JP2004345940A - 珪酸燐酸肥料用原料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 高炉溶銑の溶銑予備処理工程で回収される特定の塩基度を有するスラグが、特殊な処理を加えることなくそのまま珪酸燐酸肥料用原料として利用でき、しかも肥料として優れた特性を有することを見出しなされたもので、高炉溶銑の溶銑予備処理工程で回収されるスラグであって、溶銑中の珪素の酸化物である珪酸と燐の酸化物である燐酸とを含み、塩基度(CaO/SiO2)が1.0以上、1.5未満で且つ可溶性珪酸を10mass%以上含有するスラグからなる。好ましくは、スラグがク溶性燐酸を2mass%以上含有し、さらに、スラグ中のク溶性燐酸(C−P2O5)と可溶性珪酸(S−SiO2)の質量比[C−P2O5/S−SiO2]を0.1〜0.8とする。
【選択図】 図2
Description
珪酸質肥料は天然資源である珪灰石からも製造されるが、現在では多くの珪酸質肥料が高炉スラグを原料として製造されている。
また、特許文献2には、溶銑予備処理によって生じる主として転炉スラグを活用した珪酸質肥料及びその製造方法が提案されている。
また、本発明の他の目的は、作物の珪酸と燐酸の吸収量に対応した最適な組成を有し、作物に必要な珪酸と燐酸を同時に施肥することが可能な珪酸燐酸肥料用原料を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記珪酸燐酸肥料用原料から得られる珪酸燐酸肥料及びその製造方法を提供することにある。
[1] 高炉溶銑の溶銑予備処理工程で回収されるスラグであって、溶銑中の珪素の酸化物である珪酸と燐の酸化物である燐酸とを含み、塩基度(CaO/SiO2)が1.0以上、1.5未満で且つ可溶性珪酸を10mass%以上含有するスラグからなることを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料。
[2] 上記[1]の珪酸燐酸肥料用原料において、スラグがク溶性燐酸を2mass%以上含有することを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料。
[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの珪酸燐酸肥料用原料において、スラグ中の可溶性CaOの含有量が30mass%以下であることを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料。
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかの珪酸燐酸肥料用原料において、スラグが溶銑脱燐スラグであることを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料。
[6] 上記[1]〜[5]のいずれかの珪酸燐酸肥料用原料において、スラグが実質的にフッ素を含まないスラグであることを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料。
[8] 上記[7]の珪酸燐酸肥料において、珪酸燐酸肥料用原料が破砕処理及び/又は整粒されたものであることを特徴とする珪酸燐酸肥料。
[9] 上記[7]又は[8]の珪酸燐酸肥料において、珪酸燐酸肥料用原料にバインダーを添加して造粒することにより得られた造粒物であることを特徴とする珪酸燐酸肥料。
[10] 高炉溶銑の溶銑予備処理工程において、溶銑にCaO源と酸素源を添加して溶銑中の珪素の酸化反応と溶銑の脱燐反応を生じさせ、該反応で生成した珪酸と燐酸を含むスラグを回収して固化させることにより、珪酸と燐酸を含み、塩基度(CaO/SiO2)が1.0以上、1.5未満で且つ可溶性珪酸を10mass%以上含有するスラグを得ることを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料の製造方法。
[12] 上記[10]又は[11]の製造方法において、溶銑予備処理工程において溶銑にCaO源を添加するとともに、その添加量を調整することで回収するスラグの塩基度(CaO/SiO2)を調整することを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料の製造方法。
[13] 上記[10]〜[12]のいずれかの製造方法で得られた珪酸燐酸肥料用原料を用いて珪酸燐酸肥料を製造することを特徴とする珪酸燐酸肥料の製造方法。
[14] 上記[13]の製造方法において、珪酸燐酸肥料用原料を破砕処理及び/又は整粒する工程を有することを特徴とする珪酸燐酸肥料の製造方法。
[15] 上記[13]又は[14]の製造方法において、珪酸燐酸肥料用原料にバインダーを添加して造粒する工程を有することを特徴とする珪酸燐酸肥料の製造方法。
また、請求項3に係る珪酸燐酸肥料用原料は、作物の珪酸と燐酸の吸収量に対応した最適な組成を有するため、農地に対して作物に必要とされる珪酸と燐酸を同時に投入することができ、施肥の省力化を図ることができる。
また、本発明の製造方法によれば、このような優れた特性を有する珪酸燐酸肥料用原料を安定的に且つ安価に製造することができる。
本発明の珪酸燐酸肥料用原料は、高炉溶銑の溶銑予備処理工程で回収されるスラグであって、溶銑中の珪素の酸化物である珪酸と燐の酸化物である燐酸とを含み、且つ可溶性珪酸を10mass%以上含有するスラグからなるものである。ここで、本発明において可溶性珪酸並びに可溶性CaO(石灰)とは0.5molの塩酸溶液に可溶な珪酸並びにCaO(石灰)を指し、またク溶性燐酸とは2%クエン酸溶液(pH2)可溶分の燐酸を指す。なお、分析法は肥料分析法(農林水産省農業環境技術研究所法)に従う。
従来一般に行われている脱燐処理ではCaOの滓化を促進するため脱燐剤の一部としてCaF2(ホタル石)が添加されているが、このCaF2の添加によりスラグ中のフッ素濃度が高まると1mass%のFに対して約11mass%のP2O5がアパタイトとして固定されることになり、ク溶性(クエン酸可溶性)の燐酸濃度が低下し、珪酸燐酸肥料としての役割を果たせなくなるという問題がある。このため溶銑脱燐スラグはF含有量が可能な限り少ないことが望ましく、好ましくは実質的にFを含まない(すなわち、不可避的不純物として含まれるFを除き、脱燐剤に由来するFを含まない)ことが望ましい。溶銑脱燐スラグが実質的にFを含まない場合、不溶性化合物であるフッ素アパタイト(Ca5(PO4)3F)が少なく且つリン酸カルシウム、シリコカーノタイト(5CaO・P2O5・SiO2)又はナーゲルシュミタイト(7CaO・P2O5・2SiO2)が増加するので、ク溶性燐酸の割合が高まることになる。
なお、以上述べたFに関する好ましい条件は、溶銑脱燐スラグ以外のスラグを用いる場合も同様である。
脱燐処理において脱燐剤として添加されるCaOは、アルカリ分としての肥料成分である。しかし、先に述べたように昨今ではアルカリ分の少ない珪酸質肥料が求められているため、可溶性CaO含有量を少なくすることが求められている。したがって、珪酸の溶解性を向上させる可溶性CaO量は30mass%以下とすることが好ましい。一方、可溶性CaO量の下限は、スラグ中のSiO2含有量とスラグ塩基度との関係からして10mass%程度となる。
また、本発明の珪酸燐酸肥料用原料に他の添加成分を配合し、珪酸燐酸肥料としてもよい。
溶銑脱燐スラグは高炉溶銑の脱燐処理で生成するスラグであり、この脱燐処理は、溶銑に対して脱燐剤として石灰源と酸素源を添加して行われる。石灰源としては通常は生石灰が用いられるが、これに限定されるものではない。また、酸素源としては、気体酸素源(酸素ガス又は酸素含有ガス)及び/又は固体酸素源(例えば、鉄鉱石、ミルスケール等の酸化鉄)が用いられる。また、先に述べたように脱燐剤としてはCaF2を実質的に含まないものを用いることが好ましい。
この脱燐処理では、処理前の溶銑中の燐濃度、処理後の目標燐濃度、上述した好ましいスラグ塩基度に応じて脱燐剤の添加量が決定される。
また、酸素源の供給方法に特別な制約はなく、気体酸素の場合には送酸ランスによる上吹きや溶銑中へのインジェクション、或いは底吹きなどの任意の方法で送酸を行うことができ、また、固体酸素源の場合には浸漬ランスによるインジェクションや上置き装入などの任意の方法で溶銑中への供給を行うことができる。なお、気体酸素を供給する場合、脱燐処理を転炉型容器や溶銑鍋などを用いて実施する場合には送酸ランスによる上吹きが、また、トーピードを用いて実施する場合には浸漬ランスによる溶銑中へのインジェクションが一般的である。
脱燐処理は転炉型容器を用いて行った方が特に大きな効果(脱燐効率)が得られる。これは、転炉型容器は取鍋やトーピードに較べてフリーボードが大きいために撹拌動力を大きくすることができ、これにより迅速な滓化とPの物質移動が生じるためである。通常、転炉型容器で行われる脱燐精錬では、送酸ランス等から酸素を吹錬する。
脱燐処理における脱燐処理効率を高めるためには、処理前の溶銑中Si濃度がなるべく低い方が好ましく、またこれによりスラグ量も少なくなるため、燐酸濃度の高い脱燐スラグを得ることができる。
冷却固化の方法としては、融体又は過冷却液体温度領域を冷却する場合には、例えば、生成した溶銑脱燐スラグに高圧空気を吹きつけて飛散させ、冷却するとともに粒状化する方法(風砕法)、溶銑脱燐スラグに高圧水を吹きつけて飛散させ、冷却するとともに粒状化する方法(水砕法)、厚鋼板上に生成した溶銑脱燐スラグを流出させ、厚鋼板による強制冷却と空気への放熱により冷却する方法、などの方法を採ることができる。また、徐冷する場合には、スラグを滓ポットに受け、その後、スラグ処理場に排滓する。
このような冷却固化を経て珪酸燐酸肥料用原料である溶銑脱燐スラグが得られる。
珪酸燐酸肥料用原料の破砕(粉砕)方法に特別な制限はなく、どのような方法を採用してもよい。例えば、ジョークラッシャー、ロッドミル、フレッドミル、インペラブレーカーなどの粉砕機を用いて粉砕処理することができる。また、整粒は任意の篩い分け装置などを用いて行えばよく、珪酸燐酸肥料用原料を粉砕処理した後、整粒を行ってもよい。
造粒機としては、一般的に使用されるもの、例えば、回転皿型造粒機、回転円筒型造粒機等を用いることができ、造粒後に所定の粒度範囲に入らないものは直接又は粉砕などの処理をした後に再度混合機に戻し、原料の一部として再利用する連続造粒方法を採ることが好ましい。
Claims (15)
- 高炉溶銑の溶銑予備処理工程で回収されるスラグであって、溶銑中の珪素の酸化物である珪酸と燐の酸化物である燐酸とを含み、塩基度(CaO/SiO2)が1.0以上、1.5未満で且つ可溶性珪酸を10mass%以上含有するスラグからなることを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料。
- スラグがク溶性燐酸を2mass%以上含有することを特徴とする請求項1に記載の珪酸燐酸肥料用原料。
- スラグ中のク溶性燐酸(C−P2O5)と可溶性珪酸(S−SiO2)の質量比[C−P2O5/S−SiO2]が0.1〜0.8であることを特徴とする請求項1又は2に記載の珪酸燐酸肥料用原料。
- スラグ中の可溶性CaOの含有量が30mass%以下であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の珪酸燐酸肥料用原料。
- スラグが溶銑脱燐スラグであることを特徴とする請求項1、2、3又は4に記載の珪酸燐酸肥料用原料。
- スラグが実質的にフッ素を含まないスラグであることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5に記載の珪酸燐酸肥料用原料。
- 請求項1、2、3、4、5又は6に記載の珪酸燐酸肥料用原料からなる又は該珪酸燐酸肥料用原料を主原料としたことを特徴とする珪酸燐酸肥料。
- 珪酸燐酸肥料用原料が破砕処理及び/又は整粒されたものであることを特徴とする請求項7に記載の珪酸燐酸肥料。
- 珪酸燐酸肥料用原料にバインダーを添加して造粒することにより得られた造粒物であることを特徴とする請求項7又は8に記載の珪酸燐酸肥料。
- 高炉溶銑の溶銑予備処理工程において、溶銑にCaO源と酸素源を添加して溶銑中の珪素の酸化反応と溶銑の脱燐反応を生じさせ、該反応で生成した珪酸と燐酸を含むスラグを回収して固化させることにより、珪酸と燐酸を含み、塩基度(CaO/SiO2)が1.0以上、1.5未満で且つ可溶性珪酸を10mass%以上含有するスラグを得ることを特徴とする珪酸燐酸肥料用原料の製造方法。
- 溶銑予備処理工程が溶銑脱燐工程であることを特徴とする請求項10に記載の珪酸燐酸肥料用原料の製造方法。
- 溶銑予備処理工程において溶銑にCaO源を添加するとともに、その添加量を調整することで回収するスラグの塩基度(CaO/SiO2)を調整することを特徴とする請求項10又は11に記載の珪酸燐酸肥料用原料の製造方法。
- 請求項10、11又は12の製造方法で得られた珪酸燐酸肥料用原料を用いて珪酸燐酸肥料を製造することを特徴とする珪酸燐酸肥料の製造方法。
- 珪酸燐酸肥料用原料を破砕処理及び/又は整粒する工程を有することを特徴とする請求項13に記載の珪酸燐酸肥料の製造方法。
- 珪酸燐酸肥料用原料にバインダーを添加して造粒する工程を有することを特徴とする請求項13又は14に記載の珪酸燐酸肥料の製造方法。
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