(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般廃棄物を原料とし、可溶性けい酸を３２質量％〜３８質量％、アルカリ分を３５質量％以上含み、塩基度が０．８〜１．２、粒径が０．１２ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である溶融スラグからなることを特徴とするイネ科植物用けい酸質肥料（ただし、芝生の目土として使用される芝生育成促進材を除く）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物を原料とするイネ科植物用けい酸質肥料に関する。
【背景技術】
【０００２】
イネ科植物の生育には、茎（イネ）や根が健全に生長するため、大量のけい酸を必要とする。しかし、茎（イネ）等に吸収されたけい酸は稲わら等として水田から持ち出されるため、同一の土壌でイネ科植物を繰り返し生育させるためには、何らかの手段を用いて、けい酸を土壌に補給する必要がある。一般に土壌には植物が吸収できる可溶性けい酸が少なく、灌漑水からのけい酸の補給も少ないため、けい酸補給手段として、けい酸質肥料が使用される。
【０００３】
けい酸質肥料としては、鉱さいけい酸質肥料（通称「ケイカル」）等が従来より使用されている。例えば特許文献１では、イネ科作物の栽培用として、製銑鉱さい、製鋼鉱さい、フェロアロイ鉱さい、熔成りん肥の１種又は２種以上から選択される、７５μｍ以下の粒度をもつ可溶性けい酸含有物に、溶出促進剤を添加、反応させて、可給態けい酸を富化した、アルカリ性を示す高度けい酸質肥料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４３９６８５号公報
【特許文献２】特許第５５９４７０７号公報
【特許文献３】特許第５５９０９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般廃棄物や下水汚泥、それらの焼却灰等を溶融炉で溶融処理した後、冷却固化させることで生成される溶融スラグは、資源の有効利用の観点からアスファルト合成用骨材、コンクリート二次製品用骨材や埋戻し材等に利用されている。
【０００６】
溶融スラグの用途拡大のため、特許文献２では、下水汚泥から生成された溶融スラグを肥料として活用する方法が開示されている。具体的には、下水汚泥溶融スラグのク溶性リン酸含有量を分析し、分析されたク溶性リン酸含有量に応じて該下水汚泥溶融スラグを分類して複数の貯蔵設備に貯蔵し、生産すべき肥料のク溶性リン酸含有量に応じて前記貯蔵設備から下水汚泥溶融スラグを取り出して混合する肥料の生産方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、一般廃棄物から生成された溶融スラグのけい酸質肥料への適用は未だ図られていない。
特許文献３には、一般廃棄物及び／又は産業廃棄物を溶融炉で溶融処理し、溶融物を水で急速破砕することで生成される水冷式溶融スラグからなる芝生育成促進材の発明が開示されているが、芝生育成促進材は、芝生における目土（芝生管理において、その目的に応じて芝生上に散布する土壌）として使用される。芝生は、踏圧などにより地表面にある芝草の生長点が地表よりも高い位置へ年々移動するため、害虫や外気温など外界の影響を受けやすくなる。そのため、芝生を保護する目的で目土が散布される。さらにまた、特許文献３には、けい酸質肥料に関する記載及び示唆が無い。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、一般廃棄物（自治体が処理する指定産業廃棄物を含む）を主原料とする新たなイネ科植物用けい酸質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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るイネ科植物用けい酸質肥料は、一般廃棄物を原料とし、可溶性けい酸を３２質量％〜３８質量％、アルカリ分を３５質量％以上含み、塩基度が０．８〜１．２、粒径が０．１２ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である溶融スラグからなることを特徴としている。ただし、芝生の目土として使用される芝生育成促進材を除く。
【００１０】
なお、本発明における「一般廃棄物」は、自治体が処理する指定産業廃棄物を含んでいる。
【００１１】
一般廃棄物中の灰分（Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ）及び副原料（コークス、石灰石又はけい砂）の灰分をガス化溶融炉で高温溶融し、これを水冷（急冷）処理することにより、灰分中のけい酸（ＳｉＯ２）や石灰分（ＣａＯ）を主成分とする溶融スラグが生成される。この時、溶融スラグに含まれるけい酸や石灰分は可溶性となる。
その際、一般廃棄物と共にコークスをガス化溶融炉に投入することにより、ガス化溶融炉の炉下部が高温（１７００℃〜１８００℃）かつ強還元雰囲気となり、一般廃棄物に含まれる鉛などの低沸点重金属類は揮発し、溶融スラグへの移行が抑制される。一方、鉄や銅などの高沸点重金属類は、水砕処理後に分離除去され、重金属類を殆ど含まない、天然材料と同等の安全性を有する溶融スラグとなる。
【００１２】
また、一般廃棄物と共に石灰石又はけい砂をガス化溶融炉に投入する。具体的には、処理対象物の種類や処理対象物中の灰分割合を考慮して石灰石又はけい砂の投入割合を設定すると共に、発生溶融スラグの成分（ＳｉＯ２、ＣａＯ）を定期的に分析し、その結果に基づいて石灰石又はけい砂の投入割合を調整する。これにより、溶融スラグの品質を常時安定させることができる。
【００１６】
ここで、「可溶性」とは、水には溶けないが、根から出る根酸で溶けることを意味し、「可溶性けい酸」は、肥料のけい酸成分のうち３０℃、０．５Ｍ塩酸に溶けるけい酸をいう。また、「アルカリ分」は、石灰分（ＣａＯ）、苦土（ＭｇＯ）のアルカリ総量を表す指標で、アルカリ分（質量％）＝ＣａＯ質量％＋ＭｇＯ質量％×（５６（ＣａＯの分子量）／４０（ＭｇＯの分子量））により算出される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、一般廃棄物とコークスと石灰石又はけい砂とをガス化溶融炉に投入して溶融処理し、溶融物を水砕処理した後、生成された溶融スラグに含まれるメタルを分離除去することにより、有害物質を殆ど含まず、安定した品質のイネ科植物用けい酸質肥料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るイネ科植物用けい酸質肥料の製造に使用するガス化溶融炉の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
【００２１】
本発明の一実施の形態に係るイネ科植物用けい酸質肥料の製造に使用するガス化溶融炉１０を図１に示す。本実施の形態におけるガス化溶融炉１０はシャフト炉式ガス化溶融炉である。炉本体は、円筒状のシャフト部１１、シャフト部１１の下端から下方に向けて縮径する逆円錐部１２、及び炉底部１３から構成されている。
【００２２】
シャフト部１１の頂部には、一般廃棄物及び副原料（コークス、石灰石又はけい砂）を投入するための投入口２０が設けられ、投入口２０の側方には、炉内で発生した排ガスを排出するための排出口２１が設けられている。
一方、炉底部１３の側壁には、炉内で生成された溶融物を排出するための出湯口１８が設けられている。
【００２３】
また、シャフト部１１の側壁下端部と炉底部１３の側壁には、炉内に空気を供給するための送風口１５、１４が設けられている。送風機１６により送風される空気が送風口１５、１４から炉内に供給される。なお、炉底部１３の側壁に設けられている送風口１４から炉内に供給される空気は、酸素発生装置１７により酸素富化空気とされる。
【００２４】
次に、上記構成を有するガス化溶融炉１０を用いてイネ科植物用けい酸質肥料を製造する方法について説明する。
投入口２０から炉内に、一般廃棄物とコークスと石灰石又はけい砂とを投入する。ガス化溶融炉１０に投入するコークスの量は一般廃棄物投入量１ｔｏｎ当たり２０ｋｇ〜７０ｋｇ、石灰石又はけい砂の投入量は一般廃棄物投入量１ｔｏｎ当たり１５ｋｇ〜７０ｋｇとする。なお、一般廃棄物は、産業廃棄物以外の廃棄物であって、自治体が処理する指定産業廃棄物を含む。
【００２５】
ガス化溶融炉１０内は、上部から乾燥・予熱帯Ａ（３００℃〜４００℃）、熱分解ガス化帯Ｂ（３００℃〜１０００℃）、燃焼帯Ｃ（１０００℃〜１７００℃）、溶融帯Ｄ（１７００℃〜１８００℃）に区分される。
【００２６】
［溶融処理］
投入口２０から炉内に投入された一般廃棄物は、乾燥・予熱帯Ａで熱せられ、一般廃棄物に含まれる水分が、炉下部より上昇する燃焼分解ガスにより蒸発する。乾燥した一般廃棄物は次第に降下し、熱分解ガス化帯Ｂにおいて可燃分がガス化され、排出口２１から排出される。
一般廃棄物中の灰分はコークスと共に燃焼帯Ｃを通過して溶融帯Ｄまで降下する。溶融帯Ｄまで降下したコークスは、送風口１４から吹き込まれた酸素富化空気により１７００℃〜１８００℃で高温燃焼し、炉底部１３にコークスベッド層（火格子）を形成することにより、還元雰囲気の形成と灰分の安定溶融を実現する。灰分中の低沸点重金属類（鉛など）は揮発して溶融飛灰となり、排ガスと共に排出口２１から排出される。
【００２７】
［排ガス処理］
排出口２１から排出された排ガスは、必要に応じてサイクロン（図示省略）に導入され、排ガス中の可燃性ダストがサイクロンで捕集される。捕集された可燃性ダストは、送風口１４からガス化溶融炉１０内に吹き込まれる。一方、サイクロンから排出された排ガスは、燃焼室（図示省略）へ導入され完全燃焼された後、ボイラ（図示省略）で熱回収され、最終的に煙突（図示省略）から大気中へ放出される。
【００２８】
［水砕処理］
灰分が溶融した溶融物は、石灰石の塩基度調整作用により十分に流動性を高めた状態で出湯口１８から排出され、樋１９を介して水砕装置２２に投入される。
水砕装置２２は、ガス化溶融炉１０から排出された溶融物を冷却して凝固させる冷却水を貯留するケーシング２３と、ガス化溶融炉１０から排出された溶融物に水を噴射して溶融物を細かく分散させる噴射ノズル２４と、ケーシング２３内に設置されたスクレーパ式のコンベア２５とを備えている。噴射水によって細かく分散された溶融物は、ケーシング２３内で冷却凝固して溶融スラグと鉄や銅などメタルとなり、コンベア２５によりケーシング２３から搬出され、磁選機２６へ搬送される。
［メタル分離処理］
磁選機２６により溶融スラグからメタルが分離除去され、有害物質を殆ど含まない溶融スラグとなる。
【００２９】
［破砕・磨砕処理］
溶融物を水で急速破砕することにより生成される溶融スラグは、粒度分布が不均一で、表面が針状や角状になっているものが含まれている。そのため、本実施の形態では、破砕装置（図示省略）又は磨砕装置（図示省略）を用いて破砕処理又は磨砕処理を行い、粒度調整を行うと共に、溶融スラグの表面を平滑化させる。破砕処理又は磨砕処理による粒度調整は、溶融スラグの粒径が５ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下となるように処理条件を設定する。
【００３０】
破砕処理又は磨砕処理することによる粒子の微細化は、比表面積増加と根部での反応性を向上させ、イネ科植物への肥料成分の供給を促進させることができる。ただし、肥料散布時に微粒分が飛散する場合があるので、粒径は０．１２ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００３１】
上記方法により製造されたイネ科植物用けい酸質肥料は、可溶性けい酸を２０質量％以上（稼働施設における測定結果では３２質量％〜３８質量％）、アルカリ分を３５質量％以上（稼働施設における測定結果では３９質量％〜４１質量％）含み、塩基度は０．８〜１．２である。
【００３２】
参考までに、登録の有効期間が６年である鉱さいけい酸質肥料の公定規格は、可溶性けい酸及びアルカリ分を保証するものにあっては、可溶性けい酸が１０．０質量％以上、アルカリ分が３５．０質量％以上とされている。
【００３３】
上記方法により製造されたイネ科植物用けい酸質肥料に含まれる有害物質の含有量を表１に、有害物質の溶出量を表２にそれぞれ土壌汚染対策法の環境基準値と共に示す。同表より、上記方法により製造されたイネ科植物用けい酸質肥料に含まれる有害物質は、環境基準値より一桁レベルが小さいことがわかる。
【００３４】
【表１】
0006782061.tif 000002
【００３５】
【表２】
0006782061.tif 000003
【００３６】
このように、上記方法により製造されたイネ科植物用けい酸質肥料は、可溶性けい酸を多く含み、有害物質を殆ど含んでいないことから、イネ科植物の肥料として好適である。
【００３７】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【符号の説明】
【００３８】
１０：ガス化溶融炉、１１：シャフト部、１２：逆円錐部、１３：炉底部、１４、１５：送風口、１６：送風機、１７：酸素発生装置、１８：出湯口、１９：樋、２０：投入口、２１：排出口、２２：水砕装置、２３：ケーシング、２４：噴射ノズル、２５：コンベア、２６：磁選機、Ａ：乾燥・予熱帯、Ｂ：熱分解ガス化帯、Ｃ：燃焼帯、Ｄ：溶融帯
【図１】
0006782061.tif 000004