CN1608040A - 硅质肥料用原料及其制备方法 - Google Patents

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渡边圭儿
矶尾典男
高桥达人
井上茂
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    • C05D3/00—Calcareous fertilisers
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Abstract

本发明的目的在于：提供可低成本地获得硅酸(可溶性硅酸)含量多且碱成分少、优选Al2O3含量少的硅质肥料的硅质肥料用原料，以及该硅质肥料用原料的制备方法。因此，本发明的硅质肥料用原料由在高炉铁水的铁水预处理工序中回收、含有使铁水中的硅氧化而生成的硅酸、且含有10％质量或以上的可溶性硅酸的炉渣构成。该硅质肥料用原料中可溶性硅酸的含量高且碱成分少，并且可直接利用铁水预处理中生成的炉渣，因此可以以极低成本制备。本发明的制备方法是如下所述的硅质肥料用原料的制备方法：在高炉铁水的铁水预处理工序中，向铁水中提供氧源，使铁水中的硅氧化，生成硅酸，通过回收含有该硅酸的炉渣并使其固化，获得含有10％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。

Description

硅质肥料用原料及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅质肥料用原料及其制备方法。
背景技术
硅质肥料是主要对水稻补充硅酸的肥料，含有10％质量-20％质量或以上可溶性硅酸，含有25％质量-30％质量或以上碱成分，作为水田的土壤保养、老化水田的土壤改良剂大量应用。近年来，硅质肥料因在强化植物体，使其难以感染病虫害方面的作用而受到人们的注目，不仅用于水稻，也应用于黄瓜等蔬菜。
硅质肥料也可由天然资源硅灰石制备，但目前大多数的硅质肥料都以高炉渣为原料制备。关于以高炉渣制备硅质肥料，例如日本特开昭55-113687号公报所示，将由高炉排出的熔融状态的高炉渣缓慢冷却，使其固化，将该固化后的块状高炉渣干燥，然后粉碎，调节至预定的粒度，以此作为硅质肥料。
但是，为了促进高炉内的脱硫反应，通常将高炉渣的碱度(CaO/SiO2)调节为1.24-1.26左右范围内，因此以高炉渣为原料的硅质肥料的碱度也当然在该程度，是碱成分较高的肥料。另外，通常高炉渣中含有13-15％质量左右的Al2O3，这样大量的Al2O3当然也包含在硅质肥料中。因此，使用这样的硅质肥料时，在将硅酸撒布于土壤中的同时，也撒布了碱材料、Al2O3。
日本的农田原本酸性土壤较多，因此使用上述碱成分高的硅质肥料也可以达到土壤改良的目的。但是近来，随着以硅质肥料为主的肥料施肥量的增加，酸性土壤的问题已经减少，因此需要取代传统使用的碱成分高的硅质肥料，而使用硅酸含量高但碱成分低的硅质肥料。
另外，以高炉渣为原料的硅质肥料中所大量含有的Al2O3并不是肥料的有效成分，另一方面，有人指出：Al2O3固定土壤中的磷酸，使其成为植物不可利用的形式，还阻碍了硅酸的溶解析出性。
发明内容
本发明的目的在于：提供可以低成本获得硅酸(可溶性硅酸)含量高且碱成分低、优选Al2O3含量少的硅质肥料的硅质肥料用原料。
本发明的另一个目的在于：提供适合于获得上述硅质肥料用原料的硅质肥料用原料的制备方法。
本发明的另一个目的在于：提供使用上述硅质肥料用原料制备的硅质肥料及其制备方法。
本发明人对于在肥料的组成以及制造成本方面满足上面要求的硅质肥料用原料进行了深入研究，结果发现：在高炉铁水的铁水预处理工序中回收的特定的炉渣极适合作为硅质肥料的原料，无需进行特殊处理即可直接作为硅质肥料用原料使用，且作为肥料显示出优异的性能。并证实作为肥料，其中具有特定碱度的炉渣、进一步优选在特定冷却条件下得到的炉渣显示出特别优异的性能。
基于上述研究结果，本发明提供的硅质肥料用原料是在高炉铁水的铁水预处理工序中回收的炉渣，其特征在于：由含有使铁水中的硅氧化而生成的硅酸、且含有10％质量或以上可溶性硅酸的炉渣构成。
上述硅质肥料用原料优选可溶性硅酸的含量尽量高，优选含有20％质量或以上，进一步优选含有30％质量或以上可溶性硅酸。
这里，上述硅质肥料用原料中，下述(1)、(2)的原料含有20％质量或以上的可溶性硅酸，因此为优选的肥料用原料。
(1)由在铁水预处理工序中回收后，在至少1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却而得到、且碱度(CaO/SiO2)为0.52-2.0的炉渣构成的硅质肥料用原料。
(2)由在铁水预处理工序中回收后，在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到、且碱度(CaO/SiO2)为0.49-2.0的炉渣构成的硅质肥料用原料。
上述硅质肥料用原料中，下述(3)的原料含有30％质量或以上的可溶性硅酸，因此是特别优选的肥料用原料。
(3)由在铁水预处理工序中回收后，在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到、且碱度(CaO/SiO2)为0.50-1.5的炉渣构成的硅质肥料用原料。
上述硅质肥料用原料中，从使肥料低碱的角度考虑，优选炉渣的碱度(CaO/SiO2)小于1.24。另外，从使肥料低碱且获得所需的硅酸溶解特性等角度看，优选炉渣的碱度(CaO/SiO2)为0.50或以上但小于1.24。从提高肥料中的有效成分且提高硅酸的溶解析出性的角度看，优选炉渣的Al2O3含量为10％质量或以下。
从容易满足上述炉渣的条件的角度看，优选上述硅质肥料用原料的炉渣采用铁水脱硅炉渣。
上述硅质肥料用原料可以直接用作硅质肥料或用作硅质肥料的主要原料。因此，本发明提供这样的硅质肥料。
将上述硅质肥料用原料制成硅质肥料时，优选对硅质肥料用原料进行破碎处理和/或整粒。
优选上述硅质肥料用原料、特别是经破碎处理和/或经整粒的硅质肥料用原料经过使用适当粘结剂的造粒工序制成硅质肥料，这样的硅质肥料不容易发生施肥时的飞散、随雨水的流失、阻碍地面的透水性或透气性的问题。形状规则，且近似球状、棱边少，因此使用性良好。
为了获得满足上述条件的硅质肥料用原料，优选下述制备方法。
(1)硅质肥料用原料的制备方法，其中在高炉铁水的铁水预处理工序中，通过向铁水供给氧源，使铁水中的硅氧化，从而生成硅酸；通过回收含有该硅酸的炉渣并使其固化，可获得含有10％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
由上述内容看，该制备方法中特别优选的条件如下：
(2)上述(1)的硅质肥料用原料的制备方法，其中将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.52-2.0的炉渣，在至少为1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有20％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
(3)上述(1)的硅质肥料用原料的制备方法，其中将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.49-2.0的炉渣，在至少为1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有20％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
(4)上述(1)的硅质肥料用原料的制备方法，其中将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.50-1.5的炉渣，在至少为1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有30％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
(5)上述(1)-(4)中任一项的硅质肥料用原料的制备方法，其中在向铁水中添加CaO系造渣剂的同时，通过调整其添加量来调整所回收炉渣的碱度(CaO/SiO2)。
(6)上述(1)-(5)中任一项的硅质肥料用原料的制备方法，其中铁水预处理工序为脱硅处理工序。
使用由上述各制备方法得到的硅质肥料用原料可以制备硅质肥料。因此，本发明提供这样的硅质肥料的制备方法。此时，优选实施上述硅质肥料用原料的破碎工序和/或整粒工序、添加粘结剂的造粒工序。
如上所述的本发明的硅质肥料用原料中，可溶性硅酸的含量高且碱成分低，并且可以直接利用铁水预处理中生成的炉渣，因此可以以极低成本制备。因此可以取代传统的以高炉渣为原料的硅质肥料，而获得极有效的硅质肥料，另外，从铁水预处理中生成的炉渣的有效利用角度看，其工业价值大。根据本发明的硅质肥料用原料的制备方法，可以稳定地制备上述硅质肥料用原料。
附图简述
图1是表示脱硅炉渣的碱度与硅酸可溶率的关系的图表。
图2是表示脱硅炉渣的碱度与可溶性硅酸含量的关系的图表。
图3是表示图2的碱度(CaO/SiO2)：0.3-0.7范围的放大图。
图4为本发明的硅质肥料用原料的制备方法的一个实施方案的说明图。
图5为本发明的硅质肥料用原料的造粒工序的一个举例说明图。
图6为本发明的硅质肥料用原料的造粒工序的其他举例说明图。
发明详述
以下，对本发明的硅质肥料用原料及其制备方法的详细内容以及优选实施方案进行说明，同时，对由该硅质肥料用原料得到的硅质肥料及其制备方法进行说明。
本发明的硅质肥料用原料由在高炉铁水的铁水预处理工序中回收的、含有使铁水中的硅氧化而生成的硅酸，且含有10％质量或以上、优选20％质量或以上、特别优选30％质量或以上的可溶性硅酸的炉渣构成。这里，可溶性硅酸是指可溶于0.5mol的盐酸溶液中的硅酸部分(根据肥料公定分析法)。
作为本发明的硅质肥料用原料的炉渣，特别优选在高炉铁水的脱硅处理工序中回收的脱硅炉渣。在作为铁水预处理而实施的铁水的脱磷处理中，由于铁水中的硅浓度越低则脱磷处理效率越高，因此在脱磷处理之前进行铁水的脱硅处理。该脱硅处理在高炉铸床的铁水槽内或在铁水容器内进行，通过向铁水中添加氧气或氧化铁等氧源而进行。添加到铁水中的氧源与铁水中的硅反应，生成硅酸，从而生成含有该硅酸的所谓脱硅炉渣。这里，从高炉出铁时，高炉渣(CaO-SiO2-Al2O3-MgO系炉渣)与铁水同时排出，该高炉渣通过设于高炉铸床上的撇渣器与铁水分离，但一部分高炉渣不可避免地流入铁水容器内。因此上述脱硅处理后回收的炉渣(脱硅炉渣)是脱硅反应中生成的硅酸与高炉渣融合的产物，其组成是以硅酸为主要成分，其中含有适量的CaO、少量的Al2O3、MgO、MnO、FeO等，可溶性硅酸的含量也满足作为硅质肥料的必要水准(10％质量或以上)。
例如，通常的脱硅炉渣的组成约为：SiO2：25-50％质量、CaO：7.5-50％质量、MgO：0.5-3％质量、Al2O3：1-5％质量、MnO：1-10％质量，碱度也比高炉渣低，通常在0.30或以上但小于1.24的范围。因此，以这样的脱硅炉渣本身作原料的硅质肥料与以高炉渣作原料的硅质肥料相比，具有SiO2含量高(因此可溶性SiO2的含量也高)、碱成分低的特征，同时植物不需要的(有些情况下是有害的)Al2O3含量少，还含有对植物有益的微量成分MnO、Fe，因此可以说是非常优异的硅质肥料。另外，在铁水容器内进行脱硅处理时，通过进一步除去混入的高炉渣后再进行脱硅处理，可获得硅酸含量更高的脱硅炉渣。
从使肥料低碱的角度考虑，用作硅质肥料用原料的脱硅炉渣的碱度(CaO/SiO2)为小于1.24，优选为1.00或以下，进一步优选0.70或以下。
脱硅炉渣的碱度可通过调节脱硅处理时的CaO系造渣剂的添加量，或通过加入SiO2源等进行调节。
脱硅炉渣中含有的Al2O3对于植物来说是不需要的成分，Al2O3含量多，则肥料的有效成分量相对减少。并且Al2O3会阻碍硅酸的溶解析出性，同时可能固定土壤中的磷酸，使其程为植物不可利用的形式，因此优选尽量少。Al2O3含量超过10％质量，则上述问题可能变得明显，因此Al2O3含量应为10％质量或以下，优选为5％质量或以下。通常，脱硅炉渣中大部分的Al2O3来自高炉渣，因此通过在脱硅处理前除去与铁水同时流入到铁水容器中的高炉渣，可以降低脱硅炉渣中的Al2O3含量。因此，相对于由高炉渣构成的硅质肥料用原料中通常含有14-18％质量左右的Al2O3，本发明的硅质肥料用原料中的Al2O3含量可以容易地降为5％质量或以下。
当然优选硅质肥料中可溶性硅酸的含量高，但本发明人经过研究发现：在提高可溶性硅酸的含量方面，在炉渣(特别是脱硅炉渣)的碱度(CaO/SiO2)、进而在回收后的炉渣的冷却速度方面存在优选的条件。
图1表示在高炉铁水的脱硅处理工序中回收的具有各种碱度(CaO/SiO2)的炉渣，对刚回收的炉渣按照通常的方法缓慢冷却和用铁板上排渣等方法骤冷的炉渣研究它们的碱度与硅酸可溶率(＝(可溶性硅酸量/总硅酸量)×100)的关系的研究结果。图2是将图1的结果以炉渣中的可溶性硅酸含量进行整理而得，图3是图2中的碱度(CaO/SiO2)：0.3-0.7的范围的放大图。
由上可知，总体上，炉渣的碱度(CaO/SiO2)增高，则硅酸可溶率增高。炉渣碱度增高，则可溶性硅酸含量增加，但当达到规定的碱度或以上时，总硅酸量减少，因此可溶性硅酸含量减少。但是，在对回收的炉渣进行缓慢冷却的情况和骤冷情况下，炉渣碱度与可溶性硅酸含量的关系有所不同，特别是所得可溶性硅酸含量的水平有很大不同。即，在对所回收的炉渣进行缓慢冷却的情况下，炉渣碱度为0.52-2.0的范围时可得可溶性硅酸含量为20％质量或以上，炉渣碱度为0.63-1.0的范围时可得可溶性硅酸含量为30％质量或以上。而在对所回收的炉渣进行骤冷的情况下，炉渣碱度为0.49-2.0的范围时可得可溶性硅酸含量为20％质量或以上，炉渣碱度为0.50-1.5的范围时可得可溶性硅酸含量为30％质量或以上，炉渣碱度为0.51-0.95的范围时可得可溶性硅酸含量为40％质量或以上。
如上所述，在将脱硅处理工序中回收的炉渣以通常的形式缓慢冷却和骤冷时，分别存在获得高可溶性硅酸含量所优选的炉渣碱度范围。在这样特定的碱度范围内可溶性硅酸含量变高，这可认为是由于脱硅炉渣的主要矿物为Si的长链形式CaSiO3(硅灰石)，因此具有难以溶解的性质，但当碱度增高，则硅酸的长链被Ca切断，溶解性提高。
对特定碱度的炉渣进行骤冷时，与以通常的形式缓慢冷却的情况相比，可以大幅提高可溶性硅酸含量的水平。这可认为是由于骤冷炉渣，炉渣组织转变为适合提高溶解性的玻璃结构之故。
本发明人研究的结果表明：为了通过骤冷获得图1和图2所示的效果，可将回收的炉渣在至少1300-1000℃、优选1400-950℃的温度区，以10℃/分钟或以上、优选20℃/分钟或以上的冷却速度进行冷却(骤冷)。该10℃/分钟或以上的炉渣冷却速度与通常的炉渣的冷却形式(缓慢冷却)相比，可以说是足够快的冷却速度。通过在这样的冷却条件下骤冷熔融物质或处于过冷却液体温度区的炉渣，可以获得如上所述的溶解性优良的炉渣组织。上述温度区以外的冷却条件不会对形成的炉渣组织有大的影响，因此冷却条件随意。
根据上述理由，本发明中，通过下述(1)或(2)的炉渣，可获得可溶性硅酸为20％质量或以上的硅质肥料用原料。
(1)回收后，在至少1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却而得到的，且碱度(CaO/SiO2)为0.52-2.0的炉渣；
(2)回收后，在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到的，且碱度(CaO/SiO2)为0.49-2.0的炉渣。
本发明中，由下述(3)或(4)的炉渣可得到可溶性硅酸为30％质量或以上的硅质肥料用原料。
(3)回收后，在至少1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却而得到的，且碱度(CaO/SiO2)为0.63-1.0的炉渣；
(4)回收后，在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到的，且碱度(CaO/SiO2)为0.50-1.5的炉渣。
本发明中，进一步由下述(5)的炉渣可获得可溶性硅酸为40％质量或以上的硅质肥料用原料。
(5)回收后，在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到的，且碱度(CaO/SiO2)为0.51-0.95的炉渣。
关于在上述特定的温度区内以上述冷却速度骤冷回收的炉渣的具体方法并没有特别限定，例如向生成的炉渣中吹入高压空气使其飞散，以此冷却炉渣，同时使炉渣形成颗粒的方法(风淬法)；向生成的炉渣中吹入高压水使其飞散，以此冷却炉渣，同时使炉渣形成颗粒的方法(水淬法)；使生成的炉渣流到厚钢板上，通过厚钢板的强制冷却和向空气中放热来冷却炉渣的方法等，可以采用任何方法。另外，采用通常的冷却形式—缓慢冷却时，通常将炉渣装入渣槽，然后向炉渣处理场排渣。
通常，肥料中的有效态硅酸—可溶性硅酸的含量是在0.5mol盐酸溶液这样强酸性的环境下测定(肥料公定分析法)，但实际上大多数土壤为pH7左右的中性环境，因此可认为上述可溶性硅酸量的测定值与作物的实际吸收之间的相关性未必是一定的。因此，作为硅质肥料的性能，除通常的在0.5mol盐酸溶液中的硅酸溶解性外，在pH7附近的硅酸溶解性也是重要的。研究结果表明：本发明的硅质肥料用原料在通常的土壤pH即pH7附近的硅酸溶解性(在中性区的溶解性)与传统的由高炉水碎渣构成的硅质肥料用原料相比，其溶解性格外高。本发明人在具体对0.2M磷酸盐溶液(pH7)中的硅酸溶解率进行测定的例子中，相对于由传统的高炉水碎渣得到的硅质肥料只有0.1％左右的溶解率，本发明的硅质肥料获得了0.9-4.3％这样高的溶解率。其中，由在1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却(骤冷)而得到的炉渣构成的肥料获得了特别高的溶解率。
上述的本发明的硅质肥料用原料可以直接或经破碎(粉碎)处理和/或整粒(粒度调节)后作为硅质肥料使用。另外，优选上述硅质肥料用原料、特别是经破碎处理和/或整粒的硅质肥料用原料经过使用适当粘结剂的造粒工序制成硅质肥料，这样的硅质肥料不容易发生施肥时的飞散、随雨水的流失、阻碍地面的透水性或透气性的问题。形状规则，且近似球状、棱边少，因此使用性良好。
另外，还可以向本发明的硅质肥料用原料中混合其它添加成分，制成硅质肥料。
下面，对本发明的硅质肥料用原料的制备方法进行说明。
图4表示本发明的制备方法的一个实施方案，图中所示的设备为铁水的脱硅处理设备。装盛了从高炉(未图示)出铁的铁水2的铁水包型铁水容器1经由运送车3搬运到图4所示的脱硅处理设备处。该脱硅处理设备中装备有顶吹氧喷枪6和喷枪7。这些顶吹氧喷枪6和喷枪7可以上下移动，插入铁水容器1内使用。
来自贮藏罐10的粉末状固体氧源5、来自贮藏罐11的粉末状造渣剂8(CaO系造渣剂)、来自贮藏罐12的粉末状成分调节剂9分别供应给上述喷枪7中。这些粉末以单独或混合的状态，以氮气为运送气体供应给喷枪7，从其先端吹入铁水2中来添加。这种情况下，只要调节喷枪7的先端位置，即可将上述颗粒吹入脱硅炉渣4中。另外，通过将喷枪7的先端配置在脱硅炉渣4上方的某一高度，可以将上述颗粒喷射到脱硅炉渣4的表面进行添加。
图中，13-15为用于从贮藏罐10-12计量出粉末的升降罐，16为给料器。可以通过升降罐13-15分别独立地、可控制添加量和添加时间地吹入贮藏罐10内的固体氧源5、贮藏罐11内的造渣剂8和贮藏罐12内的成分调节剂9，另外也可以由喷枪7只吹入氮气来搅拌铁水2。
这里，上述固体氧源5是为了氧化铁水2中的硅而添加的物质，可以使用轧钢皮、铁矿石等铁氧化物。
上述造渣剂8是为了与经脱硅处理而生成的硅酸形成化合物，降低生成的脱硅炉渣4的熔点而添加的物质，通常使用CaO。有时也会为了获得搅拌效果或为了抑制炉渣的发泡而投入石灰石。
上述成分调节剂9是为了调节生成的脱硅炉渣4的成分而添加的物质，例如希望在硅质肥料中含有Fe2O3、MgO、MnO等时，可以分别将含有铁矿石、氧化镁烧结物、锰矿石等所需成分的物质作为成分调节剂9添加。由此可将生成的脱硅炉渣4制成所希望的组成。另外，希望增加SiO2部分的量时，可以将硅砂、硅石等含SiO2的物质作为成分调节剂9添加。这样，成份调节剂9可根据目的使用以Fe2O3、MgO、MnO、SiO2等的一种或多种为主要成分的物质。
脱硅处理设备中还同时设有由下述装置构成的原料供应设备A：进料斗17-19、来自这些进料斗的原料的计量装置20-22、计量出的原料(固体氧源、造渣剂、成分调节剂)的运送装置23、用于将原料装入铁水容器1内的流槽24；通过该原料供应设备A，可以分别向铁水容器1内覆盖添加进料斗17内的固体氧源5、进料斗18内的造渣剂8以及进料斗19内的成分调节剂。该覆盖添加的固体氧源5、造渣剂8和成分调节剂9通常可以使用块状的物质。
在图4所示的脱硅处理设备中，向铁水容器1内供应固体氧源5、造渣剂8和成分调节剂9，以通过上述喷枪7吹入添加或通过上述原料供应设备A覆盖添加的任意一种或两种方式来进行。
以下，对使用上述脱硅处理设备进行铁水的脱硅处理、制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣的方法进行说明。
在铁水容器1内进行铁水2的脱硅处理，但为了正确把握生成的脱硅炉渣4的组成，优选在脱硅处理前掌握存在于铁水容器1内的高炉渣的量和组成。该高炉渣量可通过测定炉渣的厚度或目视观察覆盖于铁水2液面的炉渣的面积率等来掌握。炉渣组成通过化学分析来掌握，但当凭经验可以大概了解其组成时，则无需化学分析。
脱硅处理中，例如可用流槽24向铁水容器1内覆盖添加固体氧源5，同时用顶吹氧喷枪6向铁水2的液面吹入氧气，再用喷枪7吹入氮气，搅拌混合铁水2和固体氧源5。这样，氧气和固体氧源5中的氧与铁水2中的硅反应，生成硅酸。生成的硅酸与上述高炉渣混合、融合，在铁水2上生成以硅酸为主要成分的脱硅炉渣4。
此时，为了使生成的脱硅炉渣4低熔点化，优选经由喷枪7或流槽24添加造渣剂8。另外也可以经由喷枪7吹入粉末状的固体氧源5。使用粉末状的造渣剂8和粉末状的固体氧源5的情形与使用块状的情形相比，反应表面积变大，可迅速且稳定地实施脱硅处理。
脱硅炉渣4的组成受生成的硅酸量所左右。因此，根据脱硅处理前的铁水2的硅浓度和脱硅处理后铁水2的目标硅浓度来设定氧气和固体氧源5的使用总量。此时，使用氧气时铁水2的温度上升，而使用固体氧源5时铁水2的温度降低，因此在所添加的纯的氧量相同的条件下，氧气与固体氧源5的混合比例可以根据铁水2的温度适当改变，例如温度条件好时可以只使用固体氧源5。
另外，根据生成的硅酸的量和原本存在的高炉渣的量来确定造渣剂8(CaO系造渣剂)的添加量，以使生成的脱硅炉渣4的碱度在上述优选的范围内。通常如果碱度小于1.24，则可以得到碱成分低的硅质肥料；调节造渣剂8的添加量、降低脱硅炉渣4的碱度，则可得到更低碱的硅质肥料。调节MgO等成分时，可经由喷枪7或流槽24添加所需的成分调节剂9。
这样，铁水2经脱硅处理，在铁水2上生成具有硅质肥料组成的脱硅炉渣4。脱硅处理结束后，从铁水容器1中取出脱硅炉渣4，冷却并使其固化。冷却固化可在从铁水容器1中取出时进行，也可以在装到容器中后，在从该容器中取出时进行。
关于冷却固化的方法，如上所述，在对熔融物质或过冷却液体温度区进行骤冷时，例如可以采用下述方法：向生成的脱硅炉渣4中吹入高压空气使其飞散，以此冷却炉渣，同时使炉渣形成颗粒的方法(风淬法)；向生成的脱硅炉渣4中吹入高压水使其飞散，以此冷却炉渣，同时使炉渣形成颗粒的方法(水淬法)；使生成的脱硅炉渣4流到厚钢板上，通过厚钢板的强制冷却和向空气中放热来冷却炉渣的方法等。缓慢冷却时，可以将炉渣装入渣槽，然后向炉渣处理场排渣。
经过这样的冷却、固化，可得到硅质肥料用原料—脱硅炉渣。
以上说明的实施方案是在铁水容器1内进行脱硅处理，但脱硅处理并不限定于上述实施方案，也可以是由高炉出铁，通过撇渣器使其与高炉渣分离，然后向高炉铸床槽内或倾注槽内的铁水2中添加氧气或固体氧源而进行的脱硅处理。不过这种情况下，无法实时掌握高炉渣的混入量，因此需要根据凭经验掌握的高炉渣混入量来决定造渣剂的添加量。
以上说明的实施方案是采用铁水包型铁水容器1进行的脱硅处理，铁水容器1并不限定于上述铁水包型，可以任意采用鱼雷车等的铁水容器。另外脱硅处理设备的详细情况、搅拌气体的吹入方式等也不受上述实施方案的限制。
脱硅处理的铁水也可以是预先实施了脱硫处理的铁水。
如上所述制备的硅质肥料用原料只要粒度适当，即可直接制成硅质肥料，当冷却固化后的形状为块状等时，可以进行破碎处理和/或整粒(通过筛分来进行粒度调整)，制成硅质肥料。另外，也可以根据情况混合其它的添加成分制成硅质肥料。
对硅质肥料用原料的破碎(粉碎)方法并没有特别限定，可以采用任何方法。例如可使用鄂式破碎机、棒磨机、双轴式轮碾机、叶轮式粉碎机等粉碎机进行粉碎处理。整粒可以使用任意筛分装置等进行，也可以在粉碎处理硅质肥料用原料后进行整粒。
经过破碎处理和/或整粒的硅质肥料用原料优选经过采用适当粘结剂的造粒工序制成硅质肥料，这样的硅质肥料不容易发生施肥时的飞散、随雨水的流失、阻碍地面的透水性或透气性的问题。形状规则，且近似球状、棱边少，因此使用性良好。
对造粒方法并没有特别限定，可以采用通常的造粒方法，例如用混料器将上述粉碎处理得到的粉碎物和粘结剂混合，一边加入适量的水一边用造粒机造粒，然后采用干燥的方法。
可以使用通常使用的造粒机，例如圆盘造粒机、转鼓造粒机等，优选采用连续造粒方法：造粒后未进入规定范围内的颗粒可直接或经粉碎等处理后再次返回混料器，作为原料的一部分而再次利用。
图5表示硅质肥料用原料的造粒工序的一个例子：由上述粉碎处理得到的粉碎物(硅质肥料用原料)25通过铲式装载机等装入进料斗26中，已计量的粉碎物25由进料斗26经传送带27供给转鼓造粒机28。容器30中贮存的粘结剂29也按照规定量供应给该转鼓造粒机28，转鼓造粒机28通过旋转使粉碎物25和粘结剂29混合，进行造粒。之后，颗粒物质经干燥器31干燥，通过升降机32供给滤筛装置33，进行筛分，再经冷却器34冷却，制成颗粒肥料。也可以经冷却器34冷却后进行筛分，制成颗粒肥料。
图6表示硅质肥料用原料的造粒工序的另一个例子，由上述粉碎处理得到的粉碎物25装入进料斗36中，已计量的粉碎物25由进料斗36装入混料器39中。容器38中贮存的粘结剂37也按照规定量装入混料器39。混料器39中，粉碎物25和粘结剂37混合，该混合物供给圆盘造粒机40，在该圆盘造粒机40中造粒。在圆盘造粒机40中造粒的颗粒物质装于带式运输机41上，之后与图5的工序同样，用干燥器31干燥，通过升降机32供给滤筛装置33进行筛分，再经冷却器34冷却，制成颗粒肥料。
对造粒工序中使用的粘结剂并没有特别限定，例如可单独或混合使用选自磷酸、粘土、膨润土、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、糖蜜、木素、硫酸镁、淀粉等中的一种或多种物质，从造粒性和施肥后肥料颗粒的崩解性考虑，适合采用淀粉、硫酸镁、木素，优选以选自其中的一种或多种物质作为粘结剂的主要成分。
将硅质肥料用原料进行造粒制备颗粒物质—肥料时，对粘结剂所要求的特性有：①可获得优异的造粒性；②施肥后肥料颗粒(颗粒物质)可容易地崩解、分散于土壤中；③具有使颗粒在制备过程中以及从商品流通到施肥过程中不崩解的硬度；④粘结剂成分对于包括土壤在内的环境没有坏的影响等。上述淀粉、硫酸镁、木素满足所有这些特性。其中使用淀粉时，造粒后的肥料颗粒的硬度特别高，且淀粉可用雨水或土壤中的水分溶解，使肥料颗粒以适当的速度崩解，因而特别优选。另外，淀粉通过加水可以糊化，之后再通过使其干燥而固化，因此造粒性也很优异，并且可被土壤中的微生物等分解，因此不会对植物、环境造成坏的影响。
用作粘结剂的淀粉包括以玉米、木薯淀粉、小麦、马铃薯、大米等为原料的淀粉。这些淀粉根据原料不同，其构成成分直链淀粉(d-葡萄糖结合为长直链状)和支链淀粉(d-葡萄糖结合为分枝状)的比例不同，糯米、粘玉米等中的支链淀粉的比例高。作为淀粉的种类，可以直接使用生淀粉，也可以是经热、酸、碱、盐、酶等处理的改性淀粉。这些淀粉不管其种类如何，只要具有糊化的性质，即适合于作为造粒粘结剂。
优选经上述造粒的硅质肥料的平均粒径为0.5-6mm。平均粒径小于0.5mm时，施肥时会被风吹散，使用性差；而超过6mm则难以均匀撒布。更优选粒径为1-5mm。
作为本发明的硅质肥料用原料的炉渣，在铁水预处理工序中无需进行特别的处理例如像制备钾肥那样添加钾原料，或为使该钾原料熔融而进行附加工序，只需实施本来的铁水预处理工序即可获得。
实施例
[实施例1]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.5％质量、硅：0.25％质量、磷：0.105％质量、硫：0.032％质量，铁水温度为1410℃。高炉渣(CaO：42％质量、SiO2：33％质量、MgO：7％质量、Al2O3：15％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为360kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.03％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为150Nm3，铁矿石烧结粉总量为1900kg。将生成的脱硅炉渣的碱度的目标值设为0.55，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为300kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：900-920Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：180-200kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：20-40kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，10分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.03％质量，脱硅处理后的铁水温度为1380℃。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入铸钢制的包(以下称为“渣罐”)内。接着，将脱硅炉渣流入设于车间内、底面和侧面由15-20mm厚度的厚钢板围成的铁箱内，冷却并使其固化，得到1342kg块状炉渣(硅质肥料用原料)。将该块状炉渣破碎为粒径2mm或以下，制成硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：55.4％质量，碱度：0.55，硅酸可溶率(可溶性硅酸相对于总硅酸部分的比例：S-SiO2/SiO2)：39％质量。
[实施例2]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.7％质量、硅：0.24％质量、磷：0.103％质量、硫：0.042％质量，铁水温度为1395℃。高炉渣(CaO：44％质量、SiO2：35％质量、MgO：6％质量、Al2O3：13％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为400kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.12％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为74Nm3，铁矿石烧结粉总量为1100kg。将生成的脱硅炉渣的碱度的目标值设为0.75，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为220kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：850-950Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：200-240kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：40-50kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.12％质量，脱硅处理后的铁水温度为1337℃。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，将脱硅炉渣流入设于车间内、底面和侧面由15-20mm厚度的厚钢板围成的铁箱内，冷却并使其固化，得到955kg块状炉渣(硅质肥料用原料)。将该块状炉渣破碎为粒径2mm或以下，制成硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：41.3％质量，碱度：0.75，硅酸可溶率：81％质量。
[实施例3]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.4％质量、硅：0.20％质量、磷：0.100％质量、硫：0.030％质量，铁水温度为1400℃。高炉渣(CaO：42％质量、SiO2：33％质量、MgO：6％质量、Al2O3：13％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为370kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.12％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为55Nm3，铁矿石烧结粉总量为700kg。将生成的脱硅炉渣的碱度的目标值设为1.03，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为225kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：600-650Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：120-140kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：40-50kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.12％质量，脱硅处理后的铁水温度为1370℃。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，将脱硅炉渣流入设于车间内、底面和侧面由15-20mm厚度的厚钢板围成的铁箱内，冷却并使其固化，得到768kg块状炉渣(硅质肥料用原料)。将该块状炉渣破碎为粒径2mm或以下，制成硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：41.0％质量，碱度：1.03，硅酸可溶率：76％质量。
[实施例4]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.5％质量、硅：0.24％质量、磷：0.105％质量、硫：0.041％质量，铁水温度为1392℃。高炉渣(CaO：44％质量、SiO2：36％质量、MgO：6％质量、Al2O3：13％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为450kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.12％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为74Nm3，铁矿石烧结粉总量为1100kg。将生成的脱硅炉渣的碱度的目标值设为1.3，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为513kg。
脱硅处理如下进行：由顶吹氧喷枪喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：850-950Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：200-240kg/分钟)，再覆盖添加造渣剂生石灰中的250kg，同时通过喷枪将余下的生石灰(生石灰添加速度：45-55kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.12％质量，脱硅处理后的铁水温度为1337℃。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，将脱硅炉渣流入设于车间内、底面和侧面由15-20mm厚度的厚钢板围成的铁箱内，冷却并使其固化，得到1280kg块状炉渣(硅质肥料用原料)。将该块状炉渣破碎为粒径2mm以下，制成硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：31.0％质量，碱度：1.27，硅酸可溶率：78％质量。
[实施例5]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.4％质量、硅：0.14％质量、磷：0.105％质量、硫：0.04％质量，铁水温度为1400℃。高炉渣(CaO：43％质量、SiO2：34％质量、MgO：6％质量、Al2O3：12％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为380kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.07％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为47Nm3，铁矿石烧结粉总量为604kg。将生成的脱硅炉渣的碱度的目标值设为1.6，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为400kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：550-570Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：110-130kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：70-90kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.07％质量，脱硅处理后的铁水温度为1380℃。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，将脱硅炉渣流入设于车间内、底面和侧面由15-20mm厚度的厚钢板围成的铁箱内，冷却并使其固化，得到941kg块状炉渣(硅质肥料用原料)。将该块状炉渣破碎为粒径2mm以下，制成硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：32.3％质量，碱度：1.62，硅酸可溶率：83％质量。
[实施例6]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.2％质量、硅：0.26％质量、磷：0.100％质量、硫：0.038％质量，铁水温度为1410℃。高炉渣(CaO：42％质量、SiO2：34％质量、MgO：7％质量、Al2O3：15％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为400kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.07％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为131Nm3，铁矿石烧结粉总量为1689kg。为了将硅质肥料的MgO含量提高到7％质量或以上，添加189kg作为成分调节剂的煅烧白云石，并且将生成的脱硅炉渣的碱度目标值设为0.5，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为100kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：700-900Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：160-180kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：10kg/分钟)和成分调节剂煅烧白云石粉(煅烧白云石粉添加速度：18-20kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，10分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.07％质量，脱硅处理后的铁水温度为1380℃。189kg煅烧白云石中，MgO部分为79kg，CaO部分为110kg。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，通过风淬法冷却并使其固化，得到1326kg粒径为3mm以下的颗粒状炉渣(硅质肥料用原料)，将其直接用作硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在上述表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：51.1％质量，碱度：0.50，硅酸可溶率：64％质量。
[实施例7]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.2％质量、硅：0.25％质量、磷：0.100％质量、硫：0.038％质量，铁水温度为1400℃。高炉渣(CaO：42％质量、SiO2：34％质量、MgO：7％质量、Al2O3：15％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为400kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.07％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为439Nm3，铁矿石烧结粉总量为1582kg。为了将硅质肥料的MgO含量提高到10％质量以上，添加343kg作为成分调节剂的煅烧白云石，再将生成的脱硅炉渣的碱度目标值设为0.66，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为100kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：1470-1480Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：310-320kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：20kg/分钟)和成分调节剂煅烧白云石粉与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.07％质量，脱硅处理后的铁水温度为1380℃。343kg煅烧白云石中，MgO部分为143kg，CaO部分为200kg。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，通过风淬法冷却并使其固化，得到1446kg粒径为3mm以下的颗粒状炉渣(硅质肥料用原料)，将其直接用作硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在上述表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：44.4％质量，碱度：0.66，硅酸可溶率：99％质量。
[实施例8]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量125吨，铁水组成：碳：4.2％质量、硅：0.18％质量、磷：0.105％质量、硫：0.038％质量，铁水温度为1390℃。高炉渣(CaO：43％质量、SiO2：34％质量、MgO：7％质量、Al2O3：12％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为400kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.07％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为66Nm3，铁矿石烧结粉总量为852kg。为了将硅质肥料的MgO含量提高到10％质量以上，添加257kg作为成分调节剂的煅烧白云石，再将生成的脱硅炉渣的碱度目标值设为0.95，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为100kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：800-900Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：160-180kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：20kg/分钟)和成分调节剂煅烧白云石粉(煅烧白云石粉添加速度：40-60kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.07％质量，脱硅处理后的铁水温度为1380℃。257kg煅烧白云石中，MgO部分为107kg，CaO部分为150kg。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，通过风淬法冷却并使其固化，得到1053kg粒径为3mm以下的颗粒状炉渣(硅质肥料用原料)，将其直接用作硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在上述表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：37.3％质量，碱度：0.95，硅酸可溶率：99％质量。
[实施例9]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量125吨，铁水组成：碳：4.2％质量、硅：0.26％质量、磷：0.105％质量、硫：0.038％质量，铁水温度为1390℃。高炉渣(CaO：44％质量、SiO2：35％质量、MgO：7％质量、Al2O3：12％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为400kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.07％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为109Nm3，铁矿石烧结粉总量为1407kg。为了将硅质肥料的MgO含量提高到10％质量以上，添加257kg作为成分调节剂的煅烧白云石，再将生成的脱硅炉渣的碱度目标值设为0.66，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为100kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：1200-1400Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：260-300kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：20kg/分钟)和成分调节剂煅烧白云石粉(煅烧白云石粉添加速度：40-60kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.07％质量，脱硅处理后的铁水温度为1390℃。257kg煅烧白云石中，MgO部分为107kg，CaO部分为150kg。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，将脱硅炉渣流入设于车间内、底面和侧面由15-20mm厚度的厚钢板围成的铁箱内，冷却并使其固化，得到1282kg块状炉渣(硅质肥料用原料)。将该块状炉渣破碎为粒径2mm或以下，用作硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在上述表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：45.5％质量，碱度：0.66，硅酸可溶率：70％质量。
[实施例10]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.7％质量、硅：0.24％质量、磷：0.103％质量、硫：0.042％质量，铁水温度为1395℃。高炉渣(CaO：43％质量、SiO2：35％质量、MgO：7％质量、Al2O3：12％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为400kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.09％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为104Nm3，铁矿石烧结粉总量为1333kg。将生成的脱硅炉渣的碱度目标值设为0.51，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为145kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：1200-1300Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：250-300kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：25-35kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.09％质量，脱硅处理后的铁水温度为1390℃。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，通过风淬法冷却并使其固化，得到1100kg粒径为3mm或以下的颗粒状炉渣(硅质肥料用原料)，将其直接用作硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在上述表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：48.8％质量，碱度：0.51，硅酸可溶率：99％质量。
[实施例11]
使用图4所示的脱硅处理设备，实施铁水的脱硅处理，制备硅质肥料用原料—脱硅炉渣，由该脱硅炉渣得到硅质肥料。
将由高炉出铁的铁水搬运到脱硅处理设备中。铁水重量150吨，铁水组成：碳：4.4％质量、硅：0.16％质量、磷：0.100％质量、硫：0.030％质量，铁水温度为1400℃。高炉渣(CaO：43％质量、SiO2：34％质量、MgO：7％质量、Al2O3：12％质量)由前道工序流入铁水容器内，由炉渣厚度的测定结果可知该高炉渣量为400kg。
将脱硅处理后的铁水中硅浓度的目标值设为0.07％质量，以此确定氧气和作为固体氧源的铁矿石烧结粉的添加量，氧气总量为62Nm3，铁矿石烧结粉总量为800kg。将生成的脱硅炉渣的碱度目标值设为0.99，以此确定造渣剂生石灰的添加量，生石灰的添加量为250kg。
脱硅处理如下进行：用顶吹氧喷枪向铁水液面连续吹入氧气(氧气流量：700-800Nm3/小时)，连续覆盖添加铁矿石烧结粉(铁矿石烧结粉添加速度：150-170kg/分钟)，再通过喷枪将造渣剂生石灰(生石灰添加速度：40-60kg/分钟)与氮气一起连续地吹入铁水中，5分钟后结束脱硅处理。脱硅处理后的铁水中的硅浓度为0.07％质量，脱硅处理后的铁水温度为1380℃。
之后，用撇渣器将生成的脱硅炉渣由铁水容器一次性撇入渣罐内。接着，通过风淬法冷却并使其固化，得到910kg粒径为3mm或以下的颗粒状炉渣(硅质肥料用原料)，将其直接用作硅质肥料。该硅质肥料的成分分析值表示在上述表1中。如表1所示，所得硅质肥料中，SiO2含量：40.6％质量，碱度：0.99，硅酸可溶率：99％质量。
表1
炉渣冷却条件*1                                 硅质肥料的化学组成(％质量)  S-SiO2/SiO2  碱度*3
    SiO2   CaO   MgO   MnO   T.Fe   Al2O3   S-SiO2 *2
实施例1 缓慢冷却     55.4   30.3   1.7   2.8   3.2   3.6   21.6  0.39  0.55
实施例2 缓慢冷却     41.3   31.0   1.9   5.8   6.2   4.3   33.5  0.81  0.75
实施例3 缓慢冷却     41.0   42.2   2.5   2.8   3.3   5.3   31.1  0.76  1.03
实施例4 缓慢冷却     31.0   39.3   1.5   3.3   4.8   7.9   24.2  0.78  1.27
实施例5 缓慢冷却     32.3   52.3   2.1   2.8   3.2   4.2   26.8  0.83  1.62
实施例6 骤冷     51.1   25.7   7.3   4.4   4.4   4.1   32.7  0.64  0.50
实施例7 骤冷     44.4   29.3   10.7   4.4   4.4   3.8   43.9  0.99  0.66
实施例8 骤冷     37.3   35.4   11.3   4.5   4.5   4.0   36.9  0.99  0.95
实施例9 缓慢冷却     45.5   29.8   9.5   4.4   4.4   3.4   31.8  0.70  0.66
实施例10 骤冷     48.8   24.9   10.6   4.5   4.5   3.8   48.3  0.99  0.51
实施例11 骤冷     40.6   40.2   2.7   4.5   4.5   4.6   40.2  0.99  0.99
*1回收的炉渣在1300-1000℃温度区的冷却速度
缓慢冷却：小于10℃/分钟骤冷：10℃/分钟或以上
*2可溶性硅酸
*3 CaO/SiO2
[实施例12]
研究实施例3、4、6、8的硅质肥料和由高炉水碎渣得到的硅质肥料在中性区的溶解性。将各1g硅质肥料在150ml由磷酸二氢铵和磷酸氢二铵制备的0.2M磷酸盐溶液(PH7)中振荡萃取。该萃取在30℃进行1小时，由滤液中的硅酸浓度求出中性区的硅酸溶解率。结果表示在表2中。
如表2所示，相对于由高炉水碎渣得到的硅质肥料在中性区(pH7)为0.1％的溶解率，本发明的硅质肥料在中性区(pH7)的溶解率可得到0.9-4.3％这样高的值。其中，由在1300-1000℃温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却(骤冷)得到的炉渣构成的肥料获得了特别高的溶解率。
表2
炉渣冷却条件*1                             硅质肥料的化学组成(％质量)  中性区溶解率(％)  碱度*2
    SiO2     CaO     MgO     MnO     T.Fe     Al2O3     中性溶解性SiO2
实施例3 缓慢冷却     41.0     42.2     2.5     2.8     3 3     5.3     0.37  0.9  1.03
实施例4 缓慢冷却     31.0     39.3     1.5     3.3     4.8     7.9     0.43  1.4  1.27
实施例6 骤冷     51.1     25.7     7.3     4.4     4.4     4.1     1.07  2.1  0.50
实施例8 骤冷     37.3     35.4     11.3     4.5     4.5     4.0     1.60  4.3  0.95
高炉水碎渣 骤冷     33.1     41.4     6.8     0.2     0.2     15.6     0.08  0.1  1.25
*1回收的炉渣在1300-1000℃温度区的冷却速度
缓慢冷却：小于10℃/分钟骤冷：10℃/分钟或以上
*2 CaO/SiO2
产业适用性
本发明的硅质肥料用原料中可溶性硅酸的含量多且碱成分低，并且可直接利用在铁水预处理中生成的炉渣，因此可以以极低成本制备。因而利于制备成本低且具有优良肥料特性的硅质肥料。另外，由于可以稳定地制备上述炉渣，因此本发明的硅质肥料用原料的制备方法是有效的制备成本低且具有优良肥料特性的硅质肥料用原料的方法。

Claims (22)

1.硅质肥料用原料，其特征在于：由在高炉铁水的铁水预处理工序中回收的、含有使铁水中的硅氧化而生成的硅酸、且含有10％质量或以上的可溶性硅酸的炉渣构成。
2.权利要求1的硅质肥料用原料，其特征在于：由含有20％质量或以上可溶性硅酸的炉渣构成。
3.权利要求1的硅质肥料用原料，其特征在于：由含有30％质量或以上可溶性硅酸的炉渣构成。
4.权利要求2的硅质肥料用原料，其特征在于：由从铁水预处理工序中回收后在至少1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却而得到，且碱度(CaO/SiO2)为0.52-2.0的炉渣构成。
5.权利要求2的硅质肥料用原料，其特征在于：由从铁水预处理工序中回收后在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到，且碱度(CaO/SiO2)为0.49-2.0的炉渣构成。
6.权利要求3的硅质肥料用原料，其特征在于：由从铁水预处理工序中回收后在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到，且碱度(CaO/SiO2)为0.50-1.5的炉渣构成。
7.权利要求1、2、3、4、5或6的硅质肥料用原料，其特征在于炉渣的碱度(CaO/SiO2)小于1.24。
8.权利要求1、2、3、4、5或6的硅质肥料用原料，其特征在于炉渣的碱度(CaO/SiO2)为0.50或以上但小于1.24。
9.权利要求1、2、3、4、5、6、7或8的硅质肥料用原料，其特征在于炉渣的Al2O3含量为10％质量或以下。
10.权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9的硅质肥料用原料，其特征在于炉渣为铁水脱硅炉渣。
11.硅质肥料，其特征在于：由权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的硅质肥料用原料构成，或以该硅质肥料用原料为主要原料。
12.权利要求11的硅质肥料，其特征在于是硅质肥料用原料经过破碎处理和/或整粒而得到的肥料。
13.权利要求11或12的硅质肥料，其特征在于：所述硅质肥料为通过向硅质肥料用原料中添加粘结剂进行造粒而得到的颗粒物质。
14.硅质肥料用原料的制备方法，其特征在于：在高炉铁水的铁水预处理工序中，向铁水中提供氧源，使铁水中的硅氧化，生成硅酸，通过回收含有该硅酸的炉渣并使其固化，获得含有10％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
15.权利要求14的硅质肥料用原料的制备方法，其特征在于：将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.52-2.0的炉渣在至少1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有20％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
16.权利要求14的硅质肥料用原料的制备方法，其特征在于：将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.49-2.0的炉渣在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有20％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
17.权利要求14的硅质肥料用原料的制备方法，其特征在于：将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.50-1.5的炉渣在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有30％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。
18.权利要求14、15、16或17的硅质肥料用原料的制备方法，其特征在于：向铁水中添加CaO系造渣剂，同时通过调节其添加量来调节回收的炉渣的碱度(CaO/SiO2)。
19.权利要求14、15、16、17或18的硅质肥料用原料的制备方法，其特征在于：铁水预处理工序为脱硅处理工序。
20.硅质肥料的制备方法，其特征在于：使用权利要求14、15、16、17、18或19中得到的硅质肥料用原料来制备硅质肥料。
21.权利要求20的硅质肥料的制备方法，其特征在于：具有对硅质肥料用原料进行破碎处理和/或整粒的工序。
22.权利要求20或21的硅质肥料的制备方法，其特征在于：具有向硅质肥料用原料中添加粘结剂进行造粒的工序。
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