JP4091745B2

JP4091745B2 - 珪酸質肥料の製造方法

Info

Publication number: JP4091745B2
Application number: JP2001003468A
Authority: JP
Inventors: 正樹岩崎; 和徳吹上; 周松本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: US6613117B2; US20020007656A1; JP2001261471A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑予備処理によって生じる主として転炉スラグを活用した珪酸質肥料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来鉄鋼製造の工程において高炉から排出、分離して水冷により製造される水砕スラグや、転炉での溶銑予備処理によって生ずる転炉スラグは、コンクリート用骨材等の原料のほかに稲等の禾本科植物向け肥料としても有効に利用されてきた。
しかしながら、高炉スラグを活用した肥料においては単にスラグを３ｍｍ以下に粉砕しただけであるか、又はこれに不足するく溶性（クエン酸溶解性）燐酸（Ｐ₂Ｏ₅）を添加しただけのものであって、スラグの構成物質である珪酸（ＳｉＯ₂）中の可溶性珪酸比率が少なく、従って、珪酸が土壌中に溶出しにくいものであった。なお、ここで可溶性珪酸とは、珪酸を含む物質を０．５Ｎ塩酸液に３０℃で１時間振り混ぜた時に浸出する珪酸のことをいい、同様の試験をして浸出する石灰（ＣａＯ）は可溶性石灰という。
【０００３】
他方、従来の転炉スラグは酸素の供給のほか副原料としての石灰、鉄鉱石、Ｍｎ鉱石を一括添加して、１６００℃前後の高温で処理したものであって、添加する石灰分が多いため塩基度３以下の低塩基度のスラグとはならず、珪酸含有率も小なものであり、且つ、高炉スラグと同様に珪酸中の可溶性珪酸分が少ないものであった。また、ソーダ灰を使用して脱硫を行うためにスラグ中のソーダ分および硫黄含有率が大となって禾本科植物向け肥料としては不適当なものであった。
可溶性珪酸は稲を生育させるに重要な成分であって、この成分が少ないと強風により倒伏したり、病虫害や冷害に弱い稲になりやすいほか、可溶性珪酸が不足すると発育、成熟の劣ることになってしまう。
また、禾本科植物用に限らず肥料としては有効成分の多いものの方が少ないものより好ましいことはいうまでもないが、最近の農業従事者の高齢化に伴い散布量を少なくしても従来と同等以上の効果があり、作業効率の向上、労働負荷の軽減可能な肥料の開発が切望されているのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような現状に鑑み溶銑予備処理において製造されるスラグを有効に活用した可溶性珪酸含有率の大な珪酸質肥料の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、溶銑予備処理工程において、硫黄の含有率が０．０３％以下、及び珪素の含有率が０．８％以下である溶銑にＣａＯ粉末を添加するとともに酸素を吹き込んで溶銑を脱珪、脱燐処理することにより、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が３以下で、可溶性珪酸を２０〜３５質量％、可溶性石灰を３０〜４５％、く溶性苦土を８％以下、く溶性マンガンを１〜８％、く溶性燐酸を５％未満含有するスラグを分取することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の珪酸質肥料は特に可溶性珪酸の含有率が１５〜３５％と高いスラグを活用したもので、このような高い可溶性珪酸の含有率を有するスラグは、硫黄及び珪素含有量の低い溶銑、又は予め脱硫、脱珪の予備処理により硫黄及び珪素含有率を低めた溶銑に、石灰と酸素を添加して脱珪、脱燐を行うことによってスラグを構成する珪酸のネットワーク間に石灰が入り込んで珪酸同士の結合を弱めた構造のものとなっているためであると推定される。そして、本発明の珪酸質肥料とする主要処理は、溶銑にＣａＯ粉末をランスを介して酸素とともに吹き込むことにより、スラグの塩基度を３以下、望ましくは１．５〜２．５の間として脱珪、脱燐を行うものであり、こうすることによって高い可溶性珪酸含有率を有する珪酸質肥料とすることが可能である。ちなみに、通常の転炉における溶銑予備処理温度は、前述したとおり添加する副原料が多種、多量であるため１６００℃前後の高温での処理を必要とするが、本発明においては、添加物の量が少ないので１２５０〜１４００℃の間で処理することが可能であり、望ましくは１３００〜１３５０℃の間で処理することにより、所望の塩基度、可溶性珪酸を含有する珪酸質肥料を製造することができる。また、スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）は３以下でないと、スラグ中の石灰分が多くなって可溶性珪酸含有率を１５％以上とすることができない。また、２．５以下の塩基度とすることにより２０％以上の可溶性珪酸含有率とすることができる。尚、酸性水溶液もしくは中性水溶液中では、数１に示すようにスラグの塩基度の上昇に伴ってＣａ^２＋及びＯＨ⁻が増加するため、珪酸イオン(ＳｉＯ_４ ^４−）が存在しにくくなる。一方、スラグの塩基度が１．５未満の場合は、珪酸のネットワークが強くなると推定され、スラグ中の可溶性珪酸含有率が低下する。以上のことから、望ましくはスラグの塩基度は１．５〜２．５の間である。
【０００７】
【数１】

【０００８】
珪酸質肥料は安定した品質であることが必要であり、本発明の製造方法における前記主要処理を行う前には、転炉炉前でサンプルを採取して溶銑の化学組成を分析し、溶銑が所定の硫黄含有率（０．０３％）及び珪素含有率（０．８％）以下にある場合に主要処理を行うものである。
しかしながら、溶銑の硫黄、珪素の含有率が高い場合には、既記の予備処理を施す必要がある。即ち、溶銑中の硫黄分が０．０３％より高い場合には硫黄含有率の高いスラグとなり、肥料として不適になるからであり、肥料品質の劣化を防止するために脱硫を行わねばならない。通常脱硫処理は溶銑が混銑車の中にある時にＣａＯ又はカーバイドをランスを介して吹き込んで脱硫を行う。この時酸化剤として例えば酸化鉄、アルミ灰を用いてもよい。生成したスラグは溶銑から分離し除去される。また、溶銑中の珪素含有率が０．８％より高い場合には、スラグの塩基度を調整するために予備の脱珪処理を行う必要がある。この予備の脱珪処理は通常は前記脱硫された溶銑を転炉に移して、ランスより酸素を吹き込むことによってなされる。そして硫黄の含有率が０．０３％以下、及び珪素の含有率が０．８％以下である溶銑となし、且つ、生成したスラグは肥料用原料としての品質を劣化させないために除去する。以上の処理が施された溶銑は、その後脱珪、脱燐して目的とする珪酸質肥料を得ることができる。
【０００９】
本発明において、珪酸質肥料中の可溶性珪酸の含有率を１５〜２０％に限定する理由は、２０％未満では禾本科植物用肥料としては可溶性珪酸が不足しているからである。一方３５％を越えて高くしても効果は飽和するのみならず、脱燐のための添加ＣａＯの量が少なくなって脱燐が不十分になるからである。可溶性石灰の含有率を３０〜４５％に限定する理由は、可溶性石灰は土壌を中和し禾本科植物の育成を促進するに有効な成分であり、そのためには３０％以上を必要とするからであり、しかし、４５％を越えると逆に可溶性珪酸含有率が低くなってしまうからである。また、く溶性苦土（ＭｇＯ）の含有率は８％以下に限定する。苦土は石灰とともに土壌酸度の矯正用にも用いられるが、植物栄養素として重要な成分であり、植物体中では葉緑素に含有される。特に禾本科植物においては米の味を向上させるに有効であるが、苦土の含有率が８％を越えて含有させても効果は飽和する。く溶性マンガンの含有率は、１〜８％に限定する。ＭｎＯも植物の育成に有効な成分であって、１％未満では肥料として不適当である。しかし、８％を越えて含有させても効果は飽和する。
【００１０】
肥料中のく溶性燐酸の含有率は使用目的によって異なる。溶銑中には０．１〜０．２％燐分が含有されているが、脱珪、脱燐によって生成されるスラグの量が大量であるために珪酸質肥料用原料に含まれる燐酸は５％未満であり、通常は１〜４％程度である。従って、特に燐酸分を必要としない用途向けの珪酸質肥料中のく溶性燐酸の含有率は５％未満に限定する。
しかしながら、燐酸分を必要とする用途向けの珪酸質肥料中のく溶性燐酸の含有率は５％以上であることが必要である。その場合には後記する実施例Ｄ、Ｅ、Ｆのように、く溶性燐酸を添加すればよい。
【００１１】
本発明に係る珪酸質肥料は肥料の使途からしてスラグの形態を粉砕した粉末を造粒するものとして使用されるのは、いうまでもない。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例により具体的に説明する。
Ｓ０．０２４％、Ｓｉ０．６５％である転炉内の溶銑に脱硫、脱珪の予備処理を行うことなく直接ＣａＯ粉末をランスを介して酸素とともに吹き込んで溶銑を脱珪、脱燐処理して、塩基度２．１のスラグを分取し、これを粉砕、造粒して表１に示す珪酸質肥料Ａとした。
さらに同様にしてＣａＯ粉末の添加量を変化させて塩基度を２．６、１．６としたスラグを分取して、表１に示す珪酸質肥料Ｂ、Ｃとした。
【００１３】
また、混銑車に収容されたＳ０．０３６％、Ｓｉ０．８８％である溶銑にＣａＯとアルミ灰を添加して脱硫し、生成したスラグを除去した。次いで前記脱硫されて転炉に注入された溶銑に酸素を吹き込んで予備の脱珪をして生成したスラグを除去した。こうして得られたＳ０．００７％、Ｓｉ０．１５％含有する溶銑にＣａＯ粉末をランスを介して酸素とともに吹き込んで溶銑を脱珪、脱燐処理して、塩基度２．０のスラグを分取し、これを粉砕し、く溶性燐酸を添加したのち造粒して表１に示す珪酸質肥料Ｄとした。
そして、同様な工程において添加するＣａＯの量を変化させて塩基度を１．６、２．７としたスラグを分取して、表１に示す珪酸質肥料Ｅ、Ｆとした。
なお、表１中の肥料Ｇは従来の高炉水砕スラグをもってした肥料であり，肥料Ｈは従来の転炉スラグをもってした肥料である。
【００１４】
表１に示した各種肥料を隣接する類似の気象条件、土壌条件を有する各々１０アールの水田に散布して稲を育成して得た結果を表２に示す。
従来の肥料Ｇにおいては１０アール当り２００ｋｇ散布して、精玄米重量５９７ｋｇ、屑米重量７．９ｋｇ、登熟歩合８８．０％という結果を得た。
また、従来の肥料Ｈにおいては１０アール当り１２０ｋｇとして肥料を散布したが、精玄米重量５５２ｋｇと低い収穫量であり、屑米重量も１９．３ｋｇと多く、登熟歩合も８３．７％という低い結果しか得ることができなかった。
これに対して、本発明の実施例である肥料Ａ〜Ｆにおいては１０アール当り１２０ｋｇという従来の肥料Ｇの６割の量の散布で、精玄米重量５９２〜６１０ｋｇ、屑米重量６．８〜７．５ｋｇ、登熟歩合は全て９０％以上という優れた成績を収めることができ、またこの結果は同一量を散布した従来の肥料Ｈの結果より格段に優れているものであることが確認できる。これらの優れた結果は主として可溶性珪酸の含有率が高いことによってもたらされた効果である。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は溶銑予備処理によって生じる主として転炉スラグを活用した特に禾本科植物の育成に有効な可溶性珪酸含有率の高い肥料を安直に提供できるものであり、またこの肥料にく溶性燐酸を添加した珪酸質肥料として用いることによって、従来よりも格段に優れた収穫量を得ることができる。しかも少ない散布量でも優れた効果を収めることが可能であって、農作業効率の向上、労働負荷の軽減にも利するところ大なるものがあり、産業界の発展に寄与するところ大である。

Claims

溶銑予備処理工程において、硫黄の含有率が０．０３％以下、及び珪素の含有率が０．８％以下である溶銑にＣａＯ粉末を添加するとともに酸素を吹き込んで溶銑を脱珪、脱燐処理することにより、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が３以下で、可溶性珪酸を２０〜３５質量％（以下、質量％は％のみをもって示す）、可溶性石灰を３０〜４５％、く溶性苦土を８％以下、く溶性マンガンを１〜８％、く溶性燐酸を５％未満含有するスラグを分取することを特徴とする珪酸質肥料の製造方法。