JP2021109883A - 貝殻粉末を用いた粒状酸土矯正剤及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貝殻粉末を主原料とした場合であっても容易に飛散しない程度に粒状化された粒状酸土矯正剤及びその製造方法を提供する。【解決手段】粒状酸土矯正剤は、タッピング処理終了後の嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内 となるように分級された貝殻粉末と、分級された貝殻粉末を凝集させるバインダーと、を含む。粒状酸土矯正剤の各造粒体の粒径は、約１ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内である。貝殻粉末は、ホタテ貝殻を粉砕した粉末であってもよく、バインダーは、廃糖蜜液であってもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、貝殻粉末を用いた粒状酸土矯正剤及びその製造方法に関する。

酸性土壌を改良するための酸土矯正剤が知られている。酸土矯正剤は、炭酸カルシウムを主成分とし、酸性土壌のｐＨ（Potential of Hydrogen）を矯正するために用いられている。貝殻は、その主成分が炭酸カルシウムであり、同じく炭酸カルシウムを主成分とする石灰に比べて安価に入手できるため、貝殻を利用した粉末状の酸土矯正剤が実用化されている。例えば、特許文献１には、ホタテ、カキ、シジミ等の貝殻の粉末を含有する土壌改良材（酸土矯正剤）が開示されている。

特開２００４−３００２３７号公報

特許文献１の酸土矯正剤では、貝殻を粉末状にしているため、土壌に散布したとしても風等の影響で容易に他の場所に飛散してしまい、土壌に効率的に散布しにくいという問題がある。そこで、貝殻粉末を風等の影響で容易に飛散しない程度に粒状化することが考えられる。しかし、貝殻は、天然由来の材料であるため、造粒に適した均一な粉末を得ることができず、これまで貝殻粉末の粒状化は技術的に困難であるとされてきた。

本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、貝殻粉末を主原料とした場合であっても容易に飛散しない程度に粒状化された粒状酸土矯正剤及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る粒状酸土矯正剤は、
タッピング処理終了後の嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内となるように分級された貝殻粉末と、分級された貝殻粉末を凝集させるバインダーと、を含む粒状酸土矯正剤であって、
粒状酸土矯正剤の各造粒体の粒径は、約１ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内である。

貝殻粉末は、ホタテ貝殻を粉砕した粉末であり、
バインダーは、廃糖蜜液であってもよい。

各造粒体の含水率は、乾量基準で１．０％〜７．５％の範囲内であってもよい。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る粒状酸土矯正剤の製造方法は、
粉砕された貝殻粉末からタッピング処理終了後の嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内である貝殻粉末を分級する分級工程と、
前記分級工程で分級された貝殻粉末にバインダーを添加し、貝殻粉末を回転する容器内で転動させることにより貝殻粉末から造粒体を形成する造粒工程と、
前記造粒工程で形成された造粒体を乾燥させる乾燥工程と、
を含む。

貝殻粉末は、ホタテ貝殻を粉砕した粉末であり、
バインダーは、廃糖蜜液であってもよい。

廃糖蜜液は、密度が１．１７５ｇ／ｃｍ^３以上であるか、固体成分量が４０ｇ／１００ｍｌ以上であってもよい。

前記分級工程では、粉砕された貝殻粉末を１００メッシュかそれ以上に目の細かいふるいに通すか、風力分級によりふるい分けることにより、貝殻粉末を分級してもよい。

前記造粒工程における貝殻粉末とバインダーとの混合物の水分量は、２３．１ｖｏｌ．％〜２８．６ｖｏｌ．％の範囲内であってもよい。

前記乾燥工程では、前記造粒工程で形成された造粒体の含水率を乾量基準で１．０％〜７．５％の範囲内まで低下させるように造粒体を乾燥してもよい。

本発明によれば、貝殻粉末を主原料とした場合であっても容易に飛散しない程度に粒状化された粒状酸土矯正剤及びその製造方法を提供できる。

本発明の実施の形態に係る転動造粒機の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る粒状酸土矯正剤の製造方法の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は、実施例１における風力分級により得られる粉砕粉末の粒度分布を示すグラフであり、（ｂ）は、実施例１における風力分級粉末のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施例１における各条件を満たすホタテ貝殻粉末を用いた転動造粒の結果を示す図である。 実施例２における廃糖蜜液の固体成分量と密度との関係を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、実施例２における各条件を満たす廃糖蜜液を用いた転動造粒の結果を示す図である。 （ａ）〜（ｇ）は、実施例３における各水分量の原料粉末及びバインダーの混合物を用いた転動造粒の結果を示す図である。 実施例４における各回転数における造粒体の粒度分布を示すグラフである。 実施例５における荷重試験装置の構成を示す断面図である。 実施例５における造粒体の圧壊率と乾量基準の含水率との関係を示すグラフである。 実施例６における乾量基準の含水率と乾燥時間との関係を示すグラフである。 実施例７における火山灰土の表層及び内部３０ｃｍにおけるｐＨ値の経時的変化を示したグラフである。 実施例８におけるリグニン添加量による造粒体の粒度分布への影響を示すグラフである。 （ａ）〜（ｅ）は、実施例８における単独の造粒体に対して荷重負荷試験を実施した結果を示すグラフである。 実施例８における単独の造粒体、粒子層に対する荷重負荷試験をそれぞれ実施した場合の造粒体の圧壊率を示す図である。

以下、本発明に係る粒状酸土矯正剤の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面では、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。

粒状酸土矯正剤は、貝殻粉末を凝集して作製される粒状の酸土矯正剤である。粒状酸土矯正剤は、公知の造粒法、例えば、転動造粒法を用いて作製される造粒体である。転動造粒法では、回転しているパン等の造粒容器内に原料粉末を投入し、その後原料粉末に水又はバインダーを添加することで、原料粉末を構成する粒子の圧密により造粒が進行する。転動造粒法で造粒された造粒体は、表面が滑らかで、球状又はそれに類似する形状を有している。造粒直後の造粒体は、水又はバインダーが添加されているため、幾らかの湿り気を帯びており、容易に圧壊するが、乾燥させることで造粒体に強度を持たせることができる。

図１は、実施の形態に係る転動造粒機１０の構成を示す図である。転動造粒機１０は、原料粉末に水又はバインダーが添加された原料粉末を転動させることで転動造粒を行う装置である。転動造粒機１０は、パン１１と、モータ１２と、回転軸１３と、傾斜調整機構１４と、を備える。

パン１１は、内部に原料粉末を収容する容器であって、モータ１２の回転に合わせて原料粉末を転動させる。パン１１は、水平面に対して傾斜した状態で回転可能に設置されている。パン１１の直径は、例えば、１００ｃｍ〜３００ｃｍ程度である。

モータ１２は、回転軸１３を介してパン１１に接続され、パン１１を図１の一点鎖線で示す回転軸周りに所定の回転数で回転させる。パン１１の回転数は、造粒される造粒体の粒度分布に影響を与える。パン１１の回転数は、原料粉末の粒径、バインダーの密度、パン１１の内径及び傾き、転動造粒機１０が設置された環境の温度及び湿度等を考慮して設定される。

パン１１の直径が大きいほど原料粉末の造粒に最適な回転数は小さくなる。パン１１の直径が３０ｃｍ程度であれば、パン１１の回転数は、例えば、２０ｒｐｍ〜４０ｒｐｍの範囲内であり、パン１１の直径が３００ｃｍ程度であれば、パン１１の回転数は、例えば、１ｒｐｍ〜３０ｒｐｍの範囲内である。

回転軸１３は、パン１１とモータ１２とに接続され、モータ１２の回転をパン１１に伝達する。傾斜調整機構１４は、パン１１の傾斜角を調整可能とするようにパン１１を支持するモータ１２を旋回可能に支持する。パン１１の傾斜角は、パン１１の底面と水平面とのなす角であり、原料粉末の粒径、バインダーの密度、パン１１の内径及び回転数、転動造粒機１０が設置された環境の温度及び湿度等を考慮して設定される。パン１１の直径が３０ｃｍ程度であれば、パン１１の傾斜角は、６０°程度である。
以上が、転動造粒機１０の構成である。

原料粉末は、貝殻をミル等で粉砕した粉末（粉砕粉末）から得られる。貝殻は、炭酸カルシウムと主成分とする貝殻、例えば、ホタテ、カキ、アサリ、シジミ、ハマグリ等の貝殻であるが、好ましくはホタテ貝殻である。粉砕粉末は、大小様々な粒子及び破片を含んでおり、形状も細長い破片状のものから粒状のものまで多種多様である。

上記の粉砕粉末を分級することにより原料粉末（分級粉末）を得ることができる。造粒を可能にする分級粉末は、粒径の最大値、嵩密度、安息角により特定される。粒径の最大値、嵩密度及び安息角は、互いに相関関係を有するため、造粒を可能にする分級粉末を特定するにはいずれかのパラメータを規定すればよい。嵩密度は、粉末の細かさを評価する指標であり、粉体を入れた容器の体積を容器に入れられた粉体の重量で割ることで算出される。安息角は、粉末同士のくっつきやすさ、流動性を評価する指標であり、平板上に粉末を落として形成された円錐状の粉末の山の斜面と水平面とのなす角で示される。なお、実施の形態における嵩密度は、容器内に自然に積もらせた粉体の嵩密度ではなく、容器内に収容された粉体をタッピング処理した後の嵩密度である。

貝殻粉末の造粒を可能にするためには、分級粉末の粒径の最大値は、約１４９μｍ以下であり、その嵩密度は、１．３ｇ／ｍｌ以下であり、又はその安息角は５５°以上であればよい。粉砕粉末の分級操作等を考慮すると、現実には、分級粉末の嵩密度は、０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内であるか、安息角が５５°〜８０°の範囲内であることが好ましい。さらに言えば、分級粉末の安息角は、６０°〜８０°の範囲内であることがより好ましい。この条件を満たす貝殻粉末であれば、貝殻粉末の粒子が大小様々な粒子及び破片を含み、形状も細長い破片状のものから粒状のものまで多種多様であったとしても、貝殻粉末の転動造粒が可能である。

上記の条件を満たす分級粉末は、１００メッシュ以上の目の細かいふるいを用いたふるい分けを行うか、風力分級を行うことで得られる。１００メッシュのふるいは、１インチ（２５．４ｍｍ）の間にあるワイヤの数が１００本であり、ワイヤ同士の間隔（目開き）が１４９μｍである。また、風力分級は、ロータ等の回転により粉末に遠心力を加えることで粉砕粉末を分級する手法である。

バインダーは、造粒促進材とも呼ばれ、原料粉末を造粒する際に原料粉末の凝集を促進する材料である。バインダーは、転動造粒において原料粉末の表面を濡らすことで粒子同士が凝集するのに重要な役割を果たす。バインダーは、好ましくは、廃糖蜜液であるが、他のバインダー、例えば、リグニンスルホン酸（リグニン）、デンプン、こんにゃく粉等であってもよい。廃糖蜜液は、サトウキビ、てん菜等から砂糖を製造する際に発生し、例えば、４０％〜６０％程度の糖分、無機物、粗タンパク質等の有機物等が含まれる黒褐色の液体である。

造粒が可能な廃糖蜜液の特性は、密度、固体成分量、糖蜜含有量のいずれか一つで特定できる。造粒が可能な廃糖蜜液の密度は、約１．１７５ｇ／ｃｍ^３以上であるか、その固体成分量は、約４０ｇ／１００ｍｌ以上であるか、その糖蜜含有量は、約８．７ｗｔ．％以上である。均一な粒径の造粒体を得るには、廃糖蜜液の密度は、約１．１７５ｇ／ｃｍ^３〜約１．２５０ｇ／ｃｍ^３の範囲内か、廃糖蜜液の固体成分量は、約４０ｇ／１００ｍｌ〜約６５ｇ／１００ｍｌの範囲内か、廃糖蜜液の糖蜜含有量は、約８．７ｗｔ．％〜約１３．４ｗｔ．％の範囲内に設定されることが好ましい。

造粒体の粒径は、各地の農協等により規定された規格に合わせて設定する。造粒体の粒径は、土壌におけるｐＨ矯正作用の持続時間に影響を与えるため、できるだけ均一であることが好ましい。造粒体の粒径は、土壌に散布された場合であっても飛散しない程度の大きさであり、例えば、約１ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内であり、好ましくは、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内であり、より好ましくは約１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内であり、さらに好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内である。

粒状酸土矯正剤を構成する各造粒体は、上述したようにある程度の大きさを有するため、風等により飛散してしまう恐れがないだけでなく、粉体の酸土矯正剤に比べて酸度矯正能力が持続する。このため、酸性土壌に粒状酸土矯正剤を散布する頻度を抑制できる。

造粒前の分級粉末の水分量は、分級粉末の造粒が可能となるように設定される。造粒が可能な分級粉末の水分量は、約２３．１ｖｏｌ．％以上であるが、均一な粒径の造粒体を作製するには、約２３．１ｖｏｌ．％〜約２８．６ｖｏｌ．％の範囲内に設定することが好ましい。分級粉末の水分量は、分級粉末に添加するバインダー又は水の量を調整することで調整できる。

造粒後の造粒体の含水率は、造粒体が詰められた袋が倉庫等で重ねて保管されたとしても、造粒体が圧壊されない程度の強度を有するように設定される。含水率は、転動造粒により作製された造粒体を乾燥させる時間や乾燥させる温度を調整することにより調整する。造粒体の含水率は、乾量基準で約７．５％以下であり、好ましくは約５．０％以下であればよいが、乾燥工程で現実的に達成可能な範囲で考慮すると、例えば、乾量基準で約１．０％〜約７．５％の範囲内であり、好ましくは約１．０％〜約５．０％の範囲内である。

次に、図２のフローチャートを参照して、実施の形態に係る転動造粒機１０を用いて行われる粒状酸土矯正剤の製造方法の一例を説明する。まず、ローラミル等の破砕機を用いて貝殻を粉末状に粉砕する（ステップＳ１）。

次に、ステップＳ１で粉砕された粉砕粉末を分級することで分級粉末を得る（ステップＳ２）。具体的には、粉砕された粉砕粉末を１００メッシュのふるいに通すか、粉砕された粉砕粉末に対して風力分級を行うことで、造粒に適した分級粉末を得ることができる。

次に、転動造粒機１０のモータ１２を作動させることでパン１１を所定の回転数で回転させる（ステップＳ３）。例えば、パン１１の直径が３０ｃｍで、パン１１の傾斜角が６０°の場合において、造粒体の粒径を１ｍｍ〜４ｍｍの範囲内に収めるには、回転数を２０ｒｐｍに設定すればよい。

次に、ステップＳ２で分級された分級粉末をステップＳ３で回転させられたパン１１内に投入する（ステップＳ４）。

次に、ステップＳ４で投入されたパン１１内の分級粉末にバインダーを噴霧等の手法で添加する（ステップＳ５）。バインダーとしては、例えば、廃糖蜜液が好適である。ステップＳ５では、分級粉末にバインダーを少しずつ、例えば所定間隔で同一の量を添加してもよく、一度に添加してもよい。

次に、ステップＳ５でバインダーが添加された分級粉末を転動させることにより分級粉末の造粒が完了したかどうかを判定する（ステップＳ６）。分級粉末を転動させる時間の目安は、例えば、約５分〜約３０分の範囲内である。

分級粉末の造粒が完了した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、パン１１の回転を停止させる（ステップＳ７）。他方、分級粉末の造粒が完了していない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、パン１１の回転を継続させる。

ステップＳ７の処理の終了後、パン１１から分級粉末から形成された造粒体を取り出し、最適含水量となるまで乾燥させ（ステップＳ８）、処理を終了する。乾燥方法は、自然乾燥であってもよく、送気乾燥であってもよい。乾燥装置を用いた送気乾燥であれば、例えば、乾燥装置からの送気温度を約４０℃〜約９０℃の範囲内に設定してもよい。また、乾燥時間は、約３０分〜約９０分の範囲内であってもよい。
以上が、バッチ操作による粒状酸土矯正剤の製造方法の流れである。

以上説明したように、実施の形態に係る粒状酸土矯正剤は、嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内となるように分級された貝殻粉末と、分級された貝殻粉末を凝集させるバインダーと、を含む粒状酸土矯正剤であって、粒状酸土矯正剤の各造粒体の粒径は、約１ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内である。このため、貝殻粉末を主原料とした粒状酸土矯正剤であっても容易に飛散することなく、土壌に効率的に散布できる。

実施の形態に係る粒状酸土矯正剤の製造方法は、貝殻を粉砕することで得られた貝殻粉末から、嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内である貝殻粉末を分級する分級工程と、分級工程で分級された貝殻粉末にバインダーを添加して容器内で転動させることにより貝殻粉末から造粒体を形成する造粒工程と、造粒工程で形成された造粒体を乾燥させる乾燥工程と、を含む。このため、貝殻粉末を主原料とした場合であっても容易に飛散しない程度に粒状化した粒状酸土矯正剤を製造することができる。

本発明は上記実施の形態に限られず、以下に述べる変形も可能である。

（変形例）
上記実施の形態では、粒状酸土矯正剤は貝殻粉末とバインダーから構成されていたが、本発明はこれに限られない。土壌の改良や植物の生育に有用な他の物質、例えば、リン酸、カリウム、マグネシウム等を含んでもよい。

上記実施の形態では、転動造粒機の容器として円錐形のパン１１を用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、パン１１は、皿形、円筒形、パラボラアンテナ型であってもよい。また、転動造粒機としてはパン型造粒機に限られず、例えば、ドラム型造粒機、振動造粒機であってもよい。

上記実施の形態では、転動造粒法を用いて貝殻粉末を造粒していたが、本発明はこれに限られない。例えば、押出造粒法、流動層造粒法等を用いて貝殻粉末を造粒してもよい。

上記実施の形態では、モータ１２を駆動してパン１１を回転軸の周りに回転させてから分級粉末をパン１１に投入していたが、本発明はこれに限られない。例えば、分級粉末をパン１１に投入してからパン１１を回転させてもよい。また、分級粉末をパン１１に投入してバインダーを添加してから、パン１１を回転させてもよい。

上記実施の形態では、バッチ操作で貝殻から粒状酸土矯正剤を製造していたが、本発明はこれに限られない。例えば、貝殻から粒状酸土矯正剤を大量に効率よく製造するために連続操作を採用してもよい。連続操作では、まず、粉砕された貝殻粉末を分級する分級工程を実行し、次に、分級粉末とバインダーとを混合する混合工程を実行し、次に、分級粉末とバインダーとの混合物をパン１１へ投入し、パン１１で造粒体を造粒し、パン１１で造粒された造粒体を回収する工程を繰り返す連続造粒工程を実行し、連続造粒工程で回収された造粒体を乾燥させる乾燥工程と、を含んでもよい。連続造粒工程では、造粒体がパン１１から回収されると、混合工程で混合させた所定量の混合物をパン１１に投入するようにしてもよい。

上記実施の形態では、貝殻をミル等で粉砕してから粉砕粉末を分級していたが、本発明はこれに限られない。例えば、水産加工場等で予め粉砕された貝殻を入手し、その後、入手した貝殻粉末に対して分級操作を行ってもよい。

上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１では、ホタテ貝殻粉末を様々な条件で分級し、それぞれに対して転動造粒法による造粒を試みることで、ホタテ貝殻粉末の造粒を可能にする原料粉末の条件を調べた。原料粉末の転動造粒では、原料粉末の形状と大きさが造粒の可否に大きな影響を与えるが、原料粉末の成分はそれほど影響を与えない。そこで、ホタテ貝殻を粉砕した粉砕粉末を分級して造粒する場合を例として以下の実験を行った。

まず、ホタテ貝殻をミル等で粉砕し、粗粒を含む粉砕粉末を得た。その後、粉砕粉末の一部を取り出して各種の条件で粉砕粉末の分級を行うことで分級粉末を得た。ホタテ貝殻粉末の分級は、２８メッシュ、４８メッシュ、１００メッシュの各ふるいによるふるい分け、風力分級のいずれかである。２８メッシュ、４８メッシュ、１００メッシュのふるいは、それぞれ目開きが５９０μｍ、２９７μｍ、１４９μｍであり、ふるいを通された粉末は、粒径の最大値がふるいの目開きとほぼ等しくなる。

図３（ａ）は、実施例１における風力分級により得られる粉砕粉末の粒度分布を示すグラフであり、図３（ｂ）は、実施例１における風力分級粉末のＳＥＭ画像を示す図である。風力分級粉末では、図３（ａ）に示すように粉末の最大粒度は約１０μｍであった。また、図３（ｂ）のＳＥＭ画像から理解できるように、分級粉末にも大小様々な粒子や破片が含まれ、その形状も粒状から細長い破片まで多種多様であった。

各条件で分級された分級粉末毎に、分級粉末を容器に収容してタッピング処理を行った後に嵩密度を測定し、転動造粒法による造粒を試みた。また、比較のため、分級操作なしの粉砕粉末についても嵩密度を測定し、転動造粒法による造粒を試みた。さらに、分級操作なしの粉砕粉末、２８メッシュのふるいを用いた分級粉末、１００メッシュのふるいを用いた分級粉末については安息角も測定した。

図４（ａ）〜図４（ｄ）は、実施例１における各条件を満たすホタテ貝殻粉末を用いた転動造粒の結果を示す図である。図４（ａ）は、粗粒を含む粉砕粉末、図４（ｂ）は、２８メッシュのふるいによる分級粉末、図４（ｃ）は、１００メッシュのふるいによる分級粉末、図４（ｄ）は、風力分級粉末をそれぞれ用いた場合の結果である。

粗粒を含む粉砕粉末では、嵩密度は１．６ｇ／ｍｌ、安息角は３７°であり、転動造粒法による造粒は不可であった。２８メッシュのふるいによる分級粉末では、嵩密度は１．４ｇ／ｍｌ、安息角は５１°であり、造粒は不可であった。４８メッシュのふるいによる分級粉末では、嵩密度は１．４ｇ／ｍｌであり、造粒は不可であった。他方、１００メッシュのふるいによる分級粉末では、嵩密度は１．３ｇ／ｍｌ、安息角は６０°であり、造粒は可能であった。また、風力分級粉末では、嵩密度は１．１μｍであり、造粒が可能であった。したがって、転動造粒法による造粒が可能な原料粉末はホタテ貝殻の粉砕粉末を１００メッシュ以上の目の細かいふるいに通すか、風力分級を行うことで得られた分級粉末であることが理解できる。

（実施例２）
実施例２では、密度、固体成分量、糖蜜含有量が異なる廃糖蜜液を用いて転動造粒法による造粒を試みることで、ホタテ貝殻粉末の効率的な造粒を可能にするバインダーの条件を調べた。原料粉末としてホタテ貝殻粉末１２６ｇ（容積１００ｃｍ^３）、バインダーとして廃糖蜜液３０ｍｌを用いた。

図５は、実施例２における廃糖蜜液の固体成分量と密度との関係を示すグラフである。廃糖蜜液の密度と固体成分量とは、図５に示すように互いに相関関係を有する。同様に、廃糖蜜液の固体成分量と糖蜜含有量とは、互いに相関関係を有する。それで、廃糖蜜液の密度、固体成分量及び糖蜜含有量のいずれか一つが特定されれば、他の二つも特定される。

図６（ａ）は、密度が１．２５０ｇ／ｃｍ^３以上の廃糖蜜液を用いた転動造粒の結果を示す図であり、図６（ｂ）は、密度が１．１７５〜１．２５０ｇ／ｃｍ^３の廃糖蜜液を用いた転動造粒の結果を示す図であり、図６（ｃ）は、密度が１．１７５ｇ／ｃｍ^３以下の廃糖蜜液を用いた転動造粒の結果を示す図である。

廃糖蜜液の密度が１．２５０ｇ／ｃｍ^３以上（固体成分量６５ｇ／１００ｍｌ以上、糖蜜含有量１３．４ｗｔ．％以上）の場合、得られた造粒体は大きさが不均一であった。廃糖蜜液の密度が１．１７５〜１．２５０ｇ／ｃｍ^３（固体成分量４０〜６５ｇ／１００ｍｌ、糖蜜含有量８．７〜１３．４ｗｔ．％）の場合、得られた造粒体は大きさが均一であった。廃糖蜜液の密度が１．１７５ｇ／ｃｍ^３以下（固体成分量４０ｇ／１００ｍｌ以下、糖蜜含有量８．７ｗｔ．％以下）の場合、十分な造粒がなされず多くの粉末が残されていた。以上から、効率的な造粒が可能な廃糖蜜液は、密度が１．１７５ｇ／ｃｍ^３以上、固体成分量４０ｇ／１００ｍｌ以上、又は糖蜜含有量８．７ｗｔ．％以上であることが理解できる。

（実施例３）
実施例３では、原料粉末及びバインダーの混合物の水分量を変化させて転動造粒法による造粒を試みることで、ホタテ貝殻粉末の造粒を可能にする水分量の条件を調べた。

原料粉末及びバインダーの混合物の水分量は、それぞれ９．１ｖｏｌ．％、１６．７ｖｏｌ．％、２０．０ｖｏｌ．％、２３．１ｖｏｌ．％、２５．９ｖｏｌ．％、２８．６ｖｏｌ．％、３３．３ｖｏｌ．％とした。原料粉末及びバインダーの混合物の水分量は、バインダーの成分や量を調整することで調整した。

図７（ａ）〜図７（ｇ）は、実施例３における各水分量の混合物を用いた転動造粒の結果を示す図である。混合物の水分量は、図７（ａ）から図７（ｇ）に向けて順に、９．１ｖｏｌ．％、１６．７ｖｏｌ．％、２０．０ｖｏｌ．％、２３．１ｖｏｌ．％、２５．９ｖｏｌ．％、２８．６ｖｏｌ．％、３３．３ｖｏｌ．％である。

混合物の水分量が９．１ｖｏｌ．％、１６．７ｖｏｌ．％、２０．０ｖｏｌ．％の場合、十分な造粒がなされずパン内に多くの粉末が残されていた。他方、混合物の水分量が２３．１ｖｏｌ．％、２５．９ｖｏｌ．％、２８．６ｖｏｌ．％、３３．３ｖｏｌ．％の場合、パン内にほとんど粉末が残されておらず、十分な造粒が可能であった。以上から、十分な造粒が可能な原料粉末及びバインダーの混合物の水分量は、２３．１ｖｏｌ．％以上であることが理解できる。水分量の増加が造粒体の強度を低下させることを考慮すれば、混合物の水分量は、好ましくは、２３．１ｖｏｌ．％〜２８．６ｖｏｌ．％の範囲内である。

（実施例４）
実施例４では、転動造粒機１０のパン１１の回転数を変化させ、パン１１の回転数と造粒体の粒度分布との関係を調べた。転動造粒機１０は、内径３０ｃｍのパン１１を有し、パン１１の傾斜角は６０°である。パン１１の回転数は、２０ｒｐｍ、３０ｒｐｍ、４０ｒｐｍとした。

図８は、実施例４における各回転数における造粒体の粒度分布を示すグラフである。回転数が２０ｒｐｍの場合では、造粒体の粒度は約１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲に分布した。回転数が３０ｒｐｍの場合では、造粒体の粒度は約２ｍｍ〜約７ｍｍの範囲に分布した。回転数が４０ｒｐｍの場合では、造粒体の粒度は約３ｍｍ〜約９ｍｍの範囲に分布した。以上から、パン１１の回転数を増加させると造粒体の粒度が大きくなることが理解できる。

（実施例５）
実施例５では、乾燥後の造粒体の最適含水率を得るために、荷重試験装置を用いて造粒体に対する荷重試験を実施した。

図９は、実施例５における荷重試験装置２０の構成を示す断面図である。荷重試験装置２０は、層状に並べた造粒体Ｐに対して所定の荷重を印加する装置である。造粒体Ｐを層状に並べて所定の荷重を印加することで、造粒体Ｐが袋詰めされ、倉庫等で重ねて保管された場合に、どの程度、造粒体Ｐが圧壊するかを把握できる。

荷重試験装置２０は、造粒体Ｐを層状に収容可能な円筒形状の容器２１と、容器２１を受け入れ可能な相補的な形状を有し、容器２１内に収容された造粒体Ｐを一軸方向に押圧する押圧治具２２と、押圧治具２２が固定され、押圧治具２２を造粒体Ｐに向けて加圧する加圧機構２３と、を備える。

実施例５の荷重試験では、容器２１内に造粒体Ｐを投入して層状にならし、押圧治具２２を造粒体Ｐの層に向けて押し込んで加圧し、造粒体Ｐが圧壊した個数をカウントした。袋詰めされた造粒体Ｐに印加される荷重を考慮して、１．８ｍ^２あたり１０．０ｔの荷重を造粒体Ｐに印加した。その後、造粒体Ｐの圧壊率（＝圧壊個数／収容個数）を算出した。

図１０は、実施例５における造粒体Ｐの圧壊率と乾量基準の含水率との関係を示すグラフである。含水率が乾量基準で約５．５％以下であれば、圧壊率はほぼゼロであったが、約７．５％以上を上回ると、圧壊率が急激に増加した。以上から、造粒体Ｐを袋詰めして保管するのに必要な強度を造粒体Ｐに持たせるには、含水率が乾量基準で少なくとも約７．５％以下であり、好ましくは約５．０％以下でなければならないことが理解できる。

（実施例６）
実施例６では、造粒体における乾量基準の含水率と造粒後の乾燥時間との関係を調べた。環境温度を変化させて所望の含水率を得るのに必要な乾燥時間を測定した。環境温度は、４２３Ｋ、４４８Ｋ、４７３Ｋのいずれかであった。

図１１は、実施例６における乾量基準の含水率と乾燥時間との関係を示すグラフである。乾燥後の造粒体の含水率を乾量基準で７．５％以下にするには、４７３Ｋで少なくとも約３０分以上、４４８Ｋで少なくとも約５０分以上、４２３Ｋで少なくとも約９０分以上乾燥させる必要がある。以上から、造粒体の乾燥時間を短縮するには、乾燥時の環境温度を上昇させればよいことが理解できる。なお、図１１からは、造粒体を長時間乾燥させたとしても、造粒体の含水率は乾量基準で約１．０％までしか下がらないことも理解できる。

（実施例７）
実施例７では、ホタテ貝殻粉末を含む造粒体（粒状化試料）を実際に土壌に散布し、粒状化試料による酸土矯正能力を評価した。

まず、箱形容器の内部にホタテ貝殻粉末を含む造粒体を混合した火山灰土を３０ｃｍの高さで敷き詰め、降水量１ｍｍに相当する水を毎日上方から散布した。そして、毎日、表層の火山灰土、表面から深さ３０ｃｍにある火山灰土をそれぞれ２０ｇずつ採取し、５０ｍｌの水と一緒にシェーカーで３０分間振とうさせた。その後、振とうされた各溶液の上澄みを採取し、各上澄み液のｐＨ値を測定した。比較のため、ブランク状態の火山灰土、粉末状試料を散布した火山灰土についても同様の手法でｐＨ値を測定した。

図１２は、実施例７における火山灰土の表層及び内部３０ｃｍにおけるｐＨ値の経時的変化を示したグラフである。粒状化試料又は粉末状試料を散布した場合は、いずれもブランク状態の場合とは異なり、土壌のｐＨ値が７．０以上に改良された。粉末状試料を散布した場合では、土壌の表層及び内部３０ｃｍのいずれにおいても、散布から７、８日目を経過するとｐＨ値が徐々に低下した。他方、粒状化試料を散布した場合では、土壌の表層及び内部３０ｃｍのいずれにおいても、散布から２５日目を経過してもｐＨ値が７．０以上に維持された。以上から、ホタテ貝殻粉末を含む造粒体はホタテ貝殻粉末を含む粉末に比べて酸性土壌を持続的に矯正でき、結果として散布回数を抑制できることが理解できる。

（実施例８）
実施例８では、バインダーとしてリグニンを用いて転動造粒法によるホタテ貝殻粉末の造粒を試み、造粒体の粒度分布と強度とを調べた。ホタテ貝殻粉末に添加するリグニンは、密度０．８２ｇ／ｍｌ以上又は固体成分濃度４８．６％以上の原液を水で６倍以下に希釈したものである。リグニン添加量は、それぞれ固体成分量で１ｗｔ．％、２ｗｔ．％、３ｗｔ．％、４ｗｔ．％とした。

転動造粒機１０には、パン１１内でホタテ貝殻粉末の凝集を促進する邪魔板を配置した。邪魔板は、パン１１の外部に固定され、ホタテ貝殻粉末をすくい上げるように先端部がパン１１の底面部に接触する矩形状の板である。パン１１の底面部を上方から回転軸方向に観察した場合に、回転軸を原点とし、右向きを０°とする極座標において、邪魔板の先端部が９０°の位置でパン１１の底面部に接触するように邪魔板を配置した。パン１１の回転数は４０ｒｐｍ、パン１１の設置角度は６０°とした。また、造粒時間は６分であった。

図１３は、リグニン添加量による造粒体の粒度分布への影響を示すグラフである。バインダーとしてリグニンを添加した場合でも、廃糖蜜液の場合と同様に転動造粒法によりホタテ貝殻粉末の造粒体を得ることができた。図１３に示すように、ホタテ貝殻粉末に対するリグニンの添加量が変化しても、造粒体の粒度分布はほとんど変化せず、造粒体の粒度分布は約２ｍｍ〜約６ｍｍの範囲内であった。したがって、バインダーとしてリグニンを用いることで、リグニン添加量に関わらず、土壌への散布に適したホタテ貝殻粉末の造粒体を得ることができる。

次に、リグニンを含有する造粒体の強度を把握するために、リグニンを添加した造粒体に対して荷重負荷試験を実施した。荷重負荷試験としては、単独の造粒体（一粒子）に対して行う荷重を負荷する場合と、実施例５と同一の条件で造粒体の粒子層に対して荷重を負荷する場合と、をそれぞれ実施した。造粒体のリグニン添加量は、それぞれ固体成分量で１ｗｔ．％、２ｗｔ．％、３ｗｔ．％、４ｗｔ．％、５ｗｔ．％である。

図１４（ａ）〜図１４（ｅ）は、それぞれ単独の造粒体に対して荷重負荷試験を実施した結果を示すグラフである。リグニン添加量が固体成分量で１ｗｔ．％の場合では、粒径測定の時点で圧壊した造粒体の割合（圧壊率）は、約１８％であったが、リグニン添加量が固体成分量でそれぞれ２ｗｔ．％、３ｗｔ．％、４ｗｔ．％、５ｗｔ．％の場合では、造粒体の圧壊率は、それぞれ６．７％、１．１％、０．２％、０．４％であった。したがって、リグニン添加量が増えることで、造粒体単独での圧壊強度が増加する傾向があることが理解できる。また、図１４（ａ）〜図１４（ｅ）のグラフからは、リグニン添加量に関わらず、造粒体の粒径が増加することで造粒体の圧壊強度も増加することが理解できる。

図１５は、単独の造粒体、粒子層に対する荷重負荷試験をそれぞれ実施した場合の造粒体の圧壊率を示す図である。図１５からは、バインダーとしてリグニンを用いる場合、造粒体が詰められた袋が倉庫等で重ねて保管されたとしても、造粒体が圧壊されない程度の強度を有するには、リグニン添加量を固体成分量で４ｗｔ．％以上にする必要があることが理解できる。

１０ 転動造粒機
１１ パン
１２ モータ
１３ 回転軸
１４ 傾斜調整機構
２０ 荷重試験装置
２１ 容器
２２ 押圧治具
２３ 加圧機構

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る粒状酸土矯正剤は、
貝殻を粉砕して得られる貝殻粉末であって、タッピング処理終了後の嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内となるように分級された貝殻粉末と、分級された貝殻粉末を凝集させるバインダーと、を含む粒状酸土矯正剤であって、
粒状酸土矯正剤の各造粒体の粒径は、１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内である。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る粒状酸土矯正剤の製造方法は、
貝殻を粉砕して得られた貝殻粉末からタッピング処理終了後の嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内である貝殻粉末を分級する分級工程と、
前記分級工程で分級された貝殻粉末にバインダーを添加し、貝殻粉末を回転する容器内で転動させることにより貝殻粉末から造粒体を形成する造粒工程と、
前記造粒工程で形成された造粒体を乾燥させる乾燥工程と、
を含む。

Claims (9)

1. タッピング処理終了後の嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内となるように分級された貝殻粉末と、分級された貝殻粉末を凝集させるバインダーと、を含む粒状酸土矯正剤であって、
   粒状酸土矯正剤の各造粒体の粒径は、約１ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内である、
   粒状酸土矯正剤。
2. 貝殻粉末は、ホタテ貝殻を粉砕した粉末であり、
   バインダーは、廃糖蜜液である、
   請求項１に記載の粒状酸土矯正剤。
3. 各造粒体の含水率は、乾量基準で１．０％〜７．５％の範囲内である、
   請求項１又は２に記載の粒状酸土矯正剤。
4. 粉砕された貝殻粉末からタッピング処理終了後の嵩密度が０．５ｇ／ｍｌ〜１．３ｇ／ｍｌの範囲内、又は安息角が５５°〜８０°の範囲内である貝殻粉末を分級する分級工程と、
   前記分級工程で分級された貝殻粉末にバインダーを添加し、貝殻粉末を回転する容器内で転動させることにより貝殻粉末から造粒体を形成する造粒工程と、
   前記造粒工程で形成された造粒体を乾燥させる乾燥工程と、
   を含む粒状酸土矯正剤の製造方法。
5. 貝殻粉末は、ホタテ貝殻を粉砕した粉末であり、
   バインダーは、廃糖蜜液である、
   請求項４に記載の粒状酸土矯正剤の製造方法。
6. 廃糖蜜液は、密度が１．１７５ｇ／ｃｍ^３以上であるか、固体成分量が４０ｇ／１００ｍｌ以上である、
   請求項５に記載の粒状酸土矯正剤の製造方法。
7. 前記分級工程では、粉砕された貝殻粉末を１００メッシュかそれ以上に目の細かいふるいに通すか、風力分級によりふるい分けることにより、貝殻粉末を分級する、
   請求項４から６のいずれか１項に記載の粒状酸土矯正剤の製造方法。
8. 前記造粒工程における貝殻粉末とバインダーとの混合物の水分量は、２３．１ｖｏｌ．％〜２８．６ｖｏｌ．％の範囲内である、
   請求項４から７のいずれか１項に記載の粒状酸土矯正剤の製造方法。
9. 前記乾燥工程では、前記造粒工程で形成された造粒体の含水率を乾量基準で１．０％〜７．５％の範囲内まで低下させるように造粒体を乾燥する、
   請求項４から８のいずれか１項に記載の粒状酸土矯正剤の製造方法。

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