CN109641810A - 肥料原料用炼钢炉渣、肥料原料用炼钢炉渣的制造方法、肥料的制造方法及施肥方法 - Google Patents

肥料原料用炼钢炉渣、肥料原料用炼钢炉渣的制造方法、肥料的制造方法及施肥方法 Download PDF

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Abstract

即使为降雨量多的地域、河川的泛滥多的地域的酸性土壤，也会没有水流导致的流失地、容易并且低成本地供给多种元素作为植物的肥料。[解決方案]本发明的肥料原料用炼钢炉渣以质量％计含有P2O5：2％以上且8％以下、MnO：3％以上且10％以下、硼：0.005％以上且小于0.05％、总铁：15％以上且30％以下、CaO：29％以上且小于38％、SiO2：16％以上且小于22％、硫：0.1％以上且0.6％以下、MgO：4％以上且8％以下、Al2O3：0.5％以上且3％以下，前述P2O5中的可溶性P2O5的比例为50％以上，前述MnO中的枸溶性MnO的比例为80％以上，所述肥料原料用炼钢炉渣的以(CaO含量/SiO2含量)表示的炉渣碱度大于1.5且为2.2以下，体积比重为2.3以上且3.2以下。

Description

肥料原料用炼钢炉渣、肥料原料用炼钢炉渣的制造方法、肥料 的制造方法及施肥方法
技术领域
本发明涉及肥料原料用炼钢炉渣、肥料原料用炼钢炉渣的制造方法、肥料的制造方法及施肥方法。
背景技术
作为植物的生长所必需的元素，已知有氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、氧(O)、氢(H)、碳(C)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、锌(Zn)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜(Cu)、氯(Cl)。
已知上述元素中，氮(N)、磷(P)、钾(K)被称为肥料的三要素，是植物大量需要的元素。另外，钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)被称为中量元素，可以说是仅次于上述三要素的植物所必需的元素。进而，对于铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、锌(Zn)、钼(Mo)、铜(Cu)、氯(Cl)而言，植物需要微量，因此也被称为微量元素。
进而，上述元素中，硼(B)近年来逐渐判明是形成植物的根的细胞的细胞壁所必需的元素。另外，大米、小麦、玉米等世界人口的主要粮食作物为除了上述元素以外、还大量需要硅(Si)的硅酸作物。
用于对植物供给Ca、P、Si、Mg、Fe、Mn、B、S各元素的方法的一种当中有叶面散布。叶面散布中，对于各元素，例如使用下述物质。
Ca：氯化钙、
P：磷酸二氢钾、
Mg：硫酸镁、
Fe：硫酸亚铁、
Mn：硫酸锰、
B：硼酸、
Si：硅酸钾、
S：硫酸钙(石膏)、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰
但是，由于叶面散布为作业花费工夫的方法，因此正在期望能够不依赖于叶面散布地使上述的各元素由根吸收的方法。
另一方面，通过炼铁业的铁水预备处理及脱碳处理得到的炼钢炉渣由于包含各种矿物质作为其构成成分，因此如以下的专利文献1～专利文献9中所公开那样，作为肥料、土壤改良材料使用。
例如，以下的专利文献1中对在炼铁工艺中的高炉铁水的铁水预备处理时通过脱磷处理回收的硅酸磷酸肥料用原料和所述硅酸磷酸肥料用原料的制造方法进行了报告。
以下的专利文献2中报告了将由炼铁工艺的铁水预备处理工艺得到的炼钢炉渣作为原料来制造矿渣磷酸肥料的方法。
以下的专利文献3中报告了由炼铁工艺的炼钢炉渣制成的炉渣粒有水稻的增收效果、也有温室效果气体的抑制效果。
以下的专利文献4及专利文献5中报告了使用一个转炉型精炼炉依次实施脱硅处理及脱磷处理的铁水预备处理方法，以下的专利文献6中报告了通过炼铁工艺的铁水预备处理工序制造硅酸质肥料的方法。
以下的专利文献7中报告了通过将仅包含不溶出性的硅酸的煤灰与熔融状态的不锈钢的炉渣混合来使硅酸的溶出成为可能的硅酸质肥料。
以下的专利文献8中报告了肥料用含磷酸炉渣的制造方法，以下的专利文献9中报告了由炼铁工艺得到的磷酸质肥料原料的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5105322号
专利文献2：日本特许第6040064号
专利文献3：日本特许第5881286号
专利文献4：日本特许第5983900号
专利文献5：日本特开2016-29206号公报
专利文献6：日本特许第4246782号
专利文献7：日本特许第4040542号
专利文献8：日本特许第6119361号
专利文献9：日本特许第6011556号
发明内容
发明要解决的问题
将包含P、Fe、Mn、Zn、Si、Ca、Mg、B、S等各元素的多种物质以能够期待各元素的肥料效果的比例施用会花费成本和工夫。另外，在土壤中施用包含各元素的物质的情况下，由于每个物质的比重不同，因此比重小的物质在降雨量多的地域、河川泛滥多的地域的土壤中有流失的可能性。其结果，有在植物栽培的一季期间必须在缺乏每种元素的平衡的条件下栽培植物的担心。雨水由于溶入有空气中的二氧化碳气体，因此显示pH5.6左右的弱酸性。另外，近年来，由于包含硫氧化物、氮氧化物的废气的影响，在东南亚地域等会降下pH4左右的酸雨也成为问题。在降雨量多的地域、因其雨水而导致河川的泛滥多的地域的土壤中，受长期暴露于这种酸性的雨水的影响，存在Fe、Mn、B等元素从土壤流失从而不足的可能性。
从粮食的稳定供给的观点出发，在降雨量多的地域、河川的泛滥多的地域的土壤中能够稳定地栽培大米、小麦、玉米等硅酸植物也是极其重要的。
另外，中量元素中，Ca、Mg为植物的根的生长、光合成所必需的元素。另外，所述Ca、Mg是以石灰、苦土的形式显示出碱性的、通过肥料分析法等测定的碱性成分的主要的构成元素，也是对受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤具有提高土壤的pH从而改良至适于植物栽培的pH的效果的元素。
另外，中量元素中，S为含硫的氨基酸的生物合成所必需的元素，在大蒜、洋葱、葱等石蒜科或百合科植物的栽培中，为特别需要的元素。但是，S是添加至土壤中后被氧化而成为硫酸、使土壤酸性化、或通过硫酸盐还原细菌的作用被还原而成为化氢，成为根腐的原因的元素。
另外，Si为稳定地栽培大米、小麦、玉米等硅酸植物所必需的元素，从粮食的稳定供给的观点出发，也极其重要。
如上所述，现状是正在谋求即使为降雨量多的地域、河川的泛滥多的地域的土壤，也可以没有水流导致的流失、容易并且低成本地将P、Fe、Mn、Si、Ca、Mg、S、B等多种元素作为植物的肥料供给的肥料及施肥方法的开发。
因此，本发明是鉴于上述问题而作出的，本发明的目的在于，提供即使为降雨量多的地域、河川的泛滥多的地域的土壤，也可没有水流导致的流失、容易并且低成本地将多种元素作为植物的肥料而供给的肥料原料用炼钢炉渣、肥料原料用炼钢炉渣的制造方法、肥料的制造方法及施肥方法。
用于解决问题的方案
本发明人等鉴于上述问题而进行了反复研究，结果为了供给P、Fe、Mn、Si、Ca、Mg、B、S等多种元素，开发专用于肥料原料用的炼钢炉渣及其制造方法、以及可以供给上述各元素的肥料的制造方法及施肥方法，完成了本发明。
本发明的主旨如下。
[1]一种肥料原料用炼钢炉渣，其以质量％计含有P2O5：2％以上且8％以下、MnO：3％以上且10％以下、硼：0.005％以上且小于0.05％、总铁：15％以上且30％以下、CaO：29％以上且小于38％、SiO2：16％以上且小于22％、硫：0.1％以上且0.6％以下、MgO：4％以上且8％以下、Al2O3：0.5％以上且3％以下，前述P2O5中的可溶性P2O5的比例为50％以上，前述MnO中的枸溶性MnO的比例为80％以上，以(CaO含量/SiO2含量)表示的炉渣碱度大于1.5且为2.2以下，所述肥料原料用炼钢炉渣的体积比重为2.3以上且3.2以下。
[2]根据[1]所述的肥料原料用炼钢炉渣，其含有2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体。
[3]根据[1]或[2]所述的肥料原料用炼钢炉渣，其中，前述硼中的枸溶性硼的比例为95％以上。
[4]根据[1]～[3]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣，其粒径整体小于5mm，并且粒径小于600μm的肥料原料用炼钢炉渣的质量比例相对于总质量为60％以上。
[5]一种[1]～[4]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，以如下方式进行制造：对转炉型锅炉注入高炉铁水，使得以(与从炉口到铁水液面的长度相对应的出液高度/与从炉口到炉内底的长度相对应的炉内高度)来表示的空隙比率成为0.5以上且0.9以下，对前述转炉型锅炉中的前述高炉铁水添加锰矿石、含锰脱碳炉渣、及锰铁中的至少任一者，向前述高炉铁水中加入粒径为30mm以下的生石灰和/或碳酸钙，然后，从插入至前述高炉铁水内的喷枪对前述高炉铁水吹入氧，在1300℃以上且1400℃以下使炉渣泡沫化而进行脱磷处理，使得以(CaO含量/SiO2含量)表示的炉渣碱度大于1.5且为2.2以下，并且使得炉渣中的MnO含量为3质量％以上且10质量％以下。
[6]根据[5]所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，将前述脱磷处理后的熔融炉渣注入到皿状的耐热性容器内并急速冷却，从而使其固化。
[7]根据[6]所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，进行洒水，从而将前述脱磷处理后的熔融炉渣急速冷却。
[8]根据[5]～[7]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，使前述转炉型锅炉倾斜，由此向炉渣锅炉中倾注前述脱磷处理后的熔融炉渣，然后，将前述炉渣锅炉中的前述熔融炉渣向可偏转的第1耐热性容器倾注，在前述第1耐热性容器内进行洒水，由此将前述熔融炉渣急速冷却而使其固化，然后将固化的炉渣破碎，使前述第1耐热性容器偏转，使固化的前述炉渣滑落到第2耐热性容器内来进行破碎。
[9]根据[5]～[8]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，通过急速冷却分别形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体。
[10]根据[5]～[9]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，将炉渣粉碎，使得粒径整体小于5mm，并且粒径小于600μm的肥料原料用炼钢炉渣的质量比例相对于总质量成为60％以上。
[11]一种肥料的制造方法，其中，对通过[5]～[10]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法制造的肥料原料用炼钢炉渣进行粉末化。
[12]根据[11]所述的肥料的制造方法，其中，对粉末化后的前述肥料原料用炼钢炉渣添加规定的结合剂，然后进行造粒。
[13]根据[11]或[12]所述的肥料的制造方法，其中，对所得肥料进一步混合有机物。
[14]根据[13]所述的肥料的制造方法，其中，前述有机物为由家畜粪、植物残渣、及水产品得到的堆肥中的至少任一者。
[15]一种施肥方法，其中，将包含[1]～[4]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣、通过[5]～[10]中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法制造的肥料原料用炼钢炉渣、或通过[11]～[14]中的任一项所述的肥料的制造方法制造的肥料的肥料对pH(H2O)为5.6以上且7.5以下、并且有效态磷酸为5mg/100g干土以下、和/或、锰含量为50mg/100g干土以下、和/或、硼含量为0.05mg/100g干土以下的土壤进行施肥。
[16]根据[15]所述的施肥方法，其中，前述肥料的施用量以前述肥料原料用炼钢炉渣计为0.05t/ha以上且2t/ha以下。
[17]根据[15]或[16]所述的施肥方法，其中，在播种或植苗前将前述肥料撒到耕作层表面、或与该耕作层混合。
[18]根据[15]或[16]所述的施肥方法，其中，将前述肥料撒到要栽培的植物体的附近的耕作层表面、或混合到该耕作层中。
发明的效果
如以上所说明的，根据本发明，即使为降雨量多的地域、河川的泛滥多的地域的土壤，也能够没有水流导致的流失、容易并且低成本地供给多种元素作为植物的肥料。
具体实施方式
以下，详细地对本发明的适宜的实施方式进行说明。
(本发明人等进行的研究内容)
在对本发明的实施方式进行说明之前，首先详细地对本发明人等实施的、涉及之前说明的肥料及施肥方法的要求的研究结果进行说明。
<关于专利文献1中公开的技术的研究>
关于之前所说明的要求，上述专利文献1中公开的硅酸磷酸肥料用原料具有以(CaO含量/SiO2含量)表示的碱度为1.0以上且1.4以下这样的低碱度，因此，对酸性土壤难以产生效果。另外，上述专利文献1中公开的硅酸磷酸肥料用原料由于可溶性CaO的含量低至30质量％以下、碱性弱，因此对酸性土壤仍然难以产生效果。
进而，上述专利文献1中记载了Al2O3含量为10质量％以下的主旨，关注实施例时，Al2O3含量为4.84质量％以上且6.33质量％以下，为超过4质量％的高值。Al是容易与磷酸根离子结合、并且成为妨碍植物的磷吸收的原因的物质，因此期望更低的Al2O3含量。
另外，上述专利文献1中没有关于含有硼的记载及关于硼的肥料效果的记载。
<关于专利文献2中公开的技术的研究>
上述专利文献2中公开了将由炼铁工艺的铁水预备处理工艺得到的炼钢炉渣作为原料来制造矿渣磷酸肥料的方法，但没有关于作为矿渣磷酸肥料的原料的炼钢炉渣的制造方法的记载。另外，根据上述专利文献2的实施例可知，作为原料的炼钢炉渣的枸溶性磷酸含量为2.56质量％以上且2.62质量％以下，无法满足作为矿渣磷酸肥料的标准的“枸溶性磷酸含量3质量％以上”的条件。另外，上述专利文献2中没有关于含有硼和锰的记载、及关于硼及锰的肥料效果的记载。
<关于专利文献3中公开的技术的研究>
上述专利文献3中记载了磷酸的含量为1.5质量％以上且5质量％以下的主旨，但其中关于多少比例能够有效地作用于植物、是否为可溶性磷酸(在彼得曼柠檬酸铵液中溶出的磷酸)，并没有记载。
专利文献3中记载了CaO的含量为20质量％以上且50质量％以下的主旨。作为所述含量的理由，揭示了，在炼铁工序中基本不产生CaO含量小于20质量％或超过50质量％的炼钢炉渣。
另外，专利文献3记载了由炼钢炉渣制成的炉渣粒含有10质量％以上且30质量％以下的SiO2的主旨。专利文献3中，作为其理由，揭示了SiO2小于10质量％的情况下，溶出的可给态硅酸的量变少，因此，不能期待对具有在放满水的水田的土壤表面通过光合成而产生氧的功能的硅藻的生育进行促进的效果。另外，专利文献3中揭示了在炼铁工序中基本不产生包含超过30质量％SiO2这样的炼钢炉渣，因此难以获得。
所述专利文献3中没有关于炉渣的碱度(＝CaO/SiO2)的记载，因此如上所述，CaO的含量为20质量％以上且50质量％以下、并且SiO2的含量为10质量％以上且30质量％以下即可，炉渣的碱度可取0.67(CaO：20质量％、SiO2：30质量％)～5(CaO：50质量％、SiO2：10质量％)的非常宽范围的值。由于炉渣的碱度与磷、铁、锰等肥料有效成分的溶出密切相关，因此认为需要设定适于这些肥料有效元素的溶出的碱度。
进而，专利文献3中记载了由炼钢炉渣制成的炉渣粒含有3.5质量％以上且10质量％以下的MnO的主旨。专利文献3中，作为其理由，揭示了MnO的含量小于3.5质量％的情况下，有可能不会引起对使水田土壤的氧化还原电位上升而言充足的多价锰的溶出。此处，专利文献3中记载的施用量为0.5t/ha以上且5t/ha以下，设想在该范围的施用量下会发生对使水田土壤的氧化还原电位上升而言充足的多价锰的溶出。认为施用量比上述范围少的情况下，需要对更高效地使锰溶出的条件进行研究。
如上所述，专利文献3中没有关于炉渣的碱度的记载，因此在根据专利文献3的CaO含量及SiO2含量所设想的碱度0.67～5的范围中，对于适于磷、锰的高效的溶出的碱度，完全没有研究。
另外，专利文献3中没有关于硼的记载，也没有关于磷、钙、硅、锰等从炉渣的何种组织中溶出的记载。不仅如此，关于施用量也设为0.5t/ha以上且5t/ha以下，需要多施用，因此需要花费肥料的成本和与用于播种的劳作相关的成本，是不利的。
<关于专利文献4、专利文献5中公开的技术的研究>
专利文献4及专利文献5中公开的铁水预备处理方法中，使用一个转炉型精炼炉依次进行脱硅处理及脱磷处理，由此将含有对肥料有效的硅酸的炉渣和含有磷酸的炉渣分开回收。但是，作为肥料，优选同时含有硅酸和磷酸。另外，从得到作为肥料的原料的炉渣的观点出发，分开进行脱硅处理和脱磷处理会花费工夫和成本。另外，专利文献4及专利文献5中，关于制造的脱磷炉渣的组成完全没有公开，另外，也没有关于肥料的记载。因此，不能判断所述专利文献4及专利文献5中公开的炉渣是否适于肥料。
另外，为了适当地控制制造的炉渣的组成，如以下所详细叙述的，本发明人等认为转炉型锅炉的出液高度(即，从炉口到铁水液面的长度)是重要的条件之一。但是，专利文献4中，对于使用一个转炉型精炼炉依次进行脱硅处理及脱磷处理时的出液高度完全没有公开。另外，专利文献5中仅在涉及脱硅处理处有出液高度的比率的记载，对于脱磷处理，没有出液高度相关的记载。
<关于专利文献6中公开的技术的研究>
专利文献6中公开了通过炼铁工艺的铁水预备处理工序制造硅酸质肥料的方法，记载了向通过铁水预备处理而产生的转炉炉渣中添加枸溶性磷酸而使得枸溶性磷酸为5质量％以上的主旨。另外，专利文献6中，对于原本的炉渣的磷酸含量，记载了为1质量％以上且4质量％以下的要旨。不仅如此，专利文献6中关于含有硼、以及硼的肥料效果完全没有记载。另外，专利文献6中没有关于炉渣制造时的出液高度的记载，也没有关于基于炉渣的除渣的回收方法、冷却方法的记载。
<关于专利文献7中公开的技术的研究>
专利文献7中公开了通过将仅包含非溶出性的硅酸的煤灰与熔融状态的不锈钢的炉渣混合从而使硅酸的溶出变得可能的硅酸质肥料。但是，所述硅酸质肥料为不锈钢的炉渣，因此含有大量铬。因此，若大量施用以该炉渣为原料的肥料、或长期施用，则有土壤的铬含量变高的担心。另外，由于需要混合煤灰，因此成为操作增加导致成本增加的主要因素。
<关于专利文献8中公开的技术的研究>
专利文献8中公开了肥料用的含磷酸炉渣的制造方法，所述肥料用的含磷酸炉渣的磷酸含量设为18.32质量％以上。但是，所述磷酸含量通常大大超出可通过炼铁工艺的铁水预备处理、脱碳处理来制造的炼钢炉渣的磷酸含量，凭借通常的炼铁工艺的铁水预备处理、脱碳处理无法制造。因此，为了制造该炉渣，需要特別的工序，成为成本增加的主要因素。
<关于专利文献9中公开的技术的研究>
专利文献9也公开了由炼铁工艺得到的磷酸质肥料原料的制造方法，作为所述磷酸质肥料原料的炉渣的磷酸含量设为15质量％以上。但是，该磷酸含量大大超出了可通过通常的炼铁工艺的铁水预备处理、脱碳处理来制造的炼钢炉渣的磷酸含量，通过通常的炼铁工艺的铁水预备处理、脱碳处理无法制造。因此，为了制造该炉渣，需要特別的工序，成为成本增加的主要因素。
如以上所详细说明的那样，制造炼铁工艺的炼钢炉渣作为肥料原料、或者将炼铁工艺的炼钢炉渣作为能够供给各种矿物质的肥料原料使用的情况下，存在需要解决的各种问题。
本发明人等对上述问题进行了深入研究，结果为了供给P、Fe、Mn、Si、Ca、Mg、B、S等多种元素，开发了专用于肥料原料用的炼钢炉渣及其制造方法、和可供给上述各元素的肥料的制造方法及施肥方法，能够更容易并且以低成本得到可供给多种元素作为植物的肥料的肥料原料用的炼钢炉渣。以下，详细地对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式)
<关于通常的炼钢炉渣>
在详细地对本发明的实施方式的肥料原料用炼钢炉渣进行说明之前，为了比较，简单地对通常的炼钢炉渣进行说明。
作为通常肥料中所用的炼钢炉渣，例如，可列举出属于在钢铁制造工艺的铁水预备处理工序中副产的炼钢炉渣中的一种的脱磷炉渣。需要说明的是，脱磷炉渣是为了去除铁水中所含的磷而向铁水中添加石灰、氧化铁等作为脱磷剂、并吹入氧气等气体从而副产的含有磷的炉渣，为炼钢炉渣的一种。
钢铁炉渣协会公开了代表性的炼钢炉渣(转炉炉渣)的组成(http：//www.slg.jp/character.html)，其代表性的组成如下。
CaO：45.8、SiO2：11.0、总铁：17.4、MgO：6.5、
Al2O3：1.9、S：0.06、P2O5：1.7、MnO：5.3(各质量％)
以下详细叙述的本发明的实施方式的肥料原料用炼钢炉渣为脱磷炉渣的一种，但如以下所详细叙述的那样，其特征在于，与如上所述的代表性的炼钢炉渣的组成相比较时，P2O5及SiO2的含量高、CaO的含量低。另外，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的特征还在于，枸溶性硼的含量也比如上所述的代表性的炼钢炉渣的组成高。
<关于肥料原料用炼钢炉渣>
以下详细地对本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣进行说明。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣含有规定量的成分，为通过对高炉铁水进行脱磷处理而得到的炼钢炉渣，其以规定量含有Ca、P、Si、Mg、Fe、Mn、B、S、Al等各种元素。
更详细而言，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣以质量％计含有P2O5：2％以上且8％以下、MnO：3％以上且10％以下、硼：0.005％以上且小于0.05％、总铁：15％以上且30％以下、CaO：29％以上且小于38％、SiO2：16％以上且小于22％、硫：0.1％以上且0.6％以下、MgO：4％以上且8％以下、Al2O3：0.5％以上且3％以下。另外，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣除上述成分以外还可以含有各种杂质。
以下，详细地对本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣所含有的各成分进行说明。
[CaO：29质量％以上且小于38质量％]
首先，对Ca进行说明。
Ca为植物所必需的肥料元素。在肥料、炼钢炉渣中，表示Ca的含量时，换算为氧化物CaO来表示含量，因此以下以CaO的形式来表示Ca的含量。
CaO为显示出碱性的化合物，对因受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤的改良具有效果。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中所含的CaO的含量为29质量％以上且小于38质量％，其与如上所述的代表性的组成的炼钢炉渣中所含的45.8质量％的CaO相比，是相当低的。这是因为，通过在制造炼钢炉渣时减少加入至铁水中的CaO的量，具有削减CaO所花费的成本的优点。但是，在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，CaO的含量小于29质量％的情况下，碱性会变弱，因此，即使施用包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料，也不能充分地实施因受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤的改良。
另外，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，P主要以2CaO·SiO2-3CaO·P2O5的固溶体的形式存在，但由于P以该形态存在，因此充足量的CaO的存在是必不可少的。在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的CaO含量小于29质量％的情况下，有可能会变得不能将以上述形态存在于肥料的、在土壤中可缓慢溶出的P保持在包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料中。
另一方面，在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的CaO含量为38质量％以上的情况下，与通常的炼钢炉渣的制造成本相比，会得不到如上所述的通过减少加入至用于制造炼钢炉渣的铁水中的CaO的量而获得的成本削减效果。另外，若从肥料原料用这一观点来看，则在CaO的含量为38质量％以上的情况下，存在施用本发明的肥料原料用炼钢炉渣而导致所施用的土壤的pH过度碱化的可能，是不优选的。
从所述观点出发，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的CaO的含量设为29质量％以上且小于38质量％。CaO的含量优选为30质量％以上且37质量％以下，更优选为31质量％以上且36质量％以下。
需要说明的是，所述CaO的含量例如可以通过荧光X射线分析法来测定。
具体而言，改变含量并准备多个CaO含量已知的测定样品，通过荧光X射线分析装置测定准备的测定样品的源自Ca的荧光X射线强度。用所得的源自Ca的荧光X射线强度和CaO的含量，预先制作表示CaO的含量与荧光X射线强度之间的关系的标准曲线。其后，对关注的CaO的含量未知的试样，通过荧光X射线分析装置测定源自Ca的荧光X射线强度，由此可以使用所得的荧光X射线强度和标准曲线来确定CaO的含量。
此处，对于关注的试样，如下地采取样品，然后按照以下的步骤准备，在以下所示的测定条件下测定荧光X射线强度。
即，将分析试样置于振动磨(川崎重工业株式会社制T-100型)中，将分析试样粉碎为粉末状(装置条件：粉碎时间30秒、1000rpm)。使用开口212μm的筛子对粉碎的试样实施筛分。接着，向铂皿中投入四硼酸锂(熔剂)6g、通过了上述开口(212μm)的筛子的试样0.3g、碘化锂(剥离材料)挖耳勺2勺左右，用珠采样器(bead sampler)实施1150℃×10分钟×3～4次的熔解，制作玻璃微珠。同样地对标准物质也实施加工成玻璃微珠状。利用荧光X射线分析装置(理学电气工业株式会社制ZSX PrimusII)制作标准曲线，实施通过了上述开口(212μm)的筛子的试样的定量及基于标准物质的确认分析。本分析方法依据JIS标准“JIS M8205”。
[SiO2：16质量％以上且小于22质量％]
接着，对Si进行说明。
Si不是植物的必需要素，但对于稻、小麦、玉米等禾本科的硅酸植物而言为非常重要的元素。硅酸(SiO2)占据稻的植物体的干燥质量的约5％。在肥料、炼钢炉渣中，表示Si的含量时，换算为氧化物SiO2来表示含量，因此，以下，以SiO2的形式来表示Si的含量。
如之前所述，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣与代表性的炼钢炉渣的组成相比，含有大量SiO2。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣包含大量对植物有效的可给态硅酸，因此对于向禾本科植物等供给Si是有效的。
在一边减少加入至铁水中的CaO量来削减CaO所花费的成本，一边通过以下详细叙述的转炉工序制造本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的情况下，Si会以Ca2SiO4、CaSiO3、CaFeSiO4等与Ca的化合物、或2CaO·SiO2固溶体等的形式存在于炼钢炉渣中。对于本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣，虽然为了成本削减而减少添加至铁水中的CaO量的结果导致炼钢炉渣的Ca的含量变低，但如后述那样，为了满足碱度的条件，必须在降低Ca含量的同时也降低Si含量。
如上所述，在削减加入至铁水中的CaO量的条件下制造本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣时，将SiO2的含量设为小于22质量％，由此不仅能够得到Si的肥料效果，还能够与作为其他元素的Ca、P、Mn、Fe、Mg、B、S等平衡良好地协调地得到肥料效果。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，为了积极地实现所述肥料效果，将SiO2的含量设为小于22质量％。另一方面，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的SiO2的含量小于16质量％的情况下，会变得难以发挥基于Si的肥料效果。因此，在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，将SiO2的含量设为16质量％以上。SiO2的含量优选为17质量％以上且21质量％以下，更优选为18质量％以上且20质量％以下。
需要说明的是，所述SiO2的含量例如可以通过荧光X射线分析法来测定。
具体而言，边改变含量边准备多个SiO2的含量已知的测定样品，通过荧光X射线分析装置测定准备的测定样品的源自Si的荧光X射线强度。用所得的源自Si的荧光X射线强度和SiO2的含量，预先制作表示SiO2的含量与荧光X射线强度之间的关系的标准曲线。其后，对关注的SiO2的含量未知的试样，通过荧光X射线分析装置测定源自Si的荧光X射线强度，由此可以使用所得的荧光X射线强度和标准曲线来确定SiO2的含量。
此处，对于关注的试样的准备方法及荧光X射线强度的测定条件，与CaO的情况同样。
[碱度(CaO含量/SiO2含量)：大于1.5且为2.2以下]
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣同时满足如上所述的与CaO含量及SiO2含量相关的条件，并且以(CaO含量/SiO2含量)表示的碱度大于1.5且为2.2以下。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，CaO的含量为29质量％以上且小于38质量％，因此对于SiO2的含量，为下述碱度的情况下，如下地来限定。
碱度为2.3时：12质量％以上且16质量％以下
碱度为2.2时：13质量％以上且17质量％以下
碱度为2.1时：14质量％以上且18质量％以下
碱度为1.8时：16质量％以上且21质量％以下
碱度为1.5时：19质量％以上且25质量％以下
碱度为1.4时：21质量％以上且27质量％以下
在碱度为1.5以下或超过2.2的情况下，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的SiO2的含量变得无法处于16质量％以上且小于22质量％的范围内。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的碱度设定至大于1.5且为2.2以下。
最能表征炉渣的性状的特性为碱性。CaO是成为炉渣的碱性的主要因素的成分。另外，在实际的炼铁工序中，通过铁水预备处理的脱磷处理得到的炼钢炉渣的碱度大多为1.5～1.8左右，容易获得。另外，本发明人等进行了试验研究，结果发现：能够更进一步平衡良好地实现硅酸、磷酸、锰、硼等肥料有效成分的溶出的炉渣的碱度位于1.5～1.8附近。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的碱度优选大于1.5且为1.8以下。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，在碱度为1.5以下的情况下，若从肥料原料用这一观点考虑，则相对于SiO2，CaO相对地变少，因此难以形成后述的2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体，故不优选。另一方面，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，在碱度超过2.2的情况下，若从肥料原料用这一观点来考虑，则存在对因受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤会施用与土壤的改良所需的CaO相比过量的CaO的可能，成为作为CaO源添加的石灰的成本增加的原因，因此不优选。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，碱度设为大于1.5且为2.2以下。通过将碱度设为大于1.5且为2.2以下，从肥料原料用这一观点出发，能够抑制为了提高对因受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤的土壤改良效果和CaO含量而添加的石灰的成本。碱度优选为1.6以上且2.1以下，更优选为1.6以上且2.0以下。
另外，通过将碱度调整至大于1.5且为2.2以下，从而在所制造的炼钢炉渣中容易同时形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体。另外，如以下所详细叙述的那样，在炼钢炉渣的制造过程中，在使炉渣固化时会进行急速冷却，由此如上所述的2种固溶体会变得更容易形成。这些固溶体如以下所详细叙述那样除了硅酸以外还会促进磷酸、锰、硼的溶出，因此作为肥料原料用的炼钢炉渣优选同时具有这些固溶体。
[P2O5：2质量％以上且8质量％以下，可溶性P2O5的比例：50％以上]
接着，对P进行说明。
P与N、K一起为植物的必需要素。P是作为基因的DNA、RNA、ATP等的能量代谢物质、细胞膜的构成物质等所需的元素。另外，P为作用于根的生长点、对根的生长有效果的元素。若P不足，则根的生长受到抑制。
在肥料、炼钢炉渣中，表示P的含量时，换算为氧化物P2O5来表示含量，因此，以下以P2O5的形式来表示P的含量。
在酸性、并且Al、Fe离子化并容易溶出的条件的土壤中，P以磷酸铝(AlPO4)、磷酸铁(FePO4)的形式而不溶，植物的根存在无法吸收包含P的磷酸根离子(PO4 3-)的可能。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣含有CaO、MgO，并且为碱性，因此会改良酸性土壤从而防止Al、Fe离子化而从土壤中溶出，并且可使P以磷酸根离子(PO4 3-)的形式缓慢溶出。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，P主要以Ca2SiO4-Ca3(PO4)2的组成而存在。在土壤中，P与Ca、Si一起，以PO4 3-的形式从包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料中缓慢溶出。因此，在相当于稻等作物的一季的几个月水平的长期间内，可对植物缓慢供给P而不会因Al、Fe而发生不溶化。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，P2O5的含量小于2质量％的情况下，不能确实地实现如上所述的效果。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，P2O5的含量设为2质量％以上。
另一方面，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，P2O5的含量超过8质量％的情况下，从肥料原料用的观点来看，有可能P2O5缺乏与属于其他肥料三要素的氮及钾的平衡而过多地被供给至土壤，不优选。因此，在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，P2O5的含量设为8质量％以下。
需要说明的是，在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，P2O5的含量优选为3质量％以上且8质量％以下、更优选为3质量％以上且6质量％以下。
肥料管理法中，作为矿渣磷酸肥料，将枸溶性P2O5的含量规定为3质量％以上。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣不是必须满足矿渣磷酸肥料的标准，但基于上述理由，能够期待P的肥料效果。在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，通过使P2O5的含量为2质量％以上，从而枸溶性P2O5的含量相当于大致1.0质量％以上。
另一方面，已知在实际涉及植物能够从根吸收的P2O5方面，与在2％柠檬酸水溶液中溶出的枸溶性P2O5相比，在中性的柠檬酸铵水溶液(彼得曼柠檬酸铵液)中溶出的可溶性P2O5为更合适的值。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣通过控制炉渣的组成和组织，成功地将炉渣中所含的P2O5中可溶性P2O5的比例提高为50％以上。即，通过以下所详细叙述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法来制造肥料原料用炼钢炉渣，能够将炉渣中所含的P2O5中的可溶性P2O5的质量比例设为50％以上。炉渣中所含的P2O5中的可溶性P2O5的质量比例的上限值没有特别限定，越高越好，但实际上从制作大量炼钢炉渣试样并分析的结果来看，无法成为100％，上限值约为85％左右。炉渣中所含的P2O5中的可溶性P2O5的质量比例优选为50％以上、更优选为60％以上。
需要说明的是，P2O5的含量例如可以通过荧光X射线分析法来测定。
具体而言，边改变含量边准备多个P的含量已知的测定样品，通过荧光X射线分析装置测定准备的测定样品的源自P的荧光X射线强度。用所得的源自P的荧光X射线强度和由P的含量算出的P2O5的换算量，预先制作表示P2O5的换算量与荧光X射线强度之间的关系的标准曲线。其后，对关注的P的含量未知的试样，通过荧光X射线分析装置测定源自P的荧光X射线强度，由此可以使用所得的荧光X射线强度和标准曲线确定P2O5的含量。
此处，对于关注的试样的准备方法及荧光X射线强度的测定条件，与CaO的情况同样。
另外，可溶性P2O5的含量可以通过使用了彼得曼柠檬酸铵液的钼钒酸铵分光光度法来测定。使用测定的P2O5的含量及可溶性P2O5的含量，能够算出P2O5中的可溶性P2O5的质量比例。
[MgO：4质量％以上且8质量％以下]
接着，对Mg进行说明。
Mg对植物而言为必需元素，为中量元素。
通常，炼钢炉渣的MgO含量为比CaO含量低很多的值。炼钢炉渣中所含的Mg主要来源于烧结工序中的添加、从转炉的炉壁的耐火砖溶出的Mg。在肥料、炼钢炉渣中，表示Mg的含量时，换算为氧化物MgO来表示含量，因此，以下，以MgO的形式来表示Mg的含量。
MgO为碱性，与CaO一起对因受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤的改良具有效果。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，CaO的含量比通常的炼钢炉渣中的CaO含量低，因此，在MgO的含量小于4质量％的情况下，Mg的供给量变少，变得不能期待基于Mg的肥料效果。另一方面，在MgO的含量超过8质量％的情况下，在实际的炼铁工艺中，在不追加地添加Mg源的情况下难以使MgO含量超过8质量％。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，MgO含量设为4质量％以上且8质量％以下。MgO的含量优选为4质量％以上且7质量％以下，更优选为4质量％以上且6质量％以下。
需要说明的是，MgO的含量例如可以通过荧光X射线分析法来测定。
具体而言，边改变含量边准备多个Mg的含量已知的测定样品，通过荧光X射线分析装置测定准备的测定样品的源自Mg的荧光X射线强度。用所得的源自Mg的荧光X射线强度和由Mg的含量算出的MgO的换算量，预先制作表示MgO的换算量与荧光X射线强度之间的关系的标准曲线。其后，对关注的Mg的含量未知的试样，通过荧光X射线分析装置测定源自Mg的荧光X射线强度，由此可以使用所得的荧光X射线强度和标准曲线来确定MgO的含量。
此处，对于关注的试样的准备方法及荧光X射线强度的测定条件，与CaO的情况同样。
[总铁：15质量％以上且30质量％以下]
接着，对Fe进行说明。
Fe为植物所需的微量元素，使用含铁物作为特殊肥料。但是，在酸性土壤中，Fe可能使植物发生铁过量症，因此有时也能成为对植物有害的元素。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣以29质量％以上且小于38质量％含有CaO，并且，以4质量％以上且8质量％以下含有MgO，因此为碱性。但是，与如上所述的代表性的炼钢炉渣的组成、即CaO含量：45.8质量％、MgO含量：6.5质量％相比，可以说是碱性弱的炼钢炉渣。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣以15质量％以上且30质量％以下这样高的含量含有总铁，因此包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料优选用于发生铁过量症的土壤以外的土壤。
另外，作为包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料的特征，有如下特征：体积比重大，因此不会因雨水而流失，能够残留并长期使具有肥料效果的各元素溶出。Fe对提高包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料的体积比重而言也为重要的元素。
因此，从防止流失的观点出发，优选体积比重高、即炼钢炉渣的总Fe含量高。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，在总铁的含量超过30质量％的情况下，有来自肥料的铁溶出会导致推动铁过量症的担心。
另外，通过以下详细叙述的制造方法来获得本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的情况下，由于会在高温且短时间的条件下进行处理，因此制造的炼钢炉渣的总铁的含量有相对提高的倾向，其总铁含量为15质量％以上。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的总铁的含量设为15质量％以上且30质量％以下。总铁的含量优选为16质量％以上且28质量％以下，更优选为17质量％以上且26质量％以下。
通过X射线衍射装置对本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣进行分析时，观测到归属于FeO-CaO-SiO2系的矿物的峰。另一方面，将本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣在水中长期浸渍后，利用电子探针显微分析仪(Electron Probe MicroAnalyzer：EPMA)对组织进行观察时，在Fe与Mn重合存在的部分可观察到浓度降低的痕迹。由此，可以认为，若形成MnO与FeO固溶而成的FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体，则会进一步与Fe一起促进Mn向土壤中的溶出。这样的Fe的氧化状态可通过按照以下所详细叙述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法制造肥料原料用炼钢炉渣来实现。需要说明的是，本实施方式中的固溶体的名称明示了主要的化学成分，其性质上也可能包含未明示的成分。例如，FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体中也会包含固溶MgO的物质。
需要说明的是，总铁的含量例如可以通过荧光X射线分析法来测定。
具体而言，边改变含量边准备多个总铁的含量已知的测定样品，通过荧光X射线分析装置测定准备的测定样品的源自Fe的荧光X射线强度。用所得的源自Fe的荧光X射线强度和总铁的含量，预先制作表示总铁的含量与荧光X射线强度之间的关系的标准曲线。其后，对关注的总铁的含量未知的试样，通过荧光X射线分析装置测定源自Fe的荧光X射线强度，由此可以使用所得的荧光X射线强度和标准曲线来确定总铁的含量。
此处，对于关注的试样的准备方法及荧光X射线强度的测定条件，与CaO的情况同样。
[MnO：3质量％以上且10质量％以下，枸溶性锰的比例：80％以上]
接着，对Mn进行说明。
Mn也是作为微量元素而对植物具有肥料效果的元素。在肥料、炼钢炉渣中，表示Mn的含量时，换算为氧化物的MnO来表示含量，因此，以下，以MnO的形式来表示Mn的含量。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，MnO的含量小于3质量％的情况下，MnO的含量少，因此Mn从包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料中的溶出会变得不充分，不能发挥Mn的肥料效果。另一方面，MnO的含量超过10质量％的情况下，特别是在酸性土壤中，成为使植物发生锰过量症的原因，因此不优选。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，MnO的含量设为3质量％以上且10质量％以下。MnO的含量优选为4质量％以上且9质量％以下、更优选为5质量％以上且8质量％以下。
另外，在本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，通过同时形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体，会进一步促进如上所述的Mn的溶出，此外还能促进硅酸、磷酸、硼的溶出。
已知植物由根分泌有机酸，将属于在2％柠檬酸水溶液中溶出的锰的枸溶性锰视为植物可利用的锰成为一个指标。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣通过控制组成、组织，成功地使炼钢炉渣中所含的MnO中80％以上成为枸溶性MnO。即，通过按照以下所详细叙述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法来制造肥料原料用炼钢炉渣，能够使炉渣中所含的MnO中的枸溶性MnO的质量比例为80％以上。炉渣中所含的MnO中的枸溶性MnO的质量比例的上限值没有特别限定，越高越好，但实际上从制作大量炼钢炉渣并进行分析的结果来看，无法成为100％，上限值为约95％左右。炉渣中所含的MnO中的枸溶性MnO的质量比例优选为85％以上、更优选为90％以上。
需要说明的是，MnO的含量例如可以通过荧光X射线分析法来测定。
具体而言，边改变含量边准备多个Mn的含量已知的测定样品，通过荧光X射线分析装置测定准备的测定样品的源自Mn的荧光X射线强度。用所得的源自Mn的荧光X射线强度和由Mn的含量算出的MnO的换算量，预先制作表示MnO的换算量与荧光X射线强度之间的关系的标准曲线。其后，对关注的Mn的含量未知的试样，通过荧光X射线分析装置测定源自Mn的荧光X射线强度，由此能够使用所得的荧光X射线强度和标准曲线来确定MnO的含量。
此处，对于关注的试样的准备方法及荧光X射线强度的测定条件，与CaO的情况同样。
另外，枸溶性MnO的含量可以通过使用利用了2％柠檬酸水溶液的溶出和火焰原子吸光法等由独立行政法人农林水产消费安全技术中心(Food and AgriculturalMaterials Inspection Center：FAMIC)规定的肥料等试验法(2016)中记载的方法来测定。可以使用测定的MnO的含量及枸溶性MnO的含量来算出MnO中的枸溶性MnO的质量比例。
[硼：0.005质量％以上且小于0.05质量％、枸溶性硼的比例：95％以上]
接着，对硼进行说明。
硼为植物所需的微量元素，已知若缺乏硼，则会使植物产生硼缺乏症。硼为植物的细胞壁的合成所需的元素。
另一方面，已知在土壤的硼含量超过5mg/kg的情况下，有可能使植物发生硼过量症。5mg/kg这样的硼含量为非常低的值。作为市售的含有硼的肥料，例如，有硼酸盐肥料(枸溶性硼35％以上)、熔成硼肥料(枸溶性硼24％左右)、熔成微量元素复合肥料(FTE)(枸溶性硼5～9％)，均包含大量的硼，因此会担心因这些肥料的过量的使用而引起硼过量症。对土壤施用上述市售的肥料并使土壤的硼含量成为5mg/kg以下是不容易的。
例如，在对土壤1kg施用硼含量5％的肥料的情况下，设土壤中不含硼，则为了使土壤的硼含量为5mg/kg以下，必须将100mg以下这样少量的肥料均匀地与土壤混合来施用。因此，对于通常的施用量，硼被过量施用的隐患大。为了使用少量上述包含大量硼的肥料并均匀地施用，也可以考虑使其溶解或分散于水中来施用，但对于以往的肥料，可以想到会因雨水等而容易流失。因此，为了对土壤最佳地供给硼，认为优选硼的含量低、并且为不流失的类型的肥料。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，硼的含量小于0.005质量％(＝50mg/kg)的情况下，即使对土壤施用包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料，也会由于硼的供给量少而不能发挥硼对植物的肥料效果。另一方面，在通常的炼铁工艺中得不到硼的含量为0.05质量％以上的炼钢炉渣，为了提高硼含量而硬要追加添加硼砂等硼源则会成为成本增加的主要因素，因此不优选。另外，对于本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣，含有的硼中的枸溶性硼的比例与以往的硼系肥料相比非常高，因此即使硼含量小于0.05质量％，也具有与以往的硼系肥料相同程度的硼供给能力。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，硼的含量为0.005质量％以上且小于0.05质量％。硼的含量优选为0.01质量％以上且0.05质量％以下、更优选为0.02质量％以上且0.05质量％以下。
如上所述，已知植物由根分泌有机酸，将属于在2％柠檬酸水溶液中溶出的硼的枸溶性硼视为植物可利用的硼成为一个指标。对于本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣，将CaO与SiO2的含量的比即碱度设定至大于1.5且为2.2以下，通过对熔融炉渣生成时的温度和炉渣固化时的冷却方法花费功夫来进行组织控制，例如会以将SiO2的化合物中的SiO2的一部分用B2O3置换而成的化合物等的形式生成硼，由此成功地含有在土壤中容易溶解的形态的硼，能够使炼钢炉渣中所含的硼中的95％以上为枸溶性硼。即，通过按照以下所详细叙述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法来制造肥料原料用炼钢炉渣，能够使炉渣中所含的硼中的枸溶性硼的质量比例为95％以上。通过提高枸溶性硼的比例，即使肥料原料用炼钢炉渣中所含的硼的含量低，也能够得到高的施肥效果。
需要说明的是，硼的含量例如可以通过ICP发射光谱分析法来测定。
具体而言，将试样0.5g和试剂(碳酸钠2g、过氧化钠3g)放入Ni坩埚中，实施碱熔解(燃烧器加热)。将碱熔解后的Ni坩埚放入烧杯中，放入水和盐酸(1：9)，Ni坩埚内容物一旦溶解则取出Ni坩埚，对烧杯进行加热，使试样溶解。将所得溶解试样导入到高频电感耦合等离子体中(装置：Hitachi High-Tech Science Corporation SPS3100)，在波长249.753nm下测定基于硼的发光，对硼进行定量。本分析方法为依据JIS A 5011-3附录A的方法。
另外，枸溶性硼的含量可以通过使用利用了2％柠檬酸水溶液的溶出和偶氮甲碱H法这样的由独立行政法人农林水产消费安全技术中心(Food and AgriculturalMaterials Inspection Center：FAMIC)规定的肥料等试验法(2016)中记载的方法来测定。可以使用测定的硼的含量及枸溶性硼的含量来算出硼中的枸溶性硼的质量比例。
[硫：0.1质量％～0.6质量％]
接着，对硫进行说明。
硫为半胱氨酸、甲硫氨酸等含硫氨基酸的生物合成、进而蛋白质的生物合成所需的元素，为葱、洋葱、大蒜等的生长中不可或缺的元素。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的硫含量小于0.1质量％的情况下，即使对土壤施用使用了本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料，由于硫的供给量少，也有可能无法发挥硫对植物的肥料效果。另一方面，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的硫含量超过0.6质量％的情况下，有可能因为由肥料供给的硫导致在土壤中产生硫化氢，产生使根腐烂等问题。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的硫含量设为0.1质量％以上且0.6质量％以下。硫的含量优选为0.2质量％以上且0.6质量％以下、更优选为0.3质量％以上且0.6质量％以下。
需要说明的是，所述硫的含量例如可以通过碱熔解和ICP发射光谱分析法来测定。
具体而言，将试样0.5g和试剂(碳酸钠2g、过氧化钠3g)放入Ni坩埚中，实施碱熔解(燃烧器加热)。将碱熔解后的Ni坩埚放入烧杯中，放入水和盐酸(1：9)，Ni坩埚内容物一旦溶解则取出Ni坩埚，对烧杯进行加热，使试样溶解。将所得溶解试样导入到高频电感耦合等离子体中(装置Hitachi High-Tech Science Corporation SPS3100)中，在波长182.036nm下测定基于硫的发光，对硫进行定量。本分析方法为依据JIS A 5011-3附录A的方法。
[Al2O3：0.5质量％以上且3质量％以下]
接着，对Al进行说明。
在肥料、炼钢炉渣中，表示Al的含量时，换算为氧化物Al2O3来表示含量，因此，以下，以Al2O3的形式来表示Al的含量。
Al在酸性土壤中成为铝离子Al3+，会与磷酸根离子PO4 3-结合，因此有抑制植物的根吸收P的作用。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中的Al2O3的含量优选尽可能低。
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的Al2O3的含量超过3质量％的情况下，基于如上所述的理由，会抑制P从包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料中的溶出。另一方面，在对高炉铁水实施脱磷处理的情况下，Al2O3会不可避免地混入至炉渣中，难以使Al2O3的含量为0.5质量％以下。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，Al2O3的含量设为0.5质量％以上且3质量％以下。Al2O3的含量优选为0.5质量％以上且2.5质量％以下、更优选为0.5质量％以上且2质量％以下。
需要说明的是，Al2O3的含量例如可以通过荧光X射线分析法来测定。
具体而言，边改变含量边准备多个Al的含量已知的测定样品，通过荧光X射线分析装置测定准备的测定样品的源自Al的荧光X射线强度。用所得的源自Al的荧光X射线强度和由Al的含量算出的Al2O3的换算量，预先制作表示Al2O3的换算量与荧光X射线强度之间的关系的标准曲线。其后，对关注的Al的含量未知的试样，通过荧光X射线分析装置测定源自Al的荧光X射线强度，由此可以使用所得的荧光X射线强度和标准曲线来确定Al2O3的含量。
此处，对于关注的试样的准备方法及荧光X射线强度的测定条件，与CaO的情况同样。
[体积比重：2.3以上且3.2以下]
本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣具有如上所述的组成，从而其体积比重(更详细而言为松状体积比重)成为2.3以上且3.2以下。体积比重小于2.3的情况下，会产生肥料因大量的降雨而流失的可能，因此不优选。另一方面，体积比重超过3.2的情况下，使用了本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料变重，成为肥料的搬运、散布需要过量的劳力的原因，因此不优选。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的体积比重优选为2.4以上且3.0以下，更优选为2.4以上且2.8以下。
需要说明的是，肥料原料用炼钢炉渣的体积比重例如可以通过以下的方法来测定。即，以轻轻填充至一定容积内的质量除以容积所得的值的形式，求出体积比重(松装体积比重)。此处，测定中使用的炉渣采用JIS A 5015中规定的MS-25相当粒度，依据JIS A1104测定单位容积质量(＝体积比重)。
[关于肥料原料用炼钢炉渣的组织]
对于本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣，优选同时含有2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体作为其组织。对于这些固溶体，如以下所说明的那样，在制造肥料原料用炼钢炉渣时使处于熔融状态的炉渣固化之际，通过对炉渣进行急速冷却，可以更高效地形成。
在土壤中，不仅钙及硅酸、磷酸也会更高效地从2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体中溶出。另外，在土壤中，铁及锰会更高效地从FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体中溶出。因此，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣通过同时含有上述固溶体作为其组织，从而可更高效地使钙、硅酸、磷酸、铁、锰等具有肥料效果的元素溶出至土壤中。另外，对于经过以下所说明的制造方法制造的肥料原料用炼钢炉渣，虽然理由尚不确定，但由于这些固溶体中的SiO2的一部分容易被B2O3置换，因此通过同时含有这些固溶体，还会使硼溶出。
需要说明的是，上述2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体可以通过以下所示的方法来确认存在。
例如，将本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣制成粉末后，利用通常的X射线衍射装置(例如Rigaku Corporation制X射线衍射装置SmartLab)，X射线源采用X射线源负荷电力(管电压/管电流)采用5.4kW(40kV/135mA)、检测器采用闪烁计数器、扫描速度为1.5°/分钟，通过集中法(θ-2θ测定)实施X射线衍射，确认2CaO·SiO2晶体及FeO·CaO·SiO2晶体等。另外，将本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣用环氧树脂等公知的树脂包埋后，进行研削及研磨，使所述肥料原料用炼钢炉渣的平滑截面露出，使用通常的EPMA装置(例如日本电子制JXA-8100型)，以加速电压15kV映射在截面上观察到的炉渣组织的各元素分布。另外，对在缩小至直径100μm的测定区域而同时观察到Ca、Si、O、P的炉渣组织、及同时观察到Fe、Mn、Ca、Si、O的炉渣组织中各元素在EPMA下的计数，通过ZAF法进行解析，半定量，由此能够确认存在2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体或FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体。
[关于肥料原料用炼钢炉渣的粒径]
本实施方式中，通过粉碎等将以上所说明的肥料原料用炼钢炉渣调整为适当的粒径，由此能够适宜地用作肥料的原料。所述肥料原料用炼钢炉渣的粉碎可以使用例如颚式破碎机、锤石破碎机、棒磨机、球磨机、轧机(roll mill)、辊磨(roller mill)等公知的手段。
通过如上所述的粉碎方法，肥料原料用炼钢炉渣优选成为粒径小于5mm、进一步优选成为粒径小于600μm。需要说明的是，这些粒径为通过使用了JISZ8801中规定的筛子的筛分法得到的粒径。肥料原料用炼钢炉渣的粒径为5mm以上的情况下，肥料原料用炼钢炉渣的比表面积变得过小，从而可能各肥料效果元素的溶出效率变低。另外，通过使肥料原料用炼钢炉渣的粒径小于600μm，肥料原料用炼钢炉渣的比表面积变得更大，可能会进一步提高各肥料效果元素的溶出效率。
另外，本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣中，粒径小于600μm的炼钢炉渣的质量比例优选相对于总质量为60％以上。通过使粒径小于600μm的炼钢炉渣的质量比例为60％以上，可进一步提高各肥料效果元素的溶出效率。粒径小于600μm的炼钢炉渣的质量比例更优选为80％以上。
以上，详细地对本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣进行了说明。
<关于肥料原料用炼钢炉渣的制造方法>
接着，详细地对本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法进行说明。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣通过对高炉铁水进行以下所说明的特定的脱磷处理来制造。
以上所说明的本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣以如下的方式来制造：(1)对转炉型锅炉注入高炉铁水，使得以(与从炉口到铁水液面的长度相对应的出液高度/与从炉口到炉内底的长度相对应的炉内高度)表示的空隙比率成为0.5以上且0.9以下，(2)对转炉型锅炉中的高炉铁水添加锰矿石、含锰脱碳炉渣、及锰铁中的至少任一者，(3)向高炉铁水中加入粒径为30mm以下的生石灰和/或碳酸钙，然后从插入至高炉铁水内的喷枪对高炉铁水吹入氧，在1300℃以上且1400℃以下使炉渣泡沫化而进行脱磷处理。此时以(CaO含量/SiO2含量)表示的炉渣碱度大于1.5且为2.2以下，并且炉渣中的MnO含量成为3质量％以上且10质量％以下。
[1：高炉铁水注入工序]
上述(1)所示的高炉铁水注入工序为向转炉型锅炉注入生成的高炉铁水的工序。向转炉型锅炉注入高炉铁水时，以(出液高度/炉内高度)表示的空隙比率小于0.5的情况下，出液高度(freeboard)变得过小，结果存在于铁水液面的上方的空隙变得过于狭窄，因此难以使高炉铁水充分泡沫化，不能充分进行脱磷反应，因此不优选。另一方面，以(出液高度/炉内高度)表示的空隙比率超过0.9的情况下，要脱磷的铁水的量变少、变得没有效率，因此不优选，另外，由于仅向转炉型锅炉中注入一点点高炉铁水，因此操作效率低、生产率低。以(出液高度/炉内高度)表示的空隙比率优选为0.5以上且0.8以下、更优选为0.6以上且0.8以下。
[2：添加材料投入工序]
上述(2)所示的添加材料投入工序为对转炉型锅炉中的高炉铁水投入锰矿石、含锰脱碳炉渣、及锰铁中的至少任一者，使得成为期望的炉渣中MnO含量(即，炉渣中MnO含量为3质量％以上且10质量％以下)的工序。此处，对于以怎样的分量投入上述的添加材料中哪一添加材料没有特别限定，根据期望的炉渣中的MnO含量来适宜决定即可。
[3：脱磷处理工序]
上述(3)所示的脱磷处理工序为如下工序：对调整了MnO含量的高炉铁水供给钙源，然后吹入氧，在规定的温度下使炉渣泡沫化，由此进行高炉铁水的脱磷处理。
此处，作为脱磷处理中使用的钙源，使用粒径为30mm以下的生石灰及碳酸钙中的至少任一者。需要说明的是，粒径30mm以下的生石灰及碳酸钙可以使用JIS Z8801中规定的工业用筛来获得。作为钙源，可以使用平均粒径为1mm以下的生石灰。此处，生石灰的平均粒径是指通过JIS Z8801所规定的工业用筛的粒度分布中的累积质量％值为50％的粒径。所述钙源的添加量为脱磷处理工序结束时期望的碱度(即大于1.5且为2.2以下)的量。
另外，泡沫化时的炉渣的温度设为1300℃以上且1400℃以下。炉渣的温度小于1300℃的情况下，不会进行脱磷反应，因此不优选。另一方面，炉渣的温度超过1400℃的情况下，有磷返溶到钢水中的回磷的可能性，因此不优选。泡沫化时的炉渣的温度优选为1310℃以上且1390℃以下、更优选为1320℃以上且1380℃以下。需要说明的是，炉渣的温度可以使用热电偶或光高温计来测定。
对于如上所述的脱磷处理，以使炉渣碱度成为大于1.5且2.2以下、并且炉渣中的MnO含量成为3质量％以上且10质量％以下的方式来实施，在炉渣碱度及MnO含量成为如上所述的范围内的时刻结束脱磷处理。
通过实施如上所述的脱磷处理而制造的炼钢炉渣的成分具有之前所说明的特性，其比重也为上述的范围内。
优选在以上说明的脱磷处理工序之后实施以下所说明的(4)炉渣固化工序和(5)炉渣粉碎工序。
[4：炉渣固化工序]
上述(4)所示的炉渣固化工序为通过规定的方法使脱磷处理后的熔融炉渣固化的工序。
所述炉渣固化工序例如可以为将脱磷处理后的熔融炉渣注入到皿状的耐热性容器内并急速冷却，从而使其固化的工序。此时，为了更有效地将熔融炉渣冷却，优选熔融炉渣在皿状的耐热性容器内薄薄地铺展开，另外，优选通过对薄薄地铺展开的熔融炉渣进行洒水来将熔融炉渣急速冷却(急冷)。
另外，除了上述的方法以外，也可以采用如下所述的方法作为炉渣固化工序。
即，(a)使转炉型锅炉倾斜，由此向炉渣锅炉倾注脱磷处理后的熔融炉渣，然后，将炉渣锅炉中的前述熔融炉渣向可偏转的第1耐热性容器倾注，(b)在第1耐热性容器内进行洒水，由此将熔融炉渣在例如600℃左右下急速冷却而使其固化，然后将固化的炉渣破碎，(c)使第1耐热性容器偏转，使固化的炉渣滑落到第2耐热性容器内来进行破碎。
即使在如上所述的2种炉渣固化工序中的任一种工序中，也优选通过在使熔融炉渣固化时进行洒水等来使熔融炉渣急速冷却。通过将熔融炉渣急速冷却，能更确实地在炉渣中形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体这两者。
[5.炉渣粉碎工序]
上述(5)所示的炉渣粉碎工序为对如上所述地固化的炼钢炉渣进行粉碎以使其成为期望的粒径的工序。
所述炉渣粉碎工序中，使用例如颚式破碎机、锤石破碎机、棒磨机、球磨机、轧机、辊磨等公知的手段进行破碎/粉碎，以使固体状态的炼钢炉渣成为期望的粒径。此处，对于炼钢炉渣的粒径，如之前所述，优选进行破碎/粉碎以使整体的粒径小于5mm、并且粒径小于600μm的炼钢炉渣的质量比例相对于总质量成为60％以上。
通过经历以上所说明的工序来制造本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣。
<关于肥料的制造方法>
接着，简单地对使用了本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料的制造方法进行说明。
对于以上所说明的本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣，通过将其粒径调整至规定的范围内(例如，全部小于600μm左右)，从而能以其原样作为肥料使用。即，本实施方式的肥料的制造方法为通过公知的手段将通过如上所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法而制造的肥料原料用炼钢炉渣粉末化的方法。
另外，粉末化后的肥料原料用炼钢炉渣可以如上所述地以其原样作为肥料使用，也可以添加规定的结合剂后进行造粒。此处，对于造粒时使用的结合剂，没有特别限定，例如，可以使用糖浆、木质素、木质素磺酸金属盐、淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等。
进而，可以对通过如上所述的方法得到的肥料进一步混合有机物。作为这样的有机物，例如可列举出由牛粪、猪粪、鸡粪等家畜粪得到的堆肥、由植物残渣得到的堆肥、及由水产品得到的堆肥中的至少任一者。通过进一步混合这样的有机物，可进一步提高包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料的肥料效果。
利用以上所说明的本实施方式的肥料，可更有效地供给磷(P)、铁(Fe)、锰(Mn)、硅(Si)、钙(Ca)、镁(Mg)、硼(B)、硫(S)等多种类的各元素。
<关于施肥方法>
接着，对包含本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣的肥料的施肥方法进行说明。
对于包含以上所说明的肥料原料用炼钢炉渣的肥料而言，即使为降雨量多的地域、河川的泛滥多的地域的土壤，也能够没有水流导致的流失、容易并且低成本地供给多种元素作为植物的肥料。更详细而言，通过利用以下说明的方法对因受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤进行施肥，能够实现土壤酸性化的抑制，并且对要生长的植物更有效地供给多种元素作为肥料。
即，本实施方式的施肥方法中，将包含如上所述的肥料原料用炼钢炉渣或肥料的肥料对pH(H2O)为5.6以上且7.5以下、且(i)有效态磷酸为5mg/100g干土以下、和/或、(ii)锰含量为50mg/100g干土以下、和/或、(iii)硼含量为0.05mg/100g干土以下的土壤进行施肥。
此处，pH(H2O)是指对土壤以规定的比率添加水而得到的悬浮液的pH，表示溶解于土壤水分中的H+的浓度。pH(H2O)可以说表示着与植物的根的生长直接相关的土壤酸性的强弱(活酸性)。土壤的pH(H2O)为5.6以上且7.5以下表示为弱酸性至中性的土壤，认为是通常适于植物的生长的pH。
需要说明的是，上述的pH(H2O)、pH(KCl)可以如下来测定：将风干土20g放入100ml摇瓶中，加入蒸馏水50ml或1N的KCl水溶液50ml振动30分钟后，用pH玻璃电极对水溶液的pH进行测定。另外，有效态磷酸含量可以通过Truog法来测定。
本实施方式的肥料在多雨且各肥料效果元素容易流失从而不足的地域中，对如上所述的磷酸、锰、及、硼中的至少任一者不足的因受长期暴露于酸性的雨水的影响而往往呈酸性的土壤会发挥优异的肥料效果。
上述(i)所示的有效磷酸为5mg/100g干土以下的情况下，有从土壤向植物供给的磷酸不足的可能。另外，上述(ii)所示的锰含量为50mg/100g干土以下的情况下，有从土壤向植物供给的锰不足的可能。另外，上述(iii)所示的硼含量为0.05mg/100g干土以下的情况下，有从土壤向植物供给的硼不足的可能。因此，通过施用以本实施方式的肥料原料用炉渣为原料的肥料，能使磷酸、锰、硼也被植物吸收。
此处，对于本实施方式的肥料的施用量，优选以肥料原料用炼钢炉渣计为0.05t/ha以上且2t/ha以下。施用量小于0.05t/ha的情况下，施用量过少，有可能无法明确发挥包含多种肥料效果元素的本实施方式的肥料的效果。另一方面，施用量超过2t/ha的情况下，因大量使用本实施方式的肥料而成本变高。更优选的施用量为0.1t/ha以上且1t/ha以下。
本实施方式的施肥方法中，可以将如上所述的本实施方式的肥料在播种或植苗前撒到耕作层表面、或者与该耕作层混合。另外，也可以将如上所述的本实施方式的肥料撒到要栽培的植物体的附近的耕作层表面、或者混合到该耕作层中。
作为如上所述的本实施方式的肥料的对象作物，例如，可列举出属于禾本科植物、莎草科植物、葫芦科植物、豆科植物、石蒜科植物、百合科植物、茄科植物、十字花科植物、蔷薇科植物、芭蕉科植物、棕榈科植物、葡萄科植物、天南星科植物、兰科植物、旋花科植物、菊科植物、胡麻科植物、唇形科植物、罂粟科植物、芸香料植物、伞形科植物、胡椒科植物、茜草科植物、荨麻科中的任意者的植物等。本实施方式的肥料原料用炼钢炉渣容易释放肥料的三要素、中量元素及微量元素，对于使用了所述肥料原料用炼钢炉渣的肥料，如以下的实施例所示，以作为代表性的禾本科植物的水稻证实了效果，可期待对于禾本科以外的如上所述的植物也得到效果。另外，对上述以外的植物当然也可应用本实施方式的肥料。
以上，简单地对本实施方式的施肥方法进行了说明。
实施例
以下，示出实施例及比较例，并对本发明的肥料原料用炼钢炉渣和使用了所述炼钢炉渣的肥料及施肥方法具体地进行说明。需要说明的是，以下所示的实施例不过为一例，本发明不限定于以下所示的例子。
(实施例1)
通过以下所示的方法，制造肥料原料用炼钢炉渣。
即，在以(出液高度/炉内高度)表示的空隙比率为0.8的转炉内，向于通常的高炉铁水中投入锰矿石而得到的含有MnO的高炉铁水中投入平均粒径30mm以下的碳酸钙，不断从喷枪吹入氧并加入平均粒径1mm以下的生石灰，在1350℃下边使其泡沫化边进行脱磷处理。出钢后，对生成的炉渣实施两种冷却处理。一种是将生成的炉渣从转炉倾注到炉渣锅炉后，向可偏转的耐热性容器中倾注，在该容器内进行洒水，由此急速冷却至600℃使其固化。将该耐热性容器偏转，使固化的炉渣滑落到下一耐热性容器中来使炉渣破碎，进而在该耐热性容器内进行洒水，将炉渣急速冷却至300℃。然后，停止洒水，设为常温。另一种是将生成的炉渣从转炉倾注到炉渣锅炉后，30分钟之后，在卸渣场所将炉渣锅炉倾斜，由此对炉渣进行卸渣而放置，缓慢冷却至常温。
将通过上述得到的急速冷却的炼钢炉渣及缓慢冷却的炼钢炉渣分别粉碎，以使整体的粒径小于5mm、并且粒径小于600μm的炼钢炉渣的质量比例成为60％以上。按照之前说明的方法，进行所得炼钢炉渣的分析，将急速冷却的炼钢炉渣的分析结果示于以下的表1。分析中使用的荧光X射线分析装置为理学电气工业株式会社制ZSX PrimusII，分析中使用的ICP发射光谱分析装置为岛津制作所制ICPS-8100。
需要说明的是，急速冷却的炼钢炉渣和缓慢冷却的炼钢炉渣的化学成分彼此相同。另外，缓慢冷却的炼钢炉渣的可溶性P2O5的质量比例、枸溶性MnO的质量比例、及枸溶性硼的质量比例分别为60％、65％、75％。
此处，在以下的表1中，碱度及比重以外的项目的单位为质量％，可溶性P2O5、枸溶性MnO及枸溶性硼的值为经含量换算的值。另外，在以下的表1中，碱成分表示该肥料能够中和土壤的酸性的能力，示出通过由独立行政法人农林水产消费安全技术中心(Food andAgricultural Materials Inspection Center：FAMIC)规定的肥料等试验法(2016)中记载的乙二胺四乙酸盐法测定的值。
根据以下的表1，急速冷却的炼钢炉渣中，可溶性P2O5的质量比例为76％、枸溶性MnO的质量比例为87％、枸溶性硼的质量比例为100％。另外，对于所得炼钢炉渣，CaO、P2O5、SiO2、MgO、Al2O3、总铁、MnO、硼、及、硫的总含量为92.61质量％，余量为杂质。
[表1]
另外，按照之前说明的方法，通过X射线衍射(Rigaku Corporation制X射线衍射装置SmartLab)及EPMA(日本电子制JXA-8100型)对构成急速冷却的炼钢炉渣和缓慢冷却的炼钢炉渣各自的晶相的物质进行研究，将所得结果示于以下的表2。以下所示的表2中，“○”表示确认到了关注的固溶体，“×”表示未确认到关注的固溶体。根据以下的表2可明确，在急速冷却的炼钢炉渣中，能够确认到2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体和FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体二者的存在，而在缓慢冷却的炼钢炉渣中，虽然能够确认到2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的存在，但不能确认到FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体的存在。
[表2]
表2炼钢炉渣中所含的固溶体
使用如上所述的肥料，于在以下的表3中记载了分析结果的土壤中实施水稻的栽培试验。需要说明的是，对于pH(H2O)、有效态磷酸含量，通过之前说明的方法来测定，对于锰的含量，通过荧光X射线分析法来测定，对于硼的含量，通过ICP发射光谱分析法来测定。
[表3]
表3土壤的分析结果
更详细而言，对于施用以上述的急速冷却的炼钢炉渣及缓慢冷却的炼钢炉渣为原料的肥料的情况、施用以在(出液高度/炉内高度)表示的空隙比率为0.4的转炉内产生的炼钢炉渣为原料的市售的肥料的情况、不施用以炼钢炉渣为原料的肥料的情况，进行对水稻的肥料效果试验。
将以在(出液高度/炉内高度)表示的空隙比率为0.4的转炉内产生的炼钢炉渣为原料的市售的肥料的分析结果示于以下的表4。在以下的表4中，碱度及比重以外的项目的单位为质量％，可溶性P2O5、枸溶性MnO及枸溶性硼的值为经含量换算的值。另外，对于碱成分，与上述表1同样地来测定。
根据以下的表4，在空隙比率为0.4的转炉内产生的炼钢炉渣中，可溶性P2O5的质量比例为44％、枸溶性MnO的质量比例为53％、枸溶性硼的质量比例为80％。另外，对于在空隙比率为0.4的转炉内产生的炼钢炉渣，CaO、P2O5、SiO2、MgO、Al2O3、总铁、MnO、硼、以及硫的总含量为84.105质量％，余量为杂质。
另外，对于所述市售的肥料，确认了整体的粒径小于5mm、并且粒径小于600μm者的质量比例为60％以上。
[表4]
对于以在表4中示出了分析结果的炼钢炉渣为原料的肥料，与以本发明的炼钢炉渣为原料的肥料相比较，SiO2相对于CaO的含有比例少，因此碱度高，P2O5及可溶性P2O5的含量低。另外，与以在上述表1中示出了组成的2种炉渣为原料的肥料相比较，枸溶性MnO的含量低。
按照之前说明的方法通过X射线衍射及EPMA对构成作为如上所述的市售的肥料的原料的炼钢炉渣的晶相的物质进行研究，将所得结果示于以下的表5。以下的表5中的表示方法与表2同样。如以下的表5所示，2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的存在、FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体的存在均未确认到。
[表5]
表5作为市售的肥料的原料的炼钢炉渣中所含的固溶体
对插秧前的水田的土壤，以尿素、氯化钾的形式分别添加60kg/ha的氮、钾作为基肥。在该水田中设置9个0.6×0.5m的框，在其中的每3个中各自添加15g的、在表1及表2中示出了分析结果的以急速冷却的炼钢炉渣为原料的肥料及以缓慢冷却的炼钢炉渣为原料的肥料、以及在表4及表5中示出了分析结果的以在空隙比率为0.4的转炉内制作的炼钢炉渣为原料的市售的肥料(分别确认了整体的粒径小于5mm、并且粒径小于600μm的炼钢炉渣的质量比例为60％以上。)(相当于施用量0.5t/ha)。
与深度10cm的土壤充分混合后，以4棵水稻苗(品种：越光)为1株，在各框内栽植6株进行栽培直到收获期为止。
作为对照，对未添加材料的3个框也在同样的条件下实施试验。因此，反复3次进行试验。
在插秧后的4个月后进行产量调査。将各框内的6株全部收割，对精糙米重、千粒重进行研究。将所得结果示于以下的表6。
[表6]
表6产量调查的结果
根据上述表6可明确，通过施用以急速冷却的炼钢炉渣为原料的肥料，与对照区相比，产量(精糙米重)增加了约27％。另外，施用以缓慢冷却的炼钢炉渣为原料的肥料的情况下，与对照区相比，产量(精糙米重)增加了约22％。另一方面，施用了相同量的以炼钢炉渣为原料的市售的肥料情况下，与对照区相比，产量(精糙米重)增加了约9％。
另外，对于千粒重，施用了以急速冷却的炼钢炉渣为原料的肥料的情况为最高的值，施用了以缓慢冷却的炼钢炉渣为原料的肥料的情况为第二高的值，施用了以炼钢炉渣为原料的市售的肥料的情况为第三高的值，未施用以炼钢炉渣为原料的肥料的情况为最低的值。
根据所述结果可明确，即使为同一化学成分的肥料原料用炼钢炉渣，与含有2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体但不含有FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体的缓慢冷却的炼钢炉渣相比，同时含有2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体和FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体的急速冷却的炼钢炉渣的肥料效果高。
如以上所说明的那样，可明确通过使用以本发明的肥料原料用炼钢炉渣为原料的肥料，能够增加稻的产量。
(实施例2)
使用上述实施例1中记载的、以急速冷却的炼钢炉渣为原料的肥料、以缓慢冷却的炼钢炉渣为原料的肥料、及以炼钢炉渣为原料的市售的肥料，于在以下的表7中记载了分析结果的pH(H2O)5.2的土壤中，实施水稻的栽培试验。需要说明的是，土壤的分析方法与实施例1同样。
[表7]
表7土壤的分析结果
对插秧前的水田的土壤，以尿素、氯化钾的形式分别添加60kg/ha的氮、钾作为基肥。在该水田中设置9个0.6×0.5m的框，在其中的每3个中各自添加15g的、在表1及表2中示出了分析结果的以急速冷却的炼钢炉渣为原料的肥料及以缓慢冷却的炼钢炉渣为原料的肥料、以及在表4及表5中示出了分析结果的以炼钢炉渣为原料的市售的肥料(分别确认了整体的粒径小于5mm、并且粒径小于600μm的炼钢炉渣的质量比例为60％以上。)(相当于施用量0.5t/ha)。
与深度10cm的土壤充分混合后，以4棵水稻苗(品种：越光)为1株，在各框内栽植6株进行栽培直到收获期为止。另外，作为对照，对未添加材料的3个框也在同样的条件下实施试验。因此，反复3次进行试验。
在插秧后4个月后进行产量调査。将各框内的6株全部收割，对精糙米重、千粒重进行研究。将所得结果示于以下的表8。
[表8]
表8产量调查的结果
根据上述表8可明确，通过施用以急速冷却的炼钢炉渣为原料的肥料，与对照区相比，产量(精糙米重)增加了约12％。另外，施用了缓慢冷却的炼钢炉渣的情况下，与对照区相比，产量(精糙米重)增加了约9％。另一方面，施用了相同量现有的以炼钢炉渣为原料的市售的肥料的情况下，与对照区相比，产量(精糙米重)约增加了3％。
另外，对于千粒重，施用了以急速冷却的炼钢炉渣为原料的肥料的情况为最高的值，施用了以缓慢冷却的炼钢炉渣为原料的肥料的情况为第二高的值，施用了以炼钢炉渣为原料的肥料的情况为第三高的值，未施用以炼钢炉渣为原料的肥料的情况成为最低的值。
如以上所说明的那样，可明确通过使用以本发明的肥料原料用炼钢炉渣为原料的肥料，即使为pH(H2O)5.2的土壤，也能增加稻的产量。
其中，若与实施例1的结果相比，则对于在表3中示出了分析结果的土壤中施用了使用本发明的肥料原料用炼钢炉渣的肥料时的产量，与未施用炼钢炉渣肥料的对照区的产量相比，增加了约27％，而对于在表7中示出了分析结果的土壤中施用了使用本发明的肥料原料用炼钢炉渣的肥料时的产量，与未施用炼钢炉渣肥料的对照区的产量相比，增加了约12％，增加幅度缩小。
该理由在于，与实施例1相比，未施用炼钢炉渣肥料的对照区的产量高。表3中示出了分析结果的土壤的有效态磷酸为2.5mg/100g干土、锰为20mg/100g干土、硼为0.02mg/100g干土，磷酸、锰、硼从土壤向植物的供给不足。另一方面，表7中示出了分析结果的土壤的有效态磷酸为25mg/100g干土，落入了农林水产省的农地土壤的有效态磷酸的推荐值(10～75mg/100g干土)的范围，因此即使不使用以炼钢炉渣为原料的肥料，认为也能够从土壤向植物供给磷酸。另外，表7中示出了分析结果的土壤的锰、硼分别为70(mg/100g干土)及0.2(mg/100g干土)，认为即使不使用以炼钢炉渣为原料的肥料，也能够从土壤向植物供给锰、硼。
因此明确了，虽然以本发明的肥料原料用炼钢炉渣为原料的肥料在表7的土壤中也有效果，但在表3的土壤中具有更显著的效果。
以上，详细地对本发明的适当的实施方式进行了说明，但本发明不限定于所述例子。只要为具有本发明所属的技术领域中的常识的人员即可了解：在权利要求书中记载的技术思想的范畴内显然可以想到各种变更例或修正例，这些当然也属于本发明的技术范围。

Claims (18)

1.一种肥料原料用炼钢炉渣，其以质量％计含有
P2O5：2％以上且8％以下、
MnO：3％以上且10％以下、
硼：0.005％以上且小于0.05％、
总铁：15％以上且30％以下、
CaO：29％以上且小于38％、
SiO2：16％以上且小于22％、
硫：0.1％以上且0.6％以下、
MgO：4％以上且8％以下、
Al2O3：0.5％以上且3％以下，
所述P2O5中的可溶性P2O5的比例为50％以上，
所述MnO中的枸溶性MnO的比例为80％以上，
以CaO含量/SiO2含量表示的炉渣碱度大于1.5且为2.2以下，
所述肥料原料用炼钢炉渣的体积比重为2.3以上且3.2以下。
2.根据权利要求1所述的肥料原料用炼钢炉渣，其含有2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体和FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体。
3.根据权利要求1或2所述的肥料原料用炼钢炉渣，其中，所述硼中的枸溶性硼的比例为95％以上。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣，其粒径整体小于5mm，并且粒径小于600μm的肥料原料用炼钢炉渣的质量比例相对于总质量为60％以上。
5.权利要求1～4中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，以如下方式进行制造：
对转炉型锅炉注入高炉铁水，使得以与从炉口到铁水液面的长度相对应的出液高度/与从炉口到炉内底的长度相对应的炉内高度来表示的空隙比率成为0.5以上且0.9以下，
对所述转炉型锅炉中的所述高炉铁水添加锰矿石、含锰脱碳炉渣、及锰铁中的至少任一者，
向所述高炉铁水中加入粒径为30mm以下的生石灰和/或碳酸钙，然后，从插入至所述高炉铁水内的喷枪对所述高炉铁水吹入氧，
在1300℃以上且1400℃以下使炉渣泡沫化而进行脱磷处理，
使得以CaO含量/SiO2含量表示的炉渣碱度大于1.5且为2.2以下，并且使得炉渣中的MnO含量为3质量％以上且10质量％以下。
6.根据权利要求5所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，将所述脱磷处理后的熔融炉渣注入到皿状的耐热性容器内并急速冷却，从而使其固化。
7.根据权利要求6所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，进行洒水，从而将所述脱磷处理后的熔融炉渣急速冷却。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，
使所述转炉型锅炉倾斜，由此向炉渣锅炉中倾注所述脱磷处理后的熔融炉渣，然后，向可偏转的第1耐热性容器倾注所述炉渣锅炉中的所述熔融炉渣，
在所述第1耐热性容器内进行洒水，由此将所述熔融炉渣急速冷却而使其固化，然后将固化的炉渣破碎，
使所述第1耐热性容器偏转，使固化的所述炉渣滑落到第2耐热性容器内来进行破碎。
9.根据权利要求5～8中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，通过急速冷却分别形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体及FeO-MnO-CaO-SiO2系固溶体。
10.根据权利要求5～9中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法，其中，将炉渣粉碎，使得粒径整体小于5mm，并且粒径小于600μm的肥料原料用炼钢炉渣的质量比例相对于总质量成为60％以上。
11.一种肥料的制造方法，其中，对通过权利要求5～10中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法制造的肥料原料用炼钢炉渣进行粉末化。
12.根据权利要求11所述的肥料的制造方法，其中，对粉末化后的所述肥料原料用炼钢炉渣添加规定的结合剂，然后进行造粒。
13.根据权利要求11或12所述的肥料的制造方法，其中，对所得肥料进一步混合有机物。
14.根据权利要求13所述的肥料的制造方法，其中，所述有机物为由家畜粪、植物残渣、及水产品得到的堆肥中的至少任一者。
15.一种施肥方法，其中，将包含权利要求1～4中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣、通过权利要求5～10中的任一项所述的肥料原料用炼钢炉渣的制造方法制造的肥料原料用炼钢炉渣、或通过权利要求11～14中的任一项所述的肥料的制造方法制造的肥料的肥料对pH(H2O)为5.6以上且7.5以下、并且有效态磷酸为5mg/100g干土以下、和/或、锰含量为50mg/100g干土以下、和/或、硼含量为0.05mg/100g干土以下的土壤进行施肥。
16.根据权利要求15所述的施肥方法，其中，所述肥料的施用量以所述肥料原料用炼钢炉渣计为0.05t/ha以上且2t/ha以下。
17.根据权利要求15或16所述的施肥方法，其中，在播种或植苗前将所述肥料撒到耕作层表面、或者与该耕作层混合。
18.根据权利要求15或16所述的施肥方法，其中，将所述肥料撒到要栽培的植物体的附近的耕作层表面、或者混合到该耕作层中。
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