JP2013155273A - 土壌改良材及び土壌改良方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】く溶性MgOを5質量%以上25質量%以下、CaOを25質量%以上40質量%以下、可溶性SiO2を10質量%以上25質量%以下、全鉄を1質量%以上8質量%以下、アルカリ分を30質量%以上55質量%以下、を少なくとも含むことを特徴とする土壌改良材及びこれを用いた土壌改良方法である。
【選択図】なし
Description
(1)5質量%以上25質量%以下のく溶性MgOと、25質量%以上40質量%以下のCaOと、10質量%以上25質量%以下の可溶性SiO2と、1質量%以上8質量%以下の全鉄と、30質量%以上55質量%以下のアルカリ分と、を少なくとも含むことを特徴とする、土壌改良材。
(2)溶解炉にMgO含有物とCaO含有物と鉄元素を含む鉄含有物とを添加した後に、Siを含有する微粉炭と酸素とを吹き込み、温度1350℃以上1800℃以下で20分以上90分以下反応させることにより形成される製鋼スラグ、該製鋼スラグを破砕して得られる粉体、又は該粉体を結合剤により粒状にしたものからなることを特徴とする、(1)に記載の土壌改良材。
(3)前記MgO含有物が、MgOまたはMgO−FeOであることを特徴とする、(2)に記載の土壌改良材。
(4)前記CaO含有物が、生石灰であることを特徴とする、(2)又は(3)に記載の土壌改良材。
(5)前記鉄含有物が、製鉄業の転炉工程から発生する鉄を含有するダストであることを特徴とする、(2)〜(4)のいずれかに記載の土壌改良材。
(6)粒径が10mm以下であることを特徴とする、(1)〜(5)のいずれかに記載の土壌改良材。
(7)pHが2以上6.5以下でかつ交換性MgO含量が250mg/kg未満の土壌に、(1)〜(6)のいずれか一項に記載の土壌改良材0.5t/ha以上20t/ha以下を作土層の土壌と混合して施用することを特徴とする土壌改良方法。
本発明の土壌改良材は以下のように製造される製鋼スラグを原料とする。
本発明の土壌改良材は、く溶性MgOを5質量%以上25質量%以下、CaOを25質量%以上40質量%以下、可溶性SiO2を10質量%以上25質量%以下、全鉄を1質量%以上8質量%以下、及び、アルカリ分を30質量%以上55質量%以下、を少なくとも含む。
く溶性MgOとは、肥料分析法(農林水産省農業環境技術研究所−1992年版−)に基づき、2%のクエン酸溶液に溶出するMgOのことである。く溶性MgOの含有量が5質量%未満の場合には、植物へのマグネシウム供給能力が小さくなるため、肥料効果が期待できなくなる。一方、く溶性MgOの含有量が25質量%を超える土壌改良材は、原料となる製鋼スラグの製造工程では発生しない。したがって、く溶性MgOの含有量は、5質量%以上25質量%以下とした。なお、く溶性MgOの含有量は、10質量%以上25質量%であることがより好ましい。
本発明の土壌改良材の原料となる製鋼スラグの製造において、例えばCaO(生石灰)等のCaO含有物を、MgO含有物や鉄含有物と共に溶解炉に入れて溶解させる。CaOの添加量が少ないと、鉄を主要な成分とする溶鋼の上に製鋼スラグの層が形成され難く、製鋼スラグの回収が困難になる。本発明の土壌改良材のCaO含有量が25質量%未満の場合には、溶鋼の上部に製鋼スラグの層が形成され難くなり、製鋼スラグの回収が困難となる。さらに、本発明の土壌改良材のCaO含有量が25質量%未満の場合には、カルシウムの含有量が低くなるため、土壌改良材として用いる場合、植物へのカルシウム供給能力が低くなってしまう。
可溶性SiO2とは、肥料分析法(農林水産省農業環境技術研究所−1992年版−)に基づき、0.5N塩酸に溶出するSiO2のことである。可溶性SiO2の含有量10質量%は、鉱さいケイ酸質肥料に関して決められている含有すべき主成分の最小値であり、可溶性SiO2の含有量が10質量%未満の場合には、植物へのケイ酸供給能力が小さくなるため、肥料効果が期待できなくなる。一方、可溶性SiO2の含有量が25質量%を超える土壌改良材は、原料となる製鋼スラグの製造工程では発生しない。したがって、可溶性SiO2の含有量は、10質量%以上25質量%以下とした。
溶解炉により本発明の土壌改良材の原料となる製鋼スラグを形成させるために、溶解炉内に鉄を原料として入れる必要がある。鉄の含有量は、なるべく低い含有量にすることが好ましい。しかし、溶解炉で溶鋼の上部に発生する製鋼スラグには、1質量%以上8質量%以下の鉄が含まれるため、全鉄の含有量は、1質量%以上8質量%以下とした。尚、全鉄とは、様々な化学形態の鉄の総量である。鉄は、肥料効果は高くないものの、微量元素として植物に栄養成分として作用する。
アルカリ分とは、肥料分析法(農林水産省農業環境技術研究所−1992年版−)に基づき測定されるアルカリ分のことである。アルカリ分の含有量が30質量%未満あるいは55質量%を超える土壌改良材は、原料となる製鋼スラグの製造工程では発生しない。したがって、アルカリ分の含有量は30質量%以上55質量%以下とした。尚、本発明の土壌改良材に含まれるアルカリ分の構成成分は、主にMgOとCaOである。MgOに関しては前記く溶性MgOの説明に示したように、本発明の土壌改良材には5質量%以上25質量%以下のく溶性MgOを含む。残りのアルカリ分は主にCaOに起因するが、CaOも生石灰として酸性土壌の中和による改良や、植物へのカルシウムイオン供給に用いられる物質であり、土壌改良作用を有する。本発明の土壌改良材は、前記のように25質量%以上40質量%以下のCaOを含む。
ここで、非特許文献2によると、一般的な製鋼スラグである転炉系スラグの組成は、CaO 45.8質量%、SiO2 11.0質量%、全鉄 17.4質量%、MgO 6.5質量%、Al2O3 1.9質量%、S 0.06質量%、P2O5 1.7質量%、MnO 5.3質量%のようになっている。本発明の土壌改良材のく溶性MgOの組成は、5質量%以上、25質量%以下である。したがって、本発明の土壌改良材の原料となる製鋼スラグは、く溶性MgOの含有量を高めて製造したものであるため、一般に製鉄業の製鋼工程から発生する製鋼スラグとは、製造方法および組成が異なるものである。
溶解炉に、酸化マグネシウム、生石灰、製鉄所の転炉工程から発生した鉄を含有するダストを添加し、SiO2を含む微粉炭を溶解炉の底から加えながら、酸素を吹き込み、燃焼熱を利用して、1400℃で50分間反応させ、炉内の原料を溶解させた。そして、鉄分が主要な溶鋼の上に形成された製鋼スラグを、溶解炉を傾けることにより溶鋼を除いて回収した。得られた製鋼スラグを大気下で冷やした後、ジョークラッシャーを用いて粉砕し、篩いにより、粒径10mm以下の製鋼スラグ粒を回収し、土壌改良材とした。
実施例1と同様にして、溶解炉の操業条件の違いにより、表2に記載の組成の、く溶性MgOが2質量%と5質量%の土壌改良材である、資材A、資材Bをそれぞれ得た。後者の資材Bのみが、本発明の土壌改良材のく溶性MgOの含有量の条件を満たしている。
pHが1、1.5、2、4、6.5、7の土壌に、表1に組成を示した粒径10mm以下の本発明の土壌改良材を0.2、0.5、5、20、50、75t/ha施用した。作土層(地表からの厚さ15cm)の土壌と本発明の土壌改良材を混合して、2週間後に各土壌のpHを測定した。結果を表4に示す。
Claims (7)
- 5質量%以上25質量%以下のく溶性MgOと、25質量%以上40質量%以下のCaOと、10質量%以上25質量%以下の可溶性SiO2と、1質量%以上8質量%以下の全鉄と、30質量%以上55質量%以下のアルカリ分と、を少なくとも含むことを特徴とする、土壌改良材。
- 溶解炉にMgO含有物とCaO含有物と鉄元素を含む鉄含有物とを添加した後に、Siを含有する微粉炭と酸素とを吹き込み、温度1350℃以上1800℃以下で20分以上90分以下反応させることにより形成される製鋼スラグ、該製鋼スラグを破砕して得られる粉体、又は該粉体を結合剤により粒状にしたものからなることを特徴とする、請求項1に記載の土壌改良材。
- 前記MgO含有物が、MgOまたはMgO−FeOであることを特徴とする、請求項2に記載の土壌改良材。
- 前記CaO含有物が、生石灰であることを特徴とする、請求項2又は3に記載の土壌改良材。
- 前記鉄含有物が、製鉄業の転炉工程から発生する鉄を含有するダストであることを特徴とする、請求項2〜4のいずれか一項に記載の土壌改良材。
- 粒径が10mm以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の土壌改良材。
- pHが2以上6.5以下でかつ交換性MgO含量が250mg/kg未満の土壌に、請求項1〜6のいずれか一項に記載の土壌改良材0.5t/ha以上20t/ha以下を作土層の土壌と混合して施用することを特徴とする土壌改良方法。
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