JP5723544B2

JP5723544B2 - 石灰粒状体の製造方法

Info

Publication number: JP5723544B2
Application number: JP2010109828A
Authority: JP
Inventors: 知英藤原; 高秀山口; 秀雄宮崎; 素良梅田; 辰巳中谷; 陽一永岡; 誠司大山
Original assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Current assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2030-05-12
Also published as: JP2011235246A

Description

本発明は、石灰石成品製造工程で発生する石灰石粉末を含む高含水物（以下、「石灰石洗浄脱水ケーキ」と云う）に、鶏糞燃焼灰を添加した石灰粒状体の製造方法に関する。
より詳しくは、本発明は、適度の硬度と崩壊性に優れた、肥料として好適に使用することができる石灰粒状体の製造方法に関する。

石灰石はセメント原料、製鉄副原料、砕石をはじめ、製紙、樹脂、ゴム、塗料、肥料、飼料、食品等の様々な用途で使用されている。これらの用途で使用される石灰石の成品製造工程では、通常破砕した石灰石の表面を水洗して付着した微粉を除去し、除去後水洗排水を遠心分離機、真空ドラム脱水機、シックナ―、フィルタープレス、あるいはシックナ―とフィルタープレスの組み合わせ等により脱水している。この工程によって、石灰石の微粉を含む高含水のケーキである石灰石洗浄脱水ケーキが大量に発生している。

この石灰石洗浄脱水ケーキは、その固形分の大部分が石灰石粉末であるにもかかわらず、水分を１０〜３０質量％含んでいるため、用途に大きな制約があり、一部は廃棄されこれまで十分に活用されていなかった。
この石灰石洗浄脱水ケーキを有効利用するために、いくつかの方法が開示されている。例えば、特許文献１と２には、石灰石洗浄脱水ケーキに生石灰を主成分とする石灰焼成炉の副生物を混合し、造粒する方法が開示されている。また、特許文献３には、石灰石洗浄脱水ケーキに含まれる粘土鉱物を活用して、石灰石洗浄脱水ケーキを単独あるいは少量の粘土鉱物、例えばベントナイトを添加して造粒する方法が開示されている。

特開昭５３−１３７８９７号公報特開２００９−１１４０２９号公報特開２００１−１２２６８３号公報

しかしながら、石灰石洗浄脱水ケーキと生石灰とを混合して得られる粒は非常に硬度が高いため、水と接触しても容易に崩壊せず、従って、土壌の酸度矯正、肥料用途、融雪剤用途等には適さない。一方、特許文献３記載の方法のうち、石灰石洗浄脱水ケーキを単独で造粒する方法は、その中に含まれる粘土鉱物の量及び成分によって造粒安定性が左右されるだけでなく粘土鉱物等不純物が少ない場合、石灰石洗浄脱水ケーキを造粒することができず実製造には適用し難い。また、粘土鉱物としてベントナイト等を利用する方法は、ベントナイト等の使用により製造コストが増加するだけで、コスト増に均衡する肥料的効果の向上は期待できない。

そこで、本発明者らは石灰石洗浄脱水ケーキを粒状肥料として利用するために鋭意検討を重ね、その結果鶏糞燃焼灰が石灰石洗浄脱水ケーキに対し優れた造粒性能を発現することを見出し、かかる知見に基づいて本発明の石灰粒状体の製造方法を完成したものである。
したがって、本発明では、鶏糞燃焼灰は肥料成分であると同時に造粒剤でもある。

前記した本発明の石灰粒状体の製造方法は、石灰石洗浄脱水ケーキ(固形分)と鶏糞燃焼灰とを、質量比で９０：１０〜５０：５０の割合で混練した後、造粒、乾燥することを特徴とするものである。
また、本発明は、前記造粒時の混練物の含水率が１０〜３０質量％である石灰粒状体の製造方法である。

そして、本発明は、造粒補助剤として水溶性炭水化物及び／又は廃糖蜜を添加する石灰粒状体の製造方法でもある。
また、本発明は、前記水溶性炭水化物がデンプン及び／又はカルボキシメチルセルロース（CMC）である石灰粒状体の製造方法である。
さらに、本発明は、前記造粒補助剤の添加量が、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と鶏糞燃焼灰との合計量に対し、０．１〜５質量％である石灰粒状体の製造方法である。
また、本発明は、前記各石灰粒状体の製造方法によって製造された石灰粒状体である。

本発明は、取り扱い困難で、充分活用されず、一部廃棄されていた石灰石洗浄脱水ケーキを造粒するために、養鶏場で多量に発生し、その処分に苦慮している肥料成分となる鶏糞燃焼灰を造粒剤として活用することによって、両者を有効に利用するものである。また、本発明により得られた石灰粒状体は、カルシウム成分は勿論、リン酸成分、カリ成分を含む優れた粒状肥料であり、適度の硬度と水中で優れた崩壊性を有するため、特に土壌の酸度矯正に好適である。

そして、本発明に利用する原料は、ほとんど廃棄状態にあるものであるから、極めて安価に本発明石灰粒状体を製造することができる等数々の利点を有するものである。本発明石灰粒状体は、特に肥料としては有効活用できることは勿論、融雪剤等としても有効に利用することができる。
上記のように本発明の石灰粒状体は、肥料としての実質的価値は勿論、環境保全の観点からもその産業的意義は多大である。

以下において、本発明の石灰粒状体の製造方法について更に詳細に説明する。
本発明で云うところの石灰石洗浄脱水ケーキとは、石灰石成品製造工程において石灰石の表面に付着した微粉を除去・分離する水洗工程で発生する水洗排水をフィルタープレス等で固液分離して得られる脱水ケーキのことである。本発明に利用する石灰石洗浄脱水ケーキの含水率は、１０〜３０質量％であることが好ましい。本発明では前記範囲内の含水率であれば問題なく使用できるが、１５〜２５質量％が特に好ましい。

鶏糞燃焼灰は、養鶏場などから排出される鶏の糞を焼却処分して得られる灰であり、排出源として、採卵鶏、ブロイラー、育成鶏等がある。本発明では、前記した各種排出源の鶏糞を単独もしくは混合して焼却したもの、又は単独焼成して混合したもの等いずれの鶏糞燃焼灰であっても使用できる。また、必要に応じてこれを粉砕しても良い。

本発明においては、石灰石洗浄脱水ケーキと鶏糞燃焼灰とは、単に両者を混合しても十分な造粒効果は得られない。石灰石洗浄脱水ケーキと鶏糞燃焼灰とを十分に混練することによって始めて鶏糞燃焼灰の造粒効果を発現させることができる。その際に用いる混練する装置としては、鶏糞燃焼灰と水とを十分に均一混練させることができるものであれば、特に制限されることなく使用できるが、パドルミキサーやニーダーが好例として挙げられる。
尚、生鶏糞、発酵鶏糞では、本発明のような造粒効果は認められない。鶏糞燃焼灰はそのまま添加しても、あるいはあらかじめ水に馴染ませてから添加してもよいが、水に馴染ませてから添加する方が好ましい。

そして、鶏糞燃焼灰を粉砕して使用する場合は、水で調湿しながら粉砕することが好ましい。肝要なることは、粉体である鶏糞燃焼灰が石灰石洗浄脱水ケーキと水に対し、十分に馴染んだ状態となった混練物を作製することである。また、前記混練工程において、さらに圧密化いわゆる捏和の処理を加えることも望ましい方法の一つである。尚、造粒時の混練物の含水率は、造粒機により異なるが、概ね１０〜３０質量％程度が好ましく、さらに好ましくは１０〜２０質量％である。

次に、上記混練物を造粒工程で粒状化する。その際粒の形状については特に制限されることなく各種形状を採用できるが、大規模農地では粒状肥料の散布には散布機を使用するので、そのことを考慮すると、球状であることが好ましい。また粒度（粒径）も特に制限されることはないが、前記と同様の理由で、篩目開きで、０．５〜８ｍｍがよく、特には２〜４ｍｍが好ましい。

その造粒には、転動造粒、押出し造粒、ブリケット造粒、撹拌造粒など一般に使用される各種の造粒法が適用できるが、このうち押出し造粒法あるいはブリケット造粒法が好ましい。押出し造粒法あるいはブリケット造粒法で得られる粒を少しでも真球状に近づけたい場合には、整粒機を用いて整粒する。造粒時の粒度は、乾燥品の粒度が肥料として利用しやすい前記した２〜４ｍｍの粒が効率的に得られるように適宜設定することが好ましい。

次いで、得られた粒状物の乾燥に関しては、特に装置を選ばないが、粒状物同士の付着防止や乾燥効率の点から、転動熱風乾燥機が好ましい。乾燥温度に関しては、８０〜１５０℃が好ましい。

石灰石洗浄脱水ケーキと鶏糞燃焼灰との混合割合は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝９０：１０〜５０：５０の割合である。前記質量比において、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）の割合が９０を上廻ると、鶏糞燃焼灰による造粒効果が十分に得られない。一方、前記質量比において、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）の割合が５０を下廻っても石灰粒状体は得られるが、石灰石洗浄脱水ケーキの利用を図るという目的から外れることになる。

本発明では、造粒をより効率的に行うために補助的な材料を造粒補助剤として添加することも好ましい。造粒補助剤の添加時期は、石灰石洗浄脱水ケーキと鶏糞燃焼灰とを混練する前であることが好ましいが、均一に混合できるなら混練中でも構わない。造粒補助剤の添加量は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と鶏糞燃焼灰との合計量に対し、０．１〜５質量％であることが好ましい。前記添加量が０．１質量％を下廻ると造粒補助効果が得られ難い。また、前記添加量が５質量％を上廻っても添加量に見合う造粒補助効果が得られないため経済的でない。

造粒補助剤としては、水溶性炭水化物および廃糖蜜のうちいずれか一方または双方であることが好ましい。水溶性炭水化物としては、コーンスターチ等のデンプン、カルボキシメチルセルロース（CMC）、糖類等が好例として挙げられる。このうち、デンプンまたはＣＭＣが特に好ましい。
このような方法により製造された本発明の石灰粒状体は、前記の通り肥料として用いたときは鶏糞燃焼灰由来のリン酸成分とカリ成分が含まれているため、土壌の酸度矯正に加えて植物の生育促進効果も併せ持ち、また水中で優れた崩壊性示すという特徴を有する。

以下において、本発明の詳細を多数の実施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はそれらの実施例によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。それらの実施例等において使用した原料である石灰石洗浄脱水ケーキ及び鶏糞燃焼灰の成分組成等、並びに試験方法は以下のとおりである。尚、それらにおいて示す「％」は、特に断らない限り全て質量％を示す。

［石灰石洗浄脱水ケーキ］
石灰石採掘場で発生した水分１７．５％、固形分中のＣａＯが５４％の石灰石洗浄脱水ケーキを用いた。
［鶏糞燃焼灰］
採卵鶏及びブロイラー由来の鶏糞燃焼灰を用いた。各分析例を表１に示した。

［平均粒硬度の測定方法］
製品（粒径２．０〜４．０ｍｍ）２０粒の硬度を木屋式硬度計にて測定し、その平均値を平均粒硬度とした。
［崩壊性試験］
製品（粒径２．０〜４．０ｍｍ）を網目が１．７ｍｍの篩上に並べ、これを適当な大きさの容器の中に置き、製品が十分に水に浸かるまで静かに水を注ぐ。試験開始１ヶ月後までの一定時間ごとに篩を静かに取り出して、篩上に残存する未崩壊粒を数えた。崩壊した粒の割合が８０％以上となった日までの日数を崩壊日とした。１ヵ月後でも８０％以上の粒が崩壊しなかったものは、崩壊日を１ヶ月超とした。

［実施例１］
石灰石洗浄脱水ケーキ４２．５ｋｇ（固形分換算３５．１ｋｇ）とブロイラー由来の鶏糞燃焼灰７．５ｋｇに水０．５ｋｇ加え、混練機（新東工業（株）製、ミックスマラーＭＳＧ−０５）で１５分間混練した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝８２：１８である。

次に、この混練物をペレット成型機（不二パウダル（株）製、ファインディスクペレッターＰＶ−５型）に投入し、造粒を行った。ペレット成型機の運転条件は、孔径３ｍｍ、厚さ１０ｍｍのスクリーンを使用し、ローラー回転数は３７ｒｐｍである。次いで、得られた造粒物を転動熱風乾燥機にて、８５℃で３０分間乾燥した。冷却後３段振動スクリーン（篩目開き：４．０ｍｍ、２．０ｍｍ。近畿工業（株）製）で篩分けしたところ、石灰粒状体製品（粒径２．０〜４．０ｍｍ）の収率は７２％、平均粒硬度は１．８ｋｇｆであった。

［実施例２］
石灰石洗浄脱水ケーキ４５ｋｇ（固形分換算３７．１ｋｇ）、ブロイラー由来の鶏糞燃焼灰５ｋｇ、水は無添加とした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝８８：１２である。製品の収率は６７％、平均粒硬度は１．５ｋｇｆであった。

［実施例３］
石灰石洗浄脱水ケーキ３５ｋｇ（固形分換算２８．９ｋｇ）、ブロイラー由来の鶏糞燃焼灰１５ｋｇ、水２ｋｇとした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝６６：３４である。製品の収率は７５％、平均粒硬度は２．０ｋｇｆであった。

［実施例４］
石灰石洗浄脱水ケーキ２７．５ｋｇ（固形分換算２２．７ｋｇ）、ブロイラー由来の鶏糞燃焼灰２２．５ｋｇ、水４ｋｇとした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝５０：５０である。製品の収率は８１％、平均粒硬度は２．５ｋｇｆであった。

［実施例５］
石灰石洗浄脱水ケーキ４２．５ｋｇ（固形分換算３５．１ｋｇ）、採卵鶏由来の鶏糞燃焼灰７．５ｋｇ、水０．５ｋｇとした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝８２：１８である。製品の収率は６４％、平均粒硬度は１．１ｋｇｆであった。

［実施例６］
石灰石洗浄脱水ケーキ４２．５ｋｇ（固形分換算３５．１ｋｇ）、採卵鶏由来の鶏糞燃焼灰７．５ｋｇ、水０．８ｋｇ、造粒補助剤としてコーンスターチ０．５ｋｇとした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝８２：１８であり、造粒補助剤の添加量は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と鶏糞燃焼灰との合計量に対し１．２％である。製品の収率は６８％、平均粒硬度は１．２ｋｇｆであった。

［実施例７］
石灰石洗浄脱水ケーキ４２．５ｋｇ（固形分換算３５．１ｋｇ）、採卵鶏由来の鶏糞燃焼灰７．５ｋｇ、水０．８ｋｇ、造粒補助剤としてコーンスターチ１．５ｋｇとした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝８２：１８であり、造粒補助剤の添加量は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と鶏糞燃焼灰との合計量に対し、３．５％である。製品の収率は７５％、平均粒硬度は１．５ｋｇｆであった。

［実施例８］
石灰石洗浄脱水ケーキ４２．５ｋｇ（固形分換算３５．１ｋｇ）、採卵鶏由来の鶏糞燃焼灰７．５ｋｇ、水０．８ｋｇ、造粒補助剤としてＣＭＣ０．１ｋｇとした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝８２：１８であり、造粒補助剤の添加量は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と鶏糞燃焼灰との合計量に対し、０．２％である。製品の収率は７０％、平均粒硬度は１．１ｋｇｆであった。

［実施例９］
石灰石洗浄脱水ケーキ４２．５ｋｇ（固形分換算３５．１ｋｇ）、ブロイラー由来の鶏糞燃焼灰７．５ｋｇ、水は無添加、造粒補助剤として廃糖蜜１ｋｇとした以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。このとき、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：鶏糞燃焼灰（質量比）＝８２：１８であり、造粒補助剤の添加量は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と鶏糞燃焼灰との合計量に対し、２．３％である。製品の収率は７７％、平均粒硬度は１．９ｋｇｆであった。

［比較例１］
鶏糞燃焼灰の代わりに同量の生石灰を用いた以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。製品の収率は９２％、平均粒硬度は８．３ｋｇｆであった。尚、崩壊性試験では１ヶ月後でもほとんどの粒が崩壊しなかった。

［比較例２］
石灰石洗浄脱水ケーキ５０ｋｇのみを用いた以外は、実施例１と同様にして石灰粒状体を製造した。粉化したものが多かったため、製品の収率は１％、平均粒硬度は０．３ｋｇｆであった。

上記した実施例と比較例で得られた製品（粒径２．０〜４．０ｍｍ）について、前記した物性評価試験を行い、その結果について、表２にまとめて示す。
尚、表２において、「混合割合」欄の「質量比」欄は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）：造粒剤（鶏糞燃焼灰または生石灰）の質量比を示し、「造粒補助剤」欄は、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と造粒剤との合計量に対する造粒補助剤の添加量（％）を示す。

Claims

石灰石洗浄脱水ケーキ(固形分)と肥料成分である鶏糞燃焼灰とを、質量比で９０：１０〜５０：５０の割合で混練し、その後、前記鶏糞燃焼灰を造粒剤として造粒、乾燥することを特徴とする石灰粒状体の製造方法。
造粒時の混練物の含水率が１０〜３０質量％である請求項１記載の石灰粒状体の製造方法。
さらに造粒補助剤として水溶性炭水化物及び／又は廃糖蜜を添加する請求項１又は２記載の石灰粒状体の製造方法。
水溶性炭水化物がデンプン及び／又はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である請求項３記載の石灰粒状体の製造方法。
造粒補助剤の添加量が、石灰石洗浄脱水ケーキ（固形分）と鶏糞燃焼灰との合計量に対し、０．１〜５質量％である請求項３又は４記載の石灰粒状体の製造方法。