JP2001122683A

JP2001122683A - 粘土鉱物含有石灰石洗浄脱水ケーキの粒状物、該粒状物の製造方法、又は該粒状物からなる石灰質肥料もしくは土壌改質剤

Info

Publication number: JP2001122683A
Application number: JP29904099A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 宏史田中; Shigeru Kasuya; 滋糟谷
Original assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Current assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】石灰石採掘鉱山の原石洗浄水脱水ケーキから
高湿度等の過酷な保存条件下においても所定の高圧潰強
度を長期間維持でき、かつ溶出水が無着色である石灰質
肥料等として好適な粒状物の提供。【解決手段】粘土鉱物含有石灰石鉱山原石洗浄脱水ケ
ーキを押出成形等により球状又は円柱状の形状に成形
し、成形後８０〜２００℃で乾燥して粒状物を製造す
る。それによって得られた粒状物は、溶出水が無着色で
かつ高湿度等の過酷な環境下においても高圧潰強度が継
続維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石灰石採掘鉱山に
おける脱水ケーキを活用すべくなされたものであり、脱
水ケーキの粒状物、その製造方法、又はその粒状物から
なる石灰質肥料もしくは土壌改質剤に関するものであ
る。より詳しくは、本発明は、石灰石採掘鉱山の原石洗
浄水から分別した微粒石灰石及び微粒粘土鉱物を主成分
とする脱水ケーキを活用するべくなされたものであり、
高湿度等の過酷な保存条件に長期保存した場合にも高圧
潰強度を維持でき、かつ溶出水が無着色である脱水ケー
キの粒状物等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石灰石やドロマイトを採掘し製品とする
鉱山では、産出する石灰石等の原石の品位には採掘鉱山
によって差違があり、比較的高品位の原石を産出すると
ころから、不純物が混入した原石を産出するところまで
ある。そのようなことで、石灰石鉱山によっては、表層
土あるいは鉱床中に泥分が存在するものをそのまま採掘
し、その結果産出した原石中に泥分が混入することが避
けられない石灰石鉱山もある。

【０００３】このような石灰石鉱山では、泥分を選別除
去するために、採掘原石をドラムウオッシャー等で水洗
し、不要な泥分は篩い分けあるいは分級等の分離手段に
より石灰石原石と分別されている。その際に排出される
泥分は石灰石の微粒子と共にスラリーの状態となってお
り、従来はこのスラリーを水分含有率が１０〜３０重量
％程度になるまでシックナー及びフィルタープレスの２
段処理で濃縮脱水して、脱水ケーキとした後廃棄処分し
ていた。

【０００４】この脱水ケーキ処理は、生産コストの上昇
を招き、また、環境保護に対する近年の一層の厳しい状
況から処分場確保も一段と難しくなってきている。そこ
で、本発明者は、この脱水ケーキの活用法について検討
することとし、それに関する従来技術について調査し
た。その結果、炭酸カルシウムを廃糖蜜あるいはリグニ
ン等の有機結合剤を使用して造粒した肥料あるいは土壌
改良剤用の市販品が存在すること、並びに製糖工場から
排出される炭酸カルシウムを主成分とし、リン、カリウ
ムの酸化物及び有機物を含有するライムケーキをステフ
ェン廃水濃縮液等の有機結合剤を使用して造粒し、土壌
改良剤として活用する提案があることがわかった（特公
平２−４９７７３号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が調査した限り、石灰石鉱山で排出される前記脱水ケ
ーキの活用法についての提案は何等見当たらなかった。
そこで、本発明者は、主たる成分が炭酸カルシウムで共
通点があることから、前記最近の提案であるライムケー
キの造粒技術に関し興味を持ち調査・検討した。その結
果、このような有機結合剤を用いない市販の炭酸カルシ
ウム造粒品では、高湿度環境下に保存した場合には圧潰
強度が比較的短期間で低減し、かつ溶出水が着色するこ
とが判明した。

【０００６】以上のようなことから、本発明者はただ廃
棄処分されていただけの石灰石採掘鉱山における脱水ケ
ーキを活用すべく、高湿度環境等の過酷な保存条件下に
長期保存した場合においても運搬や散布の際に必要とす
る所定の高圧潰強度を維持でき、かつ溶出水が着色する
ことのない脱水ケーキの粒状物を製造すべく研究を行
い、その結果開発に成功したのが本発明である。

【０００７】そして、本発明では、意外にも従来技術の
ように有機結合剤を特に使用することなく所定の圧潰強
度が発現ができること及び脱水ケーキ中の石灰石以外の
含有物である泥分の大部分が粘土鉱物であることを見出
したものであり、その結果、本発明はその新規な知見に
基づいて完成したものである。

【０００８】したがって、本発明の解決すべき課題は、
石灰石採掘鉱山の原石洗浄水脱水ケーキを高湿度等の過
酷な環境下においても所定の高圧潰強度を長期間維持で
き、かつ溶出水が着色することがない脱水ケーキを提供
することであり、またその脱水ケーキを石灰質肥料ある
いは土壌改質剤として活用することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記したとお
りであるから、その解決手段は、粒状物、石灰質肥料、
土壌改質剤及び粒状物の製造方法であり、そのうちの粒
状物は、石灰石採掘原石等の粘土鉱物含有石灰石洗浄脱
水ケーキを造粒乾燥した溶出水が無着色で、かつ高湿度
等の過酷な保存条件下においても高圧潰強度を継続維持
できる炭酸カルシウム及び粘土鉱物を含有するものであ
る。また、本発明の石灰質肥料及び土壌改質剤は、該粒
状物からなるものである。

【００１０】さらに、粒状物の製造方法は、粘土鉱物含
有石灰石洗浄脱水ケーキを造粒し、造粒後８０〜２００
℃で乾燥した、溶出水が無着色で、かつ高湿度等の過酷
な保存条件下においても高圧潰強度を継続維持できる炭
酸カルシウム及び粘土鉱物を含有する粒状物を製造する
ものである。

【００１１】そして、本発明では、高湿度等の過酷な保
存条件下においても運搬や散布の際に必要とする所定の
高圧潰強度を維持できるので、保管時には特に外気を遮
断する必要がなく、本発明の粒状物は気体遮断性の良好
はプラスチック性の袋等に保存する必要もない。また、
溶出水が着色する恐れもなく、かつ有機物バインダー
（有機結合剤）も使用していないので、散布箇所から流
出した水の着色汚染、又は有機物バインダー流出による
ＣＯＤもしくはＢＯＤ増大等の環境汚染について特段配
慮する必要もない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の詳
細について説明する。本発明の粒状物は、前記したとお
り石灰石採掘鉱山における原石等の粘土鉱物含有石灰石
洗浄脱水ケーキを造粒乾燥した溶出水が無着色で、かつ
高湿度下等の過酷な保存条件においても高圧潰強度を継
続維持できる炭酸カルシウム及び粘土鉱物を含有するも
のであり、それは肥料あるいは土壌改質剤として好適に
活用できるものである。

【００１３】そして、その粒状物の製造原料である粘土
鉱物含有石灰石洗浄脱水ケーキは、好適には石灰石採掘
鉱山原石を洗浄した洗浄水の脱水ケーキであって、含水
率は１０〜３０重量％がよく、１５〜２５重量％が好ま
しい。石灰石採掘鉱山原石洗浄水から微粒の石灰石及び
粘土鉱物を分離して脱水ケーキを形成する際の分離手段
としては、遠心脱水機、真空ドラム脱水機、シックナ
ー、フィルター等の各種の固液分離手段が特に制限され
ることなく使用可能であるが、シックナー及びフィルタ
ープレスの２段組み合わせが好ましく使用できる。

【００１４】その脱水ケーキ中の主たる含有成分は、石
灰石微粒子であり、それに少量の微粒粘土鉱物を含有す
るものであれば、本発明の造粒物の原料としては、特に
制限されることなく使用可能であるが、この脱水ケーキ
を所定の形状に造粒し乾燥した後に所定の圧潰強度を発
現することができるものが好ましい。所定の圧潰強度に
到達しない場合には、粘土鉱物を別途添加してもよい。

【００１５】前記した脱水ケーキ中に存在する粘土鉱物
としては、有機結合剤を使用することなく高強度を発現
でき、かつ高湿度等の過酷な保存条件下においても所定
の圧潰強度が維持できるものであればよく、それには、
例えばクライノクロア、白雲母、ノントロナイト、カオ
リナイト等がある。

【００１６】また、それらの粘土鉱物の脱水ケーキ中の
含有量は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の含有量で、すなわち
アルミナの含有量を指標として表すと２〜１０重量％が
よく、好ましくは３〜６重量がよい。これらの粘土鉱物
は前記したとおり脱水ケーキ中に元来存在するものがよ
いが、含有量が不足する場合には、外部から追加添加し
てもよい。

【００１７】本発明の粒状物は、前記したとおり特に有
機結合剤を配合するなく所定の圧潰強度が発現する脱水
ケーキが存在すること及び脱水ケーキ中の石灰石以外の
含有物である泥分の大部分が粘土鉱物であることを本発
明者が見出したことを契機として完成されたものであ
る。その際には、意外にも何等の成分も添加せずに所定
の圧潰強度が発現することができる脱水ケーキもある
が、石灰石産出鉱山によっては脱水ケーキ中に粘土鉱物
が存在しても所定の圧潰強度が発現しないもののあるこ
とも判明しており、その場合には有機結合剤ではなく、
粘土鉱物を追加添加すればよい。

【００１８】前記した造粒物の成形は、押出成形、プレ
ス成形、転動造粒、攪拌造粒等の各種の成形あるいは造
粒手段が使用可能であるが、押出成形が好ましい。ま
た、製品形状によっては、２段組み合わせをしてもよ
い。脱水ケーキの造粒後の乾燥は、温度８０〜２００℃
がよく、好ましくは１００〜１２０℃がよい。使用する
乾燥機には、各種の乾燥機が制限なく使用でき、それに
は例えばロータリードライヤー、バンド乾燥機あるいは
流動層乾燥機等があるが、好ましくはロータリードライ
ヤーがよい。

【００１９】粒状物の形状については、球状、円柱状あ
るいは角柱状等の各種の形状が採用可能であるが、好適
な用途が肥料あるいは土壌改質剤であることから、その
取扱性が良好な球状あるいは円柱状の形状が好ましい。
その具体的大きさは、球状の場合には直径１〜５ｍｍ程
度がよい。また円柱状の場合には断面直径が１〜５ｍｍ
程度がよく、長さが１〜１０ｍｍ程度がよく、直径と長
さの比は１／１〜１／５が好ましい。

【００２０】本発明の粒状物については、水及び粘土鉱
物以外の主要な成分は微粒石灰石であるから、石灰質肥
料あるいは土壌改質剤として好適に使用できるものであ
る。また、この粒状物は、単純に多量のアルカリ成分を
配合しているというだけでなく、本発明者は、可溶性苦
土及び枸溶性苦土成分をも含有していることを確認して
おり、この点からも石灰質肥料として良好な機能を有す
るものである。

【００２１】そして、この粒状物は高湿度等の如何なる
過酷な環境下での長期間保存後でも所定の強度を維持す
ることができるから、保管時にプラスチック袋等の気体
遮断性の高い容器に保管することなく、運搬や散布時に
適正な状態が保持できる。また、有機結合剤も配合され
ていないから水に濡れて崩壊する際に着色水を発生する
こともなく散布箇所からの流出水による環境汚染も発生
しない。例えば廃糖蜜バインダーを使用した場合には、
それにより流出水は茶褐色となるが本発明では一切有機
結合剤を使用していないので、そのようなことが発生す
ることがない。さらに有機結合剤無配合により臭気発生
がなく、その対策も無用である。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明の実施例及び比較例を挙げて
さらに具体的に説明するが、本発明はこの実施例によっ
て何等限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載
によって把握されるものであることはいうまでもない。

【００２３】[実施例１]当社所有の石灰石採掘のＫ鉱山
の水洗スラリーをフィルタープレスにより水分含有量が
１７〜２０重量％程度になるように圧搾脱水処理し得ら
れたフィルターケーキを直径２．５ｍｍ押出口から押し
出し、長さ５〜１０ｍｍの円柱状物を得た。成形後送風
乾燥機で１０５℃で３時間乾燥して目的の粒状物を製造
した。

【００２４】前記製造プロセスにおいて脱水ケーキの含
水率は１８．３重量％であり、脱水ケーキを１０５℃で
乾燥し付着水分を完全に除去した後の含有成分は表１に
示すとおりである。また、その脱水乾燥後のケーキをＸ
線粉末回折した結果同定された鉱物は表２に示すとおり
であり、その中に、クライノクロア、白雲母、ノントロ
ナイト、カオリナイト及びパリゴルスカイト等の多くの
粘土鉱物が存在することがわかる。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】この脱水ケーキから製造した前記粒状物、
市販の石灰石微粉に廃糖蜜結合剤を配合して造粒した直
径２．５ｍｍの比較品１及び同じく市販の石灰石微粉を
リグニン結合剤を使用して造粒した直径２．５ｍｍの比
較品２について、それぞれの成分含有率び大気中に放置
した際の圧潰強度の測定、並びに溶出水の着色の有無の
観察を行った。結果は表３に示すとおりである。

【００２８】

【表３】

【００２９】その結果によれば、本発明の粒状物は、ア
ルカリ分、可溶性苦土及び枸溶性苦土の含有量が、それ
ぞれ４３．３、７．８４及び５．１９重量％であり、比
較品１に比し、それらの含有量がいずれも低く、特に可
溶性苦土及び枸溶性苦土については比較品１に比し、約
半分程度である。しかしながら、比較品２と比較すると
両苦土成分の含有量は、はるかに多いことがわかる。ま
た重要な肥料成分であるリン及びカリウムの含有量につ
いては、本発明の粒状物は、比較品１及び２に比し、い
ずれも高含有量となっており、充分に肥料及び土壌改良
剤としての性能を有するものである。

【００３０】圧潰強度については、表３によれば、粘土
鉱物の含有量がアルミナの含有量を指標として５．３重
量％である本発明の粒状物は、製造直後が２．４ｋｇで
あり、翌日は１．０ｋｇに急落する。しかしながら、そ
の後は３日後が１．２ｋｇ、９日後が１．１ｋｇで、そ
れ以上の圧潰強度の低下はなく、１．０ｋｇ台のほぼ一
定の圧潰強度を維持しており、時間が経過しても製品取
扱上必要とされている所定の強度を維持していることが
わかる。

【００３１】それに対し、比較品１及び比較品２は、製
造直後２．６ｋｇ及び１．１ｋｇであり、運搬や散布時
に製品取扱上必要な圧潰強度は有するものの、５日後に
は両者とも０．１ｋｇまで極端に急落し製品取扱上必要
な強度を消失してしまっている。その理由については、
直接解明しているわけではないが、有機結合剤添加品に
比較し、本発明の無添加品は、水分含有率が、保存環境
に影響されることなく、一定で推移しており、そのこと
とも関連しているものと推測している。

【００３２】その圧潰強度の測定は以下のとおり行っ
た。すなわち、図１に概要を図示する木屋式硬度計の試
料台１上に本発明の粒状物、比較品１、２等の試料粒状
物を載せた後、加圧ハンドル３を回転して加圧円柱２を
徐々に降下させ、円柱の下端が試料に接触すると円柱の
下降に抵抗が発生する。その際、この抵抗がダイヤル６
の指針４を回転させ、この回転により補助指針５を更に
回転させる。加圧ハンドル３を更に回転させ加圧円柱２
を試料が圧砕されるまで降下させると、補助指針５を残
したまま指針４が０点の方へはね返る。その際の補助指
針５の示す目盛りがそのときの加圧重で、試料の圧潰強
度である。なお、各製品の圧潰強度の測定に使用した試
料の数は２０個であり、表３等に記載の圧潰強度はその
平均値である。

【００３３】また、前記したとおり表３には、溶出水の
着色の有無も表示されており、それによれば、本発明の
粒状物は無着色であるが、比較品１及び２はいずれも着
色することがわかる。さらに同表には水中での崩壊率が
表示されており、それによれば、本発明品、比較品１及
び２のいずれも５分以内に全て崩壊することが明らかで
あり、肥料及び土壌改質剤として使用した際に速やかに
崩壊し必要な機能を発揮できるといえる。

【００３４】[実施例２及び３]当社所有の他の鉱山であ
るＩ鉱山及びＨ鉱山の脱水ケーキについても、同様の性
能試験を実施しており、その結果は表４に示してある。
それによれば、アルミナを指標とする粘土鉱物の含有量
が１．２重量％である粘土鉱物含有量の少ないＩ鉱山の
脱水ケーキでは製造直後においてすら圧潰強度が０．１
ｋｇと極端に低く所定の圧潰強度を有しない。

【００３５】

【表４】

【００３６】しかしながら、ベントナイトを１０重量％
添加して、粘土鉱物含有量の指標であるアルミナの含有
量を２．４重量％にすることにより、製造直後の圧潰強
度が１．６ｋｇ、１日後が１．３ｋｇ、５日後が１．２
ｋｇ及び９日後が１．１ｋｇとなる。この結果からわか
るように粘土鉱物のベントナイトの添加により所定の強
度が発現するようになる。

【００３７】また、Ｉ鉱山より粘土鉱物の含有量が多
い、すなわちアルミナを指標とする粘土鉱物の含有量が
１．９重量％であるＨ鉱山の脱水ケーキの場合には、製
造直後の圧潰強度が０．３ｋｇとＩ鉱山脱水ケーキの場
合より多少高い圧潰強度を有するものの所定の圧潰強度
には不足している。この場合にもベントナイトを１０重
量％添加して、アルミナ含有量を指標とする粘土鉱物の
含有量で２．４重量％とすることにより、製造直後の圧
潰強度が１．２ｋｇ、１日後が０．６ｋｇ、５日後が
０．８ｋｇ及び９日後が０．７ｋｇとなる。

【００３８】この結果からも粘土鉱物であるベントナイ
トの添加により強度が向上し、時間が経過しても有機結
合剤を使用した場合のようにように極端に低下せず、
０．７ｋｇ前後の一定の強度を保持できることがわか
る。このように脱水ケーキのみを造粒して粒状物とした
場合には、所定の圧潰強度を発現しない場合には、粘土
鉱物を追加含有させることにより圧潰強度が向上させる
ことができることが判明しており、所望の圧潰強度を発
現させるには粘土鉱物の種類あるいは添加量等を調節し
て追加含有させるとよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明の粒状物は、高湿度等の過酷な保
存条件下においても運搬や散布の際に必要とする所定の
高圧潰強度を維持できるので、本発明は保管時には特に
外気を遮断する必要がなく、気体遮断性の良好はプラス
チック製の袋等に保存する必要もない肥料及び土壌改質
剤に好適な粒状物を提供することができる。また、溶出
水が着色する恐れもなく、かつ有機結合剤も使用してい
ないので、散布箇所から流出した水の着色汚染、又は有
機結合剤流出によるＣＯＤもしくはＢＯＤ増大等の環境
汚染についても特段配慮する必要もない。以上のとおり
本発明は卓越した効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粒状物などの圧潰強度の測定に使用す
る木屋式硬度計の概要を図示する。

【符号の説明】

１試料台２加圧円柱３加圧ハンドル４指針５補助指針６ダイヤル（目盛板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｆターム(参考） 4H026 CA02 CB01 CC06 4H061 AA01 AA02 CC01 CC04 CC51 DD14 EE43 FF08 GG19 GG25 GG26 GG54 GG55 HH11 HH25 HH35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘土鉱物含有石灰石洗浄脱水ケーキを造
粒乾燥した粒状物であって、その溶出水が無着色で、か
つ過酷な保存条件においても高圧潰強度を継続維持でき
る炭酸カルシウム及び粘土鉱物を含有する粒状物。
【請求項２】粘土鉱物含有石灰石洗浄脱水ケーキを造
粒乾燥した粒状物であって、その溶出水が無着色で、か
つ過酷な保存条件下においても高圧潰強度を継続維持で
きる炭酸カルシウム及び粘土鉱物を含有する粒状物から
なる石灰質肥料。
【請求項３】粘土鉱物含有石灰石洗浄脱水ケーキを造
粒乾燥した粒状物であって、その溶出水が無着色で、か
つ過酷な保存条件においても高圧潰強度を継続維持でき
る炭酸カルシウムおよび粘土鉱物を含有する粒状物から
なる土壌改質剤。
【請求項４】粘土鉱物含有石灰石洗浄脱水ケーキを造
粒し、造粒後８０〜２００℃で乾燥した、その造粒物か
らの溶出水が無着色で、かつ過酷な保存条件下において
も高圧潰強度を継続維持できる炭酸カルシウム及び粘土
鉱物を含有する粒状物を製造する方法。
【請求項５】粘土鉱物含有石灰石の洗浄水に粘土鉱物
が追加配合されている請求項１記載の粒状物を製造する
方法。