[发明专利]从炼钢炉渣中回收铁和磷的方法

说明书

本申请是申请号为200980153142.9、申请日为2009年12月22日、发明名称为“从炼钢炉渣中回收铁和磷的方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及从通过铁水(hot metal)的预脱磷处理而生成的脱磷炉渣等、含磷的炼钢炉渣(steelmaking slag)中回收该炼钢炉渣中所含的铁和磷的方法。

背景技术

因铁矿石的成分而导致在高炉中熔炼的铁水中含有磷(P)。磷对钢材而言是有害成分，因此以往为了提高钢铁产品的材料特性，在炼钢工序中进行脱磷处理。该脱磷处理中，通常用氧气或氧化铁将铁水中或钢水中的磷氧化，然后将被氧化的磷固定在以CaO为主要成分的炉渣中，藉此将磷除去。用氧气将铁水中或钢水中的磷氧化时，铁也被氧化，因此即使在不添加氧化铁的情况下，炉渣中所含的铁也处于氧化铁的形态。以往，铁水的预脱磷处理和转炉中的脱碳精炼等中产生的含磷炼钢炉渣作为土木用材料等被排出至炼钢工艺的体系外，含磷炼钢炉渣中的磷和铁不被回收。此外，预脱磷处理是指，在用转炉对铁水进行脱碳精炼之前，预先除去铁水中的磷的处理。

近年来，从环境对策和节省资源的角度来看，正在实施削减炼钢炉渣的产生量的措施，其中包括炼钢炉渣的循环利用。例如，以经预脱磷处理的铁水的转炉脱碳精炼中产生的炉渣(将转炉脱碳精炼中产生的炉渣称为“转炉炉渣”)作为铁源和造渣剂用CaO源，经由铁矿石等的烧结工序而再循环至高炉，或者作为铁水预处理工序的CaO源进行再循环。

经预脱磷处理的铁水(也称为“脱磷铁水”)、特别是已预脱磷处理至产品的磷浓度水平的脱磷铁水的转炉脱碳精炼中产生的转炉炉渣几乎不含磷，因此无需担心因为再循环至高炉中而导致的铁水中磷浓度的增加(增量，pick up)。与之相对，对预脱磷处理时产生的脱磷炉渣、未经预脱磷处理的铁水(也称为“普通铁水”)或即使经预脱磷处理而脱磷处理后的磷浓度也未降低至产品的磷浓度水平的脱磷铁水进行转炉脱碳精炼时产生的转炉炉渣之类的含磷炉渣如果再循环至高炉中，则会发生不良情况。即会陷入下述恶性循环：以氧化物的形式再循环至高炉中的磷使在高炉内被还原的铁水的磷含量增加，结果导致从铁水中脱磷的负担增大。于是，为了防止磷的增加，针对含磷炼钢炉渣的再循环，特别是在伴随着还原精炼的工序中的再循环提出了多种提案。显然，再循环至预脱磷处理等氧化工序中的情况下，作为脱磷剂的功能也会受损，进行再循环的量有限。

例如，专利文献1中揭示了如下技术：通过铬矿石的熔融还原台炼工序和通过该熔融还原台炼熔炼而成的含铬铁水的转炉脱碳精炼工序的组合来熔炼不锈钢钢水时，实施在通过所述含铬铁水的脱磷处理而产生的脱磷炉渣中添加碳材料并加热的气化脱磷处理，将气化脱磷处理后的脱磷炉渣再循环至所述熔融还原冶炼工序。

此外，专利文献2中揭示了如下技术：将熔融状态的高炉炉渣和熔融状态的转炉炉渣混合，在该混合炉渣中添加碳、硅、镁中的1种以上，并同时通入氧气，从而将混合炉渣中的磷氧化物还原成磷蒸气，并且将混合炉渣中的硫(S)变成SO₂，使它们挥发而制成磷和硫较少的炉渣，将该炉渣再循环至高炉或转炉。

此外，专利文献3中揭示了如下技术：通过使用以碱金属碳酸盐为主要成分的造渣剂的铁水或钢水的脱磷处理而生成脱磷炉渣，用水和二氧化碳处理该脱磷炉渣，得到含碱金属磷酸盐的提取液，在该提取液中添加钙化合物，使磷以磷酸钙的形式析出来将其分离回收。

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开2004-143492号公报

专利文献2：日本专利特开昭55-97408号公报

专利文献3：日本专利特开昭56-22613号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，上述现有技术存在以下问题。

即，专利文献1中，虽然脱磷炉渣可以通过气化脱磷除去磷后进行再循环，但气化脱磷而得的磷未被回收，从确保磷资源的角度来看并不是有效的再循环方法。

专利文献2中，虽然在作为含磷炉渣的转炉炉渣中混合有与转炉炉渣大致等量的高炉炉渣，但近年来，高炉炉渣已不是废弃物，而是被视作作为土木、建筑原材料的利用价值高的资源，将这样的高炉炉渣用于转炉炉渣的稀释在经济上是不利的。

专利文献3是湿法处理。即，采用湿法处理的情况下，不仅处理所需的药剂的价格昂贵，而且需要大型的处理设备，设备费用和运转费用也很昂贵。