JP6594283B2 - 造粒材製造方法 - Google Patents

Description

本発明は造粒材製造方法に係り、特に、簡単な方法によって鶏糞燃焼灰等を原料として肥料等に用いられる造粒材を製造することのできる、造粒材製造方法に関するものである。

養鶏場から毎日大量に排出される鶏糞を焼却してなる鶏糞燃焼灰等の灰を有効利用して肥料等を製造する技術については、従来多数の特許出願等がなされている。たとえば後掲特許文献１には、散布しても飛散せず、早期に肥効発現ができ、かつＰＨ調整がなされた鶏糞灰を主原料とした粒状肥料の製造方法として、米ぬか、乳酸菌、鶏糞灰及び過リン酸石灰を混合する第１工程、水分調整後、発酵槽に山積みしてビニール被覆し、表面に菌糸ができたら切り返しを繰り返し、ＰＨが６．８〜７になったら乾燥させる第２工程、乾燥後、粒径３〜８ｍｍになるよう篩いにかける第３工程、からなる構成が開示されている。

また特許文献２には、水中で崩壊する鶏糞灰の粒状化を効率よく達成するために、鶏糞灰に塩酸を添加し、中和処理することにより処理後の鶏糞灰のｐＨを１０．５未満にするという技術が開示されている。

また特許文献３には、安全な焼却灰・炭化物からなる組成物本体の利用技術として、焼却灰および炭化物を主成分とする組成物本体であって、焼却灰としては製紙スラッジ焼却灰、鶏糞灰、貝類灰等を、また炭化物としては製紙スラッジ炭化物、木材炭化物、籾穀炭化物、竹炭化物、草炭化物等を用いる方法が開示されている。

また特許文献４には、鶏糞灰を石灰に代えて道路材料や凝集剤として再資源化する技術として、石灰粉末と鶏糞灰粉末の粒度をほぼ等しく揃えて混ぜた混合物とし、またこれらを、９０：１０〜４０：６０の重量比で混合して土質安定材とし、あるいはほぼ粒度を等しく揃えた生石灰粉末と鶏糞灰粉末を９９：１〜３０：７０の重量比で混合して凝集剤として再資源化する方法が開示されている。

また特許文献５には、家畜排泄物、特に含有水分量の多い生豚糞、生牛糞等に鶏糞灰を混入して得られる、ほとんど無臭で取り扱いに秀れた粒状化土壌改良材として、発酵過程の有機質資材の上から、家畜の生排泄物に鶏糞灰の所定量が混入されたものを毎回略均質に散布、供給し、撹拌を繰り返し、略３０日間に渡って強制発酵させてなる一次処理排泄物に対し、植物肥料三要素の一つが添加され、略１０日間程度、生糞の供給なしで撹拌だけを継続しながら半ば粒状化してなる二次処理排泄物とした上、それらの半ば粒状化した二次処理排泄物を熟成発酵させ、その発酵熱が７０°を越えない段階に１回の切り返しを繰り返し、最終的に含水比２０％以下の三次処理排泄物とする方法が開示されている。

特開２００９-２４２１６９号公報「鶏糞灰を主原料とした粒状の肥料又は土壌改良資材およびその製造方法」 特開２０１２-１４０２５１号公報「鶏糞灰粒状肥料およびその製造方法」 特開２００５-２６４００１号公報「灰組成物、及びその製造方法」 特開２００６-２２１２４号公報「石灰と鶏糞灰の混合物、鶏糞灰を原料に含む土質安定材、鶏糞灰を原料に含む凝集剤並びに鶏糞灰を原料に含む混合物を用いた白線の表示方法」 特開２００５-２９４４５号公報「肥料または土壌改良材、およびその製造方法」

しかしながら、これら先行技術の製造方法等は、造粒材の製造原料構成や製造工程が複雑である。より簡単に、かつより効率よく造粒材を製造する技術が求められる。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、鶏糞燃焼灰等の灰を用いた造粒材製造技術において、より簡単に、かつより効率よく造粒材を製造することを可能とする、造粒材製造方法を提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、原料としては灰と水のみを用いるとともに、灰の特性測定結果に基づいて製造条件を検討することによって解決できることを見出し、これに基づく研究開発を経て本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

〔１〕 造粒材原料として燃焼灰を用い、これに水を加えて混練し混練物を得る混練過程と、該混練物を造粒する造粒過程とを有し、造粒材原料と水のみから造粒材を得る造粒材製造方法であって、該造粒材原料は鶏糞燃焼灰であり、該混練過程では、該造粒材原料に対して添加する水の量を７重量％以上１５重量％以下とし、また、該造粒過程により得られる造粒材を評価してその評価結果を該混練過程に反映させる評価過程が設けられており、該評価過程における評価項目は「造粒材における欠けた形状の発生または粉の発生の有無」であり、当該評価の結果、得られた造粒材における欠けた形状の発生または粉の発生が認められた場合には該混練過程における添加水量を増量することとするが、その増量によってもトータルの添加量は１５重量％以下とし、一方、当該評価の結果、得られた造粒材における欠けた形状の発生または粉の発生が認められなかった場合には該混練過程における添加水量を増量しないことを特徴とする、造粒材製造方法。
〔２〕 前記燃焼灰として、平均粒径１００μｍ以下、またはカサ比重０．７以下のものを用いることを特徴とする、〔１〕に記載の造粒材製造方法。
〔３〕 前記燃焼灰として、粒径３００μｍ以下のものを用いることを特徴とする、〔１〕、〔２〕のいずれかに記載の造粒材製造方法。

〔４〕 前記造粒過程は、前記混練物を処理して板状物を得る板状化過程と、該板状物を破砕して粒状物を得る破砕過程とからなることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載の造粒材製造方法。

〔５〕 前記粒状物は基準粒径によって規格品と規格外品に分けられ、規格外品は再度、前記破砕過程に供されることを特徴とする、〔４〕に記載の造粒材製造方法。
〔６〕 前記造粒過程後に乾燥過程を経て造粒材を得ることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕のいずれかに記載の造粒材製造方法。
〔７〕 径１０ｍｍ以下の造粒材を得ることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕のいずれかに記載の造粒材製造方法。
〔８〕 前記造粒材用途は肥料であることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕のいずれかに記載の造粒材製造方法。

本発明の造粒材製造方法は上述のように構成されるため、これらによれば、鶏糞燃焼灰等の灰を用いた造粒材製造技術において、より簡単に、かつより効率よく造粒材を製造することができる。なお、造粒材製造に用いる製造条件の決定は、原料とする灰の平均粒度および嵩比重を用いてなされ、これらにより決定される製造条件は加水量と混練時間である。したがって、特に複雑な測定環境・装置や条件設定は不要であり、実用性の高い発明である。

本発明造粒材製造方法の基本構成を示すフロー図である。 本発明造粒材製造方法の別の基本構成を示すフロー図である。 評価過程を備えた本発明造粒材製造方法の別の基本構成を示すフロー図である。 造粒過程構成例を含む本発明造粒材製造方法の構成を示すフロー図である。 造粒過程構成例を含む本発明造粒材製造方法の別の構成を示すフロー図である。 乾燥過程を含む本発明造粒材製造方法の構成を示すフロー図である。 本発明造粒材製造システムの基本構成を示すブロック図である。 本発明造粒材製造システムの別の構成例を示すブロック図である。 造粒材製造システム実施例の要部を示す説明図である。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１Ａは、本発明造粒材製造方法の基本構成を示すフロー図である。図示するように本造粒材製造方法Ｐ１０は、造粒材原料１と水３のみから造粒材１０を得るための製法であって、造粒材原料１として燃焼灰を用い、これに水３を加えて混練し混練物４を得る混練過程Ｐ１と、混練物４を造粒する造粒過程Ｐ２とを有することを、主たる構成とする。造粒材原料１（燃焼灰）としては、特に鶏糞燃焼灰を好適に用いるものとすることができる。

かかる構成により本発明製造方法Ｐ１０によれば、混練過程Ｐ１において、造粒材原料１（燃焼灰）に水３が加えられて混練がなされて混練物４が得られ、造粒過程Ｐ２において、混練物４をもとに造粒がなされて造粒材１０が得られる。すなわち、造粒材原料１と水３のみから造粒材１０が得られ、他の原料は不要である。したがって、燃焼灰として鶏糞焼却灰を用いる場合も、これに水を加えるだけで造粒することができる。

本発明造粒材製造方法Ｐ１０では、混練過程Ｐ１において、造粒材原料１に対して添加する水３の量は、７重量％以上１５重量％以下とすることが望ましい。かかる範囲とすることによって、造粒材原料１と水３のみからなる混練物４は造粒過程Ｐ２における造粒処理に適した性状となり、同過程Ｐ２による造粒材１０の製造を、歩留まりよく効率的に行うことができるからである。本製造方法では、水の添加量を一律不変のものとせず、その都度好適な量に変更する方式をとることができるが、これについては後述する。

図１Ｂは、本発明造粒材製造方法の別の基本構成を示すフロー図である。図示するように本造粒材製造方法Ｐ１０ｂは、造粒材原料１と水３のみから造粒材１０を得るための製法であって、造粒材原料１として燃焼灰を用い、これに水３を加えて混練し混練物４ｂを得る混練過程Ｐ１ｂと、混練物４ｂを造粒する造粒過程Ｐ２ｂとを有し、混練過程Ｐ１ｂにおいては、造粒材原料１の特性に基づき決定された製造条件２を用い、これにより混練物４ｂが形成されることを、主たる構成とする。

造粒材原料１（燃焼灰）としては、特に鶏糞燃焼灰を好適に用いるものとすることができる。造粒材原料１の特性としては、平均粒径やカサ（嵩）比重を用いることができる。そのいずれかを用いてもよいし、両方を用いてもよい。カサ比重とは、粒体や粉体の単位体積当たり重量である。粒体や粉体の比重にはカサ比重と真比重があるが、カサ比重は圧縮などのなされていない自然な状態での集合体の比重である。

造粒材原料１である燃焼灰の平均粒度やカサ比重が大きい場合には、水３の添加量をより多くすることによって、またはこれに加えてより混練時間を長くすることによって、より造粒に適した混練物４ｂを得ることができる。なお、平均粒度やカサ比重に応じた適切な水添加量や混練時間の具体的条件については、混練過程Ｐ１ｂにおいて用いる装置の仕様や運転条件によっても変わり得る。したがって、実際の使用装置や運転条件の下で、造粒材原料１の平均粒度やカサ比重ごとに適切な水３の添加量や混練時間を試験することによって、造粒材原料１の特性に基づき決定された製造条件２を予め用意し、製造方法Ｐ１０ｂに用いることとすればよい。

なおまた、造粒材原料１（燃焼灰）としては、その平均粒径やカサ（嵩）比重が大き過ぎては好ましくないため、一定の上限値を決めることとしてもよい。たとえば、後述する実施例にしたがって鶏糞燃焼灰を所定装置（システム）により処理して造粒材を得ようとする場合は、平均粒径１００μｍ以下、またはカサ比重０．７以下の燃焼灰を用いることによって、あるいは粒径３００μｍ以下のものを用いることによって、より望ましい結果を得ることができる。なお、実施例で平均粒度１００μｍと測定された鶏糞燃焼灰の粒度分布は０．２８〜６３２μｍだったが、これに基づいて、一定の上限値を６００μｍ等として本発明製法を実施しても、もちろんよい。

図２は、評価過程を備えた本発明造粒材製造方法の別の基本構成を示すフロー図である。図示するように本製造方法Ｐ１１０は、混練過程Ｐ１１において造粒材原料１に対して７重量％以上の水３が加えられて混練物１４が形成され、混練物１４が造粒過程Ｐ１２を経ることで得られる造粒材１１０は評価過程ＰＦに供され、そこでの評価結果が混練過程Ｐ１１における混練処理に反映される構成をとることを、特徴とする。

評価過程ＰＦにおける評価項目は、たとえば造粒材１１０における欠けた形状の発生または粉の発生の有無など、造粒材１１０における不良の発生の有無とすることができる。あるいは評価項目として、粒に成りづらい、製造歩留りが悪い、色が好ましくない（黒い、など）といった項目を用いてもよい。そして、評価過程ＰＦにより製造条件を見直す必要ありとの評価が出た場合は、これに基づいて製造条件を調整する。

たとえば、得られた造粒材１１０に欠けた形状の発生または粉の発生が認められた場合には、混練過程Ｐ１１の混練条件調整方法として、加える水３の量を増量するものとすることができる。たとえば、トータルの添加量が７重量％を超えて１５重量％以下の範囲内となるように、加える水３の量を多くするものとすることができる。

図３は、造粒過程構成例を含む本発明造粒材製造方法の構成を示すフロー図である。図示するように本製造方法Ｐ２１０は、造粒過程Ｐ２２を、混練物３４を処理して板状物３５を得る板状化過程Ｐ３２ａと、板状物３５を破砕して粒状物３６を得る破砕過程Ｐ３２ｂとから構成するものとすることができる。かかる構成の本製造方法Ｐ２１０によれば、造粒過程Ｐ２２を、混練過程Ｐ２１により得られた混練物３４は造粒過程Ｐ２２に供される。

造粒過程Ｐ２２ではまず、板状化過程Ｐ３２ａにおいて処理されて板状物３５となり、ついで破砕過程Ｐ３２ｂにおいて板状物３５は破砕され、粒状物３６が得られる。なお、板状化過程Ｐ３２ａではたとえばブリケットマシーンを、また破砕過程Ｐ３２ｂではたとえば破砕選別機を、好適に用いることができる。

図４は、造粒過程構成例を含む本発明造粒材製造方法の別の構成を示すフロー図である。図示するように本発明造粒材製造方法Ｐ３１０は、粒状物３６を適宜の基準粒径によって規格品と規格外品に分け、規格外品は再度、破砕過程Ｐ３２ｂに戻され、そこでの処理に供される構成とすることができる。なおここで、規格外品は基準粒径を満たさないもの（小さいもの）である。

図５は、乾燥過程を含む本発明造粒材製造方法の構成を示すフロー図である。図示するように本製法Ｐ４１０は、造粒過程Ｐ４２後に乾燥過程Ｐ４３を経て造粒材４１０を得る構成である。すなわち、造粒がなされた後、これを適宜の乾燥手段によって乾燥処理して造粒材４１０とするものである。なお、乾燥過程は既に述べたあらゆる本発明造粒材製造方法において設けることができる。

以上説明した本発明造粒材製造法によって、たとえば径１０ｍｍ以下の造粒材を製造することができる。また、本発明で得られる造粒材の用途は限定されないが、たとえば肥料として好適に用いることができる。

図６は、本発明造粒材製造システムの基本構成を示すブロック図である。図示するように本造粒材製造システム８１００は、造粒材原料５１として燃焼灰を用い、これに水５３が加えられて混練され混練物５４が得られる混練部５８０と、該混練物５４が造粒される造粒部５９０とを有し、造粒材原料５１と水５３のみから造粒材５１０が製造されるシステムである。

図７は、本発明造粒材製造システムの別の構成例を示すブロック図である。図示するように造粒部５９０は、造粒材原料５１が処理されて板状物５５が得られる板状化手段５９ａと、板状物５９ａが破砕されて粒状物５６が得られる破砕手段５９ｂとから構成されるものとすることができる。なお、板状化手段５９ａとしてはたとえばブリケットマシーン、破砕手段５９ｂとしてはたとえば破砕選別機を好適に用いることができる。

また、図示しないが、造粒部５９０の後流側に乾燥処理を経て造粒材５２０とするための乾燥部を設けるものとすることもできる。なおまた、以上説明した造粒材製造システム５１００等により製造される造粒材５１０等自体も、本発明の範囲内である。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。
図８は、造粒材製造システム実施例の要部を示す説明図である。本例システム８１００では、造粒部８９０のうちの板状化手段８９ａとしてブリケットマシーンを、破砕手段８９ｂとして破砕選別機を、また混練部８８０としてミックスマラーを用いている。特にブリケットマシーンは効率的に造粒材を製造する上で好適である。

本実施例システムによる鶏糞燃焼灰を用いた造粒材製造手順について、説明する。
（１）混練
ミックスマラーで鶏糞燃焼灰と水を混合し、造粒原料を練り上げる。混練条件はおおむね、水添加量７〜１５重量％、混練時間７〜１４分間であるが、鶏糞燃焼灰（造粒材原料）の平均粒度やカサ比重を測定してこれにより添加する水の量と撹拌時間を決定する例を挙げる。なお、平均粒度の測定装置には（株）セイシン企業製ＬＭＳ２０００ｅを、カサ比重の測定装置には（株）セイシン企業製ＭＴ１０００を用いた。

<例１> 造粒材原料が平均粒度３７μｍ（粒度分布 ０．２２４〜３５５μｍ）、カサ密度０．５３ｇ／ｃｃの場合には、水添加量を６〜８重量％とし、１０分間練り込む。
<例２> 造粒材原料が平均粒度４４μｍの場合には、水添加量を８％〜１２％とし、１２分間練り込む。
<例３> 造粒材原料が平均粒度９２μｍ、カサ密度０．６３ｇ／ｃｃの場合には、水添加量を１０％〜１４％とし、１４分間練り込む。

（２）造粒＿板状物の形成
ミックスマラーで練り上げた原料を、造粒装置（新東工業製ブリケットマシーン）のロールダイスに流し込み、４．５ｍｍ（または３．９ｍｍ）のロールポットで粒型抜きする。

（３）造粒＿粒状物の形成
ブリケットマシーンで粒型抜きされた板状物を破砕選別機に投入し、４．５ｍｍ（又は３．９ｍｍ）の粒状物だけを取り出す。

（４）乾燥
破砕選別機で選別された粒状物（水分７〜１４重量％）を、規格製品（水分２重量％以内）にするため、乾燥機（炉内温度２５０度）で乾燥させ、造粒材製品とする。

（５）篩選別
乾燥機から出た製品を、再度、篩選別機を用いて規格品と規格外に分別する（振動スクリーン）。この選別により、４．５ｍｍ（また又は３．９ｍｍ）のものだけが最終製品として取出されるが、残余のものは規格外品として、ブリケットマシーン手前の原料搬送機（スクリューコンベアー）に戻され、再度、ブリケットマシーンに投入される。

（６）袋詰
篩選別機で選別した規格品を所定サイズのフレコンに詰めれる。
このようにして、本発明システム（本発明製造方法）を用いて、鶏糞燃焼灰と水のみを原料として、肥料等に好適に用いることのできる造粒材を製造することができる。

本発明の造粒材製造方法によれば、鶏糞燃焼灰等の灰を用いた造粒材製造技術において、より簡単に、かつより効率よく造粒材を製造することができる。なお、造粒材製造に用いる製造条件の決定は、原料とする灰の平均粒度および嵩比重を用いてなされ、これらにより決定される製造条件は加水量と混練時間であって、特に複雑な測定環境・装置や条件設定は不要である。したがって、養鶏業、肥料製造業を初め、関連する全分野において、実用性、産業上利用性が高い発明である。

１、５１…造粒材原料
２…製造条件
３、５３…水
４、４ｂ、１４、２４、３４、４４、５４…混練物
２５、３５、５５…板状物
２６、３６、５６…粒状物
１０、１０ｂ、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、５２０…造粒材
５８０、８８０…混練部
５９０、８９０…造粒部
５９ａ、８９ａ…板状化手段
５９ｂ、８９ｂ…破砕手段
５１００、５２００、８１００…造粒材製造システム
８００…乾燥部
Ｐ１、Ｐ１ｂ、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１…混練過程
Ｐ２、Ｐ２ｂ、Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２、Ｐ４２…造粒過程
Ｐ２２ａ、Ｐ３２ａ…板状化過程
Ｐ２２ｂ、Ｐ３２ｂ…破砕過程
Ｐ４３…乾燥過程
Ｐ１０、Ｐ１０ｂ、Ｐ１１０、Ｐ２１０、Ｐ３１０、Ｐ４１０…造粒材製造方法
ＰＦ…評価過程

Claims (8)

1. 造粒材原料として燃焼灰を用い、これに水を加えて混練し混練物を得る混練過程と、該混練物を造粒する造粒過程とを有し、造粒材原料と水のみから造粒材を得る造粒材製造方法であって、
   該造粒材原料は鶏糞燃焼灰であり、
   該混練過程では、該造粒材原料に対して添加する水の量を７重量％以上１５重量％以下とし、
   また、該造粒過程により得られる造粒材を評価してその評価結果を該混練過程に反映させる評価過程が設けられており、
   該評価過程における評価項目は「造粒材における欠けた形状の発生または粉の発生の有無」であり、
   当該評価の結果、得られた造粒材における欠けた形状の発生または粉の発生が認められた場合には該混練過程における添加水量を増量することとするが、その増量によってもトータルの添加量は１５重量％以下とし、
   一方、当該評価の結果、得られた造粒材における欠けた形状の発生または粉の発生が認められなかった場合には該混練過程における添加水量を増量しない
   ことを特徴とする、造粒材製造方法。
2. 前記燃焼灰として、平均粒径１００μｍ以下、またはカサ比重０．７以下のものを用いることを特徴とする、請求項１に記載の造粒材製造方法。
3. 前記燃焼灰として、粒径３００μｍ以下のものを用いることを特徴とする、請求項１、２のいずれかに記載の造粒材製造方法。
4. 前記造粒過程は、前記混練物を処理して板状物を得る板状化過程と、該板状物を破砕して粒状物を得る破砕過程とからなることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載の造粒材製造方法。
5. 前記粒状物は基準粒径によって規格品と規格外品に分けられ、規格外品は再度、前記破砕過程に供されることを特徴とする、請求項４に記載の造粒材製造方法。
6. 前記造粒過程後に乾燥過程を経て造粒材を得ることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の造粒材製造方法。
7. 径１０ｍｍ以下の造粒材を得ることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６のいずれかに記載の造粒材製造方法。
8. 前記造粒材用途は肥料であることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７のいずれかに記載の造粒材製造方法。