硅质肥料用原料及其制备方法技术

本发明专利技术的目的在于：提供可低成本地获得硅酸（可溶性硅酸）含量多且碱成分少、优选Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］含量少的硅质肥料的硅质肥料用原料，以及该硅质肥料用原料的制备方法。因此，本发明专利技术的硅质肥料用原料由在高炉铁水的铁水预处理工序中回收、含有使铁水中的硅氧化而生成的硅酸、且含有１０％质量或以上的可溶性硅酸的炉渣构成。该硅质肥料用原料中可溶性硅酸的含量高且碱成分少，并且可直接利用铁水预处理中生成的炉渣，因此可以以极低成本制备。本发明专利技术的制备方法是如下所述的硅质肥料用原料的制备方法：在高炉铁水的铁水预处理工序中，向铁水中提供氧源，使铁水中的硅氧化，生成硅酸，通过回收含有该硅酸的炉渣并使其固化，获得含有１０％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
硅质肥料是主要对水稻补充硅酸的肥料，含有10％质量-20％质量或以上可溶性硅酸，含有25％质量-30％质量或以上碱成分，作为水田的土壤保养、老化水田的土壤改良剂大量应用。近年来，硅质肥料因在强化植物体，使其难以感染病虫害方面的作用而受到人们的注目，不仅用于水稻，也应用于黄瓜等蔬菜。硅质肥料也可由天然资源硅灰石制备，但目前大多数的硅质肥料都以高炉渣为原料制备。关于以高炉渣制备硅质肥料，例如日本特开昭55-113687号公报所示，将由高炉排出的熔融状态的高炉渣缓慢冷却，使其固化，将该固化后的块状高炉渣干燥，然后粉碎，调节至预定的粒度，以此作为硅质肥料。但是，为了促进高炉内的脱硫反应，通常将高炉渣的碱度(CaO/SiO2)调节为1.24-1.26左右范围内，因此以高炉渣为原料的硅质肥料的碱度也当然在该程度，是碱成分较高的肥料。另外，通常高炉渣中含有13-15％质量左右的Al2O3，这样大量的Al2O3当然也包含在硅质肥料中。因此，使用这样的硅质肥料时，在将硅酸撒布于土壤中的同时，也撒布了碱材料、Al2O3。日本的农田原本酸性土壤较多，因此使用上述碱成分高的硅质肥料也可以达到土壤改良的目的。但是近来，随着以硅质肥料为主的肥料施肥量的增加，酸性土壤的问题已经减少，因此需要取代传统使用的碱成分高的硅质肥料，而使用硅酸含量高但碱成分低的硅质肥料。另外，以高炉渣为原料的硅质肥料中所大量含有的Al2O3并不是肥料的有效成分，另一方面，有人指出Al2O3固定土壤中的磷酸，使其成为植物不可利用的形式，还阻碍了硅酸的溶解析出性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可以低成本获得硅酸(可溶性硅酸)含量高且碱成分低、优选Al2O3含量少的硅质肥料的硅质肥料用原料。本专利技术的另一个目的在于提供适合于获得上述硅质肥料用原料的硅质肥料用原料的制备方法。本专利技术的另一个目的在于提供使用上述硅质肥料用原料制备的硅质肥料及其制备方法。本专利技术人对于在肥料的组成以及制造成本方面满足上面要求的硅质肥料用原料进行了深入研究，结果发现在高炉铁水的铁水预处理工序中回收的特定的炉渣极适合作为硅质肥料的原料，无需进行特殊处理即可直接作为硅质肥料用原料使用，且作为肥料显示出优异的性能。并证实作为肥料，其中具有特定碱度的炉渣、进一步优选在特定冷却条件下得到的炉渣显示出特别优异的性能。基于上述研究结果，本专利技术提供的硅质肥料用原料是在高炉铁水的铁水预处理工序中回收的炉渣，其特征在于由含有使铁水中的硅氧化而生成的硅酸、且含有10％质量或以上可溶性硅酸的炉渣构成。上述硅质肥料用原料优选可溶性硅酸的含量尽量高，优选含有20％质量或以上，进一步优选含有30％质量或以上可溶性硅酸。这里，上述硅质肥料用原料中，下述(1)、(2)的原料含有20％质量或以上的可溶性硅酸，因此为优选的肥料用原料。(1)由在铁水预处理工序中回收后，在至少1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却而得到、且碱度(CaO/SiO2)为0.52-2.0的炉渣构成的硅质肥料用原料。(2)由在铁水预处理工序中回收后，在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到、且碱度(CaO/SiO2)为0.49-2.0的炉渣构成的硅质肥料用原料。上述硅质肥料用原料中，下述(3)的原料含有30％质量或以上的可溶性硅酸，因此是特别优选的肥料用原料。(3)由在铁水预处理工序中回收后，在至少1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却而得到、且碱度(CaO/SiO2)为0.50-1.5的炉渣构成的硅质肥料用原料。上述硅质肥料用原料中，从使肥料低碱的角度考虑，优选炉渣的碱度(CaO/SiO2)小于1.24。另外，从使肥料低碱且获得所需的硅酸溶解特性等角度看，优选炉渣的碱度(CaO/SiO2)为0.50或以上但小于1.24。从提高肥料中的有效成分且提高硅酸的溶解析出性的角度看，优选炉渣的Al2O3含量为10％质量或以下。从容易满足上述炉渣的条件的角度看，优选上述硅质肥料用原料的炉渣采用铁水脱硅炉渣。上述硅质肥料用原料可以直接用作硅质肥料或用作硅质肥料的主要原料。因此，本专利技术提供这样的硅质肥料。将上述硅质肥料用原料制成硅质肥料时，优选对硅质肥料用原料进行破碎处理和/或整粒。优选上述硅质肥料用原料、特别是经破碎处理和/或经整粒的硅质肥料用原料经过使用适当粘结剂的造粒工序制成硅质肥料，这样的硅质肥料不容易发生施肥时的飞散、随雨水的流失、阻碍地面的透水性或透气性的问题。形状规则，且近似球状、棱边少，因此使用性良好。为了获得满足上述条件的硅质肥料用原料，优选下述制备方法。(1)硅质肥料用原料的制备方法，其中在高炉铁水的铁水预处理工序中，通过向铁水供给氧源，使铁水中的硅氧化，从而生成硅酸；通过回收含有该硅酸的炉渣并使其固化，可获得含有10％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。由上述内容看，该制备方法中特别优选的条件如下(2)上述(1)的硅质肥料用原料的制备方法，其中将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.52-2.0的炉渣，在至少为1300-1000℃的温度区以小于10℃/分钟的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有20％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。(3)上述(1)的硅质肥料用原料的制备方法，其中将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.49-2.0的炉渣，在至少为1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有20％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。(4)上述(1)的硅质肥料用原料的制备方法，其中将在铁水预处理工序中回收的碱度(CaO/SiO2)为0.50-1.5的炉渣，在至少为1300-1000℃的温度区以10℃/分钟或以上的冷却速度冷却并使其固化，从而获得含有30％质量或以上可溶性硅酸的炉渣。(5)上述(1)-(4)中任一项的硅质肥料用原料的制备方法，其中在向铁水中添加CaO系造渣剂的同时，通过调整其添加量来调整所回收炉渣的碱度(CaO/SiO2)。(6)上述(1)-(5)中任一项的硅质肥料用原料的制备方法，其中铁水预处理工序为脱硅处理工序。使用由上述各制备方法得到的硅质肥料用原料可以制备硅质肥料。因此，本专利技术提供这样的硅质肥料的制备方法。此时，优选实施上述硅质肥料用原料的破碎工序和/或整粒工序、添加粘结剂的造粒工序。如上所述的本专利技术的硅质肥料用原料中，可溶性硅酸的含量高且碱成分低，并且可以直接利用铁水预处理中生成的炉渣，因此可以以极低成本制备。因此可以取代传统的以高炉渣为原料的硅质肥料，而获得极有效的硅质肥料，另外，从铁水预处理中生成的炉渣的有效利用角度看，其工业价值大。根据本专利技术的硅质肥料用原料的制备方法，可以稳定地制备上述硅质肥料用原料。附图简述附图说明图1是表示脱硅炉渣的碱度与硅酸可溶率的关系的图表。图2是表示脱硅炉渣的碱度与可溶性硅酸含量的关系的图表。图3是表示图2的碱度(CaO/SiO2)0.3-0.7范围的放大图。图4为本专利技术的硅质肥料用原料的制备方法的一个实施方案的说明图。图5为本专利技术的硅质肥料用原料的造粒工序的一个举例说明图。图6为本专利技术的硅质肥料用原料的造粒工序的其他举例本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅质肥料用原料，其特征在于：由在高炉铁水的铁水预处理工序中回收的、含有使铁水中的硅氧化而生成的硅酸、且含有１０％质量或以上的可溶性硅酸的炉渣构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：八尾泰子，渡边圭儿，矶尾典男，高桥达人，井上茂，山濑治，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，钢管矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]