磷肥用原料及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供由含有在铁水脱磷反应中生成的磷酸的炉渣构成的、具有优良肥料特性的磷肥用原料和适合制造它的原料制造方法。因此磷肥用原料是含有在铁水脱磷反应中生成的磷酸的炉渣，其组成中磷酸含量满足下述（１）式，优选满足下述（２）式。此外，原料制造方法是在使Ｓｉ浓度降得足够低的铁水中加入氧源和ＣａＯ源，使铁水发生脱磷反应的方法，或用特定的方式和条件对铁水供给ＣａＯ源和氧源，使铁水发生脱磷反应的方法。［Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］］≥５．６×［Ｆ］＋７……（１）［Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］］≥５．６×［Ｆ］＋１０……（２）其中［Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］］：炉渣中的磷酸含量（质量％）［Ｆ］：炉渣中的氟含量（质量％）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由含有在铁水的脱磷反应中生成的磷酸的炉渣组成的。
技术介绍
现在大多以磷矿石为原料制造磷肥用原料，将来作为原料的磷矿石的供应有出现紧迫情况的可能。另一方面需要有效利用在钢铁生产工序中回收的炉渣，因此近年来广泛开展了把含有磷酸的炉渣作为磷肥用原料的研究。考虑到由于含在炉渣中的磷酸不溶于水，所以适合用于可推广的环境保护型农业缓效性肥料。众所周知的把炉渣作为原料的磷肥是托马斯磷肥。托马斯磷肥是对以高磷铁矿石为原料制造的托马斯铁水(一般1.8～2.0质量％左右)进行精炼，把此时产生的炉渣作为原料的，其特征是磷酸浓度是16～22质量％的高浓度。可是此技术存在有以高磷铁矿石为原料，脱磷后的铁水的P浓度高，产生的炉渣量多等的制约和问题，现在几乎不能实施。另一方面，对用一般铁矿石作为原料的铁水进行脱磷处理(铁水预处理)的情况下，由于脱磷前铁水中的P浓度为0.1～0.2质量％左右，在现有一般脱磷处理方法中生成、回收的脱磷炉渣的磷酸浓度不过5质量％左右，不是含有可作为磷肥用原料利用的高浓度磷酸的原料。以住为了得到可用作磷肥用原料的磷酸浓度高的炉渣，例如提出了以下的技术。①进行2阶段铁水脱磷，通过把在第1次铁水脱磷中含磷炉渣作为高炉原料装入高炉，提高从高炉出铁的铁水中P的浓度，在第2次铁水脱磷中回收含有高浓度磷酸的炉渣的方法(特开平8-3612号)，或者把通过在铁水脱磷后进行的转炉精炼生成的含磷炉渣作为高炉原料的一部分装入高炉，提高从高炉出铁的铁水中P的浓度，在铁水脱磷中回收含有高浓度磷酸的炉渣的方法(特开平8-3613号)。②把通过对P浓度为0.15质量％以下的铁水进行脱磷处理得到的含磷炉渣装入铁水浴中，通过在铁水浴中还原和提取炉渣中的P，变成P浓度为0.5～3质量％的铁水，然后在规定条件下把排渣后的铁水进行脱磷处理，回收含有高浓度磷酸的炉渣的方法(特开平11-158526号)。③从在铁水脱磷中生成的炉渣分离回收磷酸浓度高的相的方法(特开昭58-61210号)。可是这些现有技术为了得到磷酸浓度高的炉渣需要另外特殊的工序，存在脱磷处理和回收炉渣成本变高的问题，此外由于上述①、②的技术是以使铁水的P浓度提高为前提，有时出现难以使脱磷处理后的铁水中P的浓度降低到规定水平的情况。此外也认识到用这些现有技术即使使炉渣中磷酸达到高的浓度，但是多数情况下所含的磷酸是难溶解的，故不能得到在磷酸浓度方面期望的足够的肥料特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有优良肥料特性的磷肥用原料，由含有在铁水的脱磷反应中生成的磷酸的炉渣组成。本专利技术另外一个目的是提供一种适合得到上述磷肥用原料的磷肥用原料制造方法。本专利技术还有一个目的是提供一种使用上述磷肥用原料的磷肥，特别是提供一种不产生施肥时的飞散、由于雨水而流失、损害地面的透水性和透气性等问题，而且使用性能优良的磷肥。现在用炉渣作磷肥用原料的技术中，多数是从如何通过新增的特殊工序把炉渣中的磷酸浓度提高到适合作为磷肥使用的浓度的观点进行研究的。对于这样的现有技术，本专利技术人从下述观点出发，①不用新增加现有技术那样的特殊工序，用炉渣中磷酸和施肥量等关系提高到容易作为肥料使用的浓度；②通过提高含在炉渣中的磷酸的枸溶性磷酸(ク溶性磷酸通过植物从根放出酸可被吸收的磷酸)浓度确保优良的肥料特性，研究了炉渣组成和制造方法，结果得到以下的发现。(1)从得到含有适合作磷肥用原料的高浓度磷酸的炉渣的观点看，对于充分降低了Si含量的铁水，通过加入CaO源和氧源进行使铁水发生脱磷反应的处理，或以特定方式和条件加入CaO源和氧源进行使铁水发生脱磷反应的处理，再把它们进行组合处理，与现有技术相比可以更进一步以高脱磷效率(脱磷反应效率)进行处理，同时生成的炉渣量变得非常少。其结果是当使用一般高炉得到的铁水中P浓度为0.1～0.2质量％左右的铁水时，无须新增使铁水中P浓度浓缩等的特殊工序，用一次P提取工序可以得到适合用于磷肥用原料的含有高浓度磷酸的炉渣。(2)在铁水预处理工序进行的脱磷处理中，使用以CaO源为主的精炼剂，要在脱磷处理中得到高的脱磷反应效率，认为要使加入的精炼剂(CaO)迅速渣化(熔融)是重要的。另一方面一直认为根据平衡理论，脱磷反应在低的温度是有利的，因此在比较低的铁水温度下进行处理。可是在这样的处理温度下CaO难以渣化，因此现在使用促进CaO渣化材料的CaF2(荧石)，一般加入CaO的20～30％左右量的CaF2，进行铁水脱磷处理。因此在脱磷处理工序回收的炉渣中，含有与CaF2加入量相应浓度的氟，但炉渣中的磷酸被氟固定，生成枸溶性磷酸比例小的氟化物(氟化磷灰石)，所以存在在把炉渣作为肥料用原料使用的情况下，不能确保足够的枸溶性磷酸浓度的问题。对于此问题，在用上述(1)得到的提高了磷酸浓度的炉渣中，利用把磷酸浓度和氟浓度限制在规定条件下的炉渣组成，可以充分确保肥料要求的枸溶性磷酸浓度。特别是在上述(1)中所述的炉渣，由于是即使使CaF2加入量尽可能少(几乎不加入)的处理条件下也可以稳定地得到，氟含量可以非常少，可以容易确保必须的枸溶性磷酸浓度。以此发现为基础，本专利技术提供的磷肥用原料如下。(I)一种磷肥用原料，是含有在铁水的脱磷反应中生成的磷酸的炉渣，其特征在于，磷酸含量满足下述(1)式。≥5.6×+7………………………………………(1)其中炉渣中的磷酸含量(质量％)炉渣中的氟含量(质量％)(II)一种磷肥用原料，是含有在铁水的脱磷反应中生成的磷酸的炉渣，其特征在于，磷酸含量满足下述(2)式。≥5.6×+10……………………………………(2)其中炉渣中的磷酸含量(质量％)炉渣中的氟含量(质量％)在上述(I)的专利技术中，因含有7质量％以上枸溶性磷酸，可以提供显示出优良的磷酸溶解性的磷肥用原料。在上述(II)的专利技术中，因含有10质量％以上枸溶性磷酸，可以提供显示出特别优良的磷酸溶解性的磷肥用原料。上述作为磷肥用原料的炉渣由于要尽可能提高枸溶性磷酸含量，所以希望使氟含量尽可能少，特别是最好实质上不含氟，也就是说除了在生成炉渣工序中不可避免混入的氟以外，不含氟。上述磷肥用原料直接成为磷肥或成为磷肥的主要原料。因此本专利技术提供这样的磷肥。把上述磷肥用原料作为磷肥使用时，希望把磷肥用原料进行粉碎处理和/或整粒。上述磷肥用原料，特别是经粉碎处理和/或整粒的磷肥用原料希望经过用适当的粘合剂的造粒工序作成磷肥。这样的磷肥不容易产生在施肥时的飞散、因雨水流失、损害地面的透水性和透气性的问题。此外形状规则而且近似球状，由于没有棱角，所以使用性能良好。在上述造粒工序中使用的粘合剂从造粒性能和施肥后的肥料粒子的崩解性方面考虑，淀粉、硫酸镁、木质素特别适合，希望把它们中的至少1种作为粘合剂的主要成分使用。此外其中从得到高硬度造粒粒子的观点考虑，最适合使用淀粉。此外要得到满足上述成分条件的炉渣(磷肥用原料)，需要通过采用尽量减少CaF2加入量或实质上不加入CaF2，可使磷酸达到高浓度的方法制造炉渣。再有从炉渣的制造成本和整体处理成本的观点来看，其制造方法不新增用于使炉渣中磷酸达到高浓度的特殊工序(例如用于浓缩铁水中P的工序等)，也可以尽可能简单而且成本低的实施是必要的。这样的制造炉渣的方法特别适合于①对使Si浓度充分降低的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷肥用原料，是含有在铁水的脱磷反应中生成的磷酸的炉渣，其特征在于，磷酸含量满足下述（１）式：［Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］］≥５．６×［Ｆ］＋７………………………………………（１）其中［Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］］为炉渣中的磷酸含量（ 质量％），［Ｆ］为炉渣中的氟含量（质量％）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥达人，田边治良，八尾泰子，井上茂，渡边圭儿，矶尾典男，小平悟史，川畑凉，白山章，松野英寿，村井刚，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]