原加热。具体而言，对该颗粒的还原加热处理优选在1350℃以上且1550℃以下的温度条件下进行。如果还原加热温度小于1350℃，则有时不能有效地使还原反应进行。另一方面，如果还原加热温度大于1550℃，则有时还原反应过度进行，镍品位降低。
作为将颗粒装入冶炼炉内时的温度，没有特别限定，优选为600℃以下。另外，从更有效地抑制由碳质还原剂导致颗粒燃烧的可能性的观点出发，更优选为550℃以下。
如果将颗粒装入冶炼炉内时的温度大于600℃，则颗粒中含有的碳质还原剂有可能开始燃烧。另一方面，在连续地实施还原加热处理的过程时，如果过于降低温度，则在升温成本方面是不利的，因此，作为下限值，没有特别限定，但优选设为500℃以上。需要说明的是，即使不将装入颗粒时的温度控制在上述温度的情况下，如果在不产生燃烧、烧结的影响的短时间内将颗粒装入冶炼炉中，也没有特别的问题。
于是，在本实施方式中，将上述得到的颗粒装入冶炼炉时，预先在上述冶炼炉的炉床上铺满碳质还原剂(以下，将该碳质还原剂称为“炉床碳质还原剂”)，将颗粒载置在上述铺盖的炉床碳质还原剂上，实施还原加热处理。具体而言，如图3的示意图所示，预先在冶炼炉1的炉床1a上铺满例如煤炭粉等炉床碳质还原剂10，将制造的颗粒20载置在上述铺盖的炉床碳质还原剂10上，实施还原加热处理。
图4是示意性地表示还原工序S2中实施还原加热处理时的颗粒20的还原反应的状态的图。首先，在上述本实施方式中，预先在冶炼炉1的炉床1a上铺满炉床碳质还原剂10，将颗粒20载置在上述炉床碳质还原剂10上，开始进行还原加热处理。需要说明的是，将颗粒20中含有的碳质还原剂设为符号“15”。
在该还原加热处理中，从颗粒20的表面(表层部)传导热，原料矿石中含有的氧化铁进行如下述反应式(i)所示的还原反应(图4(A))。
3Fe2O3+C→2Fe3O4+CO (i)
在颗粒20的表层部20a中进行还原直至还原为FeO(Fe3O4+C→3FeO+CO)时，以NiO-SiO2的形式结合的镍氧化物(NiO)与FeO进行置换，在该表层部20a开始进行如下述反应式(ii)所示的Ni还原(图4(B))。接着，伴随着来自外部的热传导，与上述Ni的还原反应相同的反应也逐渐在内部进行。
NiO+CO→Ni+CO2 (ii)
如此地，在颗粒20的表层部20a，在进行镍氧化物的还原反应的同时，如下述反应式(iii)所示的铁氧化物的还原反应也在进行，从而在例如仅1分钟左右的时间内，在上述表层部20a进行金属化而成为铁-镍合金(镍铁)，金属的壳(金属壳)30也开始形成(图4(C))。另外，由于在该阶段形成的壳30薄，CO/CO2气体容易通过，因此，随着来自外部的热传播，反应逐渐向内部进行。
FeO+CO→Fe+CO2 (iii)
接着，反应向内部进行导致颗粒20的表层部20a的金属壳30逐渐变厚时，颗粒20的内部20b逐渐充满CO气体。于是，上述内部20b中的还原环境升高，进行Ni和一部分Fe的金属化，生成金属粒40(图4(D))。另一方面，在上述金属壳30的内部(20b)，颗粒20中含有的炉渣成分逐渐熔融，生成液相(半熔融状态)的炉渣50。
颗粒20中含有的碳质还原剂15耗尽时，Fe的金属化停止，未金属化的Fe以FeO(一部分为Fe3O4)的形式残留，而且，金属壳30内部(20b)的半熔融状态的炉渣50全部熔融(图4(E))。在全部熔融的炉渣50中，成为金属粒40分散的状态。
此处，在半熔融状态的炉渣全部熔融的阶段中，无助于反应而残留在颗粒内部的碳成分、以及铺盖于冶炼炉1的炉床1a上的煤炭粉等炉床碳质还原剂10中不参与上述还原反应的剩余部分的碳成分，进入由铁-镍合金组成的金属壳30中(也称为“渗碳”(图4(E)中的虚线箭头))，使上述铁-镍合金的熔点降低。其结果是，由铁-镍合金组成的金属壳30逐渐熔融。
此时，当颗粒中含有的碳质还原剂的量例如相对于上述化学当量值的合计值100％为100％以上的比例时，上述渗碳造成金属壳完全溶解(全部熔融)。具体而言，图5是示意性地表示开始向金属壳渗碳，接着所述渗碳继续进行进，从而金属壳完全熔融的状态的图。另外，在图5中，为了方便，将颗粒记作符号“20’”，将金属壳记作符号“30’”，另外，直至形成金属壳30’为止的状态与图4(A)～(D)相同，因此省略。如果颗粒内的碳质还原剂的含量相对于化学当量值的合计值100％多达例如100％以上，则氧化铁进行还原，同时，如图5所示，金属壳30’全部溶解。于是，作为其结果，分散在炉渣50中的金属粒40中的镍品位降低。
相对于此，在本实施方式中，调整碳质还原剂15的混合量，使其相对于上述化学当量值的合计值100％为40％以下的比例。如此地，当将颗粒内部含有的碳成分设为其相对于化学当量值的合计值为40％以下的比例时，在图4(E)所示的阶段中，在颗粒20内部残留的碳质还原剂15几乎为零。于是，颗粒20内的碳成分造成向金属壳30的渗碳显著变慢，由此，也显著地抑制了直至金属壳30全部熔融为止的速度。此处，虽然金属壳30熔融得缓慢，但还在逐渐进行，另一方面，由于颗粒20内的碳质还原剂15消失，因此，最终在残留有非常薄的金属壳30的状态下，以所述颗粒的形状直接排出到炉外(图4(F))。
在本实施方式中，如此地，在残留有薄金属壳30的状态下排出到炉外，接着，对于金属粒40而言，在残留有上述薄金属壳30的颗粒内部，在分散在炉渣50内的状态下进行回收。另外，由于金属壳30非常薄，所以易碎、容易进行粉碎处理，在粉碎处理后通过磁选处理等分离除去炉渣50，从而能够得到镍品位高的铁-镍合金。
于是，如上所述，在本实施方式中，在冶炼炉1的炉床1a上铺满炉床碳质还原剂10，将颗粒20载置在所述炉床碳质还原剂上，进行还原加热处理，在未铺满炉床碳质还原剂10而进行还原加热处理的情况下，碳成分不进入金属壳(渗碳)，金属壳不发生熔融。其结果是，在厚的金属壳为球状的状态的情况下，处理结束。在这种情况下，由于在随后的粉碎中不能有效地使厚的金属壳粉碎，即使实施磁选处理等也不能有效地仅分选出金属，因此，使镍的回收率显著降低。
作为在冶炼炉的炉床上铺盖的炉床碳质还原剂10的量，没有特别的限定，可以设为能够成为使金属壳30适当熔融的还原环境的量。具体而言，例如，在颗粒20内的碳质还原剂15的含量相对于化学当量值的合计值100％为100％以上的情况下，可以设为能够使还原加热处理过程中形成的金属壳熔融的还原环境的量。
此处，如图5(F)所示，在冶炼炉1内，长时间保持金属壳全部熔融成液相的状态时，铺盖于上述炉床1a上的炉床碳质还原剂10造成未还原而存在的氧化铁进行还原，成为镍品位下降的主要原因。因此，需要快速地将金属和炉渣取出至炉外，进一步地冷却，从而抑制还原反应。相对于此，在本实施方式中，将颗粒20内的碳质还原剂15的量设为规定的比例，并且在还原加热处理中形成残留薄金属壳30的状态，因此，通过上述残留的金属壳30的阻碍作用，即使保持在冶炼炉1内较长的时间，也能够抑制镍品位的降低。如此地，在本实施方式的镍氧化物矿的冶炼方法中，能够进一步地提高作业性，能够有效地得到镍品位高的铁-镍合金。
另外，由于作为原料的镍氧化物矿的组成因其矿石种类、产地而变化，因此，需要控制每次直至将上述矿石取出至炉外为止的时间和冷却时间，如本实施方式所述，实施处理使金属壳30残留，从而炉床碳质还原剂10能够使壳30内存在的氧化铁的还原速度减慢，因此，能够有效地抑制镍品位的降低。
另外，在本实施方式中，作为从装入颗粒开始还原加热处理直至将上述颗粒取出至冶炼炉外为止的时间基准，优选设定为例如大约60分钟以内左右。另外，在将颗粒取出至炉外后，优选冷却至温度为例如500℃以下，在短时间内不进行还原。
如上所述，在本实施方式中，颗粒20中混合的规定量的碳质还原剂15使三价铁氧化物还原为二价铁氧化物，并且，使镍氧化物金属化，进一步地使二价铁氧化物还原为金属，能够形成金属壳30和金属粒40。而且，通过在冶炼炉的炉床上铺满炉床碳质还原剂10的状态下进行还原加热处理，从而在进行还原处理的同时，上述铺盖的炉床碳质还原剂10中不参与上述还原反应的剩余炉床碳质还原剂10的碳成分进入构成金属壳30的铁-镍合金中，发生适当的渗碳，另一方面，一部分铁-镍合金熔融，分散在炉渣中。
特别是，通过将颗粒中混合的碳质还原剂的量调整至规定的比例，即，碳量相对于上述化学当量的合计值100％为40％以下的比例，将其与其他原料混合，对得到的颗粒实施还原加热处理，从而在上述还原反应中，不使形成的金属壳30中的全部铁氧化物还原，使一部分铁以氧化铁的形式残留，实施所谓的部分还原，能够形成残留有薄且易碎的金属壳30的状态。
由此，能够使镍浓缩，在一个颗粒中，进一步地能够分别生成镍品位高的镍铁金属和镍铁炉渣。具体而言，能够制造镍品位比镍氧化物中的镍和铁的比例高1.5倍以上的铁-镍合金(镍铁)，即，能够制造具有高达4％以上的镍品位的铁-镍合金。
另外，虽然颗粒中的矿渣熔融成为液相，但是，已经分别生成的金属和矿渣不会混杂在一起，通过随后的冷却成为金属固相和矿渣固相的分别的相混在一起的混合物。与装入的颗粒相比，所述混合物的体积收缩为50％～60％左右。
＜3.分离工序＞
在分离工序S3中，分离在还原工序S2中生成的金属和矿渣，回收金属。具体而言，从通过对颗粒进行还原加热处理而得到的、包含薄的金属壳30内的金属相(金属固相)和炉渣相(包含碳质还原剂的炉渣固相)的混合物中分离回收金属相。
作为从以固体形式得到的金属相和矿渣相的混合物中分离金属相和矿渣相的方法，例如，不仅可以在粗碎或粉碎后通过筛分除去大粒径的金属，还可以利用比重分离、磁力分离等方法。即，首先，对薄的金属壳30进行粉碎，对金属壳30内的金属相和炉渣相的混合物进行粉碎，在筛分后进行磁选等。由于得到的金属相和矿渣相的润湿性差，因此，能够容易地分离。
如此地，通过分离金属相和矿渣相，来回收金属相。
实施例
下面，示出实施例和比较例，更具体地说明本发明，但是，本发明并不受以下的实施例的任何限定。
[实施例1]
将作为原料矿石的镍氧化物矿、粘合剂以及碳质还原剂混合，得到混合物。作为混合物中含有的碳质还原剂的混合量，将所要形成的颗粒内含有的氧化镍还原为镍金属所需的化学当量(化学当量值)、与该颗粒内含有的氧化铁还原为氧化亚铁并进一步将一部分该氧化亚铁以使得到的铁-镍合金的铁与镍的比例达到80：20的方式还原成铁金属所需的化学当量(化学当量值)的合计值设为100％时，设定碳量比例为20％的分量。
接下来，在所得到的原料粉末混合物中添加适量水分，用手捏成球状的块状物。接着，为了使所得到的块状物的固体成分为70重量％左右，水分为30重量％左右，对块状物吹300℃～400℃的热风，实施干燥处理，制造球状颗粒(粒径(直径)：17mm)。需要说明的是，在下述表3中示出了干燥处理后的颗粒的固体成分组成。
表3
接下来，在冶炼炉中，将作为碳质还原剂的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在炉床上铺满，在铺盖于上述炉床上的炉床碳质还原剂上载置装入100个已制造的颗粒。将颗粒装入冶炼炉时，在600℃以下的温度条件下进行。
接着，将还原温度设定为1400℃，在冶炼炉内进行还原加热处理。然后，还原加热处理开始15分钟后从炉内取出颗粒。
通过这种还原加热处理，得到铁-镍合金(镍铁金属)和炉渣。在下述表4中示出得到的镍铁金属的镍品位和铁品位。铁-镍合金中的镍品位为5.0％，对于该镍品位而言，在镍氧化物矿中的镍和铁全部变成金属的情况下，镍品位为2.8％，上述本发明的镍品位相对于其约为1.8倍。
表4
[实施例2]
通过与实施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥颗粒。此时，在实施例2中，将作为原料的碳质还原剂的混合量设为相对于上述化学当量值的合计值100％以碳量计比例为40％的分量。
接下来，在冶炼炉中，将作为碳质还原剂的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在炉床上铺满，在铺盖于上述炉床上的炉床碳质还原剂上载置装入100个已制造的颗粒。将颗粒装入冶炼炉时，在600℃以下的温度条件下进行。
接着，将还原温度设定为1400℃，在冶炼炉内进行还原加热处理。然后，还原加热处理开始5分钟后从炉内取出颗粒。
通过这种还原加热处理，得到镍铁金属和炉渣。在下述表5中示出得到的镍铁金属的镍品位和铁品位。铁-镍合金中的镍品位为4.8％，对于该镍品位而言，在镍氧化物矿中的镍和铁全部变成金属的情况下，镍品位为2.8％，上述本发明的镍品位相对于其约为1.7倍。
表5
[实施例3]
通过与实施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥颗粒。此时，在实施例3中，将作为原料的碳质还原剂的混合量设为相对于上述化学当量值的合计值100％以碳量计比例为20％的分量。
接下来，在冶炼炉中，将作为碳质还原剂的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在炉床上铺满，在铺盖于上述炉床上的炉床碳质还原剂上载置装入100个已制造的颗粒。将颗粒装入冶炼炉时，在600℃以下的温度条件下进行。
接着，将还原温度设定为1400℃，在冶炼炉内进行还原加热处理。然后，还原加热处理开始30分钟后从炉内取出颗粒。
通过这种还原加热处理，得到镍铁金属和炉渣。在下述表6中示出得到的镍铁金属的镍品位和铁品位。铁-镍合金中的镍品位为4.7％，对于该镍品位而言，在镍氧化物矿中的镍和铁全部变成金属的情况下，镍品位为2.8％，上述本发明的镍品位相对于其约为1.7倍。
表6
[实施例4]
通过与实施例1相同的方法混合原料而得到混合物后，制造干燥颗粒。此时，在实施例4中，将作为原料的碳质还原剂的混合量设为相对于上述化学当量的合计值100％以碳量计比例为0.1％的分量。
接下来，在冶炼炉中，将作为碳质还原剂的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在炉床上铺满，在铺盖于上述炉床上的炉床碳质还原剂上载置装入100个已制造的颗粒。将颗粒装入冶炼炉时，在600℃以下的温度条件下进行。
接着，将还原温度设定为1400℃，在冶炼炉内进行还原加热处理。然后，还原加热处理开始30分钟后从炉内取出颗粒。
通过这种还原加热处理，得到镍铁金属和炉渣。在下述表7中示出得到的镍铁金属的镍品位和铁品位。铁-镍合金中的镍品位为5.5％，对于该镍品位而言，在镍氧化物矿中的镍和铁全部变成金属的情况下，镍品位为2.8％，上述本发明的镍品位相对于其约为2.0倍。
表7
[比较例1]
通过与实施例1相同的方法混合原料而得到混合物后，制造干燥颗粒。此时，在比较例1中，将作为原料的碳质还原剂的混合量设为相对于上述化学当量值100％以碳量计比例为50％的分量。
接下来，在冶炼炉中，将作为碳质还原剂的煤炭粉(碳含量：85重量％，粒度：0.4mm)在炉床上铺满，在铺盖于上述炉床上的炉床碳质还原剂上载置装入100个已制造的颗粒。将颗粒装入冶炼炉时，在600℃以下的温度条件下进行。
接着，将还原温度设定为1400℃，在冶炼炉内进行还原加热处理。还原加热处理开始10分钟后从炉内取出颗粒。
通过上述还原加热处理，得到镍铁金属和炉渣。在下述表8中示出得到的镍铁金属的镍品位和铁品位。根据该表8所示的结果可知，得到的铁-镍合金中的镍品位为3.7％，对于该镍品位而言，在镍氧化物矿中的镍和铁全部为金属的情况下，镍比例为2.8％，上述本发明的镍品位相对于其限于约1.3倍。即，在镍铁金属中，镍没有充分地被浓缩，不能得到镍品位高的金属。
表8
附图标记的说明
10 (铺盖于炉床上的)炉床碳质还原剂；
15 碳质还原剂；
20 颗粒；
30 金属壳(壳)；
40 金属粒；
50 炉渣。
Claims (3)
1.一种镍氧化物矿的冶炼方法，通过由镍氧化物矿形成颗粒并将该颗粒还原加热而得到镍品位为4％以上的铁-镍合金，其特征在于，所述镍氧化物矿的冶炼方法具有：
颗粒制造工序，由所述镍氧化物矿制造颗粒；以及，
还原工序，在冶炼炉中将得到的颗粒进行还原加热，
在所述颗粒制造工序中，至少使用所述镍氧化物矿和碳质还原剂，调整该碳质还原剂的混合量并进行混合以使碳量的比例达到40％以下，将得到的混合物块状化，形成颗粒，
在所述还原工序中，在将得到的颗粒装入所述冶炼炉时，预先在该冶炼炉的炉床上铺满炉床碳质还原剂，在将该颗粒载置在该炉床碳质还原剂上的状态下实施还原加热处理，
所述碳量的比例是以将所要形成的颗粒内含有的氧化镍还原为镍金属所需的化学当量、与将该颗粒内含有的氧化铁还原为氧化亚铁并进一步将一部分该氧化亚铁以使得到的铁-镍合金的铁与镍的比例达到80：20的方式还原成铁金属所需的化学当量的合计值为100％。
2.如权利要求1所述的镍氧化物矿的冶炼方法，其特征在于，在所述还原工序中，将载置在所述炉床碳质还原剂上的颗粒在1350℃以上且1550℃以下的加热温度条件下进行还原加热处理。
3.如权利要求1所述的镍氧化物矿的冶炼方法，其特征在于，将在所述冶炼炉中装入所述颗粒时的温度设定为600℃以下。
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