JP2002068870A

JP2002068870A - ケイ酸質肥料

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Publication number: JP2002068870A
Application number: JP2000254929A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Furukawa; 洋一郎古川; Makoto Tomita; 誠冨田; Masahiro Ibukiyama; 正浩伊吹山; Nobuyuki Shimizu; 信行清水
Original assignee: HINODE KAGAKU KOGYO; HINODE KAGAKU KOGYO KK; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: HINODE KAGAKU KOGYO; HINODE KAGAKU KOGYO KK; Denka Co Ltd
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】粒子崩壊性が早く、ケイ酸分を速やかに提供で
き、しかも、ケイ酸分を２〜３ヶ月間に渡って徐々に、
継続的に供給し続けることのでき、更に作業性に富んだ
粒状のケイ酸質肥料を提供する。【解決手段】Ｄ９０が０．６〜３．０ｍｍでＤ５０が３
７μｍ以上のケイ酸質組成物の粉末に、水への溶解速度
が４８時間で４０％以上１００％未満の有機質結合材を
添加して造粒してなるケイ酸質肥料であって、イオン交
換法で測定した時の１ヶ月以内のケイ酸分溶出量が１６
質量％以上であることを特徴とするケイ酸質肥料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、植物にとって吸収
性のよいケイ酸分を多く含む稲作等に用いて好適なケイ
酸質肥料に関する。

【０００２】

【従来の技術】稲作に有用なケイ酸肥料として、従来か
らケイカル（ケイ酸カルシウム）、並びにケイ酸カリ
（ケイ酸カリウム）肥料が用いられている。ケイカルは
スラグを原料として製造され、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、Ａｌ₂
Ｏ₃を主成分とする、主としてアルカリ分とケイ酸を補
給するための土壌改質剤である。しかしケイカルは塩酸
可溶性ケイ酸分が３０質量％を越えるものの、実際の土
壌のｐＨに近いｐＨ＝５〜７程度の領域では、ケイ酸の
溶出量が極端に減少し、ケイ酸分の供給源としては非常
に効率の悪い資材である。

【０００３】従って、実際に使用する場合も、例えば稲
作用に用いる場合、田１０００ｍ²当たり２００ｋｇと
大量に施肥しなくてはならず、それに要する労力が農家
の大きな負担になっている。ケイカルは肥料の三要素の
いずれをも含まない資材であるため、他の肥料と混合し
て使用するのが一般的であり、例えばようりん４０ｋｇ
をケイカル２００ｋｇと混合して散布するのが広く用い
られている処方である。

【０００４】ようりんは、それに含まれるケイ酸分の中
性に近いｐＨ域での溶出性が高いことが知られており、
燐酸質肥料であると同時にケイ酸質の供給源となってい
ることが認められている。

【０００５】また、ケイ酸カリ肥料のケイ酸溶出性は、
ケイカルに比べると高いと言われているが、ようりんに
比べるとｐＨ＝５〜７では劣っており十分とは言えな
い。ケイ酸カリ肥料も、ケイカルの場合と同様に、よう
りんと混合して施肥されることが多く、ここでもようり
んがケイ酸質の供給源としての役割を果たしている。

【０００６】ケイカルの欠点であるケイ酸質溶出性が低
いことを改善するために各種の試みがなされ、中でもケ
イ酸カリ肥料の溶出性が比較的高いことに着目してカリ
成分を加える方法に基づいた、例えばケイ燐酸カリを主
成分とする新規肥料組成物（特公平１−２４７５９号公
報参照）や緩効性熔成ケイ酸カリ苦土肥料の製造法（特
公平２−２３５１４号公報参照）が開示されている。

【０００７】カリウム成分は、一般に組成物をガラス化
し易く、ケイ酸質の溶出性を改善するが、その反面、カ
リ原料が高価であるため得られた製品も高価になる、十
分に高いケイ酸溶出性を確保するにはカリ含有量を高く
しなければらなず不経済である、更に、カリウムが強ア
ルカリであるため製造設備の炉材を浸食する、カリを加
えると溶融物の粘度が上昇するため操業しにくく、それ
を下げようとして温度を上げるとカリが揮散する等の欠
点を有している。

【０００８】一方、ようりんに含まれるケイ酸分は溶出
性が高く、植物による吸収性が高い事が知られている。
市販されているようりんに含まれるＳｉＯ₂は２０〜２
５質量％程度であるが、ケイ酸含有量を増やすとその溶
出性が低下する事が知られている。すなわち、溶成燐肥
の一般的な原料配合に珪石を加えて加熱溶融・急冷し
て、２％クエン酸水溶液へのケイ酸の溶出性を測定した
試験例（工業化学雑誌第６０巻１１０９頁１９５７年）
によれば、２％クエン酸水溶液（初期ｐＨが約２）への
ケイ酸溶出量は３０質量％程度で頭打ちになると記載さ
れている。

【０００９】肥料のケイ酸分の溶出性を調べる方法とし
ては、２％クエン酸水溶液（ｐＨが約２）を用いる方
法、ｐＨの初期値が４の酢酸ソーダ緩衝液を用いる方法
が知られているが、いずれも溶出時のｐＨが低く、土壌
のｐＨに近いｐＨ＝５〜７付近でのケイ酸の溶出性の評
価方法としては不適切である。本発明者らは、特願平１
０−２０５２５８号明細書の中で、４質量％クエン酸緩
衝液（ｐＨの初期値が５．５）を用いる方法を提案して
きた。しかし、前記方法は水田のｐＨに近い条件での溶
出試験であり且つ試験方法としては迅速であるものの、
肥料のケイ酸分溶出量と実際の植物、特に稲のケイ酸分
吸収量との相関は充分に満足できるほどに高いものでは
ない。

【００１０】また、本発明者らは、ｐＨ＝５以上の高い
ｐＨ域で高い溶出性を持つＳｉＯ₂を含む組成を探求し
た結果、同じ組成であってもその結晶性によって、溶出
性が大きく変化すること、そして、特定組成を有する非
晶質の組成物が前記高ｐＨ域でケイ酸溶出性を示すこと
を見い出し、先に特願平１０−２０５２５８号を出願し
た。

【００１１】また、本発明者らは、ケイ酸分の溶出性の
評価方法と肥料効果（稲による吸収性）について更に検
討を続けた結果、水溶液のｐＨ調節剤としてのイオン交
換樹脂共存下で測定した（以下イオン交換法と略称す
る）一ヶ月後のケイ酸分溶出量が一定値以上のものが肥
料効果が高いこと、加えて、肥料として使用する際に作
業性、分散性を高めるために造粒することが望ましい
が、造粒された肥料についてその肥料効果を確保するた
めには、操作時に用いる原料粉末の粒度を特定のものと
すること、更に造粒用の結合材については水への溶解性
を調節することが必須であるという知見を得て、本発明
に至ったものである。

【００１２】イオン交換法とは、中性（ｐＨ＝７）付近
でのケイ酸分の溶解性評価手法で、以下の手順で行う
（参考文献：加藤直人著「農林水産省・農業環境技術
研究所報告」１６巻，９−７５頁（１９９８）、加藤，
尾和共著ＳｏｉｌＳｃｉ．ＰｌａｎｔＮｕｔ
ｒ．，４３巻，２号，３５１−３５９頁（１９９
７））。

【００１３】即ち、試料０．２０ｇを、あらかじめ水酸
化ナトリウム水溶液と希塩酸を用いて逆再生しておいた
カルボン酸型イオン交換樹脂（例えばアンバーライトＩ
ＲＣ−５０）２ｇと純水１リットルを入れたポリエチレ
ン瓶に加え、マグネチックスターラーで静かに数分間撹
拌した後、所定日数静置する。所定日数経過後、再度マ
グネチックスターラーで静かに数分間撹拌した後、最低
１０分間静置し、上澄み液２ｍｌをメスフラスコ２０ｍ
ｌに分取し、塩酸（１＋１）１ｍｌを添加後、２０ｍｌ
に希釈する。これをＩＣＰ発光分析法（例えば、日本ジ
ャーレルアッシュＩＣＡＰ−５７５を使用、測定波長
例：２５１.６１２ｎｍ、２８８.１５８ｎｍ他）により
Ｓｉを定量し、ＳｉＯ２に換算する。市販原子吸光分析
用標準原液１０００ｍｇ／リットルを希釈して得られる
検量線に基づいて定量する。

【００１４】イオン交換樹脂を用いる目的は、ケイ酸質
肥料から溶出するアルカリ土類金属等のアルカリ性物質
が溶液に溶けて生ずるｐＨの上昇を、イオン交換樹脂の
イオン交換能を利用して防止することにある。水田の土
壌は、中性であり、ｐＨ緩衝能が高いと言われており、
イオン交換法を用いると、実際の水田に近い環境下での
ケイ酸分の溶出性を測定できると考えられる。

【００１５】一方、稲がケイ酸分をよく吸収する期間
は、田植え期から出穂期までと言われている。この２〜
３ヶ月間にわたって、含有するケイ酸分が徐々に溶出
し、継続的にケイ酸を供給し続ける肥料が好ましい。従
って、イオン交換法で継続的に測定して得た溶出曲線
が、初期は勾配がある程度以上大きく、日数が経過した
後も、勾配があまり低下しない肥料が好ましい。

【００１６】本発明者らは、ケイ酸分を含む肥料を用い
て、稲の肥効試験を行ったところ、前記のイオン交換法
による１ヶ月後のケイ酸溶出量が、稲による肥料由来の
ケイ酸分吸収量と相関を示すことを見いだした。しか
し、ケイ酸分を多く含む市販の各種肥料を前記イオン交
換法で評価したところ、１ヶ月後のケイ酸溶出量が１５
質量％を超えるものはなかった。

【００１７】また、肥料の製品形態としては、一般的
に、保存方法や施肥方法に応じて適度な粒度を持つこと
が望ましい。つまり、使用目的や施肥方法における散布
形態に応じて、適度な粒度を持つことが望ましいし、製
品の品質を高める意味でも粉体よりは粒子状が望まれる
し、粒子状の場合には、その粒度分布幅は比較的狭い方
が流動性が良く、作業性に富むことから、望ましい。

【００１８】そのため、適度な粒子径を持たせるため
に、様々な手法が取られるが、肥料となる組成物の一次
粒子が粉状に近い場合は、有機質或いは無機質の結合材
などを添加し粒子同士を結合させ、目的の粒子径に調節
することが一般的な手法として用いられている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の状況
に鑑みてなされたものであって、ケイ酸溶解性に優れる
ケイ酸質組成物の微細な粉末を用いて、作業性に富む粒
度に造粒する際に、水への溶解速度が特定値以上の特性
を有する有機質結合材を用いることにより、粒子崩壊性
が早く、ケイ酸分を速やかに提供でき、しかも、ケイ酸
分を２〜３ヶ月間に渡って徐々に、継続的に供給し続け
ることのでき、更に作業性に富んだ粒状のケイ酸質肥料
を提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、Ｄ９０
が０．６〜３．０ｍｍでＤ５０が３７μｍ以上のケイ酸
質組成物の粉末に、水への溶解速度が４８時間で４０％
以上１００％未満の有機質結合材を添加して造粒してな
るケイ酸質肥料であって、イオン交換法で測定した時の
１ヶ月以内のケイ酸分溶出量が１６質量％以上であるこ
とを特徴とするケイ酸質肥料であり、その実施態様とし
て、ケイ酸質組成物が、主成分がＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ｃ
ａＯ、Ｐ₂Ｏ₅からなり、前記成分中にＭｇＯを１〜２０
質量％、ＳｉＯ₂を３０〜５０質量％含有し、しかも非
晶質であることを特徴とする前記のケイ酸質肥料であ
る。

【００２１】また、本発明は、イオン交換法で測定した
時に、当該ケイ酸質肥料に含まれるケイ酸分の６０％以
上が２．５ヶ月以内に溶出することを特徴とする前記の
ケイ酸質肥料であり、好ましくは、有機質結合材が、デ
ンプンを糊化処理してなるデンプンであることを特徴と
する前記のケイ酸質肥料である。

【００２２】

【発明の実施の形態】近年、農作業の省力化、機械化な
どの動向を考慮するに、取り扱う肥料の形態として粉体
より粒状が望ましい。つまり、湿度などの影響を受けに
くく長期保管にも有利であり、また必要量取り分ける分
取や散布を行う場合に、取り扱いが容易であることなど
の理由から、肥料の形態としては粒状が望まれている。
しかし、肥料効果が満足できる粉体のケイ酸質肥料を造
粒して粒状としたときに、しばしば、前記ケイ酸質肥料
の本来有する肥料効果が発揮されないことがある。

【００２３】本発明者は、いろいろ検討した結果、特定
の粒度分布を有するケイ酸質組成物を用い、水への溶解
速度が特定範囲の有機結合材を用いるときに、１ヶ月後
のケイ酸溶出量が１６質量％以上であり、しかも、ケイ
酸分を２〜３ヶ月間に渡って徐々に、継続的に供給し続
け、更に作業性に富んだ粒状の稲作用に好適なケイ酸質
肥料が得られることを見出し、本発明に至ったものであ
る。

【００２４】即ち、本発明のケイ酸質肥料は、Ｄ９０が
０．６〜３．０ｍｍでＤ５０が３７μｍ以上のケイ酸質
組成物の粉末に、水への溶解速度が４８時間で４０％以
上１００％未満の有機質結合材を添加して造粒してなる
ケイ酸質肥料であり、イオン交換法で測定した時の１ヶ
月以内のケイ酸分溶出量が１６質量％以上であることを
特徴としているので、施肥直後から多量のケイ酸を植物
に提供できるし、そのケイ酸溶出量が従来公知の肥料で
は達成できないほどに高いので、施肥する土壌の質、気
象条件、水田への水の供給状況などにより異なるが、必
ずしも追肥することなく従来よりも稲等の作物の発育を
助長することができる特徴がある。尚、有機質結合材の
水への溶解速度が４８時間で４０％以上１００％未満と
特定すべき理由は、水への溶解速度が４８時間で４０％
未満では、１ヶ月以内のケイ酸分溶出量が１６質量％以
上を確保することが難しくなることがあるためであり、
１００％の場合には、本発明の目的を達成できないから
である。同じ理由で、６０％以上８５％以下が好ましい
範囲である。

【００２５】本発明の実施態様として、前記ケイ酸質組
成物が、主成分がＭｇＯ、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、Ｐ₂Ｏ₅か
らなる非晶質の粉末であって、しかもＭｇＯを１〜２０
質量％、ＳｉＯ₂を３０〜５０質量％含有することが好
ましい。

【００２６】ケイ酸質組成物の主成分は、ＭｇＯ、Ｓｉ
Ｏ₂、ＣａＯ、Ｐ₂Ｏ₅から構成され、その合計量は８７
質量％以上、好ましくは９０質量％以上あれば良い。従
来公知のケイ酸溶出性を有するものの多くは、例えばケ
イ酸カリ肥料の如くに、カリウムを主成分として含有す
るのに対し、本発明の無機組成物はこれを主成分として
有していないという特徴がある。これにより、製品価格
が高くなる、製造設備の炉材を浸食する、操業しにくい
等の欠点を解消することが出来る。

【００２７】ケイ酸質組成物は、ＳｉＯ₂含有量が３０
質量％以上である。これより少ないと、十分なケイ酸溶
出量が確保できないことがあるし、ケイ酸質資材或いは
肥料としての価値が減少する。５０質量％を越えると大
幅にケイ酸溶出性が下がり、中性に近い領域での溶出性
が悪くなる。３２〜４３質量％が好ましい範囲である。

【００２８】ＭｇＯは、ケイ酸質組成物の溶融温度を下
げる効果やケイ酸溶出率を増大させる効果があり、また
肥料成分としても有効なので、適当量含有させる必要が
ある。１質量％以下ではこれらの効果が十分ではなく、
２０質量％をこえると施用した植物の肥効成分の吸収性
に拮抗作用を生じ、不都合が生じることがある。上記バ
ランスから、１〜２０質量％、好ましくは７〜１８質量
％の範囲がよい。

【００２９】また、ケイ酸質組成物について、Ｐ₂Ｏ₅量
が１〜１６質量％であることが好ましい。Ｐ₂Ｏ₅は、１
質量％以下では溶融物の融点が上昇しケイ酸の溶出率が
低くなりやすくなると共に、ケイ酸分とのバランス上リ
ン分が不足するためリン肥料を混合散布する必要が生じ
ることがある。一方、１６質量％を越えると、ケイ酸の
必要量を散布するとＰ₂Ｏ₅の適切な施用量を超える場合
が生じることがあり好ましくない。ケイ酸の溶出率を高
くし、リン肥料の混合散布を必要とせず、更に適切なＰ
₂Ｏ₅の施用量を維持できるということから前記範囲が選
択され、４〜１２質量％の範囲が一層好ましい。

【００３０】また、ケイ酸質組成物について、モル換算
した（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＳｉＯ ₂＋Ｐ₂Ｏ₅）比が
１．２〜２．５であることが好ましい。前記比が１．２
より小さくなるとケイ酸溶出量が減少する一方、２．５
を超えるとＳｉＯ₂含有量の低下や融点の上昇とケイ酸
溶出性の低下が起こることがある。１．３〜２．０が好
ましい範囲である。

【００３１】ケイ酸質組成物において、主成分を構成す
る前記の成分の他に、微量成分として有効な硼素やマン
ガンを含有させることもできる。硼素やマンガンの存在
は、後述する製造方法において溶融温度の低下や溶融物
の流動性の増加の効果があるし、得られるケイ酸質組成
物の非晶質化を促し、ケイ酸の溶出性を助長する効果も
ある。また、不可避的に混入する鉄酸化物やアルミニウ
ムの酸化物などが含まれてもよい。しかし、アルミニウ
ムについては、肥料効果が無く、有効成分の含有量を低
下させ、また、量が多くなるとケイ酸分の溶出性に悪影
響を及ぼすので、Ａｌ₂Ｏ₃の量は２質量％以下に抑制す
ることが好ましい。

【００３２】本発明におけるケイ酸質組成物は、ケイ酸
の溶出性を高めるために非晶質である。非晶質の程度に
ついては、本発明者らの実験的検討結果によれば、ＮＭ
Ｒ−２９Ｓｉの半値幅が１３ｐｐｍ以上２３ｐｐｍ以下
を示せば充分である。ＮＭＲ−２９Ｓｉの測定方法は、
特願平１０−２０５２５８号明細書に記載したとおりで
ある。

【００３３】またケイ酸質組成物の粉末について、その
一次粒子の粒度分布は、Ｄ90が０．６〜３．０ｍｍ、Ｄ
50が３７μｍ以上であることが好ましい。ここで、粒度
分布は、フルイで測定すればよい。例えば、ＪＩＳＺ
８８０１に記載されたフルイを重ねて、試料を最も上
のフルイ上に乗せ、タップ振動機にセットする。一定時
間の後、各フルイ上に残った粉体の質量を測定し、百分
率で表し、粒度分布とする。Ｄ90、Ｄ50は、累積質量％
がそれぞれ９０％、５０％の時の粒度を示す。

【００３４】Ｄ90が前記範囲より大きい場合には、Ｄ50
の大きさにも影響されるが、イオン交換法で測定したと
きに、１ヶ月以内のケイ酸分溶出量が１６質量％以上で
あるという本発明の目的を達成できないことがある。ま
た、Ｄ50が３７μｍ未満の場合には、前記目的は達成し
やすいものの、粒度が細かいために長期に渡ってケイ酸
分を溶出することを確保できないことがあるし、施肥後
に粉末の微粉部分が雨等により流失されることがある
し、更に、粉砕にコストがかかるので好ましくないから
である。

【００３５】また、前記粒度分布を選択することで、イ
オン交換法で測定したときに、１ヶ月以内のケイ酸分溶
出量を２０質量％以上にも高めることができるからであ
る。本発明のケイ酸質肥料は、イオン交換法の溶出率が
２．５ヶ月後で８０％以上に達するので、田植え後の追
肥として使用するのに好適である。また、粒度分布が窒
素、カリなどの他の肥料との混合や造粒に適しているの
で、容易に所望の組成の複合肥料とすることもできる。

【００３６】また、本発明は前記の粒度分布を有するケ
イ酸質組成物の粉体に、上記の通りに、特定な有機質結
合材を加えて造粒してなるケイ酸質肥料である。ケイ酸
質組成物の粉体を構成している一次粒子が施肥の早い時
期に水と接触してケイ酸イオンとして溶解されるととも
に長期的に溶解量が制御できることを目的として造粒さ
れているので、短期に多量の可溶性ケイ酸分を提供でき
るとともにその効果が長期に渡って得ることができる。

【００３７】結合材としては、肥料に用いられている従
来公知のものならば、基本的には使用が可能であるが、
ケイ酸質組成物粉体の水への溶解性を損なうことなく造
粒する一方で、施肥以前の保管時には空中の湿気等によ
り崩壊しないこと等の理由から、一次粒子を覆いつつ二
次粒子を形成できる結合材が選択され、前記結合材中の
少なくとも1つの主成分が水に溶解し易い性質を有する
必要があるので、有機質結合材が選択される。この様
な、水に溶解しやすい性質を有する有機質結合材とし
て、蔗糖、廃糖蜜、デンプン等が知られている。

【００３８】本発明においては、前記の有機質結合材と
して、水への溶解速度が４８時間で４０％以上１００％
未満の適度の溶解速度を示すものを選択する。前記範囲
内の溶解速度を満足しない結合材を用いる場合には、施
肥直後におけるケイ酸質組成物の一次粒子と水との接触
が充分に確保できずにケイ酸の植物への充分な供給が確
保できなくなることがあるし、ケイ酸分を２〜３ヶ月間
に渡って徐々に、継続的に供給し続けるという目的を達
成できないことがある。

【００３９】本発明に用いる有機質結合材としては、コ
ーンスターチを始めとするいろいろなデンプンが挙げら
れる。デンプンは、安価で、入手しやすく、また環境破
壊問題を生じることがなく、肥料の結合材として極めて
優れた性質を有していることから、その使用が極めて期
待される物質ではある。

【００４０】しかし、デンプンは、結合材として用いる
場合、天然のままでは高分子量であるために、そのまま
使用することは実用的ではなく、一般に、低分子量化な
どの処理を行ったり、更にゲル化などの固化現象をさけ
るための化学処理などを行う必要がある（この様なデン
プンは化工デンプンと称されている）。更に、化工デン
プンは、本用途に適用するには水への溶解速度が低く、
そのままでは用いることができないことが多い。

【００４１】本発明者らの検討結果に依れば、前記化工
デンプンを、水の存在化で４０℃以上の温度に保持し糊
化処理することで、水への溶解速度を４８時間で４０％
以上とすることができる。また、糊化温度等の水中の熱
処理条件を適正化することで水への溶解速度が４８時間
で６０％以上の性質を付与することができ、この場合、
より一層本発明の目的を達成しやすくなる。即ち、本発
明の実施態様として、有機質結合材に糊化温度４０℃以
上のデンプンを選択することが好ましい。尚、本発明に
おいて、有機質結合材中に、前記の水中で熱処理した化
工デンプンが含まれていれば、その機能を損なわない限
り、他の成分が存在していても構わない。

【００４２】尚、有機質結合材の水への溶解速度の測定
は、水分を含まない状態の有機質結合材を得ることから
始めるが、造粒する前のものは容易に評価できることは
勿論、造粒後であっても次に述べる操作を経ることで容
易に評価できる。即ち、製品としての肥料は、乾燥状態
で使用することが多いので、有機質結合材の水溶液は蒸
発乾固しておく必要がある。この際、採取した有機質結
合材の乾燥状態での成分重量を量っておく。また水への
溶解性は固体の表面積などにより大きく影響するので表
面積を一定にしておく必要がある。表面積測定装置など
で予めその値を求めておいても良いし、簡便には、予め
底面積を求めておいたビーカーなどに蒸発乾固しおけば
よい。この場合、蒸発乾固は時間を掛けてゆっくり行
い、乾固物の表面積が底面積よりも大きくなる様な乾固
物のひび割れを防止するようにすることが重要である。

【００４３】また溶解する水の温度も溶解速度に影響す
るので、一定温度にする必要がある。肥料を使用する水
田の水温に近いことが望ましいが、気象条件、昼夜など
の日内変動、地域差などにより温度は変化幅が大きい。
しかし本発明者の検討結果に基づけば、水の温度は２０
℃程度から２５℃程度の温度範囲に制御すれば十分であ
る。

【００４４】評価実験においては、定温度で一定容量の
水を、予め表面積と採取量の判った乾燥状態の有機質結
合材に加える。撹拌せずにそのまま水温と同じ温度に制
御した室内に放置する。一定時間間隔毎に一定量の水を
試料として採取し、水中の有機質結合材量を他の分析手
段で測定し、水への溶解速度を測定する。また、試料の
採取に当たっては、その度に撹拌し溶液内濃度を一定に
してから採取する。試料採取後は静置する。水に溶解し
た有機質結合材の濃度の測定には、様々な分析方法が採
用できるが、簡便にはＴＯＣ（全有機炭素測定装置）な
どにより測定するのが迅速で便利である。

【００４５】本発明において、有機質結合材の水への溶
解速度は４８時間で４０％以上１００％未満が溶解する
速度であるが、上述した通りに、糊化温度４０℃以上の
デンプンを４０℃以上の水中で熱処理した化工デンプン
は、これを満足することができ、本発明の実施態様とな
る。また、本発明において有機結合材の水への溶解速度
は４８時間で６０％以上であることが好ましい。この様
に高い水への溶解速度を持つ有機質結合材を用いて造粒
されたケイ酸質肥料は、水中での崩壊性が比較的良好
で、ケイ酸組成物の一次粒子の水へ接触するまでの時間
が短くなり、ケイ酸イオンが比較的速やかに水中へ溶解
し、その組成物の機能が設計通りに発現されることにな
るからである。

【００４６】一方、ケイ酸肥料の使用目的によっては、
更に徐放タイプが望ましい場合、例えば秋施用であって
農閑期、越冬して春に最適なる肥効を発現させるような
場合など、結合材としては比較的水への溶解性が遅いほ
うが好ましい。この様に肥料の使用目的により結合材の
水への溶解性を変える必要があるが、どの結合材を選択
するか、あるいは複数の結合材を組み合わせるかは、前
記した水への溶解性試験を行い、最適に選択或いは組み
合わせればよい。

【００４７】組み合わせ可能なその他の有機質結合材
は、例えば、ポバール、メチルセルロース、リグニン誘
導体、蔗糖、廃糖蜜が挙げられる。本発明に於いては、
組み合わせ可能な結合材は前記のいずれか一種以上を含
有していれば良いが、このうち、リグニン誘導体はパル
プ廃液として安価に入手できるので都合がよい。また、
蔗糖や廃糖蜜は安定した品質のものが入手できるので好
ましい。

【００４８】また、本発明の珪酸質肥料は、イオン交換
法で測定して、２．５ヶ月以内のケイ酸分溶出量が当初
含まれていたケイ酸分の６０％以上であることが好まし
い。この機能を有するとき、少量の施肥であっても追肥
することなく長期に渡ってケイ酸可溶分を供給すること
ができ、稲の発育促進に寄与することができる。

【００４９】また、本発明の珪酸質肥料は造粒されてい
て、その粒度は０．５〜５ｍｍであることが好ましい。
前記粒度範囲に整えられた粒は、必要量を採取する分取
時或いは機械への投入時、更に保管中に吸湿しにくく、
型くずれしない等、多くの利点がある。粒度分布は、造
粒方法やその後の分級方法などにより影響されるが、前
記目的を達成するためには、なるべく粒度分布幅は狭い
方が好ましく、より具体的には、１〜４ｍｍであること
が好ましい。更に、粒度分布幅を狭くすることで造粒粒
子サイズ別でのケイ酸溶解性を制御或いは選択すること
ができ、例えば、１−２ｍｍ粒子では1ヶ月のケイ酸の
溶解質量％は２０％程度に、２−３ｍｍ粒子では１７％
程度に制御でき、このとき、２．５ヶ月ではケイ酸の溶
出率はそれぞれ７０％程度、６２％程度となる。

【００５０】本発明のケイ酸質肥料の製造方法を、以下
に例示するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００５１】原料として、燐鉱石、蛇紋岩、ケイ石、石
灰石、生石灰、硬焼生石灰、フェロニッケル鉱滓、フェ
ロマンガン鉱滓、各種高炉滓、各種製鋼滓、製リンスラ
グ、フライアッシュ等のＰ₂Ｏ₅、ＣａＯ、ＭｇＯ、或い
はＳｉＯ₂を含有する通常の原料類を利用することがで
きる。上記原料の中にはアルミナ分（Ａｌ₂Ｏ₃）を含む
ものもあるが、Ａｌ₂Ｏ₃の存在は得られる稲作用肥料の
ケイ酸溶出率を悪化させ、またＡｌ₂Ｏ₃含有量が増加す
ると他の成分の含有量が実質的に減るので、Ａｌ₂Ｏ₃含
有量の増大は好ましくない。Ａｌ₂Ｏ₃が含まれていない
原料を使用するか、またはＡｌ₂Ｏ₃が含まれている原料
は少量に限定して使用し、得られる無機組成物中のＡｌ
₂Ｏ₃量が２質量％以下とすることが好ましい。

【００５２】前記原料を、揮発分の量等を考慮し、生成
物が所望組成となるように、即ち、ＭｇＯを１〜２０質
量％、ＳｉＯ₂を３０〜５０質量％含有するように、好
ましくはＰ₂Ｏ₅が１〜１６質量％、モル比（ＣａＯ＋Ｍ
ｇＯ）／（ＳｉＯ₂＋Ｐ₂Ｏ₅）が１．２〜２．５となる
ように、更に好ましくはＰ₂Ｏ₅が４〜１２質量％、モル
比（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＳｉＯ₂＋Ｐ₂Ｏ₅）が１．３
〜２．０となるように配合し、高温で溶融する。

【００５３】前記溶融に用いる炉（溶融炉）は、外熱式
電気炉、アーク炉、高周波加熱炉等の電気炉、或いは平
炉を初めとするいろいろな燃焼ガス炉等が使用できる。
溶融温度は、組成にもよるが１３５０℃以上が望まし
い。目標とする組成を有する原料が完全に溶融する温度
より、およそ１５０℃以上高い温度で溶融すると、溶融
温度から結晶化の進まない温度までの間で十分な冷却速
度がとれるので好ましい。前記溶融炉のうち、後述する
とおりに、溶融液を急冷することができ、非晶質化した
無機粉体を容易に得ることができることから電気炉、並
びに平炉が好ましく選択される。

【００５４】溶融液の急冷は、得られる無機組成物の非
晶質化を達成し、ケイ酸の溶出性を高めるために必須で
ある。急冷は、一般には、炉から抜き出した溶融液に溶
融液の２０〜４０倍の質量の水を吹き付ける方法や、多
量の水中に浸漬する方法等を適用することによって行わ
れる。本発明の無機組成物を得る際の冷却方法として
は、溶融温度から１００℃までの所要時間は２０秒以下
好ましくは１０秒以下とすることがよく、特に、原料が
完全に溶融する温度の上下２００℃の間を５秒以内とす
る事が望ましいので、このため、ジェット水流を当てて
冷却する方法が好ましい。更に、ジェット水流を用いる
冷却方法は、溶融液より砂状物を直接に得られ、後工程
としての粉砕を省略することもできるという効果も得ら
れる。

【００５５】砂状物の粒度は、ジェット水圧、水量など
により制御でき、この操作のみで、粒度がＤ90で０．６
〜３．０ｍｍ、Ｄ50で３７μｍ以上である無機粉体を得
ることもできるが、更に、必要に応じて、粉砕して、更
に必要ならば分級操作を組み合わせながら、粒度分布を
Ｄ90で０．６〜３．０ｍｍ、Ｄ50で３７μｍ以上とすれ
ば良い。

【００５６】前記粉砕操作には、ロールクラッシャー、
スタンプミル、ローラーミル、ボールミル、ジェットミ
ルなどの各種粉砕機を用いることができる。また、造粒
操作には、ペレタイザー、転動造粒機などの各種造粒機
を用いることができる。

【００５７】造粒操作は、以下の手順で例示するとおり
に、混合機と造粒機とを併用して２段階で操作すること
がある。即ち、主原料となる粉体１００質量部に対し
て、予め水中で８５℃までに熱処理した、固形分を１２
質量％程度含む化工デンプンを０．５〜２．５質量部添
加し、万能混合機で混合する。これを皿型造粒機に移
し、回転させながら水を噴霧する。取り出された水分を
含む造粒品を乾燥機で乾燥し、１〜４ｍｍ程度に造粒さ
れた粒状の肥料を得る。

【００５８】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を更に詳細に説明する。

【００５９】〔ケイ酸質組成物の粉末の作製〕りん鉱石
（中国産）１ｔに対して、蛇紋岩１．５ｔ、フェロニッ
ケル鉱滓０．３ｔ、ケイ石０．９ｔ、生石灰１．１ｔを
混合粉砕し、平炉に供給して加熱溶融した。平炉から流
れ出る湯にジェット水流をぶつけ、ケイ酸質組成物の粉
末を得た。

【００６０】前記ケイ酸質組成物の粉末は、非晶質で、
Ｐ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯをそれぞれ９．２質
量％、３５．０質量％、１６．１質量％、３５．３質量
％含んでいた。従って、モル比（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／
（ＳｉＯ₂＋Ｐ₂Ｏ₅）は１．５９である。また、粒度分
布を篩いを用いて測定したところ、２ｍｍ以上が０．４
質量％、２ｍｍ未満〜１ｍｍ以上が９．７質量％、１ｍ
ｍ未満が８９．９質量％、４４μｍ以下が３．２質量％
であった。

【００６１】〔実施例１〕前記ケイ酸質組成物の粉末１
００質量部に、予め水中で８５℃、２０分間熱処理した
化工デンプンＡ（王子コーンスターチ社製グリーンボン
ド１４００；糊化温度５０℃；固形分１２質量％）を
１．５質量部を加えながら、パン型造粒機に分級機を連
動させた装置により、造粒し、粒子径が１〜４ｍｍに制
御されたケイ酸質肥料を作製した。

【００６２】前記ケイ酸質肥料について、ケイ酸の水へ
の溶出量の経時変化を、前述のイオン交換法のより評価
した。また、化工デンプンＡについて、前記の方法で、
水への溶解速度を測定した。これらの結果を表１、表２
に示す。

【００６３】

【表１】

【００６４】

【表２】

【００６５】〔実施例２〕前記の化工デンプンＡに代え
て、化工デンプンＢ（王子コーンスターチ社製；糊化温
度７０℃；固形分８質量％）を２．３質量部を用いたこ
と以外は実施例１と同じ操作をしてケイ酸質肥料を作製
し、実施例と同じ評価を行った。また、化工デンプンＢ
の水への溶解速度も測定した。これらの結果を表１、表
２に示した。

【００６６】〔比較例〕実施例１において、未加工化工
デンプンを用いたこと以外は、実施例１と同じ操作、評
価をおこなった。これらの結果を表１、表２に示した。

【００６７】

【発明の効果】本発明のケイ酸質肥料は、土壌中への可
溶性ケイ酸を多く含み、施肥後１月以内に１６質量％以
上もの可溶性ケイ酸を供給できるという特徴を有し、し
かも燐酸分を含んでいる特徴を有しているので、従来公
知のケイカルに比べて、施肥量を少なくできるし、燐酸
質肥料とケイ酸質肥料との混合が不要であり、農家にお
ける省力化に有用である。また、水に速やかに溶解する
有機質結合材を用いて造粒されているので、その取り扱
いにも優れている。

【００６8】更に、本発明のケイ酸質肥料は、ケイ酸質
の吸収性が良いので、作物の病虫害発生が抑えられるこ
と、稲が倒れにくくなること、緩効性であるから肥あた
りを起こさないこと、雨水に流亡せず肥料散布の回数を
減らせること、等の数々の利点を有する特徴を持つ。更
に、その組成中にはカリウム等のアルカリ金属元素を含
有しないので製造しやすい、カリ含有肥料に比べて安価
に製造できるという特徴を有し、産業上有用なものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊吹山正浩東京都町田市旭町３丁目５番１号電気化学工業株式会社中央研究所内 (72)発明者清水信行京都府舞鶴市字倉谷660番地日之出化学工業株式会社内Ｆターム(参考） 4H061 AA01 BB21 CC02 CC12 CC17 DD01 DD02 EE51 EE63 FF08 GG26 HH03 HH32 KK01 LL10 LL15 LL25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｄ９０が０．６〜３．０ｍｍでＤ５０が３
７μｍ以上のケイ酸質組成物の粉末に、水への溶解速度
が４８時間で４０％以上１００％未満の有機質結合材を
添加して造粒してなるケイ酸質肥料であって、イオン交
換法で測定した時の１ヶ月以内のケイ酸分溶出量が１６
質量％以上であることを特徴とするケイ酸質肥料。
【請求項２】ケイ酸質組成物が、主成分がＭｇＯ、Ｓｉ
Ｏ₂、ＣａＯ、Ｐ₂Ｏ₅からなり、前記成分中にＭｇＯを
１〜２０質量％、ＳｉＯ₂を３０〜５０質量％含有し、
しかも非晶質であることを特徴とする請求項１記載のケ
イ酸質肥料。
【請求項３】イオン交換法で測定した時に、当該ケイ酸
質肥料に含まれるケイ酸分の６０％以上が２．５ヶ月以
内に溶出することを特徴とする請求項１又は請求項２記
載のケイ酸質肥料。
【請求項４】有機質結合材が、デンプンを糊化処理して
なることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３
記載のケイ酸質肥料。