(57)【要約】      （修正有）【課題】通気性、保水性、保肥力に優れ、植物育成に障害がなく、農耕用土壌や園芸用土壌に適した焼土の製造方法と、焼土を提供する。【解決手段】焼土は、原料粘土にＳｉＯ２を含むものを使用し、その原料粘土に微粉末土を混合して団粒構造の土（団粒土）にし、その団粒土をロータリーキルンで造粒・乾燥して前記ＳｉＯ２の一部をガラス化するとともに二以上の粒径の土（粒状土）にし、その粒状土を調粒して粒状土に付着している粉末を除去し、粒状土の粗熱を取り除いて硬化させ、調粒した土（調粒土）を篩にかけてサイズ別に選別することにより製造する。【選択図】図１
2015109823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粘土を造粒・乾燥して焼土を製造する方法において、
原料粘土にＳｉＯ２を含むものを使用し、その原料粘土に微粉末土を混合して団粒構造の土（団粒土）とする団粒化工程、
前記団粒土を造粒・乾燥装置に熱風を送り込んで造粒・乾燥して前記ＳｉＯ２の一部をガラス化するとともに、大きさが二以上のサイズ（粒径）の粒状土にする造粒・乾燥工程、
前記粒状土を調粒機で調粒する調粒工程、
前記調粒された土（調粒土）を篩にかけて二以上のサイズ別に選別する篩工程を備えた、
ことを特徴とする焼土製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼土製造方法において、
造粒・乾燥装置の出口に設けた集塵機により、造粒・乾燥装置内で発生する粉末を集塵してその一部又は全部を集塵する集塵工程を備えた、
ことを特徴とする焼土製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の焼土製造方法において、
調粒機での調粒が、造粒・乾燥装置から送られる粒状土の表面に付着している粉末を除去し、熱を取り除いて粒状土の温度を下げて粒状土を硬化させる工程である、
ことを特徴とする焼土製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の焼土製造方法において、
原料粘土に混合する微粉末土が、粒径０．０５〜２．０ｍｍ（平均粒径０．７ｍｍ程度）である、
ことを特徴とする焼土製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の焼土製造方法において、
原料粘土に混合する微粉末土が、請求項１記載の焼土製造方法における篩工程で篩の下に落下する篩下微粉末土である、
ことを特徴とする焼土製造方法。
【請求項６】
造粒・乾燥装置で造粒し、調粒機で調粒した焼土において、
原料粘土がＳｉＯ２を含み、弱酸性の粘土であり、
原料粘土に微粉末土が混合された団粒構造であり、
前記団粒構造の団粒土が造粒・乾燥されて前記ＳｉＯ２の一部がガラス化され、粒径２０ｍｍ以下の粒状に選別されたものである、
ことを特徴とする焼土。
【請求項７】
請求項６記載の焼土において、
原料粘土が赤城山麓に堆積した榛名山火山灰であって堆積層の下層の粘土であり、ＳｉＯ２を含むものである、
ことを特徴とする焼土。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農耕用土壌や園芸用土壌として使用される赤玉土と同様に使用できる焼土（焼赤土、焼黒土、赤土＋焼黒土）の製造方法及び焼土に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農耕や園芸に使用される土として、弱酸性の赤玉土が広く知られている。赤玉土は赤土を天日などで乾燥した後、赤土の塊を砕いて篩にかけ適度な大きさに分別したものであり、通気性、保水性、保肥力に優れ、弱酸性であることから、農耕用土壌や園芸用土壌として広く使用されている。しかし、近年は、資源の枯渇により赤玉土の供給量が減少しており、赤玉土の代替品の供給が望まれている。
【０００３】
このような事情の下、近年は、赤玉土代用品として、ローム土にポリビニルアルコール等のバインダーを添加し、再生造粒物の製造装置を用いて造粒し、天日乾燥した後、クラッシャーにより細粒化する方法（特許文献１）で製造された代用品が提案されている。水処理場などで発生する生汚泥を石粉体と混合造粒し、焼成する方法（特許文献２）で製造された代用品も提案されている。これらのほか、軽石を粉砕した代用品、黒土を使用した代用品も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１３１４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３１５０１号公報
【０００５】
前記特許文献１記載の方法で使用されるローム土は、軽石が主成分のため保肥力が弱い。保肥力向上のために、ピートモスなどの保肥力向上物質を混合したり、接着剤（化学物質）を使用したりする必要があるため製造方法が煩雑であった。天日乾燥するため菌の保有による植物の生育障害が懸念されるなど、実用化が限定されているという難点もある。
【０００６】
前記特許文献２記載の製造方法では、生汚泥の品質の均一化が図れず、また、生汚泥の水分含有量が高いため乾燥に多大なエネルギーを必要とする。また石粉体と混合造粒しているため土壌の密度が大きくなり植物の根張りが悪くなることによる生育不良が懸念されるなど実用化に難点がある。
【０００７】
前記軽石を粉砕した代用品は、保肥力が弱くピートモスなどの保肥力を向上させる物質を混合する必要があるため、そのままでは実用化されていない。
【０００８】
前記黒土を使用した代用品は高価である。
【０００９】
前記した代用品はいずれも赤玉土の代替品として実用に適したものではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、通気性、保水性、保肥力に優れ、植物育成に障害がなく、農耕用土壌や園芸用土壌に適した土であり（本願において、この土を「焼土」という）の製造方法と焼土を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の焼土製造方法は、原料粘土を造粒・乾燥して焼土を製造する方法であって、原料土となる粘土（原料粘土）に二酸化珪素（ＳｉＯ２）を含むものを使用し、その原料粘土に微粉末土を混合して団粒構造の土（団粒土：原料粘土と微粉末土が凝集（集合）して、図２のように空間を備えた形態）とする団粒化工程、当該団粒土を造粒・乾燥装置（例えば「ロータリーキルン」）で造粒・乾燥して大きさが二以上のサイズ（粒径）の粒状土にするとともに原料粘土に含まれるＳｉＯ２の一部をガラス化させる造粒・乾燥工程、その粒状土を調粒機で調粒する調粒工程、調粒された土（調粒土）を篩にかけて二以上の粒径別（サイズ別）に選別する篩工程を備えた方法である。
【００１２】
前記原料粘土は弱酸性のものが適する。一例としては、赤城山麓に堆積した榛名山火山灰であって堆積層の下層部分の粘土（赤城山麓から採掘される榛名山火山灰の下層粘土：腐葉土の下の黒土、黒土の下の赤土、黒土と赤土の混合物）が適する。この下層粘土は弱酸性であることから前記原料粘土とするのに好適である。
【００１３】
原料粘土に混合する前記微粉末土は、粒径０．０５〜２．０ｍｍ（平均粒径０．７ｍｍ程度）のものが適する。好ましくは、前記篩工程で篩の下に落下する微粉末土（篩下微粉末土：アンダーサイズの微粉末土）が適する。前記微粉末土は水分量５％以下のものが適する。
【００１４】
前記造粒・乾燥装置には発熱機から５００〜９００℃程度の熱風を送り込む。この熱風温度に好ましくは原料粘土に含まれるＳｉＯ２一部がガラス化する程度の温度、例えば８００℃前後が望ましい。造粒・乾燥装置の出口側には集塵機を設けて、造粒・乾燥装置内で発生する粉末を集塵し、その一部又は全部を外部に排出可能な集塵工程を備えることもできる。
【００１５】
前記調粒工程は、造粒・乾燥装置から送られる粒状土の表面に付着している粉末を、調粒機内で除去し、粒状土の熱（粗熱）を取り除いて粒状土の温度を下げて粒状土を硬化させる工程である。
【００１６】
本発明の焼土は、造粒・乾燥装置で造粒し、調粒機で調粒した焼土であり、原料粘土が弱酸性の粘土であり、原料粘土に微粉末土が混合された団粒構造であり、前記団粒構造の団粒土が造粒・乾燥され、前記ＳｉＯ２の一部がガラス化して形崩れしにくくなったものであり、粒径２０ｍｍ以下の粒状に選別されたものである。
【００１７】
本発明の焼土は、前記焼土において、赤城山麓に堆積した榛名山火山灰の堆積層の下層の粘土（黒土又は赤土又は両者の混合土）を原料粘土とし、それに微粉末土が混合された団粒構造のものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の焼土製造方法は次の効果を奏する。
（１）原料粘土に微粉末土を混合して団粒化した団粒土を造粒・乾燥装置で造粒・乾燥するので、団粒土は熱風の通気性が良く、従来、効率が悪いといわれていた造粒・乾燥装置での造粒・乾燥を効率よく行うことができ、生産コストの低減に資する。生産性が良いため製造コストを抑えることができ、安価な焼土を安定供給することができる。
（２）原料として粘土を用いているため、赤玉土と同等の通気性、保水性、保肥力を有する焼土を製造することができる。
（３）原料粘土に含まれるＳｉＯ２の一部がガラス化するので、より一層形崩れしにくくなり、通水性、保水性、保肥力に優れた農業用土壌、園芸用土壌が得られる。
【００１９】
本発明の焼土は次の効果を奏する。
（１）原料粘土に微粉末土を混合して団粒化した団粒土が造粒・乾燥されているので、従来の赤玉土と同等又はそれ以上に通気性、保水性、保肥力に優れたものとなる。
（２）通気性、保水性、保肥力に優れるので、農耕用土壌や園芸用土壌として広く用いることができる。
（３）原料粘土に含まれるＳｉＯ２の一部がガラス化するので、形崩れしにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の焼土製造方法の一例を示す説明図。
【図２】本発明における団粒土の団粒化構造の説明図。
【図３】本発明で使用するロータリ―キルンの内部構造の一例を示す説明図であり、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）縦断正面図。
【図４】本発明の焼土（本件出願品）と従来品（市販品）を水に浸漬した場合の実験結果を示す比較写真であって、（ａ）は本件出願品を３ヶ月水に浸漬したあとの状態を撮影したもの、（ｂ）は市販品を２ヶ月水に浸漬したあとの状態を撮影したもの。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態）
本発明の焼土製造方法の一例を、図面を参照して説明する。この焼土の製造方法は図１に示すように、原料粘土に微粉末土を混合して原料粘土を団粒化構造の団粒土（図２）とする団粒化工程（STEP１）と、団粒土の大きな塊を団粒土選別機１で取り除く選別工程（STEP２）と、団粒土を造粒・乾燥装置２で造粒・乾燥して粒状の土（粒状土）とする造粒・乾燥工程（STEP３）と、調粒機５により、粒状土の表面に付着している粉末を除去し、粒状土の粗熱を除去して冷却して硬化させる調粒工程（STEP４）と、調粒済みの調粒土を篩６にかけて二以上のサイズ別に選別する篩工程（STEP５）を備えた方法である。前記団粒土の大きな塊を取り除く選別工程（STEP２）は必ずしも必要ではなく、場合によっては省略することができる。
【００２２】
［原料粘土］
この実施形態では、原料粘土として、赤城山麓から採掘される粘土を用いることができる。赤城山麓から採掘される粘土は、榛名山の火山灰が赤城山麓に堆積した積層土の下層土である。この下層土は経年変化により風化（完全風化）したものである。この粘土には腐葉土の下の黒土、黒土の下の赤土を使用することができる。これら黒土、赤土は弱酸性であり、ＳｉＯ２が含まれている。原料粘土は黒土と赤土を混合したものであってもよい。
【００２３】
［STEP１：原料粘土と微粉末土の混合（団粒化工程）］
前記原料粘土は硬度が低く、植物育成土壌としては優れたものであるが、粒度が細かく水分量が多いため、このままでは農耕用土壌や園芸用土壌には必ずしも適さない。本発明では原料粘土に微粉末土を混合して団粒構造の土（団粒土）にする。団粒土の構造の一例を図２に示す。図２の団粒土は粘土が粒状になった１次団粒が集まって２次団粒になり、２次団粒が集合した構成である。１次団粒間には小間隙があり、２次団粒間には大間隙がある。団粒化に当たって使用する前記微粉末土には、原料粘土と同質のものでも異質のものでも使用可能であるが、例えば、本発明の焼土製造工程において、前記篩の下に落下する微粉末土（篩下微粉末土）が適する。微粉末土は粒径０．０５〜２．０ｍｍ（平均粒径０．７ｍｍ程度）のものが好ましい。篩下微粉末土はこの程度の粒径である。この数値は一例である。本発明はこの数値に限定されるものではなく、団粒化可能であればこの数値よりも大きくても小さくてもよい。
【００２４】
微粉末土を混合することにより原料粘土が団粒化し易くなる。大量の原料粘土を団粒化するには各種機器を使用して、原料粘土の塊を細かくしながら、前記微粉末土と混合し、その作業を繰返して次第に団粒化することができる。原料粘土と篩下微粉末土の混合割合は、原料粘土に対し篩下微粉末土が容積比は１／１０〜３／１０、好ましくは１／５程度となる量が適する。団粒土の水分量は１０〜３０％、好ましくは１５％程度がよい。これらの数値は一例である。本発明はこの数値に限定されるものではなく、団粒化可能であればこの数値よりも多くても少なくてもよい。必要であれば、原料粘土に窒素（Ｎ）、リン酸（Ｐ）、カリウム（Ｋ）等を混合することもできる。
【００２５】
［STEP２：団粒土の選別（選別工程）］
団粒土に大きな塊が混在しているときは、団粒土選別機１（図１）で大きな塊（１００ｍｍ程度）を除去してから、造粒・乾燥装置２に入れるのが好ましい。団粒土に大きな塊が混在していないときは、この工程は省略することができる。
【００２６】
［STEP３：団粒土の造粒・乾燥（造粒・乾燥工程）］
団粒土は造粒・乾燥装置２に入れて二種類以上のサイズの粒径に造粒・乾燥して粒状化するとともに、原料粘土に含まれるＳｉＯ２の一部をガラス化させる。粒状化された土（粒状土）は適度な水分量まで乾燥したものとするのが望ましい。前記造粒・乾燥装置２には既存のロータリーキルンを使用することができる。ロータリーキルンには、例えば、株式会社大川原製作所製のＲＨ２０２Ｂを用いることができるが、これ以外のロータリーキルンを用いることもできる。団粒土の含水量にもよるが、出願人使用のロータリーキルンでは５００〜９００℃にて約２０分かけて造粒・乾燥を行う。ロータリーキルンには５００〜９００℃の熱風を送り込んで、ロータリーキルンの内部温度を５００〜９００℃に維持するのがよい。５００℃未満では乾燥に時間がかかり実用的でなく、９００℃よりも高温だと土の表面のガラス化が過剰に進み、植物の生育に悪影響がある。ロータリーキルンを使用することにより二以上のサイズ（粒径）の粒状土を得ることができる。前記温度は原料粘土に含まれるＳｉＯ２の一部がガラス化する程度の温度、例えば８００℃程度が適する。
【００２７】
前記水分量、混合量とすることにより、単位時間当たりの生産量が、従来の、約３倍に向上し、造粒・乾燥装置の燃費も単位生産量当たり従前の１／６程度に低減できた。これら理由は明らかではないが、原料粘土は餅状の粘つく塊であるが、微粉末土を混合することにより原料粘土が図２のように団粒化されて、二次団粒の塊の間に大間隙（空隙）が生じ、その空隙に造粒・乾燥装置による乾燥のための熱風がよく行き渡ることによるものと思われる。
【００２８】
単位時間当たりの生産量が向上したことで、製造設備の機械的な消耗、故障等が少なくなり、維持管理費が低減し、生産コストの低減に寄与している。さらに、製造工程で発生する篩下成分を再使用することにより、原料をほぼ１００％製品化できるので、原料の無駄がほとんどなく、原価の低減に大きく貢献している。
【００２９】
ロータリーキルン２の一例は図３（ａ）、（ｂ）に示すように、耐熱材製の横長円筒状のドラムＡの内周面にリフターＢが取付けられ、破砕撹拌軸ＣがドラムＡ内の中心部長軸方向に配置され、破砕撹拌軸Ｃの外周に破砕撹拌翼Ｄが取付けられている。このロータリーキルン２はドラムＡが回転するとリフターＢが回転して、ドラムＡ内の団粒土がドラムＡの底からドラムＡの頂部に持ち上げられ、頂部から落下する間に、高速回転中の破砕撹拌翼Ｄで破砕される。この運動がドラムＡの出口近くまで繰り返され、この間に、ドラムＡ内に送り込まれる熱風で乾燥される。また、大塊団粒土は破砕されて小塊（粒状土）となり、湿った表面が熱風と接触して乾燥される。小塊はさらに破砕されて粒状（粒状土）となって、ドラムＡの出口から排出される。
【００３０】
ロータリーキルン２には熱風発生機３から５００〜９００℃の熱風を送り込む。ロータリーキルン２の出口側には集塵機（ブロワー）４を設けて、ロータリーキルン２内で発生する微粉末土を集塵し、一部を外部に排出し、一部をロータリーキルン２内に戻して、熱風を有効利用する。清浄な空気を外部から取り込んで熱風発生機３に送り込んで、熱風発生機３の燃焼効率を向上させるのが望ましい。
【００３１】
［STEP４：造粒・乾燥した粒状土の調粒（調粒工程）］
ロータリーキルン２で造粒、乾燥された粒状土は表面に微細な粉末が付着しており、温度が高いため、そのままでは粒状土同士が融着（接着）することがある。本発明では、ロータリーキルン２で造粒・乾燥された粒状土を調粒機５（図１）で処理して、粒状土の表面に付着している粉末を除去し、表面の余分な水分を除去する。また、粒状土の粗熱をとって温度を下げて硬化させて、形崩れし難く、取扱いが容易な焼土とする。
【００３２】
調粒機５には汎用のもの、例えば、耐熱材製で円筒状のものを用いることができる。前記構造の調粒機５を用いる場合、調粒機５を回転させ、その調粒機５内に、ロータリーキルン２で造粒、乾燥させた粒状土を入れ、１０〜２０分で調粒機５から送り出されるようにするのが望ましい。
【００３３】
［STEP５：調粒された調粒土の選別（篩工程）］
調粒機５で調粒された調粒土は、上下に多段に設けた篩６（図１）により、サイズ（粒径）別に選別して、製品とする。得られる製品の水分量は５％以下が望ましいが、この数値に制約されるものではない。また、篩６の最下段の下に落ちた篩下微粉末土は回収して原料粘土に混合されて原料粘土を団粒化するのに利用することができる。一例として図１に示す篩６は４段であり、上から下に順次、６．２〜１５．０ｍｍ、４．０〜６．２ｍｍ、１．６〜４．２ｍｍ、０．７〜１．６７ｍｍの大きさ（サイズ）の網目の篩としたが、篩の網目サイズは他の寸法とすることができる。
【００３４】
（実験例１）
本件出願人は、本発明の焼土について実験を行った。実験の概要と結果を以下に示す。
【００３５】
［実験概要］
前記赤城山麓の榛名山火山灰下層土から採掘された風化した粘土（原料粘土）１００部に対して、前記篩下微粉末土２０部（容量比）を混合した。混合は原料粘土の大きな塊を潰しながら行った。この混合は原料粘土が団粒化（ほぼ団粒状態を含む）するまで繰返し行う。
【００３６】
前記団粒土を回転中のロータリーキルン（株式会社大川原製作所製）に入れて５００〜９００℃で２０分かけて造粒・乾燥した。ロータリーキルン２の出口側に集塵機４を設けて、ロータリーキルン２内で発生する粉末を集塵してロータリーキルンの外に引き出し、その一部を外部に排出し、清浄な空気を取り込んで熱風発生機３に送り、熱風発生機３からロータリーキルン２に前記温度の熱風を送り込んで（循環させて）、二以上の粒径の粒状土を得た。この時、原料粘土に含まれるＳｉＯ２の一部をガラス化した。
【００３７】
ロータリーキルン２から送り出される粒状土を調粒機（耐熱材製の筒状回転体）５に入れて１５分間かけて（１５分で調粒機の出口から出るようにして）調粒を行った。調粒後の調粒土を多段式の篩６にかけてサイズ別に選別し、６．２〜１５．０ｍｍ、４．０〜６．２ｍｍ、１．６〜４．２ｍｍ、０．７〜１．６７ｍｍの粒径の焼土を製造した。最下段の篩６から篩落された０．７ｍｍ以下の篩下微粉末土は原料粘土に混合して団粒化用として使用した。
【００３８】
［実験結果］
製造した焼土の電気伝導度は０．０５ｍＳ／ｃｍ、ｐＨは５．５９であり、通気性、保水性、保肥力に優れ、従来の赤玉土に代えて植物栽培用土壌として使用するのに適するものであった。
【００３９】
本発明では、団粒化可能であれば、前記微粉末土として、シルト（粘土の粒径よりも大きく、砂の粒径よりも小さい：１／２５６ｍｍ以上１／１６ｍｍ以下）を使用することも可能である。
【００４０】
（実験例２）
本件出願人は、本発明の焼土の性状を調べるため、次の実験を行った。実験の概要と結果を以下に示す。
【００４１】
［実験概要］
本発明の焼土（本件出願品）を３ヶ月水に浸漬したあとの状態を図４（ａ）に、従来の焼土（市販品）を２ヶ月水に浸漬したあとの状態を図４（ｂ）に示す。
【００４２】
図４（ａ）（ｂ）から明らかなとおり、市販品は２ヶ月で粒が形崩れして原形をとどめていないのに対し、本件出願品は３ヶ月でも粒が形崩れせず原形と変わらない状態であった。この結果から、本件出願品は市販品に比べて形崩れしにくいことが判明した。この理由は、本発明では原料粘土がＳｉＯ２を含むこと、そのＳｉＯ２の一部がガラス化するほど高温で乾燥することにより塊が固くなるためであると思われる。このため、本件出願品の製造方法と同様に原料粘土を団粒化し、造粒、乾燥させて得られる本発明の焼土は、前記実験結果と同様に市販品よりも形崩れしにくくなるものと思われる。
【符号の説明】
【００４３】
１    団粒土選別機
２    造粒・乾燥装置（ロータリーキルン）
３    熱風発生機
４    集塵機（ブロワー）
５    調粒機
６    篩
Ａ    ドラム
Ｂ    リフター
Ｃ    破砕撹拌軸
Ｄ    破砕撹拌翼
【図１】
2015109823.tif 000003
【図３】
2015109823.tif 000004
【図２】
2015109823.tif 000005
【図４】
2015109823.tif 000006