JP2015137213A

JP2015137213A - 非晶性肥料組成物及びその製造方法

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Publication number: JP2015137213A
Application number: JP2014010529A
Authority: JP
Inventors: 拓郎内田; Takuro Uchida; 智宏橋口; Tomohiro Hashiguchi; 隆太木宮; Ryuta Kimiya; 秀夫森中; Hideo Morinaka; 智和竹田; Tomokazu Takeda; 清水　正高; Masataka Shimizu; 正高清水
Original assignee: MINAMIKYUSHU CHEMICAL INDUSTRY CO Ltd; Miyazaki Prefecture
Current assignee: MINAMIKYUSHU CHEMICAL INDUSTRY CO Ltd; Miyazaki Prefecture
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: JP6375550B2

Abstract

【課題】特にけい酸吸収性に優れ、なおかつ、栄養バランスのとれた熔成複合肥料を提供する。
【解決手段】少なくとも非晶性粒子を肥料成分として含有する肥料組成物であって、前記非晶性粒子１００重量％中、（１）２重量％クエン酸水溶液に溶けるリン成分をＰ_２Ｏ_５換算で６〜１６重量％、（２）２重量％クエン酸水溶液に溶けるカリウム成分をＫ_２Ｏ換算で３〜１０重量％、（３）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるケイ素成分をＳｉＯ_２換算で２０〜４０重量％、（４）２重量％クエン酸液に溶けるマグネシウム成分をＭｇＯ換算で１０〜３０重量％、（５）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるカルシウム成分をＣａＯ換算で５〜３０重量％含有し、かつ、（６）前記ＭｇＯ／ＳｉＯ_２をモル換算した時の値が０．６５以上である、ことを特徴とする非晶性肥料組成物に係る。
【選択図】なし

Description

本発明は、熔成複合肥料に分類される非晶性粒子（非晶性肥料）を含む組成物とその製造方法に関する。

水稲等をはじめとする好けい酸植物では、ＳｉＯ_２（ケイ酸成分）を多量に吸収する。肥料成分としてのＳｉＯ_２は、例えば光合成の促進、根の酸化力の向上、耐病性の強化、対倒伏性の向上等に寄与しており、収量品質形成に関わっていることが知られている。収量品質形成に関しては、ＳｉＯ_２のほかにも、リン、カリ等も必要不可欠な成分である。このため、特に好けい酸植物では、けい酸吸収性が高くなり、なおかつ、バランスのとれた肥料又は土壌改良材が必要とされている。

ここに、リン成分については、ようりん及び熔成けい酸りん肥が汎用されている。これは、りん鉱石等からなる原料組成物を加熱溶融した後に冷却して得られる熔成肥料であり、成分としてＰ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯ等を含有している。ようりん及び熔成けい酸りん肥は、いわゆる土づくり肥料として、基肥に先立ち、あるいは基肥に合わせて、さらに追肥としても使用される。例えば、稲作用に好適な酸可溶性ケイ酸の豊富な土壌改質剤あるいは肥料として、主成分がＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ｐ_２Ｏ_５からなり、ＭｇＯを１〜２０重量％、ＳｉＯ_２を３０〜５０重量％含有し、しかも非晶質であることを特徴とする無機組成物が知られている（特許文献１）。

しかし、このような肥料の製造にはリン供給源としてりん鉱石が従来から使用されているが、日本国内では工業的に利用可能なりん鉱石が産出されないため、その全量を海外からの輸入に頼っているのが現状である。ところが、近年において世界的なりん鉱石資源の枯渇が問題になっていることから、りん鉱石の使用量の削減を図るため、りん鉱石に替わるりん原料がりん肥料の製造においても要望されている。

りん鉱石に替わるりん原料として、汚泥、都市ゴミ、産業廃棄物等の焼却灰を用いることを特徴とする熔成肥料の生産方法が提案されている。例えば、リンを含有する汚泥又はその他の焼却灰を原料とし、該原料を溶融し、その後に急冷してスラグ化する工程を含むことを特徴とする焼却灰を原料とする肥料の生産方法が知られている（特許文献２）。また例えば、リン成分を含んでいる汚泥焼却灰を還元性雰囲気の溶融炉内で加熱して、溶融金属と溶融スラグを溶融炉内に二液分離状態で共存させ、当該溶融スラグを水砕処理によって粒状化させることを特徴とするリン肥料製造方法がある（特許文献３）。

ところが、これらの製造方法では、汚泥焼却灰等を原料として使用することから、有毒な成分（水銀、ヒ素、カドミウム等）が肥料中に比較的多量に混入するおそれがあるほか、組成が安定しないので所望の肥料成分をバランス良く含有させることが困難である。

これに対し、鶏糞をリン供給源として使用する方法がある。特に、鶏糞を専用鶏糞ボイラー等で燃焼させて得られる鶏糞燃焼灰がある。鶏糞燃焼灰は、１）燃焼（加熱処理）により減容化されている、２）感染性病原菌等が滅菌されている、３）ほとんど臭気がない、４）Ｐ_２Ｏ_５のほか、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ等も含有している、５）他の肥料原料より比較的安価である、等の理由で肥料原料として有用である。

しかし、鶏糞燃焼灰は、使用場面によってはそのまま直接肥料として用いることができるものの、アルカリ性が強いだけでなく、燃焼灰のリン成分の大部分が水に不溶性であり、かつ、一部は肥効価値の低い化合物となっており、肥料としての適用範囲が限られている。このため、硫酸、リン酸等の鉱酸類を鶏糞燃焼灰に添加し、燃焼灰中のリン成分の一部を水溶性に変化させた肥料が提案されている（例えば特許文献４〜６参照）。

さらに、鶏糞燃焼灰を用いて熔成りん肥を製造する際における硫酸根又は塩酸根による問題を解決するため、鶏糞燃焼灰を水洗処理し、脱水することで得られる鶏糞燃焼灰精製物であって、当該鶏糞燃焼灰精製物中に含まれる硫酸根及び塩酸根の割合（重量換算）が、前記鶏糞燃焼灰中に含まれる硫酸根及び塩酸根それぞれの割合（重量換算）よりも少ないことを特徴とする鶏糞燃焼灰精製物が提案されている（特許文献７）。

特開２０００−３４１８５公報特開２００１−８０９７９公報特開２００３−１１２９８８公報特開昭５７−１４０３８７公報特開２００５−１２６２５２公報特開２００５−１４５７８５公報特開２０１０−２０２４９１公報

例えば特許文献７に開示されているような鶏糞燃焼灰又はその精製物を含む原料を溶融・急冷することによって製造される熔成複合肥料は、肥料成分がガラス化されていることから、優れた緩効性を発揮できるという点で有用な肥料である。

しかしながら、これらの鶏糞燃焼灰を用いた熔成複合肥料においても、以下の点においてさらなる改善の余地がある。

すなわち、熔成複合肥料において、けい酸吸収性の改善が必要である。特に好けい酸植物を栽培する場合等においては、けい酸がより吸収され易い性能（けい酸吸収性）を有する熔成複合肥料が要求される。前述の通り、肥料成分としてのＳｉＯ_２は、光合成の促進等の役割を果たすものであり、肥料のけい酸吸収性を向上させることは品質の高い農産物を効率良く生産する上で極めて重要である。加えて、リン成分のほか、カリウム成分等の栄養分もバランス良く含まれていることも必要である。ところが、そのようなけい酸吸収性に優れ、栄養バランスのとれた熔成複合肥料は、未だ開発されるに至っていないのが現状である。

従って、本発明の主な目的は、特にけい酸吸収性に優れ、なおかつ、栄養バランスのとれた熔成複合肥料を提供することを目的とする。

本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の肥料組成を採用することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記の非晶性肥料組成物及びその製造方法に係る。
１．少なくとも非晶性粒子を肥料成分として含有する肥料組成物であって、前記非晶性粒子１００重量％中、
（１）２重量％クエン酸水溶液に溶けるリン成分をＰ_２Ｏ_５換算で６〜１６重量％、
（２）２重量％クエン酸水溶液に溶けるカリウム成分をＫ_２Ｏ換算で３〜１０重量％、
（３）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるケイ素成分をＳｉＯ_２換算で２０〜４０重量％、
（４）２重量％クエン酸液に溶けるマグネシウム成分をＭｇＯ換算で１０〜３０重量％、
（５）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるカルシウム成分をＣａＯ換算で５〜３０重量％含有し、かつ、
（６）前記ＭｇＯ／ＳｉＯ_２をモル換算した時の値が０．６５以上である、
ことを特徴とする非晶性肥料組成物。
２．前記非晶性粒子が、鶏糞燃焼灰及びフェロニッケルスラグを含む出発原料を溶融することにより溶融物を製造する工程及び前記溶融物を冷却してガラス化することにより非晶性粒子を得る工程を含む製造方法によって得られたものである、前記項１に記載の非晶性肥料組成物。
３．前記非晶性粒子の形態が砂状である、前記項１又は２に記載の非晶性肥料組成物。
４．非晶性粒子を肥料成分として含有する肥料組成物を製造する方法であって、鶏糞燃焼灰及びフェロニッケルスラグを含む出発原料を溶融することにより溶融物を製造する工程及び前記溶融物を冷却してガラス化することにより非晶性粒子を得る工程を含むことを特徴とする非晶性肥料組成物の製造方法。
５．前記非晶性粒子が、前記項１に記載の非晶性粒子である、前記項４に記載の製造方法。
６．前記項１〜３のいずれかに記載の非晶性肥料組成物からなる複合肥料又は土壌改良材。

本発明の肥料組成物によれば、特定の成分が一定の比率で含有されている非晶性粒子を有効成分としているので、けい酸吸収性に優れ、なおかつ、栄養バランスのとれた肥料として有効である。

特に、本発明組成物では、Ｍｇ成分及びＳｉ成分について、酸化物換算のモル比ＭｇＯ／ＳｉＯ_２が０．６５以上に制御されていることから、優れたけい酸吸収性を発揮できる結果、植物がＳｉ成分を吸収しやすい肥料として好適に用いることができる。また同時に、非晶質成分の形状が粒子状とすることができる結果、肥料製造時のハンドリング性（作業性）を高めることができる。鶏糞燃焼灰又はその精製物を含む原料を溶融・急冷することによって得られる生成物（すなわち、本発明の非晶性粒子）は、工業的規模での生産においては、その後の工程（移動・搬送工程、他の添加剤等の配合工程等）に支障を来さない程度の流動性を有することが望ましく、その点において非晶性粒子が粒状である本発明組成物は好適である。

また、本発明組成物では、栄養バランスという点においても、植物の生長に必要なリン成分、カリウム成分、ケイ素成分、マグネシウム成分及びカルシウム成分が非晶性粒子に含まれており、なおかつ、非晶性粒子はガラス質であるので優れた緩効性（持続性）を発揮することができる。すなわち、１つの非晶性粒子がリン成分、カリウム成分、ケイ素成分、マグネシウム成分及びカルシウム成分を含むガラス質で構成されているので、良好な栄養バランスと優れた緩効性とを同時に実現することができる。

しかも、本発明組成物では、特に汚泥等を原料として使用しなくて済む上、減容化・滅菌化処理された鶏糞燃焼灰を使用することから、有毒成分の混入が効果的に抑制ないしは防止された肥料を提供することができる。しかも、未焼成の鶏糞による悪臭、衛生害虫の発生源等の問題を解消することもでき、環境面においても大いに貢献することができる。

このような特徴を有する本発明の肥料組成物は、例えば水稲等の好けい酸植物をはじめ、麦類、サトウキビ、各種野菜類、各種果樹類等の様々な植物（農作物）の肥料として好適に用いることができる。

実施例１の試料のＸ線回折分析の結果を示す図である。比較例１の試料のＸ線回折分析の結果を示す図である。

１．非晶性肥料組成物
本発明の非晶性肥料組成物（本発明組成物）は、少なくとも非晶性粒子を肥料成分として含有する肥料組成物であって、前記非晶性粒子１００重量％中、
（１）２重量％クエン酸水溶液に溶けるリン成分をＰ_２Ｏ_５換算で６〜１６重量％、
（２）２重量％クエン酸水溶液に溶けるカリウム成分をＫ_２Ｏ換算で３〜１０重量％、
（３）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるケイ素成分をＳｉＯ_２換算で２０〜４０重量％、
（４）２重量％クエン酸液に溶けるマグネシウム成分をＭｇＯ換算で１０〜３０重量％、
（５）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるカルシウム成分をＣａＯ換算で５〜３０重量％含有し、かつ、
（６）前記ＭｇＯ／ＳｉＯ_２をモル換算した時の値が０．６５以上である、
ことを特徴とする。

本発明の非晶性肥料組成物（本発明組成物）は、少なくとも非晶性粒子を肥料成分として含有する。本発明組成物中における非晶性粒子の含有量は限定的ではないが、通常は５０〜１００重量％程度とし、好ましくは７０〜１００重量％、より好ましくは８０〜１００重量％とすれば良い。

（ａ）非晶性粒子
本発明組成物の主成分となる非晶性粒子は、所定の成分を含む非晶質（ガラス質）の物質であり、本発明組成物の有効成分（肥料成分）となるものである。施肥された非晶性粒子は、非晶質であることから、植物の根から分泌される根酸（有機酸）により徐々に溶けることにより、緩効性を発揮する結果、長期間にわたり植物に栄養分を送り続けることができる。本発明において、非晶質成分は、例えば鶏糞燃焼灰とフェロニッケルスラグを含む溶融物に由来するものであることが好ましい。従って、非晶質粒子は、以下に示すような成分を特定量含有することが好ましい。

リン成分
非晶質粒子は、２重量％クエン酸水溶液に溶けるリン成分をＰ_２Ｏ_５換算で６〜１６重量％、好ましくは６〜１５重量％含有する。リン成分の含有量がＰ_２Ｏ_５換算で６重量％未満の場合は肥効が期待できなくなるので好ましくない。リン成分の含有量がＰ_２Ｏ_５換算で１６重量％を超える場合は、組成上ほかの成分の含有量が相対的に低くなって、肥料としてのバランスが悪くなることがあるので好ましくない。

カリウム成分
非晶性粒子は、２重量％クエン酸水溶液に溶けるカリウム成分をＫ_２Ｏ換算で３〜１０重量％、好ましくは３〜８重量％含有する。カリウム成分の含有量がＫ_２Ｏ換算で３重量％未満の場合は肥効が期待できなくなるので好ましくない。カリウム成分の含有量がＫ_２Ｏ換算で１０重量％を超える場合は、組成上ほかの成分含有量が相対的に低くなって、肥料としてのバランスが悪くなることがあるので好ましくない。

ケイ素成分
非晶性粒子は、０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるケイ素成分をＳｉＯ_２換算で２０〜４０重量％、好ましくは２０〜３６重量％含有する。ケイ素成分の含有量がＳｉＯ_２換算で２０重量％未満の場合は肥効が期待できなくなるので好ましくない。ケイ素の含有量がＳｉＯ_２換算で４０重量％を超える場合は、組成上ほかの成分含有量が相対的に低くなり、肥料としてのバランスが悪くなることがあって好ましくない。

マグネシウム成分
非晶性粒子は、２重量％クエン酸液に溶けるマグネシウム成分をＭｇＯ換算で１０〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％含有する。マグネシウム成分の含有量がＭｇＯ換算で１０重量％未満の場合は肥効が期待できなくなるので好ましくない。マグネシウム成分の含有量がＭｇＯ換算で３０重量％を超える場合は、組成上ほかの成分含有量が相対的に低くなり、肥料としてのバランスが悪くなることがあるので好ましくない。

カルシウム成分
非晶性粒子は、０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるカルシウム成分をＣａＯ換算で５〜３０重量％、好ましくは８〜３０重量％含有する。カルシウム成分の含有量がＣａＯ換算で５重量％未満の場合は、肥効が期待できなくなるので好ましくない。カルシウム成分の含有量がＣａＯ換算で３０重量％を超える場合は、組成上ほかの成分含有量が相対的に低くなって肥料としてのバランスが悪くなることがあるので好ましくない。

ＭｇＯ／ＳｉＯ_２モル比
非晶質粒子において、前記ＭｇＯ／ＳｉＯ_２をモル換算した時の値が０．６５以上である。すなわち、２重量％クエン酸液に溶けるマグネシウム成分をＭｇＯ換算した時の含有量Ｍ（モル％）を、０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるケイ素成分をＳｉＯ_２換算した時の含有量Ｓ（モル％）で割ったときの値（Ｍ／Ｓ）が０．６５以上であり、好ましくは０．７０以上である。前記値（Ｍ／Ｓ）が０．６５未満の場合は、所望のけい酸吸収性が得られなくなることがあるほか、水砕後の形状として針金状の固まりが大量に生成することがあり、流動性が悪くなる。なお、前記値（Ｍ／Ｓ）の上限値は限定的ではないが、通常は０．９７程度とすれば良い。

非晶性粒子中に含まれる他の成分
本発明組成物の非晶性粒子中には、本発明の効果を妨げない範囲内で他の成分が含まれていても良い。他の成分としては、例えば鉄、マンガン、ホウ素等が挙げられる。その他にも、出発原料として用いた鶏糞燃焼灰、フェロニッケルスラグ等に由来する成分が含まれていても良い。

非晶性粒子の性状
非晶性粒子の性状は限定的ではないが、通常は粒子状（砂状）の形態で存在する。粒子形状は限定的ではない。特に、非晶性粒子は、後記「２．非晶性肥料組成物の製造方法」に示す製造方法で得られるものであることが好ましい。かかる製造方法によって、より確実に粒子状（砂状）の非晶質粒子として得ることができる。砂状の形態である場合は、流動性に優れるため、後工程又は後処理を円滑に進めることが可能となる。

また、非晶性粒子が砂状である場合、その平均粒径は限定的ではないが、ハンドリング性等の見地より、通常０．１〜５ｍｍ程度の範囲内であることが好ましい。

（ｂ）非晶性粒子以外の成分
本発明組成物では、必要に応じて非晶性粒子以外の成分が含まれていても良い。例えば、肥料成分のほか、非晶性粒子を造粒する場合はバインダー等が含まれていても良い。

上記肥料成分としては、例えば窒素質肥料、りん酸質肥料、加里質肥料、有機質肥料、複合肥料、石灰質肥料、けい酸質肥料、苦土肥料、マンガン質肥料、ほう素質肥料、微量要素複合肥料等を混合することができる。非晶性粒子と肥料成分との混合の形態としては、特に制限はなく、例えばａ）粉末ないし砂状品どうしの混合、ｂ）造粒物どうしの混合、ｃ）粉末混合後の造粒等から適宜選択できる。また、これらの肥料とは種々のタイミングで混合でき、例えばａ）予め混合した混合物として供給する、ｂ）使用者（農家等）が使用直前に混合して施肥する等のタイミングを挙げることができる。

非晶性粒子を造粒する場合は、その造粒方法、用いるバインダー等については、後記２．において詳述する。

２．本発明組成物の製造方法
本発明組成物の製造方法は特に制限されないが、以下の方法によって好適に製造することができる。すなわち、少なくとも非晶性粒子を肥料成分として含有する肥料組成物を製造する方法であって、鶏糞燃焼灰及びフェロニッケルスラグを含む出発原料を溶融することにより溶融物を製造する工程（溶融工程）及び前記溶融物を冷却してガラス化することにより非晶性粒子を得る工程（冷却工程）を含むことを特徴とする製造方法を採用することが望ましい。

溶融工程
溶融工程では、鶏糞燃焼灰及びフェロニッケルスラグを含む出発原料を溶融することにより溶融物を製造する。

鶏糞燃焼灰は、養鶏業等から排出される鶏糞を燃焼して得られる灰であれば良く、公知の方法によって製造される鶏糞燃焼灰を使用することもできる。また、鶏糞としては、例えば産卵鶏、育成鶏、ブロイラー等のいずれの鶏の排泄物も使用することができる。本発明では、必要に応じて鶏糞に牛糞、豚糞等を混合して得られた混合物を燃焼した鶏糞燃焼灰も使用することができる。この場合、混合物中における鶏糞の含有量は、特にリン成分の濃度等を高く維持できるという見地より、通常３０〜１００重量％、好ましくは５０〜１００重量％、より好ましくは８０〜１００重量％とすれば良い。

鶏糞燃焼灰は必要に応じて粉体のまま用いることもできるが、必要に応じて種々の造粒法により造粒・成形して使用することもできる。造粒法に制限はなく、例えば転動造粒法、押出し造粒法、圧縮造粒法、攪拌造粒法等を挙げることができる。造粒する際の粒径も適宜調節することができるが、好ましくは１〜３０ｍｍ程度の範囲内とすれば良い。なお、造粒の際に、後述の各種バインダー、各種造粒助剤等を適宜用いることも可能である。

フェロニッケルスラグは、ステンレス鋼等の原料であるフェロニッケルを精錬する際に電気炉より出滓されるスラグであり、主成分としてＳｉＯ_２を４６〜５８％程度、ＭｇＯを２８〜３８％程度含有している。種々のスラグ類の中でフェロニッケルスラグは、高濃度でＳｉＯ_２及びＭｇＯを含有するものであり、なおかつ、比較的安価であるため、本発明組成物の原料として最適である。本発明では、フェロニッケルスラグは、砂状粒子の形態で好適に用いることができる。従って、例えば出滓後に高圧水で水砕して得られた砂状粒子も好適に用いることができる。フェロニッケルスラグの砂状粒子の平均粒径は限定的ではないが、通常は５ｍｍ未満程度の範囲内とすれば良い。

本発明では、出発原料中に必要に応じて他の成分（副原料）を配合することもできる。例えば、副原料としては、りん鉱石、各種アパタイト等のＰ_２Ｏ_５源；けい石、シリカゲル等のＳｉＯ_２源、高炉スラグ（高炉さい）等のＳｉＯ_２・ＭｇＯ・アルカリ源；生石灰、石灰石、炭酸カルシウム等のＣａＯ源；重焼マグネシア、軽焼マグネシア、軽炭粕等のＭｇＯ源のほか、各種肥料及びこれらの混合物等を挙げることができる。さらに、微量要素であるマンガン又はホウ素源として、例えばマンガン鉱石、マンガンスラグ、コレマナイト、ＨＣスラグ、ボラックス、ホウ砂等を配合することができる。

出発原料における鶏糞燃焼灰、フェロニッケルスラグ及び前記副原料の配合割合は、用いる鶏糞燃焼灰の組成等に応じて、前記非晶性粒子の組成となるように適宜調整すれば良い。特に、所定の栄養分をバランス良くかつ効率的に配合し、非晶質成分（ガラス成分）を効果的に形成するという見地より、鶏糞燃焼灰とフェロニッケルスラグの合計量が出発原料中５０〜１００重量％程度とし、好ましくは６０〜１００重量％とし、より好ましくは７０〜１００重量％とすれば良い。

本発明では、鶏糞燃焼灰、フェロニッケルスラグ及び必要に応じて各種副原料を混合して得られた出発原料を溶融する。溶融方法は限定的でなく、例えば電気炉、平炉等の公知又は市販の溶融炉を使用して実施すれば良い。加熱温度は、溶融温度以上であれば良く、特に１２００〜１５００℃の範囲が好ましい。所定の温度で一定時間保持することによって溶融物（溶融スラグ）となる。

冷却工程
冷却工程では、前記溶融物を冷却してガラス化することにより非晶性粒子を得る。溶融物の冷却方法はガラス化が可能である限りは特に制限はないが、特に水との接触による冷却（急冷）を実施することが望ましい。特に、溶融物を水と接触させるとともに微細化して急冷する方法を好適に採用することができる。このような急冷方法としては、例えば水中への流し込み、高圧水による水砕、吹き飛ばし後の水による冷却等を挙げることができる。この場合、用いる水の温度は限定的ではないが、、好ましくは０℃〜６０℃程度の範囲から選択でき、さらに好ましくは０℃〜５０℃程度の範囲から選択できる。このようにして、溶融物がガラス化することによって非晶性粒子が得られる。

上記のように、溶融物を水と接触させるとともに微細化して急冷する方法において、本発明の所定の組成では砂状の形態からなる非晶性粒子を得ることができる。これに対し、本発明の所定の組成の範囲外では、例えば針金状の固まりが大量に生成することがあり、流動性が低くなる。

得られた非晶性粒子は、水との接触により濡れた状態であるため、必要に応じて種々の方法で乾燥することが好ましい。乾燥方法には特に制限はなく、種々の方法を用いることができる。例えば風乾、天日干し等の自然乾燥、加熱乾燥、熱風乾燥、真空乾燥、流動乾燥、ロータリーキルン等の種々の装置による乾燥（強制乾燥）を用いることができる。乾燥後の含水率は、最終製品の用途等に応じて適宜選択できる。

得られた非晶性粒子は、そのままでも肥料又は土壌改良材として使用できるが、必要に応じて粉砕、篩分け又は造粒をすることによって種々の形態で供給できる。この場合、粉砕又は篩分けの程度、すなわち粒子径の範囲は目的に応じて適宜選択できる。

特に、造粒する場合、その造粒方法に制限はなく、例えば転動造粒法、押出し造粒法、圧縮造粒法、攪拌造粒法等を挙げることができる。造粒する際の粒径も適宜選択することができるが、好ましくは１〜１０ｍｍ程度の範囲から選択できる。

造粒に際してバインダーを使用する場合、そのバインダーの種類も特に限定されず、種々のものを用いることができる。例えば、各種スターチ類、でんぷん類、キサンタンガム等のガム類、廃糖蜜類、廃酵母液、アルコール醗酵廃液濃縮液、ステフェン廃水濃縮液、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）類、ポリビニルピロリドン類、リグニンスルホン酸塩類、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）類等を挙げることができる。さらに、各種造粒助剤についても特に制限はなく、種々のものを用いることができる。例えば、珪藻土、ベントナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、バイデライト等の各種粘土鉱物類、膨潤性雲母、バーミキュライト、ゼオライト、二水石膏、半水石膏、無水石膏等を挙げることができる。

３．非晶性肥料組成物の使用
本発明に係る非晶性肥料組成物は、公知又は市販の肥料と同様の使用方法に従って用いることができる。例えば、植物を育成する土壌に本発明組成物をそのまま付与しても良い。また、本発明組成物は、例えば基肥（元肥）又は追肥のいずれの形態でも使用することができる。

さらに、本発明に係る非晶性肥料組成物は、土壌改良材としても使用することができる。従って、例えば未だ植物が植えられていない土壌（農地）に本発明組成物を適用し、土質を改善することができる。より具体的には、本発明組成物とともにその土地の土と混合する方法等によって実施することができる。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。

出発原料
実施例及び比較例で用いた出発原料（鶏糞燃焼灰、フェロニッケルスラグ、副原料類）の組成を表１に示す。鶏糞燃焼灰、フェロニッケルスラグ及び各副原料類は、トップグラインダーで粉砕均一化して分析し、実施例及び比較例で用いた。各成分は、肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法）−１９９２年版−の各成分における全量分析の方法で分析した。

実施例１
鶏糞燃焼灰１：４０４重量部及びフェロニッケルスラグ１：６８３重量部を秤量して十分に混合した。得られた混合物６０ｇを容量１００ｍｌの１６００℃耐熱性アルミナルツボに入れ、高速昇温炉にて１５００℃まで加熱し、その温度を１０分間保持した。溶融物を２５℃の水中に投入して冷却し、固形分を水から取り出し、１００℃で乾燥することにより実施例１の試料を得た。

実施例２
鶏糞燃焼灰１：５７０重量部及びフェロニッケルスラグ１：５７０重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により実施例２の試料を得た。

実施例３
鶏糞燃焼灰１：４００重量部、フェロニッケルスラグ１：５８０重量部及び生石灰：１５０重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作によって実施例３の試料を得た。

実施例４
鶏糞燃焼灰１：４００重量部、フェロニッケルスラグ１：４１０重量部、生石灰：２２０重量部及びケイ石：１００重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により実施例４の試料を得た。

実施例５
鶏糞燃焼灰１：４００重量部、フェロニッケルスラグ１：３９０重量部及び高炉スラグ：３２０重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により実施例５の試料を得た。

実施例６
鶏糞燃焼灰２：３２４重量部、フェロニッケルスラグ２：５８７重量部及びりん鉱石１：１８２重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により実施例６の試料を得た。

実施例７
鶏糞燃焼灰３：５０７重量部、フェロニッケルスラグ２：５７３重量部及びりん鉱石１：５６重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により実施例７の試料を得た。

実施例８
鶏糞燃焼灰３：４０７重量部、フェロニッケルスラグ２：５９０重量部及びりん鉱石１：１１５重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により実施例８の試料を得た。

実施例９
鶏糞燃焼灰３：３１４重量部、フェロニッケルスラグ２：６０６重量部及びりん鉱石１：１６９重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により実施例９の試料を得た。

実施例１０
鶏糞燃焼灰３：７．６ｋｇ、フェロニッケルスラグ１：１３．１ｋｇ及びりん鉱石２：５．３ｋｇを秤量して十分に混合し、その約１／４を小型電気炉に投入して通電し、溶融状態とした。溶融状態を確認しながら残りの全ての原料を投入した後、１５００℃にて５分間保持し、小型電気炉より流下させると同時に２５℃の高圧水で冷却した。次いで、固形分を水から取り出し、１００℃で乾燥することにより実施例１０の試料を得た。

実施例１１
鶏糞燃焼灰１：１６．２ｋｇ及びフェロニッケルスラグ１：１４．７ｋｇを秤量して十分に混合したほかは、実施例１０と同様の操作により実施例１１の試料を得た。

実施例１２
鶏糞燃焼灰１：１１．７ｋｇ、フェロニッケルスラグ２：１０．９ｋｇ及び高炉スラグ：８．０ｋｇを秤量して十分に混合したほかは、実施例１０と同様の操作により実施例１２の試料を得た。

比較例１
鶏糞燃焼灰１：４０４重量部と、フェロニッケルスラグ１：３５３重量部、生石灰：２００重量部及びケイ石：１５０重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作により比較例１の試料を得た。

比較例２
鶏糞燃焼灰１：４２０重量部、フェロニッケルスラグ１：３６０重量部、生石灰：１５０重量部及びケイ石：１８０重量部を秤量して十分に混合したほかは、実施例１と同様の操作を行うことにより比較例２の試料を得た。

試験例１
（１）成分分析
実施例１〜１１及び比較例１〜２で得られた各試料について、乳鉢にて粉砕し、前記肥料分析法にて各成分を分析した。また、得られた分析値に基づいて、２重量％クエン酸液に溶けるＭｇＯと０．５モル／リットルの塩酸に溶けるＳｉＯ_２のモル換算した時の比（モル比）を計算で得た。その結果を表２に示す。なお、表２中において、「Ｃ−」は２重量％クエン酸液に溶ける各成分量を示し、「Ｓ−」は０．５モル／リットルの塩酸に溶ける各成分量を示す。
（２）性状観察
実施例１〜１１及び比較例１〜２において、溶融物を水中で冷却した際の性状（外観）を目視にて観察した。その結果を表２（水砕状況）に示す。
（３）結晶性
実施例１及び比較例１で得られた試料の結晶性をＸ線回折分析により調べた。その結果を図１及び図２にそれぞれ示す。これらの図からも明らかなように、いずれの成分も非晶質であることがわかる。

表２の結果からも明らかなように、Ｃ−ＭｇＯとＳ−ＳｉＯ_２のモル比が０．６５未満の場合、加熱溶融後に水中へ流し込んで冷却すると、各粒子が針金状に固化していた。この状態では、製品化に際して、ハンドリング上好ましくない、粉砕工程が大掛かりになって経済性が損なわれる等の問題が生じる。

一方、実施例１〜１１のように、Ｃ−ＭｇＯとＳ−ＳｉＯ_２のモル比が０．６５以上の場合は、溶融物を水中へ流し込んで冷却した際に、針金状ではなく、各粒子が砂状となって固化しており、ハンドリング及び粉砕工程で特に問題がないことを確認した。

このように、実施例で製造した本発明組成物は、鶏糞燃焼灰にフェロニッケルスラグを加え、さらに必要に応じて副原料を混合した組成物を加熱溶融した後に冷却して得られるものであり、りん鉱石の代替ないしりん鉱石の使用量の削減を可能とした肥料として有用であり、しかも粉砕工程が簡易で工業化時の経済性に優れている。

実施例１３〜１６、比較例３及び参考例１
１／４０００ａワグネルポットに水田土壌を充填し、水を加えて混和し、代掻き状態とし、ビニールハウス内に静置した。上記実施例で得られた本発明物及び比較例で得られた非晶性肥料組成物を、それぞれ乳鉢にて粉砕してポット当り３．３ｇ散布し、さらに基肥として硫安を４．８ｇ、塩化カリウムを１．７ｇ、重過燐酸石灰を２．５ｇ散布した。参考例として基肥のみの区も設けた。表層土壌を混和して２ｃｍの湛水状態とした。３日後に３葉期の水稲苗（コシヒカリ）をポット当たり２本３株植えで移植し、その後はビニールハウス内にて湛水状態を維持した。試験は２連で実施した。収穫期に地上部を刈り取り、風乾後にわら重及び玄米重を測定し、さらに茎葉中のけい酸濃度を硝酸過塩素酸分解−重量法（「土壌，水質及び植物体分析法」２５９〜２６０頁、平成１３年３月、財団法人日本土壌協会発行）にて測定した。その結果を表３に示す。なお、茎葉中のけい酸濃度は、乾物当たりＳｉＯ_２濃度（％）で示した。

表３の結果からも明らかなように、本発明物を使用した肥料を施肥した実施例１３〜１５は、比較例と比較して生育が優れていた。また、茎葉中のけい酸濃度が高く、すなわち作物のけい酸吸収量が多く、健全な生育が認められた。

本発明は、鶏糞燃焼灰とフェロニッケルスラグ由来の非晶性肥料組成物であり、その肥料成分としての非晶性粒子は、鶏糞燃焼灰にフェロニッケルスラグを加え、さらに必要に応じて副原料を混合した組成物を加熱溶融した後に冷却して得られる。本発明の非晶性肥料組成物は、りん鉱石の代替ないしりん鉱石の使用量の削減を可能とした肥料であり、また粉砕工程が簡易で工業化時の経済性に優れ、さらに作物へのけい酸吸収量が多く、特に緩効性肥料として有用である。

Claims

少なくとも非晶性粒子を肥料成分として含有する肥料組成物であって、前記非晶性粒子１００重量％中、
（１）２重量％クエン酸水溶液に溶けるリン成分をＰ_２Ｏ_５換算で６〜１６重量％、
（２）２重量％クエン酸水溶液に溶けるカリウム成分をＫ_２Ｏ換算で３〜１０重量％、
（３）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるケイ素成分をＳｉＯ_２換算で２０〜４０重量％、
（４）２重量％クエン酸液に溶けるマグネシウム成分をＭｇＯ換算で１０〜３０重量％、
（５）０．５モル／リットルの塩酸水溶液に溶けるカルシウム成分をＣａＯ換算で５〜３０重量％含有し、かつ、
（６）前記ＭｇＯ／ＳｉＯ_２をモル換算した時の値が０．６５以上である、
ことを特徴とする非晶性肥料組成物。
前記非晶性粒子が、鶏糞燃焼灰及びフェロニッケルスラグを含む出発原料を溶融することにより溶融物を製造する工程及び前記溶融物を冷却してガラス化することにより非晶性粒子を得る工程を含む製造方法によって得られたものである、請求項１に記載の非晶性肥料組成物。
前記非晶性粒子の形態が砂状である、請求項１又は２に記載の非晶性肥料組成物。
非晶性粒子を肥料成分として含有する肥料組成物を製造する方法であって、鶏糞燃焼灰及びフェロニッケルスラグを含む出発原料を溶融することにより溶融物を製造する工程及び前記溶融物を冷却してガラス化することにより非晶性粒子を得る工程を含むことを特徴とする非晶性肥料組成物の製造方法。
前記非晶性粒子が、請求項１に記載の非晶性粒子である、請求項４に記載の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の非晶性肥料組成物からなる複合肥料又は土壌改良材。