ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法
【課題】ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法に関する。
【解決手段】ＳＡＦ電気炉にて、ニッケル鉱石、ステンレス副産物成形体、還元剤、スラグ調製材、及び再使用スラグを投入して溶解させるステップを有し、ニッケル鉱石の投入量が２５重量％以下である、ニッケル鉱石とステンレス副産物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法を提供する。
【解決手段】ＳＡＦ電気炉にて、ニッケル鉱石、ステンレス副産物成形体、還元剤、スラグ調製材、及び再使用スラグを投入して溶解させるステップを有し、ニッケル鉱石の投入量が２５重量％以下である、ニッケル鉱石とステンレス副産物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法に関し、より具体的には、エスエイエフ（ＳＡＦ）電気炉にて、未加工のニッケル鉱石と、ニッケルを含むステンレス副生物成形体である団鉱とを投入して溶解させる、ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ニッケル冷銑の製造方法には、電気炉法、ＨＰＡＬ法、小型高炉法などがある。
【０００３】
電気炉法では、ニッケル酸化鉱の１つであるサプロライトを破砕し、乾燥機にて乾燥させる。その後、ロータリーキルンにて結晶水を分解し、予備還元を行った後、ＳＡＦ電気炉にて溶解させてフェロニッケル（ＦｅＮｉ）を製造する。
【０００４】
他の方法であるＨＰＡＬ法では、ニッケル酸化鉱の１つであるリモナイトを硫酸などで浸出させてニッケル溶液を製造する。その後、ニッケル溶液を硫化ニッケル（ＮｉＳ）として製造し、酸素を入れて酸化ニッケル（ＮｉＯ）として製造し、水素で還元させてニッケルメタルを製造する。
【０００５】
さらに他の方法である小型高炉法では、リモナイトを焼結させた後、小型高炉にて多量のコークスを用いてニッケル冷銑を製造する。
【０００６】
しかし、前述した方法によりニッケルを製造した場合、大規模な設備投資が要求され、かつニッケル鉱石に焼結のような前処理をしなければならないという問題があった。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００６−００５９２７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＳＡＦ電気炉に投入されたステンレス副生物成形体にニッケル鉱石を投入して溶解させる、ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体である団鉱とを利用したニッケル冷銑の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、本発明のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法は、ＳＡＦ電気炉にて、ニッケル鉱石、ステンレス副産物成形体、還元剤、スラグ調製材、及び再使用スラグを投入して溶解させるステップを有し、前記ニッケル鉱石の投入量が２５重量％以下である。
【０００９】
このとき、前記還元材は、コークスからなり、当該コークスは、ステンレス副生物成形体とニッケル鉱石との合計に基づき、当該合計の１トン重量あたり１００ｋｇ〜２００ｋｇのコークスが添加され得る。また、前記スラグ調製材は、珪石からなり、当該珪石は、１００ｋｇ〜１８０ｋｇが添加され得る。さらに、前記ステンレス副生物は、ニッケルを含む団鉱またはペレットであり得る。また、前記ＳＡＦ電気炉に投入される介在物の水分の重量は、１５重量％以下に設定され得る。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、既存の合金鉄を製造するＳＡＦ電気炉にてステンレス副生物成形体を処理することができ、ステンレス副生物成形体の投入されたＳＡＦ電気炉内にニッケル鉱石を投入して溶融させることにより、ニッケル冷銑を生産することができる。また、ＳＡＦ電気炉内に投入されるニッケル鉱石の投入量を調整してニッケル鉱石を加工せずに用いることにより、製造工程を単純化させ、かつ製造コストを低減することができる。さらには、電気炉にて発生する副生物とニッケル鉱石とを用いてニッケル冷銑を製造することにより、低価格のニッケル冷銑を生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施例を示す図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本発明のニッケル鉱石と、ニッケルを含むステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法を示すフローチャートである。
【００１３】
同図に示すように、ニッケル冷銑１２を製造するためには、まず、ニッケルを含むステンレス副生物１を熟成機２に投入する。ここで、ステンレス副生物１は、ステンレス製鋼ダスト、製鋼スケール、焼鈍スケール、及び焼鈍酸化鉄であって、ステンレスの製造過程で発生した副生物からなり得る。
【００１４】
熟成機２は、製鋼ダストにある生石灰を水和して製造されたステンレス副生物成形体である団鉱６が、水和膨張によって割れないようにする。その後、ステンレス副生物１は、ミキサ４に移される。バインダー３は、ステンレス副生物成形体である団鉱６が、強度を維持しつつ、ＳＡＦ電気炉１１にて溶解作業の際に発生したＣＯガスが抜けやすくなるように、通気性を維持できるようにする。また、ミキサ４にてステンレス副生物１とバインダー３とを混合して、ブリケッター５またはペレタイザーにて均一な団鉱６またはペレットとして製造する。ブリケッター５にて形成されたステンレス副生物成形体である団鉱６は、ＳＡＦ電気炉１１に投入される。さらに、ＳＡＦ電気炉１１には、未加工のニッケル鉱石７、還元剤かつ熱源であるコークス８、スラグ調製材である珪石９及び再使用スラグ１０がさらに投入される。
【００１５】
このとき、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料の水分含有量は、重要な要素として作用し、原料中の水分の重量（％）は、１５重量％以下に設定される。
【００１６】
これにより、本実施例では、水分を含むニッケル鉱石７の配合比を調整して、ＳＡＦ電気炉１１内の水分含有量を１５重量％以下に設定する。図２はニッケル鉱石の配合比によるＳＡＦ電気炉内の水分含有量を示すグラフである。図２に示すように、一般的に、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料の水分の限界値は１５重量％である。このように、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料の水分の限界値が１５重量％を超えないようにするためには、ニッケル鉱石７の投入比を２５重量％以下に設定しなければならない。すなわち、ニッケル鉱石７の投入比が原料の２５重量％を超えた場合、水分含有量が高くなる。これにより、ニッケル鉱石７に含まれる水分と耐火物とが反応して寿命を短縮させ、電力源の単位が増加する。これにより、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料中のニッケル鉱石７の割合は、２５重量％以下になるようにする。
【００１７】
また、ＳＡＦ電気炉には、重量が２０％以下のニッケル鉱石、５０％以上のステンレス副生物、７％〜１３％の還元剤、７％〜１２％のスラグ調製材、及び１０％以下の再使用スラグを投入して溶解させることが好ましい。
還元剤８のコークスは、ステンレス副生物成形体である団鉱６とニッケル鉱石７との１トン重量に基づき、１００ｋｇ／トン〜２００ｋｇ／トン（ステンレス副生物成形体である団鉱とニッケル鉱石との合計）が添加される。
【００１８】
これは、１トンのステンレス副生物成形体である団鉱６とニッケル鉱石７との合計に、１００ｋｇ未満のコークスが添加されると、ステンレス副生物成形体である団鉱６とニッケル鉱石７との還元が円滑に行われず、２００ｋｇを超えて添加されると、製造コストが増加し、硫黄含有量が高くなるからである。
【００１９】
さらに、スラグ調製材９である珪石の添加量は、１００ｋｇ〜１８０ｋｇが好ましい。これは、珪石の添加量が１００ｋｇ未満または１８０ｋｇ超過になると、原料中の塩基度が合わないために耐火物の寿命が短縮し、スラグの融点が異なるためにニッケル冷銑１２の製造が困難になるからである。
【００２０】
また、再使用スラグ１０は、１５０ｋｇ以下を投入することが好ましいが、これは、再使用スラグ１０を１５０ｋｇを超えて投入すると、スラグが増加し、ニッケル冷銑１２の実収率及び生産性が低下するからである。
【００２１】
このように、ＳＡＦ電気炉１１に、ステンレス副生物成形体である団鉱６、ニッケル鉱石７、還元剤かつ熱源であるコークス８、スラグ調製材である珪石９及び再使用スラグ１０が投入されると、上記副生物成形体を溶解させてニッケル冷銑１２を製造する。これにより、ニッケル冷銑１２は、既存の合金鉄を製造するＳＡＦ電気炉１１にてステンレス副生物成形体を処理することができ、粒度が均一でなく、水分及び結晶水を多量に含むニッケル鉱石７を加工せずに用いることができる。すなわち、ニッケル鉱石７は、微粉から塊体にいたるまで、その大きさが一定でなく、水分含有量が３５％と高く、結晶水も１５％程度含んでいるため、前処理を行わずに用いることは困難であったが、本発明では、ＳＡＦ電気炉１１内に適正量のニッケル鉱石７を投入することにより、ＳＡＦ電気炉１１の生産性や還元性に支障をきたさないようにした。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明のニッケル鉱石と、ニッケルを含むステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、ＳＡＦ電気炉内に投入されたニッケル鉱石の配合比に応じたＳＡＦ電気炉内の水分含有量を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法に関し、より具体的には、エスエイエフ（ＳＡＦ）電気炉にて、未加工のニッケル鉱石と、ニッケルを含むステンレス副生物成形体である団鉱とを投入して溶解させる、ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ニッケル冷銑の製造方法には、電気炉法、ＨＰＡＬ法、小型高炉法などがある。
【０００３】
電気炉法では、ニッケル酸化鉱の１つであるサプロライトを破砕し、乾燥機にて乾燥させる。その後、ロータリーキルンにて結晶水を分解し、予備還元を行った後、ＳＡＦ電気炉にて溶解させてフェロニッケル（ＦｅＮｉ）を製造する。
【０００４】
他の方法であるＨＰＡＬ法では、ニッケル酸化鉱の１つであるリモナイトを硫酸などで浸出させてニッケル溶液を製造する。その後、ニッケル溶液を硫化ニッケル（ＮｉＳ）として製造し、酸素を入れて酸化ニッケル（ＮｉＯ）として製造し、水素で還元させてニッケルメタルを製造する。
【０００５】
さらに他の方法である小型高炉法では、リモナイトを焼結させた後、小型高炉にて多量のコークスを用いてニッケル冷銑を製造する。
【０００６】
しかし、前述した方法によりニッケルを製造した場合、大規模な設備投資が要求され、かつニッケル鉱石に焼結のような前処理をしなければならないという問題があった。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００６−００５９２７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＳＡＦ電気炉に投入されたステンレス副生物成形体にニッケル鉱石を投入して溶解させる、ニッケル鉱石とステンレス副生物成形体である団鉱とを利用したニッケル冷銑の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、本発明のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法は、ＳＡＦ電気炉にて、ニッケル鉱石、ステンレス副産物成形体、還元剤、スラグ調製材、及び再使用スラグを投入して溶解させるステップを有し、前記ニッケル鉱石の投入量が２５重量％以下である。
【０００９】
このとき、前記還元材は、コークスからなり、当該コークスは、ステンレス副生物成形体とニッケル鉱石との合計に基づき、当該合計の１トン重量あたり１００ｋｇ〜２００ｋｇのコークスが添加され得る。また、前記スラグ調製材は、珪石からなり、当該珪石は、１００ｋｇ〜１８０ｋｇが添加され得る。さらに、前記ステンレス副生物は、ニッケルを含む団鉱またはペレットであり得る。また、前記ＳＡＦ電気炉に投入される介在物の水分の重量は、１５重量％以下に設定され得る。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、既存の合金鉄を製造するＳＡＦ電気炉にてステンレス副生物成形体を処理することができ、ステンレス副生物成形体の投入されたＳＡＦ電気炉内にニッケル鉱石を投入して溶融させることにより、ニッケル冷銑を生産することができる。また、ＳＡＦ電気炉内に投入されるニッケル鉱石の投入量を調整してニッケル鉱石を加工せずに用いることにより、製造工程を単純化させ、かつ製造コストを低減することができる。さらには、電気炉にて発生する副生物とニッケル鉱石とを用いてニッケル冷銑を製造することにより、低価格のニッケル冷銑を生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施例を示す図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本発明のニッケル鉱石と、ニッケルを含むステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法を示すフローチャートである。
【００１３】
同図に示すように、ニッケル冷銑１２を製造するためには、まず、ニッケルを含むステンレス副生物１を熟成機２に投入する。ここで、ステンレス副生物１は、ステンレス製鋼ダスト、製鋼スケール、焼鈍スケール、及び焼鈍酸化鉄であって、ステンレスの製造過程で発生した副生物からなり得る。
【００１４】
熟成機２は、製鋼ダストにある生石灰を水和して製造されたステンレス副生物成形体である団鉱６が、水和膨張によって割れないようにする。その後、ステンレス副生物１は、ミキサ４に移される。バインダー３は、ステンレス副生物成形体である団鉱６が、強度を維持しつつ、ＳＡＦ電気炉１１にて溶解作業の際に発生したＣＯガスが抜けやすくなるように、通気性を維持できるようにする。また、ミキサ４にてステンレス副生物１とバインダー３とを混合して、ブリケッター５またはペレタイザーにて均一な団鉱６またはペレットとして製造する。ブリケッター５にて形成されたステンレス副生物成形体である団鉱６は、ＳＡＦ電気炉１１に投入される。さらに、ＳＡＦ電気炉１１には、未加工のニッケル鉱石７、還元剤かつ熱源であるコークス８、スラグ調製材である珪石９及び再使用スラグ１０がさらに投入される。
【００１５】
このとき、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料の水分含有量は、重要な要素として作用し、原料中の水分の重量（％）は、１５重量％以下に設定される。
【００１６】
これにより、本実施例では、水分を含むニッケル鉱石７の配合比を調整して、ＳＡＦ電気炉１１内の水分含有量を１５重量％以下に設定する。図２はニッケル鉱石の配合比によるＳＡＦ電気炉内の水分含有量を示すグラフである。図２に示すように、一般的に、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料の水分の限界値は１５重量％である。このように、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料の水分の限界値が１５重量％を超えないようにするためには、ニッケル鉱石７の投入比を２５重量％以下に設定しなければならない。すなわち、ニッケル鉱石７の投入比が原料の２５重量％を超えた場合、水分含有量が高くなる。これにより、ニッケル鉱石７に含まれる水分と耐火物とが反応して寿命を短縮させ、電力源の単位が増加する。これにより、ＳＡＦ電気炉１１に投入される原料中のニッケル鉱石７の割合は、２５重量％以下になるようにする。
【００１７】
また、ＳＡＦ電気炉には、重量が２０％以下のニッケル鉱石、５０％以上のステンレス副生物、７％〜１３％の還元剤、７％〜１２％のスラグ調製材、及び１０％以下の再使用スラグを投入して溶解させることが好ましい。
還元剤８のコークスは、ステンレス副生物成形体である団鉱６とニッケル鉱石７との１トン重量に基づき、１００ｋｇ／トン〜２００ｋｇ／トン（ステンレス副生物成形体である団鉱とニッケル鉱石との合計）が添加される。
【００１８】
これは、１トンのステンレス副生物成形体である団鉱６とニッケル鉱石７との合計に、１００ｋｇ未満のコークスが添加されると、ステンレス副生物成形体である団鉱６とニッケル鉱石７との還元が円滑に行われず、２００ｋｇを超えて添加されると、製造コストが増加し、硫黄含有量が高くなるからである。
【００１９】
さらに、スラグ調製材９である珪石の添加量は、１００ｋｇ〜１８０ｋｇが好ましい。これは、珪石の添加量が１００ｋｇ未満または１８０ｋｇ超過になると、原料中の塩基度が合わないために耐火物の寿命が短縮し、スラグの融点が異なるためにニッケル冷銑１２の製造が困難になるからである。
【００２０】
また、再使用スラグ１０は、１５０ｋｇ以下を投入することが好ましいが、これは、再使用スラグ１０を１５０ｋｇを超えて投入すると、スラグが増加し、ニッケル冷銑１２の実収率及び生産性が低下するからである。
【００２１】
このように、ＳＡＦ電気炉１１に、ステンレス副生物成形体である団鉱６、ニッケル鉱石７、還元剤かつ熱源であるコークス８、スラグ調製材である珪石９及び再使用スラグ１０が投入されると、上記副生物成形体を溶解させてニッケル冷銑１２を製造する。これにより、ニッケル冷銑１２は、既存の合金鉄を製造するＳＡＦ電気炉１１にてステンレス副生物成形体を処理することができ、粒度が均一でなく、水分及び結晶水を多量に含むニッケル鉱石７を加工せずに用いることができる。すなわち、ニッケル鉱石７は、微粉から塊体にいたるまで、その大きさが一定でなく、水分含有量が３５％と高く、結晶水も１５％程度含んでいるため、前処理を行わずに用いることは困難であったが、本発明では、ＳＡＦ電気炉１１内に適正量のニッケル鉱石７を投入することにより、ＳＡＦ電気炉１１の生産性や還元性に支障をきたさないようにした。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明のニッケル鉱石と、ニッケルを含むステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、ＳＡＦ電気炉内に投入されたニッケル鉱石の配合比に応じたＳＡＦ電気炉内の水分含有量を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＡＦ電気炉にて、ニッケル鉱石、ステンレス副産物成形体、還元剤、スラグ調製材、及び再使用スラグを投入して溶解させるステップを有し、前記ニッケル鉱石の投入量が２５重量％以下である、ニッケル鉱石とステンレス副産物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項２】
前記還元剤は、コークスからなり、当該コークスは、前記ステンレス副生物成形体と前記ニッケル鉱石との合計に基づき、当該合計の１トン重量あたり１００ｋｇ〜２００ｋｇのコークスが添加される、請求項１に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項３】
前記スラグ調製材は、珪石からなり、当該珪石は、１００ｋｇ〜１８０ｋｇが添加される、請求項１又は２に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項４】
前記ステンレス副生物成形体は、ニッケルを含む団鉱またはペレットである、請求項１から３のいずれか１項に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項５】
前記ＳＡＦ電気炉に投入される介在物の水分の重量は、１５重量％以下に設定される、請求項１から４のいずれか１項に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項１】
ＳＡＦ電気炉にて、ニッケル鉱石、ステンレス副産物成形体、還元剤、スラグ調製材、及び再使用スラグを投入して溶解させるステップを有し、前記ニッケル鉱石の投入量が２５重量％以下である、ニッケル鉱石とステンレス副産物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項２】
前記還元剤は、コークスからなり、当該コークスは、前記ステンレス副生物成形体と前記ニッケル鉱石との合計に基づき、当該合計の１トン重量あたり１００ｋｇ〜２００ｋｇのコークスが添加される、請求項１に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項３】
前記スラグ調製材は、珪石からなり、当該珪石は、１００ｋｇ〜１８０ｋｇが添加される、請求項１又は２に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項４】
前記ステンレス副生物成形体は、ニッケルを含む団鉱またはペレットである、請求項１から３のいずれか１項に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【請求項５】
前記ＳＡＦ電気炉に投入される介在物の水分の重量は、１５重量％以下に設定される、請求項１から４のいずれか１項に記載のニッケル鉱石とステンレス副生物成形体とを利用したニッケル冷銑の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１４９９８４（Ｐ２００９−１４９９８４Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９３５２（Ｐ２００８−３１９３５２）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（５９２０００６９１）ポスコ (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（５９２０００６９１）ポスコ (130)
【Ｆターム（参考）】
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