JP2005220382A - Method for recycling steelmaking slag - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently recycling slag generated when a pretreatment of molten iron is applied. <P>SOLUTION: In the method for recycling steelmaking slag, at least a part of the slag having ≥2 mass% phosphorus concentration generated when the pretreatment of the molten iron is applied, is supplied into a sintering machine as sintering raw material, or mixed with molten iron tapped from a blast furnace or supplied into dephosphorizing process in the molten iron. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、製鋼工程で発生するスラグの有効活用に関する。より詳しくは、本発明は、りん濃度が高いスラグの効率的なリサイクルに関する。   The present invention relates to effective use of slag generated in a steel making process. More particularly, the present invention relates to the efficient recycling of slag with a high phosphorus concentration.

近年、不純物および非金属介在物の含有量が非常に低い高純度鋼に対するニーズが増大している。一般に高炉で生じた溶銑は転炉で精錬されるが、転炉精錬のみでは十分な高純度化が困難であり、効率も悪い。そこで、高炉で製造された溶銑は、転炉での精錬処理に加えて、溶銑予備処理および2次精錬と呼ばれる精錬処理によって、純度が高められている。現在では、高炉→溶銑予備処理→転炉→2次精錬というプロセスが、高純度鋼の製造プロセスとして広く採用されている。また、転炉以外にも、電気炉での精錬処理の後にも、2次精錬が採用されている。   In recent years, there has been an increasing need for high-purity steels with a very low content of impurities and non-metallic inclusions. In general, the hot metal produced in the blast furnace is refined in the converter, but it is difficult to achieve a sufficiently high purity and the efficiency is poor only by the converter refining. Therefore, the purity of the hot metal produced in the blast furnace is enhanced by refining treatment called hot metal pretreatment and secondary refining in addition to refining treatment in the converter. At present, the process of blast furnace → hot metal pretreatment → converter → secondary refining is widely adopted as a manufacturing process of high purity steel. In addition to the converter, secondary refining is adopted after refining treatment in an electric furnace.

溶銑予備処理としては、脱りん、脱珪、脱硫などの各種処理が行われる。例えば、脱りんは、CaO、NaCO、CaFなどを脱硫剤として添加することにより達成される。脱りんや脱珪などの溶銑予備処理の際には、脱りんスラグや脱珪スラグなどのスラグが生じる。スラグ処理に要するコストは、ひいては製造される鉄鋼の価格競争力にも影響を与える。このため、これまでに、効率的な溶銑予備処理、スラグ生成量の減少などに関して、様々な技術が提案されている。 As the hot metal preliminary treatment, various treatments such as dephosphorization, desiliconization, and desulfurization are performed. For example, dephosphorization is achieved by adding CaO, Na 2 CO 3 , CaF 2 or the like as a desulfurizing agent. In the hot metal pretreatment such as dephosphorization and desiliconization, slag such as dephosphorization slag and desiliconization slag is generated. The cost required for slag treatment also affects the price competitiveness of the steel produced. For this reason, various techniques have been proposed so far for efficient hot metal pretreatment, reduction of slag generation amount, and the like.

例えば、転炉スラグをリサイクルする方法が提案されている。具体的には、転炉スラグを脱りん用フラックスとして用いる方法(特許文献1参照)、転炉スラグを高炉原料または焼結原料として用いる方法(特許文献2参照)などが提案されている。特許文献1においては、ボーキサイト、鉄鉱石、マンガン鉱石などを加えて、塩基度、Al濃度、T.Fe濃度およびMnO濃度が制御された転炉スラグを、脱りん用フラックスとして用いることにより、脱りん処理の低コスト化が図られている。特許文献2においては、転炉スラグを40〜60チャージ混合した後、焼結原料または高炉原料としてリサイクルすることによって、リサイクルされる転炉スラグの成分がバラつくことが抑制されている。 For example, a method for recycling converter slag has been proposed. Specifically, a method using converter slag as a dephosphorization flux (see Patent Document 1), a method using converter slag as a blast furnace raw material or a sintered raw material (see Patent Document 2), and the like have been proposed. In Patent Document 1, bauxite, iron ore, manganese ore and the like are added, and the basicity, Al 2 O 3 concentration, T.I. By using the converter slag in which the Fe concentration and the MnO 2 concentration are controlled as a dephosphorization flux, the cost of the dephosphorization process is reduced. In Patent Document 2, after the converter slag is mixed for 40 to 60 charges and then recycled as a sintering raw material or a blast furnace raw material, variations in the components of the recycled converter slag are suppressed.

また、脱りんスラグのリサイクルに関しては、前回利用したスラグの一部を容器内に残留させて、再度、脱りん処理に用いることで、スラグ生成量を減少させる方法が提案されている(特許文献3参照)。
特許第3312536号公報 特開平6−240316号公報 特開2002−256325号公報
In addition, regarding recycling of dephosphorization slag, a method has been proposed in which part of the slag used last time remains in the container and is used again for dephosphorization treatment to reduce the amount of slag produced (Patent Document). 3).
Japanese Patent No. 3321536 JP-A-6-240316 JP 2002-256325 A

上述のように、製鋼工程の溶銑予備処理に際して発生するスラグに関して、様々な技術が提案されている。しかし、優れた溶銑予備処理方法の開発に対する要望は、依然として強い。   As described above, various techniques have been proposed for slag generated during hot metal pretreatment in a steelmaking process. However, the demand for the development of an excellent hot metal pretreatment method is still strong.

そこで、本発明は、溶銑予備処理に際して発生するスラグを有効にリサイクルする方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for effectively recycling slag generated during hot metal pretreatment.

本発明は、
(1) 溶銑予備処理時に発生するりん濃度が2質量%以上のスラグの少なくとも一部を、焼結機に焼結原料として供給する、高炉から出銑された溶銑と混合する、または溶銑脱りん工程に供給することを特徴とする、製鋼スラグのリサイクル方法、
(2) 前記りん濃度が2質量%以上のスラグは、脱りん処理時に生成する脱りんスラグであることを特徴とする、製鋼スラグのリサイクル方法、
である。
The present invention
(1) At least a part of the slag having a phosphorus concentration of 2% by mass or more generated during hot metal pretreatment is supplied as a sintering raw material to a sintering machine, mixed with hot metal discharged from a blast furnace, or hot metal dephosphorization A method for recycling steelmaking slag, characterized by being supplied to a process,
(2) The method for recycling steelmaking slag, wherein the slag having a phosphorus concentration of 2% by mass or more is dephosphorization slag generated during dephosphorization treatment,
It is.

本発明の方法を用いることによって、系外に排出されるスラグ量が低減される。また、系外に排出されるスラグの資源としての有用性も高まる。   By using the method of the present invention, the amount of slag discharged out of the system is reduced. In addition, the usefulness of slag discharged outside the system as a resource increases.

本発明者は、スラグ量の低減および系外に排出されるスラグの資源としての有用性を高めるための手段として、スラグ中に含まれるりんの濃度に着目した。   The present inventor paid attention to the concentration of phosphorus contained in slag as a means for reducing the amount of slag and enhancing the usefulness of slag discharged outside the system as a resource.

脱りんのために投入されたフラックスの有効性を測る指標として、スラグ中のりん酸濃度(P)が用いられ得る。スラグ中のりん酸濃度(P)が高いほど、一般に、スラグが脱りんに有効に活用されたことを示す。図1は、溶銑を脱りん処理時の、スラグ中のりん濃度(P)と、溶銑中のりん濃度[P]との関係を示すグラフである。図中、「SV」は、溶銑1トンあたり装入されるスラグ体積(Slag Volume)を示す。塩基度([CaO]/[SiO])は一定である。 The phosphoric acid concentration (P 2 O 5 ) in the slag can be used as an index for measuring the effectiveness of the flux input for dephosphorization. In general, the higher the phosphoric acid concentration (P 2 O 5 ) in the slag, the more effectively the slag was effectively utilized for dephosphorization. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the slag and the phosphorus concentration [P] in the hot metal when the hot metal is dephosphorized. In the figure, “SV” indicates a slag volume charged per ton of hot metal. The basicity ([CaO] / [SiO 2 ]) is constant.

なお、本願において、「スラグ中のりん濃度」とは、スラグの全質量に対する、含まれるりんをP換算した場合のりんの濃度を意味し、「溶銑中のりん濃度」とは、溶銑の全質量に対する、りん濃度を意味する。本願において、”(P)”は特に断りのない限り前者を意味し、”[P]”は特に断りのない限り後者を意味する。また、本願において、特に規定のない場合は、「%」は、「質量%」を示す。 In the present application, the “phosphorus concentration in the slag” means the concentration of phosphorus when the contained phosphorus is converted to P 2 O 5 with respect to the total mass of the slag, and the “phosphorus concentration in the molten iron” It means phosphorus concentration with respect to the total mass of hot metal. In the present application, “(P 2 O 5 )” means the former unless otherwise specified, and “[P]” means the latter unless otherwise specified. In the present application, “%” indicates “% by mass” unless otherwise specified.

スラグ中のりん濃度(P)は、系内に含まれる全りん質量、溶銑中に残留しているりん濃度[P]および脱りんスラグ量が与えられれば、理論上は、マスバランスから自動的に計算される。例えば、溶銑中に残留しているりん濃度[P]が減少すれば、脱りんスラグ中に含まれるりん濃度(P)は増加する。また、使用される脱りんスラグ量が少なければ、脱りんスラグ中に含まれるりん濃度(P)は増加する。従って、りん濃度(P)を増加させる場合は、溶銑中に残留するりん濃度[P]を下げる、または、使用するスラグ量を減少させればよい。 The phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the slag is theoretically the mass balance given the total phosphorus mass contained in the system, the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal and the dephosphorization slag amount. Automatically calculated from For example, if the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal decreases, the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) contained in the dephosphorization slag increases. Moreover, if the amount of dephosphorization slag used is small, the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) contained in the dephosphorization slag increases. Therefore, when the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) is increased, the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal may be decreased or the amount of slag used may be decreased.

しかしながら、溶銑中に残留するりん濃度[P]の低減には限界がある。また、スラグ量を減少させるために石灰量を低減すると、スラグの塩基度が低下して、スラグの脱りん能の低下を招く。また、転炉で脱りんする場合には、スラグ量の減少によって酸素と溶銑との接触が増え、脱炭反応が優先的に起こり、脱りん効率が低下してしまう。   However, there is a limit in reducing the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal. Moreover, when the amount of lime is reduced in order to reduce the amount of slag, the basicity of the slag is lowered and the dephosphorization ability of the slag is lowered. Moreover, when dephosphorizing in a converter, the contact between oxygen and hot metal increases due to a decrease in the amount of slag, preferentially decarburization reaction occurs, and dephosphorization efficiency is reduced.

スラグの脱りん能を図る他の指標として、りん分配比「(P)/[P]」が挙げられる。りん分配比「(P)/[P]」とは、溶銑中に残留するりん濃度[P]に対する、スラグ中のりん濃度(P)である。りん分配比が高いほど、スラグの脱りん能が高いことを示す。本来的には、りん分配比は、溶銑中に残留するりん濃度[P]の影響とは無関係である。しかしながら、現実には、溶銑中に残留するりん濃度[P]によって、りん分配比は変動している。   Another index for dephosphorizing slag is phosphorus distribution ratio “(P) / [P]”. The phosphorus distribution ratio “(P) / [P]” is the phosphorus concentration (P) in the slag with respect to the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal. A higher phosphorus distribution ratio indicates higher slag dephosphorization ability. Essentially, the phosphorus distribution ratio is independent of the effect of the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal. However, in reality, the phosphorus distribution ratio varies depending on the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal.

図2は、溶銑中に残留するりん濃度[P]と、りん分配比「(P)/[P]」との関係を示すグラフである。図2においては、りん濃度[P]が高くなると、それに伴いりん分配比「(P)/[P]」が低下している。つまり、系内に含まれる全りん質量が一定の場合、溶銑中に残留するりん濃度[P]によってりん分配比が大きく影響されている。この事実は、高[P]領域では、スラグの脱りん能が十分に引き出されていないことを示す。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal and the phosphorus distribution ratio “(P) / [P]”. In FIG. 2, as the phosphorus concentration [P] increases, the phosphorus distribution ratio “(P) / [P]” decreases accordingly. That is, when the total phosphorus mass contained in the system is constant, the phosphorus distribution ratio is greatly influenced by the phosphorus concentration [P] remaining in the hot metal. This fact indicates that in the high [P] region, the dephosphorization ability of the slag is not sufficiently extracted.

スラグの脱りん能が十分に発揮されていない原因のひとつは、りんのマスバランス制約に依拠していると考えられる。本発明は、このマスバランスの制約を緩和することによって、スラグの脱りん能を引き出し、脱りんフラックス量の削減、および系外に排出されるスラグ量の削減を達成する。   One of the reasons why slag dephosphorization is not fully utilized is thought to depend on phosphorus mass balance constraints. The present invention relaxes the mass balance restriction to draw out the dephosphorization ability of slag, thereby reducing the dephosphorization flux amount and reducing the slag amount discharged out of the system.

本発明は、脱りん工程前に、りんの濃度が高いスラグをリサイクルすることによって、溶銑中のりん濃度を高め、スラグの脱りん能を十分に引き出すことを特徴とする。脱りんスラグ中のりん濃度の向上は、脱りんされる前の溶銑中に含まれるりん濃度が高いほど容易である。   The present invention is characterized in that, by recycling slag having a high phosphorus concentration prior to the dephosphorization step, the phosphorus concentration in the hot metal is increased, and the dephosphorization ability of the slag is sufficiently extracted. Improvement of the phosphorus concentration in the dephosphorized slag is easier as the phosphorus concentration contained in the hot metal before dephosphorization is higher.

これを図3を用いて説明する。「SV=30kg/t」および「SV=40kg/t」と示された4本の線は、SVが一定である場合の、溶銑中のりん濃度[P]とスラグ中のりん濃度(P)との関係を示すグラフである。4本の線のうち、実線は、脱りん処理される溶銑中に含まれるりん濃度が0.10%である場合を示し、破線は、脱りん処理される溶銑中に含まれるりん濃度が0.14%である場合を示す。りん濃度が0.10%である溶銑の脱りんにより、溶銑中のりん濃度[P]を0.02%にまで減少させると、スラグ中のりん濃度(P)は4.5%となる(点A)。この場合の溶銑中のりん濃度の変化は、0.08%である。一方、りん濃度が0.14%である溶銑を同様のスラグを用いて、スラグ中のりん濃度(P)を4.5%にするには、溶銑中のりん濃度[P]は0.06%程度にまで減少させればよい(点B)。この場合の溶銑中のりん濃度の変化も、0.08%である。 This will be described with reference to FIG. The four lines labeled “SV = 30 kg / t” and “SV = 40 kg / t” indicate the phosphorus concentration [P] in the hot metal and the phosphorus concentration in the slag (P 2 ) when the SV is constant. O 5) is a graph showing the relationship between. Of the four lines, the solid line indicates the case where the phosphorus concentration contained in the hot metal to be dephosphorized is 0.10%, and the broken line is the case where the phosphorus concentration contained in the hot metal to be dephosphorized is 0. It shows the case of 14%. When the phosphorus concentration [P] in the hot metal is reduced to 0.02% by dephosphorization of the hot metal having a phosphorus concentration of 0.10%, the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the slag is 4.5%. (Point A). In this case, the change in the phosphorus concentration in the hot metal is 0.08%. On the other hand, in order to make the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the slag 4.5% using the same slag for the hot metal having a phosphorus concentration of 0.14%, the phosphorus concentration [P] in the hot metal is What is necessary is just to reduce to about 0.06% (point B). In this case, the change in the phosphorus concentration in the hot metal is also 0.08%.

これらの脱りん反応において、溶銑中のりん濃度の変化値は同様であり、スラグ中のりん濃度の変化値も同様である。しかしながら、スラグに対して要求される見掛けの脱りん能は異なる。つまり、0.10%を0.02%に減少させる際には、0.14%を0.06%に減少させる際よりも、高い脱りん能が要求される。溶銑中のりん濃度をさらに低減する場合を考えてみると、この違いはより明らかである。溶銑中のりん濃度が0.02%である溶銑を、さらに脱りんするのは、りんの溶銑内移動律速などの影響から脱りん効率が著しく低下する。一方、溶銑中のりん濃度が0.06%である溶銑を、さらに脱りんするのは比較的容易である。つまり、溶銑中の初期りん濃度が高いと、スラグの有している脱りん能が有効に活用され得る。   In these dephosphorization reactions, the change value of the phosphorus concentration in the molten iron is the same, and the change value of the phosphorus concentration in the slag is also the same. However, the apparent dephosphorization capacity required for slag is different. That is, when reducing 0.10% to 0.02%, higher dephosphorization ability is required than when reducing 0.14% to 0.06%. Considering the case of further reducing the phosphorus concentration in the hot metal, this difference is more obvious. Further dephosphorization of the hot metal having a phosphorus concentration of 0.02% in the hot metal results in a significant reduction in dephosphorization efficiency due to the influence of the rate of movement of phosphorus in the hot metal. On the other hand, it is relatively easy to dephosphorize hot metal having a phosphorus concentration of 0.06% in the hot metal. That is, when the initial phosphorus concentration in the hot metal is high, the dephosphorization ability of the slag can be effectively utilized.

本発明においては、このような観点から、脱りんスラグなどのりん濃度が高いスラグを脱りん工程または脱りん工程前の工程に供給し、溶銑中に復りんさせる。これにより、脱りん処理される際の溶銑中のりん濃度を上昇させ、脱りんスラグ本来の脱りん能を十分に発揮させ、リン濃度(P)の高いスラグを得る。即ち、本発明は、溶銑予備処理時に発生するりん濃度が2質量%以上のスラグの少なくとも一部を、焼結機に焼結原料として供給する、高炉から出銑された溶銑と混合する、または溶銑脱りん工程に供給する、製鋼スラグのリサイクル方法である。 In the present invention, from such a viewpoint, slag having a high phosphorus concentration, such as dephosphorization slag, is supplied to the dephosphorization step or a step before the dephosphorization step, and then rephosphorized in the hot metal. As a result, the phosphorus concentration in the hot metal during the dephosphorization process is increased, the dephosphorization slag's original dephosphorization ability is fully exhibited, and a slag having a high phosphorus concentration (P 2 O 5 ) is obtained. That is, the present invention supplies at least a part of the slag having a phosphorus concentration of 2% by mass or more generated during the hot metal pretreatment to be mixed with the hot metal discharged from a blast furnace, as a raw material for sintering, or This is a steelmaking slag recycling method that is supplied to the hot metal dephosphorization process.

焼結原料、または溶銑予備処理用スラグとして再利用されるスラグのりん濃度は、特に限定されないが、復りんにより、溶銑中のりん濃度を効果的に上昇させるためには、スラグの質量に対して、2質量%以上、好ましくは3質量%以上である。スラグの由来については、上述のりん濃度を満足する場合は、特に限定されないが、好ましくは溶銑の脱りん処理時に生成する脱りんスラグが用いられる。脱りんスラグは、その性質上、りん濃度が高いため、溶銑のりん濃度を高める上で好都合である。なお、「脱りん処理」とは、銑鉄からりんを除去することを主目的として行われる処理を意味する。   The phosphorus concentration of the slag reused as a sintering raw material or hot metal pretreatment slag is not particularly limited, but in order to effectively increase the phosphorus concentration in the hot metal by recovery, And 2% by mass or more, preferably 3% by mass or more. The origin of the slag is not particularly limited as long as the above-described phosphorus concentration is satisfied. Preferably, dephosphorized slag generated during the dephosphorization treatment of hot metal is used. Dephosphorization slag is advantageous in increasing the phosphorus concentration of molten iron because of its high phosphorus concentration. The “dephosphorization process” means a process performed mainly for removing phosphorus from pig iron.

りん濃度が2質量%以上のスラグは、焼結原料として焼結機に供給されてもよいし、高炉から出銑された溶銑と混合されてもよいし、脱りん工程に供給された溶銑と混合されてもよい。なお、ここで言う「混合」とは、溶銑とスラグとが同一の容器に存在し、混じりあうことを意味する。必要であれば、強制撹拌されてもよい。   The slag having a phosphorus concentration of 2% by mass or more may be supplied to the sintering machine as a sintering raw material, may be mixed with the hot metal discharged from the blast furnace, or the hot metal supplied to the dephosphorization process. It may be mixed. Here, “mixing” means that hot metal and slag are present in the same container and are mixed. If necessary, it may be forcibly stirred.

焼結原料や焼結機にスラグを供給する方法や条件などについては、従来公知の手法、および実際に使用している装置に応じて、適宜決定されればよい。例えば、特開昭59−123706号公報では、回収されたスラグを乾燥後、篩い分け、磁選、破砕処理した後、焼結機または高炉に使用する方法が開示されている。特開昭59−123706号公報の方法は、脱硫スラグのリサイクルに関して説明されているが、同様の手法により、脱りんスラグのリサイクルが達成され得る。また、特開2003−138305号公報には、成分および/または粒度に基づき、焼結機および高炉のいずれかへのリサイクルする方法が開示されている。これら以外の公知技術が参照され得ることは勿論である。   The method and conditions for supplying the slag to the sintering raw material and the sintering machine may be appropriately determined according to a conventionally known method and the apparatus actually used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-123706 discloses a method of using recovered slag after drying, sieving, magnetic separation, and crushing, and then using it in a sintering machine or a blast furnace. Although the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-123706 is described with respect to recycling of desulfurized slag, recycling of dephosphorized slag can be achieved by a similar method. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-138305 discloses a method of recycling to either a sintering machine or a blast furnace based on components and / or particle sizes. It goes without saying that known techniques other than these can be referred to.

りん濃度が2質量%以上のスラグの供給箇所は、上述の通り、焼結機であってもよいし、高炉から出銑された溶銑であってもよいし、脱りん工程に供給された溶銑であってもよい。どの工程にスラグを供給するかは、製造される鋼種に応じて決定されればよい。例えば、製造される鋼種に極低りん鋼が含まれる場合には、スラグは焼結機には供給せず、高炉から出銑された溶銑と混合する形式か、または溶銑脱りん工程に供給し、脱りんされる溶銑と混合させる形式を採用するとよい。焼結機にりん濃度の高いスラグを供給すると、製造される溶銑すべてに対して影響が及ぶ。このため、極低りん鋼を製造するためには、りん濃度の高い溶銑のりん濃度を、非常に低くしなければならず、精錬過程における手間が増大する。高炉から出銑された溶銑にスラグを供給する形式か、または溶銑脱りん工程にスラグを供給する形式であれば、ヒート毎にスラグの添加を制御できるため、必要であればスラグを添加し、必要でなければスラグを添加しないといった選択が可能である。つまり、高炉から出銑された溶銑とスラグとを混合する形式を採用することによって、製造の自由度が向上し、プロセスの最適化が容易となる。   As described above, the supply point of slag having a phosphorus concentration of 2 mass% or more may be a sintering machine, hot metal discharged from a blast furnace, or hot metal supplied to the dephosphorization step. It may be. Which process the slag is supplied to may be determined according to the steel type to be manufactured. For example, when extremely low phosphorous steel is included in the steel grade to be produced, slag is not supplied to the sintering machine, but is mixed with hot metal discharged from the blast furnace or supplied to the hot metal dephosphorization process. It is advisable to adopt a form of mixing with hot metal to be dephosphorized. If slag with a high phosphorus concentration is supplied to the sintering machine, it affects all the hot metal produced. For this reason, in order to manufacture an ultra-low phosphorus steel, the phosphorus concentration of the hot metal having a high phosphorus concentration must be made very low, which increases the effort in the refining process. If the slag is supplied to the hot metal discharged from the blast furnace, or if the slag is supplied to the hot metal dephosphorization process, the addition of slag can be controlled for each heat. If not necessary, it is possible to select not to add slag. That is, by adopting a form in which the hot metal discharged from the blast furnace and the slag are mixed, the degree of freedom in manufacturing is improved and process optimization is facilitated.

以下、本発明について、好ましい実施形態を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施形態に限定されるわけではない。たとえば、溶銑の脱硫処理を行わない、脱珪処理を行わないなどの改良が加えられ得る。また、脱りんスラグを焼結機に供給する場合も、溶銑中のりん濃度[P]の上昇により、同様の効果が得られる。   Hereinafter, the present invention will be described using preferred embodiments. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments. For example, improvements such as no desulfurization treatment of hot metal and no desiliconization treatment may be added. Further, when supplying the dephosphorized slag to the sintering machine, the same effect can be obtained by increasing the phosphorus concentration [P] in the hot metal.

図4は、溶銑の処理工程を説明するためのブロック図である。図中、実線は銑鉄の流れを示し、破線はスラグの流れを示す。   FIG. 4 is a block diagram for explaining the hot metal treatment process. In the figure, the solid line indicates the flow of pig iron, and the broken line indicates the flow of slag.

高炉に、鉄鉱石、焼結鉱、石灰石、コークスなどの高炉原料が供給され、製錬処理が行われる(S101)。高炉から出銑した溶銑は、トーピードカーに供給される。トーピードカーには、後述するように、脱りんスラグが装入されている。トーピードカーに供給された溶銑は、インジェクション脱珪処理により脱珪される(S102)。脱珪された溶銑は、さらに、KR脱硫処理により脱硫される(S103)。その後、溶銑は転炉に装入され、転炉において脱りん吹錬により脱りんされる(S104)。脱りんされた溶銑は、転炉から出銑した後、再度転炉に装入され、転炉において、脱炭吹錬される(S105)。   Blast furnace raw materials such as iron ore, sintered ore, limestone, and coke are supplied to the blast furnace, and a smelting process is performed (S101). The hot metal discharged from the blast furnace is supplied to the torpedo car. The torpedo car is charged with dephosphorization slag as will be described later. The hot metal supplied to the torpedo car is desiliconized by injection desiliconization (S102). The desiliconized hot metal is further desulfurized by KR desulfurization treatment (S103). Thereafter, the hot metal is charged into the converter, and dephosphorized by dephosphorization blowing in the converter (S104). The dephosphorized hot metal is discharged from the converter and then charged into the converter again, and decarburized and blown in the converter (S105).

脱りん吹錬に伴い生成した脱りんスラグの一部は、空のトーピードカーに装入され、高炉出口に移動させる(S106)。そして、この脱りんスラグが装入されているトーピードカーに、高炉から出銑した溶銑は供給される。トーピードカーを用いてスラグを搬送した場合、既存の設備の有効利用により、スラグの効率的な搬送が図られる。トーピードカーに装入されないスラグは、排出され、路盤材などとして使用される(S107)。脱りん吹錬に伴い生成した脱りんスラグの一部を、溶銑脱りん工程に供給して、脱りん処理される溶銑のりん濃度を増加させてもよい(S108)。   A part of the dephosphorization slag generated by the dephosphorization blowing is charged into an empty torpedo car and moved to the blast furnace outlet (S106). The hot metal discharged from the blast furnace is supplied to the torpedo car in which the dephosphorization slag is charged. When a slag is conveyed using a torpedo car, the slag can be efficiently conveyed by effectively using existing facilities. The slag that is not charged into the torpedo car is discharged and used as a roadbed material (S107). A part of the dephosphorization slag generated by the dephosphorization blowing may be supplied to the hot metal dephosphorization process to increase the phosphorus concentration of the hot metal to be dephosphorized (S108).

脱りんスラグの一部を、高炉から出銑された溶銑と混合する工程を用いて、溶銑のりん濃度を0.100%から0.035%まで低下させる場合における、実施形態について説明する。ただし、以下の説明で用いるりん濃度やスラグ生成量などの数値は、単なる一実施形態において用いられ得る数値に過ぎない。   An embodiment in the case where the phosphorus concentration of hot metal is reduced from 0.100% to 0.035% by using a process of mixing a part of dephosphorization slag with hot metal discharged from a blast furnace will be described. However, numerical values such as phosphorus concentration and slag generation amount used in the following description are merely numerical values that can be used in one embodiment.

高炉から出銑される溶銑中に含まれるりんの量は、溶銑1トンあたり1.0kgである。脱りん処理後の溶銑中に含まれるりんの量は、溶銑1トンあたり0.35kgである。従って、系外に排出されることが好ましいりんの量は、およそ0.65kg/tである。ここで、溶銑1トンに対して、転炉脱りん吹錬におけるスラグ生成量を40kgと仮定する。   The amount of phosphorus contained in the hot metal discharged from the blast furnace is 1.0 kg per ton of hot metal. The amount of phosphorus contained in the hot metal after the dephosphorization treatment is 0.35 kg per ton of hot metal. Therefore, the amount of phosphorus preferably discharged out of the system is approximately 0.65 kg / t. Here, it is assumed that the amount of slag produced in converter dephosphorization blowing is 40 kg for 1 ton of hot metal.

図5は、本発明の一実施形態における、りんの収支図である。   FIG. 5 is a phosphorus balance diagram in one embodiment of the present invention.

高炉からは、りん濃度0.10%の銑鉄が出銑され、トーピードカーに供給される。トーピードカーには、予めりん濃度(P)6.0%の脱りんスラグが装入されており、ここに銑鉄が供給される。銑鉄は、トーピードカーにおいて脱珪および脱硫される。脱珪処理後の溶銑中のりん濃度[P]は、りん濃度の高いスラグからの復りんによって、0.14%にまで上昇する。溶銑1トンあたりのりん含有量は1.40kgである。 From the blast furnace, pig iron with a phosphorus concentration of 0.10% is extracted and supplied to the torpedo car. The torpedo car is preliminarily charged with dephosphorization slag having a phosphorus concentration (P 2 O 5 ) of 6.0%, and pig iron is supplied thereto. Pig iron is desiliconized and desulfurized in a torpedo car. The phosphorus concentration [P] in the hot metal after the desiliconization treatment is increased to 0.14% by recovery from slag having a high phosphorus concentration. The phosphorus content per ton of hot metal is 1.40 kg.

りん濃度[P]が0.14%である溶銑を転炉に装入し、脱りん剤を用いて、溶銑中のりん濃度[P]が0.035%になるまで溶銑を脱りんする。この場合、脱りん処理後の溶銑には、溶銑1トンあたり0.35kgのりんが含まれる。そうすると、スラグ中には、溶銑1トンあたり1.05kgのりんが含まれる計算になる。前述の通り、溶銑1トンあたりのスラグ生成量は40kgである。そうすると、脱りんスラグ中のりん濃度(P)は、下記式より算出される。 Hot metal having a phosphorus concentration [P] of 0.14% is charged into the converter, and the hot metal is dephosphorized using a dephosphorizing agent until the phosphorus concentration [P] in the hot metal reaches 0.035%. In this case, the hot metal after the dephosphorization treatment contains 0.35 kg of phosphorus per ton of hot metal. If it does so, it will be the calculation in which 1.05 kg of phosphorus is contained in slag per ton of hot metal. As described above, the amount of slag produced per ton of hot metal is 40 kg. Then, the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the dephosphorized slag is calculated from the following formula.

Figure 2005220382
Figure 2005220382

すなわち、脱りんスラグ中のりん濃度は、6.0質量%である。   That is, the phosphorus concentration in the dephosphorized slag is 6.0% by mass.

この脱りんスラグ40kg/tのうち、15.3kg/tを空のトーピードカーに装入し高炉に搬送する。残りの24.7kg/tの脱りんスラグは、系外に排出する。脱りんスラグが装入されたトーピードカーには、高炉から出銑される溶銑が装入される。りん濃度が0.035%にまで低減された溶銑は、脱炭工程へと搬送される。このとき、溶銑1トンあたりに系外に排出されるりん原子の質量は、下記式より求められる。   Of this dephosphorization slag 40 kg / t, 15.3 kg / t is charged into an empty torpedo car and conveyed to a blast furnace. The remaining 24.7 kg / t of dephosphorized slag is discharged out of the system. The torpedo car charged with dephosphorization slag is charged with hot metal discharged from the blast furnace. The hot metal in which the phosphorus concentration is reduced to 0.035% is conveyed to the decarburization process. At this time, the mass of phosphorus atoms discharged out of the system per ton of hot metal can be obtained from the following formula.

Figure 2005220382
Figure 2005220382

すなわち、溶銑1トンあたりに系外に排出されるりん原子の質量は、0.65kgである。   That is, the mass of phosphorus atoms discharged out of the system per ton of hot metal is 0.65 kg.

リサイクルされる脱りんスラグ中に含まれるりん原子の量は、すべての脱りんスラグ中のりんが溶銑に還元されたとすると、下記式より、溶銑1トンあたり、0.40kgである。   The amount of phosphorus atoms contained in the dephosphorized slag to be recycled is 0.40 kg per ton of hot metal from the following formula, assuming that the phosphorus in all the dephosphorized slag is reduced to hot metal.

Figure 2005220382
Figure 2005220382

つまり、溶銑に対して0.04%復りんすることとなり、上述した、溶銑予備処理における溶銑中のりん濃度の上昇率(0.10%→0.14%)に一致する。このような定常フローによって脱りんスラグのリサイクルが可能である。   That is, 0.04% of phosphorus is recovered from the hot metal, which corresponds to the above-described rate of increase in phosphorus concentration (0.10% → 0.14%) in the hot metal in the hot metal pretreatment. With such a steady flow, dephosphorization slag can be recycled.

ここで、本発明の効果を示すため、スラグのリサイクルをしない以外は、同様の条件で溶銑予備処理を行う実施形態について例示する。   Here, in order to show the effect of this invention, it illustrates about embodiment which performs hot metal preliminary | backup process on the same conditions except not recycling slag.

図6は、スラグのリサイクルをしない実施形態における、りんの収支図である。図5に示した実施形態と同様、高炉からは、りん濃度0.10%の銑鉄が出銑され、トーピードカーに供給される。銑鉄は、トーピードカーにおいて脱珪および脱硫される。脱珪処理後の溶銑中のりん濃度[P]は、高炉からの出銑時と変わらず、0.10%である。溶銑1トンあたりのりん含有量は1.00kgである。   FIG. 6 is a balance diagram of phosphorus in an embodiment in which slag is not recycled. Like the embodiment shown in FIG. 5, pig iron with a phosphorus concentration of 0.10% is extracted from the blast furnace and supplied to the torpedo car. Pig iron is desiliconized and desulfurized in a torpedo car. The phosphorus concentration [P] in the hot metal after the silicon removal treatment is 0.10%, which is the same as that in the blast furnace. The phosphorus content per ton of hot metal is 1.00 kg.

図5の実施形態と同様に、溶銑のりん濃度[P]を0.035%まで低下させる場合は、排出スラグには、0.065%に相当する量のりん、即ち溶銑1トンあたり0.65kgのりん原子が含まれる必要がある。脱りんスラグの生成量が同様に40kg/tであるとすると、脱りんスラグにおけるりん濃度(P)は、下記式より3.7%である。 Similar to the embodiment of FIG. 5, when the phosphorus concentration [P] of hot metal is reduced to 0.035%, the discharge slag has an amount of phosphorus equivalent to 0.065%, that is, 0.000 per ton of hot metal. It needs to contain 65 kg of phosphorus atoms. If the amount of dephosphorized slag produced is also 40 kg / t, the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the dephosphorized slag is 3.7% from the following formula.

Figure 2005220382
Figure 2005220382

りん濃度が0.035%にまで低減された溶銑は、脱炭工程へと搬送される。このとき、溶銑1トンあたりに系外に排出されるりん原子の質量は、下記式より求められる。   The hot metal in which the phosphorus concentration is reduced to 0.035% is conveyed to the decarburization process. At this time, the mass of phosphorus atoms discharged out of the system per ton of hot metal can be obtained from the following formula.

Figure 2005220382
Figure 2005220382

すなわち、溶銑1トンあたりに系外に排出されるりん原子の質量は、図5の実施形態と同様に0.65kgである。   That is, the mass of phosphorus atoms discharged out of the system per ton of hot metal is 0.65 kg as in the embodiment of FIG.

図5と図6との比較からは、本発明の方法を適用することによって、系外に排出される脱りんスラグ量の低減が達成されることがわかる。具体的には、図6の実施形態においては、系外に排出される脱りんスラグ量が40.0kg/tであるのに対し、図5の実施形態においては、系外に排出される脱りんスラグ量が24.7kg/tに減少している。   From the comparison between FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that a reduction in the amount of dephosphorization slag discharged out of the system is achieved by applying the method of the present invention. Specifically, in the embodiment of FIG. 6, the amount of dephosphorization slag discharged outside the system is 40.0 kg / t, whereas in the embodiment of FIG. The amount of phosphorus slag has decreased to 24.7 kg / t.

本発明の方法を適用することによって、系外へ排出されるスラグ中のりん濃度(P)が向上する。具体的には、図6の実施形態においては、系外に排出されるスラグ中のりん濃度(P)が3.7%であるのに対し、図5の実施形態においては、系外に排出されるスラグ中のりん濃度(P)が6.0%に増加している。 By applying the method of the present invention, the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the slag discharged out of the system is improved. Specifically, in the embodiment of FIG. 6, the phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the slag discharged out of the system is 3.7%, whereas in the embodiment of FIG. The phosphorus concentration (P 2 O 5 ) in the slag discharged to the outside has increased to 6.0%.

また、本発明の方法を適用することによって、排出されるスラグの資源としての有用性が高まり得る。具体的には、本発明を適用することによってリサイクルされた脱りんスラグは、脱珪スラグとして系外に排出される。そのスラグの塩基度は、スラグの資源化に好適な範囲、例えば、(CaO)/(SiO)=1.0〜1.8に制御することが可能である。これにより、排出されるスラグの資源としての価値が高まる。排出されるスラグの用途については、特に限定されない。例えば、路盤材として再利用され得る。さらに、脱りんスラグが再び溶銑と充分に混合されることによって、FeOの還元、および粒鉄の溶銑への移行が進み、歩留まりの改善にも寄与することが可能である。 In addition, the utility of the discharged slag as a resource can be increased by applying the method of the present invention. Specifically, the dephosphorized slag recycled by applying the present invention is discharged out of the system as desiliconized slag. The basicity of the slag can be controlled in a range suitable for slag resource recycling, for example, (CaO) / (SiO 2 ) = 1.0 to 1.8. Thereby, the value as a resource of discharged slag increases. The usage of the discharged slag is not particularly limited. For example, it can be reused as a roadbed material. Furthermore, when the dephosphorization slag is sufficiently mixed with the molten iron again, the reduction of FeO and the transition to the molten iron of the granular iron proceed, and it is possible to contribute to the improvement of the yield.

なお、スラグの脱りん能を示す(P)/[P]は、図5の実施形態と図6の実施形態とで、以下のように変化している。
・スラグリサイクルなしの場合:3.7%×(62/142)/0.035=46
・スラグリサイクルありの場合:6.0%×(62/142)/0.035=75
このように、りん濃度の高いスラグをリサイクルすることによって、脱りんスラグの本来有する脱りん能が、より有効に活用され得る。
In addition, (P) / [P] which shows the dephosphorization ability of slag changes as follows between the embodiment of FIG. 5 and the embodiment of FIG.
-Without slag recycling: 3.7% x (62/142) /0.035=46
-With slag recycling: 6.0% x (62/142) /0.035=75
Thus, by recycling slag having a high phosphorus concentration, the dephosphorization ability inherent to the dephosphorization slag can be utilized more effectively.

焼結工程、高炉、脱珪工程、脱硫工程、脱りん工程、脱炭工程、トーピードカーによる搬送などの条件や装置構成については特に説明しないが、既に得られている知見を適宜参照すればよい。例えば、脱珪は、高炉の鋳床または移送容器において、溶銑中にミルスケール、焼結鉱などの酸化鉄を投入して行われる。脱りんは、石灰、酸化鉄、螢石などを混合した脱りん剤をガスとともに溶銑中に吹き込み、溶銑中のりんをスラグ相に移行させたのち、スラグを排出することによって行われる。脱りん剤と処理条件の選定によって、脱りんと共に脱硫処理を行うことも可能である。   Conditions such as the sintering process, blast furnace, desiliconization process, desulfurization process, dephosphorization process, decarburization process, and transportation by a torpedo car are not particularly described, but the knowledge already obtained may be referred to as appropriate. For example, desiliconization is performed by introducing iron oxide such as mill scale or sintered ore into the hot metal in a blast furnace casting bed or transfer container. The dephosphorization is performed by blowing a dephosphorizing agent mixed with lime, iron oxide, meteorite, etc. into the molten iron together with gas, transferring the phosphorus in the molten iron to the slag phase, and then discharging the slag. By selecting the dephosphorizing agent and the processing conditions, it is possible to perform the desulfurization treatment together with the dephosphorization.

溶銑を脱りん処理時の、スラグ中のりん濃度(P)と、溶銑中のりん濃度[P]との関係を示すグラフである。The molten iron during dephosphorization process, a phosphorus concentration in the slag (P 2 O 5), is a graph showing the relationship between phosphorus concentration in the molten iron [P]. 溶銑中に残留するりん濃度[P]と、りん分配比「(P)/[P]」との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between phosphorus concentration [P] which remains in hot metal, and phosphorus distribution ratio "(P) / [P]". 溶銑中のりん濃度[P]とスラグ中のりん濃度(P)との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the phosphorus concentration in the molten iron [P] and the phosphorus concentration in the slag (P 2 O 5). 溶銑の処理工程を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the hot metal processing process. 本発明の一実施形態における、りんの収支図である。It is a balance diagram of phosphorus in one embodiment of the present invention. スラグのリサイクルをしない実施形態における、りんの収支図である。It is a balance diagram of phosphorus in embodiment which does not recycle slag.

Claims (2)

溶銑予備処理時に発生するりん濃度が2質量%以上のスラグの少なくとも一部を、焼結機に焼結原料として供給する、高炉から出銑された溶銑と混合する、または溶銑脱りん工程に供給することを特徴とする、製鋼スラグのリサイクル方法。   At least a part of the slag with a phosphorus concentration of 2% by mass or more generated during hot metal pretreatment is supplied to the sintering machine as a sintering raw material, mixed with hot metal discharged from a blast furnace, or supplied to the hot metal dephosphorization process A method for recycling steelmaking slag, characterized by: 前記りん濃度が2質量%以上のスラグは、脱りん処理時に生成する脱りんスラグであることを特徴とする、製鋼スラグのリサイクル方法。   The method for recycling steelmaking slag, wherein the slag having a phosphorus concentration of 2% by mass or more is dephosphorization slag generated during dephosphorization treatment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113652510A (en) * 2021-08-17 2021-11-16 中冶东方工程技术有限公司 Steel slag recycling method, final slag and application thereof

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