JP6597332B2 - Phosphate fertilizer manufacturing method and phosphate fertilizer manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、リン酸肥料の製造方法及びリン酸肥料の製造装置に関するものであり、リン濃度の高い溶銑を脱リン精錬し、精錬後のスラグをリン酸肥料原料とするものである。 The present invention relates to a phosphate fertilizer manufacturing method and a phosphate fertilizer manufacturing apparatus, which dephosphorizes hot metal having a high phosphorus concentration and uses slag after refining as a phosphate fertilizer raw material.
製鉄原料である鉄鉱石中にはリン酸(P2O5)が含まれており、高炉法で製造された銑鉄中には0.1%程度のリンを含有している。一方、鋼中のリン含有量が低くなるほど一般的には良好な鋼品質が得られるため、溶銑を精錬する製鋼工程において脱リン精錬が行われる。脱リン精錬は、溶銑表面に脱リン精錬用スラグを形成し、酸化精錬によって溶銑中のリンを酸化してスラグ中に移行し、精錬終了後の溶鋼中のリン濃度の低減を図っている。精錬後に回収されたスラグ(以下「製鋼スラグ」という。)中に、脱リン精錬でスラグ中に移行したリン酸が2%前後含まれている。系外に排出された製鋼スラグは、路盤材などの土木材料として使用され、あるいは海洋の埋め立てに用いられており、製鋼スラグ中に含有するリン酸が有効利用されることはない。 Iron ore that is a raw material for iron making contains phosphoric acid (P 2 O 5 ), and pig iron produced by the blast furnace method contains about 0.1% phosphorus. On the other hand, generally, the lower the phosphorus content in the steel, the better the quality of the steel is obtained. Therefore, dephosphorization is performed in the steel making process for refining the hot metal. In the dephosphorization, slag for dephosphorization is formed on the hot metal surface, phosphorus in the hot metal is oxidized by oxidative refining and transferred to the slag, and the phosphorus concentration in the molten steel after the refining is reduced. The slag collected after refining (hereinafter referred to as “steel slag”) contains about 2% of phosphoric acid transferred to the slag by dephosphorization. Steelmaking slag discharged out of the system is used as civil engineering materials such as roadbed materials or used for reclamation of the ocean, and phosphoric acid contained in the steelmaking slag is not effectively used.
世界におけるリン資源の偏在や資源の枯渇、および品位の低下が問題提起されるようになってきている。製鋼スラグ中に含まれるリン量は合計で日本の輸入リン鉱石に含まれるリンの量に匹敵すると言われており、製鋼スラグ中に含有するリンの有効利用が喫緊の課題となっている。 The problem of uneven distribution of phosphorus resources, depletion of resources, and deterioration of quality in the world has been raised. It is said that the total amount of phosphorus contained in steelmaking slag is comparable to the amount of phosphorus contained in Japanese imported phosphorus ore, and the effective use of phosphorus contained in steelmaking slag has become an urgent issue.
高リン鉄鉱石を原料として製造された、リン濃度が2%程度の高リン溶銑を用い、トーマス転炉と呼ばれる塩基性転炉で脱炭脱リン精錬を行う方法が知られている。当該精錬方法で形成される製鋼スラグ中には、リン酸(P2O5)濃度が15%以上の高濃度のリン酸が含まれ、肥料として使用すると高い肥料効果を得られるため、トーマスリン肥の名で知られている。しかし、トーマス転炉法で用いられたような、高リン溶銑を用い、精錬後の製鋼スラグ中に高濃度のリン酸を含有させつつ、現在要求される例えばリン濃度が0.015%程度の製品リン濃度レベルまで脱リン精錬を行うことは困難である。また、現代では高リン鉄鉱石を製鉄原料とすることは行われておらず、高リン溶銑を用いた精錬が行われることもない。 A method is known in which decarburization and dephosphorization refining is performed in a basic converter called a Thomas converter using a high phosphorus hot metal having a phosphorus concentration of about 2% manufactured using high phosphorus iron ore as a raw material. The steelmaking slag formed by the refining method contains a high concentration of phosphoric acid (P 2 O 5 ) with a concentration of 15% or more, and a high fertilizer effect can be obtained when used as a fertilizer. It is known by the name of manure. However, using high phosphorus hot metal, such as that used in the Thomas Converter, and containing a high concentration of phosphoric acid in the steelmaking slag after refining, the currently required phosphorus concentration is, for example, about 0.015% It is difficult to carry out dephosphorization to the product phosphorus concentration level. In addition, high phosphorus iron ore is not used as a raw material for steelmaking at present, and refining using high phosphorus hot metal is not performed.
前述のように、現在広く行われている高炉−転炉法において、高炉法で製造される銑鉄中のリン濃度は0.1%程度であり、その溶銑を精錬する転炉法における製鋼スラグ中のリン酸の濃度は2%前後である。また、製鋼スラグ中には酸化鉄を含有している。特許文献1には、このような製鋼スラグを還元処理することによって、製鋼スラグ中の酸化鉄とリン酸が還元され、0.5%以上のリンを含む高リン溶銑が得られること、この高リン溶銑を原料として脱リン処理を施し、得られる脱リンスラグをリン酸質肥料原料とする方法が開示されている。脱リン処理において、酸素ガスとともにCaO源を投射し、さらに珪素源を供給してスラグ塩基度を1.5以上とすることにより、脱リンスラグ中のリン酸含有量が15%以上となるとしている。また、脱リン処理を行って得られる溶銑は、リン濃度が0.10%以下まで低下しており、製鋼用の鉄源として使用可能であるとしている。
As described above, in the blast furnace-converter method currently widely used, the phosphorus concentration in pig iron produced by the blast furnace method is about 0.1%, and in the steelmaking slag in the converter method for refining the molten iron The concentration of phosphoric acid is around 2%. Further, the steelmaking slag contains iron oxide. In
非特許文献1によると、普通一般に認められているリン酸の化合形態として、5CaO・P2O5・SiO2の複塩が最もクエン酸に溶けやすいとしている。この化学式によれば、質量比でCaO:P2O5:SiO2=1.97:1:0.423となる。リン酸可溶率に及ぼすSiO2/P2O5比の影響を調査したところ、同文献の第15図にあるB、Cに示すように、SiO2/P2O5=0.4を境として、SiO2/P2O5比がこれより低くなるとリン酸可溶率が低下することが示されている。
According to Non-Patent
特許文献2には、製鋼スラグの冷却過程で、温度が液相線温度以下になると、ダイカルシウムシリケート相(2CaO・SiO2)にトリカルシウムフォスフェート(3CaO・P2O5)が固溶してリン濃化相を形成し、それ以外の相にはほとんどリンが含まれない状態となることが記載されている。3CaO・P2O5−2CaO・SiO2は、非特許文献1に記載された5CaO・P2O5・SiO2と配合が一致している。またこの組成は、特許文献1に記載のシリコカーノタイト(Ca5(PO4)2SiO4)とも符合している。
In
特許文献3には、溶銑の脱珪処理、脱リン処理で用いる予備処理剤を高温加熱して噴射する方法として、燃焼炎を使用した溶射バーナーが開示されている。特許文献4には、炉壁補修用粉体溶射装置が開示されている。
特許文献1に記載の方法では、0.5%以上のリンを含む高リン溶銑を原料とする脱リン処理において、酸素ガスとともにCaO源を投射し、さらに珪素源を供給してスラグ塩基度を1.5以上とすることにより、脱リンスラグ中のリン酸含有量が15%以上となるとしている。CaO源や珪素源を固体原料として投入し、塩基度が1.5以上のスラグを溶融させるためには、溶銑とスラグの温度をともに1450℃程度以上まで加熱昇温することが必要となる。さらにスラグ塩基度が高くなるほど、スラグを溶解するために必要な温度も上昇する。スラグ原料を溶解・昇温し、溶銑を昇温するための熱源として、溶銑中のリンやシリコンが吹き込んだ酸素ガスと反応する酸化熱のみでは不足し、溶銑中の炭素と酸素ガスを反応させる酸化熱を用いることが必須である。
In the method described in
スラグの溶解・昇温、溶銑の昇温のための熱源として溶銑中の炭素を燃焼させると、燃焼ガスとして一酸化炭素が発生するので、排ガス発生量が増大する。そのため、排ガス処理装置として大きな容量の装置を準備する必要がある。また、脱リン精錬容器として、未燃ガス回収型排ガス処理装置を備えた転炉型の精錬容器を用いない限り、排ガス中の一酸化炭素をエネルギー源として有効に回収することが困難となる。また、脱リン処理において脱炭量が大きくなると、排ガス量の増加でスラグフォーミングが起きやすいため、その点からも、転炉のような大型反応容器が必要となる。 When carbon in hot metal is burned as a heat source for melting and raising the temperature of slag and raising the temperature of hot metal, carbon monoxide is generated as a combustion gas, and the amount of exhaust gas generated increases. Therefore, it is necessary to prepare a large capacity apparatus as an exhaust gas treatment apparatus. Further, unless a converter type refining vessel equipped with an unburned gas recovery type exhaust gas treatment device is used as a dephosphorization refining vessel, it becomes difficult to effectively recover carbon monoxide in the exhaust gas as an energy source. Further, when the amount of decarburization is increased in the dephosphorization process, slag forming is likely to occur due to an increase in the amount of exhaust gas. From this point of view, a large reaction vessel such as a converter is required.
さらに、溶銑の脱炭によって溶銑中の炭素濃度が低下すると、スラグ中のT.Fe濃度を下げにくくなる。スラグ中のT.Fe濃度が高いと、リン肥としての肥料効果の高いスラグ組成の領域が狭まるという問題がある。 Further, when the carbon concentration in the hot metal is reduced by decarburization of the hot metal, the T.O. It becomes difficult to lower the Fe concentration. T. in slag When Fe concentration is high, there exists a problem that the area | region of a slag composition with a high fertilizer effect as phosphorus fertilizer will narrow.
脱リン精錬後の、リン濃度を0.1%前後に低リン化した溶銑については、さらに脱リン脱炭精錬を行って、鋼製造用の成分と温度を有した溶鋼とすることにより、有効活用が図られる。精錬終了時の溶鋼温度(吹き止め温度)としては、1650℃程度の温度が必要とされるので、脱リン脱炭精錬時に溶鉄を必要な温度まで昇温するための熱源が必要となる。ところが、高リンスラグを得るための脱リン精錬において、スラグを溶解・昇温するために溶銑中の炭素を燃焼・消費してしまうと、その後に溶鋼を精錬する際の熱源が不足することとなる。また、製鋼スラグの還元方法によっては高リン溶銑中の炭素含有量が2%程度と低炭素である場合もあり得る。そのような低炭素高リン溶銑を原料とした場合には、溶銑中炭素を完全燃焼させてもスラグ量次第では熱源不足となる可能性がある。
均一成分の高リンスラグを生成するためには、精錬時にスラグ温度を十分に高温に保持する必要がある。ところが、高リンスラグを得るための脱リン精錬において、溶銑とスラグの温度を低位に抑えると、スラグの溶融が不十分となり、リン酸肥料としての品質を実現できる十分な均一性を確保できない懸念がある。
After the dephosphorization refining, the hot metal whose phosphorus concentration is reduced to around 0.1% is further effective by performing dephosphorization and refining to obtain a molten steel having components and temperature for steel production. Utilization is planned. As the molten steel temperature (blow-off temperature) at the end of refining, a temperature of about 1650 ° C. is required, so a heat source is required to raise the molten iron to the required temperature during dephosphorization and decarburization. However, in dephosphorization refining to obtain high phosphorus slag, if the carbon in the hot metal is burned and consumed in order to melt and raise the temperature of the slag, then the heat source for refining the molten steel will be insufficient. . Further, depending on the method for reducing steelmaking slag, the carbon content in the high phosphorus hot metal may be as low as about 2%. When such a low-carbon, high-phosphorus hot metal is used as a raw material, even if the carbon in the hot metal is completely burned, there is a possibility that the heat source will be insufficient depending on the amount of slag.
In order to produce a uniform high phosphorus slag, it is necessary to keep the slag temperature sufficiently high during refining. However, in dephosphorization refining to obtain high phosphorus slag, if the temperature of the hot metal and slag is kept low, there is a concern that the slag will not be sufficiently melted and sufficient uniformity cannot be secured to realize the quality as phosphate fertilizer. is there.
本発明は、リン濃度が1%以上の溶銑について脱リン精錬を行い、脱リン精錬で生成したスラグをリン酸肥料原料とするに際し、スラグ原料を溶解・昇温するための熱源として、溶銑中の炭素の酸化熱を用いる必要がなく、十分に均一で高品質のリン酸肥料の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 The present invention performs dephosphorization refining on hot metal having a phosphorus concentration of 1% or more, and uses slag produced by dephosphor refining as a phosphate fertilizer raw material, as a heat source for melting and raising the temperature of the slag raw material. It is an object of the present invention to provide a sufficiently uniform and high-quality manufacturing method and manufacturing apparatus for phosphate fertilizer without the need to use the heat of oxidation of carbon.
(1)リン濃度1質量%以上の溶銑を精錬容器に装入し、溶融投射型燃料バーナーによって溶融した精錬剤を前記溶銑表面に添加し、上吹きランスから酸素ガスを前記溶銑表面に供給して溶銑の脱リン精錬を行い、前記精錬剤は、脱リン精錬フラックス又は脱リン精錬フラックスと酸化鉄であり、脱リン精錬後の溶銑表面スラグをリン酸肥料原料とするリン酸肥料の製造方法であって、
前記精錬容器が、溶銑の搬送を可能とする容器であり、容器底部又は浸漬ランスから窒素ガスを吹き込み、窒素ガス吹き込み速度を1〜20NL/トン・分とすることを特徴とするリン酸肥料の製造方法。
(2)前記精錬容器に装入する時点での溶銑中炭素濃度は2質量%以上であり、前記脱リン精錬終了時の溶銑中炭素濃度は1質量%以上であることを特徴とする上記(1)に記載のリン酸肥料の製造方法。
(3)前記脱リン精錬フラックスは、平均粒径が3mm以下であり、転炉スラグ、生石灰、石灰石、フライアッシュ、SiO2含有材、MgO含有材の1種又は2種以上であるこ
とを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のリン酸肥料の製造方法。
(4)前記酸化鉄は、平均粒径が3mm以下であり、ダスト、鉄鉱石、ペレットフィードの1種又は2種以上であることを特徴とする上記(1)から(3)までのいずれか1つに記載のリン酸肥料の製造方法。
(5)前記燃料バーナーの燃料が、ガス燃料又は液体燃料であって、コークス炉ガス、LPG、LNG、灯油の1種以上を含むものであることを特徴とする上記(1)から(4)までのいずれか1つに記載のリン酸肥料の製造方法。
(6)前記脱リン精錬後のスラグの組成が、質量%で、
SiO2/P2O5≧0.4 (1)
CaO/P2O5≧2.0 (2)
P2O5≧10% (3)
T.Fe:5%以上15%以下 (4)
であることを特徴とする上記(1)から(5)までのいずれか1つに記載のリン酸肥料の製造方法。
(7)溶銑の脱リン精錬を行った後の溶銑表面スラグをリン酸肥料原料とすることのできるリン酸肥料の製造装置であって、溶銑を装入できる精錬容器と、精錬剤を溶融して前記溶銑表面に添加する溶融投射型燃料バーナーと、酸素ガスを溶銑表面に吹き付ける上吹きランスを有し、溶銑の脱リン精錬を行うことのできるリン酸肥料の製造装置であって、
前記精錬容器が、溶銑の搬送を可能とする容器であり、容器底部又は浸漬ランスから窒素ガスを吹き込む窒素ガス吹き込み部を有し、窒素ガス吹き込み速度範囲が1〜20NL/トン・分であることを特徴とするリン酸肥料の製造装置。
(1) A hot metal having a phosphorus concentration of 1% by mass or more is charged into a refining vessel, a refining agent melted by a melt projection type fuel burner is added to the hot metal surface, and oxygen gas is supplied to the hot metal surface from an upper blowing lance. The method for producing phosphoric acid fertilizer using the dephosphorizing refining flux or the dephosphorizing refining flux and iron oxide, and using the hot metal surface slag after dephosphorizing as the phosphate fertilizer raw material Because
The refining vessel is a vessel that enables the hot metal to be conveyed, and nitrogen gas is blown from the bottom of the vessel or the immersion lance, and the nitrogen gas blowing rate is 1 to 20 NL / ton · min . Production method.
(2) The hot metal concentration in hot metal at the time of charging into the refining vessel is 2% by mass or more, and the carbon concentration in hot metal at the end of the dephosphorization is 1% by mass or more ( The manufacturing method of the phosphate fertilizer as described in 1).
(3) The dephosphorizing flux has an average particle size of 3 mm or less, and is one or more of converter slag, quicklime, limestone, fly ash, SiO 2 -containing material, and MgO-containing material. The manufacturing method of the phosphate fertilizer as described in said (1) or (2).
(4) Any of (1) to (3) above, wherein the iron oxide has an average particle size of 3 mm or less and is one or more of dust, iron ore, and pellet feed The manufacturing method of the phosphate fertilizer as described in one.
(5) The fuel of the fuel burner is gas fuel or liquid fuel, and includes at least one of coke oven gas, LPG, LNG, and kerosene. The manufacturing method of the phosphate fertilizer as described in any one.
(6) The composition of the slag after dephosphorization is mass%,
SiO 2 / P 2 O 5 ≧ 0.4 (1)
CaO / P 2 O 5 ≧ 2.0 (2)
P 2 O 5 ≧ 10% (3)
T.A. Fe: 5% or more and 15% or less (4)
Method for producing a phosphate fertilizer according to any one of the above (1), wherein up to (5) that is.
(7 ) Phosphate fertilizer manufacturing equipment that can use hot metal surface slag after dephosphorization of hot metal as a raw material for phosphate fertilizer, melting a refining vessel and a refining agent into which hot metal can be charged. A molten projection type fuel burner to be added to the hot metal surface, an upper blowing lance for blowing oxygen gas onto the hot metal surface, and a phosphate fertilizer manufacturing apparatus capable of performing dephosphorization of hot metal ,
The refining container is a container that enables the hot metal to be conveyed, has a nitrogen gas blowing part for blowing nitrogen gas from the bottom of the container or the immersion lance, and the nitrogen gas blowing speed range is 1 to 20 NL / ton · min. An apparatus for producing phosphate fertilizer characterized by the above .
本発明により、リン濃度が1%以上の溶銑について脱リン精錬を行い、脱リン精錬で生成したスラグをリン酸肥料原料とするに際し、スラグ原料を溶解・昇温するための熱源として、溶銑中の炭素の酸化熱を用いる必要のない、リン酸肥料を製造することができる。 According to the present invention, dephosphorization is performed on hot metal having a phosphorus concentration of 1% or more, and when slag produced by dephosphorization is used as a phosphate fertilizer raw material, as a heat source for melting and heating the slag raw material, It is possible to produce a phosphate fertilizer that does not require the use of the oxidation heat of carbon.
本発明のリン酸肥料の製造は、例えば図1に示す装置を用いて製造することができる。 The phosphate fertilizer of the present invention can be manufactured using, for example, the apparatus shown in FIG.
本発明は、リン濃度1質量%以上の溶銑を原料として精錬容器1に装入し、脱リン精錬を行い、脱リン精錬後の溶銑表面スラグ12をリン酸肥料原料とする処理を対象とする。リン濃度1質量%以上の溶銑11を原料として脱リン精錬を行うことにより、脱リン精錬後の溶銑中リン濃度を0.1〜0.2%前後まで低減する。脱リン精錬後の溶銑中リン濃度が0.1〜0.2%前後であれば、CaO系精錬剤の通常のリン分配の範囲内において、脱リン精錬後の溶銑表面スラグ中のP2O5濃度を10質量%以上とすることができ、当該スラグをリン酸肥料原料とすることができる。
The present invention is directed to a treatment in which hot metal having a phosphorus concentration of 1% by mass or more is charged into a
脱リン精錬スラグを形成するための精錬剤については、溶融投射型燃料バーナー2によって溶融した精錬剤を溶銑表面に添加する。溶融投射型燃料バーナーとは、燃料バーナーにて燃料を燃焼して燃焼炎を形成し、一方、精錬剤の粉末を噴射して前記燃焼炎中を通過させることによって精錬剤粉末を溶融し、溶融した精錬剤を対象に投射するものである。図1には、材料ホッパー5から精錬剤を溶融投射型燃料バーナー2に供給し、溶融投射型燃料バーナー2から放出する溶融投射流14が記載されている。従来のように、固体の精錬剤を溶銑中に投入し、溶銑の顕熱によって精錬剤を溶融しようとする場合、CaOをはじめとする精錬剤の融点は溶銑温度よりも高温であり、精錬剤が未溶融状態で鉄浴上を浮遊して精錬反応に寄与しない比率が高くなる。これに対して本発明においては、溶融投射型燃料バーナー2を用いて予め精錬剤を溶融して溶銑11に投射するので、使用した精錬剤を確実に溶融して精錬反応に寄与させることができ、目標組成と異なるリン酸化合物が生成される事態を防ぎ、所望の組成の化合物を容易に生成することができる。また、精錬剤を溶解・昇温する熱源として溶銑の顕熱を用いないので、溶銑温度をスラグ溶融温度まで上昇する必要がなく、溶銑温度昇温の熱源、スラグの溶解・昇温のための熱源として溶銑中の炭素を燃焼させる必要がない。
As for the refining agent for forming the dephosphorizing slag, the refining agent melted by the melt projection
また、燃料バーナー単独にて溶銑やその表面のスラグに高温の燃焼炎を吹き付ける方法を採用した場合、燃焼炎から溶銑とスラグへの熱伝達は輻射熱伝達によるところが大きく、表面の高温化により着熱効率はきわめて低くなる。それに対して本発明が採用する溶融投射型燃料バーナー2においては、粉体の精錬剤がバーナーフレーム上で加熱され溶融状態となり鉄浴上に付着するため、着熱効率が飛躍的に向上する(着熱効率:約30%)という利点を有している。
In addition, when a method in which high-temperature combustion flame is sprayed on the hot metal or slag on its surface with a fuel burner alone, the heat transfer from the combustion flame to the hot metal and slag is largely due to radiant heat transfer, and the surface heat-up efficiency increases the heat receiving efficiency. Is very low. On the other hand, in the melt projection
さらに、本発明では溶融投射型燃料バーナー2で高温に加熱・溶融した精錬剤を溶銑表面に投射するので、溶銑表面に形成された溶融スラグ12の温度を、溶銑11の温度よりも高い温度として保持することが可能となる。例えば、溶銑11の温度を1400℃程度にしつつ、溶融スラグ12の温度を1500℃程度の高温にすることも可能である。この場合、溶銑11の温度を昇温するための必要熱源が少なくて済むので、溶銑中のリンとシリコンを酸化した熱源と、溶銑中炭素を最小限酸化した熱源とによって、十分に溶銑温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。また、スラグ12の温度は十分に高温とすることにより、スラグ12を良好に溶融して溶銑11からスラグ12へのリン分配を良好に推進することができる。
Furthermore, in the present invention, since the refining agent heated and melted at a high temperature by the melt projection
本発明はまた、上吹きランス3から酸素ガス13を溶銑11表面に供給して溶銑11の脱リン精錬を行う。溶銑11の脱リン精錬において、溶銑11中のリンを酸化してP2O5とし、シリコンを酸化してSiO2とし、一部の炭素を酸化してCOとするために、酸素を供給する必要がある。この酸素源として酸化鉄のみを用いることとすると、酸化鉄還元が吸熱反応であるために熱源が大幅に失われることとなる。本発明においては上吹きランス3から供給する酸素ガス13を酸化の酸素源の全部又は一部として用いることにより、酸化鉄を使用しないかあるいは使用量を低減することができ、リンやシリコンの酸化熱を有効に昇温に利用することができる。
The present invention also supplies
脱リン精錬で供給する酸素の総量は、脱リン処理を行う時の溶銑リン濃度レベルから脱リン酸素効率を、また生成スラグ量とスラグ目標リン酸濃度から目標脱リン量を予め求めておき、脱リン酸素効率と目標脱リン量から必要酸素量を決定し、さらに脱珪量とそれに付随して起こる脱炭量を経験的に把握し、その反応に見合う酸素量を供給するように設定する。後述の酸化鉄を添加しない場合、必要酸素量が上吹きランス3から供給する酸素ガス13の使用量となる。また、本発明の脱リン精錬で酸化鉄を添加する場合には、トータルの必要酸素使用量から酸化鉄中の酸素分を差し引いた値が、酸素ガスとして供給すべき酸素の使用量となる。
The total amount of oxygen to be supplied by dephosphorization is obtained in advance by dephosphorization oxygen efficiency from the hot metal phosphorous concentration level at the time of dephosphorization, and the target dephosphorization amount from the generated slag amount and the target slag phosphate concentration, The required oxygen amount is determined from the dephosphorization oxygen efficiency and the target dephosphorization amount. Furthermore, the amount of desiliconization and the accompanying decarburization amount are empirically grasped, and the oxygen amount suitable for the reaction is set to be supplied. . When iron oxide described later is not added, the required oxygen amount is the amount of
脱リンスラグのT.Fe濃度はFeの酸化速度とFeOの還元速度のバランスによって決定される。前者は主として酸素供給速度の影響を受け、後者は主として上吹きと底吹きの攪拌強度の影響を受ける。T.Fe濃度を上昇させる場合は送酸速度の増加が、T.Fe濃度を低下させる場合には底吹流量の増加が効果的である。従って、スラグ中のT.Fe濃度が好適化するように、送酸速度と底吹ガス流量を調整すると好ましい。 T. of dephosphorization slag The Fe concentration is determined by the balance between the oxidation rate of Fe and the reduction rate of FeO. The former is mainly influenced by the oxygen supply rate, and the latter is mainly influenced by the stirring intensity of top blowing and bottom blowing. T.A. When increasing the Fe concentration, the increase in the acid delivery rate Increasing the bottom blowing flow rate is effective in reducing the Fe concentration. Therefore, the T.W. It is preferable to adjust the acid feed rate and the bottom blowing gas flow rate so that the Fe concentration is optimized.
溶融投射型燃料バーナー2によって溶融し溶銑表面に添加する精錬剤は、脱リン精錬フラックス、又は、脱リン精錬フラックスと酸化鉄である。
The refining agent melted by the melt projection
脱リン精錬フラックスは、CaO成分を主体とするフラックスであり、その好適な配合、当該精錬フラックスを用いて酸化精錬を行った結果のスラグの好適組成については、いずれも後述する。 The dephosphorization refining flux is a flux mainly composed of a CaO component, and a preferable composition thereof and a preferable composition of slag as a result of oxidative refining using the refining flux will be described later.
酸化鉄は、スラグ中の酸化鉄成分(成分組成はT.Feとして表現する。)として、また溶銑中のリン、シリコン、一部の炭素を酸化するための酸化源として用いられる。本発明では酸素源として上吹き酸素による酸素ガスも用いる。酸化鉄の供給量に応じて、酸素ガスの使用量を低減することとなる。酸素源のうち、酸化鉄の使用比率が高くなるほど、酸化鉄を還元する吸熱反応により、溶銑を昇温する熱源が少なくなることとなる。 Iron oxide is used as an iron oxide component in the slag (component composition is expressed as T.Fe) and as an oxidation source for oxidizing phosphorus, silicon, and some carbon in the hot metal. In the present invention, oxygen gas by top blowing oxygen is also used as an oxygen source. Depending on the supply amount of iron oxide, the amount of oxygen gas used will be reduced. Among the oxygen sources, the higher the usage ratio of iron oxide, the fewer heat sources that raise the temperature of the hot metal due to the endothermic reaction that reduces iron oxide.
脱リン用酸素源として、基本的には気体酸素を用いるが、溶鉄中リン濃度が低くなると脱リン酸素効率が低下し、脱炭に用いられる酸素の比率が増加する。その傾向を緩和するために気体酸素の代わりに酸化鉄を用いることが考えられる。気体酸素を用いた場合には鉄浴と衝突する箇所に局所的に高温領域(火点)が形成される。温度が高いとリンの酸化に対して炭素の酸化がより促進されるので脱炭に消費される酸素の比率は上昇傾向を示す。従って脱炭を抑制するために敢えて気体酸素のみではなく酸化鉄を酸素源として加える。酸化鉄を酸素源とする場合には、脱リンまたは脱炭反応時に酸化鉄還元の吸熱反応を伴うため、反応サイトの温度は気体酸素使用時よりも低位となり、脱炭は抑制される。 As the oxygen source for dephosphorization, gaseous oxygen is basically used. However, when the phosphorus concentration in the molten iron decreases, the dephosphorization oxygen efficiency decreases, and the ratio of oxygen used for decarburization increases. In order to mitigate this tendency, it is conceivable to use iron oxide instead of gaseous oxygen. When gaseous oxygen is used, a high temperature region (fire point) is locally formed at a location where it collides with the iron bath. When the temperature is high, the oxidation of carbon is promoted more than the oxidation of phosphorus, so that the ratio of oxygen consumed for decarburization tends to increase. Therefore, in order to suppress decarburization, not only gaseous oxygen but also iron oxide is added as an oxygen source. When iron oxide is used as an oxygen source, an endothermic reaction of iron oxide reduction is accompanied at the time of dephosphorization or decarburization reaction. Therefore, the temperature of the reaction site is lower than that at the time of using gaseous oxygen, and decarburization is suppressed.
ここで、本発明で用いる、リン濃度1質量%以上の溶銑の準備方法について説明する。通常の転炉精錬において、高炉から出銑されたリン濃度が0.1%前後の溶銑を主原料とし、通常の脱リン精錬、脱炭精錬(以下「通常脱リン精錬」「通常脱炭精錬」という。)を行った上で、リン濃度が0.02%以下の溶鋼を製造する。このような通常脱リン精錬・通常脱炭精錬で形成されるスラグ(以下「通常脱リンスラグ」、「通常脱炭スラグ」という。)の中には、T.Fe換算で10〜20%程度の酸化鉄と、2%程度のP2O5が含まれている。これら通常脱リンスラグ、通常脱炭スラグそれぞれの単体、あるいは通常脱リンスラグと通常脱炭スラグの混合スラグ(総称して「通常製鋼スラグ」ともいう。)を原料として、これらを還元処理することにより、スラグ中の酸化鉄とP2O5が還元され、リン濃度1質量%以上の溶鉄を得ることができる。還元剤としてコークスをはじめとする炭素源を用いることができる。炭素は溶鉄中にも溶解して溶鉄を溶銑とし、溶解温度を低下させることができる。本発明においては、このようにして製造した高リン溶銑を、原料として好適に用いることができる。 Here, a method for preparing hot metal having a phosphorus concentration of 1% by mass or more used in the present invention will be described. In normal converter refining, hot metal with a phosphorus concentration of around 0.1% extracted from the blast furnace is used as the main raw material, and normal dephosphorization refining and decarburization refining (hereinafter referred to as “normal dephosphorization refining” “normal decarburization refining”). ”), A molten steel having a phosphorus concentration of 0.02% or less is manufactured. Among the slag formed by such normal dephosphorization / normal decarburization (hereinafter referred to as “normal dephosphorization slag”, “normal decarburization slag”), It contains about 10-20% iron oxide and about 2% P 2 O 5 in terms of Fe. By using these normal dephosphorization slag, normal decarburization slag alone, or mixed slag of normal dephosphorization slag and normal decarburization slag (collectively also referred to as “normal steelmaking slag”) as a raw material, by reducing these, Iron oxide and P 2 O 5 in the slag are reduced, and molten iron having a phosphorus concentration of 1% by mass or more can be obtained. Carbon sources such as coke can be used as the reducing agent. Carbon can also dissolve in molten iron to make molten iron a hot metal, and lower the melting temperature. In this invention, the high phosphorus hot metal manufactured in this way can be used suitably as a raw material.
本発明において、本発明の脱リン精錬のために精錬容器1に装入する時点での溶銑中炭素濃度は2質量%以上であると好ましい。また、脱リン精錬終了時の溶銑中C濃度は1質量%以上であると好ましい。本発明の脱リン精錬終了時の溶銑中炭素濃度を1質量%以上とすることにより、この溶銑にさらに通常の脱リン精錬と脱炭精錬を行って所定の成分と温度の溶鋼を製造するに当たり、溶銑中炭素を熱源として必要とする温度(吹き止め温度)まで溶鋼の温度を上昇することができる。また、本発明の精錬容器に装入する時点での溶銑中炭素濃度を2質量%以上とすることにより、溶銑の溶融温度を低下させて還元処理時における流動性を確保するとともに、本発明の脱リン処理時に脱炭反応が若干発生したとしても、脱リン精錬終了時の溶銑中炭素濃度を上記本発明の好ましい範囲に保持することができる。通常製鋼スラグを還元することによって高リン溶銑を製造する場合、還元方法次第では、溶銑中炭素は必ずしも炭素飽和になるとは限らず、炭素濃度が2%程度となる場合もあり得る。このような場合、脱リン量の増加に従って脱炭量も増加するため、場合によっては炭素濃度が1%以下になる可能性もある。その時は、通常溶銑と混合するか、あるいはバーナー加熱処理をしながら炭材を添加する方法によって、炭素濃度を1%以上に維持する必要がある。
In the present invention, the carbon concentration in the hot metal at the time of charging into the
本発明で用いる脱リン精錬フラックスは、平均粒径が3mm以下であり、転炉スラグ、生石灰、石灰石、フライアッシュ、SiO2含有材、MgO含有材の1種又は2種以上であると好ましい。 The dephosphorization refining flux used in the present invention has an average particle size of 3 mm or less, and is preferably one or more of converter slag, quicklime, limestone, fly ash, SiO 2 -containing material, and MgO-containing material.
本発明の脱リン精錬フラックスは、溶融投射型燃料バーナー2によって溶融した上で溶銑表面に添加する。脱リン精錬フラックスの平均粒径が3mm以下であれば、燃料バーナーの火炎内を通過する際に溶融することが可能である。フラックスの粒径が小さいほど速く溶解させることができるが、粒径が小さすぎると飛散ロスの増加を招く恐れがあるため、平均粒径は0.1mm以上とすると好ましい。
The dephosphorization refining flux of the present invention is added to the hot metal surface after being melted by the melt projection
本発明の脱リン精錬フラックスとして用いる転炉スラグは、上記通常脱リンスラグ、通常脱炭スラグなどを意味する。本発明の脱リン精錬後の溶銑表面スラグをリン酸肥料原料とするにあたり、スラグ中には、P2O5、CaO、SiO2、FeOに加え、MgO、MnOなどを含有していると、それぞれに植物に好都合な肥料効果を有している。転炉スラグには、P2O5、CaO、SiO2、FeO、MgO、MnOをいずれも含有しているので、脱リン精錬フラックスとして転炉スラグを用いることにより、これら有用な元素をまとめて添加する効果が得られるので好ましい。また、転炉スラグの組成は予め分析が可能であるため、本発明の脱リン精錬後のスラグ成分調整が難しくなることはない。脱リン精錬後のスラグ中には、脱リン精錬を推進する上でCaO、SiO2、FeOの含有が必須であるが、必須成分の一部を転炉スラグから供給できるので、CaOなどの単体フラックス添加量を低減することが可能となるとともに、FeO源として溶銑を酸化するロスを最小限に抑えることができる。さらに、転炉スラグの有効利用を促進する効果も得られる。 The converter slag used as the dephosphorization refining flux of the present invention means the normal dephosphorization slag, the normal decarburization slag, and the like. In using the hot metal surface slag after dephosphorization refining of the present invention as a phosphate fertilizer raw material, in addition to P 2 O 5 , CaO, SiO 2 , FeO, the slag contains MgO, MnO, etc. Each has an advantageous fertilizer effect for plants. The converter slag contains all of P 2 O 5 , CaO, SiO 2 , FeO, MgO, and MnO. By using converter slag as a dephosphorization refining flux, these useful elements can be put together. Since the effect to add is acquired, it is preferable. Moreover, since the composition of the converter slag can be analyzed in advance, it is not difficult to adjust the slag component after dephosphorization of the present invention. In the slag after dephosphorization, it is essential to contain CaO, SiO 2 and FeO in order to promote dephosphorization. However, since some of the essential components can be supplied from the converter slag, simple substances such as CaO The amount of flux added can be reduced, and the loss of oxidizing hot metal as a FeO source can be minimized. Furthermore, the effect which promotes the effective utilization of converter slag is also acquired.
本発明で用いる脱リン精錬フラックスのうち、生石灰、石灰石はスラグ中のCaO源として、フライアッシュはAl2O3源およびSiO2源として、用いることができる。SiO2含有材としては、珪石、レンガ屑を用いることができる。MgO含有材としては、ドロマイト、焼成ドロマイト、レンガ屑を用いることができる。ドロマイトはCaO源としての効果も有する。 Of the dephosphorization refining flux used in the present invention, quick lime and limestone can be used as the CaO source in the slag, and fly ash can be used as the Al 2 O 3 source and the SiO 2 source. Silica and brick scraps can be used as the SiO 2 -containing material. As the MgO-containing material, dolomite, fired dolomite, and brick scraps can be used. Dolomite also has an effect as a source of CaO.
本発明で用いる酸化鉄は、平均粒径が3mm以下であり、ダスト、鉄鉱石、ペレットフィードの1種又は2種以上であると好ましい。平均粒径を3mm以下とする理由は上記脱リン精錬フラックスと同様である。平均粒径は0.1mm以上とすると好ましい。 The iron oxide used in the present invention has an average particle size of 3 mm or less, and is preferably one or more of dust, iron ore, and pellet feed. The reason for setting the average particle size to 3 mm or less is the same as that of the dephosphorization refining flux. The average particle size is preferably 0.1 mm or more.
酸化鉄源として、鉄鉱石を用いると、価格、及び品位の安定性の観点から好ましい。また、ダスト、特に転炉ダストは酸化鉄を豊富に含んでいることから、酸化鉄源として用いることができ、廃棄物の有効利用にもつながる。ペレットフィードとは鉄鉱石粉のことであり、酸化鉄源として有用である。 When iron ore is used as the iron oxide source, it is preferable from the viewpoints of price and quality stability. Moreover, since dust, especially converter dust, contains abundant iron oxide, it can be used as an iron oxide source, leading to effective utilization of waste. Pellet feed refers to iron ore powder and is useful as an iron oxide source.
本発明の溶融投射型燃料バーナーに用いる燃料バーナーの燃料が、ガス燃料又は液体燃料であって、コークス炉ガス(COG)、LPG、LNG、灯油を含むものであると好ましい。いずれも、精錬用フラックスや酸化鉄を溶融する上で十分な性質を有している。 The fuel of the fuel burner used for the melt projection type fuel burner of the present invention is preferably a gas fuel or a liquid fuel, and includes coke oven gas (COG), LPG, LNG, and kerosene. Both have sufficient properties for melting refining flux and iron oxide.
本発明の脱リン精錬後のスラグの組成が、質量%で、
SiO2/P2O5≧0.4 (1)
CaO/P2O5≧2.0 (2)
P2O5≧10% (3)
T.Fe:5%以上15%以下 (4)
であると好ましい。
The composition of the slag after dephosphorization of the present invention is mass%,
SiO 2 / P 2 O 5 ≧ 0.4 (1)
CaO / P 2 O 5 ≧ 2.0 (2)
P 2 O 5 ≧ 10% (3)
T.A. Fe: 5% or more and 15% or less (4)
Is preferable.
前述のように、非特許文献1によると、普通一般に認められているリン酸の化合形態として、5CaO・P2O5・SiO2の複塩が最もクエン酸に溶けやすいとしている。この化学式によれば、質量比でCaO:P2O5:SiO2=1.97:1:0.423となる。またこの組成は特許文献1にも、シリコカーノタイト(Ca5(PO4)2SiO4)として記載されている。非特許文献1の第15図中のカーブB、Cを、ここに図2として掲載する。図2において、横軸はスラグ中のSiO2/P2O5比を示す。また、2%クエン酸に溶解するリン酸を「可溶性リン酸」とし、図2の縦軸は、「リン酸可溶率=可溶性リン酸/全リン酸×100」である。図2にあるB、Cの結果によると、SiO2/P2O5の比が上記式(1)を満たすときに、スラグ中のリン酸がクエン酸に溶解するリン酸可溶率が高い水準に維持されている。そこで本発明においても、脱リン精錬後のスラグの組成が上記(1)式を満たしていると好ましい。
As described above, according to
次に、材料中のCaO/P2O5比がリン酸の可溶性に及ぼす影響について評価を行った。それぞれの材料についてクエン酸アンモニウムに溶解するリン酸を可溶性リン酸とし、図3の横軸をCaO/P2O5比、縦軸を「リン酸可溶率=可溶性リン酸/全リン酸」としてプロットした。脱リンスラグは、CaO/P2O5比を2.0以上とすることにより、リン酸可溶率を0.4〜0.7の高位に保持することができる。即ち、上記(2)式を満たしていると好ましい。ただし、ばらつきが大きく、中には低位のプロットも存在する。これはCaOの未溶解によりP2O5と化合物を形成する有効なCaOが不足したため、と考えられる。従ってこのことからも、バーナーの利用がCaO溶解率を向上させ、肥料効果を改善させる重要な意味を持つと言うことができる。 Next, the effect of the CaO / P 2 O 5 ratio in the material on the solubility of phosphoric acid was evaluated. For each material, the phosphoric acid dissolved in ammonium citrate is taken as soluble phosphoric acid, the horizontal axis in FIG. 3 is the CaO / P 2 O 5 ratio, and the vertical axis is “phosphoric acid solubility = soluble phosphoric acid / total phosphoric acid”. As plotted. The dephosphorization slag can maintain the phosphoric acid solubility at a high level of 0.4 to 0.7 by setting the CaO / P 2 O 5 ratio to 2.0 or more. That is, it is preferable that the above expression (2) is satisfied. However, the variation is large, and some of the plots are low. This is thought to be due to the lack of effective CaO that forms a compound with P 2 O 5 due to undissolved CaO. Therefore, it can be said from this that the use of the burner has an important meaning of improving the CaO dissolution rate and improving the fertilizer effect.
脱リン精錬後のスラグをリン酸肥料原料とするに際し、スラグ中のP2O5濃度が高いほど、リン肥としての価値が増大する。本発明において、P2O5≧10%として上記(3)式を満足することにより、必要なリン酸量を土壌に与えるに際して肥料使用量の増大を防止することができ、リン肥としての価値を得ることができる。P2O5≧15%であるとより好ましい。 When the slag after dephosphorization is used as a phosphate fertilizer raw material, the higher the P 2 O 5 concentration in the slag, the greater the value as phosphorus fertilizer. In the present invention, by satisfying the above formula (3) with P 2 O 5 ≧ 10%, it is possible to prevent an increase in the amount of fertilizer used when giving the necessary amount of phosphoric acid to the soil. Can be obtained. More preferably, P 2 O 5 ≧ 15%.
本発明の脱リン精錬における脱リン反応は酸化反応であり、スラグ中のT.Fe濃度で示される酸化鉄を酸素源として、溶鉄中のリンが酸化される。そのため、スラグ中のT.Fe濃度が低すぎると脱リン精錬における脱リン能が極端に低下してP2O5濃縮効果が薄れるが、スラグ中T.Fe濃度が5%以上であれば脱リン能を発揮することができる。 The dephosphorization reaction in the dephosphorization refining of the present invention is an oxidation reaction. Phosphorus in molten iron is oxidized using iron oxide represented by Fe concentration as an oxygen source. Therefore, the T.W. If the Fe concentration is too low, the dephosphorization ability in the dephosphorization refining is extremely lowered and the P 2 O 5 concentration effect is diminished. If the Fe concentration is 5% or more, the dephosphorization ability can be exhibited.
一方、スラグ中のT.Fe濃度が高くなりすぎると、スラグ中のP2O5濃度を薄める悪影響が出てくる。ここで、スラグ組成(質量%)として、CaO/P2O5=2、MgO+MnO+Al2O3=16%とし、T.Fe濃度とスラグ塩基度(CaO/SiO2)を種々変化させた場合について、スラグの残余の成分がP2O5であるとして、P2O5濃度を計算した。図4には、横軸を塩基度(CaO/SiO2)、縦軸をT.Feとして、スラグ中にP2O5として含有可能な量の等高線としてプロットした。例えば塩基度が2の場合、T.Feが13%程度であればP2O5濃度17%も可能であるが、T.Feが25%となると、P2O5濃度13%が上限となる。以上の観点から、スラグのT.Fe濃度が高すぎるとスラグ中P2O5濃度の増大が難しくなることから、本発明ではスラグのT.Fe濃度上限を15%とすると好ましい。 On the other hand, T. in the slag. If the Fe concentration is too high, there will be an adverse effect of reducing the P 2 O 5 concentration in the slag. Here, the slag composition (mass%) is CaO / P 2 O 5 = 2 and MgO + MnO + Al 2 O 3 = 16%. When the Fe concentration and the slag basicity (CaO / SiO 2 ) were variously changed, the P 2 O 5 concentration was calculated assuming that the remaining component of the slag was P 2 O 5 . In FIG. 4, the horizontal axis represents basicity (CaO / SiO 2 ) and the vertical axis represents T.P. As Fe, it was plotted as a contour line of the amount that can be contained as P 2 O 5 in the slag. For example, when the basicity is 2, T.P. If Fe is about 13%, a P 2 O 5 concentration of 17% is possible. When Fe is 25%, the P 2 O 5 concentration is 13%. From the above viewpoint, the slag T.I. If the Fe concentration is too high, it becomes difficult to increase the P 2 O 5 concentration in the slag. The upper limit of Fe concentration is preferably 15%.
図4からわかるように、CaO/P2O5≧2の条件の下でスラグ中のP2O5濃度を高めようとすると、SiO2や酸化鉄によるスラグ希釈効果を防止するため、T.Feを低下し塩基度を上昇することが必要となり、そのような成分ではスラグの融点や粘性を高めることとなる。従って、本発明のように、溶融投射型燃料バーナーによって溶融した精錬剤を添加することでスラグの温度を上昇させることにより、均一な目標組成の溶融スラグを得る上できわめて有効な手段となることがわかる。 As can be seen from FIG. 4, when an attempt is made to increase the P 2 O 5 concentration in the slag under the condition of CaO / P 2 O 5 ≧ 2, in order to prevent the slag dilution effect by SiO 2 or iron oxide, T.P. It is necessary to lower Fe and increase the basicity, and such components increase the melting point and viscosity of slag. Therefore, as in the present invention, by increasing the temperature of the slag by adding the refining agent melted by the melt projection type fuel burner, it becomes a very effective means for obtaining molten slag having a uniform target composition. I understand.
なお、図5には、スラグ中のCaO、SiO2、P2O5に着目した三元状態図おいて、前記(1)式と(2)式を満足する範囲をハッチングで示している。 In FIG. 5, in the ternary phase diagram focusing on CaO, SiO 2 , and P 2 O 5 in the slag, the range satisfying the expressions (1) and (2) is hatched.
本発明の脱リン精錬を行う精錬容器として、転炉のように容積が大きくてフリーボードの大きい容器を用いることも可能である。一方、本発明においては、脱炭反応を必要最低限に抑制するため、送酸速度が小さく、スラグフォーミングの発生の程度も小さいので、図1に示すように、溶銑鍋のようにフリーボードの小さい精錬容器1を用いることも可能である。溶銑鍋のようなフリーボードの小さい容器であれば、溶銑の搬送を可能とする容器であり、例えば転炉工場においてトーピードカーから移注した溶銑を受けて転炉まで運搬する溶銑鍋を精錬容器1として用いて、本発明の脱リン精錬を行うことができる。
As a refining vessel for performing dephosphorization refining according to the present invention, a vessel having a large volume and a large free board, such as a converter, may be used. On the other hand, in the present invention, in order to suppress the decarburization reaction to the minimum necessary, the acid feed rate is small and the degree of slag foaming is small, so as shown in FIG. It is also possible to use a
また、精錬容器底部又は浸漬ランスを窒素ガス吹き込み部4として窒素ガスを吹き込み、窒素ガス吹き込み速度を1〜20NL/トン・分とすると好ましい。精錬容器1中の溶銑に対して窒素ガスを吹き込むことにより、溶銑が攪拌され、脱リン反応効率の向上、溶融投射型燃料バーナーの熱効率の向上、スラグ中T.Fe濃度レベルの制御を容易に行うことが可能となる。窒素ガス吹き込みによるガス攪拌が強すぎると、スラグ中の酸化鉄が溶湯中の炭素と反応してスラグT.Feが下がりすぎるが、窒素ガス吹き込み速度を20NL/トン・分以下の好適範囲とすることにより、スラグ中T.Fe濃度を好適範囲とすることができる。また、窒素ガス吹き込み速度を1NL/トン・分以上の適正流量とすることにより、スラグ浴の表面更新をガス攪拌で促進し、溶融投射型燃料バーナーの熱効率を向上させることができる。また、最低流量を維持することでノズル詰まりを生じさせず、スラグ中T.Feの過度の上昇を防止することができる。
Further, it is preferable that nitrogen gas is blown using the bottom of the refining vessel or the immersion lance as the nitrogen gas blowing portion 4 and the nitrogen gas blowing speed is 1 to 20 NL / ton · min. By blowing nitrogen gas into the hot metal in the
転炉による通常脱リンスラグおよび通常脱炭スラグの混合スラグを直流還元電気炉に装入し、コークス粉を投入することによって連続的に還元処理を行った。還元炉内の溶鉄のリン濃度が1.0%に到達したところで、出銑孔を開口し、溶鉄を搬送用取鍋に50ton排出した。そのときの溶鉄組成、温度を表1に示す。 A reduction treatment was continuously performed by charging a DC reduction electric furnace with mixed slag of normal dephosphorization slag and normal decarburization slag by a converter and charging coke powder. When the phosphorus concentration of the molten iron in the reduction furnace reached 1.0%, the tap hole was opened and the molten iron was discharged into the ladle for conveyance by 50 tons. The molten iron composition and temperature at that time are shown in Table 1.
取鍋を台車で移送し、排滓機で溶湯上のスラグを除去した後、脱リン処理位置で停止させた。図1に示す装置を用いて脱リン精錬を行った。 The ladle was transferred with a cart, and the slag on the molten metal was removed with a drainer, and then stopped at the dephosphorization position. Dephosphorization was performed using the apparatus shown in FIG.
精錬容器1としての取鍋上に溶融投射型燃料バーナー2としてCOGバーナーを設置し、酸素ガス13を供給するための上吹きランス3を設置した。取鍋底部に設けられたポーラスプラグを窒素ガス吹き込み部4として窒素を流して取鍋内を攪拌した。溶融投射型燃料バーナー2のための材料ホッパー5には転炉スラグ粉、生石灰粉、ペレットフィードの3種類の原料を貯蔵している。精錬容器1の上部に蓋6を配置し、精錬時の排気ガスは排気ダクト7を経由して排出した。
A COG burner was installed as a molten projection
表1に示す本発明No.1は、酸素源として上吹きランス3からの酸素ガスのみを供給し、本発明No.2は、酸素源として上吹きランス3からの酸素ガスと、酸化鉄源であるペレットフィードの両方を供給した。酸素ガス流量と酸素ガス原単位、COGバーナーで燃焼するCOG流量とCOG原単位、窒素ガス流量、フラックス投入量、精錬時間は表1に示すとおりである。
The present invention No. 1 shown in Table 1. 1 supplies only oxygen gas from the
取鍋底部に設けられたポーラスプラグから窒素を流して取鍋内を攪拌しつつ、COG流量を定めてCOGバーナーを点火し、投射材料として精錬用フラックス、酸化鉄を溶融投射型燃料バーナー2により鉄浴に溶融投射した。投射材料の投入速度は、表1に示す投入量を25分間で投入できる速度とした。同時に酸素ガス13を上吹きランス3から溶銑11に吹きつけた。
While flowing the nitrogen from the porous plug provided at the bottom of the ladle and stirring the inside of the ladle, the COG flow rate is determined, the COG burner is ignited, and the refining flux and iron oxide as the projection material are melted by the molten
所定量の精錬フラックス、酸化鉄を25分間で投入完了した後、粉体供給を停止し、バーナーを消火して測温サンプリングを行った。 After a predetermined amount of refining flux and iron oxide were charged in 25 minutes, the powder supply was stopped, the burner was extinguished, and temperature measurement sampling was performed.
精錬後の溶銑成分、スラグ成分、溶銑重量・温度、スラグ重量・温度を表2に示す。本発明No.1、No.2とも、目標組成に入ったため、脱リン処理を終了し、生成したスラグを排滓機で排出し回収した。脱リン精錬後のスラグ温度を1500℃前後と高温にすることができたので、脱リン精錬中においてスラグは十分に溶解して均一な成分組成のスラグを得ることができた。 Table 2 shows the hot metal components, slag components, hot metal weight / temperature, and slag weight / temperature after refining. This invention No. 1, no. Since both entered the target composition, the dephosphorization process was terminated, and the generated slag was discharged and collected with a waste evacuator. Since the slag temperature after dephosphorization was as high as around 1500 ° C., the slag was sufficiently dissolved during dephosphorization and slag having a uniform component composition could be obtained.
本発明No.1は、溶鉄重量は49.1ton、スラグ重量は6.78tonであった。本発明No.2は、溶鉄重量は51.4ton、スラグ重量は6.78tonであった。いずれも、鍋内の溶湯は製鋼工場へ搬送し高炉溶銑と混合して転炉吹錬を行った。 This invention No. 1 had a molten iron weight of 49.1 ton and a slag weight of 6.78 ton. This invention No. In No. 2, the molten iron weight was 51.4 ton and the slag weight was 6.78 ton. In both cases, the molten metal in the pot was transported to a steelmaking factory and mixed with blast furnace hot metal to perform converter blowing.
1 精錬容器
2 溶融投射型燃料バーナー
3 上吹きランス
4 窒素ガス吹き込み部
5 材料ホッパー
6 蓋
7 排気ダクト
11 溶銑
12 スラグ
13 酸素ガス
14 溶融投射流
15 気泡
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記精錬容器が、溶銑の搬送を可能とする容器であり、容器底部又は浸漬ランスから窒素ガスを吹き込み、窒素ガス吹き込み速度を1〜20NL/トン・分とすることを特徴とするリン酸肥料の製造方法。 A hot metal having a phosphorus concentration of 1% by mass or more is charged into a smelting vessel, a refining agent melted by a melt projection type fuel burner is added to the hot metal surface, and oxygen gas is supplied to the hot metal surface from an upper blowing lance. The method for producing phosphoric acid fertilizer , wherein the refining agent is a dephosphorizing refining flux or a dephosphorizing refining flux and iron oxide, and the hot metal surface slag after dephosphorizing is used as a phosphate fertilizer raw material. ,
The refining vessel is a vessel that enables the hot metal to be conveyed, and nitrogen gas is blown from the bottom of the vessel or the immersion lance, and the nitrogen gas blowing rate is 1 to 20 NL / ton · min . Production method.
特徴とする請求項1又は請求項2に記載のリン酸肥料の製造方法。 The dephosphorization refining flux has an average particle size of 3 mm or less, and is one or more of converter slag, quicklime, limestone, fly ash, SiO 2 -containing material, and MgO-containing material. The manufacturing method of the phosphate fertilizer of Claim 1 or Claim 2.
SiO2/P2O5≧0.4 (1)
CaO/P2O5≧2.0 (2)
P2O5≧10% (3)
T.Fe:5%以上15%以下 (4)
であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のリン酸肥料の製造方法。 The composition of the slag after dephosphorization is mass%,
SiO 2 / P 2 O 5 ≧ 0.4 (1)
CaO / P 2 O 5 ≧ 2.0 (2)
P 2 O 5 ≧ 10% (3)
T.A. Fe: 5% or more and 15% or less (4)
The method for producing a phosphate fertilizer according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記精錬容器が、溶銑の搬送を可能とする容器であり、容器底部又は浸漬ランスから窒素ガスを吹き込む窒素ガス吹き込み部を有し、窒素ガス吹き込み速度範囲が1〜20NL/トン・分であることを特徴とするリン酸肥料の製造装置。 An apparatus for producing phosphoric acid fertilizer that can use hot metal surface slag after dephosphorization of hot metal as a raw material for phosphoric acid fertilizer, a refining vessel in which hot metal can be charged, a refining agent that melts the refining agent, and the molten iron It has a melt projection type fuel burner to be added to the surface, an upper blowing lance that blows oxygen gas onto the hot metal surface, and a phosphate fertilizer manufacturing apparatus that can perform dephosphorization of hot metal ,
The refining container is a container that enables the hot metal to be conveyed, has a nitrogen gas blowing part for blowing nitrogen gas from the bottom of the container or the immersion lance, and the nitrogen gas blowing speed range is 1 to 20 NL / ton · min. An apparatus for producing phosphate fertilizer characterized by the above .
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