(General session) High-temperature materials processing

[3508-13-01] Hydrogen Reduction Mechanism of Limonite Ore for Carbon Neutrality of Ferronickel Smelting Process

○Yuki Hayashi^{1[Student presentation: Master’s course]}, Taichi Murakami¹, Yu Yamashita², Junichi Takahashi² (1. Tohoku University, 2. Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.)

司会：大石 哲雄（産業技術総合研究所）

Keywords:Ferronickel Smelting, Hydrogen Reduction, Limonite Ore, Goethite, Chromite

化石燃料を多量に使用している現行のフェロニッケル製錬プロセスは他の金属製錬プロセスよりもCO₂排出原単位が大きく、その削減が求められている。化石燃料を水素で代替することによりCO₂排出量の削減が期待できる。原料の低品位化を背景に、これまで乾式製錬にほとんど利用されなかったリモナイト鉱石を活用することが考えられるが、その水素還元挙動については未解明な点が残されている。そこで本研究では、リモナイト鉱石を水素によって還元し、その還元機構を調査した。粉末状のリモナイト鉱石(粒径: <75 µm)を圧粉成形し、タブレット状の試料を作製した。一部の試料は、N₂雰囲気で500℃, 3.6 ks保持し、冷却後に真空引きすることにより、内部の結晶水を除去した。試料はN₂およびN₂-30%H₂で、800℃および1000℃で300, 1800, 7200 s処理した。XRDによりリモナイト鉱石中の主な鉱物はGoethiteおよびChromiteと同定され、これらを起点としてFe-Ni合金や金属鉄へ還元されることが確認された。また、フェロニッケル製錬で従来利用されてきたサプロライト鉱石と比べ、リモナイトでは還元が進みにくい現象が認められたが、これはGoethiteからの結晶水解離により、試料内部の酸素分圧が上昇したためであると考えられる。