JP2011246287A - 粒状肥料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鶏糞燃焼灰から高い硬度を有する粒状肥料を簡便な製法で直接製造する方法を提供する。
【解決手段】鶏糞燃焼灰と尿素との質量比(尿素／鶏糞燃焼灰)が0.02〜0.2の範囲である鶏糞燃焼灰と尿素との混合物に、鉱酸を添加して、核粒子を成長させる方法により造粒することを特徴とする粒状肥料の製造方法である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、鶏糞燃焼灰と尿素との混合物に鉱酸を添加して粒状肥料を製造する方法に関する。とりわけ核粒子を成長させる方法により造粒することを特徴とする粒状肥料の製造方法に関する。

鶏糞燃焼灰はリン、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の成分を多く含むため肥料原料として有用視されている。しかし、鶏糞燃焼灰はアルカリ性が強いため、他の肥料と混合すると肥料成分の揮散や水溶性成分が低下する原因となったり、また鶏糞燃焼灰自体の肥料成分の大部分が非水溶性であるため肥効が発現され難いという問題があり、肥料原料としての適用範囲に制約があった。

このような状況下において、鶏糞燃焼灰のアルカリ性の中和と肥効発現のために、鶏糞燃焼灰を鉱酸で処理する方法が提案されている。例えば、鶏糞燃焼灰に少量の増粘剤を加え、含水条件で鉱酸を加えて反応させる方法（特許文献１）や、鶏糞燃焼灰に鉱酸を添加して反応させた反応物に、再度鶏糞燃焼灰を添加して中和する方法（特許文献２）、さらには鶏糞燃焼灰とアルカリ土類金属化合物を混合し、これに鉱酸を添加し反応させる方法（特許文献３）、鶏糞燃焼灰と塩基性カリウム化合物粉末または高炉水砕スラグ粉末を混合し、これに鉱酸を添加し反応させる方法（特許文献４）が提案されている。しかし、上記のいずれの方法によって得られる生成物も粉状となるため、取り扱いやすい粒状肥料とするにはこの粉状生成物に造粒剤や賦型剤を添加して造粒する工程を別途設ける必要があった。

一方、鶏糞燃焼灰を粒状化する方法として、鶏糞燃焼灰に賦型剤を添加したものを加圧成形機で成形する加圧成形法が提案されている（特許文献５）。しかし、加圧成形法において、鶏糞燃焼灰のアルカリ性を完全に中和するのに必要な鉱酸量を添加すると、固形分量に対する液体量が過多となり、うまく成形できないという問題があった。また、加圧成形法は、混練機による混練工程を必要とし、処理量当たりの設備費や運転費が高いため、大量生産には向かず経済的と言えない。

特開昭５７−１４０３８７号公報 特開昭５８−１５１３８８号公報 特開２００６−２９８７０６号公報 特開２００８−１０５８９８号公報 特開昭５８−９９１９１号公報

本発明は、簡便な製法で鶏糞燃焼灰から高い硬度を有する粒状肥料を直接製造することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、尿素と鉱酸との巧みな利用により、高い硬度を有する粒状肥料が容易に得られることを見出し、係る知見に基づき本発明を完成させたものである。
即ち、本発明は、鶏糞燃焼灰と尿素との質量比(尿素／鶏糞燃焼灰)が0.02〜0.2の範囲である鶏糞燃焼灰と尿素との混合物に、鉱酸を添加して、核粒子を成長させる方法により造粒することを特徴とする粒状肥料の製造方法に関する。

ここで、核粒子とは、粉体原料と液体が接触して生成したもの、あるいは製造工程で発生する戻り品（製品規格以下のものまたは規格以上のものは粉砕したもの）のうち粒子形成の核となり得るものを意味する。そして、核粒子を成長させることによって造粒する方法とは、核粒子同士の融合や核粒子への粉体の付着によってより大きな粒へ成長させる造粒方法を意味する。従って、加圧によって造粒する圧縮成形法や押出し成形法等は含まれない。
また、本発明は、前記鉱酸が、硫酸またはリン酸である粒状肥料の製造方法に関する。
また、本発明は、前記製造方法において、鶏糞燃焼灰と鉱酸とが、鉱酸が100%鉱酸として、鉱酸／鶏糞燃焼灰（質量比）＝0.1〜0.5の範囲である。
また、本発明は、前記核粒子を成長させる方法によって造粒する方法が、転動造粒法またはスラリー式造粒法である粒状肥料の製造方法に関する。
さらに、本発明は、前記各製造方法によって製造された粒状肥料に関する。

本発明の製造方法は、尿素と鉱酸を巧みに利用し、鶏糞燃焼灰から粒状肥料を簡便な工程で直接製造できるため、極めて経済的である。そして得られる肥料粒は円柱や扁平ではなく球形であり、硬度1kgf以上という高い硬度を有するために、機械散布にも適したものである。

以下、本発明の粒状肥料の製造方法について詳細に説明する。
鶏糞燃焼灰は、養鶏業などから排出される鶏糞を焼却処分して得られる灰のことであり、採卵鶏、ブロイラー、育成鶏等に由来するものがある。本発明に使用される鶏糞燃焼灰は、いずれに由来するものであってもよいが、中でも肥料成分であるリン酸とカリウムの含有量が高い育成鶏またはブロイラー由来の鶏糞燃焼灰が望ましい。

尿素については、一般に市販されているものであれば好適に使用できる。
本発明では、上記鶏糞燃焼灰と尿素との混合物を用いる。両者を予め混合したものを用いても良いし、造粒機内で混合しても良い。要は、鉱酸の添加前に均一に混合されていればよい。

粒度については、500μm以下であれば本発明の粒状肥料の粉体原料として特に好ましく使用できる。上記粒度とするために、粉砕工程を設けても良く、肥料原料の粉砕に通常用いられている奈良式粉砕機、ターボミル、JET粉砕機等による粉砕方法を例示することができる。鶏糞燃焼灰と尿素は、それぞれ単独で粉砕した後混合しても良いし、両者を予め混合したものを粉砕しても良い。

鶏糞燃焼灰と尿素との混合割合は、尿素／鶏糞燃焼灰（質量比）として0.02〜0.2の範囲である。前記質量比が0.02を下廻ると、僅かな衝撃で粉化し粒状化が困難である。一方、前記質量比が0.2を上廻っても造粒自体に支障はないが、それに見合うだけの効果が得られ難くなる。特に尿素を多量に用いたときは造粒物が吸湿し易くなるため、前記質量比を上廻る多量の添加は好ましくない。

次に、造粒機内で鶏糞燃焼灰と尿素の混合物に鉱酸を添加する。鉱酸は、硫酸、リン酸、硝酸を用いることができ、これらは混合して使用することもできる。このうち硫酸及びリン酸のうちいずれか１種または双方が好ましい。硫酸は、通常肥料製造用に用いられている硫酸を使用することができ、濃硫酸をはじめ種々の濃度の硫酸を用いることができる。リン酸は工業用のリン酸液や各種産業の製造工程で排出される副生リン酸液を用いることができる。上記鉱酸の濃度は、必要に応じて水で希釈し調整しても良い。しかし、中和効率と造粒に必要な水分量の観点から、鉱酸は45％以上のものが好ましく、さらに好ましくは60％以上のものである。

鉱酸の添加量について云えば、鉱酸が100%鉱酸として、鉱酸／鶏糞燃焼灰の質量比として0.1〜0.5の範囲が好ましい。前記質量比が0.1以上であれば、得られる粒状肥料を概ね中性から酸性のpH範囲とすることができるため好ましい。一方、前記質量比の上限については、鶏糞燃焼灰や尿素等の粉体原料と造粒に適した水分量との関係から0.5以下が好ましい。

鶏糞燃焼灰と尿素との混合物に鉱酸を添加すると、鶏糞燃焼灰と鉱酸との反応は発熱反応であるため、水分の蒸発により造粒時の水分調整が困難となる。その結果、望ましい粒径の肥料を効率的に得ることが困難になる。そこで、造粒時には造粒に適した水分量とするために、必要に応じて鉱酸の他に水を添加することが望ましい。また、水は鉱酸と予め混合したものを用いても良い。あるいは、蒸気を投入することも水分を補給するための有効な方法の一つである。

本発明の造粒方法は、核粒子を成長させることによって造粒する方法であるが、このような方法として例えば転動造粒法またはスラリー式造粒法を挙げることができる。転動造粒法で用いる転動造粒機には、パン型、ドラム型、振動型があるが、本発明の粒状肥料を得るにはこれらのうちいずれでも良いが、パン型またはドラム型が特に好ましい。一方、スラリー式造粒法の主な方法として、ブランジャー（２軸パドル式混合機）等を使用して循環式の連続造粒を行う方法がある。尚、スラリー式造粒法においては、スラリーの液体／固体比率が造粒性に大きな影響を与えるため、適宜水を添加して液体／固体比率を最適化することが望ましい。

次いで、得られた粒状肥料の乾燥に関しては、特に装置を選ばないが、粒状物同士の付着防止や乾燥効率の点から、転動熱風乾燥機が好ましい。乾燥温度に関しては、80〜150℃で乾燥すればよい。
乾燥した粒状肥料は、振動スクリーンを通して所望するサイズの製品（本発明の場合は粒径２〜４mm）を取り出す。粒径２mmより小さい細粒品はそのまま戻り品として、４mm以上の粗粒品は粉砕した粉を戻り品として供給原料に添加・混合し再使用する。

また、本発明の粒状肥料には、造粒促進剤として、糖蜜、コーンスティープリカー（CSL）、CMC、キサンタンガム、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等を用いても良い。また、造粒性が損なわれない範囲において、硫安や酸化マグネシウムなどの肥料原料を適宜加えることできる。さらに必要に応じて、珪藻土、ベントナイト等の粘土鉱物、ゼオライト、石膏などを成分調整剤として使用することができる。

以下、本発明の詳細を実施例を挙げて説明するが、本発明はそれらの実施例によって限定されるものではない。尚、特に断らない限り％は全て質量％を示す。

鶏糞燃焼灰は表１に示した成分を有するブロイラー由来のものを使用した。

[平均粒硬度の測定方法]
製品（粒径2.0〜4.0mm）20粒の硬度を木屋式硬度計にて測定し、その平均値を平均粒硬度とした。
[製品pHの測定方法]
500μm以下に粉砕した製品10gを300ml三角フラスコにとり、イオン交換水100mlを加え、マグネットスターラーで30分間撹拌した。試料液の一部をビーカーにとり、あらかじめpH標準緩衝液を用いて調整されたpH計により、そのpHを測定した。

〔実施例１〕
粉体原料として、鶏糞燃焼灰7.56kgと尿素0.38kgをミキサーで混合した後、奈良式粉砕機にて350μm以下に粉砕したものを用いた。液体原料として、68％リン酸3.03kgと水0.76kgの混合液（100％リン酸として2.06kg）を用いた。該粉体原料のうち１kgをパン型造粒機（容器寸法：960mmφ×200mm）に入れ、20rpmの回転速度で該粉体原料を転動させた。そこへ液体原料及び残りの粉体原料を少量ずつ添加し、10分間かけ転動造粒を行った。次いで、造粒物を100〜110℃の転動熱風乾燥機にて30分間乾燥した。冷却後３段振動スクリーン（篩目開き：4.0mm、2.0mm。近畿工業製）で篩分けしたところ、製品（粒径2.0〜4.0mm）の収率は53%であった。また、製品の平均粒硬度は1.4kgf、pHは6.3であった。

〔実施例２〕
粉体原料として鶏糞燃焼灰7.29kgと尿素0.73kgを、液体原料として68％リン酸2.92kgと水0.29kgの混合液（100％鉱酸として1.99kg）を用いた以外は実施例１と同様に製造した。製品（粒径2.0〜4.0mm）について、収率は82%、平均粒硬度は1.3kgf、pHは6.3であった。

〔実施例３〕
粉体原料として鶏糞燃焼灰7.31kgと尿素0.73kgを、液体原料として68％リン酸2.34kgと70%硫酸0.71kgと水0.58kgの混合液（100％鉱酸として2.09kg）を用いた以外は実施例１と同様に製造した。製品（粒径2.0〜4.0mm）について、収率は74%、平均粒硬度は1.1kgf、pHは6.3であった。

〔実施例４〕
粉体原料として鶏糞燃焼灰5.95kgと尿素0.50kgと硫安0.91kgと酸化マグネシウム0.08kgと塩加0.86kgを、液体原料として68％リン酸2.38kg（100％鉱酸として1.62kg）を用いた以外は実施例１と同様に製造した。製品（粒径2.0〜4.0mm）について、収率は72%、平均粒硬度は2.5kgf、pHは6.0であった。

〔実施例５〕
粉体原料として鶏糞燃焼灰3.06kgと尿素0.31kgと硫安4.29kgと石膏0.61kgと塩加0.77kgを、液体原料として68％リン酸1.23kgと水1.20kgの混合液（100％リン酸として0.84kg）を用いた以外は実施例１と同様に製造した。製品（粒径2.0〜4.0mm）について、収率は56%、平均粒硬度は1.1kgf、pHは6.1であった。

〔比較例１〕
粉体原料として鶏糞燃焼灰7.86kgを、液体原料として68％リン酸3.14kgと水1.57kgの混合液（100％リン酸として2.14kg）を用いた以外は実施例１と同様に製造した。その結果、粒径2.0mm未満のものが90%であった。製品（2.0〜4.0mm）について、収率は10%、平均粒硬度は0.5kgf、pHは6.2であった。

〔比較例２〕
粉体原料として鶏糞燃焼灰7.45kgを、液体原料として68％リン酸2.98kgと廃糖蜜2.51kgと水0.75kgの混合液（100％リン酸として2.03kg）を用いた以外は実施例１と同様に製造した。その結果、粒径2.0mm未満のものが88%であった。製品（2.0〜4.0mm）について、収率は11%、平均粒硬度は0.3kgf、pHは6.4であった。

〔比較例３〕
粉体原料として鶏糞燃焼灰7.67kgと硫安0.77kgを、液体原料として68％リン酸2.30kgと水1.38kgの混合液（100％鉱酸として1.56kg）を用いた以外は実施例１と同様に製造した。その結果、粒径2.0mm未満のものが92%であった。製品（2.0〜4.0mm）について、収率は8%、平均粒硬度は0.3kgf、pHは6.4であった。

上記実施例と比較例の結果を表２にまとめた。「鉱酸／鶏糞燃焼灰」欄における鉱酸は、100％鉱酸としたときのものである。

Claims (5)

1. 鶏糞燃焼灰と尿素との質量比(尿素／鶏糞燃焼灰)が0.02〜0.2の範囲である鶏糞燃焼灰と尿素との混合物に、鉱酸を添加して、核粒子を成長させる方法により造粒することを特徴とする粒状肥料の製造方法。
2. 鉱酸が、硫酸またはリン酸である請求項１記載の粒状肥料の製造方法。
3. 鶏糞燃焼灰と鉱酸とが、鉱酸が100%鉱酸として、鉱酸／鶏糞燃焼灰（質量比）＝0.1〜0.5の範囲である請求項１または２記載の粒状肥料の製造方法。
4. 核粒子を成長させる方法によって造粒する方法が、転動造粒法またはスラリー式造粒法である請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒状肥料の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法によって製造された粒状肥料。