硅酸磷酸肥料用原料及其制造方法

專利名稱：硅酸磷酸肥料用原料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅酸磷酸肥料用原料及其制造方法。
背景技術(shù)：
硅酸質(zhì)肥料是以主要對(duì)水稻補(bǔ)給硅酸為目的的肥料，通常含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸，大量應(yīng)用于水田的土壤保持或老化水田的土壤改良。另外，近年來，硅酸質(zhì)肥料的強(qiáng)化植物體、預(yù)防病蟲害等作用得到了重視，不僅水稻，在黃瓜等蔬菜中也得到了應(yīng)用。
硅酸質(zhì)肥料也可以從作為天然資源的硅灰石制造，但現(xiàn)在多數(shù)硅酸質(zhì)肥料以高爐渣為原料制造。
近年來，由于農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的不足等原因，出現(xiàn)了水田中硅酸質(zhì)肥料施肥不充分，和現(xiàn)在使用的硅酸質(zhì)肥料的溶解特性不適合植物吸收的問題?；谶@些原因，需要開發(fā)硅酸的溶解特性優(yōu)良，且只需少量施肥量的肥料，在日本專利公開2000-264768號(hào)公報(bào)中提出了在高爐渣中添加、反應(yīng)酸等溶解促進(jìn)劑，從而增大可溶性硅酸量的硅酸質(zhì)肥料。而且，根據(jù)該提案，在酸中磷酸的效果最佳，而且可以作為肥料的有效成分發(fā)揮作用，所以最為適合。
但，由于上述現(xiàn)有技術(shù)使高爐渣和磷酸反應(yīng)，所以與爐渣不同需要準(zhǔn)備磷酸作為添加劑，同時(shí)需要爐渣和磷酸的反應(yīng)工序，因此，從原材料和能量的角度考慮，存在制造成本高的問題。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于提供硅酸磷酸肥料用原料，因其含有適量的磷酸，硅酸的溶解特性優(yōu)良，且可以廉價(jià)制造。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供適于得到上述硅酸磷酸肥料用原料的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法。
此外，本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供使用上述硅酸磷酸肥料用原料的硅酸磷酸肥料及其制造方法。
本發(fā)明者對(duì)于在肥料的組成及制造成本上滿足上述要求的硅酸磷酸肥料用原料進(jìn)行了反復(fù)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在高爐鐵水的鐵水預(yù)處理工序中回收的特定爐渣極其適合用作硅酸磷酸肥料的原料，不需要進(jìn)行特殊的處理，可以直接用作硅酸磷酸肥料用原料，而且顯示出作為肥料的優(yōu)良特性。另外，其中，具有特定堿度的爐渣，進(jìn)而優(yōu)選在特定的冷卻條件下得到的爐渣，顯示出作為肥料的特別優(yōu)良的性能。
以上述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，本發(fā)明提供的硅酸磷酸肥料用原料為，在高爐鐵水的鐵水預(yù)處理工序中回收的爐渣，其特征在于，含有在鐵水中作為硅氧化物的硅酸，和作為磷氧化物的磷酸，且含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸。
作為該硅酸磷酸肥料用原料的爐渣，為了提高硅酸的溶解特性，且得到磷酸的肥效，優(yōu)選含有2質(zhì)量％以上的可溶性磷酸。
作為這種爐渣，從不用增加如現(xiàn)有技術(shù)的特別處理而得到硅酸磷酸肥料用原料的角度考慮，優(yōu)選使用在鐵水預(yù)處理工序中回收的鐵水脫磷爐渣。
此外，作為上述硅酸磷酸肥料用原料的爐渣，從硅酸的溶解特性及鐵水脫磷工序中的脫磷效率等角度考慮，優(yōu)選堿度(CaO/SiO2)為1.5～2.5。
特別是，具有上述堿度的爐渣，是通過在鐵水預(yù)處理工序中被回收之后，將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以低于100℃/分的冷卻速度進(jìn)行冷卻而得到的爐渣時(shí)，由于可以得到優(yōu)良的粉化性，所以優(yōu)選。
此外，作為上述硅酸磷酸肥料用原料的爐渣(特別是，具有上述堿度的爐渣)，是通過在鐵水預(yù)處理中被回收之后，將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以100℃/分以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻而得到的爐渣時(shí)，由于可以得到特別高的硅酸可溶率，所以優(yōu)選。
作為上述硅酸磷酸肥料用原料的爐渣，為了盡量提高可溶性磷酸的含量，最好盡量減少氟含量，特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含氟，即最優(yōu)選不含除在爐渣生成工序中不可避免而混入的氟以外的氟。
上述硅酸磷酸肥料用原料直接作為硅酸磷酸肥料，或作為硅酸磷酸肥料的主要原料。從而，本發(fā)明提供上述硅酸磷酸肥料。
將上述硅酸磷酸用原料用作硅酸磷酸肥料時(shí)，硅酸磷酸肥料用原料最好實(shí)施破碎處理和/或整粒。
上述硅酸磷酸肥料用原料，特別是進(jìn)行破碎處理和/或整粒的硅酸磷酸肥料用原料，優(yōu)選通過使用適當(dāng)粘合劑的造粒工序成為硅酸磷酸肥料，這樣的硅酸磷酸肥料，很少出現(xiàn)施肥時(shí)的飛散、被雨水流出、地面通水性或通氣性的阻礙等問題。而且，形狀規(guī)則且接近球狀，不具有棱角，所以也具有良好的處理性。
為得到滿足上述條件的硅酸磷酸肥料用原料，下述制造方法是適合的。
(1)硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，在高爐鐵水的鐵水預(yù)處理工序中，在鐵水中添加CaO源和氧源，促使在鐵水中發(fā)生硅的氧化反應(yīng)和鐵水的脫磷反應(yīng)，通過回收在該反應(yīng)中生成的含有硅酸和磷酸的爐渣并使其固化，得到含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸且含有磷酸的爐渣。
另外，從上述角度出發(fā)，在該制造方法中特別適合的條件如下所述。
(2)上述(1)的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其中鐵水預(yù)處理工序?yàn)殍F水脫磷工序。
(3)上述(1)或(2)的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其中回收堿度(CaO/SiO2)為1.5～2.5的爐渣，并使其固化。
(4)上述(3)的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其中通過將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以低于100℃/分的冷卻速度進(jìn)行冷卻而使回收的爐渣固化。
(5)上述(1)～(3)任一項(xiàng)所述的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其中通過將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以低于100℃/分的冷卻速度進(jìn)行冷卻而使回收的爐渣固化。
此外，使用通過上述各制造方法得到的硅酸磷酸肥料用原料，可以制造硅酸磷酸肥料。從而，本發(fā)明提供上述硅酸磷酸肥料的制造方法。而且，此時(shí)，優(yōu)選實(shí)施如同上述的硅酸磷酸肥料用原料的粉碎和/或整粒工序、添加粘合劑的造粒工序。
如同上述的本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料，由于所含磷酸的作用，硅酸的溶解特性優(yōu)良，同時(shí)，硅酸容易被植物吸收，且磷酸本身作為肥效成分發(fā)揮作用，所以不必額外施加磷肥或可以減少其施肥量等，顯示出作為肥料的優(yōu)良的特性，而且在鐵水預(yù)處理中回收的爐渣可以直接利用，所以可以極其廉價(jià)地制造。另外，根據(jù)本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，可以穩(wěn)定且廉價(jià)制造具有上述優(yōu)良特性的硅酸磷酸肥料用原料。
附圖的簡(jiǎn)單說明


圖1為表示鐵水脫磷爐渣的堿度和硅酸可溶率之間關(guān)系的圖。
圖2為表示鐵水脫磷爐渣的堿度和可溶性硅酸含量之間關(guān)系的圖。
圖3為表示在被回收之后，慢冷卻的爐渣的堿度和冷卻時(shí)的粉化性之間關(guān)系的圖。
圖4為表示本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料的造粒工序的一例的說明圖。
圖5為表示本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料的造粒工序的其他例的說明圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明下面，詳細(xì)說明本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料及其制造方法和優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)，同時(shí)也說明從該硅酸磷酸肥料用原料得到的硅酸磷酸肥料及其制造方法。
本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料為在高爐鐵水的鐵水預(yù)處理工序中回收的爐渣，含有在鐵水中作為硅氧化物的硅酸和作為磷氧化物的磷酸，且含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸。此時(shí)，本發(fā)明中所述的可溶性硅酸是指0.5mol的鹽酸溶液可溶成分的硅酸，而且可溶性磷酸是指2％檸檬酸(pH2)可溶成分的磷酸。而且，分析法按照肥料分析法(農(nóng)林水產(chǎn)省農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)研究所法)。
作為如同上述的爐渣，特別優(yōu)選在高爐鐵水的脫磷處理工序中回收的鐵水脫磷爐渣。該鐵水爐渣，通常含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸，同時(shí)含有適量的磷酸(通常，可溶性磷酸2質(zhì)量％以上)，進(jìn)而含有鈣(通常，CaO25質(zhì)量％以上)、鐵成分(通常，T.Fe1.5質(zhì)量％以上)等。因此磷酸切斷硅酸的聚合物，生成可溶性磷酸硅酸化合物，例如，藍(lán)硅磷灰石(シリコカ一ノタイト)(5CaO·P2O5·SiO2)或疊磷硅鈣石(ナ一ゲルシユミタイト)(7CaO·P2O5·2SiO2)，從而提高硅酸的溶解特性，同時(shí)，磷酸、鈣、鐵成分可以用作肥效成分，發(fā)揮作為硅酸磷酸肥料的優(yōu)良的效果。而且，爐渣不進(jìn)行如同現(xiàn)有技術(shù)的特別處理，可以直接將在鐵水預(yù)處理工序中回收的爐渣用作硅酸磷酸肥料用原料，從而可以低成本制造。
用作硅酸磷酸肥料用原料的爐渣，所含可溶性硅酸為10質(zhì)量％以上，優(yōu)選20質(zhì)量％以上。而且，該爐渣含有2質(zhì)量％以上，優(yōu)選含有3質(zhì)量％以上的可溶性磷酸，以便提高硅酸的溶解特性且得到磷酸的肥效。通常，鐵水脫磷爐渣含有硅酸及磷酸，且硅酸的可溶率及磷酸的可溶率同時(shí)在70％以上，所以含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸，2質(zhì)量％以上的可溶性磷酸，顯示出作為肥料的優(yōu)良的溶解特性。
如同上述的作為硅酸磷酸肥料用原料的爐渣，優(yōu)選可溶性硅酸的含量高，但本發(fā)明者研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在提高可溶性硅酸的含量方面，存在對(duì)于爐渣(特別是，鐵水脫磷爐渣)的堿度(CaO/SiO2)，以及回收后的爐渣的冷卻速度適合的條件。
圖1表示，在鐵水的脫磷處理工序中回收的具有各種堿度(CaO/SiO2)的爐渣中，對(duì)于回收后的爐渣立即通過常用方法慢冷卻的爐渣，和通過在鐵板上排渣等方法淬火的爐渣，測(cè)定其堿度和硅酸可溶率(＝(可溶性硅酸量/總的硅酸量)×100)之間關(guān)系的結(jié)果。另外，圖2為表示利用爐渣中的可溶硅酸的含量整理
圖1所示結(jié)果的圖。
這樣，將回收的爐渣慢冷卻得到的物質(zhì)，爐渣堿度約為1.0以上且得到了大約80％左右的硅酸可溶率。另一方面，將回收的爐渣實(shí)施淬火得到的物質(zhì)，爐渣堿度約為1.0以上且得到了大約95％以上的硅酸可溶率。其結(jié)果，可以得到大約15質(zhì)量％以上的可溶性硅酸含量。
如
圖1及圖2所示，之所以通過對(duì)特定堿度的爐渣實(shí)施淬火，可以得到高的硅酸可溶率，是因?yàn)橥ㄟ^使?fàn)t渣淬火，在爐渣組織中適于提高硅酸溶解性的玻璃結(jié)構(gòu)的比例增加。
根據(jù)本發(fā)明者的研究結(jié)果，為了通過淬火得到如
圖1及圖2所示結(jié)果，將回收的爐渣至少在1300～1000℃，優(yōu)選在1400～950℃的溫度區(qū)域，以100℃/分以上，優(yōu)選200℃/分以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻(淬火)。該100℃/分以上的爐渣的冷卻速度為，與通常的爐渣的冷卻狀態(tài)(慢冷卻)相比，充分快的冷卻速度。在這樣的冷卻條件下通過對(duì)熔融體或過冷液體溫度區(qū)域中的爐渣實(shí)施淬火，可以得到如同前述的溶解性優(yōu)良的爐渣組織。而且，在上述溫度區(qū)域外的冷卻條件，由于對(duì)于形成的爐渣組織不產(chǎn)生很大影響，所以可以任意選擇。
而且，將回收的爐渣在如同上述的特定溫度區(qū)域中以上述冷卻速度實(shí)施淬火的具體方法，沒有特別的限定，例如，在向生成的爐渣中噴吹高壓空氣使其飛散、冷卻的同時(shí)達(dá)到粒狀化的方法(風(fēng)碎法)；噴射高壓水使其飛散、冷卻的同時(shí)達(dá)到粒狀化的方法(水碎法)；使在厚鋼板上生成的脫硅爐渣流出，通過利用厚鋼板的強(qiáng)制冷卻和向空氣的放熱進(jìn)行冷卻的方法等中，可以選擇任一方法。而且，作為通常的冷卻形態(tài)的慢冷卻時(shí)，一般，將爐渣裝入渣罐中，之后，在爐渣處理場(chǎng)進(jìn)行排渣。
爐渣堿度和硅酸可溶率及可溶性硅酸含量之間的關(guān)系如
圖1及圖2所示，爐渣堿度無論小于1.5，還是大于2.5都是可以確保所需的硅酸可溶率和可溶性硅酸含量的堿度范圍，但，從可以得到鐵水脫磷爐渣的鐵水脫磷工序中的脫磷效率的角度考慮，爐渣堿度如果小于1.5，則得不到充分的脫磷效率，因此爐渣堿度優(yōu)選1.5以上。而且，爐渣堿度超過2.5時(shí)，脫磷處理時(shí)爐渣的固相比例增加，爐渣成分的離散變大，硅酸的溶解性不穩(wěn)定而不適合。由于上述原因，爐渣堿度特別優(yōu)選1.5～2.5的范圍。
此外，對(duì)于將回收的爐渣慢冷卻得到的物質(zhì)，尤其爐渣堿度在1.5～2.5范圍的物質(zhì)，在冷卻時(shí)容易粉化(崩解)，具有在用作肥料時(shí)可以減輕或省略粉碎處理的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)?，爐渣成分中的2CaO·SiO2成分(硅酸二鈣)冷卻(慢冷卻)時(shí)，通過相變化體積膨脹，由此爐渣達(dá)到粉化。
圖3表示，將回收的爐渣以100℃以下的冷卻速度冷卻得到的物質(zhì)中，爐渣堿度和冷卻時(shí)的粉化性(粉化指數(shù))之間關(guān)系，其中，粉化指數(shù)表示使冷卻后的爐渣通過65mm篩時(shí)5mm以下顆粒的比例(質(zhì)量％)。根據(jù)圖3，慢冷卻的爐渣的爐渣堿度在1.5～2.5范圍中得到了高的粉化指數(shù)。另一方面，在爐渣堿度小于1.5，超過2.5的范圍中，由于2CaO·SiO2以外的化合物的生成量增多，2CaO·SiO2的比例減少，其粉化性下降。
此外，在以往通常進(jìn)行的脫磷處理中，為了促進(jìn)CaO的渣化，添加CaF2(螢石)作為脫磷劑的一部分，但由于添加該CaF2，爐渣中的氟濃度增加，相對(duì)于1質(zhì)量％的F，大約11質(zhì)量％的P2O5作為磷灰石被固定，可溶性(檸檬酸可溶性)磷酸濃度下降，存在不能發(fā)揮作為硅酸磷酸肥料的作用的問題。因此，鐵水脫磷爐渣，優(yōu)選盡量減少F含量，更加優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含F(xiàn)(即，除了不可避免的作為不純物質(zhì)含有F以外，不含來自脫磷劑的F)。鐵水脫磷爐渣實(shí)質(zhì)上不含F(xiàn)時(shí)，作為難溶性化合物的氟磷灰石(Ca5·(PO4)3·F)減少，且磷酸鈣、藍(lán)硅磷灰石(5CaO·P2O5·SiO2)或疊磷硅鈣石(7CaO·P2O5·2SiO2)增加，從而可溶性磷酸的比例會(huì)增大。
因此，在可以得到鐵水脫磷爐渣的脫磷處理中，優(yōu)選僅使用實(shí)質(zhì)上不含CaF2且以CaO為主體的脫磷劑(但是，可以含有不可避免的作為不純物質(zhì)的少量F)，這樣得到的脫磷爐渣同時(shí)含有硅酸和磷酸，且實(shí)質(zhì)上不含F(xiàn)，由此磷酸的溶劑特性變得極其優(yōu)良。
另外，有關(guān)上述F的優(yōu)選條件，在使用鐵水脫磷爐渣以外的爐渣時(shí)也相同。
如上所述的本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料，可以直接或?qū)嵤┢扑?粉碎)處理和/或整粒(粒度調(diào)整)的基礎(chǔ)上用作硅酸磷酸肥料。而且，上述硅酸磷酸肥料用原料，尤其是實(shí)施破碎處理和/或整粒的硅酸磷酸肥料用原料，優(yōu)選經(jīng)過使用適當(dāng)磷灰石的造粒工序后用作硅酸磷酸肥料，這樣的硅酸磷酸肥料很少出現(xiàn)施肥時(shí)的分散、被雨水流出、地面通水性或通氣性的阻礙等問題。而且，其形狀具有規(guī)則性且接近球狀，不具有棱角，所以也具有良好的處理性。
此外，在本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料中也可以配合其他添加成分，用作硅酸磷酸肥料。
下面，對(duì)于本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料由鐵水脫磷爐渣構(gòu)成時(shí)，其優(yōu)選的制造方法進(jìn)行說明。
鐵水脫磷爐渣為高爐鐵水的脫磷處理中生成的爐渣，該脫磷處理，通過對(duì)鐵水添加作為脫磷劑的石灰源和氧源而進(jìn)行。作為石灰源，通常使用生石灰，但，沒有限定于此。而且，作為氧源，可以使用氣體氧源(氧氣或含氧氣體)和/或固體氧源(例如，鐵礦石、軋制鐵鱗等氧化鐵)。另外，作為如同上述的脫磷劑，可以使用實(shí)質(zhì)上不含CaF2的物質(zhì)。
在該脫磷處理中，根據(jù)處理前的鐵水中的磷濃度、處理后的目標(biāo)磷濃度、如同上述優(yōu)選的爐渣堿度，確定脫磷劑的添加量。
實(shí)施脫磷處理的容器沒有特別的限制，通常使用鐵水罐等鑄桶型容器、魚雷型鐵水罐車、轉(zhuǎn)爐型容器等。脫磷處理對(duì)于分離在前工序(例如，脫硅工序)中產(chǎn)生的爐渣的鐵水進(jìn)行。
另外，氧源的供給方法沒有特別的限制，供給氣體氧時(shí)，可以通過利用供氧噴槍頂吹或向鐵水中噴射，或底吹等的任意方法供給，另外，供給固體氧源時(shí)，可以通過利用浸漬噴槍噴射或上置裝入等任意方法向鐵水中供給。其中，在氣體氧的供給中，在使用轉(zhuǎn)爐型容器或鐵水罐實(shí)施脫磷處理時(shí)，一般通過利用供氧噴槍頂吹，另外，在使用魚雷型鐵水罐車實(shí)施時(shí)，一般利用浸漬噴槍向鐵水中噴射。
此外，石灰源的供給方法也沒有特別的限制，可以通過利用浸漬噴槍噴射或上置裝入等任意方法向鐵水中供給。利用浸漬噴槍向鐵水中的噴射，也可以與上述固體氧源同時(shí)進(jìn)行。而且，為了提高脫磷效率，可以使用載氣從鐵水的浴面上方向浴面投射(噴吹)石灰源。作為該載氣，可以使用氮?dú)饣蚨栊詺怏w或如同前述的氣體氧。
此外，供給石灰源和氧源的浴面或浴中的位置可以任意選擇，但，為了提高脫磷效率，可以在浴面或浴中的同一位置供給石灰源和氧源。而且，以同樣的目的，可以使用脫磷劑的一部分或全部中，使石灰源和氧源一體化的FeO-CaO系脫磷劑。
使用轉(zhuǎn)爐型容器進(jìn)行脫磷處理，可以得到特別好的效果(脫磷效果)。這是因?yàn)椋D(zhuǎn)爐型容器與鑄桶或鐵水罐相比，自由空間大，從而可以增大攪拌動(dòng)力，由此可以產(chǎn)生迅速的渣化和P的物質(zhì)移動(dòng)。通常，在轉(zhuǎn)爐型容器中進(jìn)行的脫磷精煉中，利用供氧噴槍等吹煉氧氣。
此外，為了進(jìn)一步提高脫磷反應(yīng)效率，優(yōu)選對(duì)于鐵水實(shí)施氣體攪拌。該氣體攪拌，例如，通過噴槍或底吹噴嘴等向鐵水中吹入氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w而進(jìn)行。作為該攪拌氣體的供給量，為了得到充分的攪拌性，設(shè)定為0.02Nm3/min/鐵水噸以上，而且，如果浴的攪拌過強(qiáng)，鐵水中的C還原生成的FeO的速度過大，因此優(yōu)選在0.3Nm3/min/鐵水噸以下。
在脫磷處理中為了提高脫磷處理效率，優(yōu)選處理前的鐵水中Si濃度盡量低，而且由此爐渣量也會(huì)變少，所以可以得到磷酸濃度高的脫磷爐渣。
這樣鐵水得到脫磷處理，在鐵水中生成硅酸磷酸肥料組成的脫磷爐渣。在脫磷處理結(jié)束之后，從鐵水保持容器中取出鐵水脫磷爐渣，進(jìn)行冷卻使其固化。冷卻和固化，可以在從鐵水保持容器中取出時(shí)進(jìn)行，也可以在裝入容器之后，從該容器取出時(shí)進(jìn)行。
作為冷卻固化的方法，如同前述，在冷卻熔融體或過冷液體溫度區(qū)域時(shí)，例如，可以采用在生成的鐵水脫磷爐渣中噴吹高壓空氣使其飛散、冷卻的同時(shí)達(dá)到粒狀化的方法(風(fēng)碎法)；在鐵水脫磷爐渣中噴射高壓水使其飛散、冷卻的同時(shí)達(dá)到粒狀化的方法(水碎法)；使在厚鋼板上生成的鐵水脫磷爐渣流出，通過利用厚鋼板的強(qiáng)制冷卻和向空氣中的放熱進(jìn)行冷卻的方法等。而且，在慢冷卻時(shí)，將爐渣裝入渣罐中，之后，在爐渣處理場(chǎng)進(jìn)行排渣。
經(jīng)過這樣的冷卻固化，可以得到作為硅酸磷酸肥料用原料的鐵水脫磷爐渣。
如同上述所制造的硅酸磷酸肥料用原料，只要粒度適當(dāng)，可以直接用作硅酸磷酸肥料，但，冷卻固化后的形狀為塊狀等時(shí)，進(jìn)行破碎(粉碎)處理和/或整粒(通過篩分等的粒度調(diào)整)之后用作硅酸磷酸肥料。而且，根據(jù)情況，也可以配合其他添加成分之后，用作硅酸磷酸肥料。
硅酸磷酸肥料用原料的破碎(粉碎)方法沒有特別的限制，可以采用任意方法。例如，可以使用顎式破碎機(jī)、桿式破碎機(jī)、磨蝕機(jī)、葉輪破碎機(jī)等粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎處理。而且，整?？梢允褂萌我夂Y分裝置進(jìn)行，也可以在對(duì)硅酸磷酸肥料用原料實(shí)施粉碎處理之后，進(jìn)行整粒。
此外，已進(jìn)行破碎處理和/或整粒的硅酸磷酸肥料用原料，優(yōu)選通過使用適當(dāng)粘合劑的造粒工序之后用作硅酸磷酸肥料，這樣造粒的硅酸磷酸肥料，很少出現(xiàn)施肥時(shí)的飛散、被雨水流出、地面通水性或通氣性的阻礙等問題。而且，形狀具有規(guī)則性且接近球狀，不具有棱角，所以也具有良好的處理性。
造粒方法沒有特別的限制，可以采用一般的造粒方法，例如，可以采用在混合機(jī)中混合從上述粉碎處理中得到的粉碎物和粘合劑，一邊添加適量的水，一邊利用造粒機(jī)實(shí)施造粒，之后，實(shí)施干燥的方法。
作為造粒機(jī)，可以使用一般使用的造粒機(jī)，例如，旋轉(zhuǎn)皿型造粒機(jī)、旋轉(zhuǎn)筒型造粒機(jī)等，在造粒后還沒有達(dá)到粒度范圍內(nèi)時(shí)，優(yōu)選采用直接或經(jīng)過粉碎等處理之后再度回到混合機(jī)中，將其作為原料的一部分再次利用的連續(xù)造粒方法。
圖4表示硅酸磷酸肥料用原料的造粒工序的一例，經(jīng)上述粉碎處理得到的粉碎物(硅酸磷酸肥料用原料)1，通過斗式裝載機(jī)被裝入裝料斗2中，被計(jì)量的粉碎物1從裝料斗2通過傳送機(jī)3供給滾筒式旋轉(zhuǎn)型造粒機(jī)4。蓄留在容器6中的粘合劑5，也供給該滾筒式旋轉(zhuǎn)型造粒機(jī)4，且通過旋轉(zhuǎn)滾筒式旋轉(zhuǎn)型造粒機(jī)4，混合粉碎物1和粘合劑5使其造粒。之后，造粒物在干燥器7中被干燥，并通過升降機(jī)8被供給于篩分裝置9中，進(jìn)而，在冷卻器10中被冷卻而成為造粒肥料。而且，也可以在冷卻器10中冷卻之后，進(jìn)行篩分而做成造粒肥料。
圖5表示硅酸磷酸肥料用原料的造粒工序的其他例，經(jīng)上述粉碎處理得到的粉碎物1被裝入裝料斗12中，被計(jì)量的粉碎物1從裝料斗12被裝入攪拌機(jī)15中。而且，蓄留在容器14中的粘合劑13，也以規(guī)定量被裝入攪拌機(jī)15中。之后，在攪拌機(jī)15中，粉碎物1和粘合劑13被混合，該混合物被供給于皿狀造粒機(jī)16中，在該皿狀造粒機(jī)16中被造粒。在皿狀造粒機(jī)16中被造粒的造粒物，搭乘在帶式傳送機(jī)17中，之后的工序與圖4一樣，在干燥器7中被干燥，通過升降機(jī)8向篩分裝置9供給并進(jìn)行篩分，進(jìn)而在冷卻器10中被冷卻而成為造粒肥料。
在造粒工序中使用的粘合劑也沒有特別的限制，例如，可以單獨(dú)或混合使用選自磷酸、粘土、膨潤(rùn)土、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚丙烯酸、糖蜜、木質(zhì)素、硫酸鎂、淀粉等的一種以上，但，由于在造粒性和施肥后的肥料粒子的崩解性方面，淀粉、硫酸鎂、木質(zhì)素最為適合，所以優(yōu)選將在其中選擇的一種以上用作粘合劑的主要成分。
在將硅酸磷酸肥料用原料造粒而制造造粒物肥料時(shí)，作為對(duì)粘合劑要求的特性，可以例舉，①應(yīng)得到優(yōu)良的造粒性；②在施肥后肥料粒子(造粒物)應(yīng)容易崩解并可以分散在土壤中；③應(yīng)具有一定的硬度，從而在制造中及流通至施肥的處理過程中，粒子不崩解；和④粘合劑成分對(duì)于包括土壤的環(huán)境應(yīng)不會(huì)帶來不良影響等。上述淀粉、硫酸鎂、木質(zhì)素，全部滿足這些特性要求。而且，其中使用淀粉時(shí)，被造粒的肥料粒子的硬度特別高，而且，淀粉可以溶解在雨水或土壤中的水分中，以適當(dāng)?shù)乃俣缺澜夥柿狭Ｗ?，所以特別優(yōu)選使用淀粉。另外，由于淀粉通過添加水分使其糊化，之后通過干燥使其固化，所以也具有優(yōu)良的造粒性，進(jìn)而，可以被土壤中的微生物分解，所以不會(huì)給植物或環(huán)境帶來不良影響。
作為粘合劑使用的淀粉，可以例舉以玉米、木薯、小麥、馬鈴薯、大米等為原料的淀粉。這些淀粉，根據(jù)原料，作為其構(gòu)成成分的直鏈淀粉(d-葡萄糖以長(zhǎng)的直鏈狀結(jié)合的物質(zhì))和支鏈淀粉(d-葡萄糖以分支狀結(jié)合的物質(zhì))的比例不同，糯米或粘玉米等支鏈淀粉的比例高。進(jìn)而，作為淀粉的種類，可以直接是生淀粉，也可以是通過熱或酸、堿、鹽、氧等處理的加工淀粉。這些淀粉，不論其種類，都是具有糊化性質(zhì)的物質(zhì)，適于用作造粒粘合劑。
這樣被造粒的硅酸磷酸肥料的平均粒徑，優(yōu)選0.5～6mm。如果平均粒徑小于0.5mm，在施肥時(shí)容易被風(fēng)吹散，或其處理性下降，另一方面，如果超過6mm，則難以均勻播撒。更加優(yōu)選粒徑為1～5mm。
在脫磷處理之后，將生成的爐渣作為硅酸磷酸肥料用原料進(jìn)行回收。這些爐渣的組成如表1所示，實(shí)施例的硅酸磷酸肥料用原料任一個(gè)都含有磷酸，且可溶性硅酸的含量為10質(zhì)量％以上。另外，其中，被回收之后將1300～100℃的溫度區(qū)域，以100℃以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻(慢冷卻)而得到的爐渣中，爐渣堿度為1.5～2.5的那些具有良好的粉化性。表1 *1 S-SiO2可溶性硅酸C-P2O5可溶性磷酸*2 CaO/SiO2*3 回收的爐渣在1300～1000℃的溫度區(qū)域的冷卻速度慢冷卻低于100℃/分，淬火100℃/分以上*4 ○通過65mm的篩時(shí)5mm以下粒子的比例為50質(zhì)量％以上×通過65mm的篩時(shí)5mm以下粒子的比例為小于50質(zhì)量％
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料，由含有在鐵水中作為硅氧化物的硅酸和作為磷氧化物的磷酸，且含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸的爐渣構(gòu)成，所以廉價(jià)且具有優(yōu)良的肥料特性而適于制造硅酸磷酸肥料的制造。另外，本發(fā)明的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，可以穩(wěn)定制造上述爐渣，所以適合作為廉價(jià)且具有優(yōu)良的肥料特性的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法。
權(quán)利要求
1.硅酸磷酸肥料用原料，在高爐鐵水的鐵水預(yù)處理工序中回收，其特征在于，含有在鐵水中作為硅氧化物的硅酸和作為磷氧化物的磷酸，且含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅酸磷酸肥料用原料，其特征在于，爐渣含有2質(zhì)量％以上的可溶性磷酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅酸磷酸肥料用原料，其特征在于，爐渣為鐵水脫磷爐渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的硅酸磷酸肥料用原料，其特征在于，爐渣的堿度(CaO/SiO2)為1.5～2.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅酸磷酸肥料用原料，其特征在于，爐渣是在鐵水預(yù)處理工序中被回收之后，將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以低于100℃/分的冷卻速度進(jìn)行冷卻而得到的爐渣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的硅酸磷酸肥料用原料，其特征在于，爐渣是在鐵水預(yù)處理工序中被回收之后，將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以100℃/分以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻而得到的爐渣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的硅酸磷酸肥料用原料，其特征在于，爐渣為實(shí)質(zhì)上不含氟的爐渣。
8.硅酸磷酸肥料，其特征在于，由權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的硅酸磷酸肥料用原料構(gòu)成，或以該硅酸磷酸肥料用原料為主要原料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅酸磷酸肥料，其特征在于，硅酸磷酸肥料用原料為實(shí)施了粉碎處理和/或整粒的物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的硅酸磷酸肥料，其特征在于，是一種通過在硅酸磷酸肥料用原料中添加粘合劑進(jìn)行造粒而得到的造粒物。
11.硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其特征在于，在高爐鐵水的鐵水預(yù)處理中，在鐵水中添加CaO源和氧源，促使在鐵水中發(fā)生硅的氧化反應(yīng)和鐵水的脫磷反應(yīng)，通過回收含有在該反應(yīng)中生成的硅酸和磷酸的爐渣并使其固化，得到含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸，且含有磷酸的爐渣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其特征在于，鐵水預(yù)處理工序?yàn)殍F水脫磷工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其特征在于，回收堿度(CaO/SiO2)為1.5～2.5的爐渣，并使其固化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其特征在于，將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以低于100℃/分的冷卻速度進(jìn)行冷卻而將回收的爐渣固化。
15.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13所述的硅酸磷酸肥料用原料的制造方法，其特征在于，將至少在1300～1000℃的溫度區(qū)域以100℃/分以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻而將回收的爐渣固化。
16.硅酸磷酸肥料的制造方法，其特征在于，使用通過權(quán)利要求11、12、13、14或15所述的制造方法得到的硅酸磷酸肥料用原料，制造硅酸磷酸肥料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的硅酸磷酸肥料的制造方法，其特征在于，包括對(duì)硅酸磷酸肥料用原料實(shí)施破碎處理和/或整粒的工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的硅酸磷酸肥料的制造方法，其特征在于，包括在硅酸磷酸肥料用原料中添加粘合劑而進(jìn)行造粒的工序。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供由于含有適量的磷酸，硅酸的溶解特性優(yōu)良，而且可以廉價(jià)制造的硅酸磷酸肥料用原料及適合其制造的原料制造方法。因此硅酸磷酸肥料用原料，是在高爐鐵水的鐵水預(yù)處理中回收的爐渣，含有在鐵水中作為硅氧化物的硅酸和作為磷氧化物的磷酸，且含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸。該硅酸磷酸肥料用原料，由于所含磷酸的作用使硅酸的溶解特性變得優(yōu)良，同時(shí)硅酸容易被植物吸收，且磷酸本身也作為肥效成分發(fā)揮作用，所以作為肥料的特性優(yōu)良，而且由于可以直接使用在鐵水預(yù)處理中回收的爐渣，所以可以廉價(jià)制造。另外，在原料制造方法中，對(duì)于高爐鐵水的鐵水預(yù)處理工序，在鐵水中添加CaO源和氧源，促使在鐵水中發(fā)生硅的氧化反應(yīng)和鐵水的脫磷反應(yīng)，通過回收含有在該反應(yīng)中生成的硅酸和磷酸的爐渣，得到含有10質(zhì)量％以上的可溶性硅酸，且含有磷酸的爐渣。
文檔編號(hào)C05B5/00GK1481346SQ02803355
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2002年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者八尾泰子, 渡邊圭兒, 高橋達(dá)人, 井上茂, 人, 兒 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社