JP2000505409A - 硝酸カルシウムを含む窒素−カリウム肥料の製造方法及びその製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、基本的に硝酸カルシウム肥料と硝酸カリウムからのＮＫ−肥料の製造方法と均一なＮＫ−肥料製品に関する。硝酸カルシウム肥料は硝酸カリウムと共に溶融されて、それらの溶融物或いは懸濁物を形成し、均一なＮＫ−肥料に粒状化される。硝酸カルシウム肥料と硝酸カリウムは９０〜１２０℃で溶融され、次いで粒子化（プリル化）の場合には１６０〜１９０℃、顆粒化の場合には９０〜１４０℃の所望の温度に加熱される。硝酸カルシウムが４０〜１４重量％、硝酸カリウムが５５〜８５重量％、水が０．５〜６重量％、硝酸アンモニウムが０〜４重量％及び硝酸マグネシウムが０〜５重量％からなる溶融物或いは分散液となるような割合で各成分を混合する。

Description

【発明の詳細な説明】 硝酸カルシウムを含む窒素−カリウム肥料の製造方法及びその製品。 技術分野 本発明は、硝酸塩とカリウムを含む粒子状の肥料（ＮＫ−肥料）の製造方法に 関する。本発明は、更にこのようなＮＫ−肥料の製品を含む。 発明の背景 ＮＫ−肥料は硝酸塩肥料とカリ肥料とを混合することによって作り得るが、少 なくともＮＫ−肥料のある程度均一な処方を持つことが必要であった。窒素源は 、尿素或いは硝酸アンモニウムもしくは硝酸カルシウム（ＣＮ）のような硝酸塩 肥料であり、カリウム源はＫＮＯ₃（ＫＮ）、ＫＣｌ或いはＫ₂ＳＯ₄のようなカ リ肥料（Ｋ−肥料）であることができる。しかしながら、粒子化(プリル化、pri lling)および顆粒化(granulation)の両者についての粒状化(particulation)操作 は大きな問題を引き起こすことが証明された。例えば、ＣＮとＫＮＯ₃とを一緒 に溶融すると、粒状化の段階で相当な過冷却が起こり、これが重大な問題を引き 起こすことが経験された。ＣＮとＫＮＯ₃に基づくＮＫ−肥料は、ＣＮ肥料のす べての利点を有する事が期待でき、更に硝酸塩から水溶性のカリウムを含んでい るので、最も興味深いものと考えられていた。 日本特許出願公告ＪＰ９５００５４２１Ｂ２（特公平７−５４２１）から、顆 粒状のＮＫ肥料は９０〜５０重量％の尿素と１０〜５０重量％の木灰炭酸カリ（ 炭酸カリウム）からなる共融物質から作られることが知られている。この顆粒状 製品は、ニーダーに供給される原料物質の上に共融溶液を小さな穴を通して噴霧 し、次いで混合・溶融して作られる。窒素と木灰炭酸カリの溶出速度を等しくす るために、粒子はポリプロピレンを主成分とする被覆物質で被覆される。これは 最も複雑なプロセスである。このような肥料は、ＮＨ₄−Ｎとしての窒素とこの 窒素の対応するロスの大きな部分を占める。この理由はもちろん尿素が肥料の唯 一の窒素源であるということである。更に、ＣＮ及びＫＮＯ₃が窒素源である時 のような水溶性のカルシウムは存在しない。 窒素−カリ肥料へカリウム源を付加することは米国特許第３６１７２３５号で 知られている。ここでは、植物の栄養素の窒素とリンを含んだ溶融物或いは低水 分含量の懸濁液を噴霧する。固体のカリウム塩が該溶融物或いは懸濁物を噴霧し 粒子化（プリル化）する前に添加される。しかし、この方法は添加される固形分 の７重量％以上が０．１ｍｍを越える粒径を持つような等級であることが必要で ある。この方法はＮＰＫ−肥料を得るためには良好に作用するが、この原理は、 主として過冷却の問題と固形分に必要な粒径のものが市場で入手できないという 事のために、ＮＫ−肥料の粒状化に有用であることは見出されなかった。 本発明の主たる目的は、ＮＫ−溶融物或いは溶液を均一なＮＫ−肥料に粒状化 するための新規な方法を見出すことである。 本発明の他の目的は、硝酸カルシウム肥料と硝酸カリウムを主成分とするＮＫ −肥料の製造方法を見出すことである。 本発明の更に他の目的は、硝酸マグネシウムのような他の栄養素も付加して含 むＮＫ−肥料の製造方法を開発することである。 単独で、或いは特別なＮＫ−配合肥料用或いはＮＰＫ−肥料混合物用の混合成 分として適用できる、均一なＮＫ−肥料を見出すこともまた本発明の目的である 。 発明の詳細な記録 公知のＮＫ−肥料のこの不便のために、新規肥料の基本の原料物質として、Ｃ Ｎ及びＫＮＯ₃の利用の可能性を更に検討することが決定された。この明細書の 記載全体を通して、省略表現ＣＮは純粋な硝酸カルシウム及びニトロホスフェー ト（リン鉱−硝酸系肥料）プロセスから得られる硝酸カルシウム製品の両者を含 むことを意味する。この製品はしばしばノルスクハイドロ社の硝酸カルシウム、 省略表現ＮＨ−ＣＮと呼ばれ、硝酸カルシウム７９重量％、硝酸アンモニウム６ 重量％及び水１５重量％の組成のものである。所望のＮＫ−肥料の処方を作るた め数種の方法を評価した。粒子化ＣＮと結晶ＫＮＯ₃との圧縮体、及び入手でき る粒子化ＣＮと粒子化ＫＮＯ₃混合物を試験した。圧縮体の場合は高価であり、 むしろ粉塵含量の高い製品となることが分かった。混合物の場合は、まず第一に 二つの原料物質の粒子径及び粒子径の分布に関して類似した粒子であることに依 存している。第二に均一な製品を得ることができない。 過冷却が問題であると考えられていたが、発明者らは少なくとも成分の一つの 溶融物から、そしてできれる限り固体として他の成分をその溶融物に添加し、均 一なＮＫ−肥料を製造する検討を更に行うことを決定した。溶融したＣＮに固体 のＫＮＯ₃を溶解したが、しかし最初の試験では過冷却が非常に激しく粒子化／ 顆粒化が不可能であることがわかった。種々の粒子径を持った固体のＫＮＯ₃を 溶融したＣＮに約１００℃で添加して一連の実験を行った。固体ＫＮＯ₃の粒子 径は０．２〜１．６ｍｍの間で変化させた。問題点はＫＮＯ₃粒子が溶融ＣＮに 溶解する前に混合物が固化できるかどうか及びそれによって溶融物の過冷却が起 こるかどうかであった。これらの実験の間、ＣＮとＫＮＯ₃の比率もまた変化さ せた。次の二つの処方を特に試験した。即ち、ＮＰＫ−処方（Ｎ−Ｐ₂Ｏ₅−Ｋ₂ Ｏとして定義される）１５−０−１４に対応するＣＮが７０重量％とＫＮＯ₃が ３０重量％のもの及び処方１５−０−７に対応するＣＮが８５重量％とＫＮＯ₃ が１５重量％のものである。 しかしこれらのすべての実験の間、若干の過冷却が観察された。もし固体の粒子 径が０．３ｍｍ以下であるならば、過冷却は事実上生起した。過冷却を避けるた めに、粒子径は１ｍｍよりも大きくすべきである。しかし、このような粒子径の ＫＮＯ₃は市場で入手が困難で、加えてかかる大きな粒子は粒子化の過程で問題 を引き起こす。この方法で粒状化した均一なＮＫ−肥料を得ることは可能かもし れないが、これは課題の最終的な解決とは考えられず、この方法の更なる検討は 終了とした。 次にＣＮ−水−ＫＮＯ₃の種々の相を徹底的に検討することを決定した。これ らの検討の過程で、驚くべきことに過冷却が実質的な問題を引き起こさない領域 が存在することを見出した。従って、従来の伝統的な方法と装置を使用して粒状 化を行うことが可能となった。この領域は以下のように定義される： Ｃａ（ＮＯ₃）₂ ４０〜１４重量％ ＫＮＯ₃ ６０〜８５重量％ 水 ０．５〜６重量％ 更に、かかるＮＫ−溶融物／水溶液に対してＭｇ（ＮＯ₃）₂が０〜５重量％（ 例えば０．５重量％）の量で添加できることを見出した。粒状化される肥料混合 物はまた０〜４重量％の硝酸アンモニウム（ＡＮ）を含むこともできる。 これらの知見を考慮して上記の範囲内で溶融物／水溶液の粒状化を行った。成 功した粒子化（プリル化）は１６０〜１９０℃の温度で行われ、成功した顆粒化 は９０〜１４０℃の温度で行われた。かくして１〜５ｍｍの粒子径と所望の粒径 分布を持った均一なＮＫ−肥料製品が得られた。この製品は良好な球状の形態で 、粒子は水分含量と大きさによって変わるが硬度即ち約２〜１３ｋｇの崩壊強度 を有していた。 本発明の範囲とその特徴は添付した請求項によって定義される。 本発明を図面の記載と実施例について更に説明する。 図１は、ＮＨ−ＣＮでの対応する結果と比較した本発明によるＮＫ肥料の水吸 収性を示す。 実施例１： この例はＮＫ１５−０−３５の粒子化を示す。 ７５重量％の固体のＫＮを２５重量％のＮＨ−ＣＮと混合し、約１００℃に加熱 し、この温度で混合物の溶融が開始した。水分含量と粘度を所望の値に調節し、 得られた均一な溶融物を粒子化装置に移し、オイルバス中にて約１６５℃で粒子 化を行った。良好な白色の硬い粒子が得られた。３〜４ｍｍの粒子の粒子強度は ８〜１３ｋｇの範囲であることがわかった。 実施例２： この例はＮＫ１５−０−３３の粒子化を示す。 ７０重量％の結晶ＫＮを３０重量％のＮＨ−ＣＮと混合し、約１００℃で溶融し た。引き続き水分含量と粘度を所望の値に調節し、得られた均一な溶融物を約１ ６５℃で粒子化した。粒子化された粒子の製品品質は実施例１で得られたものと 同様であった。 実施例３： この例はＮＫ１５−０−２９の粒子化を示す。 ６０重量％のＫＮと４０重量％のＮＨ−ＣＮを混合し、約１００℃で溶融した。 この溶融物は以下の組成であった。 ＫＮ：６０重量％、ＣＮ：３１．５重量％、ＡＮ：２．５重量％ 水：６重量％、 次いで水分含量を約３重量％まで減少し、温度を約１６５℃に上昇し、ここで 均一な溶融物を粒子化した。製造直後の製品（３〜４ｍｍ）の粒子の強度は５ｋ ｇであり、３０分経過後のものでは９ｋｇであった。 実施例４： この例はＮＫ１５−０−３３の実装置での粒子化を示す。 この実験の間、３０重量％の顆粒状ＮＨ−ＣＮと７０重量％の結晶ＫＮから作ら れた溶融物を使用した。最終製品の粒子強度を上げるために溶融物の水分含量を 蒸発によって４．５重量％から２．５重量％へ減少させた。粒子化は２３ｍの造 粒塔内で外気温度２８℃で行った。これらの実験の間の粒子化温度は１６０〜１ ９０℃の間で変化した。粒子化前の水分含量が４．５重量％の高さの時であって も、十分な固形物としての性質を有する製品がこのＮＫ−処方について得られる ことがわかった。 実施例５： この例はＮＫ１５−０−３３の顆粒化を示す。 顆粒化はＮＫ１５−０−３３肥料の微粉末を、同製品の溶融物が供給されている 顆粒化装置に供給することによって行われた。顆粒化温度は１１５〜１２５℃の 間で変化させ、所望の大きさと崩壊強度を有する顆粒状の製品が得られることを 見出した。最も好ましい顆粒化温度は１２０〜１２５℃の範囲であった。更に試 験の結果、ＮＫ−肥料の顆粒化は製造するＮＫ−処方と溶融物の水分含量に依存 しているが、９０〜１４０℃で行うことができることがわかった。 実施例６： この例は本発明による均一なＮＫ−肥料を、ＮＨ−ＣＮのような他の肥料と混 合することによるＮＫ１５−０−１４の製造に関する。 １．９７〜１．９８ｋｇ／リットルの密度、平均粒径ｄ₅₀＝１．７８ｍｍを有 する、上記実施例４によって作られた均一なＮＫ１５−０−３３の４２重量％を 、１．９６〜１．９８ｋｇ／リットルの密度、平均粒径ｄ₅₀＝１．７８ｍｍを有 するＮＨ−ＣＮの５８％と機械的に混合した。これらの２種の製品はほぼ同等の 形態と粒子径分布を有していた。得られた混合物は処方１５−０−１４であり、 均一な外観で、粒子の分離は見られなかった。 上記の方法を適用することにより、ＮＫ１５−０−３３からＮＫ１５−０−０ までの全ての等級のものを作ることが可能である。本発明による均一なＮＫ−肥 料に添加される肥料成分はＣＮ或いはＮＨ−ＣＮだけではなく、所望のＮＫ−肥 料処方の混合物を得るためのいかなる適当な肥料でもよい。もちろん、粒子径、 粒径分布、粒子の形状及び密度について同一であるとの要件がこのような混合物 に対しても適用される。 新規で均一なＮＫ−肥料製品について、更にケーキング性と水吸収性に関して 試験した。これらの性質は粒子化したＮＨ−ＣＮのそれと比較した。試験中に使 用した被覆処理は国際特許出願ＰＣＴ／ＮＯ９５／００１０９に記載された油、 ワックス及び樹脂に基づく被覆であった。この結果を表１に示す。 上記の表１から、条件を整えたＮＫ−肥料は粒子化したＮＨ−ＣＮよりも多少 良好なケーキング性を有していることがわかる。 本発明による均一なＮＫ−１５−０−３３に対する水吸収性を、被覆及び無被 覆の両粒子について調べた。その結果を粒子化したＮＨ−ＣＮのそれと比較した 。試験はそれぞれ２５℃で相対湿度４０、５０、６０及び７０％で行った。これ らの試験の結果を図１のグラフに示す。これらから無被覆のＮＫ１５−０−３３ は長時間高い湿度の下に曝すべきではないことがわかる。しかし、この肥料を約 ０．２％の適当な被覆剤で被覆すれば、水吸収性は許容できる程度に低くなる。 本発明によって均一なＮＫ−肥料の新しい製造法を確立した。新しいＮＫ−肥 料はそれ自体で、或いは所望の処方で肥料混合物を作るため他の適当な肥料と混 合して使用することができる。この新しいＮＫ−肥料製品は栄養的な価値及び貯 蔵と取り扱い上の性質の両者について優れた性質を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1.基本的に硝酸カルシウム肥料と硝酸カリウムからなり、硝酸カルシウム肥料を 硝酸カリウムと一緒に溶融するＮＫ−肥料の製造方法において、硝酸カルシウム 肥料と硝酸カリウムを９０〜１２０℃で加熱してそれらの溶融物或いは懸濁物を 形成し、次いで所望の粒状化温度に加熱し、粒状化して均一なＮＫ−肥料を形成 することを特徴とするＮＫ−肥料の製造方法。 ２．硝酸カルシウム４０〜１４重量％、硝酸カリウム５５〜８５重量％、水０． ５〜６重量％、硝酸アンモニウム０〜４重量％及び硝酸マグネシウム０〜５重量 ％からなる溶融物或いは懸濁物が得られるような比率で各成分を混合することを 特徴とする請求項１の方法。 ３．粒状化が、１６０〜１９０℃の温度で粒子化（プリル化）によって行われる ことを特徴とする請求項１の方法。 ４．粒状化が、９０〜１４０℃の造粒温度で、１０〜２．５重量％の水分を含む 溶融物或いは懸濁物の顆粒化によって行われることを特徴とする請求項１の方法 。 ５．硝酸カリウム約６０重量％と硝酸カルシウム肥料約４０重量％とを約１００ ℃で溶融し、約６０重量％のＫＮＯ₃、約３１．５重量％のＣａ（ＮＯ₃）₂、約 ２．５重量％のＮＨ₄ＮＯ₃及び約６重量％の水を含む溶融物を形成し、この溶融 物を水分含量が約３重量％に減少する迄蒸発させ、次いで１６０〜１７０℃で粒 子化にかけることを特徴とする請求項１の方法。 ６．顆粒化硝酸カルシウム肥料約３０重量％と結晶硝酸カリウム約７０重量％と を約１００℃で溶融し、次いで得られた溶融物がその水分含量が４．５重量％か ら２．５重量％に減少するまで蒸発を行い、ひきつづき１６５〜１７５℃で粒子 化を行うことを特徴とする請求項１の方法。 ７．ＮＫ１５−０−３３肥料の微細粒子を同一の肥料の液体と一緒に造粒機に供 給し、１２０〜１２５℃で顆粒化することを特徴とする請求項１の方法。 ８．Ｃａ（ＮＯ₃）₂を４０〜１４重量％、ＫＮＯ₃を５５〜８５重量％、水を０ ．５〜６重量％、ＮＨ₄ＮＯ₃を０〜４重量％、及びＭｇ（ＮＯ₃）₂を０〜５重量 ％含有する均一なＮＫ−肥料。 ９．肥料が、崩壊強度が２〜９ｋｇのＮＫ−処方１５−０−３５から１５−０− ２８の粒子化製品であることを特徴とする請求項８の均一なＮＫ−肥料。