[发明专利]从含磷物质中除去磷的方法

说明书

本发明提出用于有效地降低含磷物质中含有的磷、能够以工业规模应用的从含磷物质中除去磷的方法。该方法是使作为金属冶炼用或金属精炼用的原料使用的含磷物质在低于该物质的熔解温度的处理温度下与含氮气体反应，优选以氮化磷(PN)的形态除去的方法。此时，优选对该含氮气体中的氮气分压、氧气分压进行调节。由此，能够降低例如脱磷工艺的负荷。

技术领域

本发明涉及从含磷物质中除去磷的方法，其中，通过预先降低作为金属冶炼或金属精炼的主原料或副原料等使用的含磷物质中的磷，可有效地实现作为最终金属制品的品质的提高。

背景技术

在高炉中熔炼的铁水由于铁矿石等炼铁原料成分而不可避免地含有磷(P)。该磷对于钢材而言是有害成分，因此，为了提高钢铁制品的材料特性，通常在炼钢阶段进行脱磷处理。该脱磷处理是利用氧气、氧化铁等氧源将铁水中或钢水中的磷氧化而成为P₂O₅，然后使该P₂O₅转移到以CaO作为主要成分的炉渣中而除去的方法。需要说明的是，铁水中或钢水中的磷被氧气等气体氧化而被除去至炉渣中，但此时铁也被氧化。因此，即使在未使用氧化铁作为氧源的情况下，该炉渣中也会以氧化铁的形态含有铁。

近年来，关于炼钢炉渣，从环境对策和节省资源的观点出发，进行了包括循环使用在内的削减炼钢炉渣的产生量的尝试。例如，将进行了预脱磷处理(在利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)的铁水的脱碳精炼时产生的炉渣(转炉炉渣)作为造渣剂用的CaO源或铁源，经过铁矿石的烧结工序在高炉中再循环，或者作为铁水预处理工序的CaO源进行再循环。

对于进行了预脱磷处理的铁水(以下也称为“脱磷铁水”)、特别是预脱磷至钢铁制品的磷浓度水平的脱磷铁水，将其在转炉中进行脱碳精炼的情况下，此时产生的转炉炉渣中几乎不含有磷。因此，即使将例如这样的转炉炉渣在高炉中再循环，也无需担心铁水的磷浓度的增加(升高，pick up)。但是，对于将预脱磷处理时产生的炉渣、未经预脱磷处理的铁水(以下也将其称为“普通铁水”)或者尽管进行了预脱磷处理但脱磷处理后的磷浓度也未降低至钢铁制品的磷浓度水平的脱磷铁水在转炉中进行脱碳精炼时产生的转炉炉渣(磷的含量多的炉渣)而言，若将其以氧化物的形态在高炉中再循环，则其中的磷在高炉内被还原，因此铁水中的磷含量增加，引起铁水脱磷的负荷反而增加的问题。

另外，为了提高钢铁制品的强度，以往进行锰(Mn)的添加。例如，在对含锰钢进行熔炼的情况下，作为为了提高钢水中的Mn浓度而添加的锰源，除了锰矿石以外，还使用碳含量为1.0～7.5质量％以下的锰铁、碳的含量为2.0质量％以下的硅锰、碳含量为0.01质量％以下的金属锰等。但是，已知除锰矿石以外的锰源的碳含量越低则原料价格越高。因此，为了降低制造成本，使用廉价的锰矿石作为锰源进行含锰钢的熔炼。但是，特别是廉价的锰矿石含有大量的磷，若使用其作为锰源，则钢材中的磷浓度升高，存在品质降低的问题，实际情况是锰矿石的使用受到限制。

这样，在炼铁工艺中使用的主原料或副原料中通常含有大量的磷。因此，对于这种磷浓度高的含磷物质而言，根据其使用量而使最终得到的钢铁制品中的磷的含量增多。磷含量的多少会影响作为钢铁制品的品质。因此，为了抑制钢铁制品中的磷含量，要求使用磷含量低的主原料或副原料等含磷物质。但是，该方法存在导致成本增加的问题。因此，以往提出了预先从包含炼铁用主原料或副原料的含磷物质中将磷除去的若干方法。

例如，在专利文献1中，提出了下述方法：通过使CaO含量为25质量％以下且CaO/(SiO₂+Al₂O₃)比为5以下的铁矿石、含钛铁矿石、含镍矿石、含铬矿石或者以这些矿石作为主要成分的混合物与Ar、He、N₂、CO、H₂、烃中的一种或它们的混合气体在1600℃以上接触，除去矿石中的磷。