2016 Fiscal Year Annual Research Report
Reborn of steelmaking slag as multi-functional fertilizer by the control of mineralogical structure.
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15K14189
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
北村 信也 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80400422)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高 旭 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80707670)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 製鋼スラグ / 肥料 / 含鉄資材 / 溶出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はスラグをFeの供給能力に優れた水稲用の多機能肥料へとリボーンさせる条件を明らかにする事が目的である。すでに予備実験で得た「Fe を供給しやすい鉱物相がガラス相であるという」という知見に基づき、ガラス相組成や水溶液側条件を変えた条件でFeの供給能力を評価した。ガラス相の合成は試薬を用い、その組成は市販の製鋼スラグ系肥料に見られるCaO-SiO2-FeO-Fe2O3系とし、CaOとSiO2の比（塩基度）や全鉄濃度、2価鉄と3価鉄の比（Fe2+/Fe3+）を変化させ、さらに、製鋼スラグに含まれる各種酸化物を混合させた。酸化物は所定組成に試薬を混合し1773Kで溶解した後に急冷した。試料はX線でガラス化しているのを確認し50μm以下に粉砕した。溶出実験は水田の潅水初期を模した空気飽和、pH=5.0の水溶液浴で実験を行った。つまり、400mlの空気飽和イオン交換水に1gの合成酸化物を投入し、pHを一定に制御するため希硝酸を滴下した。また、水溶液側の条件として、潅水後の条件を考慮し、pHや酸化還元電位を変化させ、また、根酸の影響を把握するため有機酸を用いた実験も行った。その結果、塩基度は0.8程度で、全鉄濃度は30mass%程度で、それぞれ最大のFe溶出量を示した。また、Fe2+/Fe3+は、ゼロの場合は全く溶出せず、0.8以上でも大きいほどFeの溶出量は増加した。さらに、MnOやP2O5は5mass%の添加で溶出量を大きく低下させた。これらの結果は、Feの溶出とスラグ構造の関係を伺わせるが、一般的な構造モデルでは説明できなかった。一方、溶液側の条件は、還元剤としてアスコルビン酸を添加して酸化還元電位を下げた場合のFeの溶出は非常に大きくなった。また、pHも低いほど高いFeの溶出量が増加した。さらに、根酸を想定したクエン酸を用いた場合には、同じpHでも高い溶出量を示した。
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