JP7407533B2 - 非晶質組成物、熔融水砕物、熔融水砕物含有組成物、及び肥料 - Google Patents
非晶質組成物、熔融水砕物、熔融水砕物含有組成物、及び肥料 Download PDFInfo
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- Fertilizers (AREA)
Description
例えば、マグネサイト鉱等を使用してMgO源とすることも可能であるが、輸入原料の高騰にともない安価肥料を提供することに支障がでてくる。
[2] 化学成分として、MgOとSiO2とCaOとP2O5とを含み、アルミナ成分を1.2質量%以上含有する非晶質組成物であって、モル換算したときの、前記SiO2及びP2O5の合計に対する前記CaO及びMgOとの合計のモル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]が1.35~1.45であり、粒径が0.15mm~0.5mmである非晶質組成物。
[3] 前記MgO及びSiO2源が、フェロニッケルスラグを含む[1]又は[2]に記載の非晶質組成物。
[4] ケイ酸の溶出率が75%以上である[1]~[3]のいずれかに記載の非晶質組成物。
[5] [1]~[4]のいずれかに記載の非晶質組成物を含有する熔融水砕物。
[6] [5]に記載の熔融水砕物を含む熔融水砕物含有組成物。
[7] [5]に記載の熔融水砕物又は[6]に記載の熔融水砕物含有組成物を含む肥料。
[8] 化学成分として、MgOとSiO2とCaOとP2O5とを含み、アルミナ成分を1.2質量%以上含有する非晶質組成物であって、モル換算したときの、前記SiO2及びP2O5の合計に対する前記CaO及びMgOとの合計のモル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]が1.20~1.35である非晶質組成物の粒径を0.5mm以下に調製した場合に、ケイ酸の溶出率が75%以上である非晶質組成物。
[9] 化学成分として、MgOとSiO2とCaOとP2O5とを含み、アルミナ成分を1.2質量%以上含有する非晶質組成物であって、モル換算したときの、前記SiO2及びP2O5の合計に対する前記CaO及びMgOとの合計のモル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]が1.35~1.45である非晶質組成物の粒径を0.15mm~0.5mmに調製した場合に、ケイ酸の溶出率が75%以上である非晶質組成物。
本実施形態に係る非晶質組成物は、熔融水砕物が好ましい。非晶質組成物の各化学成分の値は、MgO換算値、SiO2換算値、P2O5換算値、CaO換算値、Al2O3換算値として算出することが好ましい。
本実施形態に係る熔融水砕物は、例えば、下記の第1の非晶質組成物又は第2の非晶質組成物の構成を含む。
ここで、アルミナ成分を1.2質量%以上含有することの課題、すなわち、SiO2の供給を阻害する課題は、モル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]の範囲を2つの場合に分けて、それぞれについて特定の粒径範囲とすることで解決される。また、アルミナ成分の存在はケイ酸溶出率を低下させ、かつその含有量が増加すると他の成分の含有量が実質的に減るといった問題も、本実施形態により解決できる。
本実施形態に係る熔融水砕物は、既述のとおり、化学成分としてMgO、SiO2、CaO、P2O5を含む。熔融水砕物中のこれらの合計含有量は、87質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
また、各種高炉滓、各種製鋼滓(ケイカル)は、アルミナの含有率が高いものの、本実施形態の非晶質組成物、熔融水砕物の原料として使用できる。
フェロニッケルスラグは、天然原料よりも、強熱減量が少ないことが期待され、そのため、物量の収支計算がしやすくなり、製品の成分が安定する。その結果、生産性向上に寄与することができる。また、特に、蛇紋岩の代わりにフェロニッケルスラグを用いることで、コスト削減が可能で肥料として有効な非晶質組成物や熔融水砕物が得られやすくなる。
上記のような配合を前提に、MgOを1~20質量%、SiO2を30~50質量%、P2O5を1~12質量%、CaO含有量を5~35質量%となるように配合設計することが好ましい。
ここで、上記溶出率とは、クエン酸緩衝液中に溶出したケイ酸(可溶性ケイ酸)の量を、熔融水砕物中の全SiO2量に対して百分率で表したものである。
本発明に係る非晶質組成物、熔融水砕物又は熔融水砕物含有組成物は、バインダーにより粒状物としてもよい。粒状物とすることにより、施肥の際に取り扱い易くした形態にして供給できる。
MgO、SiO2、P2O5、CaO、Al2O3の合計の量は、熔融水砕物中、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
本発明の肥料に係る実施形態は、非晶質組成物、熔融水砕物又は熔融水砕物含有組成物、或いは、上記の粒状物を含む。当該肥料は、必要に応じて、窒素、カリ等の他の肥料を混合して、所望の組成の複合肥料とすることもできる。
・燐鉱石
・カンラン岩(東邦オリビン工業(株)製)
・マグネサイト鉱(マグボール、不二鉱材(株)製)
・硬焼石灰(上田石灰製造(株)製)
・フェロニッケルスラグ(ナスサンド、日本冶金工業(株)製)
・ケイ石(中部鉱業(株)製)
・高炉滓(ケイカル)(新日鉄(株)製)
本実施例及び比較例の熔融水砕物において、非晶質とは、NMR-Siの半値幅が10ppm以上の拡がりを有することをいう。表において、非晶質とは、NMR-Siの半値幅が10ppm以上の拡がりを有することをいう。結晶質とは、NMR-Siの半値幅が10ppm未満であることをいう。
化学成分として、MgO、SiO2、P2O5、CaO、Al2O3が下記表1に示す割合となるように、燐鉱石、カンラン岩、マグネサイト鉱、硬焼石灰、フェロニッケルスラグ、及びケイ石を混合し、白金坩堝に入れて電気炉内に置き1500℃で加熱熔融した。電気炉から取り出した熔融物をすばやく水中に投入して粒径未調整熔融水砕物を得た。
なお、含有比率からモル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]を求めた。
これらの操作を繰返し、篩を通過させ、篩を通過した試料を合わせて混合し、熔融水砕物を作製した。なお、篩分は公定法に準じて手篩いし、2回目の篩目(目開き)は150μmであった。
篩はJIS Z 8801に記載された篩を用いた。
化学成分として、MgO、SiO2、P2O5、CaO、Al2O3が下記表1に示す割合となるように、燐鉱石、カンラン岩、マグネサイト鉱、硬焼石灰、フェロニッケルスラグ、及びケイ石を混合し、白金坩堝に入れて電気炉内に置き、1500℃で加熱後、あえて急冷せず冷却速度約2℃/分程度で室温まで冷却したこと以外は実施例1と同様にして、試料を作製した。
化学成分として、MgO、SiO2、P2O5、CaO、Al2O3が下記表1に示す割合となるように、燐鉱石、硬焼石灰、マグネサイト鉱、ケイカル及びケイ石を混合した以外は実施例1と同様にして、熔融水砕物を作製した。
化学成分として、MgO、SiO2、P2O5、CaO、Al2O3が下記表2に示す割合となるように、燐鉱石、硬焼石灰、マグネサイト鉱、ケイカル及びケイ石を混合した以外は実施例1と同様にして、熔融水砕物を作製した。
化学成分として、MgO、SiO2、P2O5、CaO、Al2O3が下記表1に示す割合となるように、燐鉱石、蛇紋岩、硬焼石灰、マグネサイト鉱及びケイ石を混合した以外は実施例1と同様にして、熔融水砕物を作製した。
篩目を変更して粒径を0.212mm~0.300mmとした以外は実施例1と同様にして、熔融水砕物を作製した。
〔化学成分の測定〕
肥料分析法(農林水産省農業環境技術研究所法)-1992年版-の各成分における全量分析の方法で分析した。各成分は、MgO換算値、SiO2換算値、P2O5換算値、CaO換算値、Al2O3換算値として測定した。
〔溶出率の測定〕
実施例及び比較例で作製した熔融水砕物について、4%クエン酸ソーダ緩衝液(pHの初期値が5.5)への溶出ケイ酸量を測定してケイ酸の溶出率を測定した。結果を表1に示す。
なお、溶出率の具体的測定方法は下記のとおりとした。
クエン酸水溶液に2N水酸化ナトリウム水溶液を加えた溶液をビーカーに加え、pHを5.5に調整した4質量%クエン酸ソーダ緩衝液150mlに、1gの熔融水砕物を加え、30℃の水浴中で1時間揺動した。この溶液をろ紙でろ過して得られるろ液を純水で希釈した後、ろ液中に含まれるSiO2量(溶出ケイ酸量)をICP(誘導結合プラズマ発光分光法)で測定した。得られた溶出ケイ酸量と熔融水砕物中のSiO2量から溶出率を求めた。
化学成分として、MgO、SiO2、P2O5、CaO、Al2O3が下記表2に示す割合となるように、燐鉱石、カンラン岩、マグネサイト鉱、硬焼石灰、フェロニッケルスラグ及びケイ石を混合し、白金坩堝に入れて電気炉内に置き1500℃で加熱熔融した。電気炉から取り出した熔融物をすばやく水中に投入して粒径未調整熔融水砕物を得た。
なお、含有比率からモル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]を求めた。
これらの操作を繰返し、篩を通過させ、篩を通過した試料を合わせて混合し、熔融水砕物を作製した。なお、篩分は公定法に準じて手篩いし、2回目の篩目(目開き)は150μmであった。
篩目を変更して粒径を0.106mm以下とした以外は実施例5と同様にして、熔融水砕物を作製した。
篩目を変更して粒径を0.600mm~3.35mmとした以外は実施例4と同様にして、熔融水砕物を作製した。
実施例5~8及び比較例5~7の熔融水砕物について、実施例1と同様にして溶出率を求めた。結果を下記表2に示す。
本発明によれば、蛇紋岩を使用せず、かつコスト削減が可能で肥料として有効な熔融水砕物を提供することができる。また、アルミナ成分を多く含有しても、SiO2の溶出が良好な熔融水砕物を提供することができる。
Claims (7)
- 化学成分として、MgOとSiO2とCaOとP2O5とを含み、アルミナ成分を1.2質量%以上5.0質量%以下含有する肥料用の非晶質組成物であって、
モル換算したときの、前記SiO2及びP2O5の合計に対する前記CaO及びMgOとの合計のモル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]が1.20~1.35であり、
粒径が0.212mm~0.300mmである非晶質組成物。 - 化学成分として、MgOとSiO2とCaOとP2O5とを含み、アルミナ成分を1.2質量%以上4.0質量%以下含有する肥料用の非晶質組成物であって、
モル換算したときの、前記SiO2及びP2O5の合計に対する前記CaO及びMgOとの合計のモル比[(CaO+MgO)/(SiO2+P2O5)]が1.35~1.45であり、
粒径が0.15mm~0.5mmである非晶質組成物。 - 前記MgO及びSiO2源が、フェロニッケルスラグを含む請求項1又は2に記載の非晶質組成物。
- 4%クエン酸ソーダ緩衝液(pHの初期値が5.5)へのケイ酸の溶出率が75%以上である請求項1~3のいずれか1項に記載の非晶質組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の非晶質組成物を含有する熔融水砕物。
- 請求項5に記載の熔融水砕物を含む熔融水砕物含有組成物。
- 請求項5に記載の熔融水砕物又は請求項6に記載の熔融水砕物含有組成物を含む肥料。
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