JP2016074940A - Manufacturing method of dephosphorized slag and phosphate fertilizer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a dephosphorized slag suitable for manufacturing a phosphate fertilizer raw material high in phosphate concentration and fertilizer effect even containing iron oxide rationally at low cost and making a phosphate fertilizer raw material from the dephosphorized slag preferably.SOLUTION: A dephosphorization treatment is conducted by blowing oxygen into a molten iron having phosphorus concentration of 0.5 to 4 mass% with using flux having basic degree of 0.8 to 1.5 and t.Fe concentration of 10 mass% or more at a temperature after processing end in a range of 1200°C to 1450°C. After the phosphorus concentration in the slag becomes 5 mass% or more during processing, an auxiliary material is further added and basic degree of a final slag α is adjusted to 1.5 to 3.0 to make the phosphorus concentration in the slag at 8 to (-4α+23α-4) mass% and t.Fe concentration at 5 to 25 mass%. Then the slag is cooled at cooling rate of 10°C/min or more to 600°C.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、溶銑中のリン濃度が高い溶銑を脱リン処理して、リン酸肥料の原料とするのに適した脱リンスラグを製造する方法、およびそのスラグを適切に冷却してリン酸肥料の原料を製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing dephosphorized slag suitable for use as a raw material for phosphate fertilizer by dephosphorizing hot metal having a high phosphorus concentration in the hot metal, and by appropriately cooling the slag and The present invention relates to a method for producing a raw material.

我が国は降水量が多いので、土壌からミネラル分が流出して、土壌が酸性化し易い。そのため、植物を生育させる際に使用するリン酸肥料には、土壌中のリン酸濃度だけでなく、土壌pHも同時に増加させる塩基性リン酸肥料が広く使用されている。現在、塩基性リン酸肥料として、アルカリ分を多く含む溶成リン肥が利用されている。   Since Japan has a large amount of precipitation, minerals flow out of the soil and the soil is easily acidified. Therefore, basic phosphate fertilizers that increase not only the phosphate concentration in soil but also soil pH are widely used as phosphate fertilizers used when growing plants. At present, as a basic phosphate fertilizer, dissolved phosphorus fertilizer containing a large amount of alkali is used.

非特許文献1に示すように、過去には、製鋼法の1つであるトーマス製鋼法で副産物として製造されるトーマスリン肥が、塩基性リン酸肥料としても利用されてきた。しかし、現在は、トーマス製鋼法が衰退したため、トーマスリン肥は使用されていない。   As shown in Non-Patent Document 1, in the past, Thomaslin fertilizer manufactured as a by-product in the Thomas steelmaking method, which is one of steelmaking methods, has been used as a basic phosphate fertilizer. However, because of the decline of the Thomas steelmaking method, Thomaslin fertilizer is not used at present.

現在、高炉から出銑された溶銑は不純物として約0.1%のリンを含んでいるが、リンは、製鋼工程でフラックスを添加し酸素を吹き込むことで酸化除去されて、製鋼スラグとして排出されている。   Currently, the hot metal discharged from the blast furnace contains about 0.1% phosphorus as an impurity. Phosphorus is oxidized and removed by adding flux and blowing oxygen in the steelmaking process and discharged as steelmaking slag. ing.

特許文献1に示すように、製鋼スラグのリン酸濃度は1〜4質量%程度であり、リン酸肥料として十分な濃度ではないものの、製鋼スラグ中には、フラックス由来のCaO分や溶銑から酸化除去されたSiO2分が多量に含まれているので、ケイ酸リン酸肥料として利用されている。 As shown in Patent Document 1, the steelmaking slag has a phosphoric acid concentration of about 1 to 4% by mass, which is not a sufficient concentration as a phosphate fertilizer, but the steelmaking slag is oxidized from the CaO content derived from the flux and the hot metal. Since the removed SiO 2 component is contained in a large amount, it is used as a silicate phosphate fertilizer.

しかし、現在でもリン酸肥料の原料であるリン鉱石の全量を輸入に依存している我が国では、製鋼スラグ中のリン酸分は有用なリン酸肥料資源として考えられており、特許文献2〜4に示すように、製鋼スラグ中のリン酸分を濃縮して高リン酸スラグを製造し、製鋼スラグからリン酸肥料を製造することが試みられている。   However, in Japan, which still depends on imports for the total amount of phosphate ore that is a raw material for phosphate fertilizer, the phosphoric acid content in steelmaking slag is considered as a useful phosphate fertilizer resource. As shown in Fig. 2, attempts have been made to produce phosphoric acid fertilizer from steelmaking slag by concentrating the phosphoric acid content in steelmaking slag to produce high phosphoric acid slag.

ところで、上記リン酸肥料を肥料として使用する際において肥料効果を高めるには、リン酸濃度だけではなく、リンの結晶状態や鉱物相を制御する必要がある。例えば、上記溶成リン肥は、燐鉱石と酸化マグネシウムを融解し混合して、ジェット水流で急冷して製造した肥料であり、リン含有鉱物相を、非晶質、即ち、ガラスにすることにより、肥料効果を高めている。   By the way, in order to enhance the fertilizer effect when using the phosphate fertilizer as a fertilizer, it is necessary to control not only the phosphoric acid concentration but also the crystal state and mineral phase of phosphorus. For example, the above-mentioned melted phosphorus fertilizer is a fertilizer manufactured by melting and mixing phosphate ore and magnesium oxide and quenching with a jet water stream, and the phosphorus-containing mineral phase is made amorphous, that is, glass. , Enhance the fertilizer effect.

なお、本発明でのリン含有鉱物相とは、肥料中各鉱物相の中でリンが濃化した相を指すこととする。   The phosphorus-containing mineral phase in the present invention refers to a phase in which phosphorus is concentrated in each mineral phase in the fertilizer.

非特許文献1に示すように、トーマスリン肥は、主成分がCaO、P25、及び、SiO2であるので、リン含有鉱物相が、Ca3(PO42−Ca2SiO4固溶体相、5CaO・SiO2・P25相、又は、7CaO・2SiO2・P25相(以下、「固溶体相」と総称する場合がある。)である。固溶体相は、肥料効果の高い鉱物相である。 As shown in Non-Patent Document 1, Thomas phosphorus fertilizer is mainly composed of CaO, P 2 O 5 and SiO 2 , so that the phosphorus-containing mineral phase is Ca 3 (PO 4 ) 2 —Ca 2 SiO 4. It is a solid solution phase, 5CaO · SiO 2 · P 2 O 5 phase, or 7CaO · 2SiO 2 · P 2 O 5 phase (hereinafter sometimes referred to as "solid solution phase"). The solid solution phase is a mineral phase with a high fertilizer effect.

非特許文献1には、高P溶銑(P:1.7〜2.1%、C:3.5〜3.8%、Si:0.2〜0.4%)を転炉に装入して、石灰の添加および空気を吹き込むことにより精錬を行い、スラグの塩基度を4〜6とし、そのP25濃度を15〜20%程度として、溶鋼(P:0.08%以下、C:0.10%以下)を製造する方法が記載されている。 In Non-Patent Document 1, high P hot metal (P: 1.7-2.1%, C: 3.5-3.8%, Si: 0.2-0.4%) is charged into the converter. Then, refining is performed by adding lime and blowing air, and the basicity of the slag is 4 to 6, the P 2 O 5 concentration is about 15 to 20%, and the molten steel (P: 0.08% or less, C: 0.10% or less) is described.

その方法では、溶銑中の炭素およびリンの酸化反応を利用して炉内の温度を増加させている。その精錬後、生成したスラグは肥料効果の高いリン酸肥料(トーマスリン肥)として利用される。   In this method, the temperature in the furnace is increased by utilizing the oxidation reaction of carbon and phosphorus in the hot metal. After the refining, the generated slag is used as a phosphate fertilizer (Thomaslin fertilizer) with a high fertilizer effect.

また、特許文献2には、製鋼スラグを還元することにより溶製した高P溶銑(P:0.5〜3%、C:4.5%前後、Si:0.05%前後)に対して、転炉にて塩基度が2〜8のフラックスを添加し、酸化鉄源の添加または気体酸素の吹き込みを行うことによって脱リン処理(処理後温度:1550℃以上)を行い、溶鋼(C:1%以下、P:0.1〜0.2%)とスラグ(塩基度:5〜6、P25濃度:10〜30%)を製造する方法が記載されている。 Moreover, in patent document 2, with respect to the high P hot metal (P: 0.5-3%, C: around 4.5%, Si: around 0.05%) melted by reducing steelmaking slag. In the converter, a flux having a basicity of 2 to 8 is added, an iron oxide source is added, or gaseous oxygen is blown in to remove phosphorus (temperature after treatment: 1550 ° C. or higher), and molten steel (C: 1% or less, P: 0.1 to 0.2%) and slag (basicity: 5~6, P 2 O 5 concentration: describes a method of producing a 10-30%).

その方法では、前記したトーマス製鋼法と比べて処理対象とする溶銑中のSi濃度を下げているため、生成スラグ量を減らすことによってそのスラグ中のP25濃度の高濃度化が行われている。その方法では、スラグ中のP25濃度の増加によりスラグの融点が下がる効果を利用して、ホタル石を使わないでも、滓化性の良いスラグを得ることができている。 In this method, since the Si concentration in the hot metal to be processed is reduced as compared with the aforementioned Thomas steelmaking method, the concentration of P 2 O 5 in the slag is increased by reducing the amount of generated slag. ing. In this method, slag with good hatchability can be obtained without using fluorite by utilizing the effect that the melting point of slag is lowered by increasing the P 2 O 5 concentration in the slag.

特許第5105322号公報Japanese Patent No. 5105322 特開平11−158526号公報JP-A-11-158526 特開2009−132544号公報JP 2009-132544 A 特開2011−208277号公報JP 2011-208277 A

日本土壌肥料学雑誌、第13巻、p93Japan Soil Fertilizer Journal, Vol. 13, p93

リン酸肥料の原料であるリン鉱石を海外から輸入している我が国では、溶銑中のリンは非常に魅力的な資源である。溶銑中のリンや製鋼スラグ中のリン酸分を原料として、リン酸肥料を製造することが望まれるが、この場合、リン酸肥料への酸化鉄の混入は不可避となるため、酸化鉄を含んで、リン酸濃度が高く、肥料効果が高いリン酸肥料を開発することが望まれている。   In Japan, where phosphorus ore, the raw material for phosphate fertilizer, is imported from overseas, phosphorus in hot metal is a very attractive resource. It is desirable to manufacture phosphate fertilizer using phosphorus in hot metal and phosphoric acid in steelmaking slag as raw materials. However, in this case, it is inevitable that iron oxide is mixed into phosphate fertilizer. Therefore, it is desired to develop a phosphate fertilizer having a high phosphate concentration and a high fertilizer effect.

但し、リン酸肥料は安価であることが当然望まれており、安価とするためにはその原料とする脱リンスラグを低コストで安定して製造する方法の開発が必要である。さらに、併せてそのスラグを適切に処理して肥料効果が高いリン酸肥料とする方法の開発も必要である。   However, it is of course desirable that phosphate fertilizer is inexpensive, and in order to reduce the cost, it is necessary to develop a method for stably producing dephosphorized slag as a raw material at low cost. Furthermore, it is also necessary to develop a method for appropriately treating the slag to make a phosphate fertilizer having a high fertilizer effect.

例えば、前述したトーマスリン肥は、CaOとSiO2の重量比で表示する塩基度が4以上と非常に高い組成領域にあり、塩基度が4未満であることが多い製鋼スラグを原料とした場合、必ずしも固溶体相が析出するとは限らず、肥料効果が不明である。 For example, the above-mentioned Thomaslin fertilizer is in a very high composition region where the basicity expressed by the weight ratio of CaO and SiO 2 is 4 or more, and the steelmaking slag is often less than 4 as a raw material. However, the solid solution phase does not always precipitate, and the fertilizer effect is unknown.

さらに、近年では、製鋼法としては現在一般的に行われている上底吹転炉法がコスト的にもエネルギー的にも有利で、さらに不純物濃度が低い溶鋼を得ることが可能であるため、トーマス製鋼法は行われなくなっている。トーマス製鋼法は、精錬対象とする溶銑の初期不純物濃度が高いものであり、その結果精錬後の溶鋼の不純物濃度も高くなる。   Furthermore, in recent years, as the steelmaking method, the top-bottom blow converter method currently generally performed is advantageous in terms of cost and energy, and it is possible to obtain molten steel with a lower impurity concentration. The Thomas steelmaking process has ceased. In the Thomas steelmaking method, the initial impurity concentration of the hot metal to be refined is high, and as a result, the impurity concentration of the molten steel after refining also becomes high.

今回所望しているP25濃度の高いスラグを得るために敢えて高P濃度の溶銑にトーマス製鋼法を利用する場合には、そのための転炉や排ガス処理設備が必要となる。溶銑中Cの酸化反応によりCOガスが大量に発生するため、生成スラグのフォーミングやスロッピングが問題とならぬよう、炉容積が大きい転炉が必要である上に、そのようなCOガスの処理設備も必要となるために、設備費の増大を避けることができない。 In order to obtain the slag having a high P 2 O 5 concentration desired this time, when the Thomas steel making method is used for hot metal having a high P concentration, a converter and an exhaust gas treatment facility for that purpose are required. Since a large amount of CO gas is generated due to the oxidation reaction of C in the hot metal, a converter with a large furnace volume is necessary so that forming and slopping of the generated slag is not a problem. Since equipment is also required, an increase in equipment costs cannot be avoided.

また、特許文献1には、溶銑予備処理工程で回収されるスラグをケイ酸リン酸肥料として使用することが開示されているが、意図的にリン酸濃度を濃縮する工程がないため、スラグのリン酸濃度が5%以下と低く、リン酸肥料としての肥料効果は低い。   Patent Document 1 discloses that slag recovered in the hot metal pretreatment process is used as a silicate phosphate fertilizer, but there is no step of intentionally concentrating the phosphoric acid concentration. The phosphate concentration is as low as 5% or less, and the fertilizer effect as a phosphate fertilizer is low.

特許文献2に開示された技術を用いると、高リン酸スラグを製造することは可能であるが、冷却速度などが明示されておらず、リン酸含有鉱物相などを意図的に制御しておらず、肥料効果が不明である。さらに、この技術を今回所望しているP25濃度の高いスラグを得るために利用する場合には、上記したトーマス製鋼法を利用する場合と同様の転炉や排ガス設備などの問題が存在する。 Using the technique disclosed in Patent Document 2, it is possible to produce high phosphate slag, but the cooling rate is not clearly shown, and the phosphate-containing mineral phase is intentionally controlled. The fertilizer effect is unknown. Furthermore, when this technology is used to obtain the desired slag with a high P 2 O 5 concentration, there are problems such as converters and exhaust gas facilities similar to the case of using the above-mentioned Thomas steelmaking method. To do.

そのため、本発明は、上記状況に鑑み、溶銑中のリン濃度が高い溶銑を脱リン処理して、リン酸肥料の原料とするのに適した脱リンスラグを、転炉設備の使用を前提とせずに合理的に、かつ低コストで製造する方法、およびそのスラグを適切に冷却して肥料効果の高いリン酸肥料の原料を製造する方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above situation, the present invention does not presuppose the use of converter equipment for dephosphorization slag suitable for dephosphorizing hot metal having a high phosphorus concentration in the hot metal and using it as a raw material for phosphate fertilizer. It is an object of the present invention to provide a method for producing a phosphate fertilizer raw material with a high fertilizer effect by cooling the slag appropriately and at a low cost.

本発明者らは、上記目的を達成するため、成分組成及び製造条件の面で肥料効果の高いリン酸肥料原料について検討を重ね、リン含有鉱物相を肥料効果の観点で整理すると序列があることを見出した。そして、そのようなリン酸肥料の原料とするのに適した脱リンスラグを、溶銑中のリン濃度が高い溶銑を対象として、転炉設備の使用を前提とせずに適切な条件で精錬処理することによって、合理的かつ低コストで製造できることを見出した。さらに、そのようにして製造した脱リンスラグを、適切に冷却することによって、肥料効果の高い鉱物相の析出を促進し、肥料効果の低い鉱物相の析出を抑制し、かつ、酸化鉄を含有しても、肥料効果の高いリン酸肥料を安定的に製造する方法を見出した。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have repeatedly studied phosphoric acid fertilizer raw materials having a high fertilizer effect in terms of the component composition and production conditions, and arranging the phosphorus-containing mineral phases in terms of the fertilizer effect has a hierarchy. I found. Then, dephosphorization slag suitable as a raw material for such phosphate fertilizer is refined under appropriate conditions without assuming the use of converter facilities for hot metal with high phosphorus concentration in hot metal. Has found that it can be manufactured at a reasonable and low cost. Furthermore, by appropriately cooling the dephosphorized slag thus produced, the precipitation of a mineral phase with a high fertilizer effect is promoted, the precipitation of a mineral phase with a low fertilizer effect is suppressed, and iron oxide is contained. However, the present inventors have found a method for stably producing a phosphate fertilizer having a high fertilizer effect.

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下の通りである。   The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.

(1)溶銑中のリン濃度が0.5〜4質量%である溶銑に、CaOとSiO2の質量比を示す指標である塩基度が0.8〜1.5で、かつ、酸化鉄濃度がt.Fe濃度で10質量%以上を含有するフラックスを添加するとともに酸素を吹き込んで、処理終了時の温度を1200℃以上1450℃以下の範囲とする脱リン処理を行い、
当該脱リン処理の途中でスラグ中のリン酸濃度が5質量%以上になった後に、さらに副材を添加することによって、最終的なスラグのCaOとSiO2の質量比である塩基度αを1.5以上3.0以下に調整し、当該スラグ中のリン酸濃度を8〜(−4α2+23α−4)質量%、かつ、酸化鉄(Fe換算)濃度を5〜25質量%にすることを特徴とする、脱リンスラグの製造方法。
(1) The hot metal having a phosphorus concentration in the hot metal of 0.5 to 4% by mass, the basicity as an index indicating the mass ratio of CaO and SiO 2 is 0.8 to 1.5, and the iron oxide concentration Is t. A flux containing 10% by mass or more in Fe concentration is added and oxygen is blown to perform a dephosphorization treatment at a temperature at the end of the treatment in a range of 1200 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower,
After the phosphoric acid concentration in the slag reaches 5% by mass or more during the dephosphorization treatment, by adding a secondary material, the basicity α which is the mass ratio of CaO and SiO 2 in the final slag is obtained. The phosphoric acid concentration in the slag is adjusted to 8 to (-4α 2 + 23α-4) mass%, and the iron oxide (Fe conversion) concentration is adjusted to 5 to 25 mass%. The manufacturing method of the dephosphorization slag characterized by the above-mentioned.

(2)上記(1)項に記載の方法で製造した脱リンスラグを、当該脱リン処理の終了時の温度である1200〜1450℃から600℃まで、600℃に到達するまでの間の温度降下量を600℃に到達するまでの時間で除算した数値で、10℃/min以上の冷却速度で冷却することを特徴とする、
Ca3(PO42−Ca2SiO4固溶体相、5CaO・SiO2・P25相、及び、7CaO・2SiO2・P25相の1種又は2種以上の存在濃度の合計が28質量%以上であるリン酸肥料原料の製造方法。
(2) The temperature drop during the dephosphorization slag produced by the method described in the above item (1) from 1200 to 1450 ° C., which is the temperature at the end of the dephosphorization treatment, to 600 ° C. until reaching 600 ° C. Cooling at a cooling rate of 10 ° C./min or more by dividing the amount by the time until reaching 600 ° C.
Total of existing concentrations of one or more of Ca 3 (PO 4 ) 2 -Ca 2 SiO 4 solid solution phase, 5CaO · SiO 2 · P 2 O 5 phase, and 7CaO · 2SiO 2 · P 2 O 5 phase The manufacturing method of the phosphate fertilizer raw material whose is 28 mass% or more.

本発明によれば、酸化鉄を含むが、リン酸濃度が高く、肥料効果の高いリン酸肥料原料を製造するのに適した脱リンスラグを、合理的に、かつ、低コストで製造することができる。さらに、その脱リンスラグを適切に冷却することにより、肥料効果の高いリン酸肥料原料とすることができる。   According to the present invention, dephosphorization slag containing iron oxide but having a high phosphoric acid concentration and suitable for producing a fertilizer raw material having a high fertilizer effect can be produced reasonably and at low cost. it can. Furthermore, by appropriately cooling the dephosphorization slag, a phosphate fertilizer raw material having a high fertilizer effect can be obtained.

製鋼工程においてリン酸含有スラグを製造する工程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process of manufacturing phosphoric acid containing slag in a steelmaking process. リン酸濃度及び塩基度とリン含有鉱物相との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between phosphoric acid concentration and basicity, and a phosphorus containing mineral phase. 結晶化度とt.Fe濃度の関係を示す図である。Crystallinity and t. It is a figure which shows the relationship of Fe density | concentration. 固溶体相の存在濃度とt.Fe濃度の関係、及び、C3P相の存在濃度とt.Fe濃度の関係を示す図である。The concentration of the solid solution phase and t. Relationship between Fe concentration, C 3 P phase existing concentration and t. It is a figure which shows the relationship of Fe density | concentration. 固溶体相又はC3P相の存在濃度と冷却速度の関係を示す図である。Is a diagram showing the relationship between existence concentration and the cooling rate of the solid solution phase or C 3 P phase.

本発明の脱リンスラグの製造方法は、溶銑中のリン濃度が0.5〜4質量%である溶銑を、CaOとSiO2の質量比を示す指標である塩基度が0.8〜1.5で、かつ、酸化鉄濃度がt.Fe濃度で10質量%以上を含有するフラックスを用いるとともに酸素を吹き込んで、処理終了時の温度を1200℃以上1450℃以下の範囲とする脱リン処理を行う。 In the method for producing the dephosphorized slag of the present invention, the basicity, which is an index indicating the mass ratio of CaO and SiO 2 , of hot metal having a phosphorus concentration in the hot metal of 0.5 to 4% by mass is 0.8 to 1.5. And the iron oxide concentration is t. A dephosphorization process is performed in which a flux containing 10% by mass or more in Fe concentration is used and oxygen is blown so that the temperature at the end of the process is in the range of 1200 ° C. to 1450 ° C.

その脱リン処理では、その途中でスラグ中のリン酸濃度が5質量%以上になったと判断した後に、さらに副材を添加することによって、最終的なスラグのCaOとSiO2の質量比である塩基度αを1.5以上3.0以下に調整し、当該スラグ中のリン酸濃度を8〜(−4α2+23α−4)質量%、かつ、t.Fe濃度を5〜25質量%にすることを特徴とする。 In the dephosphorization treatment, after determining that the phosphoric acid concentration in the slag has reached 5% by mass or more in the middle of the dephosphorization treatment, it is the mass ratio of CaO and SiO 2 in the final slag by further adding a secondary material. The basicity α is adjusted to 1.5 or more and 3.0 or less, and the phosphoric acid concentration in the slag is 8 to (−4α 2 + 23α-4) mass%, and t. Fe concentration is 5 to 25 mass%.

さらに、本発明のリン酸肥料原料の製造方法は、本発明に係る脱リンスラグの製造方法によって製造された脱リンスラグを用いて、CaOとSiO2の質量濃度比で表示する塩基度αが1.5以上3.0以下であり、P25を8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下、酸化鉄をFe換算で5質量%以上25質量%以下含有する、1200〜1450℃の溶融スラグを、600℃に到達するまでの間の温度降下量を600℃に到達するまでの時間で除算した数値で、10℃/min以上になるように制御して冷却することによって、CaOとSiO2の質量濃度比で表示する塩基度αが1.5以上3.0以下であり、P25を8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下、酸化鉄をFe換算で5質量%以上25質量%以下含有するリン酸肥料原料であって、さらに、前記リン酸肥料原料中、Ca3(PO42−Ca2SiO4固溶体相、5CaO・SiO2・P25相、及び、7CaO・2SiO2・P25相の1種又は2種以上の存在濃度の合計が28質量%以上であるリン酸肥料の原料を製造することを特徴とする。 Furthermore, the method of producing phosphoric acid fertilizer raw materials of the present invention, by using the dephosphorization slag manufactured by the manufacturing method of dephosphorization slag according to the present invention, the basicity to be displayed in the mass concentration ratio of CaO and SiO 2 alpha is 1. 5 or 3.0 or less, P 2 O 5 to 8% by mass or more (-4α 2 + 23α-4)% by mass or less, containing iron oxide than 25 wt% 5 wt% or more in terms of Fe, 1200-1450 By cooling the molten slag at 0 ° C. by controlling the amount of temperature drop until reaching 600 ° C. by the time until reaching 600 ° C. so that it becomes 10 ° C./min or more, The basicity α expressed by the mass concentration ratio of CaO and SiO 2 is 1.5 or more and 3.0 or less, P 2 O 5 is 8 mass% or more (−4α 2 + 23α-4) mass%, iron oxide is Contains 5% to 25% by mass in terms of Fe A phosphate fertilizer material, further, the phosphate fertilizer raw material, Ca 3 (PO 4) 2 -Ca 2 SiO 4 solid solution phase, 5CaO · SiO 2 · P 2 O 5 phase, and, 7CaO · 2SiO 2 · A raw material for phosphate fertilizer in which the total concentration of one or more P 2 O 5 phases is 28% by mass or more is produced.

まず、植物生育用のリン酸肥料の原料(リン酸肥料原料)とするのに適した脱リンスラグ(リン酸含有スラグ)の製造方法について説明する。図1に、製鋼工程において、リン酸含有スラグを製造する工程の一例を示す。   First, the manufacturing method of the dephosphorization slag (phosphoric acid containing slag) suitable for making it the raw material (phosphate fertilizer raw material) of the phosphate fertilizer for plant growth is demonstrated. FIG. 1 shows an example of a process for producing phosphoric acid-containing slag in the steel making process.

図1に示すように、製鋼工程においては、高炉で製造した溶銑であって、通常は、リンを0.08〜0.15質量%含有する溶銑を転炉に移送し、溶銑の上にスラグを形成し、酸素源を吹き込んで、溶銑とスラグの反応で、溶銑の脱リン処理S01を行う。   As shown in FIG. 1, in the steelmaking process, the hot metal produced in a blast furnace, usually containing 0.08 to 0.15% by mass of phosphorus, is transferred to a converter and slag is formed on the hot metal. The hot metal dephosphorization treatment S01 is performed by the reaction of the hot metal and slag by blowing an oxygen source.

脱リン処理S01によって生成した転炉脱リンスラグ41を転炉から排出し、その後、転炉内の溶銑の上に、再度、スラグを形成し、酸素源を吹き込んで、脱炭処理S02を行う。脱炭処理S02で得られた溶鋼に2次精錬S03を施した後、連続鋳造S04で鋼片を製造する。   The converter dephosphorization slag 41 generated by the dephosphorization process S01 is discharged from the converter, and then slag is formed again on the molten iron in the converter, and an oxygen source is blown to perform a decarburization process S02. After subjecting the molten steel obtained in the decarburization treatment S02 to secondary refining S03, a steel slab is produced in continuous casting S04.

脱リン処理S01後、転炉から排出される転炉脱リンスラグ41には、溶銑中のリンが酸化したリン酸とともに、多量の鉄分を含んでいる。そこで、転炉脱リンスラグ41から鉄やリン等の有価元素を回収するために、転炉脱リンスラグ41に還元・改質処理S11を施す。   After the dephosphorization treatment S01, the converter dephosphorization slag 41 discharged from the converter contains a large amount of iron together with phosphoric acid obtained by oxidizing phosphorus in the hot metal. Therefore, in order to recover valuable elements such as iron and phosphorus from the converter dephosphorization slag 41, the converter dephosphorization slag 41 is subjected to reduction / reforming treatment S11.

還元・改質処理S11においては、転炉脱リンスラグ41を溶融し、還元剤及び改質剤として、微粉炭、Al23源、SiO2源を添加して、リンを0.5〜4質量%と多く含有する高リン溶銑42を製造する。 In the reduction / reformation treatment S11, the converter dephosphorization slag 41 is melted, pulverized coal, an Al 2 O 3 source, and an SiO 2 source are added as a reducing agent and a modifying agent, and phosphorus is added in an amount of 0.5-4. A high phosphorus hot metal 42 containing a large amount of mass% is produced.

そして、高リン溶銑42に、生石灰やSiO2などを原料としたフラックスを添加し、酸素を吹き込む脱リン処理S13を施して、植物生育用のリン酸肥料の原料(リン酸肥料原料)として使用可能なリン酸含有スラグ50を製造する。 Then, a flux made from quick lime, SiO 2 or the like is added to the high phosphorus hot metal 42 and subjected to dephosphorization treatment S13 in which oxygen is blown, and used as a raw material for phosphate fertilizer for plant growth (phosphate fertilizer raw material) A possible phosphoric acid-containing slag 50 is produced.

なお、脱リン処理S13によってリン含有濃度で0.1〜0.3質量%まで脱リンされた溶銑51は、高炉で生成された溶銑とともに転炉へ供給されるので、溶銑を無駄に製造するロスが無く合理的なプロセスとなっている。   In addition, since the hot metal 51 dephosphorized to a phosphorus content concentration of 0.1 to 0.3% by mass by the dephosphorization treatment S13 is supplied to the converter together with the hot metal generated in the blast furnace, the hot metal is produced wastefully. It is a reasonable process with no loss.

ここで、本発明製造方法で冷却する溶融スラグ(本発明肥料原料の原料スラグ)の製造方法についてさらに説明する。   Here, the manufacturing method of the molten slag (raw material slag of this invention fertilizer raw material) cooled with this invention manufacturing method is further demonstrated.

リンを0.5〜4質量%含む高P溶銑に、必要に応じ、脱Cr処理を施した後、CaOとSiO2の質量濃度比で表示する塩基度が0.8〜1.5で、かつ、酸化鉄をFe換算で10質量%以上含有するフラックスを用いるとともに酸素を吹き込んで、1200〜1450℃の処理終了後の温度で脱リン処理を施し、スラグ中のリン酸濃度が5質量%以上になった後に、さらに、副材を添加して製造する。 The high P hot metal containing 0.5 to 4% by mass of phosphorus is subjected to Cr removal treatment as necessary, and then the basicity displayed by the mass concentration ratio of CaO and SiO 2 is 0.8 to 1.5, In addition, a flux containing 10 mass% or more of iron oxide in terms of Fe is used and oxygen is blown, and dephosphorization is performed at a temperature after the completion of the processing at 1200 to 1450 ° C., and the phosphoric acid concentration in the slag is 5 mass%. After the above, the secondary material is further added and manufactured.

高P溶銑のリン濃度は0.5〜4質量%とする。高P溶銑のリン濃度が0.5質量%未満であると、処理後のスラグ中のリン酸濃度が8質量%以上に達せず、通常のリン濃度0.15質量%以下の溶銑を脱リンした際に生成する脱リンスラグのリン酸濃度5質量%未満と大差がないので、高P溶銑のリン濃度は0.5質量%以上が適している。好ましくは1質量%以上である。   The phosphorus concentration of the high P hot metal is 0.5 to 4% by mass. When the phosphorus concentration of the high P hot metal is less than 0.5% by mass, the phosphoric acid concentration in the slag after the treatment does not reach 8% by mass or more, and the hot metal having a normal phosphorus concentration of 0.15% by mass or less is dephosphorized. Since the phosphoric acid concentration of the dephosphorized slag produced at the time is less than 5% by mass, the phosphorus concentration of the high P molten iron is suitably 0.5% by mass or more. Preferably it is 1 mass% or more.

一方、高P溶銑のリン濃度が4質量%を超えると、スラグ中のリン酸濃度が(−4α2+23α−4)質量%を超え、肥料効果の低いリン酸スラグしか得ることができないので、高P溶銑のリン濃度は4質量%以下とする。 On the other hand, if the phosphorus concentration of the high P hot metal exceeds 4% by mass, the phosphoric acid concentration in the slag exceeds (-4α 2 + 23α-4)% by mass, and only phosphate slag with a low fertilizer effect can be obtained. The phosphorus concentration of the high P hot metal is 4% by mass or less.

フラックスの塩基度(CaOとSiO2の質量濃度比)は0.8〜1.5とする。フラックスの塩基度が0.8未満であると、高リン溶銑といえども、脱リンを行うことができず、スラグ中のリン酸濃度が8質量%に達しないので、フラックスの塩基度は0.8以上とする。 The basicity of the flux (the mass concentration ratio of CaO and SiO 2 ) is 0.8 to 1.5. When the basicity of the flux is less than 0.8, dephosphorization cannot be performed even in high phosphorus hot metal, and the phosphoric acid concentration in the slag does not reach 8% by mass, so the basicity of the flux is 0. .8 or more.

一方、フラックスの塩基度が1.5を超えると、脱リン処理の初期においてはスラグのリン酸濃度が未だ低い(P25<5質量%)ので、フラックスをスラグに添加しても滓化性が悪くなる。そこで、滓化性を良くしようとスラグの温度を上げると、スラグの脱リン能が低下してしまうので、フラックスの塩基度は1.5以下とする必要がある。 On the other hand, if the basicity of the flux exceeds 1.5, the phosphoric acid concentration of the slag is still low (P 2 O 5 <5% by mass) at the initial stage of the dephosphorization treatment. The chemical properties become worse. Therefore, if the temperature of the slag is increased in order to improve hatchability, the dephosphorization ability of the slag is lowered, so the basicity of the flux needs to be 1.5 or less.

フラックス中の酸化鉄の濃度は、Fe換算で10質量%以上とする。フラックス中の酸化鉄がFe換算で10質量%未満であると、スラグのリン酸濃度が低い場合(P25<5質量%)に、滓化性の良いスラグを得ることができないし、酸素ポテンシャルが低いために脱リンが進行しないので、フラックス中の酸化鉄はFe換算で10質量%以上とする必要がある。より好ましくは14質量%以上である。 The concentration of iron oxide in the flux is 10% by mass or more in terms of Fe. When the iron oxide in the flux is less than 10% by mass in terms of Fe, when the phosphoric acid concentration of the slag is low (P 2 O 5 <5% by mass), it is not possible to obtain a slag with good hatchability, Since dephosphorization does not proceed because the oxygen potential is low, the iron oxide in the flux needs to be 10% by mass or more in terms of Fe. More preferably, it is 14 mass% or more.

脱リンは、処理終了時の温度で1200〜1450℃の範囲で行う。処理終了時の温度が1200℃未満であると、添加したフラックスの溶融滓化が進み難く、十分に溶融滓化しなくなるので、脱リン処理終了時の温度は1200℃以上にする必要がある。好ましくは1250℃以上である。   Dephosphorization is performed in the range of 1200 to 1450 ° C. at the temperature at the end of the treatment. If the temperature at the end of the treatment is less than 1200 ° C., it is difficult for the added flux to melt and not sufficiently melt, so that the temperature at the end of the dephosphorization treatment needs to be 1200 ° C. or higher. Preferably it is 1250 degreeC or more.

一方、脱リン処理終了時の温度が1450℃を超えると、脱リン反応の平衡上、スラグへのPの移行が少なくなるし、処理容器の内壁耐火物の溶損も増加するので、脱リン処理終了時の温度は1450℃以下とする必要がある。好ましくは1400℃以下である。   On the other hand, if the temperature at the end of the dephosphorization process exceeds 1450 ° C., the transfer of P to the slag decreases due to the equilibrium of the dephosphorization reaction, and the melting loss of the inner wall refractory of the processing container also increases. The temperature at the end of the treatment needs to be 1450 ° C. or lower. Preferably it is 1400 degrees C or less.

脱リン処理時の温度は、脱リン処理終了時に限らず上記した理由により、1200〜1450℃の範囲で行うことが好ましい。この温度は、溶銑に酸素を吹き込むことで調整できるが、熱源の供給を適宜併用しても良い。   The temperature during the dephosphorization treatment is not limited to when the dephosphorization treatment is completed, and is preferably performed in the range of 1200 to 1450 ° C. for the reason described above. This temperature can be adjusted by blowing oxygen into the hot metal, but supply of a heat source may be used in combination as appropriate.

脱リン処理の途中でスラグ中のリン酸濃度が5質量%以上になった時、さらに、副材(生石灰や、前記した脱リンS01および脱炭S02等で生成するスラグ等のCaO含有物質)を添加して、スラグの塩基度を1.5以上3.0以下に調整し、最終的に、「CaOとSiO2の重量濃度比で表示する塩基度αが1.5以上3.0以下であり、P25を8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下、酸化鉄をFe換算で5質量%以上25質量%以下含有する脱リンスラグ」を製造する。 When the phosphoric acid concentration in the slag reaches 5% by mass or more during the dephosphorization process, the secondary material (CaO-containing substances such as quick lime and slag produced by the dephosphorization S01 and decarburization S02) To adjust the basicity of the slag to 1.5 or more and 3.0 or less, and finally, “basicity α expressed by weight concentration ratio of CaO and SiO 2 is 1.5 or more and 3.0 or less. And dephosphorization slag containing P 2 O 5 in an amount of 8% by mass or more (−4α 2 + 23α-4)% by mass and iron oxide in an amount of 5% by mass to 25% by mass in terms of Fe.

なお、スラグ中のリン酸濃度の判断と副材の添加は、例えば、次のように行うことができる。但し、脱リン処理の対象とする溶銑の成分と添加するフラックスの組成と量とが分かっていれば、過去の脱リン処理での反応進行状況を参考にして容易に判断することができるので、処理の都度、途中で溶銑やスラグのサンプリングを必要とする訳ではない。   The determination of the phosphoric acid concentration in the slag and the addition of the secondary material can be performed as follows, for example. However, if the component of the hot metal to be dephosphorized and the composition and amount of the flux to be added are known, it can be easily judged with reference to the reaction progress in the past dephosphorization, It does not necessarily require hot metal or slag sampling during the process.

(a)途中で一度、溶銑をサンプリングおよび迅速分析を行い、溶銑濃度およびフラックス添加量からマスバランス計算を行い、リン酸濃度を算出する。リン酸濃度が5質量%以上であれば副材(石灰分)を添加する。リン酸濃度が5質量%未満であれば、引き続き脱リン処理を行い、再度、溶銑をサンプリングして、リン酸濃度を算出する。   (a) The hot metal is sampled and analyzed rapidly once in the middle, and the mass balance is calculated from the hot metal concentration and the flux addition amount to calculate the phosphoric acid concentration. If the phosphoric acid concentration is 5% by mass or more, a secondary material (lime) is added. If the phosphoric acid concentration is less than 5% by mass, dephosphorization is continued, and the hot metal is sampled again to calculate the phosphoric acid concentration.

(b)途中で一度、スラグをサンプリングし、XRFなどでスラグ組成を迅速に分析する。リン酸濃度が5質量%以上であれば副材(石灰分)を添加する。リン酸濃度が5質量%未満であれば、引き続き脱リン処理を行い、再度、スラグをサンプリングして、リン酸濃度を算出する。   (b) The slag is sampled once in the middle, and the slag composition is quickly analyzed by XRF or the like. If the phosphoric acid concentration is 5% by mass or more, a secondary material (lime) is added. If the phosphoric acid concentration is less than 5% by mass, dephosphorization is subsequently performed, slag is sampled again, and the phosphoric acid concentration is calculated.

この副材の添加は、リン酸濃度が5質量%以上になったと判断した時点以降に行えばよいが、この副材の溶融滓化の容易性と脱リン処理の安定性を考慮して、脱リン処理を終了する3分前までに、添加を終えることが好ましい。   The addition of this secondary material may be performed after the time point when the phosphoric acid concentration has been determined to be 5% by mass or more, but considering the ease of melt hatching of this secondary material and the stability of the dephosphorization treatment, It is preferable to finish the addition by 3 minutes before finishing the dephosphorization treatment.

以上、本発明製造方法で冷却する溶融スラグ(本発明肥料原料の原料スラグ)の製造方法について説明したが、該製造方法においては、低塩基度で操業を行い、さらに、P25による液相線温度(融点)降下効果を利用するので、トーマス製鋼法(非特許文献1(処理温度1550℃以上)より低い温度(1200〜1450℃)で滓化性の良いスラグを得ることが可能である。 Having described a method for manufacturing the molten slag (raw slag of the present invention the fertilizer raw materials) for cooling in the present invention production process, in the production method, performed operations in low basicity, further liquid by P 2 O 5 Since the effect of lowering the phase line temperature (melting point) is used, it is possible to obtain a slag with good hatchability at a temperature (1200 to 1450 ° C.) lower than that of the Thomas Steelmaking method (non-patent document 1 (processing temperature 1550 ° C. or higher)). is there.

本発明方法では、高P濃度の溶銑から高リン酸濃度の肥料に好適なスラグと通常の鉄鋼製品製造に支障の無いP濃度の溶銑とが製造されるため、本発明方法は処理内容に無駄が無く、合理的なプロセスといえる。   In the method of the present invention, slag suitable for fertilizer having a high phosphoric acid concentration and hot metal having a P concentration that does not hinder normal steel product production are produced from the hot P concentration hot metal, and therefore the method of the present invention is wasteful in processing contents. This is a rational process.

また、高リン溶銑から溶鋼ではなく溶銑を製造するので、脱炭反応はほとんど起こらない。その結果、転炉や排ガス設備を必要とせず、鍋などの簡易な脱リン設備で操業が可能である。したがって、本発明に係る肥料原料の原料とするスラグを低コストで製造することができる。   Moreover, since hot metal is produced from high phosphorus hot metal instead of molten steel, decarburization reaction hardly occurs. As a result, it is possible to operate with a simple dephosphorization facility such as a pot without the need for a converter or exhaust gas facility. Therefore, the slag used as the raw material for the fertilizer raw material according to the present invention can be manufactured at a low cost.

上記したように脱リン処理S13を行って脱リンスラグを製造した後、そのスラグから肥料効果の高いリン酸肥料の原料を製造するためには、脱リン処理後のスラグを処理炉から排出する際に、そのスラグの冷却速度を制御して、リン酸肥料原料中の可溶性リン酸の量を増大する必要がある。   After producing the dephosphorization slag by performing the dephosphorization treatment S13 as described above, in order to produce a phosphate fertilizer raw material with a high fertilizer effect from the slag, when discharging the slag after the dephosphorization treatment from the processing furnace In addition, it is necessary to control the cooling rate of the slag to increase the amount of soluble phosphoric acid in the phosphate fertilizer raw material.

本発明により製造するリン酸肥料原料は、上記した脱リン処理の結果として、CaOとSiO2の重量比で表示する塩基度αが1.5以上3.0以下で、P25が8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下、酸化鉄がFe換算で5質量%以上25質量%以下であり、さらに、このスラグを脱リン処理後の温度から適切に冷却して凝固させることによって、Ca3(PO42−Ca2SiO4固溶体相、5CaO・SiO2・P25相、及び、7CaO・2SiO2・P25相(以下、3つの鉱物相をまとめて「固溶体相」ということがある。)の1種又は2種以上の存在濃度の合計が28質量%以上になるように製造したものである。 As a result of the dephosphorization treatment described above, the phosphate fertilizer raw material produced according to the present invention has a basicity α expressed by a weight ratio of CaO to SiO 2 of 1.5 to 3.0 and P 2 O 5 of 8 Mass% or more (-4α 2 + 23α-4) mass% or less, iron oxide is 5 mass% or more and 25 mass% or less in terms of Fe, and this slag is appropriately cooled from the temperature after dephosphorization to solidify Ca 3 (PO 4 ) 2 —Ca 2 SiO 4 solid solution phase, 5CaO · SiO 2 · P 2 O 5 phase, and 7CaO · 2SiO 2 · P 2 O 5 phase (hereinafter referred to as three mineral phases). (Sometimes collectively referred to as “solid solution phase.”), The total concentration of one or more of them is 28% by mass or more.

脱リン処理S13(図1、参照)を行う際に、その脱リン処理S13終了時の処理容器内の溶融スラグの塩基度αが1.5以上3.0以下で、P25が8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下、酸化鉄がFe換算で5質量%以上25質量%以下になるように、脱リン処理条件を調整した理由の一つは、前述した脱リン処理条件により製造するのに適したものだからである。 When performing the dephosphorization treatment S13 (see FIG. 1), the basicity α of the molten slag in the treatment container at the end of the dephosphorization treatment S13 is 1.5 or more and 3.0 or less, and P 2 O 5 is 8 One of the reasons why the dephosphorization conditions were adjusted so that the iron oxide was 5% by mass or more and 25% by mass or less in terms of Fe was not less than 4% by mass (−4α 2 + 23α-4)% by mass. This is because it is suitable for manufacturing under the phosphorus treatment conditions.

但し、そのように組成と温度を調整した溶融スラグを、その処理終了時の温度である1200〜1450から600℃に到達するまでの間の温度降下量を600℃に到達するまでの時間で除算した数値(以下「600℃までの冷却速度」ということがある。)で、10℃/min以上になるように制御して、好ましくは30℃/min以上になるように制御して冷却すると、以下に説明するように肥料効果が高いリン酸肥料原料とすることができることを、前述した脱リン処理条件の調整方法と併せて見出したのである。   However, the molten slag whose composition and temperature are adjusted in this way is divided by the time until the temperature reaches 600 ° C. until the temperature reaches 600 ° C. from 1200 to 1450 which is the temperature at the end of the treatment. When it is controlled to be 10 ° C./min or more, preferably 30 ° C./min or more, and cooled by the numerical value obtained (hereinafter sometimes referred to as “cooling rate to 600 ° C.”), The present inventors have found that a phosphate fertilizer raw material having a high fertilizer effect can be obtained as described below, together with the method for adjusting the dephosphorization treatment conditions described above.

したがって、この併せて見出したこととの整合化を図ったことが、脱リン処理S13を行う条件を前記したように定めたもう一つの理由である。   Therefore, it is another reason why the conditions for performing the dephosphorization treatment S13 are determined as described above, aiming for consistency with this finding.

以下、肥料効果が高いリン酸肥料原料とするための観点から、リン酸含有スラグのリン含有鉱物相から固溶体相の析出を促進し、Ca3(PO42相(以下「C3P相」と記載することがある。)の析出を抑制する理由、成分組成を限定する理由、塩基度、P25濃度、酸化鉄濃度を限定する理由、また、脱リン処理を行ってリン酸含有スラグを製造する時、溶融スラグからの冷却速度を限定する理由について説明する。 Hereinafter, from the viewpoint of making a phosphate fertilizer raw material with a high fertilizer effect, precipitation of a solid solution phase is promoted from the phosphorus-containing mineral phase of the phosphoric acid-containing slag, and the Ca 3 (PO 4 ) 2 phase (hereinafter referred to as “C 3 P phase”). )), The reason why the component composition is limited, the reason why the basicity, the P 2 O 5 concentration and the iron oxide concentration are limited, and the phosphoric acid after dephosphorization treatment. The reason for limiting the cooling rate from the molten slag when producing the containing slag will be described.

まず、固溶体相の析出を促進し、C3P相の析出を抑制する理由について説明する。 First, the reason for promoting the precipitation of the solid solution phase and suppressing the precipitation of the C 3 P phase will be described.

表1に示す成分組成のスラグ原料は、脱リン処理S13(図1、参照)により生成されたものである。脱リン処理S13により生成されたスラグを、その処理終了時のスラグ温度である1200〜1450℃から600℃までの冷却速度が10℃/min以上になるように制御して冷却し、そのスラグの温度が25℃程度の常温になった後に、その試料中のリン含有鉱物相を、XRD、SEMなどで確認した。   The slag raw material having the composition shown in Table 1 is produced by dephosphorization treatment S13 (see FIG. 1). The slag generated by the dephosphorization treatment S13 is cooled by controlling the cooling rate from 1200 to 1450 ° C. to 600 ° C., which is the slag temperature at the end of the treatment, to 10 ° C./min or more. After the temperature reached room temperature of about 25 ° C., the phosphorus-containing mineral phase in the sample was confirmed by XRD, SEM or the like.

一部のスラグ試料では、結晶相の他にガラス相が確認された。ガラス相は、リンを含有していることが確認された。一方、結晶相は、リン酸塩相、ケイ酸塩相、FeO相の三つの鉱物相に分類することが可能であった。リン酸塩相は、C3P相と固溶体相の二種類であった。結果を表1に纏めて示す。 In some slag samples, a glass phase was confirmed in addition to the crystalline phase. The glass phase was confirmed to contain phosphorus. On the other hand, the crystal phase could be classified into three mineral phases: phosphate phase, silicate phase, and FeO phase. There were two types of phosphate phases: C 3 P phase and solid solution phase. The results are summarized in Table 1.

Figure 2016074940
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リン酸肥料として重要な部分であるリンが存在する鉱物相(以下「リン含有鉱物相」ということがある。)は、ガラス相、C3P相、固溶体相であることが解った。表1中の○は、主要な鉱物相であることを示し、△は、主要でない鉱物相又は微量に存在する鉱物相を意味する。結晶相であるC3P相と固溶体相が同時に析出することはなく、また、C3P相、又は、固溶体相が析出する時、ガラス相が同時に析出する場合があった。 It was found that the mineral phase in which phosphorus, which is an important part as a phosphate fertilizer, is present (hereinafter sometimes referred to as “phosphorus-containing mineral phase”) is a glass phase, a C 3 P phase, and a solid solution phase. ○ in Table 1 indicates that it is a major mineral phase, and Δ means a minor mineral phase or a minor mineral phase. The C 3 P phase and the solid solution phase which are crystal phases are not precipitated at the same time, and when the C 3 P phase or the solid solution phase is precipitated, the glass phase may be precipitated at the same time.

別途調査した結果から、(a)C3P相、ガラス相、及び、固溶体相の可溶性リン酸率には序列があり、(b)C3P相<<ガラス相<固溶体相の順に可溶性リン酸率が大きくなり、(c)固溶体相が、可溶性リン酸率が最も高い相であり、C3P相が、可溶性リン酸率が最も低い相であることが解っている。 From the results of separate investigation, (a) the soluble phosphoric acid ratio of the C 3 P phase, glass phase, and solid solution phase has an order, and (b) the soluble phosphorus in the order of C 3 P phase << glass phase <solid solution phase. It is known that the acid ratio increases, (c) the solid solution phase is the phase having the highest soluble phosphoric acid ratio, and the C 3 P phase is the phase having the lowest soluble phosphoric acid ratio.

そのことから、スラグ中の肥料効果、つまり、可溶性リン酸濃度を高めるためには、C3P相の析出を可能な限り抑制して、固溶体相を積極的に析出させる必要があった。 Therefore, in order to increase the fertilizer effect in slag, that is, the concentration of soluble phosphoric acid, it was necessary to suppress the precipitation of the C 3 P phase as much as possible and to actively precipitate the solid solution phase.

即ち、本発明者らは、リン含有鉱物相において、C3P相の析出を抑え、固溶体相の析出を促進することにより、可溶性リン酸濃度が高い脱リンスラグ(リン酸肥料原料)とすることができることを認識していたのである。 That is, the present inventors make dephosphorization slag (phosphoric acid fertilizer raw material) with a high soluble phosphoric acid concentration by suppressing the precipitation of the C 3 P phase and promoting the precipitation of the solid solution phase in the phosphorus-containing mineral phase. He knew that he could do it.

リン酸肥料原料は、主成分として、CaO、SiO2、P25、及び、酸化鉄を含んでおり、各成分の合計を60質量%以上とすることが好ましい。各成分の合計が60質量%未満であると、上記成分以外の成分とリン酸が化合物を形成して、リン酸含有鉱物相の生成を制御することができなく場合があるので、上記各成分の合計は60質量%以上とすることが適している。好ましくは70質量%以上である。 The phosphate fertilizer raw material contains CaO, SiO 2 , P 2 O 5 , and iron oxide as main components, and the total of each component is preferably 60% by mass or more. If the total amount of each component is less than 60% by mass, components other than the above components and phosphoric acid may form a compound, and the generation of the phosphoric acid-containing mineral phase may not be controlled. It is suitable that the total is 60 mass% or more. Preferably it is 70 mass% or more.

ただし、酸化鉄の濃度は、試料中のFe濃度で表示することとし、以後、“t.Fe濃度”と表示する。   However, the concentration of iron oxide is expressed as the Fe concentration in the sample, and hereinafter referred to as “t.Fe concentration”.

本発明者らは、固溶体相が最も安定的に析出する条件を検討した。図2に、t.Fe濃度を10質量%、MnO濃度を5質量%、MgO濃度を5質量%、Al23濃度を3質量%に固定し、溶融スラグを、脱リン処理S13後の温度である1200〜1450℃から600℃までの冷却速度が、10℃/min以上になるように制御して冷却した際の、リン酸濃度及び塩基度とリン含有鉱物相との関係を示す。 The present inventors examined the conditions under which the solid solution phase is most stably precipitated. In FIG. The Fe concentration is 10% by mass, the MnO concentration is 5% by mass, the MgO concentration is 5% by mass, the Al 2 O 3 concentration is 3% by mass, and the molten slag is 1200 to 1450 which is the temperature after the dephosphorization treatment S13. The relationship between the phosphoric acid concentration and the basicity and the phosphorus-containing mineral phase when the cooling rate from 10 ° C. to 600 ° C. is controlled to be 10 ° C./min or higher is shown.

即ち、図2は、リン含有鉱物相の塩基度依存性及びP25濃度依存性を示している。○は、固溶体相が析出した場合を示し、×は、C3P相が析出した場合を示す。塩基度α(=CaO/SiO2)が1.5以上3.0以下で、固溶体相が析出する。それ故、肥料効果を高めるには、塩基度αを1.5以上3.0以下にする必要がある。 That is, FIG. 2 shows the basicity dependence and the P 2 O 5 concentration dependence of the phosphorus-containing mineral phase. ○ indicates a case where a solid solution phase is precipitated, and × indicates a case where a C 3 P phase is precipitated. When the basicity α (= CaO / SiO 2 ) is 1.5 or more and 3.0 or less, a solid solution phase is precipitated. Therefore, in order to enhance the fertilizer effect, the basicity α needs to be 1.5 or more and 3.0 or less.

塩基度αが1.5より小さいか、又は、3.0より大きい場合は、C3P相が析出して肥料効果が低下する。それ故、脱リン処理時には、添加する生石灰やSiO2などのフラックスの量を調整し、スラグの塩基度αを1.5以上3.0以下にする。 Basicity α is 1.5 or less, or, if greater than 3.0, the fertilizer effect decreases in precipitation C 3 P phase. Therefore, during the dephosphorization treatment, the amount of flux such as quick lime and SiO 2 to be added is adjusted, and the basicity α of the slag is adjusted to 1.5 or more and 3.0 or less.

塩基度αが1.5以上3.0以下のスラグにおける固溶体相の全スラグ質量に対する存在比をSEMで測定したところ、リン酸濃度が8質量%以上で固溶体相が28質量%以上存在することを確認できた。   When the abundance ratio of the solid solution phase in the slag having a basicity α of 1.5 or more and 3.0 or less with respect to the total slag mass is measured by SEM, the phosphoric acid concentration is 8 mass% or more and the solid solution phase is 28 mass% or more. Was confirmed.

次に、リン酸濃度の上限を、塩基度αの二次式で限定する理由について説明する。図2に示すように、塩基度αが1.5〜3.0の範囲内でも、リン酸濃度がある程度以上に増加すると、C3P相が析出し始める。そのC3P相が析出し始めるリン酸濃度は、塩基度αが増加すると二次曲線的に増加することを実験的に確認したので、二次曲線的に増加するリン酸濃度を(−4α2+23α−4)で近似した。 Next, the reason why the upper limit of the phosphoric acid concentration is limited by a secondary expression of basicity α will be described. As shown in FIG. 2, even when the basicity α is in the range of 1.5 to 3.0, when the phosphoric acid concentration is increased to a certain extent, the C 3 P phase starts to precipitate. Since it was experimentally confirmed that the phosphate concentration at which the C 3 P phase begins to precipitate increases with a quadratic curve when the basicity α increases, the phosphate concentration that increases with a quadratic curve is set to (−4α 2 + 23α-4).

即ち、塩基度を一定にして、リン酸濃度を0質量%から増加させていくと、8質量%の条件から固溶体相が析出するようになり、リン酸濃度が(−4α2+23α−4)質量%以下の領域では、リン含有鉱物相は固溶体相であるが、(−4α2+23α−4)質量%を超えると、リン含有鉱物相はC3P相となる。 That is, when the basicity is kept constant and the phosphoric acid concentration is increased from 0% by mass, a solid solution phase is precipitated from the condition of 8% by mass, and the phosphoric acid concentration becomes (−4α 2 + 23α-4). In the region of mass% or less, the phosphorus-containing mineral phase is a solid solution phase, but when it exceeds (−4α 2 + 23α-4) mass%, the phosphorus-containing mineral phase becomes a C 3 P phase.

そこで、リン酸肥料原料のリン含有鉱物相がC3P相であると肥料効果が落ちるので、リン酸濃度は8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下とする。そのため、脱リン処理時、スラグに添加するフラックスの量を調整して、リン酸濃度を8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下にする必要がある。 Therefore, if the phosphorus-containing mineral phase of the phosphate fertilizer raw material is a C 3 P phase, the fertilizer effect is reduced, so the phosphoric acid concentration is 8 mass% or more (−4α 2 + 23α-4) mass% or less. Therefore, it is necessary to adjust the amount of flux added to the slag during the dephosphorization treatment so that the phosphoric acid concentration is 8 mass% or more (−4α 2 + 23α-4) mass% or less.

リン酸濃度が8質量%未満であると、リン酸濃度が低いうえに、リン含有鉱物相は、固溶体相でなく、C3P相である。その結果、リン酸肥料の使用量が多大になり、肥料としての商品価値が低下する。 When the phosphoric acid concentration is less than 8% by mass, the phosphoric acid concentration is low and the phosphorus-containing mineral phase is not a solid solution phase but a C 3 P phase. As a result, the amount of phosphoric acid fertilizer used becomes large, and the commercial value as a fertilizer decreases.

t.Fe濃度は、5質量%以上25質量%とする。表1に示す試料の中で塩基度αが1.5以上3.0以下で、かつ、リン酸濃度が12質量%以上20質量%以下の試料における、結晶化度とt.Fe濃度の関係を図3に示す。   t. Fe concentration shall be 5 mass% or more and 25 mass%. Among the samples shown in Table 1, the degree of crystallinity and t. In a sample having a basicity α of 1.5 or more and 3.0 or less and a phosphoric acid concentration of 12% by mass or more and 20% by mass or less. The relationship of Fe concentration is shown in FIG.

t.Fe濃度が5質量%より小さいと、スラグ中にガラス相が存在し、5質量%以上では、結晶化度が100%となり結晶相が存在する。酸化鉄は、FeOとして存在すると考えられており、塩基性酸化物であって、スラグの結晶化を促進する成分である。それ故、結晶相である固溶体相を析出させるためには、5質量%以上の酸化鉄が必要であることが解る。   t. When the Fe concentration is less than 5% by mass, a glass phase is present in the slag. When the Fe concentration is 5% by mass or more, the crystallinity is 100% and the crystal phase is present. Iron oxide is considered to exist as FeO and is a basic oxide and a component that promotes crystallization of slag. Therefore, it can be understood that 5% by mass or more of iron oxide is necessary to precipitate the solid solution phase which is a crystalline phase.

図4に、上記試料における固溶体相の存在濃度とt.Fe濃度の関係、及び、C3P相の存在濃度とt.Fe濃度の関係を示す。t.Fe濃度が5質量%以上25質量%以下の範囲では固溶体相が析出し、t.Fe濃度が25質量%を超えるとC3P相が析出した。 FIG. 4 shows the concentration of the solid solution phase in the sample and t. Relationship between Fe concentration, C 3 P phase existing concentration and t. The relationship of Fe concentration is shown. t. When the Fe concentration is in the range of 5% by mass or more and 25% by mass or less, a solid solution phase is precipitated, and t. When the Fe concentration exceeded 25% by mass, a C 3 P phase was precipitated.

この結果から、固溶体相を析出させるためには、脱リン処理時に吹き込む酸素量を調整して、t.Fe濃度を5質量%以上25質量%以下にする必要があることが解る。   From this result, in order to precipitate the solid solution phase, the amount of oxygen blown during the dephosphorization treatment is adjusted, and t. It can be seen that the Fe concentration needs to be 5 mass% or more and 25 mass% or less.

リン酸肥料原料を製造する際には、上記組成に調整した1200〜1450℃の溶融スラグを、600℃までの冷却速度が10℃/min以上になるように制御して冷却する必要がある。溶融スラグの温度が1200℃未満であると、スラグが完全に溶融しない場合があり、その場合、リン酸肥料としての肥料効果が発現しない。   When manufacturing a phosphate fertilizer raw material, it is necessary to control and cool the 1200 to 1450 degreeC molten slag adjusted to the said composition so that the cooling rate to 600 degreeC may be 10 degreeC / min or more. If the temperature of the molten slag is less than 1200 ° C., the slag may not be completely melted, and in that case, the fertilizer effect as a phosphate fertilizer does not appear.

溶融スラグの温度を、1450℃を超える温度とすると、溶融スラグが凝固を始める温度まで少し時間が経過するので、そのような溶融スラグである時間を析出相の調整を目的とする冷却速度の制御期間に含めることは不適当となる。   When the temperature of the molten slag exceeds 1450 ° C., a little time elapses until the temperature at which the molten slag begins to solidify. Therefore, the cooling rate control for adjusting the precipitation phase is performed for such time as the molten slag. Inclusion in the period is inappropriate.

溶融スラグの塩基度、リン酸濃度、t.Fe濃度が上記した範囲内にある場合でも、必ずしもC3P相の析出を抑制できるわけではない。C3P相の析出を抑制するためには、溶融スラグを冷却する冷却速度も重要な因子となるからである。 Molten slag basicity, phosphoric acid concentration, t. Even when the Fe concentration is within the above-described range, it is not always possible to suppress the precipitation of the C 3 P phase. This is because the cooling rate for cooling the molten slag is an important factor for suppressing the precipitation of the C 3 P phase.

本発明者らは、塩基度α:1.6、Al23:3質量%、MgO:9質量%、P25:18質量%、t.Fe濃度:6質量%の溶融スラグ試料を、600℃までの冷却速度が:1℃/min、5℃/min、10℃/min、30℃/min、及び、50℃/minになるよう制御して冷却し、試料中のリン含有鉱物相の存在濃度を調査した。 The inventors of the present invention have a basicity α: 1.6, Al 2 O 3 : 3% by mass, MgO: 9% by mass, P 2 O 5 : 18% by mass, t. Control of a molten slag sample having an Fe concentration of 6 mass% so that the cooling rate to 600 ° C. is 1 ° C./min, 5 ° C./min, 10 ° C./min, 30 ° C./min, and 50 ° C./min. The sample was then cooled, and the concentration of the phosphorus-containing mineral phase in the sample was examined.

脱リン処理後の温度から600℃までの間の冷却速度を、600℃に到達するまでの間は、所定の冷却速度以上になるように制御することとしたのは、スラグ中のリン含有鉱物相がその温度範囲で定まり、600℃より下の温度領域では、鉱物相に変化が生じないからである。調査結果を図5に示す。   It was decided that the cooling rate between the temperature after the dephosphorization process to 600 ° C. was controlled to be equal to or higher than the predetermined cooling rate until reaching 600 ° C. This is because the phase is determined within the temperature range, and in the temperature region below 600 ° C., the mineral phase does not change. The survey results are shown in FIG.

図5に示すように、前記冷却速度が1℃/min、5℃/minでは、C3P相のみが析出し、前記冷却速度が10℃/min、30℃/min、50℃/minでは、固溶体相のみが析出した。 As shown in FIG. 5, when the cooling rate is 1 ° C./min and 5 ° C./min, only the C 3 P phase is precipitated, and when the cooling rate is 10 ° C./min, 30 ° C./min, and 50 ° C./min. Only the solid solution phase precipitated.

この結果から、固溶体相の存在濃度を28質量%以上にするには、水冷や溶融スラグを鉄板の板に流し込んで急冷する方法などを用いて、600℃に到達するまでの間の前記数値で、10℃/min以上になるように制御して冷却する必要があることが解る。好ましくは30℃/min以上である。   From this result, in order to increase the existing concentration of the solid solution phase to 28% by mass or more, the above-mentioned numerical value until reaching 600 ° C. is used by using water cooling or a method of pouring molten slag into a steel plate and quenching. It turns out that it is necessary to control and cool so that it may become 10 degrees C / min or more. Preferably it is 30 degrees C / min or more.

以上、リン酸含有スラグの製造方法及びリン酸含有スラグについて説明したが、本発明は、上記説明に限定されることはなく、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。   As mentioned above, although the manufacturing method and phosphoric acid containing slag of phosphoric acid containing slag were demonstrated, this invention is not limited to the said description, In the range which does not deviate from the technical idea of invention, it can change suitably.

なお、図1に示すリン酸含有スラグを製造する工程においては、転炉脱リンスラグから得た高リン溶銑を脱リン処理してリン酸含有スラグを製造すると説明したが、リン酸含有スラグを製造は、この説明に限定されることはない。   In addition, in the process of manufacturing the phosphoric acid containing slag shown in FIG. 1, although it demonstrated that the high phosphorus hot metal obtained from the converter dephosphorization slag was dephosphorized and manufactured phosphoric acid containing slag, manufacturing phosphoric acid containing slag was manufactured. Is not limited to this description.

例えば、高炉で生成した溶銑を脱リン処理することで製造してもよい。また、生石灰、SiO2、P25、酸化鉄などを出発原料として、上記組成範囲に入るように混合した後、溶融して、上記冷却速度で冷却してリン酸肥料原料を製造してもよい。 For example, the hot metal produced in the blast furnace may be manufactured by dephosphorization. In addition, quick lime, SiO 2 , P 2 O 5 , iron oxide and the like are mixed as starting materials so as to enter the above composition range, and then melted and cooled at the cooling rate to produce a phosphate fertilizer raw material. Also good.

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。   Next, examples of the present invention will be described. The conditions in the examples are one example of conditions used for confirming the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is based on these one example conditions. It is not limited. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.

(実施例)
溶銑中のリン濃度が0.5〜4質量%で、C濃度が3〜5質量%である溶銑を、CaOとSiO2の質量比を示す指標である塩基度が0.8〜1.5で、かつ、酸化鉄濃度がt.Fe濃度で10質量%以上を含有するフラックスを用いるとともに酸素を吹き込んで、処理終了時の温度を1200℃以上1450℃以下の範囲とする脱リン処理を行った。
(Example)
The basicity, which is an index indicating the mass ratio of CaO and SiO 2, of hot metal having a phosphorus concentration in the hot metal of 0.5 to 4 mass% and a C concentration of 3 to 5 mass%. And the iron oxide concentration is t. A flux containing 10% by mass or more in Fe concentration was used, and oxygen was blown to perform a dephosphorization treatment in which the temperature at the end of the treatment was in the range of 1200 ° C. to 1450 ° C.

その脱リン処理では、その途中でスラグ中のリン酸濃度が5質量%以上になったと判断した時点から2分の間に、さらに副材として一般的な製鋼精錬処理後のスラグを添加した。この操作によって、最終的なスラグのCaOとSiO2の質量比である塩基度αを1.5以上3.0以下に調整し、当該スラグ中のリン酸濃度を8〜(−4α2+23α−4)質量%、かつ、t.Fe濃度を5〜25質量%にすることを特徴とする脱リンスラグを安定して製造することができた。 In the dephosphorization process, a slag after a general steelmaking refining process was further added as a secondary material within 2 minutes from the time when it was determined that the phosphoric acid concentration in the slag became 5 mass% or more. By this operation, the basicity α which is the mass ratio of CaO and SiO 2 in the final slag is adjusted to 1.5 or more and 3.0 or less, and the phosphoric acid concentration in the slag is adjusted to 8 to (−4α 2 + 23α− 4) mass%, and t. The dephosphorization slag characterized by making Fe concentration into 5-25 mass% was able to be manufactured stably.

そのスラグは、CaO、SiO2、P25、及び、酸化鉄(Fe換算)を合計で60質量%以上含有していた。 The slag contained 60% by mass or more in total of CaO, SiO 2 , P 2 O 5 , and iron oxide (Fe conversion).

このとき同時に製造された溶銑の成分は、リン濃度が0.1〜0.3質量%でC濃度が3〜4質量%であったので、高炉から出銑された通常の溶銑と混合して通常の転炉製鋼法に供することができた。   At this time, the hot metal components produced at the same time had a phosphorus concentration of 0.1 to 0.3% by mass and a C concentration of 3 to 4% by mass, so they were mixed with ordinary hot metal discharged from the blast furnace. We were able to use it for the usual converter steelmaking process.

さらに、上記した脱リン処理によって製造した脱リンスラグを、600℃までの間は、主として、前記数値で10℃/minの冷却速度になるよう制御して冷却し、スラグの固溶体相の存在比、可溶性リン酸率、及び、結晶化度を調査した。結果を本発明に係る要件を満たして実施した実施例と、一部の要件を満たさずに実施した比較例とを対比して、表2に纏めて示す。   Further, the dephosphorization slag produced by the above dephosphorization treatment is mainly cooled to 600 ° C. so that the cooling rate is 10 ° C./min, and the abundance ratio of the solid solution phase of the slag, The soluble phosphate rate and crystallinity were investigated. The results are shown in Table 2 in comparison with the examples carried out while satisfying the requirements according to the present invention and the comparative examples carried out without satisfying some of the requirements.

Figure 2016074940
Figure 2016074940

可溶性リン酸率を、可溶性リン酸率0.6以上を◎、○、0.5未満を×として評価した。   The soluble phosphoric acid ratio was evaluated by evaluating the soluble phosphoric acid ratio of 0.6 or more as ◎, ○, and less than 0.5 as x.

冷却速度が10℃/minの実施例1〜9のスラグ試料においては、塩基度が1.5以上3.0以下、リン酸濃度が8質量%以上(−4α2+23α−4)質量%以下、t.Fe濃度が5質量%以上25質量%以下で、かつ、全スラグ質量に対する固溶体相の存在濃度が28質量%以上である。 In the slag samples of Examples 1 to 9 having a cooling rate of 10 ° C./min, the basicity is 1.5 or more and 3.0 or less, and the phosphoric acid concentration is 8 mass% or more (−4α 2 + 23α-4) mass% or less. T. The Fe concentration is 5% by mass or more and 25% by mass or less, and the solid solution phase existing concentration is 28% by mass or more with respect to the total slag mass.

比較例1〜8のスラグ試料では、塩基度αが1.5未満と低く、リン酸濃度が(−4α2+23α−4)質量%を超えていたため、また、比較例9のスラグ試料では、塩基度αが1.5未満と低く、t.Fe濃度が25質量%超と高いため、比較例10のスラグ試料では、塩基度が3.0より高いため、固溶体相が析出しなかった。 In the slag samples of Comparative Examples 1 to 8, since the basicity α was as low as less than 1.5 and the phosphoric acid concentration exceeded (−4α 2 + 23α-4) mass%, in the slag sample of Comparative Example 9, Basicity α is as low as less than 1.5, t. Since the Fe concentration was as high as more than 25% by mass, in the slag sample of Comparative Example 10, since the basicity was higher than 3.0, the solid solution phase did not precipitate.

比較例11のスラグ試料では、リン酸濃度が8質量%より低く、比較例12のスラグ試料では、リン酸濃度が(−4α2+23α−4)質量%より高いため、固溶体相が析出しなかった。比較例13のスラグ試料では、t.Fe濃度が5質量%より低くガラス相となり、また、比較例14と15のスラグ試料では、t.Fe濃度が25質量%より高かったため、固溶体相が析出しなった。 In the slag sample of Comparative Example 11, the phosphoric acid concentration is lower than 8% by mass, and in the slag sample of Comparative Example 12, the phosphoric acid concentration is higher than (−4α 2 + 23α-4)% by mass, so that the solid solution phase does not precipitate. It was. In the slag sample of Comparative Example 13, t. When the Fe concentration is lower than 5% by mass, a glass phase is obtained. In the slag samples of Comparative Examples 14 and 15, t. Since the Fe concentration was higher than 25% by mass, no solid solution phase was precipitated.

比較例13のスラグ試料では、冷却速度が10℃/min未満であるので、固溶体が析出しなかった。   In the slag sample of Comparative Example 13, the cooling rate was less than 10 ° C./min, so no solid solution was precipitated.

同じ組成で冷却速度が異なる実施例6及び10と、比較例16を比較すると、600℃までの冷却速度を10℃/min以上とした場合には、固溶体相が28質量%以上になっていて、600℃までの冷却速度を30℃/minに高めた方が、固溶体相の濃度が高くなっていることを確認した。   When Examples 6 and 10 having the same composition and different cooling rates are compared with Comparative Example 16, when the cooling rate up to 600 ° C. is set to 10 ° C./min or more, the solid solution phase is 28% by mass or more. It was confirmed that the concentration of the solid solution phase was higher when the cooling rate to 600 ° C. was increased to 30 ° C./min.

本発明に係る要件を、冷却速度の制御まで含めて実施した実施例では、リン酸肥料として肥料効果が高いと分かっている、Ca3(PO42−Ca2SiO4固溶体相、5CaO・SiO2・P25相、及び、7CaO・2SiO2・P25相の1種又は2種以上の存在濃度の合計が28質量%以上である、リン酸肥料の原料とするに適したものが製造されていたことを確認することができた。 In the examples in which the requirements according to the present invention were implemented including the control of the cooling rate, the Ca 3 (PO 4 ) 2 —Ca 2 SiO 4 solid solution phase, 5CaO. Suitable as a raw material for phosphate fertilizer, with the total concentration of one or more of the SiO 2 · P 2 O 5 phase and 7CaO · 2SiO 2 · P 2 O 5 phase being 28% by mass or more It was confirmed that the product was manufactured.

前述したように、本発明によれば、溶銑中のリン濃度が高い溶銑を脱リン処理して、リン酸肥料の原料とするのに適した脱リンスラグを、転炉設備の使用を前提とせずに合理的に、かつ低コストで製造する方法、およびそのスラグを適切に冷却してリン酸肥料の原料を製造する方法を提供することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業及び植物育成産業において利用可能性が高いものである。   As described above, according to the present invention, dephosphorization slag suitable for dephosphorizing hot metal having a high phosphorus concentration in the hot metal and using it as a raw material for phosphate fertilizer is not premised on the use of converter equipment. It is possible to provide a method for producing a phosphate fertilizer raw material by appropriately cooling the slag appropriately and at a low cost. Therefore, the present invention has high applicability in the steel industry and the plant breeding industry.

Claims (2)

溶銑中のリン濃度が0.5〜4質量%である溶銑に、CaOとSiO2の質量比を示す指標である塩基度が0.8〜1.5で、かつ、酸化鉄濃度がt.Fe濃度で10質量%以上を含有するフラックスを添加するとともに酸素を吹き込んで、処理終了時の温度を1200℃以上1450℃以下の範囲とする脱リン処理を行い、
当該脱リン処理の途中でスラグ中のリン酸濃度が5質量%以上になった後に、さらに副材を添加することによって、最終的なスラグのCaOとSiO2の質量比である塩基度αを1.5以上3.0以下に調整し、当該スラグ中のリン酸濃度を8〜(−4α2+23α−4)質量%、かつ、酸化鉄(Fe換算)濃度を5〜25質量%にすることを特徴とする、脱リンスラグの製造方法。
The hot metal having a phosphorus concentration of 0.5 to 4% by mass in the hot metal has a basicity of 0.8 to 1.5 as an index indicating the mass ratio of CaO and SiO 2 and an iron oxide concentration of t. A flux containing 10% by mass or more in Fe concentration is added and oxygen is blown to perform a dephosphorization treatment at a temperature at the end of the treatment in a range of 1200 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower,
After the phosphoric acid concentration in the slag reaches 5% by mass or more during the dephosphorization treatment, by adding a secondary material, the basicity α which is the mass ratio of CaO and SiO 2 in the final slag is obtained. The phosphoric acid concentration in the slag is adjusted to 8 to (-4α 2 + 23α-4) mass%, and the iron oxide (Fe conversion) concentration is adjusted to 5 to 25 mass%. The manufacturing method of the dephosphorization slag characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の方法で製造した脱リンスラグを、当該脱リン処理の終了時の温度である1200〜1450℃から600℃まで、600℃に到達するまでの間の温度降下量を600℃に到達するまでの時間で除算した数値で、10℃/min以上の冷却速度で冷却することを特徴とする、
Ca3(PO42−Ca2SiO4固溶体相、5CaO・SiO2・P25相、及び、7CaO・2SiO2・P25相の1種又は2種以上の存在濃度の合計が28質量%以上であるリン酸肥料原料の製造方法。
The dephosphorization slag produced by the method according to claim 1 is set to a temperature drop amount of 600 ° C. from 1200 to 1450 ° C., which is a temperature at the end of the dephosphorization treatment, to 600 ° C. Cooling at a cooling rate of 10 ° C / min or more by a numerical value divided by the time to reach,
Total of existing concentrations of one or more of Ca 3 (PO 4 ) 2 -Ca 2 SiO 4 solid solution phase, 5CaO · SiO 2 · P 2 O 5 phase, and 7CaO · 2SiO 2 · P 2 O 5 phase The manufacturing method of the phosphate fertilizer raw material whose is 28 mass% or more.
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