WO2011055697A1 - 転炉スラグを用いた酸性緩和工法 - Google Patents

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拓司 浜崎
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    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
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    • C05D3/04—Calcareous fertilisers from blast-furnace slag or other slags containing lime or calcium silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only

Definitions

  • the present invention is a Japanese cedar where the acidification of the soil has progressed due to delays in forest maintenance such as thinning, pruning, etc., and soil nutrients have been washed away.
  • Improve the soil structure where the soil pH has been lowered and malfunctioned by the method of spraying and mixing the soil with the vegetation base sprayer, the method of sowing, and the method of mixing with a hydraulic excavator. That made it possible.
  • plantation forests represented by cedar and cypress have been expected to recover their forest function by ensuring the illuminance in the forest by reducing the density of trees through forest improvement projects such as thinning and pruning.
  • the acidification of the soil has become remarkable due to the long period of time in the planted forests that have been planted overcrowded due to low illumination.
  • the soil pH is significantly lowered due to special soil such as acidic sulfate soil and is strongly acidic, it is not possible to improve the soil environment when left as it is.
  • the present invention is an undeveloped forest or acidic sulfate soil, and the environment has a pH lower than 4.4. Therefore, the cation exchange capacity (CEC), which is the power to have nutrients, is remarkably reduced, and harmful substances such as aluminum Sprayed with a vegetation base that is a mixture of bark compost, which is an organic material, and strong alkaline materials, such as converter slag, fertilizer, zeolite, etc.
  • CEC cation exchange capacity
  • cedar, cypress, etc. that have been unable to maintain public functions such as prevention of sediment runoff due to soil acidification due to delay in forest maintenance such as thinning, pruning, etc.
  • converter slag generated when steel is mixed with organic materials for target sites that have become highly acidic soils with a drastic drop in soil pH The purpose is to improve the soil structure where the soil pH is lowered and malfunctioned by spraying the customer soil on the target surface with a vegetation substrate spraying machine.
  • the first aspect of the present invention is an acid mitigation method using a converter slag, wherein an acidic mitigation base material is formed by mixing the converter slag with seeds, bark base material, fertilizer, and zeolite so as to mitigate the acidity of the soil. It is possible to recover the structure of acidic soil by leaving the acid mitigation base material by spraying with hydro sprayer or mortar / concrete spraying machine or by human power, mixing with hydraulic excavator and leaving it on the target site It is.
  • vegetation bases such as bark compost, converter slag, fertilizer and zeolite, which are organic materials, are sprayed with hydrocedar or mortar / concrete.
  • a soil is created by mixing in a soil spraying machine such as a machine, and sprayed onto the target site by the soil spraying machine.
  • vegetation bases such as bark compost, converter slag, fertilizer and zeolite, which are organic materials, are seeded on the target surface. Is something to do.
  • a vegetation base such as bark compost, converter slag, fertilizer and zeolite, which are organic materials, is applied to the target surface by a hydraulic excavator. It is intended to perform mixing.
  • bark compost which is an organic material, has a pH (H 2 O) of 5.5 to 7.5, an electric conductivity.
  • H 2 O pH of 5.5 to 7.5
  • electric conductivity an electric conductivity.
  • the sixth aspect of the present invention is the acid relaxation method using the converter slag according to the first aspect, wherein the bases such as Ca, Mg, K occupy the cation exchange capacity using the analytical value of the soil chemistry of the target site. It is intended to make a medium suitable for the plant to be introduced by utilizing the fertilization design corresponding to the amount of excess and deficiency.
  • Converter slag is used to make good use of the slag.
  • fertilizer to be mixed with the customer soil is positively analyzed using the analytical value of the soil chemistry in the strongly acidic target area. Utilization of fertilization design that matches the excess or deficiency of the amount of base such as Ca, Mg, K, etc. in the ion exchange capacity.
  • the ninth aspect of the present invention is a cation exchange function that adsorbs bases such as Ca, Mg, and K based on the soil analysis results of the target site in the acid mitigation method using the converter slag according to the first aspect of the present invention.
  • bases such as Ca, Mg, and K
  • a zeolitic material that increases the cation exchange capacity is mixed.
  • the present invention is configured as described above, the following effects are obtained.
  • the fertilizer mixed with fertilizer and zeolite the soil that has become malfunctioning due to the progress of acidification can be improved, and the environment where vegetation is easy to grow. We can expect to move to.
  • the manifestation of this soil effect makes it possible to make the target forest and strongly acidic soil difficult to be washed away by external stress such as rainfall.
  • the remaining material on the target surface can be sprayed, sown, and mixed with a hydraulic excavator, and machines that are used in ordinary civil engineering work can be used.
  • the base saturation degree of soil can be changed by changing the mixing amount of converter slag to the bark compost which is an organic material, it is set as the soil environment suitable for the vegetation environment around a target site. It becomes possible.
  • 1 is an acid mitigation base material
  • 2 is a guest soil obtained by mixing and stirring bark compost and converter slag to seeds, and this is used as the acid mitigation base material 1.
  • Reference numeral 3 denotes seeds, which are commercially available herbs, woody seeds, those collected directly from plants around the target site, and those that are dormant on the land around the target site.
  • 4 is a bark compost, and a material having a C / N ratio of 35 or less and an organic content of 70% or more is used. Specifically, a bark compost alone, a decomposed herb, a wood chip or the like is used. A pH (H 2 O) value of 5.5 to 7.5 and an electric conductivity of 0.9 mS / cm or less is utilized.
  • Reference numeral 5 denotes converter slag, which has a pH (H 2 O) value of 11.0 or more.
  • Reference numeral 6 denotes a belt conveyor for transporting the customer soil to the spraying machine 12
  • reference numerals 7 to 9 denote members for making the spray material in addition to the customer soil 1. That is, in order to harden the soil, vinyl acetate binder or inorganic neutral solidifying agent is allowed, and 7 obtained by mixing binder 8 with water 9 is obtained.
  • 10 is a generator
  • 11 is a compressor
  • 12 is a wet greening base material sprayer
  • a hydroseeder or mortar sprayer is used.
  • 13 is a pumping pump
  • 14 is a water tank
  • 15 is a switchboard
  • 16 is an injection nozzle that sprays the base material 1 onto the strongly acidic soil surface G.
  • reference numeral 17 denotes a hydraulic excavator.
  • the customer soil 2 formed by mixing and stirring the seed 3 with the bark compost 4 and the converter slag 5 is used as the acid relaxation base material 1.
  • the binder 8 used as a reinforcing material for the acid relaxation base material is mixed with the water 9 to obtain a mixture 7.
  • the acid-relaxed base material 1 is sprayed onto the strongly acidic soil surface G for the purpose of acid mitigation using a wet greening base material spraying machine 12.
  • the acidic relaxation base A is formed by spraying to a thickness of about 1.0 to 5.0 cm according to the purpose of the strongly acidic soil surface G.
  • the present invention is a threatened forest and acid sulfate soil, it is a strong acid soil, and the area where the invasion of vegetation does not occur is administered slowly and continuously by supplying converter slag. Can be expected to restore nature.

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Abstract

　従来，スギ，ヒノキに代表される人工林では，間伐，枝打ち等の森林整備によって，立木密度を低下させることで森林内照度を確保すれば森林の機能が回復するとされてきた。しかし，過密に植栽された人工林内は低照度によって維持されている期間が長いことから土壌の酸性化の進行が顕著となって植生の回復していない箇所が多くなっている。また，酸性硫酸塩土壌等の特殊土壌であることから土壌ｐＨが著しく低下して強酸性となっている箇所においても，そのまま放置した状態で土壌環境の改善が望めない。　土壌ｐＨの著しい低下により強酸性土壌となっている対象地に対して，鋼を作る際に発生する転炉スラグと有機質資材等を混合した客土を植生基材吹付機で対象面に吹き付けることによって，土壌ｐＨが著しく低下して機能不全となっている土壌構造の改善を目的とした転炉スラグを用いた酸性緩和工法。

Description

転炉スラグを用いた酸性緩和工法
　本発明は，間伐，枝打ち等の森林整備が遅れることで土壌の酸性化が進行して土壌養分が流亡，団粒化が損なわれて土砂流出防止等の公益的機能が維持できなくなったスギ，ヒノキ等の人工林や酸性硫酸塩土壌等の特殊土壌であることから強酸性となって土壌ｐＨの著しい低下を起こしている対象地に対して，鋼を作る際に発生する転炉スラグと有機質資材等を混合した客土を植生基材吹付機で対象面に吹き付ける手法や播き出す手法，油圧ショベルで混合する手法によって，土壌ｐＨが著しく低下して機能不全となっている土壌構造の改善することを可能にしたものである。
　一般的にスギ，ヒノキに代表される人工林では，間伐，枝打ち等の森林整備事業によって，立木密度を低下させることで森林内照度を確保すれば森林の機能が回復するとされてきた。しかし，過密に植栽された人工林内は低照度によって維持されている期間が長いことから土壌の酸性化の進行が顕著となっている。
　また，酸性硫酸塩土壌等の特殊土壌によって土壌ｐＨが著しく低下して強酸性となっている箇所においても，そのまま放置した状態で土壌環境の改善が望めない状態となっている。その対処法として，無機物である石灰岩砕石，鉱滓スラグ，貝殻類およびコンクリート廃材等を用いて酸性緩和をする方法とアルカリ資材に有機質資材を混合した酸遮断層を設けて酸性緩和してきた経緯がある。
特開平１１−　　６１１１９号公報の発明 特開２０００−２６５４７０号公報の発明 特開２０００−２８２０３４号公報の発明
　ところが，上記の従来工法の無機質である石灰岩砕石，鉱滓スラグ，貝殻類およびコンクリート廃材等を酸性緩和に単体で用いる手法では，アルカリ無機物の粒径を酸性緩和の効果の過度の発現を緩和するために調整しなければならず，アルカリ資材単独で用いることから，粒径を大きくしないと固化してしまい土壌水分の浸透が著しく悪くなることも問題となっていた。
　また，アルカリ資材に有機物資材を混合して酸性遮断層を作る方法も考案されているものの，植栽木の土壌に酸性の緩衝機能がないことから，緩衝酸性土壌の影響を遮断層で緩衝できずに植栽木が枯死することが問題となっている。
　そこで，本発明は，未整備の森林や酸性硫酸塩土壌でｐＨが４．４を下回る環境であることから養分を持つ力である陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が著しく低下し，アルミニウム等の有害な塩基分が流れ出し，土壌構造が単粒化してしまう土壌環境に対して有機質資材であるバーク堆肥に強アルカリ資材である転炉スラグ，肥料，ゼオライト等を混合した植生基盤を吹き付け，播き出し，油圧ショベルで混合することで，植物が成長する土壌環境となると伴に酸性緩和も行える植生基盤を造成できるようにしたものである。
　また、間伐，枝打ち等の森林整備が遅れることで土壌の酸性化が進行して土壌養分が流亡，団粒化が損なわれて土砂流出防止等の公益的機能が維持できなくなったスギ，ヒノキ等の人工林や酸性硫酸塩土壌等の特殊土壌であることから土壌ｐＨの著しい低下して強酸性土壌となっている対象地に対し，鋼を作る際に発生する転炉スラグと有機質資材を混合した客土を植生基材吹付機で対象面に吹き付けることによって，土壌ｐＨが著しく低下して機能不全となっている土壌構造を改善することを目的とするものである。
　本発明の第１は，転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，土壌の酸性を緩和するように転炉スラグと種子，バーク系基材，肥料，ゼオライトを混合した客土を酸性緩和基盤材とし、当該酸性緩和基盤材をハイドロシーダー又はモルタル・コンクリート吹付機等の吹付機や人力による播き出し，油圧ショベルによる混合して対象地に残置させることによって酸性土壌の構造を回復できるようにするものである。
　本発明の第２は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，有機質資材であるバーク堆肥，転炉スラグ，肥料，ゼオライト等の植生基盤をハイドロシーダー又はモルタル・コンクリート吹付機などの客土吹付機中で混合して客土を作成し，当該客土吹付機によって対象地への吹き付けを行うようにするものである。
　本発明の第３は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，有機質資材であるバーク堆肥，転炉スラグ，肥料，ゼオライト等の植生基盤を当該対象面へ播き出すことを行うようにするものである。
　本発明の第４は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，有機質資材であるバーク堆肥，転炉スラグ，肥料，ゼオライト等の植生基盤を当該対象面へ油圧ショベルによって混合することを行うようにするものである。
　本発明の第５は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，有機質資材であるバーク堆肥は，ｐＨ（Ｈ２Ｏ）で５．５~７．５，電気伝導度が０．９ｍＳ／ｃｍ以下となるものを用い，土壌の酸性を緩和する素材についてはｐＨ（Ｈ２Ｏ）で１１．０以上，粒径φ＝２~５ｍｍのものを利活用するものである。
　本発明の第６は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，対象地の土壌化学性の分析値を用いて陽イオン交換容量に占めるＣａ，Ｍｇ，Ｋ等の塩基量の過不足量に見合った施肥設計を利活用して導入する植物に適合した培地を作るようにするものである。
　本発明の第７は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，森林および強酸性土壌のｐＨを上昇させる緩衝資材としての転炉スラグは，粒径φ＝２~５ｍｍのものを利活用するために転炉スラグを用いるものである。
　本発明の第８は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，客土に混合する肥料については，強酸性の対象地の土壌の化学性の分析値を用いて陽イオン交換容量に占めるＣａ，Ｍｇ，Ｋ等の塩基量の過不足量に見合った施肥設計を利活用するものである。
　本発明の第９は，第１の発明に係る転炉スラグを用いた酸性緩和工法において，対象地の土壌分析結果から，Ｃａ，Ｍｇ，Ｋ等の塩基類を吸着する機能である陽イオン交換容量が低い場合には，陽イオン交換容量を高めるゼオライト系資材を混合するようにするものである。
　本発明は上記の構成であることから，次の効果がある。すなわち，バーク堆肥及び転炉スラグを混合したものと肥料，ゼオライトを混合した客土を用いることにより，酸性化が進行して機能不全となっている土壌の改良ができ，植生が成育し易い環境へと移行することが期待できる。
　また，この土壌効果の発現によって，対象となる森林および強酸性土壌が降雨等の外的ストレスによって流亡し難い環境とすることが可能となる。基材の対象面への残置については吹き付け，播き出し，油圧ショベルによる混合が実施可能であり，通常の土木工事で利活用されている機械の利用が可能である。
　また，本発明にあっては，土壌の塩基飽和度を有機質資材であるバーク堆肥に転炉スラグの混合量を可変することにより変更できることから，対象地周辺の植生環境に見合った土壌環境とすることが可能となる。
本発明の実施工程を示す概略説明図である。 本発明の酸性緩和基盤材を対象面に播き出す模式図である。 本発明の酸性緩和基盤材を対象面で油圧ショベル等の建設機械をいて混合する模式図である。
　（１）土壌の団粒化を維持できる土壌環境では，土壌ｐＨが５~６となるのに比較すると，現在の間伐や枝打ち等の森林整備が遅れている森林土壌や酸性硫酸塩土壌等の酸性化し易い土壌環境ではｐＨが４．４以下となってしまい，有機物及び有機物由来の塩類等が流亡して土壌構造が単粒化して砂質化してしまっていることを確認したことにある。このような環境では，植生の成育が著しく阻害されることから，降雨等の外的ストレスに対しても非常に弱くなっている。
　（２）有機物資材であるバーク系堆肥は，樹皮や廃材等を１~２年程度養生した後に製品化されるので，初期の段階ではｐＨが８程度のアルカリ性となる。
　しかし，このような資材単独では，単粒化した土壌粒子を結びつける機能が低いことから強アルカリとなる転炉スラグを用いることによって，土壌の団粒化を図る。
　（３）バーク系資材および転炉スラグは，降雨が連続すると流亡してしまうことが懸念される。このように導入した客土が流亡しないようにするために酢酸ビニール系粘結剤や中性の無機系固化剤を酢酸ビニール系では，１ｍ３に対して１ｋｇ，無機系固化剤では１０~２０ｋｇ添加することで問題を解決している。
　（４）粒径がφ＝１０ｍｍ以上やφ＝２ｍｍ以下の転炉スラグでは，基材の混合時に吹き付け機内で詰まるので，粒径についてはφ＝２~５ｍｍ程度のものを用いることで解決している。
　次に，本発明の実施例を説明する。図１において，１は酸性緩和基盤材，２は種子にバーク堆肥と転炉スラグを混合撹拌してなる客土であり，これを酸性緩和基盤材１として用いる。３は種子であり，市販の草本，木本種子，対象地周辺で植物から直接採取したもの及び対象地周辺の土地で休眠しているものを用いる。
　４はバーク堆肥であり，Ｃ／Ｎ比で３５以下，有機質含有量７０％以上の資材を用いることとし，具体的にはバーク堆肥単独及び見分解の草本，木本のチップ等を用いる。ｐＨ（Ｈ２Ｏ）で５．５~７．５，電気伝導度が０．９ｍＳ／ｃｍ以下の値のものを利活用する。５は転炉スラグであり，ｐＨ（Ｈ２Ｏ）で１１．０以上の値のものを利活用する。
　６は客土を吹付機１２に搬送するベルトコンベア，７~９は客土１に加えて吹付材を作るための部材である。すなわち，客土を硬化させるために酢酸ビニール系粘結剤又は無機質系中性固化剤等を可とし，粘結剤８を用水９と混合した７を得る。
　１０は発電機，１１はコンプレッサ，１２は湿式の緑化基盤材の吹付機であり，ハイドロシーダー又はモルタル吹付機を用いるものとする。１３は揚水ポンプ，１４は水槽，１５は配電盤，１６は基盤材１を強酸性土壌面Ｇに吹き付ける噴射ノズルを示す。図３で１７は油圧ショベルを示す。
「具体的な施工例における施工順序」
（１）　種子３にバーク堆肥４と転炉スラグ５を混合撹拌してなる客土２を酸性緩和基盤材１とする。
（２）　酸性緩和基盤材の補強材として利用する粘結剤８を用水９と混合し混合物７を得る。
（３）　酸性緩和しようとする目的の強酸性土壌面Ｇに酸性緩和基盤材１を湿式の緑化基盤材の吹付機１２を使って吹き付ける。
（４）　強酸性土壌面Ｇの目的に応じて厚さ１．０~５．０ｃｍ程度に吹き付けて酸性緩和基盤Ａを形成する。
　本発明は，荒廃した森林および酸性硫酸塩土壌であることから強酸性土壌となって植生の侵入が起こらない箇所に対して，転炉スラグを投与することによって緩効的に持続的なアルカリ供給を行うこと行い，自然復元することが期待できる。
　１……酸性緩和基盤材
　２……客土
　３……種子
　４……バーク系の有機質資材
　５……転炉スラグ
　６……コンベア
　７……混合物
　８……粘結剤
　９……用水
１０……発電機
１１……コンプレッサ
１２……基盤材の吹付機
１３……水汲み上げポンプ
１４……水槽
１５……配電盤
１６……噴射ノズル
１７……油圧ショベル

Claims (9)

  1. 　土壌の酸性を緩和するように転炉スラグと種子，バーク系の有機質資材を含有した客土を酸性緩和基盤材とし，当該酸性緩和基盤材をハイドロシーダー又はモルタル・コンクリート吹付機等の吹付機や人力による播き出し，油圧ショベルによる混合して対象地に残置させることによって酸性土壌の構造を回復できるようにすることを特徴とする転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  2. 　転炉スラグは，バーク系の有機質資材に対して容量換算で５~９０％配合したものを用いることとし，配合された酸性緩和基盤を吹付機内で混合して客土を作成し，当該対象面への吹き付けを行うようにする請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  3. 　転炉スラグは，バーク系の有機質資材に対して容量換算で５~９０％配合したものを用いることとし，配合された酸性緩和基盤を人力によって播き出して，当該対象面へ供給する請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  4. 　転炉スラグは，バーク系の有機質資材に対して容量換算で５~９０％配合したものを用いることとし，配合された酸性緩和基盤を油圧ショベルで対象土壌と混合しながら，当該対象面へ供給する請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  5. 　バーク系の有機質資材のバーク堆肥は，Ｃ／Ｎ比で３５以下，有機物含有量７０％以上の資材を用いることとし，ｐＨ（Ｈ２Ｏ）で５．５~７．５，電気伝導度が０．９ｍＳ／ｃｍ以下の値のものを利活用する請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  6. 　森林および強酸性土壌のｐＨを上昇させる緩衝資材としての転炉スラグは，ｐＨ（Ｈ２Ｏ）で１１．０以上のものを利活用する請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  7. 　森林および強酸性土壌のｐＨを上昇させる緩衝資材としての転炉スラグは，粒径φ＝２~５ｍｍのものを利活用する請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  8. 　客土に肥料を配合して，強酸性の対象地の土壌の化学性の分析値を用いて陽イオン交換容量に占めるＣａ，Ｍｇ，Ｋ等の塩基量の過不足量に見合った施肥設計を利活用する請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
  9. 　対象地の土壌分析結果から，Ｃａ，Ｍｇ，Ｋ等の塩基類を吸着する機能である陽イオン交換容量が低い場合には，客土に陽イオン交換容量を高めるゼオライト系資材を配合する請求項１記載の転炉スラグを用いた酸性緩和工法。
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