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)窯或移動爐床爐制造鐵-鎳合金(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，通常進行如下所述的處理：在回轉(zhuǎn)窯中進行焙燒，然后在電爐中使焙燒礦熔融，從而得到鎳鐵金屬，并分離礦渣。此時，使一部分鐵殘留于礦渣，從而使鎳鐵金屬中的鎳濃度保持在高濃度。然而，該方法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。

針對此，在專利文獻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，從而使一部分鎳和鐵還原至金屬，然后通過比重分離、磁選來回收鎳鐵的方法。根據(jù)該方法，由于沒有用電進行熔融就能夠得到鎳鐵金屬，因此，具有耗能少的優(yōu)點。然而，由于在半熔融狀態(tài)下進行還原，因此，生成的金屬以小粒子分散，而且，再加上比重分離、磁選分離中的損失，存在鎳金屬的收率相對低的問題。

另外，在專利文獻2中，公開了一種利用移動爐床爐制造鎳鐵的方法。該文獻示出了：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，將該混合物在移動爐床爐內(nèi)加熱還原而得到還原混合物，在其他爐中將該還原混合物熔融，從而得到鎳鐵。可替代地示出了在移動爐床爐內(nèi)使?fàn)t渣和金屬二者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，存在熔融了的爐渣、金屬與爐床熔接，難以向爐外排出的問題。

進一步地，作為鎳氧化物礦，以褐鐵礦或腐泥土等為代表，從鎳氧化物礦回收的鎳鐵幾乎全部為不銹鋼原料。在該不銹鋼原料中，優(yōu)選鎳濃度高的鎳鐵，通常，如果鎳鐵中的鎳品位為4％以上，則按照作為國際通用價格的倫敦金屬交易所(londonmetalexchange，lme)的價格銷售。另一方面，如果鎳鐵中的鎳品位小于4％，則產(chǎn)生難以銷售的問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特公平01-21855號公報；

專利文獻2：日本特開2004-156140號公報。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明是基于上述實際情況而提出的，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，并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)有效地進行，能夠得到具有高達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)明人為了解決上述問題而反復(fù)進行了悉心研究，其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了通過將作為原料的鎳氧化物礦與規(guī)定量的碳質(zhì)還原劑混合，制造顆粒，將該顆粒裝入爐床上鋪滿碳質(zhì)還原劑的冶煉爐內(nèi)，實施還原加熱處理，從而使還原反應(yīng)有效地進行，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并將該顆粒還原加熱而得到鎳品位為4％以上的鐵-鎳合金，其中，所述鎳氧化物礦的冶煉方法具有：顆粒制造工序，由所述鎳氧化物礦制造顆粒；以及，還原工序，在冶煉爐中將得到的顆粒進行還原加熱，在所述顆粒制造工序中，至少使用所述鎳氧化物礦和碳質(zhì)還原劑，調(diào)整該碳質(zhì)還原劑的混合量并進行混合以使碳量的比例達到40％以下，將得到的混合物塊狀化，形成顆粒，在所述還原工序中，在將得到的顆粒裝入所述冶煉爐時，預(yù)先在該冶煉爐的爐床上鋪滿爐床碳質(zhì)還原劑，在將該顆粒載置在該爐床碳質(zhì)還原劑上的狀態(tài)下實施還原加熱處理，所述碳量的比例是以將所要形成的顆粒內(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并進一步將一部分該氧化亞鐵以使得到的鐵-鎳合金的鐵與鎳的比例達到80：20的方式還原成鐵金屬所需的化學(xué)當(dāng)量的合計值為100％。

(2)另外，本發(fā)明是如上述(1)的發(fā)明所述的鎳氧化物礦的冶煉方法，其中，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行還原加熱處理。

(3)另外，本發(fā)明是如上述(1)或(2)的發(fā)明所述的鎳氧化物礦的冶煉方法，其中，將在所述冶煉爐中裝入所述顆粒時的溫度設(shè)定為600℃以下。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠使還原反應(yīng)有效地進行，能夠有效地得到具有高達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是表示對顆粒進行還原加熱處理的反應(yīng)的狀態(tài)的示意圖。

圖5是表示滲碳的進行導(dǎo)致金屬殼全部熔融的狀態(tài)的示意圖。

具體實施方式

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

《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礦進行顆粒化，對該顆粒進行還原處理，從而生成金屬(鐵-鎳合金(以下，也將鐵-鎳合金稱為“鎳鐵”))和爐渣，分離該金屬和爐渣，從而制造鎳鐵。

本實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中生成的金屬和爐渣來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具備：混合含有鎳氧化礦的原料的混合處理工序s11；將得到的混合物形成(造粒)為塊狀物的塊狀化處理工序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是混合包括鎳氧化物礦的原料粉末而得到混合物的工序。具體而言，在所述混合處理工序s11中，混合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，得到混合物。

在本實施方式中，當(dāng)制造顆粒時，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，沒有特別限定，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。

此處，作為碳質(zhì)還原劑的混合量，調(diào)整該混合量以在將所要形成的顆粒內(nèi)含有的氧化鎳還原為鎳金屬所需的化學(xué)當(dāng)量(以下，為了方便，也稱為“化學(xué)當(dāng)量值”)、與將該顆粒內(nèi)含有的氧化鐵還原為氧化亞鐵并進一步將一部分該氧化亞鐵以使得到的鐵-鎳合金的鐵與鎳的比例達到80：20的方式還原成鐵金屬所需的化學(xué)當(dāng)量(化學(xué)當(dāng)量值)的合計值(以下，也稱為“化學(xué)當(dāng)量值的合計值”)設(shè)為100％時，使碳量比例為40％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，即相對于上述化學(xué)當(dāng)量值的合計值100％為40％以下的碳量比例，與鎳氧化物礦混合，制造顆粒，在后文進行詳細(xì)描述，在下一步的還原工序s2的還原加熱處理中，能夠有效地使三價鐵氧化物還原為二價鐵氧化物，并且使鎳氧化物金屬化，進一步地能夠使二價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，在一個顆粒中，能夠分別生成鎳品位高的鎳鐵金屬(金屬)和鎳鐵爐渣(爐渣)。

需要說明的是，作為碳質(zhì)還原劑的混合量的下限值，沒有特別的限定，但是從反應(yīng)速度方面考慮，優(yōu)選調(diào)整混合量使碳量比例相對于化學(xué)當(dāng)量值的合計值100％為0.1％以上。

作為鎳氧化物礦，沒有特別限定，可以使用褐鐵礦、腐泥土礦等。在該鎳氧化物礦中含有鐵分。

另外，作為粘合劑，例如，可舉例膨潤土、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，可舉例氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣、二氧化硅等。

在下述表1中示出了將這些原料粉末混合而得到的混合物的組成(重量％)的一個實例。然而，作為原料粉末的混合物的組成，并不限定于此。

表1

(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(造粒)塊狀物的工序。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(滾動造粒機、壓縮成型機、擠出成型機等)等或通過人手形成顆粒狀的塊。

作為顆粒的形狀，沒有特別限定，例如，可以為球狀。另外，作為形成顆粒狀的塊狀物的大小，沒有特別限定，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，沒有特別限定，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，上述干燥處理時塊狀物的溫度小于100℃。

在下述表2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％)的一個實例。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2

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，在混合原料粉末時，如上所述地根據(jù)組成混合規(guī)定量的碳質(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度的顆粒，所述強度是例如即使在從1m高的地方下落的情況下，崩解的顆粒的比例也為1％以下左右的強度。這種顆粒能夠承受裝入下一步的還原工序s2時的下落等沖擊，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中實施干燥處理而得的塊狀物的顆粒進行預(yù)熱處理的工序。如此地，對干燥處理后的塊狀物實施預(yù)熱處理，制造顆粒，從而即使在還原工序s2中將顆粒在例如1400℃左右的高溫條件下還原加熱時，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行預(yù)熱處理。另外，優(yōu)選在400℃～550℃的溫度條件下進行預(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的粒子的熱膨脹分兩個階段緩慢地進行，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)熱處理的處理時間，沒有特定的限制，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)定的還原溫度進行還原加熱。通過在該還原工序s2中對顆粒進行還原加熱處理，從而進行冶煉反應(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行。如果還原加熱溫度小于1350℃，則有時不能有效地使還原反應(yīng)進行。另一方面，如果還原加熱溫度大于1550℃，則有時還原反應(yīng)過度進行，鎳品位降低。

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

如果將顆粒裝入冶煉爐內(nèi)時的溫度大于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)地實施還原加熱處理的過程時，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，沒有特別限定，但優(yōu)選設(shè)為500℃以上。需要說明的是，即使不將裝入顆粒時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，在本實施方式中，將上述得到的顆粒裝入冶煉爐時，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，實施還原加熱處理。具體而言，如圖3的示意圖所示，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，實施還原加熱處理。

圖4是示意性地表示還原工序s2中實施還原加熱處理時的顆粒20的還原反應(yīng)的狀態(tài)的圖。首先，在上述本實施方式中，預(yù)先在冶煉爐1的爐床1a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“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中進行還原直至還原為feo(fe3o4+c→3feo+co)時，以nio-sio2的形式結(jié)合的鎳氧化物(nio)與feo進行置換，在該表層部20a開始進行如下述反應(yīng)式(ii)所示的ni還原(圖4(b))。接著，伴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)也逐漸在內(nèi)部進行。

nio+co→ni+co2(ii)

如此地，在顆粒20的表層部20a，在進行鎳氧化物的還原反應(yīng)的同時，如下述反應(yīng)式(iii)所示的鐵氧化物的還原反應(yīng)也在進行，從而在例如僅1分鐘左右的時間內(nèi)，在上述表層部20a進行金屬化而成為鐵-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，因此，隨著來自外部的熱傳播，反應(yīng)逐漸向內(nèi)部進行。

feo+co→fe+co2(iii)

接著，反應(yīng)向內(nèi)部進行導(dǎo)致顆粒20的表層部20a的金屬殼30逐漸變厚時，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，進行ni和一部分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中含有的爐渣成分逐漸熔融，生成液相(半熔融狀態(tài))的爐渣50。

顆粒20中含有的碳質(zhì)還原劑15耗盡時，fe的金屬化停止，未金屬化的fe以feo(一部分為fe3o4)的形式殘留，而且，金屬殼30內(nèi)部(20b)的半熔融狀態(tài)的爐渣50全部熔融(圖4(e))。在全部熔融的爐渣50中，成為金屬粒40分散的狀態(tài)。

此處，在半熔融狀態(tài)的爐渣全部熔融的階段中，無助于反應(yīng)而殘留在顆粒內(nèi)部的碳成分、以及鋪蓋于冶煉爐1的爐床1a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-鎳合金的熔點降低。其結(jié)果是，由鐵-鎳合金組成的金屬殼30逐漸熔融。

此時，當(dāng)顆粒中含有的碳質(zhì)還原劑的量例如相對于上述化學(xué)當(dāng)量值的合計值100％為100％以上的比例時，上述滲碳造成金屬殼完全溶解(全部熔融)。具體而言，圖5是示意性地表示開始向金屬殼滲碳，接著所述滲碳繼續(xù)進行進，從而金屬殼完全熔融的狀態(tài)的圖。另外，在圖5中，為了方便，將顆粒記作符號“20’”，將金屬殼記作符號“30’”，另外，直至形成金屬殼30’為止的狀態(tài)與圖4(a)～(d)相同，因此省略。如果顆粒內(nèi)的碳質(zhì)還原劑的含量相對于化學(xué)當(dāng)量值的合計值100％多達例如100％以上，則氧化鐵進行還原，同時，如圖5所示，金屬殼30’全部溶解。于是，作為其結(jié)果，分散在爐渣50中的金屬粒40中的鎳品位降低。

相對于此，在本實施方式中，調(diào)整碳質(zhì)還原劑15的混合量，使其相對于上述化學(xué)當(dāng)量值的合計值100％為40％以下的比例。如此地，當(dāng)將顆粒內(nèi)部含有的碳成分設(shè)為其相對于化學(xué)當(dāng)量值的合計值為40％以下的比例時，在圖4(e)所示的階段中，在顆粒20內(nèi)部殘留的碳質(zhì)還原劑15幾乎為零。于是，顆粒20內(nèi)的碳成分造成向金屬殼30的滲碳顯著變慢，由此，也顯著地抑制了直至金屬殼30全部熔融為止的速度。此處，雖然金屬殼30熔融得緩慢，但還在逐漸進行，另一方面，由于顆粒20內(nèi)的碳質(zhì)還原劑15消失，因此，最終在殘留有非常薄的金屬殼30的狀態(tài)下，以所述顆粒的形狀直接排出到爐外(圖4(f))。

在本實施方式中，如此地，在殘留有薄金屬殼30的狀態(tài)下排出到爐外，接著，對于金屬粒40而言，在殘留有上述薄金屬殼30的顆粒內(nèi)部，在分散在爐渣50內(nèi)的狀態(tài)下進行回收。另外，由于金屬殼30非常薄，所以易碎、容易進行粉碎處理，在粉碎處理后通過磁選處理等分離除去爐渣50，從而能夠得到鎳品位高的鐵-鎳合金。

于是，如上所述，在本實施方式中，在冶煉爐1的爐床1a上鋪滿爐床碳質(zhì)還原劑10，將顆粒20載置在所述爐床碳質(zhì)還原劑上，進行還原加熱處理，在未鋪滿爐床碳質(zhì)還原劑10而進行還原加熱處理的情況下，碳成分不進入金屬殼(滲碳)，金屬殼不發(fā)生熔融。其結(jié)果是，在厚的金屬殼為球狀的狀態(tài)的情況下，處理結(jié)束。在這種情況下，由于在隨后的粉碎中不能有效地使厚的金屬殼粉碎，即使實施磁選處理等也不能有效地僅分選出金屬，因此，使鎳的回收率顯著降低。

作為在冶煉爐的爐床上鋪蓋的爐床碳質(zhì)還原劑10的量，沒有特別的限定，可以設(shè)為能夠成為使金屬殼30適當(dāng)熔融的還原環(huán)境的量。具體而言，例如，在顆粒20內(nèi)的碳質(zhì)還原劑15的含量相對于化學(xué)當(dāng)量值的合計值100％為100％以上的情況下，可以設(shè)為能夠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，如圖5(f)所示，在冶煉爐1內(nèi)，長時間保持金屬殼全部熔融成液相的狀態(tài)時，鋪蓋于上述爐床1a上的爐床碳質(zhì)還原劑10造成未還原而存在的氧化鐵進行還原，成為鎳品位下降的主要原因。因此，需要快速地將金屬和爐渣取出至爐外，進一步地冷卻，從而抑制還原反應(yīng)。相對于此，在本實施方式中，將顆粒20內(nèi)的碳質(zhì)還原劑15的量設(shè)為規(guī)定的比例，并且在還原加熱處理中形成殘留薄金屬殼30的狀態(tài)，因此，通過上述殘留的金屬殼30的阻礙作用，即使保持在冶煉爐1內(nèi)較長的時間，也能夠抑制鎳品位的降低。如此地，在本實施方式的鎳氧化物礦的冶煉方法中，能夠進一步地提高作業(yè)性，能夠有效地得到鎳品位高的鐵-鎳合金。

另外，由于作為原料的鎳氧化物礦的組成因其礦石種類、產(chǎn)地而變化，因此，需要控制每次直至將上述礦石取出至爐外為止的時間和冷卻時間，如本實施方式所述，實施處理使金屬殼30殘留，從而爐床碳質(zhì)還原劑10能夠使殼30內(nèi)存在的氧化鐵的還原速度減慢，因此，能夠有效地抑制鎳品位的降低。

另外，在本實施方式中，作為從裝入顆粒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間基準(zhǔn)，優(yōu)選設(shè)定為例如大約60分鐘以內(nèi)左右。另外，在將顆粒取出至爐外后，優(yōu)選冷卻至溫度為例如500℃以下，在短時間內(nèi)不進行還原。

如上所述，在本實施方式中，顆粒20中混合的規(guī)定量的碳質(zhì)還原劑15使三價鐵氧化物還原為二價鐵氧化物，并且，使鎳氧化物金屬化，進一步地使二價鐵氧化物還原為金屬，能夠形成金屬殼30和金屬粒40。而且，通過在冶煉爐的爐床上鋪滿爐床碳質(zhì)還原劑10的狀態(tài)下進行還原加熱處理，從而在進行還原處理的同時，上述鋪蓋的爐床碳質(zhì)還原劑10中不參與上述還原反應(yīng)的剩余爐床碳質(zhì)還原劑10的碳成分進入構(gòu)成金屬殼30的鐵-鎳合金中，發(fā)生適當(dāng)?shù)臐B碳，另一方面，一部分鐵-鎳合金熔融，分散在爐渣中。

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，碳量相對于上述化學(xué)當(dāng)量的合計值100％為40％以下的比例，將其與其他原料混合，對得到的顆粒實施還原加熱處理，從而在上述還原反應(yīng)中，不使形成的金屬殼30中的全部鐵氧化物還原，使一部分鐵以氧化鐵的形式殘留，實施所謂的部分還原，能夠形成殘留有薄且易碎的金屬殼30的狀態(tài)。

由此，能夠使鎳濃縮，在一個顆粒中，進一步地能夠分別生成鎳品位高的鎳鐵金屬和鎳鐵爐渣。具體而言，能夠制造鎳品位比鎳氧化物中的鎳和鐵的比例高1.5倍以上的鐵-鎳合金(鎳鐵)，即，能夠制造具有高達4％以上的鎳品位的鐵-鎳合金。

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混雜在一起，通過隨后的冷卻成為金屬固相和礦渣固相的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％左右。

＜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，從通過對顆粒進行還原加熱處理而得到的、包含薄的金屬殼30內(nèi)的金屬相(金屬固相)和爐渣相(包含碳質(zhì)還原劑的爐渣固相)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，不僅可以在粗碎或粉碎后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。即，首先，對薄的金屬殼30進行粉碎，對金屬殼30內(nèi)的金屬相和爐渣相的混合物進行粉碎，在篩分后進行磁選等。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，來回收金屬相。

實施例

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

[實施例1]

將作為原料礦石的鎳氧化物礦、粘合劑以及碳質(zhì)還原劑混合，得到混合物。作為混合物中含有的碳質(zhì)還原劑的混合量，將所要形成的顆粒內(nèi)含有的氧化鎳還原為鎳金屬所需的化學(xué)當(dāng)量(化學(xué)當(dāng)量值)、與該顆粒內(nèi)含有的氧化鐵還原為氧化亞鐵并進一步將一部分該氧化亞鐵以使得到的鐵-鎳合金的鐵與鎳的比例達到80：20的方式還原成鐵金屬所需的化學(xué)當(dāng)量(化學(xué)當(dāng)量值)的合計值設(shè)為100％時，設(shè)定碳量比例為20％的分量。

接下來，在所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，為了使所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)，實施干燥處理，制造球狀顆粒(粒徑(直徑)：17mm)。需要說明的是，在下述表3中示出了干燥處理后的顆粒的固體成分組成。

表3

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100個已制造的顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時，在600℃以下的溫度條件下進行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進行還原加熱處理。然后，還原加熱處理開始15分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。

通過這種還原加熱處理，得到鐵-鎳合金(鎳鐵金屬)和爐渣。在下述表4中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。鐵-鎳合金中的鎳品位為5.0％，對于該鎳品位而言，在鎳氧化物礦中的鎳和鐵全部變成金屬的情況下，鎳品位為2.8％，上述本發(fā)明的鎳品位相對于其約為1.8倍。

表4

[實施例2]

通過與實施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥顆粒。此時，在實施例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)量值的合計值100％以碳量計比例為40％的分量。

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100個已制造的顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時，在600℃以下的溫度條件下進行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進行還原加熱處理。然后，還原加熱處理開始5分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和爐渣。在下述表5中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。鐵-鎳合金中的鎳品位為4.8％，對于該鎳品位而言，在鎳氧化物礦中的鎳和鐵全部變成金屬的情況下，鎳品位為2.8％，上述本發(fā)明的鎳品位相對于其約為1.7倍。

表5

[實施例3]

通過與實施例1相同的方法混合原料，得到混合物后，制造干燥顆粒。此時，在實施例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)量值的合計值100％以碳量計比例為20％的分量。

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100個已制造的顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時，在600℃以下的溫度條件下進行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進行還原加熱處理。然后，還原加熱處理開始30分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和爐渣。在下述表6中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。鐵-鎳合金中的鎳品位為4.7％，對于該鎳品位而言，在鎳氧化物礦中的鎳和鐵全部變成金屬的情況下，鎳品位為2.8％，上述本發(fā)明的鎳品位相對于其約為1.7倍。

表6

[實施例4]

通過與實施例1相同的方法混合原料而得到混合物后，制造干燥顆粒。此時，在實施例4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)量的合計值100％以碳量計比例為0.1％的分量。

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100個已制造的顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時，在600℃以下的溫度條件下進行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進行還原加熱處理。然后，還原加熱處理開始30分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。

通過這種還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和爐渣。在下述表7中示出得到的鎳鐵金屬的鎳品位和鐵品位。鐵-鎳合金中的鎳品位為5.5％，對于該鎳品位而言，在鎳氧化物礦中的鎳和鐵全部變成金屬的情況下，鎳品位為2.8％，上述本發(fā)明的鎳品位相對于其約為2.0倍。

表7

[比較例1]

通過與實施例1相同的方法混合原料而得到混合物后，制造干燥顆粒。此時，在比較例1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)量值100％以碳量計比例為50％的分量。

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100個已制造的顆粒。將顆粒裝入冶煉爐時，在600℃以下的溫度條件下進行。

接著，將還原溫度設(shè)定為1400℃，在冶煉爐內(nèi)進行還原加熱處理。還原加熱處理開始10分鐘后從爐內(nèi)取出顆粒。

通過上述還原加熱處理，得到鎳鐵金屬和爐渣。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所示的結(jié)果可知，得到的鐵-鎳合金中的鎳品位為3.7％，對于該鎳品位而言，在鎳氧化物礦中的鎳和鐵全部為金屬的情況下，鎳比例為2.8％，上述本發(fā)明的鎳品位相對于其限于約1.3倍。即，在鎳鐵金屬中，鎳沒有充分地被濃縮，不能得到鎳品位高的金屬。

表8

附圖標(biāo)記的說明

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爐渣。