JP7319358B2 - 水溶性微量栄養素を含む硫酸アンモニウム肥料 - Google Patents
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Description
本願は、2018年9月27日に出願された米国特許仮出願第62/737,147号の優先権を主張し、この全文を参照することにより本明細書に組み入れられるものとする。
本開示は、肥料組成物を提供し、詳細には、水溶性の形態で存在し、亜鉛などの微量元素を含む硫酸アンモニウム肥料組成物を提供する。
硫酸アンモニウム、微量栄養素金属の水不溶性酸化物、微量栄養素金属の水溶性硫酸塩、およびバインダー以外の肥料組成物中の全ての化学成分は、1.0重量%未満の総量で存在してよい。
硫酸アンモニウム、微量栄養素金属の水不溶性酸化物、微量栄養素金属の水溶性硫酸塩、およびバインダー以外の固体肥料粒状物中の全ての化学成分は、1.0重量%未満の総量で存在してよい。
バインダー液体におけるバインダーは、硫酸アンモニウム、微量栄養素金属の水不溶性酸化物、および微量栄養素金属の水溶性硫酸塩の粒子間の結合を生成する結合マトリックスを提供する。通常、バインダーを、造粒前に、肥料組成物の総重量に対して、例えば、1重量%、2重量%もしくは4重量%程度の少ない、または6重量%、8重量%もしくは10重量%ほどの多い、または1重量%~10重量%、2重量%~8重量%、もしくは4重量%~6重量%などの前述の値のいずれかの2つの間およびいずれかの2つを含むと定義されるいずれかの範囲内の量で、肥料組成物へ添加する。
前述の反応(I)では、水およびアンモニアと共に、微量栄養素金属の水溶性硫酸塩を硫酸亜鉛として生成する。アンモニアの生成は、反応(I)が起こったことを示す臭いによって検出される。酸化亜鉛は両性酸化物であり、強酸または塩基と反応し得る。この方法では、反応(I)は、溶液中、酸化亜鉛(ZnO)が弱塩基として水酸化亜鉛(Zn(OH)2)を生成し、次いで、水酸化亜鉛が硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)と反応して、硫酸亜鉛(ZnSO4)、水(H2O)およびアンモニア(NH3)を生成することにより進行すると考えられる。
(II)2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4
1つの実施形態では、アンモニア転化剤を、造粒過程中、粒子上へ直接的に噴霧して、アンモニア発生による窒素損失を最小化してよい。
実施例1
ZnO/AS造粒
酸化亜鉛24.9グラムの量を、粉砕された硫酸アンモニウム925.1グラムと混合し、得られた固体混合物のおよそ半分を、実験用回転パン造粒機へ初期出発物質として添加した。45重量%の固体として存在する糖状、または炭水化物系カンキツ類副生成物バインダーの形態でバインダー水溶液の180.7グラムを、固体混合物上へ噴霧するために噴霧ボトルに添加した。
ZnO/ZnSO4/AS造粒
酸化亜鉛12.5グラムおよび粉砕された硫酸亜鉛一水和物27.8グラムの量を配合し、次いで、粉砕された硫酸アンモニウム879.8グラムと混合した。固体混合物のおよそ半分を、実験用回転パン造粒機に初期出発物質として添加した。実施例1の糖状配合物型バインダー水溶液157.2グラムを、固体混合物上に噴霧するために噴霧ボトルに添加した。
ZnSO4/AS造粒
約50メッシュの大きさを有する粉砕された硫酸亜鉛一水和物55.6グラムの量を、粉砕された硫酸アンモニウム864.4グラムと混合し、固体混合物のおよそ半分を、実験用回転パン造粒機へ初期出発物質として添加した。実施例1の糖状配合物型バインダー水溶液162グラムを、水162グラムと混合した後、固体混合物上に噴霧するために噴霧ボトルに添加した。
ZnO/AS造粒運転への濃硫酸の添加
酸化亜鉛24.9グラムの量を、粉砕された硫酸アンモニウム940.1グラムと混合し、固体混合物のおよそ半分を、実験用回転パン造粒機へ初期出発物質として添加した。98%濃硫酸溶液31グラムを同量の水により1:1に希釈し、50重量%固形物のコーンシロップの形態のバインダー水溶液97.2gと共に噴霧ボトルに添加した。
バインダーを用いないZnO/AS造粒運転
酸化亜鉛24.9グラムの量を、粉砕された硫酸アンモニウム975.1グラムと混合し、固体混合物のおよそ半分を、実験用回転パン造粒機へ初期出発物質として添加した。水69グラムを噴霧ボトルに添加し、バインダーを添加しなかった。
イオンクロマトグラフィー/水溶性亜鉛試験
乾燥最終粒状ZnO/AS造粒物の約200グラムを、それぞれ約25グラムの代表サンプルに分割した。サンプル25.0137グラムの量を、1000ml平底メスフラスコに添加した。脱イオン(DI)水984.9グラムを、造粒物を完全に溶解して1000mlのマーカー線まで満たすように、適切に振盪しながらフラスコに添加した。マグネティック撹拌子を溶液に添加し、溶液を撹拌した。アリコット5.0343グラムを、溶液から100mlメスフラスコにピペットで入れて、マーカー線までDI水94.629グラムにより希釈した。第一工程の溶解および第二工程の希釈に基づいて、総希釈倍率は799であった。
サッカライドバインダーを用いたドラム造粒
硫酸アンモニウムを、Tyler24スクリーンを大部分が通過するように粗粉末まで粉砕する。酸化亜鉛(0~3重量%)および硫酸亜鉛(0~5%)の亜鉛塩粉末を、所望の亜鉛含有率および非可溶性亜鉛に対する可溶性の比に応じて添加する。粉末を混合し、次いで、液体サッカライドバインダーを追加の水と共に1~2重量%の速度で添加して、バインダーが散布されて必要に応じて粉末を被覆することを可能とする。
ミキサーミル造粒
硫酸アンモニウムを、Tyler24スクリーンを大部分が通過するように粗粉末まで粉砕する。酸化亜鉛と硫酸亜鉛粉末の同モル数混合物を、4~4.5重量%まで添加する。4~8重量%の範囲のセッコウ粉末も添加し、粉末を、硫酸アンモニウムを含む亜鉛とセッコウを均一に分布させるように混合する。
CuO/AS造粒
酸化銅(II)の量を、粉砕された硫酸アンモニウムの量と混合して固体混合物を製造し、固体混合物を造粒機に初期出発物質として添加する。固形分45重量%のバインダー水溶液を、固体混合物上へ噴霧する。
CuO+(NH4)2SO4→CuSO4+H2O+2NH3
所望の造粒サイズへ最適に粒成長させるために混合物の湿潤度/乾燥度を運転者が調整しながら、固体混合物のさらなる量を造粒機にゆっくりと添加する。固体混合物およびバインダーの全てを消費した後、乾燥機を使用して造粒物を乾燥して造粒を終わらせる。次いで、造粒製品を、要求通りに造粒物中の含水量を低下させるために乾燥機内でさらに乾燥する。次いで、最終乾燥造粒物をサイズ選別する。
FeO/AS造粒
酸化鉄(II)の量を、粉砕された硫酸アンモニウムの量と混合して固体混合物を製造し、固体混合物を造粒機に初期出発物質として添加する。固形分45重量%のバインダー水溶液を、固体混合物上へ噴霧する。
FeO+(NH4)2SO4→FeSO4+H2O+2NH3
所望の造粒サイズへ最適に粒成長させるために混合物の湿潤度/乾燥度を運転者が調整しながら、固体混合物のさらなる量を造粒機にゆっくりと添加する。固体混合物およびバインダーの全てを消費した後、乾燥機を使用して造粒物を乾燥して造粒を終わらせる。次いで、造粒製品を、要求通りに造粒物中の含水量を低下させるために乾燥機内でさらに乾燥する。次いで、最終乾燥造粒物をサイズ選別する。
Fe2O3/AS造粒
酸化鉄(III)の量を、粉砕された硫酸アンモニウムの量と混合して固体混合物を製造し、固体混合物を造粒機に初期出発物質として添加する。固形分45重量%のバインダー水溶液を、固体混合物上へ噴霧する。
Fe2O3+3(NH4)2SO4→Fe(SO4)+3H2O+6NH3
所望の造粒サイズへ最適に粒成長させるために混合物の湿潤度/乾燥度を運転者が調整しながら、固体混合物のさらなる量を造粒機にゆっくりと添加する。固体混合物およびバインダーの全てを消費した後、乾燥機を使用して造粒物を乾燥して造粒を終わらせる。次いで、造粒製品を、要求通りに造粒物中の含水量を低下させるために乾燥機内でさらに乾燥する。次いで、最終乾燥造粒物をサイズ選別する。
MnO/AS造粒
酸化マンガン(II)の量を、粉砕された硫酸アンモニウムの量と混合して固体混合物を製造し、固体混合物を造粒機に初期出発物質として添加する。固形分45重量%のバインダー水溶液を、固体混合物上へ噴霧する。
MnO+(NH4)2SO4→MnSO4+H2O+2NH3
所望の造粒サイズへ最適に粒成長させるために混合物の湿潤度/乾燥度を運転者が調整するとき、固体混合物のさらなる量を造粒機にゆっくりと添加する。固体混合物およびバインダーの全てを消費した後、乾燥機を使用して造粒物を乾燥して造粒を終わらせる。次いで、造粒製品を、要求通りに造粒物中の含水量を低下させるために乾燥機内でさらに乾燥する。次いで、最終乾燥造粒物をサイズ選別する。
MoO3/AS造粒
酸化モリブデン(VI)の量を、粉砕された硫酸アンモニウムの量と混合して固体混合物を製造し、固体混合物を造粒機に初期出発物質として添加する。固形分45重量%のバインダー水溶液を、固体混合物上へ噴霧する。
MoO3+3(NH4)2SO4→Mo(SO4)3+3H2O+6NH3
所望の造粒サイズへ最適に粒成長させるために混合物の湿潤度/乾燥度を運転者が調整しながら、固体混合物のさらなる量を造粒機にゆっくりと添加する。固体混合物およびバインダーの全てを消費した後、乾燥機を使用して造粒物を乾燥して造粒を終わらせる。次いで、造粒製品を、要求通りに造粒物中の含水量を低下させるために乾燥機内でさらに乾燥する。次いで、最終乾燥造粒物をサイズ選別する。
CoO/AS造粒
酸化コバルト(II)の量を、粉砕された硫酸アンモニウムの量と混合して固体混合物を製造し、固体混合物を造粒機に初期出発物質として添加する。固形分45重量%のバインダー水溶液を、固体混合物上へ噴霧する。
CoO+(NH4)2SO4→Co(SO4)+H2O+2NH3
所望の造粒サイズへ最適に粒成長させるために混合物の湿潤度/乾燥度を運転者が調整しながら、固体混合物のさらなる量を造粒機にゆっくりと添加する。固体混合物およびバインダーの全てを消費した後、乾燥機を使用して造粒物を乾燥して造粒を終わらせる。次いで、造粒製品を、要求通りに造粒物中の含水量を低下させるために乾燥機内でさらに乾燥する。次いで、最終乾燥造粒物をサイズ選別する。
MgO/AS造粒
酸化マグネシウムの量を、粉砕された硫酸アンモニウムの量と混合して固体混合物を製造し、固体混合物を造粒機に初期出発物質として添加する。固形分45重量%のバインダー水溶液を、固体混合物上へ噴霧する。
MgO+(NH4)2SO4→Mg(SO4)+H2O+2NH3
所望の造粒サイズへ最適に粒成長させるために混合物の湿潤度/乾燥度を運転者が調整しながら、固体混合物のさらなる量を造粒機にゆっくりと添加する。固体混合物およびバインダーの全てを消費した後、乾燥機を使用して造粒物を乾燥して造粒を終わらせる。次いで、造粒製品を、要求通りに造粒物中の含水量を低下させるために乾燥機内でさらに乾燥する。次いで、最終乾燥造粒物をサイズ選別する。
金属酸化物の硫酸金属塩への転化
様々な金属酸化物を、硫酸アンモニウムと合わせて、処方物中におけるこれらの溶解度を試験する。金属酸化物(MO)のサンプルを脱イオン水(100mL)中の標準硫酸アンモニウム(AS)と混合する。被験サンプルの組成を、下表1に示す。
態様
態様1は、固体粒状物を含む肥料組成物であって、固体粒状物は各々硫酸アンモニウム、微量栄養素金属の水不溶性酸化物、および微量栄養素金属の水溶性硫酸塩を含む、肥料組成物である。
態様4は、前記固体粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、0.1重量%~3重量%の量で前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物を含む、態様1~3のいずれかに記載の肥料組成物である。
態様18は、アンモニア転化剤を混合物に添加する工程;およびアンモニア転化剤とアンモニアとを反応させて硫酸アンモニウムを製造する工程の追加工程をさらに含む、態様16または17に記載の方法である。
Claims (18)
- 固体粒状物を含む肥料組成物であって、前記固体粒状物は各々硫酸アンモニウム、微量栄養素金属の水不溶性酸化物、および微量栄養素金属の水溶性硫酸塩の均一な配合物を含み、前記固体粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、少なくとも80重量%の硫酸アンモニウム、少なくとも1.0重量%の前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物、および少なくとも0.5重量%の前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩を含む、肥料組成物。
- 前記固体粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、80重量%~98重量%の量で硫酸アンモニウムを含む、請求項1に記載の肥料組成物。
- 前記固体粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、1.0重量%~3重量%の量で前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物を含む、請求項1に記載の肥料組成物。
- 前記固体粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、1.0重量%~5重量%の量で前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩を含む、請求項1に記載の肥料組成物。
- 前記微量栄養素金属は、亜鉛、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、モリブデン、およびコバルトから成る群から選択される少なくとも1つの金属を含む、請求項1に記載の肥料組成物。
- 前記微量栄養素金属は亜鉛であり、前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物は酸化亜鉛であり、前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩は硫酸亜鉛である、請求項5に記載の肥料組成物。
- 前記肥料組成物の固体粒状物は、前記肥料組成物の総重量に対して、1.0重量%~10.0重量%の量で存在する少なくとも1つのバインダーをさらに含む、請求項1に記載の肥料組成物。
- 硫酸アンモニウム、前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物、前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩、および前記バインダー以外の全ての化学成分は、1.0重量%未満の総量で存在する、請求項7に記載の肥料組成物。
- 肥料組成物の製造方法であって、
硫酸アンモニウムおよび微量栄養素金属の水不溶性酸化物を混合する工程、
液体の存在下、硫酸アンモニウムおよび前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物を造粒して、前記硫酸アンモニウムの一部と前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物の一部との反応を開始して、アンモニアと前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩を製造する工程、および
固体肥料粒状物の形態の肥料組成物を製造する工程であって、前記固体肥料粒状物は各々硫酸アンモニウム、前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物、および前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩の均一な配合物を含む、工程、
を含み、
前記固体肥料粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、80重量%~98重量%の量で硫酸アンモニウムを含む、
方法。 - 前記液体は、バインダーの水溶液である、請求項9に記載の方法。
- アンモニア転化剤を前記硫酸アンモニウムおよび微量栄養素金属の水不溶性酸化物の混合物に添加する工程、および
前記アンモニア転化剤と前記アンモニアを反応させて硫酸アンモニウムを製造する工程、
の追加工程をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 前記固体肥料粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、少なくとも80重量%の硫酸アンモニウム、少なくとも1.0重量%の前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物、および少なくとも0.5重量%の前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記固体肥料粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、1.0重量%~3重量%の量で前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記固体肥料粒状物は各々前記肥料組成物の総重量に対して、1.0重量%~5重量%の量で前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記微量栄養素金属は、亜鉛、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、モリブデン、およびコバルトから成る群から選択される少なくとも1つの金属を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記微量栄養素金属は亜鉛であり、前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物は酸化亜鉛であり、前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩は硫酸亜鉛である、請求項15に記載の方法。
- 前記固体肥料粒状物は、前記肥料組成物の総重量に対して、1.0重量%~10.0重量%の量で存在する少なくとも1つのバインダーをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 硫酸アンモニウム、前記微量栄養素金属の水不溶性酸化物、前記微量栄養素金属の水溶性硫酸塩、および前記バインダー以外の前記固体肥料粒状物中の全ての化学成分は、1.0重量%未満の総量で存在する、請求項17に記載の方法。
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