JP2005255485A

JP2005255485A - 珪酸リン肥料製造方法及び同装置

Info

Publication number: JP2005255485A
Application number: JP2004071074A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Iwai; 良博岩井; Tetsuharu Sadatsuka; 徹治定塚; Takashi Komatsu; 貴司小松; Sadafumi Takagi; 禎史高木
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】下水汚泥中には珪酸成分の他にリン酸成分も相当量含まれており、下水汚泥をそのまま廃棄すると廃棄費用が嵩むだけでなく、天然資源を浪費することになる。本発明は下水汚泥を有効にリサイクルすると共に、安価な珪酸リン肥料を製造する技術を提供することを課題としている。
【構成】
下水汚泥焼却灰にマグネシウム、カルシウム、珪酸等の添加物を添加して法規制を満たすように調整し、炉内を還元雰囲気に維持した溶融炉で加熱溶融し、得られた溶融スラグを水砕処理したことを特徴とする。
【選択図】
図１

Description

この発明は、珪酸質肥料の製造に関する技術、更に具体的には珪酸質肥料の製造原料に関する技術である。

従来から珪酸質肥料は水稲栽培に不可欠な肥料として使用されてきた。珪酸リン肥料を含めて珪酸質肥料は、特許文献１、特許文献２に記載されているように、製銑鉱滓を粉末状にしたものに添加物を添加したものが従来から主原料として使用されてきた。例えば、原料として製銑鉱滓を重量比で７０％以上使用した例が特許文献２に記載されている。
特開２０００−２６４７６８号公報（高度ケイ酸質肥料）特開２００２−１９３６９６号公報（無機質肥料）

製銑鉱滓は珪酸分を多量に含んでいるので、珪酸質肥料を製造するには好適な原料といえる。しかし、リン酸成分の含有量が少ないので、珪酸リン肥料の原料として使用するにはリン酸成分を多量に含んだ添加物を添加する必要があり、最適な原料とはいえない。また、近年上下水道が完備され、多量の下水汚泥が発生するようになってきた。下水汚泥中には珪酸成分の他にリン酸成分も相当量含まれている。従って、下水汚泥をそのまま廃棄すると廃棄費用が嵩むだけでなく、天然資源を浪費することになる。
本発明は下水汚泥を有効にリサイクルすると共に、安価な珪酸リン肥料を製造する技術を提供することを課題としている。

本発明は上記の課題を解決するための手段として以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、混合原料を溶融炉内で加熱し、溶融したスラグを水冷処理して珪酸リン肥料を製造する製造装置において、前記混合原料は下水汚泥焼却灰にマグネシウム、カルシウム、珪酸等の添加物を添加した混合物であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記溶融炉は炉内に溶融スラグを貯留可能であると共に、該炉内は還元雰囲気に維持したことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、下水汚泥焼却灰にマグネシウム、カルシウム、珪酸等の添加物を添加して混合し、該混合原料を溶融炉内で加熱し、溶融したスラグを還元雰囲気に維持した溶融炉内で貯留し、貯留した溶融スラグを水冷処理して珪酸リン肥料を製造することを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３に記載の発明において、前記マグネシウム、カルシウム、珪酸の添加量は、製品が溶成珪酸リン肥料に適用される法規制の規格値と略同程度となるように定めたことを特徴としている。

上記発明によれば、下水汚泥焼却灰を有効にリサイクルして、天然資源を有効に活用できると共に、安価な珪酸リン肥料を製造することができるという効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本実施形態による製造装置及び製造過程を示し、図２（Ａ）は下水汚泥焼却灰のサンプルＡとサンプルＢの組成を示し、図２（Ｂ）はサンプルＡ、Ｂに対する副原料の添加割合を示す。図３（Ａ）は肥料取締法による溶成珪酸リン肥料の規格値を示し、図３（Ｂ）はサンプルＡ、Ｂから製造された製品の分析結果を示す。

図１において、エアレーションタンク等のタンク１０内に下水汚泥水１１を貯留し、汚泥水１１に凝集剤１２を添加して汚泥水に含まれるリン成分、珪酸成分を沈降させる。タンク１０の底に沈降した沈降物１３を汚泥と共に採集し、図示省略の遠心脱水機やベルトプレス脱水機などの手段を用いて水分を取り除き、脱水汚泥１５を得る。脱水汚泥１５を図示省略の焼却炉で焼却して下水汚泥焼却灰１６を生成する。下水汚泥焼却灰の組成として図２（Ａ）に示すサンプルＡとサンプルＢの場合について以下に説明する。

サンプルＡ（焼却灰Ａ）はその組成が酸化リン（Ｐ２Ｏ５）が２２％（重量比、以下同じ）で、酸化カルシウム（ＣａＯ）が１１％で、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が３％で、酸化珪素（ＳｉＯ２）が３２％で、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が７％である。
サンプルＢは、酸化リンが１７％で、酸化カルシウムが９％で、酸化マグネシウムが３％で、酸化珪素が４１％で、酸化鉄が７％である。これらを原料として珪酸リン肥料を製造する。

しかし、肥料取締法では溶成珪酸リン肥料の成分が規格値として定められており、上記原料のみからでは規格値を満たす製品が製造できない。図３（Ａ）はその規格値を示す。これによれば、ク溶性リン酸（Ｐ２Ｏ５）は６％（重量比、以下同じ）以上で、アルカリ分は４０％以上で、可溶性珪酸（ＳｉＯ２）は３０％以上で、かつ、ク溶性酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は１２％以上が要求されている。なお、アルカリ分とは可溶性マグネシウム分と可溶性カルシウム分を夫々酸化カルシウム（ＣａＯ）に換算した合計重量を表している。従って溶成珪酸リン肥料を製造、販売するためにはこの規格を満たす必要があり、このために副原料として図２（Ｂ）に示す添加物１７を添加する。なお、肥料取締法が改正され、溶成珪酸リン肥料の成分の規格値が変更された場合は変更された規格値を基準とする。

図３（Ａ）の規格値は最低限であって、これ以上であっても良い。しかし、添加物を多量に添加すると製品のコストが高くなる。そこで、原料の成分に合わせて副原料の成分を添加し、製品が規格値をクリアするように成分を決定する。図２（Ｂ）に示す副原料はサンプルＡ、Ｂの焼却灰１に対する添加割合（重量比）を示している。例えば、サンプルＡに対する副原料の組成は酸化カルシウム（ＣａＯ）が１３％で、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が１４％で、酸化珪素（ＳｉＯ２）は略０％である。

焼却灰１６に副原料１７を添加混合した混合原料を原料投入器１８から原料投入口１９に投入し、溶融炉２０の炉体内部２１に導入する。炉体内部２１は還元雰囲気に維持されており、溶融炉２０の上下に設けられた加熱用電極２２ａ、２２ｂによって混合原料を加熱溶融する。汚泥焼却灰中の金属成分は溶融金属２３として炉内部２１の底部に溜まり、金属排出口２４から排出される。また、溶融したスラグ２５は溶融金属２３と分離されてその上側に溜まる。溶融スラグ２５はスラグ排出口２６から排出される。溶融時に気化したガス体は未溶融の混合原料２７を通過してガス排出口２８より排出され、図示省略の排ガス処理設備に導かれる。

スラグ排出口２６から排出された溶融スラグは水流トラフ３１を通って水砕槽２８に出滓される。出滓された溶融スラグは水砕槽２８内の冷却水によって冷却され、粒状の結晶となり、水砕槽２８の底に沈殿する。沈殿した粒状スラグを回収して珪酸リン肥料（製品）が得られる。即ち、炉内に投入した焼却灰１６と副原料１７の殆どは肥料となり、投入原料、副原料の組成がスラグ冷却水に溶解して失われる割合は殆どゼロである。しかし、原料組成によっても異るが、溶融金属として５〜１０％程度、排ガス中に５％程度が移行する。なお、炉体内部２１を還元雰囲気にするために、混合原料を原料投入器１８から投入する前に、例えば、重量比で５％以下のコークスを混入させて投入する。これによって、炉体内部２１が還元雰囲気に保たれ、炉体のライニング２５ａや電極２２ｂの消耗も抑制できる。

以上の工程によって得られた製品を分析した結果を図３（Ｂ）に示す。この分析結果と肥料取締法による規格値を比較すれば明らかなように、サンプルＡの製品もサンプルＢの製品の何れもク溶性リン酸（Ｐ２Ｏ５）、アルカリ分、可溶性珪酸（ＳｉＯ２）及びク溶性酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の比率が規格値と同等か或いはそれ以上であり、法規制を満たしている。また、下水汚泥焼却灰中に含まれている有害な金属成分は溶融の際に除去される。従って、以上の結果から、下水汚泥焼却灰にマグネシウム、カルシウム、珪酸等からなる添加物を混合して溶融、水冷処理等の処理を施すことにより有害物を取り除いた珪酸リン肥料を製造することができる。

以上に説明したように、安価に得られる下水汚泥焼却灰を有効にリサイクルして、天然資源を有効に活用できると共に、規格値を満たし、しかも有害物を除去した良質な珪酸リン肥料を製造することができるという効果が得られる。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではなく、実質的に同一技術と見られる改良や変更があっても本発明の技術的範囲に属する。例えば、サンプルの成分や添加物の組成は上記した組成に限定されるものではない。

本発明を実施した実施形態１の製造工程を示す。（Ａ）は下水汚泥焼却灰のサンプルの組成を示す。（Ｂ）はサンプルに対する副原料の添加割合の例を示す。（Ａ）は肥料取締法による成分の規格値を示し、（Ｂ）はサンプル製品の成分の分析結果を示す。

符号の説明

１６下水汚泥焼却灰
１７添加物
２０溶融炉
２１炉体内部
２３溶融
２５溶融スラグ
２７未溶解混合原料
２８冷却水槽
３０粒状スラグ

Claims

混合原料を溶融炉内で加熱し、溶融したスラグを水冷処理して珪酸リン肥料を製造する製造装置において、前記混合原料は下水汚泥焼却灰にマグネシウム、カルシウム、珪酸等の添加物を添加した混合物であることを特徴とする珪酸リン肥料製造装置。
前記溶融炉は炉内に溶融スラグを貯留可能であると共に、該炉内は還元雰囲気に維持したことを特徴とする請求項１に記載の珪酸リン肥料製造装置。
下水汚泥焼却灰にマグネシウム、カルシウム、珪酸等の添加物を添加して混合し、該混合原料を溶融炉内で加熱し、溶融したスラグを還元雰囲気に維持した溶融炉内で貯留し、貯留した溶融スラグを水冷処理して珪酸リン肥料を製造することを特徴とする珪酸リン肥料製造方法。
前記マグネシウム、カルシウム、珪酸の添加量は、製品が溶成珪酸リン肥料に適用される法規制の規格値と略同程度となるように定めたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１に記載の珪酸リン肥料製造装置又は製造方法。