(57)【要約】【課題】崩壊性、特に水中で迅速に崩壊して分散する水中崩壊性に優れるとともに、施肥効果も優れる鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム，ラウロイルメチルタウリンナトリウム，Ｎ−アシル−メチルグリシン，Ｎ−アシル−メチルグリシンナトリウム，Ｎ−アシル−メチルグリシンカリウム，Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸二ナトリウム，Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ミリストイル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ミリストイル−Ｌ−グルタミン酸カリウム，Ｎ−ヤシ油アルキル−グルタミン酸トリエタノールアミン，Ｎ−ラウロイル−サルコシントリエタノールアミン等のアミノ酸系陰イオン界面活性剤からなる崩壊分散剤を含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノ酸系陰イオン界面活性剤からなる崩壊分散剤を含有していることを特徴とする鉄鋼スラグ粒状肥料。
【請求項２】
前記崩壊分散剤が、Ｎ−アシルメチルタウリン塩の内の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の鉄鋼スラグ粒状肥料。
【請求項３】
前記崩壊分散剤が、ヤシ油脂肪酸に由来していることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄鋼スラグ粒状肥料。
【請求項４】
目開き１ｍｍの篩を７０〜１００重量％通過し、目開き７５μｍの篩を１５〜４０重量％通過するような粒度分布の鉄鋼スラグが造粒されていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の鉄鋼スラグ粒状肥料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼スラグを造粒した鉄鋼スラグ粒状肥料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、銑鉄製造過程で生成する高炉スラグや鋼の製造工程で生成する製鋼スラグの鉄鋼スラグは、廃糖蜜やリグニンスルホン酸塩等の水溶性バインダーを用いて造粒し、粒状肥料として利用されている。
しかし、この粒状肥料は、鉄鋼スラグが水と反応して硬化するため崩壊性が悪く、肥料の分散不良が生じ、植物栄養上及び土壌改質面で満足できるものではなかった。
そこで、従来は、粒状肥料に添加するバインダーの量を増やすことにより崩壊性の向上を図ることが行われているが、十分な崩壊性を得るためには１０〜１５％のバインダーを必要とするため、鉄鋼スラグが有する肥料成分（ＣａＯ，ＳｉＯ２，Ｔ−Ｆｅ，ＭｇＯ）の含有率が相対的に減少する上に、乾燥時間が長くなり生産性に欠けるとともにバインダーのコストが増大し経済的にも不利であった。
これを解決する手段として、例えば、（特許文献１）には「ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩を添加することにより、水中及び土壌中の崩壊分散性を向上させた鉄鋼スラグ粒状肥料」が開示されている。
（特許文献２）には「鉄鋼スラグ粒状肥料の崩壊分散性を向上させる添加剤として、分子中にＳＯ３Ｈ基、ＯＳＯ２Ｈ基、ＣＯＯＨ基、Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）基又はＰ（Ｏ）（ＯＨ）２基を有する化合物又はその水溶性塩」が開示されている。
（特許文献３）には「鉄鋼スラグとバインダーを含有する鉄鋼スラグ粒状肥料において、該肥料がＸ−Ｏ−（ＡＯ）ｍ−Ｈ（但し、Ｘは炭素数２〜３０のアシル基又は炭素数１〜３０の炭化水素基であり、Ａは炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｍは１〜１００。）で示される化合物を０．００１〜１０重量％含有した鉄鋼スラグ粒状肥料」が開示されている。
【特許文献１】特公平２−４３７１３号公報
【特許文献２】特公平２−４００３７号公報
【特許文献３】特開平１１−１５７９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）これらの特許文献に開示の技術を用いた鉄鋼スラグ粒状肥料の崩壊性は、従来のものより改善されてはいるものの、まだ満足し得る水準にはないという課題を有していた。
（２）鉄鋼スラグのなかでも製鋼スラグは、高炉スラグと比べてＦｅ成分を多く含有しているので肥料の原料として好適であるが、製鋼スラグを造粒した粒状肥料の崩壊性は高炉スラグを造粒した粒状肥料より低く、製鋼スラグを原料とする粒状肥料で良好な崩壊性を示すものはほとんどなかった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、崩壊性、特に水中で迅速に崩壊して分散する水中崩壊性に優れるとともに、施肥効果にも優れた鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明の鉄鋼スラグ粒状肥料は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の鉄鋼スラグ粒状肥料は、アミノ酸系陰イオン界面活性剤からなる崩壊分散剤を含有した構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）アミノ酸系陰イオン界面活性剤は、安全性が高く水に対する溶解性に優れているため、水中で容易に溶解して、鉄鋼スラグ粒状肥料を迅速に崩壊して分散させることができる。
（２）植物の生育に必要な窒素成分を有するアミノ酸系陰イオン界面活性剤を含有しているので、施肥効果を高めることができる。
【０００６】
ここで、鉄鋼スラグ粒状肥料は、バインダーで鉄鋼スラグを造粒して製造される。
鉄鋼スラグとしては、特に制限はなく、例えば、銑鉄製造過程で生成される高炉徐冷スラグ，高炉水砕スラグ等の高炉スラグ、鋼の製造過程で生成される転炉スラグ等の製鋼スラグ等を用いることができる。なかでも、製鋼スラグを造粒したものが好ましい。高炉スラグと比べてＦｅ成分を多く含有しているので施肥効果が高く、また本発明は、アミノ酸系陰イオン界面活性剤からなる崩壊分散剤を含有しているため優れた崩壊性を実現できるからである。
【０００７】
バインダーとしては、特に制限はなく、例えば、廃糖蜜、リグニンスルホン酸塩、水溶性セルロース、ポリエチレングリコール等の水溶性高分子等を用いることができる。
【０００８】
アミノ酸系陰イオン界面活性剤からなる崩壊分散剤としては、分子中にアミド結合とスルホン基とを有するＮ−アシルメチルタウリン塩、高級脂肪酸とＮ−メチルグリシン，Ｎ−メチル−β−アラニン，Ｌ−グルタミン酸等のアミノ酸との縮合物であるＮ−アシルアミノ酸及びその塩等が挙げられる。
【０００９】
Ｎ−アシルメチルタウリン塩としては、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム，ラウロイルメチルタウリンナトリウム，ミリストイルメチルタウリンナトリウム，パルミトイルメチルタウリンナトリウム，ステアロイルメチルタウリンナトリウム等が挙げられる。
Ｎ−アシルアミノ酸及びその塩としては、Ｎ−アシル−メチルグリシン，Ｎ−アシル−メチルグリシンナトリウム，Ｎ−アシル−メチルグリシンカリウム等のＮ−アシルグリシン及びその塩；Ｎ−アシル−Ｎ−メチル−β−アラニン，Ｎ−ラウロイル−Ｎ−メチル−β−アラニンナトリウム等のＮ−アシルβ−アラニン及びその塩；Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸二ナトリウム，Ｎ−アシル−Ｌ−グルタミン酸トリエタノールアミン，Ｎ−アシル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ラウロイル−グルタミン酸トリエタノールアミン，Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ミリストイル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム，Ｎ−ミリストイル−Ｌ−グルタミン酸カリウム，Ｎ−ヤシ油アルキル−グルタミン酸トリエタノールアミン等のＮ−アシルグルタミン酸及びその塩；Ｎ−ラウロイル−サルコシントリエタノールアミン等のＮ−アシル−サルコシン及びその塩等が挙げられる。
これらの崩壊分散剤は、１種又は複数種を含有させることができる。
また、アミノ酸系陰イオン界面活性剤からなる崩壊分散剤に加えて、高級脂肪酸，アルキルエーテルカルボン酸，アルキル又はアルケニルコハク酸等のカルボキシル基をもつ界面活性剤；アルキルベンゼンスルホン酸，α−オレフィンスルホン酸，アルカンスルホン酸，スルホコハク酸モノ又はジアルキルエステル，ナフタリンスルホン酸，石油スルホン酸等のスルホン酸基をもつ界面活性剤；アルキル硫酸エステル等の硫酸エステル；高級アルコールのリン酸モノ又はジエステル等のリン酸エステル等の粒状肥料の崩壊を促進する他の崩壊促進剤と混合して用いることもできる。
【００１０】
鉄鋼スラグに対する崩壊分散剤の含有量は、０．００１〜１０ｗｔ％好ましくは０．０１〜５ｗｔ％が好適である。
崩壊分散剤の含有量が０．０１ｗｔ％より少なくなるにつれ崩壊性が低下する傾向がみられ、５ｗｔ％より多くなるにつれ崩壊分散剤の添加量に比例した崩壊性の向上効果が期待できず、崩壊分散剤の添加量の増加によって製造コストが増加する傾向がみられる。特に、０．００１ｗｔ％より少なくなるか１０ｗｔ％より多くなると、これらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくない。
【００１１】
バインダーの含有量は、バインダーの含有固形物量が鉄鋼スラグ１００重量部に対し５〜１０重量部が好適である。
バインダーの含有固形物量が鉄鋼スラグ１００重量部に対し５重量部より少なくなるにつれ、造粒された粒状肥料の機械的強度が小さく粉状化し易くなる傾向がみられ、１０重量部より多くなるにつれ造粒された粒状肥料の乾燥時間が長くなり生産性が低下するとともに、バインダーの添加量の増加によって製造コストが増加する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。
【００１２】
鉄鋼スラグ粒状肥料の製造方法としては、高炉スラグ、転炉スラグ等の鉄鋼スラグに、リグニンスルホン酸等のバインダーを噴霧又は混合するとともに、崩壊分散剤の水溶液又は水分散液を添加し、公知の造粒機を用いて、平均粒径０．１〜２０ｍｍ好ましくは１〜１０ｍｍに造粒する。また、水にバインダー及び崩壊分散剤を溶解又は分散させた水溶液又は水分散液を噴霧又は混合して、造粒することもできる。造粒した後、乾燥して鉄鋼スラグ粒状肥料を得ることができる。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鉄鋼スラグ粒状肥料であって、前記崩壊分散剤が、Ｎ−アシルメチルタウリン塩の内の少なくとも１種である構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）崩壊分散剤がＮ−アシルメチルタウリン塩の内の少なくとも１種なので、安全性が高く水に対する溶解性に優れているとともに、耐硬水性、耐酸性、耐アルカリ性にも優れているため、高塩基性の鉄鋼スラグであっても溶解性が低下することがなく、水中で容易に溶解して、鉄鋼スラグ粒状肥料を迅速に崩壊して分散させることができる。
【００１４】
ここで、Ｎ−アシルメチルタウリン塩は、請求項１で説明しているので、ここでは説明を省略する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の鉄鋼スラグ粒状肥料であって、前記崩壊分散剤が、ヤシ油脂肪酸に由来している構成を有している。
この構成により、請求項１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）崩壊分散剤がヤシ油脂肪酸に由来しているので、施肥された土壌中で分解され植物や土壌に対する安全性に優れる。
【００１６】
ここで、ヤシ油脂肪酸に由来した崩壊分散剤としては、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム，Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム等が挙げられる。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の鉄鋼スラグ粒状肥料であって、目開き１ｍｍの篩を７０〜１００ｗｔ％通過し、目開き７５μｍの篩を１５〜４０ｗｔ％通過するような粒度分布の鉄鋼スラグが造粒された構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）鉄鋼スラグが、目開き１ｍｍの篩を７０〜１００ｗｔ％通過し、目開き７５μｍの篩を１５〜４０ｗｔ％通過するような粒度分布なので、造粒の核となる粒子が多く存在し造粒性に優れるとともに、少ない量のバインダーで造粒することができる。
【００１８】
ここで、目開き１ｍｍの篩を通過する鉄鋼スラグの量が７０ｗｔ％未満になると、粗い粒子が増えるため造粒性が悪化する傾向がみられ好ましくない。また、目開き７５μｍの篩を通過する鉄鋼スラグの量が１５ｗｔ％より少なくなると、粗い粒子が増えるため造粒性が悪化する傾向がみられ、４０ｗｔ％より多くなると粒子が微細化し造粒の核となる粒子が少なくなるので造粒性が悪化し、また造粒に必要なバインダーの量が増えバインダーのコストが増大する傾向がみられるため好ましくない。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の鉄鋼スラグ粒状肥料によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）安全性が高く水に対する溶解性に優れており、水中で容易に溶解して迅速に崩壊して分散される崩壊性に優れた鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することができる。
（２）植物の生育に必要な窒素成分を有するアミノ酸系陰イオン界面活性剤を含有しているので、施肥効果の高い鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）安全性が高く水に対する溶解性に優れているとともに、耐硬水性、耐酸性、耐アルカリ性にも優れているため、高塩基性の鉄鋼スラグであっても溶解性が低下することがなく、水中で容易に溶解して迅速に崩壊して分散される崩壊性に優れた鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）施肥された土壌中で分解され植物や土壌に対する安全性に優れた鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）造粒の核となる粒子が多く存在し造粒性に優れるとともに、少ない量のバインダーで造粒することができるので、造粒された粒状肥料の乾燥時間を短くすることができ生産性が向上するとともに、バインダーの添加量を削減できる鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
鉄鋼スラグとしての製鋼スラグの１種である転炉スラグに、リグニンスルホン酸塩のバインダー（日本製紙ケミカル製）を混合し、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウムを有効成分とする崩壊分散剤の水溶液を添加し造粒して（平均粒径２ｍｍ）、実施例１の鉄鋼スラグ粒状肥料を得た。
なお、転炉スラグ（製鋼スラグ）は、目開き１ｍｍの篩を９７ｗｔ％通過し、目開き７５μｍの篩を２７ｗｔ％通過する粒度分布のものを用いた。また、バインダーの含有固形物量は製鋼スラグ１００重量部に対し８．５重量部、崩壊分散剤の含有量は製鋼スラグに対して０．５ｗｔ％になるようにした。
（実施例２）
転炉スラグ（製鋼スラグ）として、目開き１ｍｍの篩を８５ｗｔ％通過し、目開き７５μｍの篩を２１ｗｔ％通過する粒度分布のものを用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２の鉄鋼スラグ粒状肥料を得た。
【００２４】
（比較例１）
ポリオキシアルキレン多環フェニルエーテル・サルフェート・アンモニウム塩を有効成分とする崩壊分散剤を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例１の鉄鋼スラグ粒状肥料を得た。
（比較例２）
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムを有効成分とする崩壊分散剤を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例２の鉄鋼スラグ粒状肥料を得た。
（比較例３）
ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸を有効成分とする崩壊分散剤を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例３の鉄鋼スラグ粒状肥料を得た。
（比較例４）
パラフィンスルホン酸ナトリウムを有効成分とする崩壊分散剤を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例４の鉄鋼スラグ粒状肥料を得た。
【００２５】
（崩壊性の評価）
独立行政法人肥飼料検査所の「造粒した肥料の崩壊性試験方法」に基づいて実施例１〜２、比較例１〜４の鉄鋼スラグ粒状肥料の崩壊性を評価した。鉄鋼スラグ粒状肥料は、以下に説明する水中崩壊性試験、土壌中崩壊性試験の両方について判定基準を満足したときに崩壊性があると評価される。また、水中崩壊性試験は判定基準を満足したが土壌中崩壊性試験は判定基準を満足しないときでも、土壌処理を行った試料の硬度が判定基準を満足したときは崩壊性があると評価される。
以下、各々の試験方法、判定基準、結果及び評価について説明する。
【００２６】
（水中崩壊性試験）
実施例１〜２、比較例１〜４の鉄鋼スラグ粒状肥料を目開き２ｍｍの篩で篩い分け、篩上に残ったものを試料として、以下の試験方法で水中崩壊性試験を行った。
試料５０粒を篩上に並べて篩よりも大きな容器中に置き、試料が十分水に浸かるまで静かに容器に水（室温）を注いだ。２４時間静置後、篩を水中から静かに取り出して篩の上に残存する未崩壊粒を数え、その残存割合（百分率）を求めた。崩壊性があると評価される判定基準は、残存割合が２０％以下の場合である。
残存割合は、実施例１及び実施例２では０％、比較例１では８０％、比較例２では６０％、比較例３では６０％、比較例４では７５％であった。
以上の結果から、実施例１及び実施例２の鉄鋼スラグ粒状肥料は水中崩壊性試験の判定基準を満足した。
【００２７】
（土壌中崩壊性試験）
水中崩壊性があると評価された実施例１及び実施例２の鉄鋼スラグ粒状肥料について、以下の試験方法で土壌中崩壊性試験を行った。試料は、実施例１、実施例２の鉄鋼スラグ粒状肥料を目開き２ｍｍの篩で篩い分け、篩上に残ったものを用いた。
試料５０粒を１００ｍＬビーカーに採り、乾土（粒径１ｍｍ未満）５０ｇを加えて混合し、使用土壌の最大容水量の６０％になるように水を加えた後、土壌の上面をラップフィルムで覆って１週間放置した（以下、この操作を土壌処理という）。
次に、土壌処理を行った試料及び土壌の全量を目開き２ｍｍの篩の上に均一にあけ、篩よりも大きな容器中で静かに水（室温）を注いだ。２４時間静置後、篩を静かに取り出して篩の上に残存する未崩壊粒を数え、その残存割合（百分率）を求めた。崩壊性があると評価される判定基準は、残存割合が２０％以下の場合である。
残存割合は、実施例１及び実施例２とも９６％であった。
以上の結果から、実施例１及び実施例２の鉄鋼スラグ粒状肥料は土壌中崩壊性試験の判定基準を満足しなかった。
【００２８】
（土壌処理を行った試料の硬度測定）
土壌処理を行った試料を２０粒取り出し、平滑なガラス板の上に試料を置き、上から外径０．８ｍｍのガラス棒で試料を圧縮して、崩壊させたときの力の大きさ（硬度）を測定した。崩壊性があると評価される判定基準は、２０粒の平均の硬度が１００ｇｆ以下の場合である。
平均の硬度は、実施例１では２３．８ｇｆ、実施例２では２８．７ｇｆであった。
以上の結果から、実施例１及び実施例２の鉄鋼スラグ粒状肥料は、水中崩壊性試験の判定基準、土壌処理を行った試料の硬度の判定基準の両方を満足した。
なお、鉄鋼スラグとして高炉徐冷スラグ，高炉水砕スラグを用いて造粒した鉄鋼スラグ粒状肥料についても同様に崩壊性の評価を行ったところ、製鋼スラグを用いた実施例１や実施例２の場合と同様に、良好な崩壊性を示した。
以上のように本実施例によれば、崩壊性に優れた鉄鋼スラグ粒状肥料が得られることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、鉄鋼スラグを造粒した鉄鋼スラグ粒状肥料に関し、安全性が高く水に対する溶解性に優れており、崩壊性、特に水中で容易に溶解して迅速に崩壊して分散される水中崩壊性に優れるとともに、施肥効果にも優れた鉄鋼スラグ粒状肥料を提供することができる。