JP2000264763A

JP2000264763A - Ｋ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２系結晶物質および緩効性カリ肥料

Info

Publication number: JP2000264763A
Application number: JP11073716A
Authority: JP
Inventors: Tatsuto Takahashi; 達人高橋; Norio Isoo; 典男磯尾; Takeshi Kawashima; 健川島; Etsuo Hamada; 悦男浜田; Yasuko Yao; 泰子八尾; Kaoru Sato; 馨佐藤; Kenji Matsubara; 健次松原; Minoru Hosoda; 実細田; Takashi Akiyama; 堯秋山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-09-26
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: JP3649029B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水に溶け難く、緩効性カリ肥料に適した全く
新規なＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶物質を提供する
こと、および安定した緩効性を発揮することができる緩
効性カリ肥料を提供すること。【解決手段】Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表され
る結晶構造とすることにより、水に溶け難いＫ_２Ｏ−Ｃ
ａＯ−ＳｉＯ_２系結晶物質とする。また、このような構
造の結晶を含有することにより、安定した緩効性を示す
緩効性カリ肥料を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｋ_２Ｏ−ＣａＯ−
ＳｉＯ_２系結晶物質および緩効性カリ肥料緩効性カリ肥
料に関する。

【０００２】

【従来の技術】植物の生育にとって肥料は欠かせないも
のであり、中でも窒素、燐酸、カリウムは三大成分とし
て育成に合わせて施肥される。このような肥料は土壌に
施され、灌水に溶解し植物の根から少しずつ時間をかけ
て吸収される。

【０００３】しかし、植物の吸収は数日から数週間かけ
て行われるので、この間に吸収されずに流れ去ってしま
うものもある。水に溶けやすい肥料ではこのように流れ
去る分が多く、このような肥料では少量ずつ何回も手間
をかけて施肥する必要があった。

【０００４】そこで、このような手間を省くことが可能
なように、近年、１回の施肥で長期間にわたって作物を
育成することができる肥料、すなわち土壌中で徐々に溶
出して肥効が長期間持続する肥料（緩効性肥料）が要望
されるようになってきた。

【０００５】緩効性肥料としては、上記三大肥料要素を
単独に含むものや複合して含むもの、あるいは補助要素
を同時に含むもの等種々のものが提案され、製造されて
いる。これら三大肥料の中でも、カリウムは、生育の初
期には少量でよいが、結実期には多量に必要とされ、緩
効性カリ肥料が重要視されている。

【０００６】従来から、緩効性カリ肥料として、水に対
して難溶であるが植物の根から分泌するクエン酸水溶液
には溶けるク溶性カリ肥料が用いられている。なお、ク
溶とは２ｗｔ％クエン酸水溶液に可溶であることをい
う。このような水に難溶なク溶性カリ肥料は、灌水によ
る流出が防止されるとともに、根から分泌されるクエン
酸には溶解するので、根の発育にともなって分泌するク
エン酸が増加するに従い、その吸収量も増加する。した
がって、理想的な緩効性を示す。

【０００７】このようなク溶性の緩効性カリ肥料として
は、例えば、特開昭５５−５７８５号公報に開示された
ものがある。この公報には、火力発電所の排ガス集塵装
置から回収されるフライアッシュに炭酸カリや苛性カリ
などのカリウム源を加え、この配合原料を８００から１
１００℃で焼成し、固相反応によってフライアッシュ成
分とカリウム分とを化合させたク溶性の緩効性カリ肥料
が示されている。

【０００８】この緩効性カリ肥料は、フライアッシュと
カリウム源とを主成分とし、この両者にＡｌ_２Ｏ_３、ア
ルカリ土類金属酸化物、Ｆｅ_２Ｏ_３などが結合した焼結
体であり、Ｋ_２Ｏを２２％程度含み、Ｋ_２Ｏが高い比率
でク溶化されており、水溶性のＫ_２Ｏがわずかしか存在
せず、良好な緩効性を示すことが記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような緩
効性カリ肥料は、焼結により製造されるものであり、固
相反応により結晶化されるものであるから、均一に反応
しにくい。そのため、その焼成条件や原料であるフライ
アッシュの組成等が変化すると、生成する結晶の種類、
存在割合、得られる結晶の結晶性等が大きく変化し、そ
れにともなって溶解性が大幅に変化する。したがって、
適度な緩効性を有するものを製造しようとする場合に
は、カリ以外の原料の組成および焼成条件を厳密に制御
する必要があり、製造しにくいという問題点がある。

【００１０】一方、クエン酸に溶解するカリ化合物とし
ては、Ｋ_２Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ_２、２Ｋ_２Ｏ・ＣａＯ・
３ＳｉＯ_２、Ｋ_２Ｏ・３ＣａＯ・６ＳｉＯ_２、２Ｋ_２Ｏ
・ＣａＯ・６ＳｉＯ_２等のＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系
の結晶が知られている。しかし、いずれも水に溶けやす
く、これら単独では緩効性カリ肥料として使用すること
ができない。このため、これらの化合物とともに種々の
物質を存在させて、水への溶解性を調整せざるを得な
い。水に溶解し難いＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系の結晶
が存在すれば比較的容易にク溶性カリ肥料を製造するこ
とができるが、このような水に難溶なＫ_２Ｏ−ＣａＯ−
ＳｉＯ_２系の結晶物質は未だ見出されていない。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、水に溶け難く、緩効性カリ肥料に適した全
く新規なＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶物質を提供す
ることを目的とする。また、安定した緩効性を発揮する
ことができる緩効性カリ肥料を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表さ
れる結晶構造を有することを特徴とするＫ_２Ｏ−ＣａＯ
−ＳｉＯ_２系結晶物質を提供する。

【００１３】第２発明は、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ
_２で表される結晶構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ
_２系結晶を含むことを特徴とする緩効性カリ肥料を提供
する。

【００１４】第３発明は、第２発明の緩効性カリ肥料に
おいて、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表される結晶
構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶と、Ｋ_２
Ｏを含むガラス体とを主体とすることを特徴とする記載
の緩効性カリ肥料を提供する。

【００１５】第４発明は、第２発明の緩効性カリ肥料に
おいて、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表される結晶
構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶と、実質
的にＫ_２Ｏを含まないＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶と、Ｋ_２
Ｏを含むガラス体とを主体とすることを特徴とする緩効
性カリ肥料を提供する。

【００１６】第５発明は、第３発明または第４発明の緩
効性カリ肥料において、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２
で表される結晶構造以外の結晶構造を有するＫ_２Ｏ−Ｃ
ａＯ−ＳｉＯ_２系結晶が含まれていることを特徴とする
緩効性カリ肥料を提供する。

【００１７】第６発明は、第２発明ないし第５発明のい
ずれかにおいて、Ｋ_２Ｏ、ＳｉＯ_２、およびＣａＯを必
須成分とし、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｆｅ_ｔＯを
選択成分とすることを特徴とする緩効性カリ肥料を提供
する。

【００１８】第７発明は、第６発明の緩効性カリ肥料に
おいて、溶融状態から固化されたことを特徴とする緩効
性カリ肥料を提供する。

【００１９】第８発明は、第７発明の緩効性カリ肥料に
おいて、溶融金属存在下で溶融スラグにカリ源を加えて
固化されたことを特徴とする緩効性カリ肥料を提供す
る。

【００２０】なお、本発明において、Ｆｅ_ｔＯは、鉄酸
化物の総称であって、ＦｅＯおよびＦｅ_２Ｏ_３の両方を
含むものである。また、マンガン酸化物は、通常、Ｍｎ
Ｏであるが、本発明では水に難溶であればマンガンは必
ずしも２価に限定されるものではない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明においては、新規なＫ_２Ｏ−ＣａＯ−Ｓ
ｉＯ_２系結晶物質として、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ
_２で表される結晶構造を有するものを提供するものであ
る。

【００２２】本発明者らは、ＳＥＭ観察、ＥＤＸ分析お
よびＸ線回折の結果から、全く新規なＫ_２Ｏ−ＣａＯ−
ＳｉＯ_２系の結晶物質としてＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２Ｓｉ
Ｏ_２の存在を見出した。

【００２３】具体的には、Ｋ_２Ｏ：ＣａＯ：ＳｉＯ_２の
モル比を１：２：２に調整した原料を大気雰囲気下で焼
結させ、ＳＥＭ観察、ＥＤＸ分析およびＸ線回折を行っ
た結果、ＳＥＭ観察によりほぼ単相であることが確認さ
れ、ＥＤＸによる半定量によりＫ：Ｃａ：Ｓｉのモル比
が１：１：１、つまりＫ_２Ｏ：ＣａＯ：ＳｉＯ_２のモル
比が１：２：２であることが確認され、しかもＸ線回折
によりバックグラウンドの少ないきれいな回折パターン
が得られ、この回折パターンは既存物質とは異なるもの
であった。このことから、ほぼＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２Ｓ
ｉＯ_２の結晶からなる新規物質が形成されたことが確認
された。この試料について、水溶性Ｋ_２Ｏの量（水溶
率）およびク溶性Ｋ_２Ｏの量（ク溶率）を測定したとこ
ろ、それぞれ１６．４％および９８．７％であった。

【００２４】すなわち、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２
で表される結晶構造を有し、水に難溶性であり、良好な
ク溶性を示す結晶物質が見出されたのである。この点、
従来から知られていたＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系の結
晶物質であるＫ_２Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ_２、２Ｋ_２Ｏ・Ｃ
ａＯ・３ＳｉＯ_２、Ｋ_２Ｏ・３ＣａＯ・６ＳｉＯ_２、２
Ｋ_２Ｏ・ＣａＯ・６ＳｉＯ_２等とは異なる性質を有する
ものであり、緩効性カリ肥料として好適である。

【００２５】したがって、本発明では、以上のようなＫ
_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表される結晶構造を有す
る水に難溶性の結晶性物質を含む緩効性カリ肥料を提供
する。

【００２６】本発明の緩効性カリ肥料は、全部がＫ_２Ｏ
・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表される結晶構造を有する結
晶であってもよいし、その一部がＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２
ＳｉＯ_２で表される結晶構造を有する結晶であってもよ
い。

【００２７】一部がＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表
される結晶構造を有する結晶である場合には、全体とし
て緩効性を示せば、その他の成分は通常緩効性カリ肥料
に含まれるものであればよい。

【００２８】具体例としては、（１）Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ
・２ＳｉＯ_２で表される結晶構造を有する結晶と、Ｋ_２
Ｏを含むガラス体とを主体とするもの、および（２）Ｋ
_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表される結晶構造を有す
るＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶と、実質的にＫ_２Ｏ
を含まないＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶と、Ｋ_２Ｏを含むガ
ラス体とを主体とするものを挙げることができる。ま
た、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表される結晶構造
以外の結晶構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ _２系結
晶は上述したように水に溶けやすいが、緩効性が維持さ
れれば多少は含まれていてもよい。

【００２９】そして、このような（１）および（２）の
ようなカリ肥料を得るためには、原料としてＫ_２Ｏ、Ｓ
ｉＯ_２、およびＣａＯを必須成分とし、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍ
ｇＯ、ＭｎＯ、Ｆｅ_ｔＯを選択成分とするものを用いる
ことが好ましい。

【００３０】このような（１）のカリ肥料では、水に溶
解し難いＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２の結晶と、やは
り水に溶解し難いＫ_２Ｏ含有ガラス体が存在しているた
め、Ｋ_２Ｏが緩やかに溶解し、Ｋ_２Ｏ肥料として適切な
緩効性を示す。また、肥料を構成する結晶が固定されて
いるため、安定性が高い。さらに、結晶とガラス体との
混合体であるから、全てガラス化または結晶化するより
も製造が容易である。

【００３１】また、（２）のカリ肥料では、実質的にＫ
_２Ｏを含まないＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶は水に溶解しや
すいが、Ｋ_２Ｏの溶解には影響を与えないため、やは
り、Ｋ _２Ｏが緩やかに溶解し、Ｋ_２Ｏ肥料として適切な
緩効性を示す。また、肥料を構成する結晶の結晶系が固
定的であるため、安定性が高い。さらに、実質的にＫ_２
Ｏを含まないＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶は晶出しやすく、
上記（１）よりも製造が容易である。

【００３２】このような結晶およびガラス体を存在させ
るためには、典型的には、原料を一旦溶融させてから冷
却することにより一部を結晶化させる。そして、Ｍｇ
Ｏ、ＭｎＯおよびＦｅＯの他の２価金属の酸化物は、Ｃ
ａＯのサイトに置換固溶してこれらの結晶に入り込む
か、または水に溶解し難い結晶構造の一部を構成するも
のと考えられる。なお、上記（１）および（２）の状態
は、原料組成および溶融後の冷却条件を適切に制御する
ことにより得ることができる。

【００３３】なお、一部がＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ
_２で表される結晶構造を有する結晶である場合に、残部
が結晶のみであってもよいが、残部の結晶は、実質的に
Ｋ_２Ｏを含まないＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶を主体とする
ことが好ましい。また、この場合でもＫ_２Ｏ・２ＣａＯ
・２ＳｉＯ_２で表される結晶構造以外の結晶構造を有す
るＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶は、緩効性が維持さ
れれば多少は含まれていてもよい。

【００３４】本発明の緩効性カリ肥料は、上述したよう
に、Ｋ_２Ｏ、ＳｉＯ_２、およびＣａＯを必須成分とし、
Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｆｅ_ｔＯを選択成分とす
るものが好ましいが、この場合に、ＭｇＯ、ＭｎＯおよ
びＦｅＯの他の２価金属の酸化物は、主にＣａＯのサイ
トに置換固溶してこれらの結晶に入り込み、Ａｌ_２Ｏ _３
はＳｉＯ_２と同様の作用を有すると考えられるから、こ
れらをグループ分けし、Ｋ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系状
態図でその組成を表すことができる。Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ
・２ＳｉＯ_２の結晶を晶出させるためには、Ｋ_２Ｏ：Ｃ
ａＯ：ＳｉＯ_２の比率がモル比で１：２：２：の近傍で
あることが好ましいが、この比率から大きく外れていて
も、例えばＫ_２Ｏ：ＣａＯ：ＳｉＯ_２＝１：３：３ある
いは２：２：３等であっても晶出させることは可能であ
る。

【００３５】また、肥料の有効性の観点からは、Ｋ_２Ｏ
が５〜３０モル％であることが好ましい。これは、５モ
ル％未満であると施肥量が多量になりすぎ好ましくな
く、また、３０モル％以上となると溶解性が高くなりす
ぎる傾向にあるからである。

【００３６】本発明の緩効性カリ肥料の原料は、特に限
定されるものではないが、高炉スラグ、あるいは高炉銑
に脱珪、脱リン、脱硫を施した後のスラグを好適に用い
ることができる。これらスラグは鉄鋼の製錬および精錬
過程で副生物として多量に発生するものであり、安定的
な供給が可能である。このようなスラグは、ＳｉＯ_２を
２０〜６０ｗｔ％程度、Ａｌ_２Ｏ_３を数ｗｔ％程度、Ｃ
ａＯを数ｗｔ％程度から５０ｗｔ％程度、ＭｇＯ、Ｍｎ
ＯおよびＦｅＯを合計で５〜３０ｗｔ％程度含み、その
他の成分がほぼ１５ｗｔ％以下含まれている。

【００３７】このようなスラグにカリウム源を加えるこ
とにより、本発明の緩効性カリ肥料が得られる。カリウ
ム源も特に限定されるものではないが、炭酸カリウム、
重炭酸カリウム、硫酸カリウムなどのカリウム塩、また
はカリ長石のようなカリウム含有鉱物を好適に用いるこ
とができる。

【００３８】カリウム源を溶融スラグに添加する際に、
溶融金属（溶銑）が存在する状態で添加すると溶融金属
から熱補償されるので好都合である。これは通常溶銑の
脱珪処理後に生成した溶融スラグにカリ源を添加するこ
とで実施することができる。

【００３９】本発明の緩効性カリ肥料は、Ｋ_２Ｏ・２Ｃ
ａＯ・２ＳｉＯ_２の結晶が晶出可能な組成の原料を例え
ば１３００〜１５００℃程度の温度で溶融させて徐冷す
ることにより全体を結晶化するか、または初期は徐冷し
て一部結晶化させ、その後急冷して残部をガラス化する
ことにより得ることができる。

【００４０】

【実施例】（実施例１）Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＳｉＯ_２の各
原料をそれぞれ１：２：２、１：３：３、および２：
２：３の割合で配合した原料を、大気雰囲気下において
１５００℃、２０分間の条件で溶融した後に固化させ
て、試料Ａ，Ｂ，Ｃとした。

【００４１】試料ＡはＳＥＭ観察によりほぼ単相である
ことが確認され、ＥＤＸによる半定量によりＫ：Ｃａ：
Ｓｉのモル比が１：１：１、つまりＫ_２Ｏ：ＣａＯ：Ｓ
ｉＯ _２のモル比が１：２：２であることが確認された。
しかもＸ線回折パターンは図１に示すようなものであ
り、従来知られているＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶
とは異なる位置に回折ピークが確認されるとともに、バ
ックグラウンドの少ないきれいな回折パターンが得られ
た。このことから、ほぼＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２
結晶の単相からなる試料が形成されたことが確認され
た。

【００４２】また、試料Ｂ、ＣのＸ線回折パターンは図
２、図３に示すようになり、図１に比較して余分な回折
線や非晶質からのハロー、バックグラウンドの上昇が見
られるものの、ほぼ図１と同様の回折パターンを示し
た。また、ＳＥＭ観察およびＥＤＸ分析結果から、試料
Ｂ、Ｃはいずれも主成分としてＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２Ｓ
ｉＯ_２の組成を有する物質が存在しており、余分な成分
が不純物となっていることが確認された。

【００４３】これら試料を破砕し、ク溶性Ｋ_２Ｏ（２％
クエン酸に溶けるＫ_２Ｏ；ｃ−Ｋ_２Ｏ）の量および水溶
性Ｋ_２Ｏ（ｗ−Ｋ_２Ｏ）の量を測定し、ク溶率および水
溶率を算出した。その結果を分析値とともに表１に示
す。表１に示すように、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２
結晶単相の試料Ａは、水溶率１６．４％、ク溶率が９
８．７％であり、緩効性カリ肥料として好ましい特性を
有していることが確認された。また、試料Ｂは、水溶率
１１．１％、ク溶率が９８．９％であり、これも緩効性
カリ肥料として好ましい特性を有していることが確認さ
れた。この試料ＢはＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２の結
晶の他にＣａＯ−ＳｉＯ_２系の結晶、さらにＫ_２Ｏ含有
ガラス体が存在するが、不純物中のＫ_２Ｏは水に難溶性
のものであり、全体として水に溶解し難いものとなっ
た。さらに試料Ｃは、水溶率８１．９％、ク溶率が８
７．７％であり、水に溶解しやすいものとなった。これ
は、水に溶解しやすい不純物が多かったためである。

【００４４】

【表１】

【００４５】（実施例２）高炉銑を脱珪処理した際に生
じたスラグ（脱珪スラグ）に炭酸カリウムを添加した
後、約１３００℃に加熱して均一な溶融体とし、初期は
９００℃／Ｈｒ程度で徐冷し、その後急冷し固化して表
２のＤに示す組成の試料を得た。図４は、ＣａＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＭｎＯおよびＦｅＯの他の２価金属の酸化物ＭｅＯ
と、ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３と、Ｋ_２Ｏの３元状態図であ
り、この図４にも試料Ｄの組成をプロットする。ここ
で、図４のプロットは、表２に重量％で示されている各
成分の値をモル含有量に換算し、この各成分のモル含有
量の合計値を求め、その合計量に対する各成分のモル含
有量を計算した値に基づいている。

【００４６】得られた試料をＳＥＭ観察したところ、ガ
ラス体と思われるマトリックス部分と、単相と確認され
た結晶と思われる色が異なる部分とが存在しており、そ
れらのいずれにもＫ_２Ｏが含まれていた。ＥＤＸによる
半定量により、結晶と思われる部分のＫ_２ＯとＣａＯと
ＳｉＯ_２のモル比を計算した結果、Ｋ_２Ｏ：ＣａＯ：Ｓ
ｉＯ_２＝１：２：２であった。また、Ｘ線回折を行った
結果、バックグラウンドの少ないきれいな回折パターン
が得られた。このことから、結晶としてＫ_２Ｏ・２Ｃａ
Ｏ・２ＳｉＯ_２が晶出していることが確認された。ま
た、ガラス体と思われる部分についても同様にＥＤＸに
よる半定量を行った結果、Ｋ_２Ｏ：ＣａＯ：ＳｉＯ_２＝
１：２：２であった。このガラスと思われる部分につい
てＸ線回折を行った結果、明確な回折ピークが存在せ
ず、ガラス体であることが確認された。ＥＤＸ分析によ
り求めたガラス体の面積率をガラス体の量として求めた
結果、ガラス体の割合が約６０％であることが確認され
た。

【００４７】この試料を破砕し、ク溶性Ｋ_２Ｏ（２％ク
エン酸に溶けるＫ_２Ｏ）の量および水溶性Ｋ_２Ｏの量を
測定した。その結果、表３に示すように、全体のＫ_２Ｏ
２４．０ｗｔ％のうち、ク溶性Ｋ_２Ｏ（ｃ−Ｋ_２Ｏ）が
２３．４ｗｔ％、水溶性Ｋ_２Ｏ（ｗ−Ｋ_２Ｏ）が３．８
ｗｔ％であり、緩効性肥料として適切な値を示すことが
確認された。

【００４８】（実施例３）脱珪スラグに炭酸カリウムを
添加した後、約１３７０℃に加熱して均一な溶融体と
し、初期は徐冷し、その後急冷し固化して表２のＥに示
す組成の試料を得た。なお、この際の組成は図４におい
て点Ｅに対応する。

【００４９】得られた試料をＳＥＭ観察したところ、ガ
ラス体と思われるマトリックス部分と、結晶と思われる
色が異なる２つの部分とが存在しており、それらのいず
れにもＫ_２Ｏが含まれていた。ＥＤＸによる半定量によ
り、結晶と思われる部分のＫ _２ＯとＣａＯとＳｉＯ_２の
モル比を計算した結果、それぞれＫ_２Ｏ：ＣａＯ：Ｓｉ
Ｏ_２＝１：２：２および１：１：１であった。Ｋ_２Ｏ：
ＣａＯ：ＳｉＯ_２＝１：２：２の部分を実施例２と同様
にＳＥＭ観察およびＸ線回折を行った結果、この部分が
Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２の結晶であることが確認
された。また、ガラス体と思われる部分についても同様
にＥＤＸによる半定量を行った結果、Ｋ _２Ｏ：ＣａＯ：
ＳｉＯ_２＝１：２：２に近かった。このガラスと思われ
る部分についてＸ線回折を行った結果、明確な回折ピー
クが存在せず、ガラス体であることが確認された。ＥＤ
Ｘ分析により求めたガラス体の面積率をガラス体の量と
して求めた結果、ガラス体の割合が約５０％であること
が確認された。

【００５０】この試料を破砕し、ク溶性Ｋ_２Ｏの量およ
び水溶性Ｋ_２Ｏの量を測定した。その結果、表３に示す
ように、全体のＫ_２Ｏ２３．５ｗｔ％のうち、ク溶性Ｋ
_２Ｏ（ｃ−Ｋ_２Ｏ）が２２．８ｗｔ％、水溶性Ｋ_２Ｏ
（ｗ−Ｋ_２Ｏ）が４．８ｗｔ％であり、若干ｗ−Ｋ_２Ｏ
が多いものの緩効性肥料として適切な値を示すことが確
認された。実施例２よりもｗ−Ｋ_２Ｏが多くなったの
は、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２よりも水に溶解しや
すい結晶が晶出したためと推測される。

【００５１】（実施例４）脱珪スラグに炭酸カリウムを
添加した後、約１３４０℃に加熱して均一な溶融体と
し、初期は徐冷し、その後急冷し固化して表１のＦに示
す組成の試料を得た。なお、この際の組成は図４におい
て点Ｆに対応する。

【００５２】得られた試料をＳＥＭ観察したところ、ガ
ラス体と思われるマトリックス部分と、結晶と思われる
色が異なる３つの部分とが存在しており、それらのいず
れにもＫ_２Ｏが含まれていた。ＥＤＸによる半定量によ
り、結晶と思われる部分のＫ _２ＯとＭｅＯとＳｉＯ_２の
モル比を計算した結果、それぞれＫ_２Ｏ：ＭｅＯ：Ｓｉ
Ｏ_２＝１：２：２、１：１：１および１：３：６であっ
た。Ｋ_２Ｏ：ＭｅＯ：ＳｉＯ_２＝１：２：２の部分を実
施例１と同様にＳＥＭ観察およびＸ線回折を行った結
果、この部分がＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２の結晶で
あることが確認された。また、ガラス体と思われる部分
についても同様にＥＤＸによる半定量を行った結果、Ｋ
_２Ｏ：ＭｅＯ：ＳｉＯ_２＝１：２：２に近かった。この
ガラスと思われる部分についてＸ線回折を行った結果、
明確な回折ピークが存在せず、ガラス体であることが確
認された。ＥＤＸ分析により求めたガラス体の面積率を
ガラス体の量として求めた結果、ガラス体の割合が約４
０％であることが確認された。

【００５３】この試料を破砕し、ク溶性Ｋ_２Ｏの量およ
び水溶性Ｋ_２Ｏの量を測定した。その結果、表３に示す
ように、全体のＫ_２Ｏ２２．５ｗｔ％のうち、ク溶性Ｋ
_２Ｏ（ｃ−Ｋ_２Ｏ）が１９．６ｗｔ％、水溶性Ｋ_２Ｏ
（ｗ−Ｋ_２Ｏ）が１１．９ｗｔ％であり、若干ｗ−Ｋ_２
Ｏが多いものの緩効性肥料として適切な値を示すことが
確認された。この実施例においても、実施例２よりもｗ
−Ｋ_２Ｏが多くなったのは、Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２Ｓｉ
Ｏ_２よりも水に溶解しやすい結晶が晶出したためと推測
される。

【００５４】（実施例５）脱珪スラグに炭酸カリウムを
添加した後、約１３００℃に加熱して均一な溶融体と
し、初期は徐冷し、その後急冷し固化して表１のＧに示
す組成の試料を得た。なお、この際の組成は図４におい
て点Ｇに対応する。

【００５５】得られた試料をＳＥＭ観察したところ、ガ
ラス体と思われるマトリックス部分と、結晶と思われる
色が異なる２つの部分とが存在しており、ガラス体と思
われる部分および一方の結晶と思われる部分にＫ_２Ｏが
含まれており、他方の結晶と思われる部分については、
Ｋ_２Ｏが実質的に含まれていなかった。ＥＤＸによる半
定量により、結晶と思われる部分のＫ_２ＯとＭｅＯとＳ
ｉＯ_２のモル比を計算した結果、それぞれＫ_２Ｏ：Ｍｅ
Ｏ：ＳｉＯ_２＝１：２：２および０：１：１であった。
Ｋ_２Ｏ：ＭｅＯ：ＳｉＯ_２＝１：２：２の部分を実施例
１と同様にＳＥＭ観察およびＸ線回折を行った結果、こ
の部分がＫ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２の結晶であるこ
とが確認された。また、ガラス体と思われる部分につい
ても同様にＥＤＸによる半定量を行った結果、Ｋ_２Ｏ：
ＭｅＯ：ＳｉＯ_２＝１：２：２に近かった。このガラス
と思われる部分についてＸ線回折を行った結果、明確な
回折ピークが存在せず、ガラス体であることが確認され
た。ＥＤＸ分析により求めたガラス体の面積率をガラス
体の量として求めた結果、ガラス体の割合が約３０％で
あることが確認された。

【００５６】この試料を破砕し、ク溶性Ｋ_２Ｏの量およ
び水溶性Ｋ_２Ｏの量を測定した。その結果、表３に示す
ように、全体のＫ_２Ｏ２１．２ｗｔ％のうち、ク溶性Ｋ
_２Ｏ（ｃ−Ｋ_２Ｏ）が２０．６ｗｔ％、水溶性Ｋ_２Ｏ
（ｗ−Ｋ_２Ｏ）が４．４ｗｔ％であり、緩効性肥料とし
て適切な値を示すことが確認された。

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表される結晶構造を有
する全く新規なＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶物質が
提供される。この結晶は、水に溶け難く、緩効性カリ肥
料に適しており、この結晶を含むことにより、安定した
緩効性を発揮することができる緩効性カリ肥料を得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における試料ＡのＸ線回折パ
ターンを示す図。

【図２】本発明の実施例１における試料ＢのＸ線回折パ
ターンを示す図。

【図３】本発明の実施例１における試料Ｃ線回折パター
ンを示す図。

【図４】本発明の実施例２，３，４，５の試料Ｄ，Ｅ，
Ｆ，Ｇの組成を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川島健東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者浜田悦男東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者八尾泰子東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者佐藤馨東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者松原健次神奈川県川崎市川崎区南渡田町１番１号日本鋼管テクノサービス株式会社内 (72)発明者細田実神奈川県川崎市川崎区南渡田町１番１号日本鋼管テクノサービス株式会社内 (72)発明者秋山堯茨城県北相馬郡藤代町宮和田1181−28 Ｆターム(参考） 4H061 AA01 BB56 CC02 CC08 CC12 CC14 CC17 CC21 CC60 HH03 HH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表され
る結晶構造を有することを特徴とするＫ_２Ｏ−ＣａＯ−
ＳｉＯ_２系結晶物質。
【請求項２】Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表され
る結晶構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶を
含むことを特徴とする緩効性カリ肥料。
【請求項３】Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表され
る結晶構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶
と、Ｋ_２Ｏを含むガラス体とを主体とすることを特徴と
する請求項２に記載の緩効性カリ肥料。
【請求項４】Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表され
る結晶構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系結晶
と、実質的にＫ_２Ｏを含まないＣａＯ−ＳｉＯ _２系結晶
と、Ｋ_２Ｏを含むガラス体とを主体とすることを特徴と
する請求項２に記載の緩効性カリ肥料。
【請求項５】Ｋ_２Ｏ・２ＣａＯ・２ＳｉＯ_２で表され
る結晶構造以外の結晶構造を有するＫ_２Ｏ−ＣａＯ−Ｓ
ｉＯ_２系結晶が含まれていることを特徴とする請求項３
または請求項４に記載の緩効性カリ肥料。
【請求項６】Ｋ_２Ｏ、ＳｉＯ_２、およびＣａＯを必須
成分とし、Ａｌ_２Ｏ _３、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｆｅ_ｔＯを選
択成分とすることを特徴とする請求項２ないし請求項５
のいずれか１項に記載の緩効性カリ肥料。
【請求項７】溶融状態から固化されたことを特徴とす
る請求項６に記載の緩効性カリ肥料。
【請求項８】溶融金属存在下で溶融スラグにカリ源を
加えて固化されたことを特徴とする請求項７に記載の緩
効性カリ肥料を提供する。