JP5904467B2 - 畜糞炭化物からのカリウム回収方法 - Google Patents
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Description
カリウム溶出後の液のpHが7〜10となるように鉱酸水溶液のpHを設定し、かつカリウム溶出時の液の温度を50〜70℃とすることを特徴とする、畜糞炭化物からのカリウム回収方法である。
炭化物に接触させる鉱酸水溶液の代表的な例は、硫酸水溶液であるが、他の鉱酸、例えば硝酸や塩酸の水溶液でもよい。硫酸はコスト面で好ましく用いられる。
実験方法
実験に用いた豚糞炭化物は、豚糞堆肥を450℃で炭化した炭化物を、250μm篩で分級した篩い下のものである。
1)炭化物の性状
表1に炭化物中の元素または基の組成を示す。
図2はカリウムおよびリンについての溶出率に対する溶出pHおよび溶出温度の影響を示すグラフである。
図4は溶出後の液のpHを8としたときのL/S比とカリウムの溶出率の関係を示すグラフである。いずれの温度でもL/S比が小さくなるにつれて溶出率も低下した。L/S比=3では溶出温度によるカリウムの溶出率の差は見られなかった。L/S比=3でのカリウム濃度は14,000mg/L程度であった。溶出液の利用法の一つとしてこれを液肥として用いることが想定されるが、この濃度は液体ケイ酸加里肥料の基準濃度の1/3であった。よって、L/S比=3でのカリウム溶出を同じ溶媒で3回以上行うことで、液体ケイ酸加里肥料の基準濃度を満足することができる。
豚糞堆肥炭化物からリンの溶出を抑えつつカリウムを溶出させる条件を検討したところ、L/S比=10の条件では溶出温度を高くすることでカリウムの溶出が促進し、リンの溶出が抑制されることが分かった。溶出後の液のpHを低くすることでカリウム溶出率は上昇したが、リンについては、pH8〜10で溶出率が最小となった。溶出温度70℃、溶出pH8の条件で、リン溶出率0.3%と低く抑えつつ、カリウムを溶出率74%で回収できた。
実験1の「3)L/S比の影響」の項で述べたように、カリウム溶出を同じ溶媒で繰り返し行うことで、混合カリ肥料の基準濃度を満足するまでカリウム濃度を高めることができる。この点についてさらに詳しい実験を行った。
繰り返し溶出実験に用いた豚糞炭化物は、豚糞堆肥を400℃で炭化した炭化物を、篩分離したのち気流粉砕・分離したものである。
1)累積L/S比および溶出pHのカリウムおよびリン溶出に対する影響
1回の溶出L/S比を3として、溶出温度70℃、溶出後のpHを4〜8に調整し、累積L/S比および溶出pHのカリウムおよびリン溶出に対する影響を検討した。この実験結果を図5に示す。累積L/S比はカリウムまたはリンの溶出液の体積(L)/固相の累積質量(kg)を意味し、溶出回数の増加に伴い減少していく。カリウムの溶出濃度はいずれのpHでも1回目の溶出(累積L/S比=3)の時に約20000mg/Lであり、累積L/S比の減少に伴いカリウム溶出濃度は増加した。溶出後pH4と8の場合は累積L/S比がそれぞれ0.75以下と0.6以下でカリウム溶出濃度は減少した。溶出後pH4の条件でカリウム溶出濃度が最も低く、pH7の条件でカリウム溶出濃度が最も高くなった。
溶出温度70℃、溶出後pH7、1回の溶出L/S比(3および5)でのカリウムおよびリン溶出に対する影響を検討した。この結果を図6に示す。1回の溶出L/S比=5のカリウム溶出濃度はL/S比=3と同様であり、カリウム累積溶出率は、累積L/S比1以上では1回の溶出L/S比=5の方が高いが、累積L/S比=0.75以下ではほぼ同じであった。しかし、リン累積溶出率は1回の溶出L/S比=3の方が低かった。よって、1回の溶出L/S比は3の方が好ましい。
1回のL/S比=3、溶出後pH7のときの、溶出温度(30℃と70℃)のカリウムおよびリン溶出に対する影響を検討した。この結果を図7に示す。カリウム濃度およびカリウム累積溶出率ともに溶出温度70℃の方が高かった。また、リン累積溶出率は溶出温度70℃の方が低かった。よって、溶出温度は70℃の方が好ましい。
Claims (6)
- 畜糞を酸素欠乏雰囲気下で300〜600℃の温度に加熱して炭化し、得られた炭化物を鉱酸水溶液と接触させて、炭化物中のカリウムを溶出させるに当たり、
カリウム溶出後の液のpHが7〜10となるように鉱酸水溶液のpHを設定し、かつカリウム溶出時の液の温度を50〜70℃とすることを特徴とする、畜糞炭化物からのカリウム回収方法。 - 畜糞が豚糞、鶏糞、牛糞、馬糞、羊糞または山羊糞からなる堆肥であることを特徴とする、請求項1記載のカリウム回収方法。
- 鉱酸水溶液が硫酸水溶液、硝酸水溶液または塩酸水溶液であることを特徴とする、請求項1または2に記載のカリウム回収方法。
- カリウム溶出後の液のpHが7〜8であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載のカリウム回収方法。
- カリウム溶出時の液の温度を60〜70℃とすることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載のカリウム回収方法。
- 該カリウム溶出後の液に鉱酸を添加し、得られた鉱酸含有水溶液を新たな炭化物からのカリウム溶出用の鉱酸水溶液として繰り返し用いることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のカリウム回収方法。
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