JP3608147B2 - 粒状硫酸苦土肥料とその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲル状シリカを含有させることにより、造粒体の強度(硬度)を高めると共に固結を防止した粒状硫酸苦土肥料とその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】
従来、硫酸苦土肥料として、製塩の際に副生される硫酸苦土(MgSO4・7H2O)を用いた湿式製法によるものが知られている。製塩の際に得られる苦汁を−10℃に冷却すると硫酸苦土(MgSO4・7H2O)が晶出するので、これを分離、水洗乾燥して硫酸苦土肥料を製造する。しかし、この硫酸苦土は結晶水を大量に含み吸水能力が小さいために固結し易く取扱性に難点がある。また多水塩の硫酸苦土は水に対する溶解性が低い。
【0003】
一方、軽焼苦土粉末を硫酸と反応させて硫酸苦土一水塩(MgSO4・H2O)を生成させ、これを粉砕し、有機質バインダーを添加して造粒する乾式製法も従来知られているが、十分な強度(硬度)の造粒体を得るには多量のバインダーを必要とする問題がある。しかもバインダーは多量の水分を含むために造粒後の乾燥を必要とする。
【0004】
また、一水塩の硫酸苦土(MgSO4・H2O)に6水塩の硫酸苦土(MgSO4・6H2O)を含有させ、この硫酸苦土6水塩のバインダー作用によって硫酸苦土一水塩粒子を接着させて粒子の強度を高めた粒状硫酸苦土肥料も知られている(特公平04−070273号)が、原料の種類によって造粒体の強度(硬度)が大きく異なり、必ずしも高硬度の造粒体が得られない問題がある。さらに、硫酸苦土6水塩などの多水塩の量が多いと前述のように吸水能力が小さいために、外気の湿気が粒子表面に浮いてベト付き易くなり固結を生じやすい欠点がある。
【0005】
しかも、これらの軽焼苦土粉末を硫酸と反応させる製造方法や、硫酸苦土6水塩を生成させる製造方法は、苦土原料と硫酸の反応、熟成および生成物の粉砕、造粒に至る多段の工程を有し、各工程ごとに各々異なった温度管理が必要であるなど製造工程が複雑であり、このため製造コストが嵩むなどの問題がある。
【0006】
【発明の解決課題】
本発明は、従来の粒状硫酸苦土肥料における上記問題を解消したものであり、硫酸苦土一水塩を主体とした苦土肥料であって、有機質バインダーを用いずに優れた造粒硬度を有し、しかも固結し難く、取扱性に優れた粒状硫酸苦土肥料とその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決する手段】
本発明は、硫酸苦土一水塩を主体とした苦土成分にゲル状シリカを含有させることにより、そのバインダー作用によって造粒体の強度(硬度)を高めると共に肥料粒子の固結を防止したものである。
【0008】
本発明は以下の構成からなる粒状硫酸苦土肥料に関する。
(1)水溶性苦土を酸化物換算で肥料中の11wt%以上含有する苦土肥料であって、苦土成分の75wt%以上が水溶性硫酸苦土であり、この水溶性硫酸苦土は硫酸苦土の85wt%以上を占める水溶性硫酸苦土一水塩を主体とするものであって、6水塩以上の多水塩硫酸苦土が15wt%未満であり、該苦土成分と共に3〜12wt%のゲル状シリカを含有することを特徴とする粒状硫酸苦土肥料。
(2)硬度5kg以上、固結試験における固結量が5wt%以下である上記(1)に記載する粒状硫酸苦土肥料。
【0009】
さらに、本発明は以下の製造方法に関する。
(3)珪酸成分を含有する苦土原料(MgO)を水で湿潤した状態で、85〜110℃の温度で、硫酸と反応させて硫酸苦土一水塩とゲル状シリカを生成させることによって、水溶性苦土を酸化物換算で肥料中の11wt%以上含有し、苦土成分の75wt%以上が水溶性硫酸苦土であり、この水溶性硫酸苦土は硫酸苦土の85wt%以上を占める水溶性硫酸苦土一水塩を主体とするものであって、6水塩以上の多水塩硫酸苦土が15wt%未満であり、該苦土成分と共に3〜12wt%のゲル状シリカを含有する粒状硫酸苦土肥料を製造することを特徴とする粒状硫酸苦土肥料の製造方法。
(4)ケイ酸成分を含有する苦土原料、水および硫酸を順に回転方向に沿って並列に連続供給することによって、苦土原料を水で湿潤した状態で、85〜110℃の温度で硫酸と反応させ、同一反応系内で硫酸苦土一水塩とゲル状シリカの生成および造粒を行わせる上記(3)に記載する製造方法。
【0010】
【発明の実施形態】
以下、本発明を実施形態に即して具体的に説明する。
(I)粒状硫酸苦土肥料
本発明の苦土肥料は、粒状の硫酸苦土を成分とし、苦土成分として水溶性の硫酸苦土一水塩(MgSO4・H2O)を主体とし、この硫酸苦土一水塩と共にゲル状シリカを含有することにより造粒体の硬度を高めると共に造粒体相互の固結を防止した粒状苦土肥料である。具体的には、水溶性苦土を酸化物換算で肥料中の11wt%以上含有する苦土肥料であって、苦土成分の75wt%以上が水溶性硫酸苦土であり、この水溶性硫酸苦土は硫酸苦土の85wt%以上を占める水溶性硫酸苦土一水塩を主体とするものであって、6水塩以上の多水塩硫酸苦土が15wt%未満であり、該苦土成分と共に3〜12wt%のゲル状シリカを含有する粒状硫酸苦土肥料である。
多水塩硫酸苦土の量が多いと、既に述べたように吸水能力が低いために粒子表面に外気の湿気が浮いてベト付き、固結し易くなるので好ましくない。なお、本発明において多水塩硫酸苦土とは6水塩以上の硫酸苦土を云う。本発明の粒状硫酸苦土肥料は、多水塩硫酸苦土の含有量が全硫酸苦土の15wt%未満であり、従って、硫酸苦土一水塩(MgSO4・H2O)1モルに対して硫酸苦土6水塩(MgSO4・6H2O)は0.2モルより少ない。
【0011】
本発明の粒状硫酸苦土肥料は、水溶性苦土が酸化物(MgO)換算で肥料中の11wt%以上のものである。一般に公定規格において苦土肥料は苦土成分を11wt%以上含有することが定められており、従って、この規格に適合する苦土肥料は苦土成分を11wt%以上含有することが必要である。なお、苦土成分量の上限は制限されないが、原料の種類や製造上の理由などにより通常は20wt%程度が適当である。
【0012】
本発明の粒状硫酸苦土肥料において、苦土成分は水溶性硫酸苦土一水塩を主体とするものである。硫酸苦土以外の苦土成分を含めた場合でも、肥料中の苦土成分の75wt%以上は硫酸苦土一水塩を主体とする水溶性硫酸苦土である。なお、硫酸苦土一水塩を主体とするとは硫酸苦土一水塩が85wt%以上であることを云う。このように、本発明の粒状硫酸苦土肥料は、水溶性苦土の含有量が肥料全体において酸化物換算量で11wt%以上であり(第2表参照)、この水溶性苦土は硫酸苦土の85wt%以上を占める水溶性の硫酸苦土一水塩を主体とするものである。従って、本発明の苦土成分は容易に水に溶解して植物に吸収されるので、水酸化苦土のような枸溶性苦土よりも早期の肥効を発揮する。なお、実施例に示す本発明の粒状硫酸苦土肥料は、肥料全量中の46〜60.6wt%が苦土成分(硫酸苦土)であり、そのうち85〜97wt%が硫酸苦土一水塩である(表3参照)。
【0013】
本発明の粒状硫酸苦土肥料は、硫酸苦土一水塩と共にゲル状シリカを含有した造粒体であり、ゲル状シリカを含有することにより造粒体の強度(硬度)を高めると共に粒子相互の固結を防止したものである。なお、固結を防止するとは固結の抑制を含む。本発明の粒状硫酸苦土肥料は、造粒時に個々の造粒体内部において、造粒体を形成している硫酸苦土粒子の間にゲル状シリカが介在し、そのバインダー作用により硫酸苦土粒子を相互に接合した状態で個々の造粒体が形成されるので、造粒体の強度(硬度)が向上する。
【0014】
一方、形成された造粒体の表面には多数の固化したゲル状シリカが存在し、この固化したゲル状シリカによって造粒体相互の直接的な接触が抑制されている。このゲル状シリカの存在により、空気中の水分を多少吸湿しても造粒体が相互に直接に接触して集塊固化することが殆どないので、肥料粒子の固結が効果的に防止抑制される。
【0015】
なお、一般に固結試験において固結量が5wt%以下であれば固結防止能を有することが認められ、固結量が10wt%以上に達するものは固結し易いものとして評価されるが、後述の実施例における本発明の粒状硫酸苦土肥料は、固結試験において全く固結を生じないか、あるいは固結量が2.1wt%以下であり、何れも5wt%を大きく下回る。
【0016】
肥料中のゲル状シリカの含有量は3〜12wt%が適当であり、4.0〜11wt%が好ましい。この量が3wt%未満では造粒体の強度向上および固結防止効果が不十分である。一方、ゲル状シリカの量は苦土(MgO)の硫酸分解時の反応温度が高いと多くなるが、ゲル状シリカ量が12wt%を上回るまで反応温度を高めると水の放散が多くなり、ゲル状シリカのバインダー作用に用いられる水分が失われて砂状化し造粒体を形成するのが困難になる。因みに、実施例に示す本発明の粒状硫酸苦土肥料は、肥料全量中、46〜60.6wt%の苦土成分(硫酸苦土)に対して4.37〜11.0wt%のゲル状シリカを含有している(表3参照)。
【0017】
なお、ゲル状シリカは硫酸苦土粒子よりも微細であるので、ゲル状シリカを含有することにより肥料粒子全体の比表面積が格段に大きくなる。因みに、従来の粒状苦土肥料は粒径2〜4mmの場合、比表面積は1.0m2/g程度であるが、本発明の粒状硫酸苦土肥料はほぼ同じ粒径で比表面積が1.5〜4.5m2/gであり、格段に大きい。従って、造粒体の機械的強度が高いにも拘わらず、土壌に施肥した場合には土壌中の化学成分との反応性が良く、このため土壌中では速やかに崩壊して優れた溶解性を示す。
【0018】
本発明の上記粒状硫酸苦土肥料は、適宜、硫酸苦土成分と共に他の微量成分、例えば、マンガン、硼素を含む。また、肥効の発現促進成分である鉄、コバルトないしモリブデン等を含むものでも良い。
【0019】
(II)製造方法
本発明のゲル状シリカを含有した上記粒状硫酸苦土肥料は、苦土原料(MgO)に同一反応系内で硫酸と水とを添加して反応させることにより硫酸苦土一水塩と共にゲル状シリカを生成させ、この反応と共に造粒を行うことにより製造することができる。
【0020】
苦土(MgO)原料としては、珪酸を含有する蛇紋岩(2MgO・SiO2・2H2O)やカンラン岩(2MgO・SiO2)を用いることができる。これに必要量の軽焼マグネシア(MgO)を粉砕混合し、適度な粒度に粉砕する。このマグネシウム原料粉砕物に硫酸と水を加えて短時間で反応させる。硫酸との反応に先立ち苦土原料が水によって適度に湿潤化されることにより硫酸との反応が良好に進行する。硫酸の添加量は苦土原料に対して0.8モル前後が適当であるが特に限定されない。苦土原料と硫酸の反応時間は10分以内であればよく、熟成工程を設ける必要はない。
【0021】
この反応において、原料の蛇紋岩、カンラン岩および軽焼マグネシアなどが硫酸によって分解され、硫酸苦土一水塩(MgSO4・H2O)とゲル状シリカ(珪酸ゲル:SiO2・nH2O)とを生じる。この反応は激しい発熱反応であり、水分を多量に放散するが、前述のように水を添加することにより反応温度を適度な範囲に抑制して、反応と造粒を円滑に進めることができる。
【0022】
上記反応温度は85〜110℃の範囲が好ましい。反応温度が110℃を上回ると、先に述べたように水分が不足して生成した硫酸苦土一水塩が砂状化し、所望の粒状体が得られない。また、反応温度が85℃を下回ると粒径が著しく大型化して所望の粒度が得られず、また多量の水を添加することになるので苦土原料の分解が不十分になる。
【0023】
造粒機に、苦土原料と共に硫酸と適量の水を添加し、反応温度を上記範囲(85〜110℃)に制御して反応させることにより、苦土原料と硫酸の反応が円滑に進行して硫酸苦土一水塩とゲル状シリカが生成し、生成物の造粒が同一反応系内で進行して本発明のゲル状シリカを含有する粒状硫酸苦土肥料を得ることができる。
【0024】
本発明の具体的な製造方法を図1に示す。図上、反時計回りに回転する皿型造粒機10に、回転方向の先から順に苦土原料11、水12および硫酸13を並列に連続供給すると良い。硫酸と苦土原料の混合比は先に述べたように苦土原料に対し硫酸0.8モル前後が好ましい。造粒皿内で苦土原料は水により適度に湿潤化されて硫酸と反応し、硫酸苦土一水塩と少量のゲル状シリカを生じる。この反応時の温度は供給された水によって適度に抑制され上記反応温度(85〜110℃)に制御される。この反応と共に造粒が進行し、粒径約2〜4mmの粒状硫酸苦土肥料14を得ることができる。
【0025】
このように本発明の製造方法は、従来のような熟成工程等を含む長時間の反応を行う方法や、反応生成物を粉砕した後に造粒する方法のように反応造粒工程が多段にわたるものとは異なり、同一系内で苦土原料の反応と造粒が速やかに行われ、硫酸苦土一水塩とゲル状シリカが生成すると共に同一系内で造粒が進行し、硫酸苦土一水塩と共にゲル状シリカを含有する粒状硫酸苦土肥料が得られる。
【0026】
【実施例および比較例】
実施例(No.2〜No.5)、比較例(No.1,7,8)
軽焼苦土(MgO:92.0%)と蛇紋岩(MgO:39.0%、SiO2:35.0%)を表1に示す重量に配合したものを粉砕して、粒度42メッシュ通過100%(170メッシュ通過85%)に調整した。この苦土原料(MgO)に表1に示す量の硫酸(濃度80%)と水を、図1に示すように反応造粒機に連続供給して反応させ、反応温度を表1に示す範囲に制御して造粒した。この粒体をクーラーで40℃以下に冷却して粒状硫酸苦土肥料を製造した。これらの性状を表2,表3に示した。
また、ゲル状シリカを含有しない従来の粒状硫酸苦土肥料を比較試料(No.7,8)としてその性状を表2,表3に示した。試料No.7は軽焼苦土粉末を硫酸分解して得た硫酸苦土一水塩を用いたものであり、試料No.8は硫酸苦土一水塩に硫酸苦土6水塩を29.9wt%含有させたものである。
【0027】
これらの粒状硫酸苦土肥料について粒体の硬度と固結性を測定した。硬度は各粒子について硬度計による平均値を示した。固結性試験は全農固結試験小袋堆積試験に準じた試験法によった。即ち、所定のポリエチレン製袋(厚さ0.1mm×縦300mm×横150mm)に試料750gを入れて密封し、内部の空気を抜いた後に、温度30℃、湿度85%の高温高湿槽内で、堆積荷重0.3kg/cm2を30日間加えた後に開袋し、5.6mm篩にかけて固結量を調べ、この結果を表3に示した。
【0028】
この結果に示すように、本発明の製造方法によって得られた粒状硫酸苦土肥料は、何れも硫酸苦土一水塩が全硫酸苦土の85wt%以上であって4.3〜11.0wt%のゲル状シリカを含有し、5.8kg〜9.4kgの高い硬度を有する。この造粒体の硬度はゲル状シリカの含有量に従って増加している。また、粒径2〜4mmのものが83%以上であり粒径が均一である。さらに固結試験において、本発明の試料No.2,3は全く固結を生ぜず、試料No.4,5の固結量も1.4wt%,2.1wt%と大幅に低い。
【0029】
一方、ゲル状シリカを含有しない比較例(No.7,8)の硬度は2.6kg、3.9kgであり、本実施例の硬度の1/3〜1/2である。また固結量は各々15.6wt%、18.1wt%であり、本発明に比べて著しく固結量が多く、固結防止性の評価基準である5wt%を大きく上回る。しかも一般に固結量が10wt%を超えるものは固結防止性不良と判断されるが、比較試料はこの基準をも上回る。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】
本発明の粒状硫酸苦土肥料は、適度な強度(硬度)を有し、しかも固結し難く、従って、取扱性に優れる。また、本発明の製造方法によれば上記粒状硫酸苦土肥料を容易に製造することができる。すなわち、本発明の製造方法によれば、水溶性苦土を苦土成分の主体とした粒状硫酸苦土肥料であって、苦土成分が水溶性の硫酸苦土一水塩(MgSO4・H2O)を主成分とし、該苦土成分と共にゲル状シリカを含有することにより高硬度と固結防止能を有する粒状硫酸苦土肥料であって、好ましくは、全硫酸苦土のうち硫酸苦土一水塩(MgSO4・H2O)が85wt%以上、硫酸苦土多水塩(MgSO4・nH2O)が15wt%未満であり、この苦土成分と共にゲル状シリカ含有量3〜12wt%を含有し、硬度5kg以上、固結量5wt%以下の粒状硫酸苦土肥料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の概略を示す説明図。
【符号の説明】
10−皿型造粒機、11−苦土原料、12−水、13−硫酸、14−粒状肥料
Claims (4)
- 水溶性苦土を酸化物換算で肥料中の11 wt %以上含有する苦土肥料であって、苦土成分の75 wt %以上が水溶性硫酸苦土であり、この水溶性硫酸苦土は硫酸苦土の85 wt %以上を占める水溶性硫酸苦土一水塩を主体とするものであって、6水塩以上の多水塩硫酸苦土が15 wt %未満であり、該苦土成分と共に3〜12wt%のゲル状シリカを含有することを特徴とする粒状硫酸苦土肥料。
- 硬度5kg以上、固結試験における固結量が5wt%以下である請求項1に記載する粒状硫酸苦土肥料。
- 珪酸成分を含有する苦土原料(MgO)を水で湿潤した状態で、85〜110℃の温度で、硫酸と反応させて硫酸苦土一水塩とゲル状シリカを生成させることによって、水溶性苦土を酸化物換算で肥料中の11 wt %以上含有し、苦土成分の75 wt %以上が水溶性硫酸苦土であり、この水溶性硫酸苦土は硫酸苦土の85 wt %以上を占める水溶性硫酸苦土一水塩を主体とするものであって、6水塩以上の多水塩硫酸苦土が15 wt %未満であり、該苦土成分と共に3〜12wt%のゲル状シリカを含有する粒状硫酸苦土肥料を製造することを特徴とする粒状硫酸苦土肥料の製造方法。
- 造粒機に、ケイ酸成分を含有する苦土原料、水および硫酸を順に回転方向に沿って並列に連続供給することによって、苦土原料を水で湿潤した状態で、85〜110℃の温度で硫酸と反応させ、同一反応系内で硫酸苦土一水塩とゲル状シリカの生成および造粒を行わせる請求項3に記載する製造方法。
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