JPH04104736A - フライアッシュ含有植物用培地材 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は植物用培地材に関し、特にフライアッシュ（石
炭の燃焼によって生成される細粒灰）及び有機物を含有
する植物用培地材に関する。

本発明は近年大量に発生するフライアッシュの有効利用
を目的とするものである。

〔従来の技術〕

フライアッシュは、１９８９年度電力産業実績で約４０
０万を発生し、将来さらに増大することがエネルギー長
期見通して示されている。しかしながら、フライアッシ
ュの品質は、未燃炭素分（黒色）の多いものや球形性粒
子（未溶融）が混在するなど、品質か低下しているため
、約６０％か埋立等の廃棄処理されており、残り約４０
％のみが有効利用の対象となっている。そこで、低品位
フライアッシュの有効利用方法について、各分野で鋭意
開発研究を行っている。

従来の有効利用方法としては、セメント資材、建設資材
かあり、造粒利用方法として造粒焼成軽量骨材や造粒水
硬骨材かある。また、農業利用方法として、砂粒状焼成
ケイ酸カリ肥料とホウ素効果や酸性中和を目的とする粉
末状特殊肥料かある。

また、フライアッシュをセメントを主原料とし、添加剤
を加えて金属イオン、ガス、臭気の吸着剤としても利用
されている（特開昭６３ ２２４７３３号）。

〔発明か解決しようとする課題〕

露地栽培の培地は我か国の場合、その立地条件から降雨
や季節風な々により土壌中のカリウム、カルシウム、マ
グネシウムなどが失われやすく、土壌が酸性に傾いたり
、養分欠乏に陥ったりする場合か多く、その他にも重粘
質土壌、砂質土壌、礫質土壌、火山灰土壌なとか多く、
必ずしも耕地として適しているとはいえない状況にある
。また、上記のような不良土壌条件に伴い作物の連作障
害も起こりやすく、その原因としては、土壌養分の欠乏
、土壌反応の悪化、土壌物理性の悪化、病原菌や害虫な
どの有害土壌生物、植物体自体からの毒素の集積などか
あげられる。

従って、露地作物栽培に当たっては土壌改良は不可欠と
いえる条件であり、土壌理化学性、生物性の改良を目的
とした土壌改良資材が施用されており、主な土壌改良資
材の性質は下表のとおりである。

一方、人工栽培には養液栽培と鉢物栽培かあり、養液栽
培の固型培地式では礫を充填したヘットに培養液を循環
させる礫耕と砂を充填したヘッドに培養液をかけ流す砂
耕なと、無機質の固型培地はあるか、有機質含有の固型
培地はなかった。

以上に鑑み、本発明はフライアッシュを用いた有機質含
有固型培地を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はフライアッシュ、バインダー及び有機物からな
る粒状体である植物用培地材を提供するものである。

バインダーとしては、例えば、セメント、石こう、ヘン
トナイト、ゼオライト、水ガラスなど、又はそれらの混
合物を用いることかできる。

粒状体は、その形状、大きさは特に限定されるものでは
なく、それぞれの植物用培地材の使用目的に応し、適宜
選択してよいか、好ましくは、球形粒、柱状粒、中空柱
状粒として用いることができ、サイズは通常２ＩＩ１１
〜４０龍、好ましくは、２ｍ■〜６■ｌである。球状粒
の場合は、例えば、皿型造粒機による転動造粒で製造す
ることができ、また、柱状粒、中空柱状粒は押出成型機
によって造粒できる。

また、押出し成型機でマカロニ状の中空柱状に成型する
ときにも、その保形性が繊維質の有機物を用いると補強
されるため、押出し可能な軟度の混合物においても定格
形状に保形製造される。

本発明の有機物としては、各種有機質肥料又は有機質産
業廃棄物等を用いることができる。例えば、骨粉、類カ
ス、植物油カス、おから、家畜ふん、下水汚泥、ミミス
ふん、オガクズ、ワラ、バガス、ビートモス、バーク（
樹皮をほぐしたもの）なとを用いることかできる。

フライアッシュとしては、例えば、火力発電所及び各種
産業工場等の微粉炭燃焼ボイラー又は流動床ボイラーか
ら大量に発生するフライアッシュを用いることができる
。

微粉炭燃焼ボイラー産フライアッシュは、平均粒径か２
０〜３０μｍの鉱物質粉末であって、その鉱物組成は、
石英（Ｓ　ｉＯ２）　・ムライト（２１１０・３　Ｓ　
ＩＯ２）を主とする結晶質をかなり含む非晶質のガラス
質鉱物である。

流動床石炭燃焼ボイラー産フライアッシュは、平均粒径
３０〜６０μｍの粉体状で、その鉱物組成は石英（Ｓｉ
Ｏ７）・生石炭（Ｃａ　Ｏ）　　・方解石（ＣａＣＯ）
・赤鉄鉱（Ｆｅ２０３）の結晶質を主体とし、少量の非
晶質よりなっている。また、これらの鉱物は少量のＢ（
ホウ素）、Ｍｎ（マンガン）Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）
、ＭＯ（モリブデン）等を含有あるいは付着している。

その主たる化学組成は次表のとおりである。

第２表　フライアッシュの主成分 流動床石炭燃焼ボイラー産のフライアッシュは水硬性か
あり、これを用いるときはバインダーとして働くのでバ
インダーを別個に添加しなくてもよい、又はバインダー
の量を減らしてもよい。

即ち、脱硫を併行して行う石灰石粒をベツドとする流動
床式石炭燃焼ボイラーから発生するフライアッシュは、
一般に約２／３の石炭灰と約１／３の石灰化合物とがら
なっており、石灰化合物中には約８００℃の熱歴を受け
るため水硬性の無水石膏（Ｃａ　Ｓ　Ｏ４）もがなり含
むことがら、水の介在下で固化する。

本発明において水は、粒状体の造粒時と造粒后の両方に
おいて、不可欠的に作用する。例えば、造粒時には、粉
粒子の表面を物理的吸着あるいは電気的固着の水膜て覆
い、粒子と粒子をその水の表面張力で接合し、粒子の団
粒化や合体化に関与する。

造粒后には、セメント、石膏を用いるときは化学反応水
としてマトリックス中に不逆性水となり介在し、ヘント
ナイト、ゼオライトを用いるときは、その蒸発に伴うキ
セピラリーリアクンヨンによって、これらコロイド粒子
とうしを互に接近せしめて分子間引力や組込的接合力を
高めると共に、エトリンジヤイト等のポゾラン反応固化
物中に不可逆的に残留する。

本発明における培地材の構成成分の比率は、通常はフラ
イアッシュ１重量部当り、バインダ０．１〜１．０重量
部、有機物０．１〜１．７重量部、及び水０．３〜２．
０重量部を用いるのがよい。

〔作　用〕

本発明においてフライアッシュは次のような作用をする
。

Ｆｅ　　ＯｌＣａＯｌＭｇＯ，に２０ＳＢ。

Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ等の微量成分はいずれも植物成
育の必須元素であり、−殺土壌に不足しがちなこれらの
成分を供給することにより、植物の良好な生育を促す。

また畑作において大きな問題である連作障害（同一の作
物を造り続けると、収量、品質等か低下する現象）につ
いても、必須元素の供給により回避を図ることができる
。日本の土壌は主に酸性土壌であり、フライアッシュの
アルカリ成分の供給により、その矯正をすることができ
る。

カルシウム成分等多価イオンの介在によって、負帯電土
粒子を凝集せしめ、降水流出や風力飛散を抑制する。更
に酸性雨の降水に対する土壌・植生の保護作用がある。

本発明において有機物はっぎのような作用をする。即ち
、造粒に際して有機物を添加することにより、有機物が
核となり造粒性を大きく向上させ、造粒か容易になる。

更に、有機物中に含まれる炭水化物の供給とフライアッ
シュ中の成分の相乗効果と保水効果により、土壌中の有
益な微生物の増殖を促し、土壌を健全に保ち、植物の良
好な発育、連作障害を回避することができる。また、有
機物の消化後は、固型物中がポーラスとなり、保水性や
保気性か高められる。

さらにフライアッシュ、有機物を造粒・成型して粒状体
としたことにより次のような作用を示す。

フライアッシュは、そのままでは粒径２ｏ〜３０μｍと
非常に細かい粒子であり、運搬や土壌に混入する際に飛
散しやすく取扱いにくいが、砂や小砂刈入に造粒するこ
とにより、使用の際の取扱いか非常に容易になる。また
、フライアッシュを有機物混合て造粒することにより、
前述の造粒物自体か多孔質となり、粉体のままのフライ
アッシュではあまり期待てきない保肥力、保水力、保気
力か向上する。特に、中空柱状粒を混合すれば少量混合
でも、これら諸刃か向上する。更に粗砂大や小砂利大造
粒物を土壌に混入する場合にも、粉体混合に較へて粒度
改良かなされ土壌中の孔隙を増加させる二とかでき、土
壌の三相分布（固相、気相、液相の分布）を適正に保ち
、植物に適正な土壌硬度、透水性、保水性、保肥力等の
土壌物理性を改善できる。

本発明において、バインダーは、粒状体形成の為のフラ
イアッシュ及び有機物の結合作用をするのろでな（、さ
らに各種ハイ／ダ−により次の効果か得られる。

高ｐＨバインダーで固化させると、高ｐＨ水が滲出し強
い酸性土壌の中和か行われ、中性ｐＨバインダーで固化
させると、弱アルカリ水か滲出し中性土壌の根酸化か防
げる。また、高強度バインダーで固化させると、養分滲
出を緩慢とすることができる。例えば、高ｐＨから中性
までの石膏を用いることにより、ｐＨ調整の他、固結度
の調整による成分の溶出速度を調節できる。

以上のように、本発明の植物培地材は現在の他の土壌改
良資材と比べてもさまざまな卓越的効果を持ち、植物栽
培培地としてはもちろん、上記の効果により、人工の鉢
物用の培地・養液栽培の礫と砂、ロックウール等と同等
もしくはそれ以上の性能を示す。

〔実施例〕

有機物混入フライアッシュ粉粒体の造粒例とその造粒物
介在の屋内鉢栽培例及び露地栽培例について述べる。

有機物入り球状粉の造型例は第３表に示すごとく有機質
粒なるオガクズ（２ｍｍ以下）を１５重量％混合し、オ
ムニ式造粒機（ヘンシェル型回転造粒機）を用いて造粒
すると、オガクズの場合は無添加時より造球時間か約２
０％短縮、粒数が約３倍に増加、平均粒形か約１／２に
小径化、球形状が整うと共に造型性か数段も改良され、
その保水性も約１５％増大し、植物の培土に相応しい粒
度と保水性の造粒物製造が有機均粒の核効果で容易とな
る。またその保水能力も第１図のごとく、有機物効果が
造粒直後でも現れた。腐食後ではさらにその能力が高ま
ることは明らかである。

第４表に示す造粒物を土壌に混合して造った培地を用い
て実施した屋内鉢栽培試験結果の例を第５表に示す。こ
のように（一般的な畑地土壌である）黒ボク土ではＢＣ
Ｏ−１５を１０％混合することにより、無混合である対
象区に較べて２倍以上のハツカダイコンの収穫が得られ
、また酸性土である赤色上ではＢＧＯ−３０を５０％混
合することにより無混合である対象区に較べて３倍近い
ホウレンソウの収穫が、ＢＣＯ−４０を７５％混合した
場合では１．３倍の収穫か得られた。

このことから、土壌や作物の種類に応じてバインダーの
種類と土壌への混合率を調整することにより、造粒物に
よる土壌改良効果を十分に期待てきることが判った。

第６表に、第４表と同じ造粒物を土壌に混合して造った
培地を用いて実施した一作目の露地栽培試験結果の例を
示す。

このように露地栽培では、造粒物の混合率か１０％の場
合は、ＢＦＯ−４０を混合することにより黒ボク土て対
象区の約１．７倍、赤色上では約１．４倍のハツカダイ
コンの収穫か得られた。

また、第７表には二作目の露地栽培試験結果の例を示す
。黒ボク土におけるＢＣＯ−１５を除いて、いずれも対
象区より多いシシトウの収穫が得られ、特に酸性土壌で
ある赤色上において対象区に較べて収穫が多く、土壌改
良効果が著しく向上しているのがわかる。

このように−作目より二作目の方か造粒物の土壌改良効
果か現れてきており、造粒物の養分か土壌に滲出すると
共に、有機物腐食による微生物の増殖作用と保水作用の
効果が徐々に現われていることが判る。

以上から造粒の際に用いるバインダーの種類や造粒物の
土壌への混合率を土壌や作物の種類に応して適切に選ぶ
ことにより、植物栽培の培地としての本造粒物の効果か
確認できた。

第３表　造粒試験結果例 第４表　栽培用固型物造粒製造特配ｒ階比ＰＦＣ−微粉
炭燃焼中イラーｐｔ　、７ライアノ／ユＦＢＣ−流動床
（１炭燃焼ボイラーｄフライアノ／ユ第５表　屋内鉢栽
培例 第６表　露地栽培例（−作目） 注）　収穫量はハツカダイコンは根の重量、ホウレンソ
ウは葉の重量を＝１量し対象区を１００％として表記し
た。

注）　収穫量は根の重量を計量し対象区を１００％とし
て表記した。

第７表　露地栽培例（二作目） 注）　収穫量は実の重量を計量し対象区を１００９６と
して表５己しｔこ。

〔発明の効果〕

本発明においてはフライアッンユの有効利用ができる。

更に、各種産業からの有機質産業廃棄物の有効利用かで
きる。

詳説すれば、 （イ）　石炭原木の成育過程で滋養摂取した植物成育必
須ミネラル質の濃縮したフライアッンユと炭水化物なる
オガクズやビートモス等を各種バインダーで大小強弱に
造粒することで、高性能の植物培地材、例えば固形農業
用培地材か生産され、かつ現在重大な社会問題となって
いるこれら産業廃棄物処理量の軽減と資源リサイクルに
貢献する。

（ロ）　有機質廃棄材の粒状物や針状繊維質をフライア
ッシュに混合し皿型造粒機て造球すると、これら有機物
か核となるため、造粒速度か倍加され、高能率・低コス
トの球体造粒を可能とした。

（ハ）　有機物混入造粒物の介在培地は、必然的に培地
の気相率と水相率か高まり、また有機質の消化後も造粒
物中がポーラスとなって、長期にわたって保水作用が維
持される。また中空柱状固形物の介在は、高含水土壌や
高粘性土壌にあって、排水性や通気性を高め、不毛地帯
の耕地化や緑化か図れる。

（ニ）　バインダーの選定や組合せによって、ｐＨの高
〜中が特定でき、土壌に適合する造粒物が供給できる。

（ホ）　本発明の有機物入り造粒物介在培地で野菜を栽
培すると、無処理時より、適量混合時には収穫が倍増す
る。

（へ）　一般土壌に不足しかちな植物成育必須元素を供
給し、植物の成育を促進すると共に、連作障害を回避で
きる。

（ト）　　酸性土壌の矯正ができる。

（チ）　負帯電土粒子を凝集させ、降水流出、風力飛散
を防止する。

（す）　酸性雨に対する保護作用かある。

（ヌ）　造粒が容易である。

（ル）　土壌中の有益微生物の増殖促進、土壌の健全化
、植物の良好な発育、連作障害の回避かできる。

（ヲ）　有機物消化後、固型培地材かポーラスとなり、
保水性、保気性か高い。

（ワ）　粒状体であって、微粉であるフライアッシュよ
り取扱いか著しく容易である。

（力）　粉体であるフライアッシュに比し、保肥力、保
水力、保気力か優れている。

（ヨ）　土壌への混入に際し、粉体に比し、土壌の三相
分布の適正保持、土壌の物理性の改善ができる。

（夕）　バインダーの選択により、養分滲出の調節がで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は無機質造粒物と本発明における有機質含有造粒
物（オガクス無腐時）の含水率の経時変化の一例を示す
グラフである。試験条件は気温３０℃、湿度７０％であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フライアッシュ、バインダー、有機物及び水からな
   る粒状体であることを特徴とする植物用培地材。 ２、バインダーがセメント、石こう、ベントナイト、ゼ
   オライト及び水ガラスからなる群から選ばれた少なくと
   も一種である請求項１記載の培地材。 ３、有機物が有機質肥料又は有機質産業廃棄物である請
   求項１記載の培地材。 ４、有機質肥料又は有機質産業廃棄物が骨粉、魚カス、
   植物油カス、おから、家畜ふん、下水汚泥、ミミズふん
   、オガクズ、ワラ、バガス、ビートモス及びバークであ
   る請求項３記載の培地材。 ５、フライアッシュが微粉炭燃焼ボイラー産フライアッ
   シュである請求項１の培地材。 ６、微粉炭燃焼ボイラー産フライアッシュ、流動床石炭
   燃焼ボイラー産フライアッシュ、有機物及び水からなる
   粒状体であることを特徴とする植物用培地材。 ７、流動床石炭燃焼ボイラー産フライアッシュ、有機物
   及び水からなる粒状体であることを特徴とする植物用培
   地材。