從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，該方法通過包括以下工序，能以低成本從該煉鋼爐渣中回收磷和鐵，并且能將回收的磷和鐵分別作為資源進(jìn)行有效利用：第一工序，該工序中，用碳、Si、Al等還原劑對脫磷爐渣等含磷煉鋼爐渣進(jìn)行還原處理，將所述爐渣中的鐵氧化物和磷氧化物以含磷熔融鐵的形式還原并回收；第二工序，該工序中，將除去了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣作為燒結(jié)工序中的CaO源使用，將制得的燒結(jié)礦再循環(huán)至高爐；第三工序，該工序中，對通過所述還原處理回收的含磷熔融鐵進(jìn)行脫磷處理，直至含磷熔融鐵中的磷濃度達(dá)到0.1質(zhì)量％以下，使磷濃縮在CaO類熔劑中；第四工序，該工序中，將該磷濃度在0.1質(zhì)量％以下的含磷熔融鐵作為鐵源混合至高爐鐵水中。
【專利說明】從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00980153142.9、申請日為2009年12月22日、發(fā)明名稱為“從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法”的中國專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及從通過鐵水(hot metal)的預(yù)脫磷處理而生成的脫磷爐渣等、含磷的煉鋼爐渣(steelmaking slag)中回收該煉鋼爐渣中所含的鐵和磷的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]因鐵礦石的成分而導(dǎo)致在高爐中熔煉的鐵水中含有磷(P)。磷對鋼材而言是有害成分，因此以往為了提高鋼鐵產(chǎn)品的材料特性，在煉鋼工序中進(jìn)行脫磷處理。該脫磷處理中，通常用氧氣或氧化鐵將鐵水中或鋼水中的磷氧化，然后將被氧化的磷固定在以CaO為主要成分的爐渣中，藉此將磷除去。用氧氣將鐵水中或鋼水中的磷氧化時(shí)，鐵也被氧化，因此即使在不添加氧化鐵的情況下，爐渣中所含的鐵也處于氧化鐵的形態(tài)。以往，鐵水的預(yù)脫磷處理和轉(zhuǎn)爐中的脫碳精煉等中產(chǎn)生的含磷煉鋼爐渣作為土木用材料等被排出至煉鋼工藝的體系外，含磷煉鋼爐渣中的磷和鐵不被回收。此外，預(yù)脫磷處理是指，在用轉(zhuǎn)爐對鐵水進(jìn)行脫碳精煉之前，預(yù)先除去鐵水中的磷的處理。
[0004]近年來，從環(huán)境對策和節(jié)省資源的角度來看，正在實(shí)施削減煉鋼爐渣的產(chǎn)生量的措施，其中包括煉鋼爐渣的循環(huán)利用。例如，以經(jīng)預(yù)脫磷處理的鐵水的轉(zhuǎn)爐脫碳精煉中產(chǎn)生的爐渣(將轉(zhuǎn)爐脫碳精煉中產(chǎn)生的爐渣稱為“轉(zhuǎn)爐爐渣”)作為鐵源和造渣劑用CaO源，經(jīng)由鐵礦石等的燒結(jié)工序而再循環(huán)至高爐，或者作為鐵水預(yù)處理工序的CaO源進(jìn)行再循環(huán)。
[0005]經(jīng)預(yù)脫磷處理的鐵水(也稱為“脫磷鐵水”)、特別是已預(yù)脫磷處理至產(chǎn)品的磷濃度水平的脫磷鐵水的轉(zhuǎn)爐脫碳精煉中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣幾乎不含磷，因此無需擔(dān)心因?yàn)樵傺h(huán)至高爐中而導(dǎo)致的鐵水中磷濃度的增加(增量，pick up)。與之相對，對預(yù)脫磷處理時(shí)產(chǎn)生的脫磷爐渣、未經(jīng)預(yù)脫磷處理的鐵水(也稱為“普通鐵水”)或即使經(jīng)預(yù)脫磷處理而脫磷處理后的磷濃度也未降低至產(chǎn)品的磷濃度水平的脫磷鐵水進(jìn)行轉(zhuǎn)爐脫碳精煉時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣之類的含磷爐渣如果再循環(huán)至高爐中，則會發(fā)生不良情況。即會陷入下述惡性循環(huán):以氧化物的形式再循環(huán)至高爐中的磷使在高爐內(nèi)被還原的鐵水的磷含量增加，結(jié)果導(dǎo)致從鐵水中脫磷的負(fù)擔(dān)增大。于是，為了防止磷的增加，針對含磷煉鋼爐渣的再循環(huán)，特別是在伴隨著還原精煉的工序中的再循環(huán)提出了多種提案。顯然，再循環(huán)至預(yù)脫磷處理等氧化工序中的情況下，作為脫磷劑的功能也會受損，進(jìn)行再循環(huán)的量有限。
[0006]例如，專利文獻(xiàn)I中揭示了如下技術(shù):通過鉻礦石的熔融還原臺煉工序和通過該熔融還原臺煉熔煉而成的含鉻鐵水的轉(zhuǎn)爐脫碳精煉工序的組合來熔煉不銹鋼鋼水時(shí)，實(shí)施在通過所述含鉻鐵水的脫磷處理而產(chǎn)生的脫磷爐渣中添加碳材料并加熱的氣化脫磷處理，將氣化脫磷處理后的脫磷爐渣再循環(huán)至所述熔融還原冶煉工序。
[0007]此外，專利文獻(xiàn)2中揭示了如下技術(shù):將熔融狀態(tài)的高爐爐渣和熔融狀態(tài)的轉(zhuǎn)爐爐渣混合，在該混合爐渣中添加碳、硅、鎂中的I種以上，并同時(shí)通入氧氣，從而將混合爐渣中的磷氧化物還原成磷蒸氣，并且將混合爐渣中的硫(S)變成SO2，使它們揮發(fā)而制成磷和硫較少的爐渣，將該爐渣再循環(huán)至高爐或轉(zhuǎn)爐。
[0008]此外，專利文獻(xiàn)3中揭示了如下技術(shù):通過使用以堿金屬碳酸鹽為主要成分的造渣劑的鐵水或鋼水的脫磷處理而生成脫磷爐渣，用水和二氧化碳處理該脫磷爐渣，得到含堿金屬磷酸鹽的提取液，在該提取液中添加鈣化合物，使磷以磷酸鈣的形式析出來將其分離回收。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2004-143492號公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開昭55-97408號公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)3:日本專利特開昭56-22613號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的課題
[0014]但是，上述現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題。
[0015]即，專利文獻(xiàn)I中，雖然脫磷爐渣可以通過氣化脫磷除去磷后進(jìn)行再循環(huán)，但氣化脫磷而得的磷未被回收，從確保磷資源的角度來看并不是有效的再循環(huán)方法。
[0016]專利文獻(xiàn)2中，雖然在作為含磷爐渣的轉(zhuǎn)爐爐渣中混合有與轉(zhuǎn)爐爐渣大致等量的高爐爐渣，但近年來，高爐爐渣已不是廢棄物，而是被視作作為土木、建筑原材料的利用價(jià)值高的資源，將這樣的高爐爐渣用于轉(zhuǎn)爐爐渣的稀釋在經(jīng)濟(jì)上是不利的。
[0017]專利文獻(xiàn)3是濕法處理。即，采用濕法處理的情況下，不僅處理所需的藥劑的價(jià)格昂貴，而且需要大型的處理設(shè)備，設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也很昂貴。
[0018]本發(fā)明是鑒于上述事實(shí)而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，該方法能在脫磷爐渣和轉(zhuǎn)爐爐渣等含磷的煉鋼爐渣的再循環(huán)過程中以低成本從該煉鋼爐渣中回收磷和鐵，并且能將回收的磷和鐵分別作為資源進(jìn)行有效利用。
[0019]解決課題的手段
[0020] 為了解決上述問題，第一項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法的特征在于，包括:第一工序，該工序中，用含有碳、硅、鋁中的I種以上的元素的還原劑對煉鋼精煉工藝中產(chǎn)生的含磷的煉鋼爐渣進(jìn)行還原處理，將所述煉鋼爐渣中的鐵氧化物和磷氧化物以熔融狀態(tài)的含磷熔融鐵的形式從煉鋼爐渣中還原并回收；第二工序，該工序中，將除去了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣作為煉鐵工序或煉鋼工序中的CaO源進(jìn)行再循環(huán)；第三工序，該工序中，用不含氟的CaO類熔劑(flux)對通過所述還原處理而回收的含磷熔融鐵進(jìn)行脫磷處理，直至含磷熔融鐵中的磷濃度達(dá)到0.1質(zhì)量％以下，使磷濃縮在CaO類熔劑中；第四工序，該工序中，將經(jīng)所述脫磷處理的磷濃度在0.1質(zhì)量％以下的含磷熔融鐵作為鐵源混合至從高爐中出鐵的高爐鐵水中。
[0021]第二項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法如第一項(xiàng)發(fā)明所述，其特征在于，將轉(zhuǎn)爐中的鐵水脫碳精煉中產(chǎn)生的爐渣(轉(zhuǎn)爐爐渣)供至所述第一工序的還原處理。
[0022]第三項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法如第一項(xiàng)發(fā)明所述，其特征在于，將轉(zhuǎn)爐中的鐵水脫碳精煉中產(chǎn)生的爐渣和鐵水的預(yù)脫磷處理中產(chǎn)生的爐渣(脫磷爐渣)的混合物供至所述第一工序的還原處理。[0023]第四項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法如第一項(xiàng)~第三項(xiàng)發(fā)明所述，其特征在于，所述含磷熔融鐵是含有3質(zhì)量％以上的碳的鐵水。
[0024]第五項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法如第一項(xiàng)~第四項(xiàng)發(fā)明所述，其特征在于，在高爐鐵水的存在下進(jìn)行所述第一工序的還原處理。
[0025]第六項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法如第一項(xiàng)~第五項(xiàng)發(fā)明所述，其特征在于，所述第二工序中的除去了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣的再循環(huán)目標(biāo)是鐵礦石的燒結(jié)工序或高爐中的鐵水制造工序。
[0026]第七項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法如第一項(xiàng)~第五項(xiàng)發(fā)明所述，其特征在于，所述第二工序中的除去了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣的再循環(huán)目標(biāo)是鐵水的脫磷工序或轉(zhuǎn)爐中的鐵水脫碳精煉工序。
[0027]第八項(xiàng)發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法如第一項(xiàng)~第七項(xiàng)發(fā)明所述，其特征在于，將所述第三工序中使用的、濃縮磷的CaO類熔劑(濃縮后)用作磷資源。應(yīng)予說明，一般來說，第三工序中用于磷的濃縮的CaO類熔劑以磷濃縮爐渣的形式被回收。
[0028]發(fā)明效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明，在通過鐵水的預(yù)脫磷處理而產(chǎn)生的脫磷爐渣以及通過使用普通鐵水或脫磷不充分的脫磷鐵水的轉(zhuǎn)爐脫碳精煉而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣等含磷的煉鋼爐渣的再循環(huán)過程中，首先將煉鋼爐渣中的鐵氧化物和磷氧化物以含磷熔融鐵的形式還原并回收，將除去了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣作為煉鐵工序或煉鋼工序中的CaO源進(jìn)行再循環(huán)，將含磷熔融鐵脫磷處理至磷濃度達(dá)到0.1質(zhì)量％以下，然后與高爐鐵水混合；另一方面，含磷熔融鐵中的磷通過脫磷處理被濃縮在CaO類熔劑中，直至達(dá)到足以作為磷資源回收的程度。因此，在煉鋼爐渣的煉鐵工序或煉鋼工序中循環(huán)利用時(shí)，不會產(chǎn)生鐵水的磷濃度升高或作為脫磷劑的功能受損等弊端·，可實(shí)現(xiàn)將煉鋼爐渣中所含的鐵和磷分別作為資源進(jìn)行有效利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是表示本發(fā)明中使用的脫磷處理設(shè)備的示意圖。
[0031 ] 圖2是表示高磷鐵水的脫磷處理中的磷的行為的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033]本發(fā)明人為了將鐵水的預(yù)脫磷處理時(shí)產(chǎn)生的脫磷爐渣、以及使用普通鐵水或即使經(jīng)預(yù)脫磷處理而脫磷處理后的磷濃度也比產(chǎn)品的磷濃度水平高的脫磷鐵水的轉(zhuǎn)爐脫碳精煉時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣等含磷的煉鋼爐渣作為脫磷劑或造渣劑用CaO源在煉鐵工序或煉鋼工序中循環(huán)利用，首先對消除該煉鋼爐渣中所含的磷對從高爐出鐵的鐵水造成的影響進(jìn)行了研究。
[0034]預(yù)先實(shí)施了預(yù)脫磷處理至產(chǎn)品的磷濃度水平的鐵水的脫碳精煉時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣不會導(dǎo)致鐵水中的磷濃度的增加，經(jīng)由鐵礦石的燒結(jié)工序而作為造渣劑在高爐中循環(huán)利用。因此，如果從含磷的煉鋼爐渣中除去磷，則可在高爐中循環(huán)利用。于是，對于從含磷的煉鋼爐渣中除去磷進(jìn)行了研究。[0035]含磷煉鋼爐渣中，磷以氧化物P2O5的形式被含有，且煉鋼爐渣通常以CaO和SiO2為主要成分。這里，由于與鈣(Ca)和硅(Si)相比，磷與氧的親和力弱，因此可知，如果用碳、硅、鋁等來還原含磷煉鋼爐渣，則含磷煉鋼爐渣中的P2O5很容易被還原。此時(shí)，含磷煉鋼爐渣中，鐵以氧化物FeO或Fe2O5的形態(tài)(以下一并記作“Fex0”)被含有，這些鐵氧化物與氧的親和力和磷相當(dāng)，因此如果用碳、硅、鋁等來還原含磷煉鋼爐渣，則煉鋼爐渣中的FexO同時(shí)被還原。
[0036]此外還可知，磷在鐵中的溶解度高，通過還原而生成的磷迅速地溶解在通過還原而生成的鐵中。在此，本發(fā)明的目的在于從含磷煉鋼爐渣中除去磷，改性成磷含量低的煉鋼爐渣，可知如欲將通過還原而生成的磷迅速地與煉鋼爐渣分離，較好是在高溫下進(jìn)行還原，使得通過還原而生成的鐵處于熔融狀態(tài)。即，如果通過還原而生成的鐵處于熔融狀態(tài)，則熔融的鐵原本就容易與爐渣分離，因此可促進(jìn)通過還原而生成的鐵從煉鋼爐渣中分離。還可知生成的磷溶解在該熔融鐵中，因而磷從煉鋼爐渣中的分離也加快?？芍篃掍摖t渣處于熔融狀態(tài)的情況下，可進(jìn)一步促進(jìn)其與含磷的鐵的分離。
[0037]此時(shí)，生成的熔融鐵的熔點(diǎn)越低，越能促進(jìn)熔融鐵與爐渣的分離，因此還可知，較好是使碳溶解于生成的熔融鐵中，以熔融鐵的形式生成鐵水。具體而言，如果碳濃度在3質(zhì)量％以上，則鐵水的液相線溫度在1300°C以下，因此可知，較好是將鐵水的碳濃度確保在3質(zhì)量％以上。如欲使碳溶解于生成的熔融鐵，則可以使用碳作為還原劑，或者在將硅或鋁等作為還原劑的情況下使碳與煉鋼爐渣共存。通過這些處理，生成的熔融鐵發(fā)生滲碳而自然成為鐵水，并同時(shí)以高濃度含有磷(為了與高爐鐵水區(qū)分開，將該鐵水稱為“高磷鐵水”)。
[0038]還可知通過預(yù)先另行加入高爐鐵水，在使高爐鐵水與含磷煉鋼爐渣共存的狀態(tài)下進(jìn)行還原處理，可滿足上述所有條件，促進(jìn)磷從煉鋼爐渣中的分離。即，可知如果是能制備鐵水的條件，較好是預(yù) 先另行加入高爐鐵水后再進(jìn)行含磷煉鋼爐渣的還原處理。應(yīng)予說明，所得高磷鐵水被中間加入的高爐鐵水進(jìn)行了一定程度的稀釋。
[0039]因?yàn)楹谉掍摖t渣中的磷和鐵的質(zhì)量比(P/Fe)為0.005~0.075，所以還原后的熔融鐵(高磷鐵水)中含有0.5~7.5質(zhì)量％左右的磷。與之相對，現(xiàn)在從高爐出鐵的高爐鐵水的磷含磷為0.1質(zhì)量％左右。因此，無法將磷濃度為0.5~7.5質(zhì)量％的高磷鐵水脫磷至磷濃度為0.1質(zhì)量％左右的高爐鐵水的水平的情況下，所述高磷鐵水的應(yīng)用受到限制，有時(shí)甚至可能無法用作鐵源。
[0040]因此，現(xiàn)在使用高爐鐵水的預(yù)脫磷處理中所用的脫磷處理設(shè)備，用將磷濃度調(diào)整至4.0質(zhì)量％ (水平1)、2.0質(zhì)量％ (水平2)、1.1質(zhì)量％ (水平3)、0.5質(zhì)量％ (水平4)這四種水平的高爐鐵水作為高磷鐵水的替代品，實(shí)施脫磷試驗(yàn)。高爐鐵水的磷濃度用鐵-磷合金來調(diào)整。
[0041]圖1表示所使用的脫磷處理設(shè)備的示意圖。圖1中，收納有調(diào)整好磷濃度的高磷鐵水2的鐵水罐4被裝載于臺車5而搬入脫磷處理設(shè)備I。該脫磷處理設(shè)備I中設(shè)置有能在鐵水罐4內(nèi)部上下移動的頂吹噴槍6和噴槍7。其構(gòu)成如下所述:從頂吹噴槍6對高磷鐵水2噴射氧氣或鐵礦石等氧化鐵，并且從噴槍7對高磷鐵水2噴射CaO類熔劑或氧化鐵。脫磷處理設(shè)備I中還設(shè)置有用于從上方向鐵水罐4內(nèi)部添加CaO類熔劑或氧化鐵的料斗、溜槽等原料供給設(shè)備，但在圖1中省略。
[0042]使用該脫磷處理設(shè)備1，在從頂吹噴槍6噴射氧氣的同時(shí)從噴槍7噴射以氮?dú)庾鳛榘徇\(yùn)用氣體的粉體狀的CaO類熔劑，從而實(shí)施高磷鐵水2的脫磷處理。噴射的CaO類熔劑熔融而形成脫磷爐渣3。此時(shí)，高磷鐵水中的磷被氧氣氧化成P2O5,被包入渣化的CaO類熔劑中，從而進(jìn)行高磷鐵水2的脫磷。實(shí)驗(yàn)條件示于表1。此外，使用生石灰作為CaO類熔劑，且不含螢石等氟源。此外，在鐵水中添加規(guī)定量的CaO時(shí)，可以并用噴槍7而從頂吹噴槍6與氧氣一起噴射至鐵水浴面。
[0043][表 I]
[0044]

高磷鐵水量 |200噸
頂吹氧氣量 10~40Nm3/t
CaO添加量 10~80kg/t
氮?dú)饬?.2Nm3/t
脫磷處理時(shí)間20分鐘
[0045]實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行的脫磷處理中的高磷鐵水中的磷的行為示于圖2。這里，橫軸是氧單位消費(fèi)資源(原単位)(Nm3/噸鐵水)，縱軸是鐵水中的磷濃度(質(zhì)量％)，水平用符號加以區(qū)分(應(yīng)予說明，Nm3是指溫度O°C、大氣壓1013hPa、相對濕度0%的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積)。如圖2所示，可知脫磷處理開始前的鐵水中磷濃度越高，脫磷反應(yīng)速度越快。還可知即使是通常對高爐鐵水實(shí)施的脫磷處理方法，也能對高磷鐵水2實(shí)施可達(dá)到與高爐鐵水相當(dāng)?shù)?.1質(zhì)量％左右的磷濃度的脫磷處理。而且，可確認(rèn)脫磷處理后的高磷鐵水2完全不遜色于高爐鐵水，與高爐鐵水混合而能用作鐵源。此外，從與高爐鐵水的區(qū)別的角度出發(fā)，對高磷鐵水實(shí)施所述脫磷處理而降低了磷濃度后的鐵水也稱為高磷鐵水。
[0046]此外，該脫磷處理中生成的脫磷爐渣的組成示于表2。如欲將該脫磷爐渣作為磷濃縮爐渣回收并作為磷資源有效利用，較好是使其達(dá)到與磷酸礦石的組成即3Ca0.P2O5(CaO和P2O5的質(zhì)量比=54:46)同等的水平，因此，脫磷爐渣的目標(biāo)是含有至少20質(zhì)量％的P205。
[0047][表2]
N._ 麟爐渣的組成(質(zhì)量%) |I
Xv CaO SiO2 P2O5 FexO I MgO MnO
水平 Tx 383 ^4314II
[0048]__________水_平_____2 34537212I
水乎 3 277283044
—全土 4 20--2039 [ S — 5 |
[0049]如表2所示，即使脫磷處理前的鐵水中磷濃度為0.5質(zhì)量％的水平4，生成的脫磷爐洛中也含有20質(zhì)量％的P2O5，而且，水平I和水平2中，脫磷爐渣中的P2O5濃度高于CaO濃度，可知與3Ca0.P2O5的組成相比，P2O5被進(jìn)一步濃縮。即，可知生成的脫磷爐渣(磷濃縮爐渣)足以用作磷資源。作為磷資源的主要利用用途，可例舉在磷肥中的應(yīng)用。
[0050]已知對于高爐鐵水的預(yù)脫磷處理中使用的CaO類熔劑，通過添加5質(zhì)量％左右的螢石等氟源，可促進(jìn)CaO的渣化，從而促進(jìn)脫磷反應(yīng)。但是，將上述方法中生成的脫磷爐渣(磷濃縮爐渣)用作例如磷肥的情況下，氟從磷肥(脫磷爐渣)中溶出，相對于土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，氟溶出值成為問題，因此本發(fā)明中不使用氟源。
[0051]本發(fā)明是基于上述試驗(yàn)結(jié)果而完成的發(fā)明，本發(fā)明所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法的特征在于，包括:
[0052].第一工序，該工序中，用含有碳、硅、鋁中的I種以上的元素的還原劑對煉鋼精煉工藝中產(chǎn)生的含磷煉鋼爐渣進(jìn)行還原處理，將所述煉鋼爐渣中的鐵氧化物和磷氧化物以熔融狀態(tài)的含磷熔融鐵的形式從煉鋼爐渣中還原并回收；
[0053].第二工序，該工序中，將除去了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣作為煉鐵工序或煉鋼工序中的CaO源進(jìn)行再循環(huán)；
[0054].第三工序，該工序中，用不含氟的CaO類熔劑對通過所述還原處理而回收的含磷熔融鐵進(jìn)行脫磷處理，直至含磷熔融鐵中的磷濃度達(dá)到0.1質(zhì)量％以下，使磷濃縮在CaO類熔劑中；
[0055].第四工序，該工序中，將經(jīng)所述脫磷處理的磷濃度在0.1質(zhì)量％以下的含磷熔融鐵作為鐵源混合至從高爐中出鐵的高爐鐵水中。
[0056]利用上述構(gòu)成的本發(fā)明，在通過鐵水的預(yù)脫磷處理而產(chǎn)生的脫磷爐渣以及通過使用普通鐵水或脫磷不充分的脫磷鐵水的轉(zhuǎn)爐脫碳精煉而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣等含磷的煉鋼爐渣的再循環(huán)過程中，首先可將煉鋼爐渣中的鐵氧化物和磷氧化物以含磷熔融鐵的形式還原并回收，將除去 了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣作為煉鐵工序或煉鋼工序中的CaO源進(jìn)行再循環(huán)。再將含磷熔融鐵脫磷處理至磷濃度達(dá)到0.1質(zhì)量％以下，然后與高爐鐵水混合；另一方面，含磷熔融鐵中的磷通過該脫磷處理被濃縮在CaO類熔劑中，直至達(dá)到足以作為磷資源回收的程度，因此不會產(chǎn)生鐵水的磷濃度提高等弊端，可將煉鋼爐渣中所含的鐵和磷分別作為資源進(jìn)行有效利用。
[0057]預(yù)先實(shí)施了預(yù)脫磷處理至產(chǎn)品的磷濃度水平的鐵水的脫碳精煉時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣也含有磷，磷含量不為零。因此，對于該轉(zhuǎn)爐爐渣也可應(yīng)用本發(fā)明，但該爐渣的磷含量低，即使直接再循環(huán)至高爐等中，磷的影響也可以忽略，應(yīng)用本發(fā)明則反而會導(dǎo)致成本上升。因此，作為本發(fā)明的對象的含磷煉鋼爐渣是指通過屬于煉鋼工序的各種精煉或其預(yù)處理而產(chǎn)生的煉鋼爐渣中所含的磷的濃度在如下的濃度以上的煉鋼爐渣:如果將該煉鋼爐渣再循環(huán)至高爐等，則鐵水或鋼水的磷濃度升高，導(dǎo)致常規(guī)操作的成本上升的濃度。
[0058]作為通過還原處理除去了鐵氧化物和磷氧化物的煉鋼爐渣的再循環(huán)方法，有如上所述的:
[0059]?將其用作鐵礦石的燒結(jié)工序中的CaO源(造渣劑)，然后在高爐中的鐵水制造工序中用作添加原料的方法。
[0060]除此之外也可例舉以下方法等作為優(yōu)選例:
[0061].直接用作高爐中的鐵水制造工序中的造渣劑的方法；或者
[0062].用作高爐鐵水的預(yù)脫磷處理中作為脫磷劑的CaO類熔劑的方法；或者
[0063].用作轉(zhuǎn)爐中的鐵水的脫碳精煉工序中的造渣劑的方法；以及
[0064].用作高爐鐵水的脫硫處理中的CaO類脫硫劑的方法。
[0065]即使是除此之外的工序，只要是煉鐵廠的煉鐵工序和煉鋼工序即可，如果是使用了生石灰的工序，就能用作生石灰的替代品。[0066]進(jìn)而，從實(shí)施本發(fā)明方面，優(yōu)選的含磷煉鋼爐渣的例子可例舉:
[0067].單獨(dú)的通過使用普通鐵水或脫磷不充分的脫磷鐵水的轉(zhuǎn)爐脫碳精煉而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣；以及
[0068].該轉(zhuǎn)爐爐渣與通過鐵水的預(yù)脫硫處理而產(chǎn)生的脫硫爐渣的混合物。
[0069]這是因?yàn)檗D(zhuǎn)爐爐渣的堿度(質(zhì)量％ CaO/質(zhì)量％ SiO2)高(通常為3~5左右)，將第二工序應(yīng)用于鐵礦石的燒結(jié)工序時(shí)適合作為CaO源。但是，轉(zhuǎn)爐爐渣的堿度高，燒結(jié)工序時(shí)的渣化性差，因此，欲提高渣化性的情況下，可以將脫磷爐渣混合在轉(zhuǎn)爐爐渣中。脫磷爐渣的堿度為1.5~2.5左右，其渣化性隨著所含的SiO2而提高。即，使用轉(zhuǎn)爐爐渣和脫磷爐渣的混合物的情況下，即使在燒結(jié)工序中不使用氟源，燒結(jié)也能順暢地進(jìn)行，且含磷熔融鐵的磷濃度升高，因此在第 三工序中回收的脫磷處理后的CaO類熔劑(磷濃縮爐渣)的磷濃度升高，可促進(jìn)作為磷資源的利用。但是，單獨(dú)使用脫磷爐渣的情況下，由于堿度低，不足以作為燒結(jié)工序中的CaO源，因此不理想。
[0070]還發(fā)現(xiàn)使用轉(zhuǎn)爐爐渣和脫磷爐渣的混合物作為供至第一工序的還原處理的煉鋼爐渣的情況下，利用脫磷爐渣中所含的SiO2進(jìn)行了還原處理的煉鋼爐渣的渣化性提高，在還原處理時(shí)可發(fā)揮出促進(jìn)還原而得的含磷熔融鐵與煉鋼爐渣的分離的效果。
[0071]雖然可以將所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣全部都供至本發(fā)明的第一工序的還原處理，但從節(jié)省資源的角度來看，有效的是在鐵水的預(yù)脫磷處理中使用轉(zhuǎn)爐爐渣，因此，也可以將所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐爐渣的一部分用作鐵水的預(yù)脫磷處理工序中的CaO源，將該轉(zhuǎn)爐爐渣的剩余部分供至第一工序的還原處理。
[0072]實(shí)施例
[0073][實(shí)施例1]
[0074]將從高爐出鐵的高爐鐵水用魚雷車受鐵(受銑)，對收納于魚雷車的高爐鐵水實(shí)施脫硅處理和預(yù)脫磷處理，然后將高爐鐵水轉(zhuǎn)移至鐵水罐，對鐵水罐內(nèi)的高爐鐵水實(shí)施機(jī)械攪拌式脫硫處理，將該脫硫處理結(jié)束后的高爐鐵水加入轉(zhuǎn)爐，在轉(zhuǎn)爐中實(shí)施脫碳精煉，這樣，在由高爐鐵水熔煉鋼水的煉鐵-煉鋼工序中應(yīng)用本發(fā)明。自高爐中的出鐵至轉(zhuǎn)爐脫碳精煉完成為止的高爐鐵水和鋼水的化學(xué)成分的例子示于表3。
[0075][表3]
[0076]
【權(quán)利要求】
1.一種從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，其特征在于，包括: 第一工序，該工序中，用含有碳、硅、鋁中的I種以上的還原劑對煉鋼精煉工藝中產(chǎn)生的含磷的煉鋼爐渣進(jìn)行還原處理，將所述煉鋼爐渣中的鐵氧化物和磷氧化物以磷濃度為0.5~7.5質(zhì)量％的熔融狀態(tài)的含磷熔融鐵的形式從煉鋼爐渣中還原并回收； 第二工序，該工序中，用不含氟的CaO類熔劑對通過所述還原處理而回收的含磷熔融鐵進(jìn)行脫磷處理，直至含磷熔融鐵中的磷濃度達(dá)到0.1質(zhì)量％以下，使磷以20質(zhì)量％以上的P2O5的形式濃縮在CaO類熔劑中。
2.權(quán)利要求1所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，其特征在于，將轉(zhuǎn)爐中的鐵水脫碳精煉中產(chǎn)生的爐渣供至所述第一工序的還原處理。
3.權(quán)利要求1所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，其特征在于，將轉(zhuǎn)爐中的鐵水脫碳精煉中產(chǎn)生的爐渣和鐵水的預(yù)脫磷處理中產(chǎn)生的爐渣的混合物供至所述第一工序的還原處理。
4.權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，其特征在于，所述含磷熔融鐵是含有3質(zhì)量％以上的碳的鐵水。
5.權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，其特征在于，在高爐鐵水的存在下進(jìn)行所述第一工序的還原處理。
6.權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的從煉鋼爐渣中回收鐵和磷的方法，其特征在于，將所述第二工序中使用的、濃縮磷的CaO類熔劑用作磷資源。
【文檔編號】C01B25/12GK103627837SQ201310584939
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2008年12月26日
【發(fā)明者】菊池直樹, 松井章敏, 高橋克則, 當(dāng)房博幸, 岸本康夫 申請人:杰富意鋼鐵株式會社