JP5594183B2 - Method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag and raw material for phosphate fertilizer - Google Patents

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Description

本発明は、製鋼精錬工程において発生する溶銑の脱燐スラグや転炉脱炭精錬スラグなどの燐を含有する製鋼スラグから鉄及び燐を回収し、鉄及び燐の回収された製鋼スラグを製銑工程または製鋼工程にリサイクルするとともに、回収した鉄及び燐を資源として有効活用するための、製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法に関し、並びに、この回収方法によって製鋼スラグから回収される燐酸肥料用原料に関する。   The present invention recovers iron and phosphorus from phosphorus-containing steelmaking slag such as dephosphorization slag of hot metal generated in the steelmaking refining process and converter decarburization refining slag, and steelmaking slag from which iron and phosphorus have been recovered is steelmaking. A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag for recycling to the process or steelmaking process and effectively using the recovered iron and phosphorus as resources, and for phosphate fertilizer recovered from steelmaking slag by this recovery method Regarding raw materials.

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、酸素ガスや酸化鉄などの酸素源によって酸化されてP25となり、その後、生成した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、酸素源として酸化鉄を使用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。尚、溶銑の予備脱燐処理とは、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。 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 to P 2 O 5 by an oxygen source such as oxygen gas or iron oxide, and then the generated P 2 O 5 is converted to CaO. It is removed by being fixed in the slag as the main component. When phosphorus in hot metal or molten steel is oxidized with oxygen gas, iron is also oxidized, and even when iron oxide is not used as an oxygen source, iron is also contained in the form of iron oxide in the slag. The hot metal preliminary dephosphorization process is a process for removing phosphorus in the hot metal in advance before decarburizing and refining the hot metal in a converter.

ところで、燐鉱石の枯渇問題や、中国、アメリカなどの燐鉱石の囲い込みのために、燐資源が高騰しており、鉄鋼精錬工程において発生する製鋼スラグ中の燐が貴重な燐資源として見直されている。しかしながら、高炉から出銑される溶銑中の燐濃度は0.1質量%程度であるため、従来の一般的な溶銑の予備脱燐処理や転炉脱炭精錬で生成される製鋼スラグ中のP25濃度は高々5質量%程度であり、燐酸資源としての活用先がほとんど無く、これらの製鋼スラグは、従来、路盤材などの土工用材料などとして鉄鋼製造工程の系外に排出されており、スラグ中の燐及び鉄は回収されることはなかった。 By the way, due to the problem of depletion of phosphate ore and the inclusion of phosphate ore in China, the United States, etc., phosphorus resources have soared, and phosphorus in steelmaking slag generated in the steel refining process has been reviewed as a valuable phosphorus resource. Yes. However, since the phosphorus concentration in the hot metal discharged from the blast furnace is about 0.1% by mass, P in steelmaking slag produced by conventional general hot metal preliminary dephosphorization treatment and converter decarburization refining is used. 2 O 5 concentration is about 5% by mass at most, and there is almost no utilization place as a phosphoric acid resource, and these steelmaking slags are conventionally discharged out of the steel manufacturing process as earthwork materials such as roadbed materials. Thus, phosphorus and iron in the slag were not recovered.

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、造滓剤用のCaO源及び鉄源として、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 a CaO source and iron source for the ironmaking 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、このスラグを高炉へリサイクルすることに起因する溶銑の燐濃度の増加(ピックアップ)を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製される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 hot metal phosphorous concentration caused by 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 molten iron is increased, resulting in a vicious circle in which the load of dephosphorization from the molten iron 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、溶銑での燐濃度のピックアップを防止するべく、製鋼スラグから燐を除去する方法或いは製鋼スラグ中の燐を回収する方法など、種々の提案がなされている。尚、予備脱燐処理などの酸化精錬へのリサイクルの場合にも、脱燐剤としての機能が既に燐を含有することから損なわれ、リサイクルされる量は限られる。   Therefore, with regard to recycling of steelmaking slag containing phosphorus, especially for recycling to processes involving reductive refining, a method of removing phosphorus from steelmaking slag or in steelmaking slag in order to prevent picking up phosphorus concentration in hot metal Various proposals such as a method for recovering phosphorus have been made. In the case of recycling to oxidative refining such as preliminary dephosphorization treatment, the function as a dephosphorizing agent is impaired because it already contains phosphorus, 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.

特許文献2には、燐を含有する溶融または半溶融状態の製錬スラグに炭材を添加して、減圧下で酸素を上吹きして、スラグ中の燐を気化除去する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique in which carbon is added to molten or semi-molten smelted slag containing phosphorus, oxygen is blown up under reduced pressure, and phosphorus in the slag is vaporized and removed. Yes.

特許文献3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 3, a molten blast furnace slag and a 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 mixture slag. the phosphorus oxide in the mixed slag is reduced and phosphorus vapor, and the sulfur in the mixed slag and SO 2, these are evaporated as a small slug of phosphorus and sulfur, recycling the slag to a blast furnace or converter technology Is disclosed.

特許文献4には、脱燐スラグに炭材を添加し、1450℃以上1700℃未満に加熱してスラグ中の燐を溶銑側へ除去・回収し、脱燐スラグを再生する技術が開示されている。   Patent Document 4 discloses a technique for regenerating dephosphorization slag by adding carbonaceous material to dephosphorization slag, heating to 1450 ° C. or more and less than 1700 ° C. to remove and recover phosphorus in the slag to the hot metal side. Yes.

また、特許文献5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て、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。   Further, Patent Document 5 discloses that dephosphorization slag produced by dephosphorization of hot metal or molten steel using a fouling agent containing alkali metal carbonate as a main component 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 to be separated and recovered.

特開2004−143492号公報JP 2004-143492 A 特開平9−316519号公報JP 9-316519 A 特開昭55−97408号公報JP-A-55-97408 特開2002−69526号公報JP 2002-69526 A 特開昭56−22613号公報JP-A-56-22613

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。同様に、特許文献2でも、燐を資源として回収することができないうえに、減圧が必要であり設備費も高くなる。   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. Similarly, in Patent Document 2, phosphorus cannot be recovered as a resource, and pressure reduction is necessary, resulting in high equipment costs.

特許文献3では、燐含有スラグである転炉スラグに、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は不利である。   In Patent Document 3, the converter slag, which is phosphorus-containing slag, is mixed with the same amount of blast furnace slag as the converter slag, but in recent years, the blast furnace slag is not a waste but a utility value as a civil engineering / building material. It is economically disadvantageous to use such blast furnace slag for diluting converter slag.

特許文献4は、スラグ中の燐を溶銑側へ回収する段階までの開示はなされているものの、その後、溶銑中に回収・濃化した燐をどのように処理するかまでは言及していない。   Patent Document 4 discloses the process up to the step of recovering phosphorus in the slag to the hot metal side, but does not mention how to treat the phosphorus recovered and concentrated in the hot metal thereafter.

また、特許文献5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。   Further, Patent Document 5 is a wet process, and 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.

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を製銑工程及び製鋼工程にリサイクルするにあたり、該スラグの含有する燐の溶銑及び溶鋼への影響を防止するべく、前記製鋼スラグから予め燐及び鉄を安価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ことであり、更にこの回収方法によって製鋼スラグから回収される燐酸肥料用原料を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances. The purpose of the present invention is to recycle a steelmaking slag containing phosphorus, such as dephosphorization slag and converter slag, into a steelmaking process and a steelmaking process. From the steelmaking slag, the phosphorus and iron can be recovered from the steelmaking slag in advance at a low cost, and the recovered phosphorus and iron can be effectively used as resources, respectively, in order to prevent the contained phosphorus from affecting the molten iron and molten steel. It is to provide a method for recovering iron and phosphorus, and to provide a raw material for phosphate fertilizer recovered from steelmaking slag by this recovery method.

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
(1) 転炉での溶銑の脱炭精錬において発生したスラグ及び溶銑の予備脱燐処理において発生したスラグのうちの少なくとも何れか1種の燐を含有する製鋼スラグを、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、燐を0.5質量%以上且つマンガンを0.5質量%以上含有する高燐高マンガン銑鉄を回収する第1の工程と、前記第1の工程の還元処理によって燐含有量が低下した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第2の工程と、前記第1の工程で回収した高燐高マンガン銑鉄を、媒溶剤としてフッ素化合物を用いることなく処理後のスラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が0.5以上1.0以下となるようにCaO源及び酸素源を供給して、処理後の溶銑中マンガン濃度が0.4質量%以下となるまで脱マンガン処理する第3の工程と、前記第3の工程の脱マンガン処理により生成したスラグを、脱マンガン処理で使用した処理容器から排出する第4の工程と、前記第4の工程により、脱マンガン処理時に生成したスラグが処理容器から排出された後の処理容器内の溶銑に対して、脱燐反応に必要とする酸素ガス換算の全酸素源のうちの40体積%以上の酸素ガスを上吹きランスから溶銑に吹き付けて供給するとともに、脱燐反応に必要とするCaO源のうちの40質量%以上のCaO源を前記上吹きランスを通じて酸素ガスとともに溶銑に吹き付けて供給し、処理後の溶銑中燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理する第5の工程と、前記第5の工程により溶銑中燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理された溶銑を製鋼工程にリサイクルする第6の工程と、前記第5の工程の脱燐処理で生成したスラグを回収して燐酸資源原料とする第7の工程と、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。
(2) 前記第1の工程における還元処理前の製鋼スラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が1.6〜3.0であることを特徴とする、上記(1)に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(3) 前記第1の工程で回収する高燐高マンガン銑鉄が炭素を3質量%以上含有することを特徴とする、上記(1)または上記(2)に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(4) 前記第4の工程により、処理容器から排出されたスラグを回収し、回収したスラグを溶銑の転炉脱炭精錬でのマンガン源としてリサイクルすることを特徴とする、上記(1)ないし上記(3)の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(5) 前記第7の工程で回収するスラグの燐酸(P25)濃度が15質量%以上、マンガン酸化物濃度が10質量%以下であることを特徴とする、上記(1)ないし上記(4)の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(6) 前記第7の工程で回収するスラグの燐酸(P25)濃度が15質量%以上、マンガン酸化物濃度が8質量%以下であることを特徴とする、上記(1)ないし上記(4)の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(7) 前記第7の工程で回収するスラグ中の主要な燐含有化合物がCa3(PO4)2であり、該Ca3(PO4)2はMnO及びFeOを固溶していないことを特徴とする、上記(1)ないし上記(6)の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(8) 前記第2の工程における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ることを特徴とする、上記(1)ないし上記(7)の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(9) 前記第2の工程におけるスラグのリサイクル先が、製鋼精錬工程における溶銑の予備脱燐処理または転炉での溶銑の脱炭精錬であることを特徴とする、上記(1)ないし上記(7)の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。
(10) 前記第1の工程で回収した高燐高マンガン銑鉄と高炉から出銑された溶銑とを混合して混合した後の溶銑の燐濃度を0.5〜2.0質量%、マンガン濃度を2.0質量%以下に調整し、その後、前記第3の工程から前記第7の工程までを行うことを特徴とする、上記(1)ないし上記(9)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。
(11) 上記(1)ないし上記(4)の何れか1項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7の工程で回収されたスラグからなる燐酸肥料用原料であって、該燐酸肥料用原料中の燐酸(P25)濃度が15質量%以上、マンガン酸化物濃度が10質量%以下であり、且つ、燐酸肥料用原料中の主要な燐含有化合物がCa3(PO4)2であることを特徴とする、燐酸肥料用原料。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
(1) Steelmaking slag containing phosphorus of at least any one of slag generated in decarburization and refining of hot metal in a converter and preliminary dephosphorization of hot metal is made of carbon, silicon, aluminum A first step of recovering a high phosphorus high manganese pig iron containing 0.5% by mass or more of phosphorus and 0.5% by mass or more of manganese by performing a reduction treatment using a reducing agent containing one or more of them; A second step of recycling slag having a reduced phosphorus content by the reduction treatment in the first step as a CaO source in the iron making step or the steel making step, and the high phosphorus high manganese pig iron recovered in the first step Without using a fluorine compound as a solvent, supplying a CaO source and an oxygen source so that the basicity (mass% CaO / mass% SiO 2 ) of the treated slag is 0.5 or more and 1.0 or less. After processing A third step of demanganese treatment until the manganese concentration in the hot metal is 0.4 mass% or less, and the slag produced by the demanganese treatment in the third step is discharged from the treatment vessel used in the demanganese treatment. In the fourth step and the fourth step, the total amount of oxygen gas equivalent required for the dephosphorization reaction with respect to the molten iron in the treatment vessel after the slag produced during the demanganese treatment is discharged from the treatment vessel. 40% by volume or more of oxygen gas in the oxygen source is supplied by blowing from the top blowing lance to the hot metal, and 40% by weight or more of the CaO source required for the dephosphorization reaction is supplied through the top blowing lance. A fifth step in which the hot metal is sprayed and supplied together with the oxygen gas, and the phosphorus concentration in the hot metal after the treatment is reduced to 0.10% by mass or less, and the phosphorus concentration in the hot metal by the fifth step is reduced to 0. 1 A sixth step of recycling the hot metal, which has been dephosphorized until it becomes less than or equal to mass%, to the steelmaking process; and a seventh step of recovering the slag produced by the dephosphorization process of the fifth step and using it as a phosphoric acid resource raw material And a method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag.
(2) The basicity (mass% CaO / mass% SiO 2 ) of the steelmaking slag before the reduction treatment in the first step is 1.6 to 3.0, as described in (1) above To recover iron and phosphorus from steelmaking slag.
(3) The iron and phosphorus from the steelmaking slag according to (1) or (2) above, wherein the high phosphorus high manganese pig iron recovered in the first step contains 3% by mass or more of carbon. Recovery method.
(4) The slag discharged from the processing vessel is recovered by the fourth step, and the recovered slag is recycled as a manganese source in the hot metal converter decarburization refining. The method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to any one of (3) above.
(5) The slag recovered in the seventh step has a phosphoric acid (P 2 O 5 ) concentration of 15% by mass or more and a manganese oxide concentration of 10% by mass or less. The method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of (4).
(6) The slag recovered in the seventh step has a phosphoric acid (P 2 O 5 ) concentration of 15% by mass or more and a manganese oxide concentration of 8% by mass or less. The method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of (4).
(7) The main phosphorus-containing compound in the slag recovered in the seventh step is Ca 3 (PO 4 ) 2 , and the Ca 3 (PO 4 ) 2 does not dissolve MnO and FeO. The method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to any one of (1) to (6) above,
(8) Any one of (1) to (7) above, wherein the slag recycling destination in the second step is an iron ore sintering step or a hot metal production step in a blast furnace. A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag as described in 1.
(9) The above (1) to ((1), wherein the recycling destination of the slag in the second step is hot metal preliminary dephosphorization treatment in a steelmaking refining step or hot metal decarburization refining in a converter. The method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of 7).
(10) The phosphorus concentration of the hot metal after mixing and mixing the high phosphorus high manganese pig iron recovered in the first step and the hot metal discharged from the blast furnace is 0.5 to 2.0 mass%, the manganese concentration Is adjusted to 2.0% by mass or less, and thereafter, from the third step to the seventh step is performed, as described in any one of (1) to (9) above A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag.
(11) A phosphate fertilizer raw material comprising the slag recovered in the seventh step in the method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of (1) to (4) above, The phosphoric acid (P 2 O 5 ) concentration in the phosphate fertilizer raw material is 15% by mass or more, the manganese oxide concentration is 10% by mass or less, and the main phosphorus-containing compound in the phosphate fertilizer raw material is Ca 3 ( A raw material for phosphate fertilizer, characterized in that it is PO 4 ) 2 .

本発明によれば、溶銑の予備脱燐処理時に発生する脱燐スラグ及び転炉での溶銑の脱炭精錬において発生する転炉スラグのうちの少なくとも何れか1種の燐を含有する製鋼スラグを製銑工程または製鋼工程へリサイクルするにあたり、先ず、前記製鋼スラグ中の鉄酸化物、燐酸化物、マンガン酸化物を、高燐高マンガン銑鉄として還元・回収し、燐含有量の低下し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、一方、回収した高燐高マンガン銑鉄は、脱マンガン処理によってマンガン濃度を低下した後に燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理し、該脱燐処理後の溶銑は鉄源として製鋼工程に供給し、高燐高マンガン銑鉄の脱燐処理時に生成するスラグは、燐資源として回収するに十分な程度にまで燐酸化物が濃縮されて燐資源として有効利用できるので、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、燐を含有していた製鋼スラグの製銑工程または製鋼工程へのリサイクルが実現され、同時に、製鋼スラグに含有される鉄、マンガン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, a steelmaking slag containing phosphorus of at least one of dephosphorization slag generated during preliminary dephosphorization of hot metal and converter slag generated in decarburization refining of hot metal in a converter. In recycling to the steelmaking process or the steelmaking process, first, iron oxide, phosphorous oxide, manganese oxide in the steelmaking slag is reduced and recovered as high phosphorus high manganese pig iron, and the steelmaking slag with reduced phosphorus content is Recycled as a source of CaO in the ironmaking process or steelmaking process, the recovered high phosphorus high manganese pig iron is dephosphorized until the phosphorus concentration becomes 0.10% by mass or less after the manganese concentration is reduced by demanganese treatment. The hot metal after the dephosphorization process is supplied to the steelmaking process as an iron source, and the slag produced during the dephosphorization process of the high phosphorous high manganese pig iron is sufficient to be recovered as a phosphorus resource. Since the oxides are concentrated and can be effectively used as a phosphorus resource, the steelmaking slag containing phosphorus is produced without causing any adverse effects such as increasing the phosphorus concentration of hot metal or impairing the function as a dephosphorizing agent. Alternatively, recycling to the steelmaking process is realized, and at the same time, effective use of iron, manganese and phosphorus contained in the steelmaking slag as resources is realized.

高燐高マンガン銑鉄の脱燐試験で使用した脱燐処理設備の概略図である。It is the schematic of the dephosphorization processing equipment used in the dephosphorization test of high phosphorus high manganese pig iron. 水準14の脱燐処理後に得られるスラグの化合物組成をX線回折によって同定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having identified the compound composition of the slag obtained after the dephosphorization process of the level 14 by X-ray diffraction. 水準15の脱燐処理後に得られるスラグの化合物組成をX線回折によって同定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having identified the compound composition of the slag obtained after the dephosphorization process of the level 15 by X-ray diffraction.

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、転炉での溶銑の脱炭精錬において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)や造滓剤としての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際し、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、先ず、この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。つまり、リサイクルする前に製鋼スラグから燐を除去する方法を検討した。 The present inventors have made a steelmaking slag containing phosphorus such as dephosphorization slag generated during preliminary dephosphorization of hot metal and converter slag generated in decarburization refining of hot metal in a converter (“phosphorus-containing steelmaking slag”). In addition, when phosphorus is reused in a steelmaking process or a steelmaking process as a dephosphorizing agent (CaO for fixing P 2 O 5 ) or a CaO source as a fossilizing agent, phosphorus contained in the steelmaking slag is a blast furnace In this reducing atmosphere, it is reduced and transferred to hot metal, and the phosphorus concentration in the hot metal rises. First, to eliminate the effect of phosphorus contained in this steelmaking slag on the hot metal discharged from the blast furnace It was investigated. That is, a method for removing phosphorus from steelmaking slag before recycling 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の形態の酸化物(以下、まとめて「FeXO」と記す)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も還元される。更に、製鋼スラグにはマンガンがMnOやMn23の形態の酸化物(以下、まとめて「MnXO」と記す)で含有されており、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、製鋼スラグ中のMnXOも同時に還元される。 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 contains iron as an oxide in the form of FeO or Fe 2 O 3 (hereinafter collectively referred to as “Fe x O”). Therefore, when phosphorus-containing steelmaking slag is reduced with carbon, silicon, aluminum, etc., Fe x O in the steelmaking slag is also reduced. Further, the steelmaking slag contains manganese in the form of oxides in the form of MnO or Mn 2 O 3 (hereinafter collectively referred to as “Mn X O”). Manganese oxides also have an affinity for oxygen with iron or phosphorus. Therefore, Mn X O in the steelmaking slag is also reduced at the same time.

燐やマンガンは鉄中への溶解度が高く、還元により生成した燐やマンガンは、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と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。   Phosphorus and manganese have a high solubility in iron, and phosphorus and manganese produced by reduction rapidly dissolve in iron produced by reduction. Here, the present invention aims to remove phosphorus from phosphorus-containing steelmaking slag to improve it into a steelmaking slag having a low phosphorus content. In order to quickly separate phosphorus produced by reduction from 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. When the steelmaking slag is brought into 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は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%以上確保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やマンガン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「高燐高マンガン溶銑」と呼ぶ)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, and therefore the carbon concentration of the generated molten iron is ensured by 3% by mass or more. 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 to become a hot metal containing phosphorus and manganese in a high concentration (referred to as “high phosphorus high manganese hot metal” to distinguish this hot metal from blast furnace hot metal).

また、更なる調査により、製鋼スラグの還元処理においては、還元処理前の製鋼スラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)も燐やマンガンの還元反応に影響することが分かってきた。一般的な転炉スラグの塩基度は3.0〜5.0程度であり、予備脱燐スラグの塩基度は、通常1.2〜2.5程度であり、最大でも3.0以下である。還元処理に供する製鋼スラグの塩基度が3.0より高い場合には、スラグの融点が高いために、1550℃以上の還元処理温度が必要であり、更には還元後の鉄とスラグとの分離も困難になってくることが分かった。高温での還元処理は炉体への負荷が大きくなることから、従って、塩基度が3.0より高い製鋼スラグの場合には、還元処理に供する製鋼スラグの塩基度が平均値で3.0以下となるように、転炉スラグと予備脱燐スラグとを混合することが好ましい。一方、製鋼スラグの塩基度が低いほど、還元処理温度を低くできることが分かったが、製鋼スラグの塩基度が低い場合には、製銑工程や製鋼工程にリサイクルした場合に、CaO源としての価値が低くなるため、還元処理に供する製鋼スラグの塩基度は平均値で1.6以上であることが好ましい。 Also, by further study, in the reduction process of steelmaking slag basicity of the steel slag before reduction treatment (mass% CaO / mass% SiO 2) have also been found to affect the reduction reaction of phosphorus and manganese. The basicity of general converter slag is about 3.0 to 5.0, and the basicity of preliminary dephosphorization slag is usually about 1.2 to 2.5, and at most 3.0 or less. . When the basicity of the steelmaking slag to be subjected to the reduction treatment is higher than 3.0, since the melting point of the slag is high, a reduction treatment temperature of 1550 ° C. or higher is necessary, and further, separation of iron and slag after reduction is performed. It turned out to be difficult. Since the reduction treatment at a high temperature increases the load on the furnace body, therefore, in the case of steelmaking slag having a basicity higher than 3.0, the basicity of the steelmaking slag used for the reduction treatment is 3.0 on average. It is preferable to mix the converter slag and the preliminary dephosphorization slag so as to be the following. On the other hand, it was found that the lower the basicity of the steelmaking slag, the lower the reduction treatment temperature. However, when the basicity of the steelmaking slag is low, the value as a CaO source when recycled to the steelmaking process or the steelmaking process. Therefore, the basicity of the steelmaking slag used for the reduction treatment is preferably 1.6 or more on average.

還元処理後の製鋼スラグは、燐の含有量が低下しており、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。尚、上記の還元処理調査実験は、ロータリーキルン型の処理容器で行ったが、処理容器としては、製鋼スラグに熱を与えて還元処理できるものであればどのようなものでも構わない。ロータリーキルンの他には、例えば、アーク加熱方式の電気炉や、バーナー或いは酸素による加熱装置を有する転炉や鍋型の処理容器、誘導加熱炉、RHF形式の処理容器などが挙げられる。   Steelmaking slag after reduction treatment has a reduced phosphorus content, and does not cause an increase in the phosphorus concentration of hot metal, and can be recycled in the ironmaking process and steelmaking process as a CaO source for dephosphorizing agents and ironmaking agents. Is possible. In addition, although said reduction | restoration process investigation experiment was performed with the rotary kiln type | mold processing container, what kind of thing may be used as a processing container, if the steelmaking slag can be heated and reduced. In addition to the rotary kiln, for example, an arc heating type electric furnace, a converter having a heating device with a burner or oxygen, a pot-type processing container, an induction heating furnace, an RHF type processing container, and the like can be given.

ところで、一般的に、燐含有製鋼スラグ中の燐と鉄との質量比(質量%P/質量%Fe)は0.005〜0.075であり、一方、マンガンと鉄との質量比(質量%Mn/質量%Fe)は0.005〜0.15程度であるので、還元後の溶融鉄(高燐高マンガン溶銑)には燐が0.5〜7.5質量%、マンガンが0.5〜15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%程度の高燐高マンガン溶銑を、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、前記高燐高マンガン溶銑の利用は限られたものとなり、場合によっては製鉄用鉄源として利用できないことも起こり得る。   By the way, generally, the mass ratio (mass% P / mass% Fe) of phosphorus and iron in the phosphorus-containing steelmaking slag is 0.005 to 0.075, while the mass ratio of manganese and iron (mass). % Mn / mass% Fe) is about 0.005 to 0.15, so that the molten iron after the reduction (high phosphorus and high manganese hot metal) contains 0.5 to 7.5 mass% of phosphorus and 0.8% of manganese. About 5 to 15% by mass is contained. On the other hand, the phosphorus content of the blast furnace hot metal discharged from the blast furnace is currently about 0.1% by mass. Accordingly, when high phosphorus-high manganese hot metal having a phosphorus concentration of about 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 use of hot metal is limited, and in some cases, it may not be used as an iron source for iron making.

そこで、高炉溶銑を、合金鉄の添加によって、燐濃度が4.0質量%でマンガン濃度が4.0質量%(水準A)、燐濃度が3.0質量%でマンガン濃度が3.0質量%(水準B)、燐濃度が2.0質量%でマンガン濃度が2.0質量%(水準C)、燐濃度が0.5質量%でマンガン濃度が0.5質量%(水準D)の4水準に調整し、この成分調整した高炉溶銑を高燐高マンガン溶銑の代替として使用し、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て脱燐試験を実施した。   Therefore, by adding iron alloy, the blast furnace hot metal was added with iron concentration of 4.0% by mass, manganese concentration of 4.0% by mass (level A), phosphorus concentration of 3.0% by mass and manganese concentration of 3.0% by mass. % (Level B), phosphorus concentration is 2.0 mass%, manganese concentration is 2.0 mass% (level C), phosphorus concentration is 0.5 mass% and manganese concentration is 0.5 mass% (level D). The blast furnace hot metal adjusted to 4 levels was used as an alternative to the high phosphorus high manganese hot metal, and the dephosphorization test was conducted using the dephosphorization equipment currently used for preliminary dephosphorization of the blast furnace hot metal. did.

図1に、脱燐試験で使用した脱燐処理設備の概略図を示す。図1において、符号1は、脱燐処理設備、2は溶銑、3はCaO系脱燐剤または酸化鉄若しくはCaO系脱燐剤と酸化鉄との混合物、4は、CaO系脱燐剤、5は溶銑鍋、6は台車、7は上吹きランス、8はインジェクションランス、9は貯蔵タンク、10は貯蔵タンク、11はホッパー、12は原料搬送装置、13はシュート、14は生成スラグであり、燐及びマンガンの濃度が調整された溶銑2を収容した溶銑鍋5が、台車6に積載されて脱燐処理設備1に搬入されている。脱燐処理設備1には、溶銑鍋5の内部を上下移動可能な、上吹きランス7及びインジェクションランス8が設置されており、上吹きランス7からは、酸素ガス及びこの酸素ガスを搬送用ガスとして粉状のCaO系脱燐剤4が上吹きランス7の先端から溶銑2に吹き付けられ、また、インジェクションランス8からは、窒素ガスや空気などを搬送用ガスとしてCaO系脱燐剤や酸化鉄などが溶銑2に吹き込まれる(インジェクション)ように構成されている。更に、ホッパー11と、原料搬送装置12と、シュート13とからなる原料供給設備が設置されており、この原料供給設備を用いて、ホッパー11に収容された、CaO系脱燐剤または酸化鉄若しくはCaO系脱燐剤と酸化鉄との混合物が溶銑鍋5の内部に上置き添加できるように構成されている。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a dephosphorization treatment facility used in a dephosphorization test. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a dephosphorization treatment equipment, 2 a hot metal, 3 a CaO-based dephosphorizing agent or iron oxide or a mixture of CaO-based dephosphorizing agent and iron oxide, 4 a CaO-based dephosphorizing agent, 5 Is a hot metal ladle, 6 is a cart, 7 is an upper lance, 8 is an injection lance, 9 is a storage tank, 10 is a storage tank, 11 is a hopper, 12 is a raw material transfer device, 13 is a chute, 14 is a generated slag, A hot metal ladle 5 containing hot metal 2 in which the concentrations of phosphorus and manganese are adjusted is loaded on a carriage 6 and carried into the dephosphorization processing facility 1. The dephosphorization processing equipment 1 is provided with an upper blowing lance 7 and an injection lance 8 that can move up and down in the hot metal ladle 5, from which oxygen gas and oxygen gas are conveyed. The powdered CaO-based dephosphorizing agent 4 is sprayed onto the hot metal 2 from the tip of the top blowing lance 7, and the injection lance 8 uses a CaO-based dephosphorizing agent or iron oxide as a carrier gas such as nitrogen gas or air. Etc. are blown into the hot metal 2 (injection). Furthermore, a raw material supply facility comprising a hopper 11, a raw material transfer device 12, and a chute 13 is installed, and using this raw material supply facility, a CaO-based dephosphorizing agent or iron oxide contained in the hopper 11 or The mixture of CaO type | system | group dephosphorizing agent and iron oxide is comprised so that it can be added on the inside of the hot metal ladle 5 and added.

この脱燐処理設備を用い、溶銑鍋内の200トンの溶銑に対して、上吹きランスから酸素ガスを吹き付けると同時に、CaO源として粉状CaO系脱燐剤を吹き付け、一方、インジェクションランスからは窒素ガスを搬送用ガスとして粉状CaO系脱燐剤を吹き込み、燐濃度及びマンガン濃度を調整した高炉溶銑の脱燐処理を行った。尚、CaO系脱燐剤としては生石灰(CaO純分:95質量%程度)のみを使用し、ホタル石などのフッ素化合物を混合しないものである。また、処理後の溶銑温度は1270〜1400℃の範囲内に調整した。実験における主な結果を表1に示す。   Using this dephosphorization processing equipment, oxygen gas is blown from the top blowing lance to 200 tons of hot metal in the hot metal ladle, and at the same time, a powdered CaO-based dephosphorizing agent is blown as a CaO source. Powdered CaO-based dephosphorizing agent was blown in using nitrogen gas as a carrier gas to perform dephosphorization treatment of the blast furnace hot metal in which the phosphorus concentration and manganese concentration were adjusted. In addition, as a CaO type | system | group dephosphorizing agent, only quick lime (CaO pure part: about 95 mass%) is used, and fluorine compounds, such as a fluorite, are not mixed. Moreover, the hot metal temperature after a process was adjusted in the range of 1270-1400 degreeC. The main results in the experiment are shown in Table 1.

Figure 0005594183
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表1に示すように、何れの水準においても投入する酸素原単位及びCaO系脱燐剤原単位を制御することで、処理後の溶銑中燐濃度は0.10質量%以下まで脱燐されることが分かった。この燐濃度であれば高炉溶銑と何ら遜色なく、製鋼用の鉄源として使用可能である。   As shown in Table 1, the phosphorus concentration in the hot metal after the treatment is dephosphorized to 0.10% by mass or less by controlling the oxygen basic unit and the CaO-based dephosphorizing unit basic unit introduced at any level. I understood that. With this phosphorus concentration, it can be used as an iron source for steel making, no different from blast furnace hot metal.

一方、脱燐処理後のスラグ組成に着目すると、スラグ中のP25濃度は何れの水準でも高く、19〜26質量%にも濃縮されることが確認できた。しかし、脱燐処理と同時に脱マンガン反応も起こるため、スラグ中のMnXO濃度も比較的高位の14〜16質量%まで濃縮された。当該スラグを回収し、燐資源として活用する場合、MnXO濃度が高いために相対的にP25濃度が低下し、付加価値が下がることや、例えば燐酸肥料としてこのスラグを活用する場合には、MnXO濃度が高いために農作物の成長を阻害することが肥料試験により明らかとなった。 On the other hand, paying attention to the slag composition after the dephosphorization treatment, it was confirmed that the P 2 O 5 concentration in the slag was high at any level and was concentrated to 19 to 26% by mass. However, since demanganese reaction also occurs simultaneously with the dephosphorization treatment, the Mn x O concentration in the slag was also concentrated to a relatively high level of 14 to 16% by mass. When recovering the slag and utilizing it as a phosphorous resource, the Mn x O concentration is high, so the P 2 O 5 concentration is relatively lowered and the added value is lowered. For example, this slag is used as a phosphate fertilizer The fertilizer test revealed that the growth of crops was inhibited due to the high Mn X O concentration.

本発明者らは、回収したスラグを燐資源として活用すべく、高P25低MnXOのスラグを得るための方法について引き続き検討した。スラグ中のP25は、本来不安定なため、CaO源(CaO系脱燐剤)を添加することで3CaO・P25(Ca3(PO4)2)の形態でスラグ中に存在しうる。一方、MnXOは、CaO源を添加せずともMnXOとしてスラグ中に存在できる。従って、本発明者らは、先ず、高燐高マンガン溶銑に、CaO源を添加しないで、或いはスラグの塩基度を調整する程度の少量のCaO源を添加しながら酸素源を供給して事前に脱マンガン処理を行い、脱マンガン処理で生成した高MnXO濃度のスラグを排出した後に、更に、溶銑に対してCaO源(CaO系脱燐剤)と酸素源とを供給して脱燐処理を行い、スラグ中のP25を濃縮させることで、高P25低MnXOスラグが得られるのではないかと考え、脱マンガン処理とその後の脱燐処理とを組み合わせた実験を行った。 The present inventors have continuously studied a method for obtaining a high P 2 O 5 low Mn X O slag in order to utilize the recovered slag as a phosphorus resource. Since P 2 O 5 in the slag is inherently unstable, the addition of a CaO source (CaO-based dephosphorizing agent) in the form of 3CaO · P 2 O 5 (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) Can exist. On the other hand, Mn X O can exist in the slag as Mn X O without adding a CaO source. Therefore, the present inventors first supplied an oxygen source in advance without adding a CaO source or adding a small amount of CaO source to adjust the basicity of the slag to the high phosphorus high manganese hot metal. After demanganese treatment, slag with a high Mn x O concentration produced by demanganese treatment is discharged, and then a CaO source (CaO-based dephosphorizing agent) and an oxygen source are further supplied to the molten iron to remove phosphorus. In order to concentrate P 2 O 5 in the slag, a high P 2 O 5 and low Mn X O slag could be obtained. went.

実験は図1に示した脱燐処理設備を用いて先述の脱燐試験と同様の方法で実施した。即ち、脱マンガン処理時は上吹きランスより酸素ガスを溶銑に吹き付け、窒素ガスを搬送用ガスとしてインジェクションランスから、スラグの塩基度調整用のCaO源として生石灰を吹き込んだ。また、シュートからの生石灰の上置き添加も併用した。但し、脱マンガン処理時において、生成されるスラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が高くなると、脱燐反応が起こるので、脱燐反応を抑制するために、生成されるスラグの塩基度が1.0以下になるように、生石灰の添加量を調整した。脱マンガン処理終了時の溶銑温度は1300〜1500℃の範囲で調整した。尚、この脱マンガン処理においても媒溶剤のCaO源として生石灰のみを使用し、CaO源にホタル石などのフッ素化合物は混合していない。 The experiment was carried out in the same manner as the above-described dephosphorization test using the dephosphorization processing equipment shown in FIG. That is, during demanganese treatment, oxygen gas was blown into the hot metal from the top blowing lance, and quick lime was blown from the injection lance as a CaO source for adjusting the basicity of the slag, using nitrogen gas as the carrier gas. In addition, quick addition of quicklime from the chute was also used. However, when the basicity (mass% CaO / mass% SiO 2 ) of the generated slag is increased during the demanganese treatment, a dephosphorization reaction occurs. Therefore, in order to suppress the dephosphorization reaction, The amount of quicklime added was adjusted so that the basicity was 1.0 or less. The hot metal temperature at the end of the demanganese treatment was adjusted in the range of 1300 to 1500 ° C. In this demanganese treatment, only quick lime is used as the CaO source of the solvent, and no fluorine compound such as fluorite is mixed in the CaO source.

脱マンガン処理の終了後、生成したスラグを溶銑鍋から排出し、その後、溶銑に対して脱燐処理を行った。   After completion of the demanganese treatment, the produced slag was discharged from the hot metal ladle, and then the hot metal was dephosphorized.

脱燐処理は、上吹きランスから酸素ガス及びCaO源である粉状CaO系脱燐剤を溶銑に吹き付ける(上吹きランスからCaO系脱燐剤などの粉体を溶銑に吹き付けることを「投射」という)とともに、インジェクションランスから窒素ガスを搬送用ガスとして粉状CaO系脱燐剤を吹き込んだ。また、シュートからのCaO系脱燐剤及び酸化鉄の上置き添加も併用した。脱燐処理終了時の溶銑温度は1270〜1400℃に調整した。尚、この脱燐処理においてもCaO系脱燐剤として生石灰のみを使用し、CaO系脱燐剤にホタル石などのフッ素化合物は混合していない。   In the dephosphorization treatment, powdered CaO-based dephosphorizing agent, which is an oxygen gas and a CaO source, is sprayed onto the hot metal from the top blowing lance ("projection" means that powder such as CaO-based dephosphorizing agent is sprayed onto the hot metal from the top blowing lance In addition, a powdery CaO-based dephosphorizing agent was blown from the injection lance using nitrogen gas as a carrier gas. Moreover, the CaO type | system | group dephosphorizing agent and the iron oxide addition from a chute | shoot were used together. The hot metal temperature at the end of the dephosphorization treatment was adjusted to 1270 to 1400 ° C. In this dephosphorization treatment, only quick lime is used as the CaO-based dephosphorizing agent, and no fluorine compound such as fluorite is mixed with the CaO-based dephosphorizing agent.

この実験の脱マンガン処理の結果を表2に示し、その後の脱燐処理の結果を表3に示す。実験水準として水準1〜13まで実施した。   The results of the demanganese treatment in this experiment are shown in Table 2, and the results of the subsequent dephosphorization treatment are shown in Table 3. Experiments were carried out from level 1 to level 13.

Figure 0005594183
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水準1では脱マンガン処理時のコスト低減を狙い、CaO源(生石灰)の添加量が少ない実験を行い、脱マンガン処理後のスラグの塩基度は0.4であった。しかし、水準1では、脱マンガン処理時のスラグの塩基度が低く、スラグの粘性が高くなり、脱マンガン処理中のスラグの噴出が大きかった。スラグが噴出すると鉄歩留まりの悪化や、搬送台車の故障などが懸念されることから、その後の水準2及び水準3では生石灰の添加量を増加して塩基度を高めた。水準2、3では、それぞれ脱マンガン処理後のスラグの塩基度は0.50、0.60であり、この条件であれば、大きなスラグ噴出は発生せず、脱マンガン処理を行うことができた。また、その後の脱燐処理においても溶銑中燐濃度を0.10質量%以下に低減でき、脱燐処理後のスラグのP25濃度は高く、MnXO濃度を低位とすることができた。 At level 1, an experiment was conducted with a small addition amount of CaO source (quick lime) aiming at cost reduction during demanganese treatment, and the basicity of slag after demanganese treatment was 0.4. However, at level 1, the basicity of slag during demanganese treatment was low, the viscosity of slag was high, and slag was ejected during demanganese treatment. When slag is ejected, there are concerns about deterioration of iron yield and failure of the transport carriage, so in subsequent levels 2 and 3, the amount of quicklime was increased to increase basicity. At levels 2 and 3, the basicity of slag after demanganese treatment was 0.50 and 0.60, respectively, and under these conditions, no large slag jetting occurred and demanganese treatment could be performed. . Further, in the subsequent dephosphorization treatment, the phosphorus concentration in the hot metal can be reduced to 0.10% by mass or less, the P 2 O 5 concentration of the slag after the dephosphorization treatment is high, and the Mn X O concentration can be lowered. It was.

水準4では、脱燐処理において酸素ガス比率が36体積%と低くなり、脱燐処理後の溶銑中燐濃度は0.15質量%と高くなった。溶銑の燐濃度が高いため、この溶銑を製鋼工程で使用する場合には製造コスト増を招く。ここで、酸素ガス比率とは、脱燐反応に必要とする酸素源(酸素ガス、酸化鉄)を酸素ガスに換算し、酸素ガスに換算した全酸素源に対する上吹きランスから供給する酸素ガス量の比率(百分率)である。   At level 4, the oxygen gas ratio in the dephosphorization process was as low as 36% by volume, and the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization process was as high as 0.15% by mass. Since the hot metal has a high phosphorus concentration, when this hot metal is used in the steel making process, the manufacturing cost increases. Here, the oxygen gas ratio means that the oxygen source (oxygen gas, iron oxide) required for the dephosphorization reaction is converted to oxygen gas, and the amount of oxygen gas supplied from the top blowing lance for all oxygen sources converted to oxygen gas Ratio (percentage).

水準4において、溶銑の燐濃度が高い理由を種々調査した結果、上吹きランスから供給する酸素ガスによって火点(上吹きランスからの酸素ガスの溶銑浴面での衝突位置)近傍に高温のFeXOが形成され、このFeXOと上吹きランスから供給する粉状のCaO系脱燐剤とが反応して高脱燐効率が得られることが分かった。つまり、効率的な脱燐反応を推進させるには、上吹きランスから供給する酸素ガスの比率を或る程度高くすることが必要であり、水準4では酸素ガス比率が低すぎることが分かった。 As a result of various investigations on the reason for the high phosphorus concentration in the hot metal at level 4, the high temperature Fe near the fire point (the collision position of the oxygen gas from the upper blowing lance on the hot metal bath surface) by the oxygen gas supplied from the upper blowing lance. It was found that X O is formed, and this Fe X O reacts with the powdery CaO-based dephosphorizing agent supplied from the top blowing lance to obtain high dephosphorization efficiency. That is, in order to promote an efficient dephosphorization reaction, it was necessary to raise the ratio of oxygen gas supplied from the top blowing lance to some extent, and it was found that at level 4, the oxygen gas ratio was too low.

この結果を踏まえ、水準5では酸素ガス比率を40体積%として脱燐処理を実施した。その結果、脱燐処理後の溶銑中燐濃度を0.10質量%以下まで低減することができた。この結果から、脱燐処理における酸素ガス比率は40体積%以上が必要であることが確認できた。   Based on this result, at level 5, dephosphorization treatment was carried out with an oxygen gas ratio of 40% by volume. As a result, the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization treatment could be reduced to 0.10% by mass or less. From this result, it was confirmed that the oxygen gas ratio in the dephosphorization treatment should be 40% by volume or more.

水準6では、脱燐処理において上吹きランスからのCaO系脱燐剤の投射比率が33質量%と低く、脱燐処理後の溶銑中燐濃度が0.16質量%と高くなった。ここで、CaO系脱燐剤の投射比率とは、脱燐反応に必要とするCaO系脱燐剤の総添加量に対する上吹きランスから供給するCaO系脱燐剤の添加量の比率(百分率)である。先述したように、燐濃度が0.16質量%の溶銑は高炉溶銑に比較して燐濃度が高く、この溶銑を製鋼工程で使用する場合には製造コスト増を招くことから、製鉄用鉄源として利用することができない。そこで、脱燐反応向上のためには、上吹きランスからの粉状のCaO系脱燐剤の供給を多くする必要があると考え、続く水準7では、上吹きランスからのCaO系脱燐剤の投射比率を40質量%とした。   At level 6, the projection ratio of the CaO-based dephosphorizing agent from the top blowing lance in the dephosphorization process was as low as 33% by mass, and the phosphorus concentration in the hot metal after the dephosphorization process was as high as 0.16% by mass. Here, the projection ratio of the CaO-based dephosphorizing agent is the ratio (percentage) of the added amount of the CaO-based dephosphorizing agent supplied from the top blowing lance to the total added amount of the CaO-based dephosphorizing agent required for the dephosphorization reaction. It is. As described above, the hot metal having a phosphorus concentration of 0.16% by mass has a higher phosphorus concentration than the blast furnace hot metal, and when this hot metal is used in the steelmaking process, the production cost is increased. Can not be used as. Accordingly, in order to improve the dephosphorization reaction, it is considered necessary to increase the supply of powdered CaO-based dephosphorizing agent from the top blowing lance, and in the subsequent level 7, the CaO-based dephosphorizing agent from the top blowing lance The projection ratio was set to 40% by mass.

その結果、水準7では、処理後の溶銑中燐濃度を0.10質量%以下まで低減できた。この結果から、上吹きランスからのCaO系脱燐剤の投射比率を40質量%以上とする必要のあることが確認できた。また、水準7では、脱マンガン処理時に生成するスラグの塩基度を1.00としたが、脱マンガン処理時での脱燐反応は抑制されており、脱マンガン処理時の生成スラグの塩基度を1.0以下に調整することで、脱マンガン処理時の脱燐反応は抑制されることが確認できた。   As a result, at level 7, the phosphorus concentration in the hot metal after the treatment could be reduced to 0.10% by mass or less. From this result, it was confirmed that the projection ratio of the CaO-based dephosphorizing agent from the top blowing lance needs to be 40% by mass or more. In level 7, the basicity of the slag produced during the demanganese treatment was set to 1.00, but the dephosphorization reaction during the demanganese treatment was suppressed, and the basicity of the produced slag during the demanganese treatment was reduced. It was confirmed that the dephosphorization reaction during the demanganese treatment was suppressed by adjusting to 1.0 or less.

水準8では脱マンガン処理後の溶銑中マンガン濃度が0.50質量%であった。この溶銑を脱燐処理したところ、処理後の溶銑中燐濃度は0.096質量%まで下がったものの、生成するスラグのMnXO濃度が11.6質量%と高位になった。このスラグを肥料試験に供したところ、農作物の成長阻害が見受けられた。前述した水準3で得られた脱燐処理後スラグのMnXO濃度は8.0質量%であり、この場合には農作物の成長阻害は認められなかった。水準3における脱マンガン処理後の溶銑中マンガン濃度は0.4質量%であったことから、脱マンガン処理後のマンガン濃度を0.4質量%以下とすれば、脱燐処理時に生成されるスラグを燐酸肥料用原料として使用できることが確認できた。 At level 8, the manganese concentration in the hot metal after the demanganese treatment was 0.50% by mass. When this hot metal was dephosphorized, the phosphorus concentration in the hot metal after the treatment was lowered to 0.096 mass%, but the Mn x O concentration of the slag formed was as high as 11.6 mass%. When this slag was subjected to a fertilizer test, growth inhibition of the crops was observed. The Mn x O concentration in the slag after dephosphorization treatment obtained at level 3 described above was 8.0% by mass, and in this case, no growth inhibition of the crop was observed. Since the manganese concentration in the hot metal after demanganese treatment at level 3 was 0.4% by mass, if the manganese concentration after demanganese treatment was 0.4% by mass or less, slag produced during dephosphorization treatment It was confirmed that can be used as a raw material for phosphate fertilizer.

更に、スラグを燐酸肥料用原料として利用する場合でのスラグ中のMnXO濃度の上限を調べた。水準9では、脱マンガン処理後の溶銑を脱燐処理した結果、生成するスラグのMnXO濃度は10.0質量%となった。このスラグを肥料試験に供したところ、わずかではあるが葉の黄化が発生したが、燐酸肥料としての効果は水準3と水準9とで差がなかった。尚、燐酸肥料中のMnXO濃度が高くなると、作物に施用したときに作物に成長障害が現れる可能性がある。これは、燐酸は主要肥料成分であるので、燐酸肥料の施用量は多く、燐酸と同時にマンガンの施用量が多くなるからである。 Furthermore, the upper limit of the Mn x O concentration in the slag when using slag as a raw material for phosphate fertilizer was examined. At level 9, as a result of dephosphorizing the hot metal after the demanganese treatment, the Mn x O concentration of the slag to be produced was 10.0% by mass. When this slag was subjected to a fertilizer test, leaf yellowing occurred slightly, but the effect as a phosphate fertilizer was not different between level 3 and level 9. If the Mn X O concentration in the phosphate fertilizer is high, there is a possibility that a growth disorder appears in the crop when applied to the crop. This is because phosphoric acid is the main fertilizer component, so the amount of phosphate fertilizer applied is large, and the amount of manganese applied increases simultaneously with phosphoric acid.

スラグ中のMnXO濃度の異なる水準3、水準8、水準9のスラグの肥料試験の結果から、MnXO濃度が8.0質量%である水準3では、作物の成長障害は起こらず、燐酸肥料として有効であり、MnXO濃度が10.0質量%である水準9では、わずかな葉の黄化が発生したものの、成長障害はなく、一方、MnXO濃度が11.6質量%である水準8では、作物の成長障害が発生した。 From the results of fertilizer tests of slag of different levels 3, 8 and 9 with different Mn X O concentrations in the slag, at the level 3 where the Mn X O concentration is 8.0% by mass, crop growth failure does not occur, At level 9, which is effective as a phosphate fertilizer and the Mn X O concentration is 10.0% by mass, although slight leaf yellowing occurred, there was no growth hindrance, while the Mn X O concentration was 11.6% by mass. At level 8, which is%, crop growth failure occurred.

これらの結果から、脱燐処理後のスラグのMnXO濃度が10質量%以下であれば、このスラグを燐酸肥料用原料として利用可能であり、更に、脱燐処理後のスラグのMnXO濃度を8質量%以下とすれば、燐酸肥料としてより好ましいことが確認できた。 From these results, if the Mn x O concentration of the slag after the dephosphorization treatment is 10% by mass or less, this slag can be used as a raw material for phosphate fertilizer, and further, the Mn x O of the slag after the dephosphorization treatment It was confirmed that a concentration of 8% by mass or less was more preferable as a phosphate fertilizer.

水準10は、脱マンガン処理前の溶銑中燐濃度及びマンガン濃度をそれぞれ2質量%に調整し、水準11は、脱マンガン処理前の溶銑中燐濃度及びマンガン濃度をそれぞれ3質量%に調整した試験である。水準10及び水準11ともに、脱燐処理後の溶銑中燐濃度は0.10質量%以下であり、脱燐処理後のスラグも高P25低MnXOであった。しかし、特に水準11においては、供給する酸素原単位やCaO系脱燐剤原単位が非常に多く、処理時間が長くなることや、処理コストが高くなるという課題も残った。この結果から、脱マンガン処理前の溶銑の燐濃度及びマンガン濃度は2.0質量%以下が望ましい。脱マンガン処理前の溶銑の燐濃度及びマンガン濃度を2.0質量%以下に調整するには、還元処理で得られた高燐高マンガン銑鉄を高炉溶銑と混合すればよい。 Level 10 is a test in which the phosphorus concentration and manganese concentration in hot metal before demanganese treatment are adjusted to 2% by mass, and level 11 is a test in which the phosphorus concentration and manganese concentration in hot metal before demanganese treatment is adjusted to 3% by mass, respectively. It is. In both levels 10 and 11, the phosphorus concentration in the hot metal after dephosphorization was 0.10% by mass or less, and the slag after dephosphorization was also high P 2 O 5 and low Mn X O. However, particularly at level 11, the oxygen unit to be supplied and the CaO-based dephosphorizing agent unit are very large, and there are still problems that the processing time is long and the processing cost is high. From this result, the phosphorus concentration and manganese concentration of the hot metal before demanganese treatment are desirably 2.0 mass% or less. In order to adjust the phosphorus concentration and manganese concentration of the hot metal before the demanganese treatment to 2.0% by mass or less, the high phosphorus high manganese pig iron obtained by the reduction treatment may be mixed with the blast furnace hot metal.

水準12では、脱マンガン処理前の溶銑中燐濃度及びマンガン濃度をそれぞれ0.5質量%とし、水準13では、脱マンガン処理前の溶銑中燐濃度及びマンガン濃度をそれぞれ0.3質量%として実験を行った。脱燐処理後に得られるスラグのP25濃度は、水準12では15.3質量%、水準13では13.2質量%であった。肥料試験の結果、水準12では肥料効果が認められたものの、水準13はあまり効果が無かった。これらから、脱燐処理後のスラグのP25濃度は15質量%以上であることが好ましく、そのためには脱マンガン処理前の溶銑中燐濃度は0.5質量%以上であることが必要である。 At level 12, the phosphorus concentration and manganese concentration in the hot metal before demanganese treatment were 0.5% by mass, respectively, and at level 13, the phosphorus concentration and manganese concentration in hot metal before demanganese treatment were each 0.3% by mass. Went. The P 2 O 5 concentration of the slag obtained after the dephosphorization treatment was 15.3% by mass at level 12 and 13.2% by mass at level 13. As a result of the fertilizer test, a fertilizer effect was recognized at level 12, but level 13 was not very effective. Accordingly, the P 2 O 5 concentration of the slag after the dephosphorization treatment is preferably 15% by mass or more, and for that purpose, the phosphorus concentration in the hot metal before the demanganese treatment needs to be 0.5% by mass or more. It is.

尚、高炉溶銑の予備脱燐処理に用いられるCaO系脱燐剤は、ホタル石などのフッ素化合物を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、例えば燐酸肥料用原料として使用する場合には、この燐酸肥料用原料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。従って、本発明においてはフッ素化合物を混合しないCaO系脱燐剤を用いて脱燐処理する。また、上記試験においては処理容器として溶銑鍋形状の処理容器を用いたが、酸素ガスと粉状CaO系脱燐剤とを供給できる上吹きランスと、溶銑をガス攪拌するためのインジェクションランス或いは底吹きプラグを備えている処理容器であればどのようなものでも構わない。溶銑鍋以外では、例えば転炉型精錬炉や混銑車などを用いることができる。   Incidentally, the CaO-based dephosphorization agent used for the preliminary dephosphorization treatment of the blast furnace hot metal, by adding about 5% by mass of a fluorine compound such as fluorite, promotes the hatching of CaO and promotes the dephosphorization reaction. However, when the dephosphorized slag produced is used, for example, as a raw material for phosphate fertilizer, fluorine is eluted from the raw material for phosphate fertilizer, and the fluorine elution value is a problem with respect to soil environmental standards. It becomes. Accordingly, in the present invention, dephosphorization is performed using a CaO-based dephosphorizing agent that does not contain a fluorine compound. In the above test, a hot metal ladle-shaped treatment vessel was used as the treatment vessel. However, an upper blow lance that can supply oxygen gas and powdered CaO-based dephosphorizing agent, and an injection lance or bottom for stirring the hot metal with gas. Any processing container having a blow plug may be used. Other than the hot metal ladle, for example, a converter type refining furnace or a kneading car can be used.

また、本発明者らは、本発明の要件を満たす、水準2、3、5、7、10、11、12で脱マンガン処理後に得られた高MnXOスラグを回収し、この高MnXOスラグを製鋼精錬工程における転炉での溶銑の脱炭精錬にリサイクルすることを検討した。 Further, the present inventors have met the requirements of the present invention to recover a high Mn X O slag obtained in levels 2,3,5,7,10,11,12 after removal manganese treatment, the high Mn X Recycling of O slag for hot metal decarburization refining in the converter in the steelmaking refining process was studied.

溶銑の脱炭精錬は転炉型処理容器で行われ、脱炭精錬後にRHやLFなどの二次精錬において成分調整を行うのが一般的である。溶鋼のマンガン調整は、二次精錬においてFe−Mn合金鉄や電解Mnを使用して行うが、これらは高価であり、溶製コスト低廉化のために転炉でマンガン鉱石を添加・還元する技術が知られている。本発明者らは、このマンガン鉱石の代替として高MnXOスラグが利用できないかを検討し、試験を行った結果、高MnXOスラグを、従来使用していたマンガン鉱石と何ら遜色無く、マンガン源として転炉でリサイクル使用できることを見出した。マンガン鉱石よりも更に安価な高MnXOスラグを利用することで、より溶製コストを低廉化できる。 The decarburization and refining of the hot metal is performed in a converter type processing vessel, and the components are generally adjusted in the secondary refining such as RH and LF after the decarburization and refining. Manganese adjustment of molten steel is performed using Fe-Mn alloy iron and electrolytic Mn in secondary refining, but these are expensive, and technology to add and reduce manganese ore in a converter to reduce melting costs It has been known. The present inventors examined whether high Mn x O slag could be used as an alternative to this manganese ore, and as a result of testing, the high Mn x O slag was no different from the manganese ore used in the past, It was found that it can be recycled in a converter as a manganese source. By using high Mn x O slag, which is cheaper than manganese ore, the smelting cost can be further reduced.

また更に、本発明者らは、脱燐処理後のスラグを燐酸肥料用原料として使用する際に、脱燐処理の前に行う脱マンガン処理の肥料効果に及ぼす影響を調査するために、水準14及び水準15の試験を実施した。水準14では、脱マンガン処理を実施した後に引き続き脱燐処理を実施した。水準15は、溶銑のマンガン濃度を、脱マンガン処理を施す必要のない0.1質量%に調整し、脱マンガン処理を実施せずに、脱燐処理のみを実施した。水準14の脱マンガン処理の条件及び結果を表4に示し、水準14及び水準15の脱燐処理の条件及び結果を表5に示す。   Furthermore, in order to investigate the influence of the demanganese treatment performed before the dephosphorization treatment on the fertilizer effect when the slag after the dephosphorization treatment is used as a raw material for the phosphoric acid fertilizer, the present inventors have set a level of 14 And level 15 tests were performed. At level 14, the dephosphorization process was performed after the demanganese process. In Level 15, the manganese concentration of the hot metal was adjusted to 0.1% by mass which does not require the demanganese treatment, and only the dephosphorization treatment was performed without performing the demanganese treatment. The conditions and results of the level 14 demanganese treatment are shown in Table 4, and the conditions and results of the levels 14 and 15 dephosphorization treatment are shown in Table 5.

Figure 0005594183
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表4、表5に示すように、水準14は、脱マンガン処理前の溶銑中燐濃度を1.0質量%、マンガン濃度を2.0質量%とし、脱マンガン処理を実施した後に脱燐処理を実施した。比較として行った水準15では、処理前の溶銑中燐濃度を1.0質量%、マンガン濃度を0.1質量%とし、脱マンガン処理は実施せず脱燐処理のみを実施した。   As shown in Tables 4 and 5, level 14 is that the phosphorus concentration in the hot metal before demanganese treatment is 1.0 mass% and the manganese concentration is 2.0 mass%, and after demanganese treatment, dephosphorization treatment is performed. Carried out. In the level 15 performed as a comparison, the phosphorus concentration in the hot metal before the treatment was set to 1.0 mass% and the manganese concentration was set to 0.1 mass%. Only the dephosphorization treatment was performed without performing the demanganese treatment.

これらの脱燐処理後に得られるスラグ中のP25濃度は、水準14では29.7質量%、水準15では30.0質量%であり、ほぼ同等であった。回収したこれらのスラグの肥料成分を調査し、また、これらのスラグを燐酸肥料として用いてコマツナの栽培試験を実施した。更に、これらのスラグの化合物組成をX線回折によって同定した。これらの結果を表6に示す。 The P 2 O 5 concentration in the slag obtained after these dephosphorization treatments was 29.7% by mass at level 14 and 30.0% by mass at level 15, and was almost equivalent. The collected fertilizer components of these slags were investigated, and komatsuna cultivation tests were conducted using these slags as phosphate fertilizers. Furthermore, the compound composition of these slags was identified by X-ray diffraction. These results are shown in Table 6.

Figure 0005594183
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スラグ中の肥料成分である2%クエン酸(pH2)溶解性のP25(「ク溶性燐酸」という)濃度は、水準14では28.7質量%、水準15では15.1質量%であり、燐酸含有量に対するク溶性燐酸の割合(燐酸ク溶率)は、水準14では97%、水準15では50%であった。つまり、スラグ中のP25濃度は同等であるものの、脱マンガン処理を実施した水準14は、水準15よりもク溶性燐酸濃度、燐酸ク溶率ともに高かった。 The concentration of 2% citric acid (pH 2) soluble P 2 O 5 (referred to as “soluble phosphonic acid”), which is a fertilizer component in slag, is 28.7% by mass at level 14 and 15.1% by mass at level 15. The ratio of soluble phosphoric acid to the phosphoric acid content (phosphoric acid solubility) was 97% at level 14 and 50% at level 15. That is, although the P 2 O 5 concentration in the slag was the same, the level 14 where the demanganese treatment was performed was higher in both the soluble phosphate concentration and the phosphate dissolution rate than the level 15.

また、コマツナの栽培試験結果でも、水準14のスラグを施用したポットの生体重は水準15スラグを施用したポットよりも重く、水準14では水準15よりも燐酸肥料効果が高いスラグが得られていたことが確認された。   Moreover, even in the cultivation test result of Komatsuna, the weight of the pot applied with the slag of level 14 was heavier than the pot applied with the slag of level 15, and the slag having higher phosphate fertilizer effect than the level 15 was obtained at the level 14. It was confirmed.

水準14で燐酸ク溶率が優れ且つ燐酸肥料効果の高かった要因を明確にするべく、スラグを構成する主要な化合物組成をX線回折によって同定した結果、図2に示すように、水準14では主要な燐含有化合物がCa3(PO4)2であり、一方、水準15では主要な燐含有化合物が、図3に示すように、MnOやFeOがCa3(PO4)2に固溶したCa19Mn2(PO4)14及びCa9Fe(PO4)7であった。水準14では、Ca19Mn2(PO4)14及びCa9Fe(PO4)7はほとんど同定されなかった。主要な燐含有化合物がCa19Mn2(PO4)14及びCa9Fe(PO4)7の形態では、燐酸ク溶性率が少なくなる。尚、図2は、水準14のスラグのX線回折結果を示し、図3は、水準15のスラグのX線回折結果を示す。 As a result of identifying the main compound composition constituting the slag by X-ray diffraction in order to clarify the factor that the phosphate solubility at level 14 was excellent and the phosphate fertilizer effect was high, as shown in FIG. The main phosphorus-containing compound is Ca 3 (PO 4 ) 2. On the other hand, at level 15, the main phosphorus-containing compound has MnO and FeO dissolved in Ca 3 (PO 4 ) 2 as shown in FIG. Ca 19 Mn 2 (PO 4 ) 14 and Ca 9 Fe (PO 4 ) 7 . At level 14, Ca 19 Mn 2 (PO 4 ) 14 and Ca 9 Fe (PO 4 ) 7 were hardly identified. In the case where the main phosphorus-containing compounds are Ca 19 Mn 2 (PO 4 ) 14 and Ca 9 Fe (PO 4 ) 7 , the phosphate solubility is reduced. 2 shows the X-ray diffraction result of the level 14 slag, and FIG. 3 shows the X-ray diffraction result of the level 15 slag.

このように、脱燐処理の前に脱マンガン処理を実施することによって、Ca3(PO4)2にMnOやFeOが固溶せず、脱燐処理で生成するスラグの燐含有化合物の少なくとも50質量%以上はCa3(PO4)2となり、燐酸肥料としてより効果の優れるスラグが得られることを見出した。 Thus, by performing the demanganese treatment before the dephosphorization treatment, MnO and FeO are not dissolved in Ca 3 (PO 4 ) 2 and at least 50 of the slag phosphorus-containing compound produced by the dephosphorization treatment. It has been found that slag having a higher effect as a phosphate fertilizer can be obtained when the mass% or more becomes Ca 3 (PO 4 ) 2 .

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、転炉での溶銑の脱炭精錬において発生したスラグ及び溶銑の予備脱燐処理において発生したスラグのうちの少なくとも何れか1種の燐を含有する製鋼スラグを、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、燐を0.5質量%以上且つマンガンを0.5質量%以上含有する高燐高マンガン銑鉄を回収する第1の工程と、前記第1の工程の還元処理によって燐含有量が低下した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第2の工程と、前記第1の工程で回収した高燐高マンガン銑鉄を、媒溶剤としてフッ素化合物を用いることなく処理後のスラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が0.5以上1.0以下となるようにCaO源及び酸素源を供給して、処理後の溶銑中マンガン濃度が0.4質量%以下となるまで脱マンガン処理する第3の工程と、前記第3の工程の脱マンガン処理により生成したスラグを、脱マンガン処理で使用した処理容器から排出する第4の工程と、前記第4の工程により、脱マンガン処理時に生成したスラグが処理容器から排出された後の処理容器内の溶銑に対して、脱燐反応に必要とする酸素ガス換算の全酸素源のうちの40体積%以上の酸素ガスを上吹きランスから溶銑に吹き付けて供給するとともに、脱燐反応に必要とするCaO源のうちの40質量%以上のCaO源を前記上吹きランスを通じて酸素ガスとともに溶銑に吹き付けて供給し、処理後の溶銑中燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理する第5の工程と、前記第5の工程により溶銑中燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理された溶銑を製鋼工程にリサイクルする第6の工程と、前記第5の工程の脱燐処理で生成したスラグを回収して燐酸資源原料とする第7の工程と、を有することを特徴とする。 The present invention has been made on the basis of the above test results, and the method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to the present invention is a preliminary removal of slag and hot metal generated during decarburization and refining of hot metal in a converter. A steelmaking slag containing at least any one of the slags generated in the phosphorus treatment is reduced using a reducing agent containing one or more of carbon, silicon, and aluminum, and phosphorus is reduced to 0. A first step of recovering high-phosphorus high manganese pig iron containing not less than 5% by mass and not less than 0.5% by mass of manganese, and a step of making a slag having a reduced phosphorus content by the reduction treatment in the first step Or the 2nd process recycled as a CaO source in a steelmaking process, and the basicity (mass%) of the slag after processing the high phosphorus high manganese pig iron collect | recovered by the said 1st process, without using a fluorine compound as a solvent. aO-/ wt% SiO 2) is supplied to CaO source and an oxygen source to be 0.5 to 1.0, removing manganese process until the hot metal in the manganese concentration after processing is 0.4 wt% or less And the fourth step of discharging the slag produced by the demanganese treatment in the third step from the treatment vessel used in the demanganese treatment, and the fourth step, during the demanganese treatment. From the top lance, 40% by volume or more of oxygen gas in the total oxygen source in terms of oxygen gas required for the dephosphorization reaction is applied to the hot metal in the processing container after the generated slag is discharged from the processing container. The hot metal is sprayed and supplied, and 40% by mass or more of the CaO source necessary for the dephosphorization reaction is supplied by spraying the hot metal together with oxygen gas through the upper blowing lance, and the phosphorus concentration in the hot metal after the treatment A fifth step of dephosphorizing until 0.10% by mass or less, and recycling the hot metal dephosphorized by the fifth step until the phosphorus concentration in the hot metal becomes 0.10% by mass or less are recycled to the steelmaking process. And a seventh step of recovering the slag produced by the dephosphorization treatment of the fifth step and using it as a phosphoric acid resource raw material.

上記第1の工程の還元処理によって、鉄酸化物、燐酸化物、マンガン酸化物の含有量が低下した製鋼スラグのリサイクル方法としては、[背景技術]の欄での説明のように、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CaO系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CaO系脱燐剤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の生石灰を使用している工程である限り、生石灰の代替として使用可能である。   As a method for recycling steelmaking slag in which the content of iron oxide, phosphorous oxide, and manganese oxide is reduced by the reduction treatment in the first step, as described in the “Background Art” section, In addition to the method used as a CaO source (slagging agent) in the sintering process and then used as a charging raw material in the hot metal manufacturing process in the blast furnace, it is directly used as a CaO-based iron making agent in the hot metal manufacturing process in the blast furnace. A method of using, a method of using as a CaO-based dephosphorizing agent in a preliminary dephosphorization treatment of blast furnace hot metal, a method of using as a iron making agent in a decarburizing and refining process of hot metal in a converter, and further, a blast furnace hot metal A suitable example is a method of using it as a CaO-based desulfurization agent in the desulfurization treatment. Even if it is a process other than this, as long as it is the process which uses the quicklime of the iron making process and steelmaking process in an ironworks, it can be used as a substitute for quicklime.

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利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におけるCaO源(CaO系脱燐剤)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することが好ましい。   Although the total amount of converter slag generated may be used for the reduction treatment in the first step of the present invention, it is effective from the viewpoint of resource saving to use converter slag in the preliminary dephosphorization treatment of hot metal. Therefore, a part of the generated converter slag is used as a CaO source (CaO-based dephosphorizing agent) in the hot metal preliminary dephosphorization process, and the remainder of the converter slag is used for the reduction process in the first step. It is preferable to provide.

以上説明したように、上記構成の本発明によれば、溶銑の予備脱燐処理時に発生する脱燐スラグ及び転炉での溶銑の脱炭精錬において発生する転炉スラグのうちの少なくとも何れか1種の燐を含有する製鋼スラグを製銑工程または製鋼工程へリサイクルするにあたり、先ず、前記製鋼スラグ中の鉄酸化物、燐酸化物、マンガン酸化物を、高燐高マンガン銑鉄として還元・回収し、燐含有量の低下し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、一方、回収した高燐高マンガン銑鉄は、脱マンガン処理によってマンガン濃度を低下した後に燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理し、該脱燐処理後の溶銑は鉄源として製鋼工程に供給し、高燐高マンガン銑鉄の脱燐処理時に生成するスラグは、燐資源として回収するに十分な程度にまで燐酸化物が濃縮されて燐資源として有効利用できるので、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、燐を含有していた製鋼スラグの製銑工程または製鋼工程へのリサイクルが実現され、同時に、製鋼スラグに含有される鉄、マンガン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。   As described above, according to the present invention having the above-described configuration, at least one of dephosphorization slag generated during hot metal preliminary dephosphorization processing and converter slag generated during decarburization refining of hot metal in a converter. In recycling steelmaking slag containing seed phosphorus to a steelmaking process or a steelmaking process, first, iron oxide, phosphorous oxide, and manganese oxide in the steelmaking slag are reduced and recovered as high phosphorus high manganese pig iron, Steelmaking slag with reduced phosphorus content is recycled as a CaO source in the steelmaking process or steelmaking process, while the recovered high phosphorus high manganese pig iron has a phosphorus concentration of 0.10 mass after decreasing the manganese concentration by demanganese treatment. The dephosphorization treatment is carried out until the amount becomes less than or equal to%, and the molten iron after the dephosphorization treatment is supplied as an iron source to the steelmaking process. Phosphorus oxide is concentrated to a level sufficient to be recovered and can be effectively used as a phosphorus resource, so it contains phosphorus without causing adverse effects such as increasing the phosphorus concentration of hot metal or impairing its function as a dephosphorizing agent. Recycling of the steelmaking slag that has been made into the steelmaking process or the steelmaking process is realized, and at the same time, iron, manganese, and phosphorus contained in the steelmaking slag are each effectively used as resources.

尚、予め鉄鋼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はなく燐を含有する。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恐れがある。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。   In addition, the converter slag generated during the decarburization refining of the hot metal that has been subjected to the preliminary dephosphorization treatment up to the phosphorus concentration level of the steel product in advance also contains phosphorus instead of 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, there is a risk of increasing the cost. Therefore, the “steel-making slag containing phosphorus” targeted in the present invention means that when the steel-making slag is recycled to a blast furnace or the like, the hot metal or the phosphorous concentration of the molten steel increases, resulting in an increase in cost relative to normal operations. It is a steelmaking slag containing phosphorus at a concentration or higher.

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装置により脱硫処理を施し、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7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 hot metal is desulfurized by a mechanical stirring desulfurization device, the blast furnace hot metal after this desulfurization treatment is charged into the converter, and decarburization refining is performed in the converter, thus producing molten steel from the blast furnace hot metal. The present invention was applied in the steelmaking process. Table 7 shows examples of the chemical components of the blast furnace hot metal and molten steel from the blast furnace tapping to the end of converter decarburization refining.

Figure 0005594183
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表7に示すように、脱珪、脱燐後の高炉溶銑には0.050質量%の燐が含有されており、鉄鋼製品の燐濃度レベル(0.015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、0.8質量%程度の燐(P25で1.8質量%程度)が含有される。この転炉スラグを鉄鉱石の焼結工程でのCaO源として使用すると、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を実施した。 As shown in Table 7, the blast furnace hot metal after desiliconization and dephosphorization contains 0.050% by mass of phosphorus, which is higher than the phosphorus concentration level of steel products (0.015% by mass or less). The converter slag generated by converter decarburization refining using this blast furnace hot metal contains about 0.8% by mass of phosphorus (about 1.8% by mass with P 2 O 5 ). When this converter slag is used as a CaO source in the iron ore sintering step, enrichment of phosphorus in the blast furnace hot metal occurs. Then, the test which applies this invention to this converter slag was implemented.

200トンの転炉スラグと還元剤としてのコークスとを、加熱バーナーを備えたロータリーキルンに装入し、バーナーによって転炉スラグとコークスとを加熱して転炉スラグの還元処理を実施した。投入コークスの量は100kg/t−スラグとし、ロータリーキルンの運転温度は1450〜1550℃に調整した。還元処理後に回収した高燐高マンガン銑鉄は43トンであり、その成分は、C=4質量%、P=3.4質量%、Mn=6.5質量%であった。一方、還元後に150トンのスラグが回収された。還元処理前と還元処理後のスラグ組成を表8に示す。   200 tons of converter slag and coke as a reducing agent were charged into a rotary kiln equipped with a heating burner, and the converter slag and coke were heated by a burner to reduce the converter slag. The amount of input coke was 100 kg / t-slag, and the operating temperature of the rotary kiln was adjusted to 1450 to 1550 ° C. The high-phosphorus high-manganese pig iron recovered after the reduction treatment was 43 tons, and its components were C = 4% by mass, P = 3.4% by mass, and Mn = 6.5% by mass. On the other hand, 150 tons of slag was recovered after the reduction. Table 8 shows slag compositions before and after the reduction treatment.

Figure 0005594183
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還元処理後のスラグを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、製造した焼結鉱を鉄源として高炉に装入し、高炉溶銑を製造した。溶製された高炉溶銑の燐濃度は0.1質量%程度で、製鋼スラグのリサイクルによる燐濃度の上昇は無かった。   The slag after the reduction treatment was used as a CaO source for the iron making agent in the iron ore sintering step, and the produced sintered ore was charged into a blast furnace as an iron source to produce a blast furnace hot metal. The phosphorus concentration of the molten blast furnace hot metal was about 0.1% by mass, and there was no increase in phosphorus concentration due to recycling of steelmaking slag.

100トンの転炉スラグと、100トンの予備脱燐スラグと、還元剤としてのコークスとを、加熱バーナーを備えたロータリーキルンに装入し、バーナーによって転炉スラグと予備脱燐スラグとコークスとを加熱してスラグの還元処理を実施した。投入コークスの量は100kg/t−スラグとし、ロータリーキルンの運転温度は1300〜1450℃に調整した。還元処理後に回収した高燐高マンガン銑鉄は49トンであり、その成分は、C=4質量%、P=4.0質量%、Mn=7.6質量%であった。一方、還元後に145トンのスラグが回収された。還元処理前と還元処理後のスラグ組成を表9に示す。   100 tons of converter slag, 100 tons of preliminary dephosphorization slag and coke as a reducing agent are charged into a rotary kiln equipped with a heating burner, and the converter slag, preliminary dephosphorization slag and coke are added by the burner. The slag was reduced by heating. The amount of input coke was 100 kg / t-slag, and the operation temperature of the rotary kiln was adjusted to 1300 to 1450 ° C. The amount of high-phosphorus high manganese pig iron recovered after the reduction treatment was 49 tons, and the components were C = 4% by mass, P = 4.0% by mass, and Mn = 7.6% by mass. On the other hand, 145 tons of slag was recovered after the reduction. Table 9 shows the slag composition before and after the reduction treatment.

Figure 0005594183
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実施例1と同様に、還元処理後のスラグを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、高炉溶銑を製造した。溶製された高炉溶銑の燐濃度は0.1質量%程度で、何ら問題が無かった。   In the same manner as in Example 1, the slag after the reduction treatment was used as a CaO source for the slagging agent in the iron ore sintering step to produce a blast furnace hot metal. The phosphorus concentration of the molten blast furnace hot metal was about 0.1% by mass, and there was no problem.

実施例1及び実施例2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、その後の製鋼工程におけるCaO系の造滓剤や酸素源の原単位が増加し、発生スラグ量が1.5倍になるとともに、生産性が20%低下した。   In contrast to Example 1 and Example 2, when the converter slag generated in the steelmaking process is recycled as it is as a CaO source of sintered ore, the concentration of phosphorus in the hot metal discharged from the blast furnace becomes high, and thereafter In the steelmaking process, the CaO-based iron making agent and the oxygen source basic unit increased, the amount of generated slag increased 1.5 times, and the productivity decreased by 20%.

実施例1及び実施例2で得られた高燐高マンガン銑鉄を、溶銑鍋においてそれぞれ150トンの高炉溶銑と混合した。混合後の溶銑に対し、脱マンガン処理後のスラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が0.5以上1.0以下となるように調整してCaO源(生石灰)及び酸素源を供給し、脱マンガン処理を行った。脱マンガン処理後、脱マンガン処理で生成した高MnXOスラグを溶銑鍋から排出した後、溶銑鍋内の溶銑に脱燐処理を実施した。脱燐処理では、脱燐反応に必要とする酸素ガス換算の全酸素源のうちの40体積%以上の酸素ガスを上吹きランスから溶銑に吹き付けて供給するとともに、脱燐反応に必要とするCaO源(CaO系脱燐剤)のうちの40質量%以上(純CaO換算)を上吹きランスを通じて酸素ガスとともに溶銑に吹き付けて供給した。溶銑成分の変化を表10に、脱マンガン処理後と脱燐処理後に得られたスラグ組成を表11にそれぞれ示す。 The high phosphorus high manganese pig iron obtained in Example 1 and Example 2 was mixed with 150 tons of blast furnace hot metal in a hot metal ladle. Adjusting so that the basicity (mass% CaO / mass% SiO 2 ) of the slag after demanganese treatment is 0.5 or more and 1.0 or less with respect to the molten iron after mixing, a CaO source (quick lime) and an oxygen source Was supplied to perform demanganese treatment. After the manganese removal treatment, the high Mn X O slag produced by the manganese removal treatment was discharged from the hot metal ladle, and then the dephosphorization treatment was performed on the hot metal in the hot metal ladle. In the dephosphorization process, 40% by volume or more of the oxygen source in terms of oxygen gas required for the dephosphorization reaction is supplied by blowing from the top blowing lance to the hot metal, and the CaO required for the dephosphorization reaction. 40% by mass or more (in terms of pure CaO) of the source (CaO-based dephosphorizing agent) was supplied to the hot metal along with oxygen gas through an upper blowing lance. Table 10 shows changes in the hot metal components, and Table 11 shows slag compositions obtained after the demanganese treatment and the dephosphorization treatment.

Figure 0005594183
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Figure 0005594183
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脱燐処理後の溶銑中燐濃度は0.10質量%以下となり、この溶銑をその後、問題無く製鋼工程で使用することができた。また、脱マンガン処理後に得られた高MnXOスラグを転炉での溶銑の脱炭精錬においてマンガン鉱石代替として利用し、低コストで脱炭精錬後の溶鋼中マンガン濃度を高めることができた。更に、脱燐処理後のスラグも高P25低MnXOとすることができ、回収した脱燐処理後のスラグは燐酸肥料として利用することが可能であった。 The concentration of phosphorus in the hot metal after the dephosphorization treatment was 0.10% by mass or less, and this hot metal could be used in the steelmaking process without any problem thereafter. In addition, high Mn X O slag obtained after demanganese treatment was used as an alternative to manganese ore in the decarburization of hot metal in the converter, and the manganese concentration in the molten steel after decarburization and refining could be increased at a low cost. . Furthermore, the slag after the dephosphorization treatment can also be made high P 2 O 5 low Mn X O, and the recovered slag after the dephosphorization treatment can be used as a phosphate fertilizer.

1 脱燐処理設備
2 溶銑
3 CaO系脱燐剤または酸化鉄若しくはこれらの混合物
4 CaO系脱燐剤
5 溶銑鍋
6 台車
7 上吹きランス
8 インジェクションランス
9 貯蔵タンク
10 貯蔵タンク
11 ホッパー
12 原料搬送装置
13 シュート
14 生成スラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dephosphorization processing equipment 2 Hot metal 3 CaO type | system | group dephosphorizing agent or iron oxide, or these mixtures 4 CaO type | system | group dephosphorizing agent 5 Hot metal ladle 6 Carriage 7 Top blowing lance 8 Injection lance 9 Storage tank 10 Storage tank 11 Hopper 12 Raw material conveyance apparatus 13 Shoot 14 Generated slag

Claims (11)

転炉での溶銑の脱炭精錬において発生したスラグ及び溶銑の予備脱燐処理において発生したスラグのうちの少なくとも何れか1種の燐を含有する製鋼スラグを、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、燐を0.5質量%以上且つマンガンを0.5質量%以上含有する高燐高マンガン銑鉄を回収する第1の工程と、
前記第1の工程の還元処理によって燐含有量が低下した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第2の工程と、
前記第1の工程で回収した高燐高マンガン銑鉄を、媒溶剤としてフッ素化合物を用いることなく処理後のスラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が0.5以上1.0以下となるようにCaO源及び酸素源を供給して、処理後の溶銑中マンガン濃度が0.4質量%以下となるまで脱マンガン処理する第3の工程と、
前記第3の工程の脱マンガン処理により生成したスラグを、脱マンガン処理で使用した処理容器から排出する第4の工程と、
前記第4の工程により、脱マンガン処理時に生成したスラグが処理容器から排出された後の処理容器内の溶銑に対して、脱燐反応に必要とする酸素ガス換算の全酸素源のうちの40体積%以上の酸素ガスを上吹きランスから溶銑に吹き付けて供給するとともに、脱燐反応に必要とするCaO源のうちの40質量%以上のCaO源を前記上吹きランスを通じて酸素ガスとともに溶銑に吹き付けて供給し、処理後の溶銑中燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理する第5の工程と、
前記第5の工程により溶銑中燐濃度が0.10質量%以下となるまで脱燐処理された溶銑を製鋼工程にリサイクルする第6の工程と、
前記第5の工程の脱燐処理で生成したスラグを回収して燐酸資源原料とする第7の工程と、
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。
Steelmaking slag containing at least any one of the slag generated in the decarburization and refining of hot metal in the converter and the slag generated in the preliminary dephosphorization treatment of hot metal is converted into one of carbon, silicon, and aluminum. A first step of reducing a high-phosphorus high manganese pig iron containing 0.5% by mass or more of phosphorus and 0.5% by mass or more of manganese by performing a reduction treatment using a reducing agent containing at least a seed;
A second step of recycling the slag having a reduced phosphorus content by the reduction treatment of the first step as a CaO source in the iron making step or the steel making step;
The basicity (mass% CaO / mass% SiO 2 ) of the slag after the treatment of the high phosphorus high manganese pig iron recovered in the first step without using a fluorine compound as a solvent is 0.5 or more and 1.0 or less. A third step of supplying a CaO source and an oxygen source so that the manganese concentration in the molten iron after the treatment is 0.4 mass% or less,
A fourth step of discharging the slag produced by the demanganese treatment in the third step from the treatment vessel used in the demanganese treatment;
40 of the total oxygen source in terms of oxygen gas required for the dephosphorization reaction with respect to the hot metal in the processing container after the slag produced during the demanganese processing is discharged from the processing container by the fourth step. While supplying oxygen gas of volume% or more to the hot metal from the top blowing lance, 40% by mass or more of the CaO source required for the dephosphorization reaction is blown to the hot metal with oxygen gas through the top blowing lance. A fifth step of dephosphorizing until the phosphorus concentration in the hot metal after treatment is 0.10% by mass or less;
A sixth step of recycling the hot metal, which has been dephosphorized until the phosphorus concentration in the hot metal becomes 0.10% by mass or less in the fifth step, to the steelmaking process;
A seventh step of recovering the slag produced by the dephosphorization treatment of the fifth step and using it as a phosphoric acid resource raw material;
A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag, comprising:
前記第1の工程における還元処理前の製鋼スラグの塩基度(質量%CaO/質量%SiO2)が1.6〜3.0であ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。 Wherein the basicity of the steel slag before reduction process in the first step (wt% CaO / mass% SiO 2) is 1.6 to 3.0, from steelmaking slag according to claim 1 Recovery method of iron and phosphorus. 前記第1の工程で回収する高燐高マンガン銑鉄が炭素を3質量%以上含有することを特徴とする、請求項1または請求項2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 claim 1 or 2, wherein the high-phosphorus high-manganese pig iron recovered in the first step contains 3% by mass or more of carbon. 前記第4の工程により、処理容器から排出されたスラグを回収し、回収したスラグを溶銑の転炉脱炭精錬でのマンガン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3の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。   The slag discharged from the processing vessel is recovered by the fourth step, and the recovered slag is recycled as a manganese source in hot metal converter decarburization refining. A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag as set forth in any one of the above. 前記第7の工程で回収するスラグの燐酸(P25)濃度が15質量%以上、マンガン酸化物濃度が10質量%以下であることを特徴とする、請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 The slag recovered in the seventh step has a phosphoric acid (P 2 O 5 ) concentration of 15% by mass or more and a manganese oxide concentration of 10% by mass or less. A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to claim 1. 前記第7の工程で回収するスラグの燐酸(P25)濃度が15質量%以上、マンガン酸化物濃度が8質量%以下であることを特徴とする、請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 The slag recovered in the seventh step has a phosphoric acid (P 2 O 5 ) concentration of 15% by mass or more and a manganese oxide concentration of 8% by mass or less. A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to claim 1. 前記第7の工程で回収するスラグ中の主要な燐含有化合物がCa3(PO4)2であり、該Ca3(PO4)2はMnO及びFeOを固溶していないことを特徴とする、請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。 The main phosphorus-containing compound in the slag recovered in the seventh step is Ca 3 (PO 4 ) 2 , and the Ca 3 (PO 4 ) 2 does not dissolve MnO and FeO. A method for recovering iron and phosphorus from a steelmaking slag according to any one of claims 1 to 6. 前記第2の工程における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項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。   The steelmaking slag according to any one of claims 1 to 7, wherein a recycling destination of the slag in the second step is an iron ore sintering step or a hot metal production step in a blast furnace. For recovering iron and phosphorus from sewage. 前記第2の工程におけるスラグのリサイクル先が、製鋼精錬工程における溶銑の予備脱燐処理または転炉での溶銑の脱炭精錬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項に記載の製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法。   The slag recycling destination in the second step is hot metal preliminary dephosphorization treatment in a steelmaking refining step or hot metal decarburization refining in a converter. A method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag according to item 1. 前記第1の工程で回収した高燐高マンガン銑鉄と高炉から出銑された溶銑とを混合して混合した後の溶銑の燐濃度を0.5〜2.0質量%、マンガン濃度を2.0質量%以下に調整し、その後、前記第3の工程から前記第7の工程までを行うことを特徴とする、請求項1ないし請求項9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。   After mixing and mixing the high phosphorus high manganese pig iron recovered in the first step and the hot metal discharged from the blast furnace, the phosphorus concentration in the hot metal is 0.5 to 2.0 mass%, and the manganese concentration is 2. The iron from a steelmaking slag according to any one of claims 1 to 9, wherein the iron is adjusted to 0% by mass or less and thereafter the third step to the seventh step are performed. And phosphorus recovery method. 請求項1ないし請求項4の何れか1項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7の工程で回収されたスラグからなる燐酸肥料用原料であって、該燐酸肥料用原料中の燐酸(P25)濃度が15質量%以上、マンガン酸化物濃度が10質量%以下であり、且つ、燐酸肥料用原料中の主要な燐含有化合物がCa3(PO4)2であることを特徴とする、燐酸肥料用原料。 A raw material for phosphate fertilizer comprising the slag recovered in the seventh step in the method for recovering iron and phosphorus from the steelmaking slag according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material for phosphate fertilizer The phosphoric acid (P 2 O 5 ) concentration in the mixture is 15% by mass or more, the manganese oxide concentration is 10% by mass or less, and the main phosphorus-containing compound in the phosphate fertilizer raw material is Ca 3 (PO 4 ) 2 . A raw material for phosphate fertilizer, characterized in that it exists.
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