[發明專利]鐵液的脫鉻方法及磷酸肥料原料的制造方法

有效

• 申請號: 201880066064.8
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN111201331B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 坂元基纮
• 申請（專利權）人: 日本制鐵株式會社
• 主分類號: C21C1/04
• 分類號: C21C1/04;C05B5/00;C21C1/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 白麗

根據本發明，對于P濃度為2～4質量％且Cr濃度為0.3～1.2質量％的鐵液，將爐渣的堿度(CaO質量％)/(SiO₂質量％)調整為超過0.1且為1以下，通過在鐵液溫度為1250～1500℃的范圍內供給氧源而實施脫鉻處理，制造P濃度為1.9～3.8質量％且Cr濃度低于0.2質量％的鐵液。

技術領域

本發明特別是涉及抑制了脫鉻中的脫磷的鐵液的脫鉻方法及磷酸肥料原料的制造方法。

背景技術

日本由于降水量多，因此礦物質成分從土壤中流出，土壤容易酸性化。因此，對于在培育植物時使用的磷酸肥料，廣泛使用不僅使土壤中的磷酸濃度增加、而且同時也使土壤pH增加的堿性磷酸肥料。目前，作為堿性磷酸肥料，利用了包含許多堿成分的熔融磷肥。

另一方面，在鋼鐵一貫煉鐵廠，在從高爐出鐵的鐵液中含有約0.1質量％的磷作為雜質。由于鋼中的磷是成為冷脆性的原因的有害元素，因此在煉鋼工序中鐵液中的磷通過添加熔劑并吹入氧而被氧化除去，作為煉鋼爐渣被排出。

如專利文獻1中所示的那樣，煉鋼爐渣的磷酸濃度為1～4質量％左右，作為磷酸肥料并非充分的濃度，但是由于在煉鋼爐渣中大量包含熔劑來源的CaO成分和從鐵液被氧化除去的SiO₂成分，因此作為硅酸磷酸肥料被利用。

但是，在就算是目前磷酸肥料的原料即磷礦石的總量也依賴于輸入的日本，煉鋼爐渣中的磷酸成分被認為是有用的磷酸肥料資源，如專利文獻2～4中所示的那樣嘗試：將煉鋼爐渣中的磷酸成分進行濃縮來制造高磷酸爐渣，由煉鋼爐渣來制造磷酸肥料。進而，如專利文獻5～7中所示的那樣，公開了通過控制爐渣中的礦物相來提高肥料效果的技術。特別是在專利文獻6及7中，公開了一種技術，其中，通過將含有磷、鐵的煉鋼爐渣進行還原，從而制造P濃度為0.5～4.0質量％的高P鐵液，通過將該高P鐵液進一步進行脫磷，從而制造高磷酸爐渣和P濃度為0.1質量％左右的鐵液。

另一方面，由于若在肥料中大量地包含Cr等重金屬類，則有可能給食用了通過該肥料而生長的作物的人或動物造成傷害，因此要求恰當地管理肥料中的重金屬類的濃度。例如在肥料監管法中規定的磷酸質肥料的法定標準的一部分中，規定了降低Cr濃度。

如上所述，公開了許多以煉鋼爐渣作為原料來制造磷酸肥料的技術。然而，由于在煉鋼爐渣中有時包含廢料或不銹鋼來源的重金屬、特別是Cr，因此在將包含該Cr的煉鋼爐渣用電爐等進行還原處理的情況下，煉鋼爐渣中的Cr在種湯中被濃縮，從電爐出鐵的高P鐵液的Cr濃度有時增加至0.3～1.2質量％。在直接實施脫磷處理的情況下，在脫磷的同時還引起脫鉻反應，高磷酸爐渣中的Cr濃度或鉻酸濃度變高，無法作為肥料來出售。因此，在實施高P鐵液的脫磷處理之前，需要事先除去鐵液中Cr。但是，為了提高脫磷處理時的磷酸肥料的成品率，在實施脫鉻處理時，要求盡可能抑制脫磷反應。

作為除去Cr的技術，在專利文獻8中，公開了從高P鐵液脫Cr的技術，在該技術中，相對于含Cr高P鐵液，通過添加熔劑，從而將堿度(CaO質量％)/(SiO₂質量％)控制為0.1以下，進一步通過添加氧源來實施脫鉻處理。

近年來，為了更高效地制造磷酸肥料原料，期望使用P濃度更高的高P鐵液。在專利文獻8中記載的技術中，作為進行脫鉻處理的鐵液，以P濃度為1.5質量％的鐵液作為對象，在鐵液中的P濃度進一步高的情況下難以適用。其理由如下。

例如在對P濃度為3質量％這樣的P濃度高的鐵液實施脫鉻處理的情況下，容易與脫鉻反應一起還同時進行脫磷反應。其結果是，與P濃度低的鐵液相比，爐渣中的P₂O₅成為高濃度。進而，P₂O₅為酸性氧化物，并且熔點低，具有降低爐渣的液相線溫度的性質。由此，與將P濃度低的鐵液進行脫鉻處理的情況相比，對脫鉻反應時的Cr₂O₃的生成速度和脫鉻反應造成巨大的影響。

現有技術文獻