JP3925313B2

JP3925313B2 - リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の製造方法

Info

Publication number: JP3925313B2
Application number: JP2002164736A
Authority: JP
Inventors: 正巳小野; 啓介中原; 至坂井; 健次松原; 堯秋山
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004010407A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の製造方法、特に、アンモニウムイオンおよびリン酸イオンを含む下水、排水またはこれらの処理水にマグネシウム化合物を添加して、反応析出させ、回収したリン酸アンモニウムマグネシウム六水和物から、高性能な緩効性肥料またはその原料となるリン酸アンモニウムマグネシウム一水和物を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リン酸アンモニウムマグネシウムは、リン酸二水素アンモニウムまたはリン酸およびアンモニアとマグネシウム化合物、例えば、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウムとを反応させて製造されている。
【０００３】
リン酸アンモニウムマグネシウムは、肥料の三要素の中のリンとアンモニアの他に、葉緑素の構成やリン酸の吸収、体内移動作用を有するマグネシウムを含有する。また、水に対する溶解性が低く、分解が遅いために、持続性の高い緩効性肥料またはその原料として有用である。
【０００４】
肥料中で固定されているリン酸アンモニウムマグネシウムには、一水和物、四水和物および六水和物の３種類があるが、一水和物は、前述のリン酸二水素アンモニウムまたはリン酸およびアンモニアとマグネシウム化合物とを反応させる際に７０℃以上の高温に加熱し、六水和物は、６０℃以下の低温にすることによって製造される。
【０００５】
また、放流水の規制強化への対応策として、下水および排水中からのリンの様々な分離法が実用化されてきたが、リン資源の枯渇が懸念されるようになった近年、下水および排水中のリンを資源として回収し、再利用しようとする技術も開発されている。主な技術として下水、排水またはそれらの処理水中のリン酸イオンにアンモニウムイオン共存下、弱アルカリ性にｐＨを調整し、マグネシウム化合物を反応させてリン酸アンモニウムマグネシウム六水和物を生成させ、回収する方法がある。このようにして回収したリン酸アンモニウムマグネシウム六水和物は、前述のように有用な緩効性肥料またはその原料として利用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
下水、排水またはそれらの処理水から回収したリン酸アンモニウムマグネシウム六水和物は、緩効性肥料またはその原料として優れた性質を有しているが、乾燥や化成肥料製造に関わる他化合物との混合、また、加熱滅菌等で５０℃程度以上に加熱すると分解が始まり、結晶水のみではなく、肥料三要素の一つであるアンモニアの損失を招く。さらに加熱を続けると、アンモニアの損失が顕著に増大するばかりでなく、水溶性カリウムが減少する等、肥料としての性能が著しく低下してしまうといった問題があった。
【０００７】
従って、この発明の目的は、下水、排水またはそれらの処理水中から回収したリン酸アンモニウムマグネシウム六水和物から、リンおよびアンモニアの含有率がさらに高く、熱安定性にも優れた緩効性肥料またはその原料であるリン酸アンモニウムマグネシウム一水和物を製造する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、リン酸イオンおよびアンモニウムイオンを含む下水、排水またはそれらの処理水にマグネシウム化合物を添加して、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物を生成させ回収する生成・回収工程と、前記生成・回収工程からのリン酸アンモニウムマグネシウム六水和物を加熱する加熱工程とを備え、前記加熱工程において、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物に対して、５０ｗｔ．％以下の水分を添加することに特徴を有するものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物の平均粒径が０．０５ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることに特徴を有するものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、加熱工程における加熱温度が７０℃から１５０℃の範囲内であることに特徴を有するものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１から３の内の何れか１つに記載の発明において、加熱工程における加熱時の圧力が大気圧から１ＭＰａの範囲内であることに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から４記載の内の何れか１つに記載の発明において、加熱工程において、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物に対して、重量比１０％以下のアンモニアを、アンモニア水およびアンモニア水蒸気の内の少なくとも１つの形態で添加することに特徴を有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明は、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物の加熱時のアンモニアの損失を抑えて、高性能な緩効性肥料またはその原料となるリン酸アンモニウムマグネシウム一水和物を製造するものである。
【００１５】
リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物を加熱する際の温度は、７０℃から１５０℃の範囲内、さらに効果的な反応の進行とアンモニアの損失および熱負荷を抑えるための望ましい温度範囲は、８０℃から１２０℃とする。すなわち、この温度範囲内で、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物からリン酸アンモニウムマグネシウム一水和物への転換が効果的に進行し、リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の分解を抑制できる。
【００１６】
加熱時の圧力は、アンモニア損失を促進させないために、大気圧から１ＭＰａの範囲内、望ましくは、大気圧から０．５ＭＰａの範囲内とする。
【００１７】
リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物は、下水、排水またはそれらの処理水中から回収するが、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物からリン酸アンモニウムマグネシウム一水和物への転換速度を著しく損ねないために、その平均粒径は、０．０５ｍｍから１０ｍｍの範囲内、望ましくは０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内とする。この転換は、水分存在下でさらに円滑に進行する。
【００１８】
アンモニア損失は、アンモニア水またはその蒸気で補償することによって抑制することができる。
【００１９】
次に、この発明を実施例によりさらに説明する。
【００２０】
但し、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物：ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ、
リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物：ＭＡＰ・Ｈ₂Ｏ、
リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物とリン酸アンモニウムマグネシウム一水和物との合計：ＭＡＰ
とする。
【００２１】
（実施例１）
下水処理プロセスにおいて汚泥分離後のろ過水のｐＨを弱アルカリ側に調整し、このろ過水に水酸化マグネシウムを添加して、ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏを生成させ、これを液相から分離して回収した。このようにして得られたＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏの平均粒径は、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内であった。そして、ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ：１００重量部に対して水２０重量部を加え、大気圧下、８５℃で１時間加熱した。得られたＭＡＰは、ＭＡＰ・Ｈ₂Ｏ／ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ＝９２／８、アンモニア損失は、３．５％であった。
【００２２】
（比較例１）
実施例１と同様な方法で下水処理プロセスから得たＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ：１００重量部に対して水を加えず、大気圧下、８５℃で１時間加熱した。得られたＭＡＰは、ＭＡＰ・Ｈ₂Ｏ／ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ＝８２／１８、アンモニア損失は、６％であった。この比較例によれば、水を添加すると、アンモニア損失が減少することが分かった。
【００２３】
（比較例２）
実施例１と同様な方法で下水処理プロセスから得たＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ：１００重量部に対して水を加えず、大気圧下、１８０℃で０．５時間加熱した。得られたＭＡＰは、ＭＡＰ・Ｈ₂Ｏ／ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ＝９９／１、アンモニア損失は、６５％であった。この比較例によれば、加熱温度が高すぎるとアンモニア損失が増大することが分かった。
【００２４】
（比較例３）
実施例１と同様な方法で下水処理プロセスから得たＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ：１００重量部に対して水を加えず、−０．０３ＭＰａの減圧下、８０℃で１時間加熱した。得られたＭＡＰは、ＭＡＰ・Ｈ₂Ｏ／ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ＝９０／１０、アンモニア損失は、２７％であった。この比較例によれば、加熱時の圧力が低すぎるとアンモニア損失が増大することが分かった。
【００２５】
（比較例４）
実施例１と同様な方法で下水処理プロセスから得たＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏを粒径１０ｍｍに成型し、１００重量部を水を加えず大気圧下、８５℃で１時間加熱した。得られたＭＡＰは、ＭＡＰ・Ｈ₂Ｏ／ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ＝９２／８、アンモニア損失は、２％であった。この比較例によれば、ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏの粒径を調整すれば、アンモニア損失を低くできることが分かった。
【００２６】
（実施例２）
実施例１と同様な方法で下水処理プロセスから得たＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ：１００重量部に対して、濃度１０ｗｔ．％のアンモニア水を２０重量部加え、大気圧下、８５℃で１時間加熱した。得られたＭＡＰは、ＭＡＰ・Ｈ₂Ｏ／ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏ＝９８／２、アンモニア損失は認められなかった。この実施例によれば、ＭＡＰ・６Ｈ₂Ｏにアンモニア水を加えることによって、アンモニア損失を低減できることが分かった。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、アンモニウムイオンおよびリン酸イオンを含む下水、排水またはこれらの処理水から、緩効性肥料またはその原料となるリン酸アンモニウムマグネシウム一水和物を効率良く製造することができるといった有用な効果がもたらされる。

Claims

リン酸イオンおよびアンモニウムイオンを含む下水、排水またはそれらの処理水にマグネシウム化合物を添加して、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物を生成させ回収する生成・回収工程と、前記生成・回収工程からのリン酸アンモニウムマグネシウム六水和物を加熱する加熱工程とを備え、前記加熱工程において、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物に対して、５０ｗｔ．％以下の水分を添加することを特徴とする、リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の製造方法。
リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物の平均粒径が０．０５ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１記載の、リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の製造方法。
前記加熱工程における加熱温度が７０℃から１５０℃の範囲内であることを特徴とする、請求項１または２記載の、リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の製造方法。
前記加熱工程における加熱時の圧力が大気圧から１ＭＰａの範囲内であることを特徴とする、請求項１から３の内の何れか１つに記載の、リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の製造方法。
前記加熱工程において、リン酸アンモニウムマグネシウム六水和物に対して、重量比１０％以下のアンモニアを、アンモニア水およびアンモニア水蒸気の内の少なくとも１つの形態で添加することを特徴とする、請求項１から４の内の何れか１つに記載の、リン酸アンモニウムマグネシウム一水和物の製造方法。