JP5569174B2 - Method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag, blast furnace slag fine powder or blast furnace slag cement, and phosphoric acid resource raw material - Google Patents

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Description

本発明は、溶銑の予備脱燐処理によって生成される脱燐スラグなどの燐を含有する製鋼スラグから、該製鋼スラグに含有される鉄及び燐を回収する方法、並びに、鉄及び燐の回収された製鋼スラグをリサイクルした際に得られる高炉スラグ微粉末または高炉スラグセメント、更に回収される燐酸資源原料に関する。   The present invention relates to a method for recovering iron and phosphorus contained in a steelmaking slag from a steelmaking slag containing phosphorus such as dephosphorization slag produced by a preliminary dephosphorization treatment of hot metal, and recovery of iron and phosphorus. The present invention relates to blast furnace slag fine powder or blast furnace slag cement obtained by recycling steelmaking slag, and further to a recovered phosphoric acid resource raw material.

鉄鉱石の成分に起因して、高炉で溶製される溶銑(「高炉溶銑」とも呼ぶ)には燐(P)が含有される。燐は鋼材にとって有害成分であるので、従来から、鉄鋼製品の材料特性向上のために、製鋼工程において脱燐処理が行われている。この脱燐処理においては、溶銑中或いは溶鋼中の燐は、一般的に、酸素ガスや酸化鉄によって酸化され、その後、酸化された燐(P25)がCaOを主成分とするスラグ中へと固定されることによって除去されている。溶銑中或いは溶鋼中の燐を酸素ガスによって酸化する際には鉄も酸化され、酸化鉄を添加しない場合であっても、スラグ中には鉄も酸化鉄の形態で含有される。 Due to the iron ore component, hot metal (also referred to as “blast furnace hot metal”) melted in the blast furnace contains phosphorus (P). Since phosphorus is a harmful component for steel materials, conventionally, phosphorus removal treatment has been performed in the steel making process in order to improve the material properties of steel products. In this dephosphorization process, phosphorus in hot metal or molten steel is generally oxidized by oxygen gas or iron oxide, and then oxidized phosphorus (P 2 O 5 ) in slag containing CaO as a main component. It has been removed by being fixed to. When phosphorus in hot metal or molten steel is oxidized with oxygen gas, iron is also oxidized, and even when iron oxide is not added, iron is also contained in the form of iron oxide in the slag.

溶銑の予備脱燐処理や転炉での脱炭精錬などで発生する、燐を含有する製鋼スラグは、従来、土木用材料などとして製鋼プロセスの系外に排出されており、燐を含有する製鋼スラグ中の燐及び鉄は回収されることはない。尚、予備脱燐処理とは、溶銑を転炉にて脱炭精錬する前に、予め溶銑中の燐を除去する処理のことである。   Steelmaking slag containing phosphorus, which is generated by hot metal preliminary dephosphorization treatment or decarburization refining in a converter, has been conventionally discharged out of the steelmaking process as civil engineering materials. Phosphorus and iron in the slag are not recovered. The preliminary dephosphorization treatment is a treatment for removing phosphorus in the hot metal in advance before decarburizing and refining the hot metal in a converter.

近年、環境対策及び省資源の観点から、製鋼スラグのリサイクル使用を含めて、製鋼スラグの発生量を削減することが実施されている。例えば、予備脱燐処理された溶銑の転炉脱炭精錬において発生したスラグ(転炉脱炭精錬において発生するスラグを「転炉スラグ」という)を、鉄源及び造滓剤用のCaO源として、鉄鉱石の焼結工程を経て高炉にリサイクルすることや、溶銑予備処理工程のCaO源としてリサイクルすることなどが行われている。   In recent years, from the viewpoint of environmental measures and resource saving, reducing the amount of steelmaking slag generated, including the recycling of steelmaking slag. For example, slag generated in converter decarburization refining of hot metal that has been subjected to preliminary dephosphorization treatment (slag generated in converter decarburization refining is referred to as “converter slag”) is used as an iron source and a CaO source for a slagging agent. Recycling to a blast furnace through an iron ore sintering process, recycling as a CaO source in a hot metal pretreatment process, and the like are performed.

予備脱燐処理された溶銑(「脱燐溶銑」ともいう)、特に鉄鋼製品の燐濃度レベルまで予備脱燐処理された脱燐溶銑の転炉脱炭精錬において発生する転炉スラグは、燐をほとんど含有せず、このスラグを高炉ヘリサイクルすることに起因する溶銑中燐濃度の増加(ピックアップ)は危惧する必要はない。しかしながら、予備脱燐処理時に発生するスラグや、予備脱燐処理されていない溶銑(「通常溶銑」ともいう)或いは予備脱燐処理されていても脱燐処理後の燐濃度が鉄鋼製品の燐濃度レベルまで低下していない脱燐溶銑の転炉脱炭精錬で発生する転炉スラグのように、燐を含有するスラグでは、高炉に酸化物の形態でリサイクルされた燐が、高炉内で還元されて溶銑の燐含有量を増加させ、その結果、溶銑からの脱燐の負荷が増加するという悪循環に陥る。   Pre-dephosphorized hot metal (also referred to as “dephosphorized hot metal”), especially converter slag generated in converter decarburization refining of dephosphorized hot metal preliminarily dephosphorized to the phosphorus concentration level of steel products, There is almost no inclusion, and there is no need to worry about the increase (pickup) of phosphorus concentration in hot metal resulting from recycling this slag to the blast furnace. However, the slag generated during preliminary dephosphorization, hot metal that has not been preliminarily dephosphorized (also referred to as “normal hot metal”), or the phosphorus concentration after dephosphorization even if predephosphorized, In the slag containing phosphorus, such as the converter slag generated by decarburization and refining of dephosphorized hot metal not reduced to the level, phosphorus recycled in the form of oxides in the blast furnace is reduced in the blast furnace. As a result, the phosphorus content of the hot metal is increased, resulting in a vicious circle in which the load of dephosphorization from the hot metal is increased.

そこで、燐を含有する製鋼スラグのリサイクルについては、特に還元精錬を伴う工程へのリサイクルについては、溶銑での燐のピックアップを防止するべく、種々の提案がなされている。勿論、予備脱燐処理などの酸化工程へのリサイクルの場合にも、脱燐剤としての機能が損なわれ、リサイクルされる量は限られる。   Accordingly, various proposals have been made for recycling phosphorus-containing steelmaking slag, particularly for recycling to processes involving refining and refining in order to prevent phosphorus from being picked up by hot metal. Of course, also in the case of recycling to an oxidation step such as preliminary dephosphorization, the function as a dephosphorizing agent is impaired and the amount recycled is limited.

例えば、特許文献1には、クロム鉱石の溶融還元製錬工程と、該溶融還元製錬によって溶製された含クロム溶銑の転炉脱炭精錬工程との組み合わせによってステンレス溶鋼を溶製する際に、前記含クロム溶銑の脱燐処理により発生した脱燐スラグに炭材を加えて加熱し、脱燐スラグに気化脱燐処理を施し、気化脱燐処理後の脱燐スラグを前記溶融還元製錬工程にリサイクルする技術が開示されている。   For example, in Patent Document 1, when smelting stainless steel is produced by a combination of a smelting reduction smelting process of chromium ore and a converter decarburization smelting process of chromium-containing hot metal melted by the smelting reduction smelting process. The carbon material is added to the dephosphorization slag generated by the dephosphorization treatment of the chromium-containing hot metal and heated, and the dephosphorization slag is vaporized and dephosphorized, and the dephosphorized slag after the vaporization and dephosphorization treatment is subjected to the smelting reduction smelting A technique for recycling to a process is disclosed.

また、特許文献2には、溶融状態の高炉スラグと、溶融状態の転炉スラグとを混合し、この混合スラグ中に、炭素、珪素、マグネシウムの1種以上を添加すると同時に、酸素ガスを吹き込んで、混合スラグ中の燐酸化物を還元して燐蒸気とし、且つ、混合スラグ中の硫黄(S)をSO2とし、これらを揮発させて燐及び硫黄の少ないスラグとなし、このスラグを高炉または転炉にリサイクルする技術が開示されている。 In Patent Document 2, molten blast furnace slag and molten converter slag are mixed, and at least one of carbon, silicon, and magnesium is added to the mixed slag, and oxygen gas is blown into the mixed slag. in, and phosphorus vapor by reducing phosphorus oxide in the mixed slag, and sulfur in the mixed slag (S) and SO 2, these were volatilized phosphorus and sulfur less slag and without, the slag blast furnace or A technique for recycling to a converter is disclosed.

また、特許文献3には、アルカリ金属炭酸塩を主成分とする造滓剤を用いた、溶銑または溶鋼の脱燐処理で生成する脱燐スラグを、水及び炭酸ガスで処理してアルカリ金属リン酸塩を含む抽出液を得、該抽出液にカルシウム化合物を添加して、燐を燐酸カルシウムとして析出させて分離回収する技術が開示されている。   Patent Document 3 discloses that dephosphorization slag produced by dephosphorization of hot metal or molten steel using a fouling agent mainly composed of an alkali metal carbonate is treated with water and carbon dioxide gas to obtain alkali metal phosphorus. A technique is disclosed in which an extract containing an acid salt is obtained, a calcium compound is added to the extract, and phosphorus is precipitated as calcium phosphate and separated and recovered.

また、特許文献4には、燐を含有する精錬スラグと溶融鉄とを収容した容器内に、炭材及び酸化性ガスを供給して炭材を燃焼させ、前記精錬スラグを溶融するとともに、精錬スラグ中の燐を溶融鉄浴中に還元抽出し、燐抽出後の低燐スラグを精錬用スラグとして回収し、これらの工程を1回もしくは2回以上繰り返し実施して、前記溶融鉄浴中の燐濃度を高め、次いで、このようにして燐濃度を高めた溶融鉄浴を酸化脱燐して高濃度の燐を含有するスラグを得る技術が開示されている。   Further, Patent Document 4 discloses that a refining slag containing phosphorus and molten iron are supplied into a container containing a charcoal material and an oxidizing gas to burn the charcoal material, thereby melting the refining slag and refining. Phosphorus in the slag is reduced and extracted into the molten iron bath, and the low phosphorus slag after the phosphorus extraction is recovered as a slag for refining, and these steps are repeated once or twice or more. A technique for increasing the phosphorus concentration and then oxidatively dephosphorizing the molten iron bath thus increased in phosphorus concentration to obtain a slag containing a high concentration of phosphorus is disclosed.

また、特許文献5には、溶銑の脱燐処理や脱炭精錬などで発生した燐を含有するスラグを粉砕し、粉砕したスラグを炭素源及び媒溶剤とともに溶銑浴に吹き付けると同時に溶銑浴に向けて酸素ガスを供給し、スラグ中の燐を溶銑中に還元抽出し、燐が還元されたスラグを焼結工程にリサイクルし、このスラグからの燐の還元抽出工程を繰り返し実施して、溶銑中の燐を濃化させ、次いで、燐の濃化した溶銑に酸素ガスを吹き込んで脱炭精錬し、燐濃度の高いスラグを回収し、回収したスラグを例えば燐酸肥料として利用する技術が開示されている。   Patent Document 5 discloses that slag containing phosphorus generated by dephosphorization treatment or decarburization refining of hot metal is pulverized, and the pulverized slag is sprayed on a hot metal bath together with a carbon source and a medium solvent. The oxygen gas is supplied, phosphorus in the slag is reduced and extracted into the hot metal, and the slag in which phosphorus is reduced is recycled to the sintering process, and the reduction and extraction process of phosphorus from the slag is repeatedly performed in the hot metal. Is disclosed, in which oxygen is concentrated, then oxygen gas is blown into the molten iron containing phosphorus to decarburize and refine, slag having a high phosphorus concentration is recovered, and the recovered slag is used as, for example, a phosphate fertilizer. Yes.

また更に、特許文献6には、溶銑の脱燐処理で発生する燐を含有するスラグを溶銑浴に投入し、炭材及び酸素源を供給して前記スラグ中の燐を溶銑浴中に還元抽出して0.5〜3質量%の燐を含有する溶銑を溶製し、この溶銑を脱炭精錬してP25濃度が10〜30質量%であるスラグを回収し、回収したスラグを燐酸肥料として利用する技術が開示されている。 Furthermore, in Patent Document 6, slag containing phosphorus generated by dephosphorization of hot metal is introduced into a hot metal bath, and carbon material and an oxygen source are supplied to reduce and extract the phosphorus in the slag into the hot metal bath. Then, hot metal containing 0.5 to 3% by mass of phosphorus is produced, and this hot metal is decarburized and refined to recover slag having a P 2 O 5 concentration of 10 to 30% by mass. The technique utilized as a phosphate fertilizer is disclosed.

特開2004−143492号公報JP 2004-143492 A 特開昭55−97408号公報JP-A-55-97408 特開昭56−22613号公報JP-A-56-22613 特開平7−316621号公報JP 7-316621 A 特開昭61−147807号公報JP 61-147807 A 特開平11−158526号公報JP-A-11-158526

しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。   However, the above prior art has the following problems.

即ち、特許文献1では、脱燐スラグは、燐が気化脱燐により除去されてリサイクル可能となるが、気化脱燐した燐は回収されておらず、燐資源の確保という観点からは効果的なリサイクル方法とはいえない。   That is, in Patent Document 1, the dephosphorization slag can be recycled after the phosphorus is removed by vaporization and dephosphorization, but the vaporized and dephosphorized phosphorus is not recovered and is effective from the viewpoint of securing phosphorus resources. It is not a recycling method.

特許文献2では、燐を含有する転炉スラグに、転炉スラグとほぼ同量の高炉スラグを混合させているが、近年、高炉スラグは、廃棄物ではなく、土木・建築資材として利用価値の高い資源と位置づけられており、このような高炉スラグを転炉スラグの希釈用として使用することは経済的に不利である。   In Patent Document 2, the converter slag containing phosphorus is mixed with the blast furnace slag in almost the same amount as the converter slag. However, in recent years, the blast furnace slag is not a waste material but has utility value as a civil engineering / building material. It is positioned as a high resource, and it is economically disadvantageous to use such blast furnace slag for dilution of converter slag.

特許文献3は湿式処理であり、湿式処理の場合、処理に必要な薬品が高価であるのみならず、大掛かりな処理設備が必要であり、設備費及び運転費ともに高価となる。   Patent Document 3 is a wet process. In the case of a wet process, not only chemicals necessary for the process are expensive, but also a large-scale processing facility is required, and both the equipment cost and the operation cost are expensive.

特許文献4では、スラグからの燐抽出を繰り返し行う場合には、溶銑の燐濃度が徐々に高まるので、燐抽出処理(還元処理)に時間を要し、燐抽出後の低燐スラグの回収タイミングと該スラグを溶銑脱燐工程にリサイクルするタイミングとが一致しないなどの混乱を生じる。また、製鋼プロセス内の容器間で、溶鉄、溶融スラグの移し替えを行うので、鉄歩留まりが低下する、並びに、高燐溶銑やスラグが容器に付着して燐のピックアップによる成分不良が発生しやすいという問題がある。更に、燐を含有する精錬スラグの還元反応を炭素源のみを使用しており、低エネルギー化、特にCO2発生量削減の観点からは不利である。また更に、反応容器として転炉を使用した場合には、転炉からのスラグの移し変えが通常プロセスに加えて発生し、本来は溶銑の脱燐処理或いは脱炭精錬を行う転炉の生産性を大幅に低下させる。 In Patent Document 4, when phosphorus extraction from slag is repeatedly performed, the phosphorus concentration in the hot metal gradually increases. Therefore, it takes time for the phosphorus extraction process (reduction process), and the recovery timing of low phosphorus slag after phosphorus extraction And confusion such that the timing of recycling the slag to the hot metal dephosphorization process does not coincide. In addition, since the transfer of molten iron and molten slag is carried out between containers in the steelmaking process, the iron yield is reduced, and high phosphorus hot metal and slag are attached to the container, and component defects due to phosphorus pickup are likely to occur. There is a problem. Furthermore, the reductive reaction of refined slag containing phosphorus uses only a carbon source, which is disadvantageous from the viewpoint of reducing energy consumption, particularly reducing the amount of CO 2 generated. Furthermore, when a converter is used as a reaction vessel, the transfer of slag from the converter occurs in addition to the normal process, and the productivity of converters that originally perform hot metal dephosphorization or decarburization refining. Is greatly reduced.

特許文献5及び特許文献6では、スラグ中の燐を濃化させた燐濃度の高い溶銑を脱炭精錬することによって当該溶銑中の燐をスラグに回収しており、脱炭精錬工程での脱燐負荷が高く、精錬時間及び精錬剤使用量の増加に繋がる。また、燐を含有するスラグの還元反応を炭素源のみを使用しており、低エネルギー化、特にCO2発生量削減の観点からは不利である。また、特許文献6は、同一炉でスラグ還元(燐の還元抽出)→除滓→燐濃縮を行っており、転炉の生産性低下、溶銑温度の低下、高燐スラグ付着による燐汚染とそれに伴う燐成分不良などを招く。 In Patent Document 5 and Patent Document 6, phosphorus in the molten iron is recovered into slag by decarburizing and refining hot metal having a high phosphorus concentration in which phosphorus in the slag is concentrated. Phosphorus load is high, leading to an increase in refining time and amount of refining agent used. Further, the reduction reaction of slag containing phosphorus uses only a carbon source, which is disadvantageous from the viewpoint of reducing energy, particularly reducing the amount of CO 2 generated. In Patent Document 6, slag reduction (phosphorus reduction extraction) → removal → phosphorus concentration is performed in the same furnace. The accompanying phosphorus component defect etc. are caused.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、脱燐スラグや転炉スラグなどの燐を含有する製鋼スラグのリサイクルにあたり、該製鋼スラグから燐及び鉄を安価に且つ効率的に回収するとともに、回収した燐及び鉄をそれぞれ資源として有効活用することのできる、製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法を提供するとともに、鉄及び燐の回収された製鋼スラグをリサイクルした際に得られる高炉スラグ微粉末または高炉スラグセメント、並びに、製鋼スラグから回収される高品質の燐酸資源原料を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to recycle phosphorus and iron from the steelmaking slag at low cost in recycling steelmaking slag containing phosphorus such as dephosphorization slag and converter slag. Provided a method of recovering iron and phosphorus from steelmaking slag that can be efficiently recovered and effectively use the recovered phosphorus and iron as resources, and recycled steelmaking slag from which iron and phosphorus were recovered A blast furnace slag fine powder or blast furnace slag cement obtained at the time, and a high-quality phosphoric acid resource raw material recovered from steelmaking slag.

上記課題を解決するための第1の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、製鋼精錬プロセスにおいて発生した燐を含有する製鋼スラグであって固化した後に金属鉄が分離された製鋼スラグを、炭素、珪素、アルミニウムのうちの1種以上を含有する還元剤を用いて還元処理して、前記製鋼スラグ中の鉄酸化物及び燐酸化物を溶融状態の燐含有溶融鉄として製鋼スラグから還元・回収する第1の工程と、鉄酸化物及び燐酸化物が還元・回収された製鋼スラグを、製銑工程または製鋼工程におけるCaO源としてリサイクルする第2の工程と、前記還元処理により回収した燐含有溶融鉄を、フッ素を含有しないCaO系フラックスを用いて、燐含有溶融鉄中の燐濃度が0.1質量%以下となるまで脱燐処理し、CaO系フラックス中に燐を濃縮させる第3の工程と、前記脱燐処理が施された、燐濃度が0.1質量%以下の燐含有溶融鉄を、鉄源として高炉から出銑された高炉溶銑に混合する第4の工程と、を有することを特徴とする。   A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to the first invention for solving the above-mentioned problem is a steelmaking slag containing phosphorus generated in a steelmaking refining process, in which metallic iron is separated after solidification From the steelmaking slag, the slag is reduced using a reducing agent containing at least one of carbon, silicon, and aluminum, and the iron oxide and the phosphorous oxide in the steelmaking slag are used as molten phosphorus-containing molten iron. The first step of reduction / recovery, the second step of recycling the steelmaking slag from which iron oxide and phosphorous oxide have been reduced / recovered as a CaO source in the ironmaking step or the steelmaking step, and the reduction treatment were recovered. Phosphorus-containing molten iron is dephosphorized using a CaO-based flux that does not contain fluorine until the phosphorus concentration in the phosphorus-containing molten iron is 0.1% by mass or less. A third step of concentrating phosphorus and a phosphorus-containing molten iron having a phosphorus concentration of 0.1% by mass or less subjected to the dephosphorization treatment are mixed with a blast furnace hot metal discharged from a blast furnace as an iron source. And 4 steps.

第2の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1の発明において、転炉での溶銑の脱炭精錬において発生したスラグを、前記第1の工程の還元処理に供することを特徴とする。   In the method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to the second invention, in the first invention, the slag generated in the decarburization refining of the hot metal in the converter is subjected to the reduction treatment in the first step. It is characterized by.

第3の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1の発明において、転炉での溶銑の脱炭精錬において発生したスラグと、溶銑の予備脱燐処理で発生したスラグとの混合物を、前記第1の工程の還元処理に供することを特徴とする。   The method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to the third invention is the method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to the first invention, the slag generated in the decarburization refining of the hot metal in the converter, and the slag generated in the preliminary dephosphorization treatment of the hot metal. The mixture is subjected to the reduction treatment in the first step.

第4の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1ないし第3の発明の何れかにおいて、前記燐含有溶融鉄は、炭素を3質量%以上含有する溶銑であることを特徴とする。   In the method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to the fourth invention, in any one of the first to third inventions, the phosphorus-containing molten iron is a hot metal containing 3% by mass or more of carbon. Features.

第5の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1ないし第4の発明の何れかにおいて、前記第1の工程の還元処理を高炉溶銑の存在下で行うことを特徴とする。   A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to a fifth invention is characterized in that, in any of the first to fourth inventions, the reduction treatment of the first step is performed in the presence of blast furnace hot metal. To do.

第6の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1ないし第5の発明の何れかにおいて、前記第3の工程で燐が濃縮されたCaO系フラックスは、燐資源として利用されることを特徴とする。   A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to a sixth aspect of the present invention is the method for recovering iron and phosphorus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the CaO-based flux enriched with phosphorus in the third step is used as a phosphorus resource. It is characterized by being.

第7の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1ないし第6の発明の何れかにおいて、前記第1の工程の還元処理によって鉄酸化物及び燐酸化物が還元・回収された製鋼スラグから、該スラグに混入する金属鉄を分離し、金属鉄の分離された製鋼スラグを製銑工程または製鋼工程でのCaO源としてリサイクルすることを特徴とする。   A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to a seventh aspect of the present invention is the method of recovering and recovering iron oxide and phosphorus oxide according to any one of the first to sixth aspects of the invention by the reduction treatment of the first step. The metal iron mixed in the slag is separated from the steelmaking slag, and the steelmaking slag from which the metal iron is separated is recycled as a CaO source in the ironmaking process or the steelmaking process.

第8の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1ないし第7の発明の何れかにおいて、前記第1の工程の還元処理で還元される製鋼スラグは、塩基度調整のためのSiO2含有物質が混合された製鋼スラグであることを特徴とする。 The method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to the eighth invention is the method of recovering iron and phosphorus according to any one of the first to seventh inventions, wherein the steelmaking slag reduced by the reduction treatment in the first step is adjusted for basicity. It is a steelmaking slag mixed with a SiO 2 -containing material.

第9の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1ないし第8の発明の何れかにおいて、前記第2の工程における製鋼スラグのリサイクル先は、鉄鉱石の焼結工程または高炉での溶銑製造工程であることを特徴とする。   The method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to the ninth invention is the method of recovering iron and phosphorus from any one of the first to eighth inventions, wherein the recycling destination of the steelmaking slag in the second step is an iron ore sintering step or It is a hot metal production process in a blast furnace.

第10の発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、第1ないし第8の発明の何れかにおいて、前記第2の工程における製鋼スラグのリサイクル先は、溶銑の脱燐工程または転炉での溶銑脱炭精錬工程であることを特徴とする。   The method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to the tenth aspect of the invention is the method for recovering iron and phosphorus from any one of the first to eighth aspects, wherein the recycling destination of the steelmaking slag in the second step is a hot metal dephosphorization step or a It is a hot metal decarburization refining process in a furnace.

第11の発明に係る高炉スラグ微粉末または高炉スラグセメントは、第1ないし第8の発明の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法における第2の工程でのスラグのリサイクル先が鉄鉱石の焼結工程または高炉での溶銑製造工程であり、該スラグを鉄鉱石の焼結工程または高炉での溶銑製造工程にリサイクルしたときに高炉から排出される高炉スラグを用いて製造されるものであることを特徴とする。   The blast furnace slag fine powder or the blast furnace slag cement according to the eleventh aspect of the invention is a blast furnace slag fine powder or a blast furnace slag cement according to any one of the first to eighth aspects. Using the blast furnace slag discharged from the blast furnace when the recycling destination is the iron ore sintering process or the hot metal production process in the blast furnace, and the slag is recycled to the iron ore sintering process or the hot metal production process in the blast furnace It is manufactured.

第12の発明に係る燐酸資源原料は、第1ないし第10の発明の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法における第3の工程にて燐が濃縮され、その後、燐含有溶融鉄と分離され、回収されたCaO系フラックスからなることを特徴とする。   The phosphoric acid resource raw material according to the twelfth invention is enriched with phosphorus in the third step in the method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to any one of the first to tenth inventions, It is characterized by comprising a CaO-based flux separated and recovered from phosphorus-containing molten iron.

本発明によれば、溶銑の予備脱燐処理により発生する脱燐スラグや、通常溶銑或いは脱燐が十分でない脱燐溶銑を使用した転炉脱炭精錬により発生する転炉スラグなどの燐を含有する製鋼スラグのリサイクルにあたり、先ず、製鋼スラグに混入する金属鉄を分離・除去し、次いで、金属鉄の除去された製鋼スラグ中の鉄酸化物及び燐酸化物を燐含有溶融鉄として還元・回収し、鉄酸化物及び燐酸化物の除去された製鋼スラグは、製銑工程または製鋼工程におけるCaO源としてリサイクルし、燐含有溶融鉄は、燐濃度が0.1質量%以下まで脱燐処理されて高炉溶銑と混合され、一方、燐含有溶融鉄中の燐は、脱燐処理によりCaO系フラックス中に、燐資源として回収するに十分な程度にまで濃縮されるので、製鋼スラグの製銑工程または製鋼工程へのリサイクル使用において、溶銑の燐濃度を上昇させる、或いは脱燐剤としての機能を損なうなどの弊害をもたらすことなく、製鋼スラグに含有される鉄及び燐をそれぞれ資源として有効活用することが実現される。   According to the present invention, it contains phosphorus such as dephosphorization slag generated by the preliminary dephosphorization treatment of hot metal, and converter slag generated by converter decarburization refining using dephosphorization hot metal that is not sufficiently molten or dephosphorized. In recycling steelmaking slag, first, the metallic iron mixed in the steelmaking slag is separated and removed, and then the iron oxide and phosphorous oxide in the steelmaking slag from which the metallic iron has been removed are reduced and recovered as phosphorus-containing molten iron. The steelmaking slag from which iron oxide and phosphorous oxide have been removed is recycled as a CaO source in the steelmaking process or the steelmaking process, and the phosphorus-containing molten iron is dephosphorized to a phosphorus concentration of 0.1% by mass or less to be a blast furnace On the other hand, the phosphorus in the molten iron containing phosphorus is concentrated to a level sufficient to be recovered as a phosphorus resource in the CaO-based flux by the dephosphorization process. Effective use of iron and phosphorus contained in steelmaking slag as resources without increasing the phosphorus concentration of hot metal or impairing its function as a dephosphorizing agent in recycling use in the steel process Is realized.

特に、還元処理後の製鋼スラグを鉄鉱石の焼結工程または高炉での溶銑製造工程へリサイクルすることにより、製鋼スラグは高炉スラグへと改質される。この高炉スラグを、微粉末状としてセメントの混和材として使用することで、本来製鋼スラグ中に存在していたCaOがセメントと同様にポラゾン反応を起こしてコンクリートの強度発現に寄与するという効果が得られる。従来、セメント原料のCaO分は炭酸カルシウム(CaCO3)を焼成したものを使用しており、この場合には焼成エネルギーが必要であり、且つCO2が発生するが、高炉スラグ微粉末をセメントに混ぜて高炉スラグセメントとする場合には、焼成エネルギー及びCO2発生量を、高炉スラグ微粉末/普通ポルトランドセメントの混合比率に応じて低減可能となる。 In particular, the steelmaking slag is reformed into a blast furnace slag by recycling the steelmaking slag after the reduction treatment to an iron ore sintering process or a hot metal production process in a blast furnace. By using this blast furnace slag in the form of fine powder as an admixture for cement, the effect that CaO originally present in the steelmaking slag, like the cement, contributes to the development of the strength of the concrete is obtained. It is done. Conventionally, the CaO content of the cement raw material used is calcined calcium carbonate (CaCO 3 ). In this case, calcining energy is required and CO 2 is generated, but blast furnace slag fine powder is used as cement. When mixed into a blast furnace slag cement, the firing energy and the amount of CO 2 generated can be reduced according to the mixing ratio of blast furnace slag fine powder / ordinary Portland cement.

本発明で使用した脱燐処理設備の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of the dephosphorization processing equipment used by this invention. 高燐溶銑の脱燐処理中の燐の挙動を示す図である。It is a figure which shows the behavior of phosphorus during the dephosphorization process of high phosphorus hot metal.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明者らは、溶銑の予備脱燐処理時に発生する脱燐スラグや、通常溶銑或いは予備脱燐処理されていても脱燐処理後の燐濃度が製品の燐濃度レベルに比較して高い脱燐溶銑を使用した転炉脱炭精錬時に発生する転炉スラグなどの燐を含有する製鋼スラグ(「燐含有製鋼スラグ」とも呼ぶ)を、脱燐剤(P25を固定するためのCaO)や造滓剤用のCaO源として製銑工程または製鋼工程でリサイクル使用するにあたり、製鋼スラグに含有される燐は高炉の還元雰囲気下では還元されて溶銑に移行し、溶銑中の燐濃度が上昇することから、該製鋼スラグに含有される燐の、高炉から出銑される溶銑への影響を解消することを検討した。 The present inventors have found that the dephosphorization slag generated during the preliminary dephosphorization of hot metal, and the phosphorus concentration after dephosphorization is higher than the phosphorus concentration level of the product even if the hot metal or the preliminary dephosphorization is performed. Steelmaking slag containing phosphorus (also referred to as “phosphorus-containing steelmaking slag”) such as converter slag generated during converter decarburization and refining using phosphorous iron is used as a dephosphorizing agent (CaO for fixing P 2 O 5 ). ) And as a CaO source for ironmaking agents, the phosphorus contained in the steelmaking slag is reduced in the blast furnace reducing atmosphere and transferred to hot metal, and the phosphorus concentration in the hot metal is reduced. Because of the rise, it was studied to eliminate the influence of phosphorus contained in the steelmaking slag on the hot metal discharged from the blast furnace.

予め製品の燐濃度レベルまで予備脱燐処理が施された溶銑の脱炭精錬時に発生する転炉スラグは、溶銑での燐濃度のピックアップを来すことなく、鉄鉱石の焼結工程を経て高炉に造滓剤としてリサイクル使用されている。従って、燐含有製鋼スラグから燐を除去すれば、高炉へのリサイクル使用は可能になる。そこで、燐含有製鋼スラグからの燐の除去を検討した。   The converter slag generated during decarburization and refining of hot metal that has been pre-dephosphorized to the phosphorus concentration level of the product in advance has not been picked up by the phosphorus concentration in the hot metal, but has been subjected to the iron ore sintering process and the blast furnace. Recycled as a slagging agent. Therefore, if phosphorus is removed from the phosphorus-containing steelmaking slag, it can be recycled into a blast furnace. Therefore, removal of phosphorus from the steel slag containing phosphorus was examined.

燐含有製鋼スラグには、燐はP25なる酸化物で含有されており、また、一般的に製鋼スラグはCaO及びSiO2を主成分としており、燐は、カルシウム(Ca)及び珪素(Si)に比較して酸素との親和力が弱いことから、燐含有製鋼スラグを、炭素、珪素、アルミニウムなどで還元すれば、燐含有製鋼スラグ中のP25は容易に還元されることが分かった。この場合、燐含有製鋼スラグには、鉄が、FeOやFe23の形態(以下、まとめて「FexO」と記す)の酸化物で含有されており、これらの鉄酸化物は酸素との親和力が燐と同等であるので、燐含有製鋼スラグを、炭素、珪素、アルミニウムなどで還元すると、同時に製鋼スラグ中のFexOが還元される。 In phosphorus-containing steelmaking slag, phosphorus is contained as an oxide of P 2 O 5 , and generally steelmaking slag is mainly composed of CaO and SiO 2 , and phosphorus is calcium (Ca) and silicon ( Since the affinity for oxygen is weak compared to Si), P 2 O 5 in phosphorus-containing steelmaking slag can be easily reduced if phosphorus-containing steelmaking slag is reduced with carbon, silicon, aluminum, or the like. I understood. In this case, the phosphorus-containing steelmaking slag, iron in the form of FeO and Fe 2 O 3 (hereinafter, collectively referred to as "Fe x O") are contained in the oxides, these iron oxide oxygen Therefore, when phosphorus-containing steelmaking slag is reduced with carbon, silicon, aluminum, etc., Fe x O in the steelmaking slag is reduced at the same time.

ところで、燐含有製鋼スラグ中には、精錬反応中に混入する或いは排滓中に混入するなどして金属鉄(溶銑または溶鋼)が5〜10質量%程度含有される。この金属鉄はスラグと分離可能であり、また、金属状態であることから、スラグ中のP25、FeXOなどを還元する際に還元する必要がなく、更に、金属鉄を事前に除去することで、単位質量あたりの燐含有製鋼スラグの高温処理に必要なエネルギーを低減することができる。そこで、本発明においては、燐含有製鋼スラグを還元する前に、予め燐含有製鋼スラグから金属鉄を分離・除去することとした。 By the way, the phosphorus-containing steelmaking slag contains about 5 to 10% by mass of metallic iron (molten metal or molten steel) by mixing in the refining reaction or in the waste. This metallic iron is separable from slag, and since it is in a metallic state, there is no need to reduce P 2 O 5 , Fe x O, etc. in the slag. By removing, the energy required for high-temperature treatment of phosphorus-containing steel slag per unit mass can be reduced. Therefore, in the present invention, before reducing the phosphorus-containing steelmaking slag, metallic iron is separated and removed from the phosphorus-containing steelmaking slag in advance.

燐含有製鋼スラグを含めて製鋼スラグは、スラグヤードなどに放流され、放流後に大気中で放冷されて冷却し、固化した後にブルドーザーなどの重機によって掘り起こされて回収されている。重機によって掘り起こされたままのスラグはサイズが様々で搬送しにくいことから破砕されるのが一般的である。本発明では、この破砕された段階での燐含有製鋼スラグで金属鉄を分離・除去することとした。また、金属鉄の分離・除去にあたって、必要に応じて燐含有製鋼スラグを更に細かく破砕しても構わない。金属鉄の分離・除去方法は、磁気分離、比重分離、粒径分離、風力分離などを用いることができる。尚、これらの分離手段を用いても製鋼スラグ中の金属鉄の全てが分離・除去されることはなく、スラグ粒中に埋もれた微粒の金属鉄など、或る程度の金属鉄は残留するが、本発明においては、或る程度の金属鉄が残留していても、上記の分離手段によって少なくとも1回以上処理された製鋼スラグを「金属鉄が分離された製鋼スラグ」と定義する。   Steelmaking slag including phosphorus-containing steelmaking slag is discharged into a slag yard and the like, and after being discharged, cooled and cooled in the atmosphere, solidified, and then dug up and collected by a heavy machine such as a bulldozer. Generally, slag that has been dug up by heavy machinery is crushed because of its various sizes and difficulty in transport. In the present invention, metallic iron is separated and removed by the phosphorus-containing steelmaking slag at this crushed stage. Further, when separating and removing metallic iron, the phosphorus-containing steelmaking slag may be further finely crushed as necessary. Magnetic iron separation, specific gravity separation, particle size separation, wind power separation, etc. can be used as a method for separating and removing metallic iron. Even if these separation means are used, all of the metallic iron in the steelmaking slag is not separated and removed, and some metallic iron such as fine metallic iron buried in the slag grains remains. In the present invention, steelmaking slag that has been treated at least once by the above separating means even if a certain amount of metallic iron remains is defined as “steeling slag from which metallic iron is separated”.

還元処理において、燐は鉄中への溶解度が高く、還元により生成した燐は、還元により生成した鉄に迅速に溶解する。ここで、本発明は、燐含有製鋼スラグから燐を除去して燐含有量の低い製鋼スラグに改質することを目的としており、還元により生成した燐を製鋼スラグから迅速に分離するには、還元により生成した鉄が溶融状態になるように、高温下で還元することが望ましいことが分かった。つまり、還元により生成した鉄が溶融状態であれば、溶融した鉄はスラグと分離しやすく、還元によって生成した鉄の製鋼スラグからの分離が促進される。また、この溶融鉄に、生成した燐が溶解することで、燐の製鋼スラグからの分離も迅速化する。製鋼スラグを溶融状態にした場合には、燐を含有する鉄との分離が更に促進されることも分かった。   In the reduction treatment, phosphorus has high solubility in iron, and phosphorus produced by reduction dissolves rapidly in iron produced by reduction. Here, the present invention aims to remove phosphorus from the phosphorus-containing steelmaking slag to improve the steelmaking slag having a low phosphorus content, and to quickly separate the phosphorus produced by the reduction from the steelmaking slag, It has been found that it is desirable to reduce at a high temperature so that the iron produced by the reduction is in a molten state. That is, if the iron produced | generated by reduction | restoration is a molten state, the melted iron will be easy to isolate | separate from slag, and isolation | separation from the steelmaking slag of the iron produced | generated by reduction | restoration will be accelerated | stimulated. Moreover, the generated phosphorus is dissolved in the molten iron, so that the separation of phosphorus from the steelmaking slag is also accelerated. It has also been found that when steelmaking slag is in a molten state, separation from iron containing phosphorus is further promoted.

この場合、生成される溶融鉄の融点が低いほど、溶融鉄とスラグとの分離が促進されることから、生成される溶融鉄に炭素を溶解させ、溶融鉄として溶銑を生成させることが好ましいことも分かった。具体的には、溶融鉄の炭素濃度が3質量%以上になると、溶融鉄つまり溶銑の液相線温度が1300℃以下となることから、生成される溶融鉄の炭素濃度を3質量%以上とすることが好ましい。生成される溶融鉄に炭素を溶解させるには、炭素を還元剤として使用する、または、珪素やアルミニウムなどを還元剤とする場合には、炭素を製鋼スラグと共存させることにより、生成する溶融鉄は浸炭して自ずと燐を高濃度で含有する溶銑(この溶銑を高炉溶銑と区別するために「高燐溶銑」と呼び、凝固したものを含めて「高燐銑鉄」と称す)になる。   In this case, the lower the melting point of the molten iron produced, the more the separation of the molten iron and slag is promoted. Therefore, it is preferable to dissolve the carbon in the produced molten iron and produce molten iron as the molten iron. I understand. Specifically, when the carbon concentration of the molten iron becomes 3% by mass or more, the liquidus temperature of the molten iron, that is, the molten iron becomes 1300 ° C. or less. It is preferable to do. In order to dissolve carbon in the produced molten iron, carbon is used as a reducing agent, or when silicon or aluminum is used as a reducing agent, the molten iron produced by coexisting carbon with steelmaking slag. Is carburized and becomes a hot metal containing phosphorus in a high concentration (this hot metal is called "high phosphorus hot metal" to distinguish it from blast furnace hot metal, and the solidified material is called "high phosphorus iron").

また、予め高炉溶銑を別途装入し、高炉溶銑を燐含有製鋼スラグと共存させた状態で還元処理を行うことにより、上記の条件が全て満足され、燐の製鋼スラグからの分離が促進化することも分かった。つまり、溶銑を調達できる条件であるならば、予め高炉溶銑を別途装入して燐含有製鋼スラグの還元処理を行うことが好ましいことが分かった。   Moreover, by separately charging blast furnace hot metal in advance and performing reduction treatment in a state where the blast furnace hot metal coexists with phosphorus-containing steelmaking slag, all of the above conditions are satisfied and the separation of phosphorus from the steelmaking slag is promoted. I also understood that. That is, it has been found that it is preferable to perform a reduction treatment of phosphorus-containing steelmaking slag by separately charging a blast furnace hot metal in advance if the conditions allow hot metal to be procured.

還元処理後の製鋼スラグをそのまま脱燐剤や造滓剤のCaO源として製銑工程及び製鋼工程にリサイクルしてもよいが、還元処理後の製鋼スラグには微細な金属鉄つまり高燐銑鉄が残存することから、鉄及び燐の回収を高めるとともに、燐をリサイクルさせない観点から、還元処理後の製鋼スラグから金属鉄を分離・除去することが好ましい。還元処理後の製鋼スラグからの金属鉄の分離・除去方法は、必要に応じて還元処理後の製鋼スラグを破砕した後、磁気分離、比重分離、粒径分離、風力分離などを用いて行うことができる。回収される金属鉄には燐が濃化しており、還元処理後の製鋼スラグから金属鉄を分離・除去することにより、還元処理後の製鋼スラグの燐含有量が低下する。   The steelmaking slag after the reduction treatment may be recycled as it is to the ironmaking process and the steelmaking process as a source of CaO for the dephosphorizing agent and ironmaking agent, but the steelmaking slag after the reduction treatment contains fine metallic iron, that is, high-phosphorous pig iron. Since it remains, it is preferable to separate and remove metallic iron from the steelmaking slag after the reduction treatment from the viewpoint of enhancing the recovery of iron and phosphorus and preventing recycling of phosphorus. Separation / removal method of metallic iron from steelmaking slag after reduction treatment should be performed using magnetic separation, specific gravity separation, particle size separation, wind separation, etc. after crushing steelmaking slag after reduction treatment as necessary Can do. Phosphorus is concentrated in the recovered metallic iron. By separating and removing metallic iron from the steelmaking slag after the reduction treatment, the phosphorus content of the steelmaking slag after the reduction treatment is reduced.

還元処理後の製鋼スラグは、処理前の燐含有製鋼スラグに比較して燐の含有量が大幅に低下しており、溶銑の燐濃度の上昇を招くことなく、脱燐剤や造滓剤のCaO源として製銑工程及び製鋼工程でのリサイクル使用が可能となる。   The steelmaking slag after the reduction treatment has a significantly lower phosphorus content than the phosphorus-containing steelmaking slag before the treatment, and without dephosphorizing agent or ironmaking agent without increasing the phosphorus concentration of hot metal. As a CaO source, it can be recycled in the iron making process and steel making process.

ところで、一般的に、燐含有製鋼スラグ中の燐及び鉄の質量比(質量%P/質量%Fe)は、0.005〜0.075であるので、還元後の溶融鉄(高燐溶銑)には燐が0.5〜7.5質量%程度含有される。これに対して、現在、高炉から出銑される高炉溶銑の燐含有量は、0.1質量%程度である。従って、燐濃度が0.5〜7.5質量%の高燐溶銑を、燐濃度が0.1質量%程度の高炉溶銑のレベルまで脱燐できない場合には、前記高燐溶銑の運用は限られたものとなり、場合によっては鉄源として利用できないことも起こり得る。   By the way, generally, since the mass ratio (mass% P / mass% Fe) of phosphorus and iron in the phosphorus-containing steelmaking slag is 0.005 to 0.075, the molten iron after reduction (high phosphorus hot metal) Contains about 0.5 to 7.5% by mass of phosphorus. On the other hand, the phosphorus content of the blast furnace molten iron discharged from the blast furnace is currently about 0.1% by mass. Therefore, when high phosphorus hot metal having a phosphorus concentration of 0.5 to 7.5% by mass cannot be dephosphorized to the level of blast furnace hot metal having a phosphorus concentration of about 0.1% by mass, the operation of the high phosphorus hot metal is limited. In some cases, it may not be used as an iron source.

そこで、現在、高炉溶銑の予備脱燐処理に使用されている脱燐処理設備を用い、燐濃度が4.0質量%(水準1)、2.0質量%(水準2)、1.1質量%(水準3)、0.5質量%(水準4)の4水準に調整された高炉溶銑を高燐溶銑の代替として使用し、脱燐試験を実施した。高炉溶銑の燐濃度は、鉄−燐合金を用いて調整した。   Therefore, the phosphorus concentration is 4.0 mass% (level 1), 2.0 mass% (level 2), 1.1 mass using the dephosphorization equipment currently used for the preliminary dephosphorization treatment of the blast furnace hot metal. Blast furnace hot metal adjusted to 4 levels of% (level 3) and 0.5 mass% (level 4) was used as a substitute for high phosphorus hot metal, and a dephosphorization test was conducted. The phosphorus concentration of the blast furnace hot metal was adjusted using an iron-phosphorus alloy.

図1に、使用した脱燐処理設備の概略図を示す。図1において、燐濃度が調整された高燐溶銑2を収容した溶銑鍋4が、台車5に積載されて脱燐処理設備1に搬入されている。この脱燐処理設備1には、溶銑鍋4の内部を上下移動可能な、上吹きランス6及びインジェクションランス7が設置されており、上吹きランス6からは、酸素ガスまたは鉄鉱石などの酸化鉄が高燐溶銑2に吹き付けられ、また、インジェクションランス7からは、CaO系フラックスまたは酸化鉄が高燐溶銑2に吹き込まれる構成になっている。脱燐処理設備1には、更に、CaO系フラックスや酸化鉄を溶銑鍋4の内部に上置き添加するためのホッパー、シュートなどの原料供給設備が設置されているが、図1では省略している。   In FIG. 1, the schematic of the used dephosphorization processing equipment is shown. In FIG. 1, a hot metal ladle 4 containing a high phosphorus hot metal 2 having a adjusted phosphorus concentration is loaded on a carriage 5 and carried into a dephosphorization processing facility 1. The dephosphorization processing equipment 1 is provided with an upper blowing lance 6 and an injection lance 7 that can move up and down in the hot metal ladle 4. From the upper blowing lance 6, an iron oxide such as oxygen gas or iron ore is provided. Is sprayed onto the high phosphorus hot metal 2, and CaO-based flux or iron oxide is blown into the high phosphorus hot metal 2 from the injection lance 7. The dephosphorization processing equipment 1 is further provided with raw material supply equipment such as a hopper and a chute for adding CaO-based flux and iron oxide to the inside of the hot metal ladle 4 but is omitted in FIG. Yes.

この脱燐処理設備1を用い、溶銑鍋内の200トンの高燐溶銑2に対して、上吹きランス6から酸素ガスを吹き付けると同時に、インジェクションランス7から、窒素ガスを搬送用ガスとして粉体状のCaO系フラックスを吹き込んで高燐溶銑2の脱燐処理を実施した。吹き込まれたCaO系フラックスは溶融して脱燐スラグ3を形成する。この場合、高燐溶銑中の燐は酸素ガスによって酸化されてP25となり、滓化したCaO系フラックスに取り込まれて高燐溶銑2の脱燐が進行する。実験条件を表1に示す。尚、CaO系フラックスとしては生石灰を使用し、ホタル石などのフッ素源を含有しないものである。また、所定量のCaOを溶銑に添加するにあたり、インジェクションランス7と併用して上吹きランス6より酸素ガスとともに溶銑浴面に吹き付けてもよい。 Using this dephosphorization processing equipment 1, oxygen gas is blown from the top blowing lance 6 to the 200-ton high phosphorus hot metal 2 in the hot metal ladle, and at the same time, nitrogen gas is used as a carrier gas from the injection lance 7. A high-phosphorus molten iron 2 was dephosphorized by blowing a CaO-based flux. The blown CaO-based flux melts to form dephosphorization slag 3. In this case, phosphorus in the high phosphorus hot metal is oxidized by oxygen gas to become P 2 O 5 and is taken into the hatched CaO-based flux, and dephosphorization of the high phosphorus hot metal 2 proceeds. Table 1 shows the experimental conditions. In addition, quick lime is used as a CaO type | system | group flux, and does not contain fluorine sources, such as a fluorite. In addition, when a predetermined amount of CaO is added to the hot metal, it may be used together with the injection lance 7 and sprayed onto the hot metal bath surface together with oxygen gas from the top blowing lance 6.

Figure 0005569174
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実験で行った脱燐処理における高燐溶銑中の燐の挙動を図2に示す。図2に示すように、脱燐反応速度は脱燐処理開始前の溶銑中燐濃度が高いほど高位であることが分かった。また、高炉溶銑に対して一般的に行われている脱燐処理方法であっても、高炉溶銑と同等な燐濃度0.1質量%程度までの脱燐処理が、高燐溶銑2に対して可能であることが分かった。そして、脱燐処理後の高燐溶銑2は、高炉溶銑と何ら遜色なく、鉄源として高炉溶銑に混合して使用可能であることが確認できた。   FIG. 2 shows the behavior of phosphorus in the high phosphorus hot metal in the dephosphorization treatment performed in the experiment. As shown in FIG. 2, it was found that the dephosphorization reaction rate was higher as the phosphorus concentration in the hot metal before the start of the dephosphorization treatment was higher. Further, even with a dephosphorization treatment method generally performed on blast furnace hot metal, dephosphorization treatment up to about 0.1% by mass of phosphorus equivalent to blast furnace hot metal is performed on high phosphorus hot metal 2. I found it possible. And, it was confirmed that the high phosphorus hot metal 2 after the dephosphorization treatment can be used by mixing with the blast furnace hot metal as an iron source without any difference from the blast furnace hot metal.

また、この脱燐処理で生成した脱燐スラグの組成を表2に示す。この脱燐スラグを燐資源として有効活用するには、燐酸鉱石の組成である3CaO・P25(CaOとP25との質量比=54:46)と同等レベルとすることが好ましく、従って、脱燐スラグは少なくとも20質量%のP25を含有することを目標とした。 Table 2 shows the composition of the dephosphorization slag produced by this dephosphorization treatment. In order to effectively use this dephosphorization slag as a phosphorus resource, it is preferable to set it to a level equivalent to 3CaO · P 2 O 5 (mass ratio of CaO and P 2 O 5 = 54: 46) which is the composition of phosphate ore. Therefore, the dephosphorization slag was aimed to contain at least 20% by weight of P 2 O 5 .

Figure 0005569174
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表2に示すように、脱燐処理前の溶銑中燐濃度が0.5質量%の水準4であっても、生成される脱燐スラグにはP25が20質量%含有されており、更に、水準1及び水準2では脱燐スラグ中のP25濃度はCaO濃度よりも高く、3CaO・P25の組成よりも更にP25が濃縮されることが分かった。つまり、生成される脱燐スラグは燐資源として十分に活用可能であることが分かった。その一例として、脱燐処理後の燐酸が濃縮されたスラグ中に含まれる燐酸のうち70質量%以上がクエン酸可溶性燐酸(ク溶性燐酸:植物が根から酸を出すことで吸収できる燐酸)であることから、燐酸肥料として利用可能であることが確認できた。 As shown in Table 2, the dephosphorization slag produced contains 20% by mass of P 2 O 5 even if the phosphorus concentration in the hot metal before the dephosphorization treatment is level 4 of 0.5% by mass. further, P 2 O 5 concentration levels 1 and level 2, dephosphorization slag is higher than CaO concentration, it was found that further P 2 O 5 than the composition of 3CaO · P 2 O 5 is concentrated. That is, it was found that the dephosphorized slag produced can be sufficiently utilized as a phosphorus resource. As an example, 70% by mass or more of phosphoric acid contained in the slag enriched with phosphoric acid after dephosphorization treatment is citric acid-soluble phosphoric acid (soluble phosphoric acid: phosphoric acid that can be absorbed by the plant taking out acid from the root). Therefore, it was confirmed that it can be used as a phosphate fertilizer.

尚、高炉溶銑の予備脱燐処理に用いるCaO系フラックスは、ホタル石などのフッ素源を5質量%程度添加することにより、CaOの滓化が促進されて脱燐反応が促進されることが知られているが、生成される脱燐スラグを、例えば燐肥料として使用する場合には、燐肥料(脱燐スラグ)からフッ素が溶出し、土壌環境基準に対してフッ素溶出値が問題となるため、本発明においてはフッ素源を使用しないこととした。また、フッ素はスラグ中の燐酸を固定し、ク溶性燐酸の割合の少ないフッ素化合物(フッ化アパタイト)を生成するため、フッ素を含有するスラグを肥料用原料として用いた場合には、ク溶性燐酸濃度を十分に確保することができなくなる。この観点からもフッ素化合物を使用することは好ましくない。   In addition, it is known that the CaO-based flux used for the preliminary dephosphorization treatment of the blast furnace hot metal promotes the dephosphorization reaction by promoting the hatching of CaO by adding about 5% by mass of a fluorine source such as fluorite. However, when the generated dephosphorized slag is used as, for example, a phosphorus fertilizer, fluorine is eluted from the phosphorous fertilizer (dephosphorized slag), and the fluorine elution value becomes a problem with respect to the soil environmental standards. In the present invention, no fluorine source is used. Fluorine fixes phosphoric acid in the slag and produces a fluorine compound (fluorinated apatite) with a low proportion of soluble phosphoric acid. Therefore, when fluorine-containing slag is used as a fertilizer raw material, A sufficient concentration cannot be ensured. From this point of view, it is not preferable to use a fluorine compound.

本発明は、上記試験結果に基づいてなされたものであり、本発明に係る製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法は、製鋼精錬プロセスにおいて発生した燐を含有する製鋼スラグであって固化した後に金属鉄が分離された製鋼スラグを、炭素、珪素、アルミニウムのうちの1種以上を含有する還元剤を用いて還元処理して、前記製鋼スラグ中の鉄酸化物及び燐酸化物を溶融状態の燐含有溶融鉄として製鋼スラグから還元・回収する第1の工程と、鉄酸化物及び燐酸化物が還元・回収された製鋼スラグを、製銑工程または製鋼工程におけるCaO源としてリサイクルする第2の工程と、前記還元処理により回収した燐含有溶融鉄を、フッ素を含有しないCaO系フラックスを用いて、燐含有溶融鉄中の燐濃度が0.1質量%以下となるまで脱燐処理し、CaO系フラックス中に燐を濃縮させる第3の工程と、前記脱燐処理が施された、燐濃度が0.1質量%以下の燐含有溶融鉄を、鉄源として高炉から出銑された高炉溶銑に混合する第4の工程と、を有することを特徴とする。   The present invention has been made based on the above test results, and the method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to the present invention is a steelmaking slag containing phosphorus generated in the steelmaking refining process and solidified. Steelmaking slag from which metallic iron has been separated is reduced using a reducing agent containing one or more of carbon, silicon, and aluminum, and the iron oxide and phosphorous oxide in the steelmaking slag are melted in the phosphorous state. A first step of reducing and recovering from the steelmaking slag as contained molten iron, and a second step of recycling the steelmaking slag from which iron oxide and phosphorous oxide have been reduced and recovered as a CaO source in the ironmaking step or the steelmaking step, and The phosphorus-containing molten iron recovered by the reduction treatment is dephosphorized using a CaO-based flux not containing fluorine until the phosphorus concentration in the phosphorus-containing molten iron becomes 0.1 mass% or less. The third step of concentrating phosphorus in the CaO-based flux and the phosphorus-containing molten iron having a phosphorus concentration of 0.1% by mass or less subjected to the dephosphorization treatment were discharged from the blast furnace as an iron source. And a fourth step of mixing with the blast furnace hot metal.

上記構成の本発明によれば、溶銑の予備脱燐処理により発生する脱燐スラグや通常溶銑或いは脱燐が十分でない脱燐溶銑を使用した転炉脱炭精錬により発生する転炉スラグなどの燐を含有する製鋼スラグのリサイクルにあたり、先ず、製鋼スラグに混入する金属鉄を分離・除去し、次いで、金属鉄の除去された製鋼スラグ中の鉄酸化物及び燐酸化物を燐含有溶融鉄として還元・回収し、鉄酸化物及び燐酸化物の除去された製鋼スラグは、製銑工程または製鋼工程におけるCaO源としてリサイクルし、燐含有溶融鉄は、燐濃度が0.1質量%以下まで脱燐処理されて高炉溶銑に混合され、一方、燐含有溶融鉄中の燐は、脱燐処理によりCaO系フラックス中に、燐資源として回収するに十分な程度に濃縮されるので、溶銑の燐濃度を上昇させるなどの弊害をもたらすことなく、製鋼スラグに含有される鉄及び燐をそれぞれ資源として有効活用することが実現される。   According to the present invention configured as described above, phosphorus such as dephosphorization slag generated by the preliminary dephosphorization treatment of hot metal, converter slag generated by converter decarburization refining using normal hot metal or dephosphorization hot metal with insufficient dephosphorization, etc. In the recycling of steelmaking slag containing steel, first, the metallic iron mixed in the steelmaking slag is separated and removed, and then the iron oxide and phosphorous oxide in the steelmaking slag from which the metallic iron has been removed are reduced to phosphorus-containing molten iron. The recovered steelmaking slag from which iron oxide and phosphorous oxide have been removed is recycled as a CaO source in the iron making process or the steelmaking process, and the phosphorus-containing molten iron is dephosphorized to a phosphorus concentration of 0.1% by mass or less. On the other hand, the phosphorus in the molten iron containing phosphorus is concentrated to a CaO-based flux enough to be recovered as a phosphorus resource by the dephosphorization process, so that the phosphorus concentration in the hot metal is increased. Without causing problems such as it is implemented to effectively utilize the iron contained in the steelmaking slag and phosphorus as a resource, respectively.

尚、予め製品の燐濃度レベルまで予備脱燐処理が施された溶銑の脱炭精錬時に発生する転炉スラグも、燐の含有量はゼロでなく燐を含有する。従って、この転炉スラグにも本発明を適用することは可能であるが、当該スラグは燐の含有量が低く、そのまま高炉などにリサイクルしても、燐の影響は無視することができ、本発明を適用することにより却ってコスト上昇を招く。従って、本発明で対象とする、燐を含有する製鋼スラグとは、その製鋼スラグを高炉などにリサイクルすると溶銑または溶鋼の燐濃度が上昇し、通常の操業に対してコスト上昇を発生させる濃度以上の燐を含有する製鋼スラグである。   Note that the converter slag generated during the decarburization refining of the hot metal, which has been preliminarily dephosphorized to the phosphorus concentration level of the product, also contains phosphorus, not zero. Therefore, it is possible to apply the present invention to this converter slag, but the slag has a low phosphorus content, and even if recycled to a blast furnace as it is, the influence of phosphorus can be ignored. By applying the invention, the cost is increased. Therefore, the steel-making slag containing phosphorus, which is the subject of the present invention, is higher than the concentration that increases the phosphorus concentration of hot metal or molten steel when the steel-making slag is recycled to a blast furnace or the like, and causes an increase in cost for normal operations. This steelmaking slag contains phosphorus.

還元処理によって鉄酸化物及び燐酸化物の除去された製鋼スラグのリサイクル方法としては、上記説明のように、鉄鉱石の焼結工程におけるCaO源(造滓剤)として利用し、その後、高炉での溶銑製造工程で装入原料として使用する方法以外に、高炉での溶銑製造工程での造滓剤として直接使用する方法、または、高炉溶銑の予備脱燐処理における脱燐剤としてのCaO系フラックスとして使用する方法、或いは、転炉での溶銑の脱炭精錬工程における造滓剤として使用する方法、更には、高炉溶銑の脱硫処理におけるCaO系脱硫剤として使用する方法などが、好適な例として挙げられる。これ以外の工程であっても、製鉄所における製銑工程及び製鋼工程である限り、生石灰を使用している工程であれば、生石灰の代替として使用可能である。   As a method of recycling steelmaking slag from which iron oxide and phosphorous oxide have been removed by reduction treatment, as described above, it is used as a CaO source (slagging agent) in the iron ore sintering step, and then in a blast furnace. In addition to the method used as the charging raw material in the hot metal production process, as a method directly used as a iron making agent in the hot metal production process in the blast furnace, or as a CaO-based flux as a dephosphorizing agent in the preliminary dephosphorization treatment of the blast furnace hot metal Preferred examples include the method used, the method used as a slagging agent in the decarburizing and refining process of hot metal in a converter, and the method used as a CaO-based desulfurizing agent in the desulfurization treatment of blast furnace hot metal. It is done. Even if it is a process other than this, as long as it is the iron making process and steelmaking process in an ironworks, if it is a process using quicklime, it can be used as a substitute for quicklime.

更に、本発明を実施する上で好適な、燐を含有する製鋼スラグの例を示せば、通常溶銑或いは脱燐が十分でない脱燐溶銑を使用した転炉脱炭精錬により発生した転炉スラグ単独、及び、この転炉スラグと溶銑の予備脱燐処理により発生する脱燐スラグとの混合物が好適である。   Furthermore, an example of a steel-making slag containing phosphorus that is suitable for practicing the present invention is as follows. Converter slag alone generated by converter decarburization and refining using dephosphorized hot metal that is not sufficiently molten or dephosphorized. A mixture of the converter slag and the dephosphorization slag generated by the preliminary dephosphorization treatment of the hot metal is preferable.

これは、転炉スラグは塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が高く(通常3〜5程度)、第2工程の鉄鉱石の焼結工程におけるCaO源として有利である。但し、転炉スラグは塩基度が高く、焼結工程時の滓化性に劣ることから、滓化性を高めたい場合には、転炉スラグに脱燐スラグを混合すればよい。脱燐スラグは、塩基度が1.5〜2.5程度であり、含有されるSiO2によって滓化性が向上する。つまり、転炉スラグと脱燐スラグとの混合物を使用した場合には、焼結工程においては、フッ素源を使用しなくても、焼結が円滑に行われ、また、燐含有溶融鉄の燐濃度が高くなることから、第3工程において回収される脱燐処理後のCaO系フラックスの燐濃度が上昇し、燐資源としての活用が促進される。しかしながら、脱燐スラグを単独で使用することは、塩基度が低く焼結工程におけるCaO源として不足するので、好ましくない。 This is because the converter slag has a high basicity (mass% CaO / mass% SiO 2 ) (usually about 3 to 5) and is advantageous as a CaO source in the iron ore sintering process in the second step. However, since converter slag has a high basicity and is inferior in hatchability during the sintering process, dephosphorization slag may be mixed with the converter slag in order to increase hatchability. The dephosphorization slag has a basicity of about 1.5 to 2.5, and the hatchability is improved by the contained SiO 2 . In other words, when a mixture of converter slag and dephosphorization slag is used, the sintering process can be performed smoothly without using a fluorine source, and phosphorus-containing molten iron phosphorus can be used. Since the concentration is increased, the phosphorus concentration of the CaO-based flux recovered in the third step after the dephosphorization treatment is increased, and the utilization as a phosphorus resource is promoted. However, the use of dephosphorized slag alone is not preferable because the basicity is low and the CaO source is insufficient in the sintering process.

また、第1工程の還元処理に供する製鋼スラグとして、転炉スラグと脱燐スラグとの混合物を使用した場合には、脱燐スラグに含有されるSiO2によって還元処理される製鋼スラグの滓化性が向上し、還元処理時、還元して得られる燐含有溶融鉄と製鋼スラグとの分離が促進されるという効果も発現する。転炉スラグの塩基度を低下させる手段として、脱燐スラグに替わって、珪石、珪砂、グラスウール、シリコンスラッジのようなSiO2含有物質を製鋼スラグに混合することも可能である。 In addition, when a mixture of converter slag and dephosphorization slag is used as the steelmaking slag to be subjected to the reduction process in the first step, hatching of the steelmaking slag reduced by SiO 2 contained in the dephosphorization slag. In addition, the effect of promoting the separation of the phosphorus-containing molten iron obtained by reduction and the steelmaking slag during the reduction treatment is also exhibited. As means for reducing the basicity of the converter slag, it is possible to mix SiO 2 -containing materials such as silica, silica sand, glass wool, and silicon sludge into the steelmaking slag instead of dephosphorization slag.

燐含有製鋼スラグには、マンガンがMnOやMn23の形態の酸化物で含有されることがあり、これらのマンガン酸化物も酸素との親和力が鉄や燐と同等であることから、製鋼スラグを、炭素、珪素、アルミニウムなどで還元処理することによって製鋼スラグ中のマンガン酸化物も同時に還元され、高燐溶銑に移行する。この高燐溶銑を脱燐処理すると、高燐溶銑中のマンガンも酸化されて生成する脱燐スラグにマンガンが含有される。脱燐スラグを燐資源として活用する場合、該スラグに含有されるマンガン酸化物によって相対的にP25濃度が低下すると、燐資源としての付加価値が下がる場合もあるので、このような場合には、マンガン酸化物の少ない燐含有製鋼スラグを処理の対象とする、或いは、高燐溶銑の脱燐処理前に予めマンガンを酸化除去するなどの対策を行うことが好ましい。 The phosphorus-containing steelmaking slag, since manganese may be contained in the oxide form of MnO and Mn 2 O 3, affinity of these manganese oxides oxygen is equivalent to iron and phosphorus, steelmaking By reducing the slag with carbon, silicon, aluminum, etc., the manganese oxide in the steelmaking slag is also reduced at the same time and shifts to a high phosphorus hot metal. When this high phosphorus hot metal is dephosphorized, manganese is contained in the dephosphorization slag produced by oxidizing manganese in the high phosphorus hot metal. When dephosphorization slag is used as a phosphorus resource, if the P 2 O 5 concentration is relatively lowered by the manganese oxide contained in the slag, the added value as a phosphorus resource may decrease. For this purpose, it is preferable to take measures such as treating phosphorus-containing steelmaking slag with low manganese oxide, or pre-oxidizing and removing manganese before dephosphorization of the high phosphorus hot metal.

尚、発生する転炉スラグの全量を本発明の第1の工程の還元処理に供しても構わないが、溶銑の予備脱燐処理において転炉スラグを使用することは省資源の観点からも有効であり、従って、発生した転炉スラグの一部を溶銑の予備脱燐処理工程におけるCaO源として使用し、この転炉スラグの残部を、第1の工程の還元処理に供しても構わない。   The total amount of converter slag generated may be used for the reduction treatment in the first step of the present invention, but the use of converter slag in the hot metal preliminary dephosphorization treatment is also effective from the viewpoint of resource saving. Therefore, a part of the generated converter slag may be used as a CaO source in the hot metal preliminary dephosphorization process, and the remaining part of the converter slag may be used for the reduction process in the first process.

高炉から出銑された高炉溶銑をトピードカーで受銑し、トピードカーに収容された高炉溶銑に脱珪処理及び予備脱燐処理を施し、その後、高炉溶銑を溶銑鍋に移し替え、溶銑鍋内の高炉溶銑に機械攪拌式脱硫処理を施し、この脱硫処理終了後の高炉溶銑を転炉に装入して転炉にて脱炭精錬を施し、かくして、高炉溶銑から溶鋼を溶製する、製銑−製鋼工程において、本発明を適用した。高炉での出銑から転炉脱炭精錬終了までの高炉溶銑及び溶鋼の化学成分の例を表3に示す。   The blast furnace hot metal discharged from the blast furnace is received by a topped car, the blast furnace hot metal accommodated in the topped car is subjected to desiliconization treatment and preliminary dephosphorization treatment, and then the blast furnace hot metal is transferred to the hot metal ladle and the blast furnace in the hot metal ladle. The molten iron is subjected to mechanical stirring desulfurization treatment, the blast furnace hot metal after this desulfurization treatment is charged into the converter, decarburized and refined in the converter, and thus the molten steel is melted from the blast furnace molten iron. The present invention was applied in the steelmaking process. Table 3 shows examples of chemical components of the blast furnace hot metal and molten steel from the blast furnace tapping to the end of converter decarburization refining.

Figure 0005569174
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表3に示すように、脱珪、脱燐後の高炉溶銑には0.05質量%の燐が含有されており、製品の燐濃度レベル(0.025質量%以下)に比較して高く、この高炉溶銑を用いた転炉脱炭精錬により発生する転炉スラグには、1.5質量%程度の燐(P25で3.4質量%程度)が含有される。この製鋼スラグを焼結工程でのCaO源とした再使用すると、高炉溶銑の燐の濃化が発生する。そこで、この転炉スラグに本発明を適用する試験(本発明例1)を実施した。 As shown in Table 3, the blast furnace hot metal after desiliconization and dephosphorization contains 0.05% by mass of phosphorus, which is higher than the phosphorus concentration level (0.025% by mass or less) of the product, The converter slag generated by the converter decarburization refining using this blast furnace hot metal contains about 1.5% by mass of phosphorus (about 3.4% by mass with P 2 O 5 ). When this steelmaking slag is reused as a CaO source in the sintering process, enrichment of phosphorus in the blast furnace hot metal occurs. Therefore, a test (Invention Example 1) for applying the present invention to this converter slag was conducted.

磁力が3000G、スラグの処理能力が50〜150t/Hrである磁力選別機を用いて転炉スラグを磁気分離し、転炉スラグ中の金属鉄を予め分離・除去した。この予め金属鉄が分離・除去された250トンの転炉スラグ、50トンの高炉溶銑、及び還元剤としてのコークスを3相交流式のアーク炉に装入し、アークを発生させて転炉スラグ及びコークスを加熱して、転炉スラグの還元処理を実施した。高炉溶銑は、溶湯を予め炉内に存在させて製鋼スラグを加熱することにより、製鋼スラグの還元を促進させると同時に、製鋼スラグの還元により生成する燐含有鉄を迅速に取り込み、燐含有鉄と製鋼スラグとの分離を促進させる目的で、装入したものである。尚、高炉溶銑の温度は1300℃であった。30分間の還元処理により、予め装入した高炉溶銑と合わせて約100トンの高燐溶銑が得られた。表4に、還元処理の条件を示し、表5に、還元処理前後の製鋼スラグの組成を示す。   The converter slag was magnetically separated using a magnetic separator having a magnetic force of 3000 G and a slag treatment capacity of 50 to 150 t / Hr, and the metallic iron in the converter slag was previously separated and removed. 250 ton converter slag from which metallic iron has been separated and removed in advance, 50 ton blast furnace hot metal, and coke as a reducing agent are charged into a three-phase AC type arc furnace to generate an arc to convert the converter slag. The coke was heated to reduce the converter slag. Blast furnace hot metal promotes the reduction of steelmaking slag by heating the steelmaking slag in the presence of molten metal in the furnace in advance, and at the same time, rapidly takes in the phosphorus-containing iron produced by the reduction of the steelmaking slag, It was inserted for the purpose of promoting separation from steelmaking slag. The temperature of the blast furnace hot metal was 1300 ° C. About 100 tons of high phosphorus hot metal including the previously charged blast furnace hot metal was obtained by the reduction treatment for 30 minutes. Table 4 shows the conditions for the reduction treatment, and Table 5 shows the composition of the steelmaking slag before and after the reduction treatment.

Figure 0005569174
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また、溶銑の予備脱燐処理で発生し、上記磁力選別機によって予め金属鉄の分離・除去された脱燐スラグと上記転炉スラグとの混合物(混合比=1:1)に本発明を適用する試験(本発明例2)も実施した。尚、転炉スラグの組成は本発明例1で使用した転炉スラグ(表5参照)と同一であり、脱燐スラグの組成は、CaO:22質量%、SiO2:18質量%、P:2.4質量%、FexO:28質量%、MgO:5.2質量%、MnO:4.1質量%であった。 In addition, the present invention is applied to a mixture of dephosphorization slag generated by the preliminary dephosphorization of hot metal and from which the metallic iron is separated and removed in advance by the magnetic separator (mixing ratio = 1: 1). The test (Invention Example 2) was also carried out. The composition of the converter slag is the same as that of the converter slag used in Example 1 of the present invention (see Table 5). The composition of the dephosphorization slag is CaO: 22 mass%, SiO 2 : 18 mass%, P: They were 2.4% by mass, FexO: 28% by mass, MgO: 5.2% by mass, and MnO: 4.1% by mass.

上記のアーク炉に、転炉スラグと脱燐スラグとの混合物250トンと、高炉溶銑50トンと、還元剤としてのコークスを装入し、アークを発生させて混合スラグ及びコークスを加熱して、混合スラグの還元処理を実施した。高炉溶銑は、溶湯を予め炉内に存在させて混合スラグを加熱することにより、混合スラグの還元を促進させると同時に、混合スラグの還元により生成する燐含有鉄を迅速に取り込み、燐含有鉄と混合スラグとの分離を促進させる目的で、装入したものである。   In the above arc furnace, 250 tons of a mixture of converter slag and dephosphorization slag, 50 tons of blast furnace hot metal, and coke as a reducing agent are charged, an arc is generated to heat the mixed slag and coke, Reduction treatment of mixed slag was performed. Blast furnace hot metal promotes the reduction of mixed slag by heating the molten slag in the presence of molten metal in the furnace in advance, and at the same time, rapidly takes in the phosphorus-containing iron produced by the reduction of the mixed slag, It is inserted for the purpose of promoting separation from the mixed slag.

上記の本発明例1に比べて炉内スラグが早期に溶融し、25分間の還元処理により、予め装入した高炉溶銑と合わせて約100トンの高燐溶銑が得られた。還元処理の条件は前述した表4と同一である。前述した表5に還元処理前後の混合スラグの組成を示す。   The furnace slag melted earlier than in the first invention example, and a high phosphorus hot metal of about 100 tons was obtained by the reduction treatment for 25 minutes together with the blast furnace hot metal charged in advance. The conditions for the reduction treatment are the same as in Table 4 described above. Table 5 described above shows the composition of the mixed slag before and after the reduction treatment.

本発明例1及び本発明例2ともに、得られた高燐溶銑をアーク炉から溶銑鍋に出湯し、その後、炉内に残留する約200トンのスラグをスラグポットに排出した。得られた高燐溶銑の化学成分は、本発明例1では、炭素:4.3質量%、珪素:0.01質量%、マンガン:2.2質量%、燐:3.0質量%、硫黄:0.05質量%で、本発明例2では、炭素:4.3質量%、珪素:0.01質量%、マンガン:3.1質量%、燐:4.5質量%、硫黄:0.05質量%であった。本発明例2の方が燐濃度が高いが、その他は同等であった。   In both Invention Example 1 and Invention Example 2, the obtained high phosphorus hot metal was discharged from the arc furnace to the hot metal ladle, and then about 200 tons of slag remaining in the furnace was discharged into the slag pot. In the present invention example 1, the chemical components of the obtained high phosphorus hot metal were: carbon: 4.3% by mass, silicon: 0.01% by mass, manganese: 2.2% by mass, phosphorus: 3.0% by mass, sulfur : 0.05% by mass, and in Example 2 of the present invention, carbon: 4.3% by mass, silicon: 0.01% by mass, manganese: 3.1% by mass, phosphorus: 4.5% by mass, sulfur: 0.00%. It was 05 mass%. Invention Example 2 had a higher phosphorus concentration, but the others were equivalent.

燐含有製鋼スラグのP/Feは、P濃度に換算すると0.5〜7.5質量%であるが、本実施例では高炉溶銑を用いて約1/2の濃度に希釈しており、この場合にはP濃度は0.25〜3.75質量%となり、上記燐濃度はこの範囲内であり、従来の実績と一致している。この高燐溶銑に対して、図1に示す脱燐処理設備を用いて脱燐処理を施した。表6に、本発明例1及び本発明例2で高燐溶銑に対して行った脱燐処理条件を示す。   P / Fe of the phosphorus-containing steelmaking slag is 0.5 to 7.5% by mass in terms of P concentration, but in this example, it is diluted to a concentration of about ½ using blast furnace hot metal. In this case, the P concentration is 0.25 to 3.75% by mass, and the phosphorus concentration is within this range, which is consistent with the past results. The high phosphorus hot metal was dephosphorized using the dephosphorization equipment shown in FIG. Table 6 shows the dephosphorization treatment conditions performed on the high phosphorus hot metal in Invention Example 1 and Invention Example 2.

Figure 0005569174
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この脱燐処理により、高燐溶銑の燐濃度は、本発明例1及び本発明例2ともに0.1質量%まで減少した。脱燐処理前後の高燐溶銑の化学組成を表7に示す。また、この高燐溶銑の脱燐処理により、本発明例1及び本発明例2ともに、CaO:62質量%、SiO2:2.2質量%、P:28質量%、FexO:2.8質量%、MgO:4質量%、MnO:0.8質量%の脱燐スラグが得られた。この脱燐スラグは、燐肥料として利用が可能であった。 By this dephosphorization treatment, the phosphorus concentration of the high phosphorus hot metal was reduced to 0.1% by mass in both inventive examples 1 and 2. Table 7 shows the chemical composition of the high phosphorus hot metal before and after the dephosphorization treatment. Further, by this dephosphorization treatment of the high phosphorus hot metal, both of the inventive examples 1 and 2 were CaO: 62 mass%, SiO 2 : 2.2 mass%, P: 28 mass%, Fe x O: 2. A dephosphorized slag of 8% by mass, MgO: 4% by mass, and MnO: 0.8% by mass was obtained. This dephosphorization slag could be used as a phosphorus fertilizer.

Figure 0005569174
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脱燐処理後の高燐溶銑を、高炉溶銑に混合し、混合した溶銑に対して脱珪・脱燐処理を施し、その後、脱硫処理工程を経て、転炉に装入した。転炉では通常の精錬を施し、所定の成分の溶鋼を溶製した。   The high phosphorus hot metal after the dephosphorization treatment was mixed with the blast furnace hot metal, and the mixed hot metal was subjected to desiliconization / dephosphorization treatment, and then charged into the converter through a desulfurization treatment step. In the converter, ordinary refining was performed to produce molten steel of a predetermined component.

一方、還元処理後の転炉スラグは、冷却した後、鉄鉱石の焼結工程において、造滓剤用のCaO源として使用し、製造した焼結鉱は、鉄源として高炉に装入し、高炉溶銑を溶製した。溶製された高炉溶銑の燐濃度は0.1質量%程度で、全く問題はなかった。また、還元処理後のスラグをリサイクルした際に高炉から排出された高炉スラグを用いて高炉スラグ微粉末及び高炉スラグセメントを製造した結果、JIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」の品質規格を満足しており、JIS R 5211「高炉セメント」の強度などの特性も従来と同等で何ら問題はなく、従来と同様にセメント製造の省エネルギー化が可能であった。   On the other hand, the converter slag after the reduction treatment is cooled, and then used as a CaO source for the iron making agent in the iron ore sintering step, and the manufactured sintered ore is charged into the blast furnace as the iron source, Blast furnace hot metal was produced. The phosphorus concentration of the blast furnace hot metal melted was about 0.1% by mass, and there was no problem at all. In addition, as a result of manufacturing blast furnace slag fine powder and blast furnace slag cement using blast furnace slag discharged from the blast furnace when recycling the slag after reduction treatment, the quality standard of JIS A 6206 “Blast furnace slag fine powder for concrete” Satisfied, JIS R 5211 “Blast Furnace Cement” properties such as strength were similar to the conventional ones and there were no problems, and it was possible to save energy in cement production as before.

これに対して、上記製鋼工程において発生する転炉スラグをそのまま焼結鉱のCaO源としてリサイクルした場合には、高炉から出銑される溶銑の燐濃度が高くなり、溶銑の予備脱燐処理における脱燐剤(酸素源及びCaO系フラックス)の原単位及び発生する脱燐スラグ量が1.5倍になり、生産性は20%低下した。   On the other hand, when the converter slag generated in the steelmaking process is recycled as it is as a CaO source of sintered ore, the phosphorus concentration in the hot metal discharged from the blast furnace becomes high, and in the preliminary dephosphorization treatment of the hot metal The basic unit of the dephosphorizing agent (oxygen source and CaO-based flux) and the amount of dephosphorizing slag generated increased 1.5 times, and the productivity was reduced by 20%.

尚、本発明においては、転炉スラグに含有される鉄分の約90質量%が回収されており、これは、転炉スラグをそのまま焼結鉱のCaO源としてリサイクルした場合よりも高い回収率であった。   In the present invention, about 90% by mass of iron contained in the converter slag is recovered, and this is a higher recovery rate than when the converter slag is directly recycled as a CaO source of sintered ore. there were.

実施例1に示す製銑−製鋼工程において発生する転炉スラグ及び脱燐スラグに対して還元処理を実施し、還元処理前の製鋼スラグからの金属鉄除去の有無、及び、還元処理後の製鋼スラグからの金属鉄除去の有無による、還元処理での高燐銑鉄の回収率への影響を調査した。   The converter slag and dephosphorization slag generated in the iron making-steel making process shown in Example 1 are subjected to a reduction treatment, whether or not metallic iron is removed from the steelmaking slag before the reduction treatment, and the steelmaking after the reduction treatment. The effect of the removal of metallic iron from the slag on the recovery rate of high phosphorus pig iron in the reduction process was investigated.

還元処理前の製鋼スラグの磁気分離及び還元処理後の製鋼スラグの磁気分離は、何れも、磁力が3000G、スラグの処理能力が50〜150t/Hrである磁力選別機を用いて行った。還元処理後の製鋼スラグから磁気分離によって回収した金属鉄は高燐銑鉄として算定した。また、還元処理は、加熱バーナーを備えたロータリーキルンを用い、バーナーによってロータリーキルン内に装入した製鋼スラグ及びコークスを加熱して実施した。ロータリーキルンの運転温度を1450〜1550℃に調整しており、還元処理によって溶融状態の高燐溶銑が得られた。表8に、合計5回の試験(試験番号1〜5)の試験条件及び試験結果を示す。   Magnetic separation of the steelmaking slag before the reduction treatment and magnetic separation of the steelmaking slag after the reduction treatment were both performed using a magnetic separator having a magnetic force of 3000 G and a slag treatment capacity of 50 to 150 t / Hr. Metallic iron recovered from the steelmaking slag after reduction by magnetic separation was calculated as high-phosphorous pig iron. The reduction treatment was performed by using a rotary kiln equipped with a heating burner and heating the steelmaking slag and coke charged into the rotary kiln with a burner. The operating temperature of the rotary kiln was adjusted to 1450 to 1550 ° C., and a high phosphorus molten iron in a molten state was obtained by reduction treatment. Table 8 shows test conditions and test results of a total of five tests (test numbers 1 to 5).

Figure 0005569174
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試験番号1は、金属鉄を分離していない転炉スラグ(塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)=3.0)及び金属鉄を分離していない予備脱燐スラグ(塩基度=1.5)の混合物を還元処理した試験、試験番号2は、磁気分離を施した転炉スラグ(塩基度=3.0)及び磁気分離を施した予備脱燐スラグ(塩基度=1.5)の混合物を還元処理した試験、試験番号3は、磁気分離を施した転炉スラグ(塩基度=3.0)及び磁気分離を施した予備脱燐スラグ(塩基度=1.5)の混合物を還元処理し、還元した後のスラグを更に磁気分離して高燐銑鉄を回収した試験、試験番号4は、磁気分離を施した転炉スラグ(塩基度=3.0)にSiO2含有物質としてグラスウール(SiO2=100質量%)を混合して塩基度を2.25に調整したものを還元処理し、還元した後のスラグを更に磁気分離して高燐銑鉄を回収した試験、試験番号5は、磁気分離を施した転炉スラグ(塩基度=3.0)にSiO2含有物質としてシリコンスラッジ(Si=15質量%、SiO2=85質量%)を混合して塩基度を2.25に調整したものを還元処理し、還元した後のスラグを更に磁気分離して高燐銑鉄を回収した試験である。 Test No. 1 is a converter slag that does not separate metallic iron (basicity (mass% CaO / mass% SiO 2 ) = 3.0) and preliminary dephosphorized slag that does not separate metallic iron (basicity = 1). .5) Reduction test of the mixture, test number 2 is the converter slag subjected to magnetic separation (basicity = 3.0) and preliminary dephosphorization slag subjected to magnetic separation (basicity = 1.5) Test No. 3, which was a reduction treatment of the mixture of No. 3, was a mixture of converter slag (basicity = 3.0) subjected to magnetic separation and preliminary dephosphorization slag (basicity = 1.5) subjected to magnetic separation. Test in which reduction treatment was performed, and the slag after reduction was further magnetically separated to recover high-phosphorous pig iron. Test No. 4 was conducted on a converter slag (basicity = 3.0) subjected to magnetic separation as a SiO 2 -containing substance. glass wool (SiO 2 = 100 mass%) and mixed to adjust the basicity 2.25 Stuff reduction treatment, the slag was further magnetically separated to recover a high phosphorus pig iron test after reduction, Test No. 5, SiO 2 contained in the converter slag subjected to magnetic separation (basicity = 3.0) Silicon sludge (Si = 15% by mass, SiO 2 = 85% by mass) as a substance was mixed and the basicity was adjusted to 2.25. Then, the reduced slag was further magnetically separated to obtain high phosphorus. This is a test that collected pig iron.

表8に示すように、還元処理前にスラグ中の金属鉄を分離・除去することにより、少ない還元用コークスの使用量で、より多くの高燐銑鉄を回収できることが確認できた。また、還元処理後のスラグを磁気分離することで、更に多くの高燐銑鉄の回収が可能になることも確認できた。   As shown in Table 8, it was confirmed that by separating and removing the metallic iron in the slag before the reduction treatment, it was possible to recover more high-phosphorous iron with a small amount of reducing coke used. It was also confirmed that more high-phosphorous pig iron can be recovered by magnetically separating the slag after the reduction treatment.

また、試験番号2で得られた高燐銑鉄を、溶銑鍋において150トンの高炉溶銑と混合し、混合後の溶銑に対し、CaO源(生石灰)及び酸素源を供給して脱燐処理を実施した。そして、脱燐処理によって得られたスラグを回収し、回収したスラグに対して燐酸肥料としての肥効試験を行った。その際、比較のために、通常の製鋼スラグについても肥効試験を実施した。   Moreover, the high-phosphorous iron obtained in Test No. 2 is mixed with 150 tons of blast furnace hot metal in a hot metal ladle, and CaO source (quick lime) and oxygen source are supplied to the hot metal after mixing to carry out dephosphorization treatment. did. And the slag obtained by the dephosphorization process was collect | recovered, and the fertilization effect as a phosphate fertilizer was done with respect to the collect | recovered slag. At that time, for the purpose of comparison, a fertilization effect test was also conducted on ordinary steelmaking slag.

肥効試験方法は、使用植物として「小松菜」を用い、「表層腐食質黒ボク土」を使用土として、100mg−P25/ポットの肥効試験対象のスラグを添加し、毒性の評価を示す発芽率、生育促進効果の評価を示す草丈(高さ)、生体重(g/ポット)の3項目について評価した。具体的には、薬品で同一P25濃度になるように調整した物質を基準材とし、基準材での結果を100としたときの3項目の値の平均値で評価した。 Koeko test method using "Komatsuna" as used plant, as used soil to "surface erosion Andosols", was added 100mg-P 2 O 5 / pot fertilizer efficiency test target slag, evaluation of toxicity The three items of the germination rate, the plant height (height), and the weight of the living body (g / pot) showing the growth promotion effect were evaluated. Specifically, a substance adjusted so as to have the same P 2 O 5 concentration with a chemical was used as a reference material, and evaluation was performed by an average value of three items when the result of the reference material was 100.

肥効試験を行った2種類のスラグの成分、ク溶性燐酸濃度、及び、発芽率、草丈(高さ)、生体重(g/ポット)の3項目の肥効試験結果を表9に示す。尚、肥効試験結果は数値が高いほど、燐酸肥料として優れていることを示している。   Table 9 shows the results of the fertilization test of three items of the components of the two types of slags subjected to the fertilization effect test, the concentration of soluble phosphoric acid, germination rate, plant height (height), and body weight (g / pot). In addition, the fertilization effect test result has shown that it is excellent as a phosphate fertilizer, so that a numerical value is high.

Figure 0005569174
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表9に示すように、本発明により得られるスラグは、ク溶性燐酸濃度が高く、燐酸肥料として優れていることが確認できた。   As shown in Table 9, it was confirmed that the slag obtained by the present invention has a high concentration of soluble phosphoric acid and is excellent as a phosphate fertilizer.

1 脱燐処理設備
2 高燐溶銑
3 脱燐スラグ
4 溶銑鍋
5 台車
6 上吹きランス
7 インジェクションランス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dephosphorization processing equipment 2 High phosphorus hot metal 3 Dephosphorization slag 4 Hot metal ladle 5 Bogie 6 Top blowing lance 7 Injection lance

Claims (12)

製鋼精錬プロセスにおいて発生した燐を含有する製鋼スラグであって固化した後に金属鉄が分離された製鋼スラグを、炭素、珪素、アルミニウムのうちの1種以上を含有する還元剤を用いて還元処理して、前記製鋼スラグ中の鉄酸化物及び燐酸化物を、燐濃度が0.5質量%以上の溶融状態の燐含有溶融鉄として製鋼スラグから還元・回収する工程と、前記還元処理により回収した燐含有溶融鉄を、フッ素を含有しないCaO系フラックスを用いて、燐含有溶融鉄中の燐濃度が0.1質量%以下となるまで脱燐処理し、CaO系フラックス中に燐を 2 5 として20質量%以上濃縮させる工程と、を有することを特徴とする、製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 A steelmaking slag containing phosphorus generated in a steelmaking refining process, which has been solidified and then separated from metallic iron, is reduced using a reducing agent containing one or more of carbon, silicon, and aluminum. Te, iron oxide and phosphorus oxide of the steel slag, phosphorus concentration and higher Engineering you reducing and recovering from steelmaking slag as the phosphorus-containing molten iron in the molten state of more than 0.5 mass%, the pre-Symbol reduction treatment the recovered phosphorus-containing molten iron, with a CaO-based flux containing no fluorine, phosphorus concentration of the phosphorus-containing molten iron to dephosphorization until 0.1 wt% or less, phosphorus in CaO-based flux P and the 2 O 5 as engineering which Ru is concentrated 20 wt% or more, and having a method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag. 転炉での溶銑の脱炭精錬において発生したスラグを、前記還元処理に供することを特徴とする、請求項1に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 The slag generated in the decarburization refining of molten iron in the converter, and wherein the subjecting prior Kikae source processing, iron and a method for recovering phosphorus from steel slag according to claim 1. 転炉での溶銑の脱炭精錬において発生したスラグと、溶銑の予備脱燐処理で発生したスラグとの混合物を、前記還元処理に供することを特徴とする、請求項1に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 And slag generated in decarburization refining of molten iron in the converter, a mixture of the slag generated in pre-dephosphorization of molten pig iron, and wherein the subjecting prior Kikae source processing, steel making according to claim 1 Recovery method of iron and phosphorus from slag. 前記燐含有溶融鉄は、炭素を3質量%以上含有する溶銑であることを特徴とする、請求項1ないし請求項3の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。   The method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to any one of claims 1 to 3, wherein the phosphorus-containing molten iron is hot metal containing 3 mass% or more of carbon. 記還元処理を高炉溶銑の存在下で行うことを特徴とする、請求項1ないし請求項4の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 And performing pre Kikae source in the presence of a blast furnace hot metal, iron and a method for recovering phosphorus from steelmaking slag according to any one of claims 1 to 4. CaO系フラックス中に燐を濃縮させる工程で燐が濃縮されたCaO系フラックス、燐資源として利用することを特徴とする、請求項1ないし請求項5の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 The CaO-type flux phosphorus is concentrated in step of concentrating the phosphorous in CaO-based flux, which is characterized by utilizing as the phosphorus resources, the steel slag according to any one of claims 1 to 5 Recovery method of iron and phosphorus. 記還元処理によって鉄酸化物及び燐酸化物が還元・回収された製鋼スラグから、該スラグに混入する金属鉄を分離し、金属鉄の分離された製鋼スラグを製銑工程または製鋼工程でのCaO源としてリサイクルすることを特徴とする、請求項1ないし請求項6の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 Before the steelmaking slag iron oxide by Kikae based processing and phosphorus oxides are reduced and recovered to separate the metallic iron to be mixed into the slag, the separated steel slag of metallic iron in the ironmaking process or steelmaking The method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to any one of claims 1 to 6, wherein the iron and phosphorus are recycled as a CaO source. 記還元処理で還元される製鋼スラグは、塩基度調整のためのSiO2含有物質が混合された製鋼スラグであることを特徴とする、請求項1ないし請求項7の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 Steelmaking slag is reduced in the previous Kikae source process is characterized in that SiO 2 containing material for basicity adjustment is mixed steel slag, in any one of claims 1 to 7 A method for recovering iron and phosphorus from the described steelmaking slag. 前記還元処理によって鉄酸化物及び燐酸化物が還元・回収された製鋼スラグを、鉄鉱石の焼結工程または高炉での溶銑製造工程へリサイクルすることを特徴とする、請求項1ないし請求項8の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 9. The steelmaking slag, in which iron oxide and phosphorous oxide are reduced and recovered by the reduction treatment, is recycled to an iron ore sintering process or a hot metal production process in a blast furnace. A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to any one of the above. 前記還元処理によって鉄酸化物及び燐酸化物が還元・回収された製鋼スラグを、溶銑の脱燐工程または転炉での溶銑脱炭精錬工程へリサイクルすることを特徴とする、請求項1ないし請求項8の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 The steelmaking slag from which iron oxide and phosphorous oxide have been reduced and recovered by the reduction treatment is recycled to a hot metal dephosphorization step or a hot metal decarburization refining step in a converter. The method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of 8. 請求項1ないし請求項8の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法における還元処理によって鉄酸化物及び燐酸化物が還元・回収された製鋼スラグのリサイクル先が鉄鉱石の焼結工程または高炉での溶銑製造工程であり、該スラグを鉄鉱石の焼結工程または高炉での溶銑製造工程にリサイクルしたときに高炉から排出される高炉スラグを用いて製造されるものであることを特徴とする、高炉スラグ微粉末または高炉スラグセメント。 The recycling destination of the steelmaking slag, in which the iron oxide and phosphorous oxide are reduced and recovered by the reduction treatment in the method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of claims 1 to 8, is an iron ore recycling destination. It is a hot metal production process in a sintering process or a blast furnace, and is manufactured using blast furnace slag discharged from the blast furnace when the slag is recycled to the iron ore sintering process or the hot metal production process in the blast furnace. Blast furnace slag fine powder or blast furnace slag cement, characterized by that. 請求項1ないし請求項10の何れか1つに記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法におけるCaO系フラックス中に燐を濃縮させる工程にて燐が濃縮され、その後、燐含有溶融鉄と分離され、回収されたCaO系フラックスからなることを特徴とする燐酸資源原料。 The phosphorus is concentrated in the step of concentrating phosphorus in the CaO-based flux in the method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of claims 1 to 10, and thereafter, the phosphorus-containing molten iron and A phosphoric acid resource raw material comprising a separated and recovered CaO-based flux.
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