JPH03295884A

JPH03295884A - く溶性肥料の製造方法

Info

Publication number: JPH03295884A
Application number: JP9463690A
Authority: JP
Inventors: Akio Onda; 御田　昭雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1991-12-26
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2829337B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、産業廃棄物を原料の少なくとも一部として用
い、その廃棄物の処理を達成させると同時に、く溶性肥
料を製造する方法に関するものである。

（従来技術及びその問題点）近年、産業廃棄物は、その種類が多くなると同時に、そ
の量も増加し、環境破壊の大きな原因の一つとなってい
る。

最近では廃棄物を原料として加工し、新しい製品を作り
出したり、資源再生を計る研究も多くなされるようにな
ってきた。しかし、このようにして得られる製品の多く
は需要家の希望に合致せず、また用途も限られ、使用さ
れる量も少ない、一方、廃棄物から有用な物を回収した
残りの廃棄物、いわゆる「ごみのごみ」の処分に更に大
きな困難を伴い、その処理は深刻な社会問題となってい
る。

紙パルプ工業にあっては、莫大量の木材を伐採して大量
のパルプと紙を製造している。そして。

パルプ蒸解の際に大量に副生ずるパルプ廃液はリグニン
及び糖質などの有機物を含みＣＯＤ及びＢＯＤが極めて
高く、そのまま放流できないので、パルプ廃液からの糖
やリグニンの回収及びその利用法が種々研究され、その
一部は工業化されている。しかし、それら製品について
は、品質及び用途が限られ、需要量も少ないため、廃液
の大部分は濃縮、燃焼処理され、そしてその燃焼灰から
蒸解薬品の回収が行われている。一方、パルプの水洗に
際して副生する排水は、凝集沈殿法等で処理し、副生ず
るスラッジを水から分離するが、このスラッジは無機物
と有機物とからなり、かつ大量の水を含んでいるので、
その利用及び処分に著しい困難を伴なう。

さらに、大量に使用済みの紙の一部は古紙となって回収
され、再生パルプ原料として利用されているが、使用済
み紙の大部分はごみとして捨てられている。そして、回
収古紙からパルプを再生する際に紙の中に入っていたサ
イズ剤、填料及び微細繊維等は分離され水分を含むスラ
ッジ（ごみのごみ）として廃棄されている。

（発明の課題）本発明は、大量に副生ずる廃棄物を原料の一部として用
い、その廃棄物の処理を達成させると同時に、有用な製
品を製造する方法を提供することをその課題とする。

（課題を解決するための手段）本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、アルカリ金属含有廃液又はその
濃縮物あるいは燃焼灰に、ケイ素含有物及びアルカリ土
類金属含有物を加えてこの混合物を加熱溶融し、Ｒ，０
・ｘＭＯ−ｙｓｉｏ２（式中、Ｒはアルカリ金属、旧よ
アルカリ土類金属、Ｘは０．３〜４．０の数及びｙは１
．０〜３．５の数を示す）の組成を主体とするガラス様
物質を生成させることを特徴とするく溶性肥料の製造方
法が提供される。

また１本発明によれば、セルロース系廃棄物又はその焼
却灰に、アルカリ金属含有物、アルカリ土類金属含有物
及びケイ素含有物を加えて加熱溶融し、Ｒ２０・ｘＭＯ
・ｙｓｉｏ□（式中、Ｒはアルカリ金属、にはアルカリ
土類金属、Ｘは１．０〜３．５の数及びｙは１．０−３
．５の数を示す）の組成を主体とするガラス様物質を生
成させることを特徴とするく溶性肥料の製造方法が提供
される。

本発明で用いるアルカリ金属含有廃液としては、カリウ
ムやナトリウムを含む廃液が挙げられる。

カリウム含有廃液としては、カリウムベースアルカリ性
蒸解液を用いるパルプ製造工程において副生ずるパルプ
廃液や、そのパルプの漂白排水や精製排水等が挙げられ
る。また、ナトリウム含有液液としては、ナトリウムベ
ースアルカリ性蒸解液を用いるパルプ製造工程において
副生するパルプ廃液や、そのパルプの漂白排水や精製排
水等が挙げられる。カリウムやナトリウムを含む廃液で
あればいずれも使用可能である。

本発明において用いるセルロース系廃棄物としては、使
用済みの紙、使用済みの紙から再生パルプを製造する際
に副生ずるスラッジ、パルプ製造工程で副生するスラッ
ジ等が挙げられる。使用済みの紙は、その製造法や原料
パルプの種類によってその組成を異にするが、一般には
、７０〜９５％がセルロースを主成分とする有機物で、
５〜３０％がカルシウムやマグネシウム、シリカ及びア
ルミニウム等を含む無機物からなる。また、前記スラッ
ジは、無機物とセルロースを主体とする有機物と水を含
有するものであり、その処理には大きな困難を生じてい
たものである。

本発明で用いるケイ素含有物としては、けい砂や、粘土
鉱物、各種のケイ素化合物を用いることができるが、本
発明では、ケイ素含有廃棄物の使用が有利である。この
ようなものとしては、例えば、ガラス屑、フライアッシ
ュ等の石炭灰、高炉水滓等が挙げられる。ガラス屑は、
ケイ素源として使用し得る他、ナトリウム源及びカルシ
ウム源として使用することができる。カリガラスやほう
ケイ酸ガラスの屑は、ケイ素源とともに、カリウム源や
ホウ素源として使用することができる。

アルカリ土類金属含有物としては、炭酸カルシウム、酸
化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭
酸マグネシウム、石灰石、白雲母、蛇紋岩、焼成リン肥
、リン酸アンモニウム・マグネシウム、リン酸カルシウ
ム、リン鉱石等が使用できるが１本発明では、アルカリ
土類金属含有廃棄物の使用が有利である。このようなも
のとしては、例えば、製糖工場や、製紙工場で排出され
る石灰スラッジや、マグネシウムスラッジ等が挙げられ
る。石灰スラッジは、大量の水と有機物と石灰を含有す
るものである。マグネシウムスラッジは、パルプ排水を
海水と生石灰で処理する工程（シーライム法）において
副生じ、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、有機
物の他、大量の水を含むものである。

アルカリ金属含有物としては、カリ石英粗面岩や、各種
のアルカリ金属化合物が使用し得るが、本発明ではアル
カリ金属含有廃棄物を有利に使用することができる。こ
のようなものとしては、例えば、板ガラス屑や、カリガ
ラス屑等が挙げられる。

本発明において、ケイ素含有物、アルカリ土類金属含有
物及びアルカリ金属含有物は、それぞれ別個のものであ
る必要はなく、当然のことながら、それの２成分を同時
に含むものや、それら３成分を同時に含むものを用いる
ことができる。

本発明において、アルカリ金属含有廃液を用いてく溶性
肥料を得る場合、その廃液に、ケイ素含有物及びアルカ
リ土類金属含有物を添加し、焼成してガラス様溶融物を
得る。この場合、ケイ素含有物やアルカリ土類金属含有
物に廃棄物を用いることにより、それら廃棄物の処理を
同時に達成することができる。また、アルカリ金属含有
廃液としてカリウム含有廃液を用いることにより、く溶
性カリ肥料を得ることができる。ケイ素含有物やアルカ
リ土類金属含有物にリン含有物を用いることにより、あ
るいは別にリン含有物をさらに添加することにより、く
溶性のリン肥料を得ることができる。さらに、カリウム
含有廃液を用いるとともに、それに添加するケイ素含有
物やアルカリ土類金属含有物にリン含有物を用いること
により、あるいは別にリン含有物をさらに添加すること
により、カリ及びリンを含むく溶性複合肥料を得ること
ができる。前記リン含有物としては、リン鉱石や、焼成
リン肥、リン酸カルシウム、リン酸アンモニウム・マグ
ネシウム等が挙げられる。また、アルカリ金属分が廃液
の供給のみでは不足するときには、アルカリ金属含有物
を添加することができる。さらに、必要に応じ、はう素
や、マンガン等の微量肥料要素成分を含有する物質を添
加することができる。

本発明で用いるアルカリ金属含有廃液は、そのままで使
用し得る他、必要に応じ、濃縮物とじであるいは燃焼灰
として使用することができる。

本発明において、セルロース系廃棄物を用いてく溶性肥
料を得る場合、その廃棄物に、アルカリ金属含有物を加
え、さらに必要に応じ、アルカリ土類金属含有物、ケイ
素含有物、リン含有物殺加え、焼成してガラス様溶融物
を生成させる。

本発明において、焼成温度は、焼成用原料中の無機物組
成によって変り、一義的に定められないが、焼成により
各無機物成分が反応し、ガラス様溶融物を形成する温度
であればよい。例えば、焼成用原料がケイ素置を多く含
む場合には、８００〜１４００℃、好ましくは９００〜
１２００℃で０．５〜５時間の焼成条件が用いられ、焼
成用原料がアルカリ金属、特にナトリウム分を多く含む
場合には、溶融物の融点は著しく低くなるので、６００
〜１２００℃、好ましくは７００〜１０００℃で０．５
〜３時間の焼成時間が採用される。焼成装置としては、
種々の加熱炉が用いられるが、連続溶融炉の使用が好ま
しい。

また、焼成用原料を焼成する場合、焼成工程への酸素の
供給を制限し、焼成用原料に含まれる有機物の一部を炭
化することもできる。有機物の炭化を円滑に進行させる
には、炉内雰囲気中の酸素濃度は、０〜１８ｖｏΩＳ、
好ましくは０〜５ｖｏ［になるのがよい、このような焼
成により、炭素を含むガラス様溶融物を得ることができ
る。この炭素を含むガラス様溶融物は、その炭素分が、
土壌に対し、通気性、保水性、イオン交換性、殺菌作用
及び肥料保持作用等の各種の作用効果を示すので、肥料
のみならず、土壌改良剤としても使用することができる
。

本発明において、焼成工程により得られるガラス様溶融
物は、これを冷却し、微粉砕することにより、肥料とし
て使用される。この場合、焼成工程から得られるガラス
様溶融物は、それが溶融している間又は冷却しない熱い
間に、冷風や水を接触させることによって、細かい亀裂
を住じさせ、後続の粉砕を容易なものにすることができ
る６本発明により得られるガラス様溶融物は、Ｒ，０・
ｘＭＯ−ｙｓｉｏ□の組成を主体とするもので、その他
。

鉄や、アルミニウム等の成分を少量含むものである。前
記式中、Ｒは、Ｎａやに等のアルカリ金属を示し、には
ＣａやＭｇ等のアルカリ土類金属を示す、スは、０．３
〜４．０．好ましくはＯ，Ｓ〜２．０の数を示す、ｙは
１，０−３．５．好ましくは１．５〜３．０の数を示す
０本発明の溶融物において、その好ましい成分組成例を
重量％で示すと、Ｋ、０：４−４０％、好ましくは８へ
２５％、Ｎａ、０：０〜２０％、好ましくは３〜１０％
、ＣａＯ：：３〜３０％、好ましくは６〜１８％、Ｍｇ
Ｏ：０〜３０％、好ましくは６〜１８％、　ＳｉＯ□：
１０〜８５％、好ましくは２０〜６０％である。その他
、Ｆｅ２Ｏ□は０〜１５％、好ましくは１〜５％である
。ｉ、　０．は少ない程好ましく、３０％以下、好まし
くは１０％以下に規定するのがよい、また、所望成分で
あるリン成分は、Ｐ２Ｏ，として、４〜４０％、好まし
くは８−２５％である。有機物由来の炭素分は、０〜３
０％、好ましくは５〜１５％である。

（発明の効果）本発明によれば、大量に副生ずる処理困難な廃棄物を少
なくとも原料の一部として用い、その廃棄物の処理を達
成すると同時に、農業資材として有用なく溶性肥料を製
造することができる。従って、本発明は、廃棄物の処理
法としてすぐれたもので、特に、使用済み紙等の嵩の大
きいセルロース系廃棄物を嵩の小さい肥料に変換し得る
ので、セルロース系廃棄物の減量減容化処理として好適
のものである。また、本発明は、く溶性肥料の製造方法
としてもすぐれたもので、その原料は廃棄物であること
から、く溶性肥料の安価な製造プロセスとして好適のも
のである。

本発明のく溶性肥料は、アルカリ金属、アルカリ土類金
属及びケイ素を必須構成成分として含む新規なもので、
アルカリ性肥料として好適のものである。また、この肥
料は、肥料のみならず、酸性土壌の土質改良剤としても
好適のものである。

以下実施例をもって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１カリウムベースのＰＡ法パルプ廃液（固形分：１２．１
％、有機物：６．９％、に、０：４．３％）３０ｇをフ
ラスコに取り湯煎上で固形分４２％まで濃縮後凍結乾燥
した。アルカリ土類金属を含む固形廃棄物として製糖工
場の石灰スラッジ（固形分：１９．２％、有機物：Ｉ３
．２％）を１０ｇ蒸発皿上に取り、電気乾燥器で１０５
℃まで３時間かけて昇温後１時間保持し乾燥した。

上記のパルプ廃液乾燥物と石灰スラッジ乾燥物に石炭専
焼火力発電所から排出された灰（Ｓｉｎ２：５４．１％
、Ｃａｂ：３．２％、　ＭｇＯ：１．３％、　Ｆｅ２Ｏ
３：３．２％、ＡＱ２０．：１８．５％）５ｇ及び窓ガ
ラスの破片（Ｓｉｎ２ニア２．５％、Ｎａ、Ｏ：１６．
２％、ＣａＱ：９．０％、ＡＱ２０．：１．２％）Ｉｇ
を混合し、大型の白金皿中に入れ９５０℃の電気炉中で
４０分間強熱した。有機物の一部は燃え一部は炭化し、
発泡しつつ溶融した。この溶融物を薄く伸ばし、まだ熱
い（４５０℃）間に水に直接接触させることにより細か
い亀裂の入った黒いガラス様の破片を得た。この破片は
乾燥後ステンレス製乳鉢で粉砕し、く溶性のカリ肥料（
全に、０：１６．８％（そのうちのく溶性に、０：１５
．３％）、Ｎａ、Ｏ：２．９％、　ＣａＯ：８．１％、
ＭｇＯ：０．８％、１８，０．：１３．４％、ＳｉＯ２
：５０．２％、　Ｆｅ、Ｏ，：２．２％）６．７ｇを得
た。以上の例に示されるよう５６．０ｇの廃棄物は６．
７ｇの溶融物に減容減量され、得られた製品は水に不溶
性でかつ全に２０のうちの９０％以上がく溶性であった
。

実施例２実施例１に示したカリウムベースのＰＡ法パルプ廃液１
００ｇを白金皿に取り蒸発乾固後、５５０℃の電気炉中
で完全に灰化した。この灰にりん鉱石粉末（Ｐ、Ｏ，：
３６．１％、Ｃａｂ：４８．２％、　Ｆ：３．１％）の
７ｇと実施例１で示した石炭灰５ｇとを加えて混合し、
　１１００℃の電気炉中で１時間保持し、得られた溶融
物を冷却後ステンレス製乳鉢で粉砕し、く溶性のりん酸
及びカリの複合肥料（全Ｐ、０．：１４．４％（そのう
ちのく溶性Ｐ、Ｏ，：１２．４％）、全に、Ｏ：２８．
１％（そのうちのく溶性に、Ｏ：２５．９％）、ＣａＯ
：　２３　、３％、ＳｉＯ，：１９．９％）１５．３ｇ
を得た。

以上のように種々の廃棄物が本発明により無機化し、溶
融物となって減量化し、約１７７に減量化が進んだ、な
お全Ｐ２０．の８５％以上、全に、Ｏの９部以上がく溶
性であった。

実施例３カリウムベースのＡＰ法によるパルプ廃液（固形分：１
１．６％、有機物＝６．８％、Ｋ２Ｏ：４．０％）８０
ｇ、実施例１で示した石灰スラッジ２０ｇ、バルブ排水
をシーライム法で処理する際に副生じたマグネシウムス
ラッジ（固形分：２２．２％、有機物：８．２％、　Ｉ
’１ｇＯ：４．５ＬＣａＯ：１．３％）を２０ｇ、及び
実施例１で示した石炭灰２０ｇを大型の白金皿にとり、
撹拌混合したのち、常法により蒸発乾固した。乾燥物を
１２００℃の電気炉中で４０分間保持し、燃焼、炭化、
溶融及び反応を行わせたのち、生成した溶融物を３５０
℃まで冷却し、水中に投じた。実施例１と同様に粉砕し
てく溶性カリ肥料（全に、０：１３．９％（そのうちの
く溶性に３０：１２．６％）、Ｃａｂ：６．６％、Ｍｇ
Ｏ：５．０％、　Ｓｉｎ、：４６．６％）を２３．２ｇ
得た。

実施例４カリウムベースのアルカリｌアントラキノン法によるパ
ルプ廃液（固形分：１１．６％、有機物＝６．８％。

Ｋ、Ｏ：４．０％）を３５．取り、実施例１に示した石
炭灰１０ｇ、実施例１で示した石灰スラッジ２．５ｇ、
実施例３で示したマグネシウムスラッジ２．５ｇ及びリ
ン鉱石１０ｇを取り、実施例１と同様条件で処理し、く
溶性りん酸及びカリの複合肥料（全Ｐ、Ｏ，：１２．１
％、　Ｋ、０：５．３％、ＣａＯ：２０．ｆｌｌ、Ｍｇ
Ｏ：０．８％、ＳｉＯ，：４４．１％）を２９．８ｇ得
た。

実施例５古紙（固形分：８７．０％、有機物ニア２．１％、灰分
：１４．９％そのうちＣａｂ：４．９％、ＭｇＯ：３．
０％、Ｓｕｎ、：６．８％）５０ｇ、炭酸カリウム２．
２ｇ、リン酸鉱石３．２ｇ及び実施例１で示した石炭灰
５．０ｇを大型白金皿に入れ、８００℃に強熱し、炭化
し、さらに溶融した。得られた溶融物を３００℃まで冷
却後水中に投じ、破砕された溶融物１７．２ｇを得た。

この溶融物を実施例１と同様処理により粉砕し、く溶性
のりん酸及びカリの複合肥料（全Ｐ２０．：６．８％、
全に、Ｏ：８．７％、Ｃａｂ：２４．４％、ＭｇＯ：８
．７％、　Ｓｉｎ、：３６．８％、炭素５．２％）を得
た。

実施例６古紙５０ｇ、カリウムベースのアルカリ／アントラキノ
ン法パルプ廃液（実施例４と同一組成）１００ｇを濃縮
後完全燃焼して得た灰（Ｋ２Ｏ：３６．５％）、ガラス
屑（実施例１と同一組成）１０ｇ及びリン酸アンモニウ
ム・マグネシウム１０ｇの混合物を白金皿中に入れ９５
０℃で３０分間強熱して無機化し溶融した。溶融物をそ
のまま水に投じ、得られたガラス様破砕片を実施例１と
同様に粉砕してく溶性のリン酸及びカリの複合肥料（全
Ｐ、Ｏ，：１４．７％、全に、Ｏ：１３．１１．　Ｃａ
ｂ：５．８％、　ＭｇＯ：９．０％、Ｓｉｎ、：３８．
７％、炭素８．０％）を１９．７ｇ得た。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルカリ金属含有廃液又はその濃縮物あるいは燃
焼灰に、ケイ素含有物及びアルカリ土類金属含有物を加
えて加熱溶融し、Ｒ＿２Ｏ・ｘＭＯ・ｙＳｉＯ＿２（式
中、Ｒはアルカリ金属、Ｍはアルカリ土類金属、ｘは０
．３〜４．０の数及びｙは１．０〜３．５の数を示す）
の組成を主体とするガラス様物質を生成させることを特
徴とするく溶性肥料の製造方法。
（２）セルロース系廃棄物又はその焼却灰に、アルカリ
金属含有物、アルカリ土類金属含有物及びケイ素含有物
を加えて加熱溶融し、Ｒ＿２Ｏ・ｘＭＯ・ｙＳｉＯ＿２
（式中、Ｒはアルカリ金属、Ｍはアルカリ土類金属、ｘ
は０．３〜４．０の数及びｙは１．０〜３．５の数を示
す）の組成を主体とするガラス様物質を生成させること
を特徴とするく溶性肥料の製造方法。
（３）アルカリ金属含有物としてカリウム又は及びナト
リウム含有物を用いる請求項１又は２の方法。
（４）ケイ素含有物として、石炭灰又はガラス屑を用い
る請求項１〜３のいずれかの方法。
（５）アルカリ土類金属含有物として、カルシウム含有
廃棄物を用いる請求項１〜４のいずれかの方法。
（６）アルカリ土類金属含有物として、マグネシウム含
有廃棄物を用いる請求項１〜４のいずれかの方法。
（７）アルカリ土類金属含有物として、リン含有物を用
いる請求項１〜４のいずれかの方法。