JPH0222035B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、新規な肥料組成物の製造方法に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、りん酸塩ゲルお
よびけい酸塩ゲルを含有する緩効化されたりん酸
塩肥料の省エネルギー的製造方法に関する。 近年わが国の農業に於ては、水稲については省
力栽培が、また、そ菜については施設栽培による
高度集約栽培が普及し、いづれの場合も化学肥料
の多量投与による作物の生産性の向上が図られて
いる。このような水溶性化学肥料の多量投与は次
に述べる問題を惹きおこしている。すなわち、
肥料塩類の蓄積等による耕土の劣化が進行し、ま
た、該肥料塩の溶出流亡により、関連水域であ
る河川、湖沼、海域等の水質が富栄養化し、微生
物の異状発生を惹起し環境破壊につながるおそれ
が生じている。前記、の理由およびエネルギ
ー高騰による省資源の要請から前記省力のみなら
ず省肥栽培に適した新規な肥料が要求されるに到
つた。 他方、鉱工業、電力産業においては、産業廃棄
物としての鉱滓、セメントダスト、シリコンダス
トおよび石炭灰等が大量に発生し、環境破壊を避
けるためこれら廃棄物の処理に困難をきたしてい
る。さらに、オイルシヨツク後石油の消費節約に
伴う石炭の利用拡大は、必然的に石炭火力発電所
からの石炭灰フライアツシユの排出量の増大を招
来することが予測され、予めその利用方法を開発
することが期待されている。しかるに、a.前述の
ような省肥栽培に適した肥料は知られてなく、b.
石炭灰を省エネルギー的に肥料原料として活用し
た肥料も未だ知られていない。因に、本発明者の
一人は、上述の石炭灰を肥料化する研究を多年行
ない、石炭灰とカリ塩を焼成反応させて得られる
緩効性のけい酸カリ肥料を発明した（特許第
409656号、第433314号）。さらに本発明者等は、
石炭灰、カリ塩およびりん酸塩を用いて焼成した
けいりん酸カリ肥料についても発明した（特願昭
54−38025、−38026、−38027、−38028）（これらを
総称して先願発明という）。これらの中けい酸カ
リ肥料は実用化されている。しかしながら、これ
等の発明は、焼成工程を必要とするため多くのエ
ネルギーを消費する。そこで本発明者等は前記の
欠点を解決するため鋭意研究した。その結果、前
述の鉱滓、セメントダスト、シリコンダスト及び
石炭灰のような微粒子のセメント物質類似の物質
にりん酸液若しくはりん酸を含有する溶液を混合
して、０〜200℃で反応させると、イ．焼成を要
することなく、けい酸塩およびりん酸を主成分と
するゲル状物質（以下これらを総称してけいりん
酸ゲルということがある）が生成することが判つ
た。ついで、ロ．前記のように得たけいりん酸ゲ
ルを０〜200℃で養生させるとこのものは硬化す
ること、さらに、ハ．養生前の該ゲルに窒素、加
里又は微量要素のような肥料成分を混合して養生
硬化させることにより、新規な省エネルギー型緩
効性化成肥料が得られることを識つて本発明を完
成した。 前記確認ないし発見の意外性については次のよ
うに説明できる。すなわち、従来、湿式法りん酸
液を用いて化成肥料を製造する際、ゲル状のりん
酸鉄、りん酸アルミニウムおよびりん酸鉄アンモ
ニウム系化合物の生成は、その非水溶性の故に肥
効が低下するとして忌避されて来た。しかし、本
発明では前記確認とはむしろ反対にけい酸分のほ
かに鉄分、アルミニウム分等を含む鉱物質原料に
りん酸液若しくはりん酸液を含有する溶液を混合
反応させるとけい酸塩ゲルとりん酸塩ゲルの混合
物質を生成し、この混合であるけいりん酸ゲルが
次のような肥料として好ましい性質を有すること
が判つた。この性質とは、(i)該ゲルが養生により
セメント類似の自己硬化性を有すること、(ii)該自
己硬化後の該ゲルが熔焼りん肥類似の緩効性（若
しくはく溶性）りん酸肥料となることおよび(iii)該
ゲルに自己硬化前に窒素、加里又は微量要素のよ
うな肥料成分を混合して自己硬化させたものはそ
の処方に応じ緩溶化された化成化肥料となること
である。 以上の記述から明らかなように、本発明の目的
は、イ．緩効性のりん酸分を含有する新規な肥料
組成物を提供すること、ロ．該肥料組成物の新規
かつ省エネルギー的製法を提供することおよび
ハ．石炭灰のような産業廃棄物を肥料原料に使用
する新規な肥料の製法を提供するにある。 その他の目的は、以下の記述から明らかにされ
る。 (1) １ けい酸分および ２ 鉄分、アルミニウム分、マグネシウム分若
しくはカルシウム分の１つ又は２つ以上を主
成分とする鉱物質原料の石炭灰又はセメント
ダスト に対して燐酸又は燐酸を含有する溶液を０℃〜
200℃で１〜30時間混合混練反応させて自己凝
固性の燐酸塩および珪酸塩の膠状質のスラリー
を生成させ、該膠状質のスラリーを０℃〜200
℃で24〜240時間養生して硬化を完結させ、更
に粉砕造粒機又は造粒機にかけて造粒すること
を特徴とする肥料組成物の製造方法。 (2) ゲル状物質の生成後養生前に、該ゲル状物質
に窒素、加里又は微量ヨウ素含有物質を混合後
養生し、硬化を完結させることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の肥料組成物の製造
方法。 上記の構成を有する本発明の構成ならびに効果
につき以下詳細に説明する。 イ 本発明に使用する特定の鉱物質原料： けい酸分を必須成分とし、必要成分とし
て鉄分、アルミニウム分、マグネシウム分若し
くはカルシウム分のいずれか１以上を含有する
鉱物質のものである。天然鉱物でもよいが、人
工鉱物でもよい。天然鉱物とは、例えば長石粉
末若しくは各種鉱滓の粉末であつてけい酸分を
多量成分とするものであるが本発明は特に人口
鉱物として、セメントダスト、シリコンダスト
若しくは石炭灰のような工業副産物であつてけ
い酸分を多量成分とするものに向けられている
のである。天然鉱物又は人工鉱物は、副次成分
として上記鉄分等のいずれか１以上を含有する
ことが望ましい。しかし、含有しなくても、第
２の鉱物質原料若しくは相当の無機質原料をも
つて補うことができる。したがつて、例えば、
けい石粉末と消石灰の組み合わせのような材料
も、鉱物質原料として使用できる。 該原料中、けい酸分、カルシウム分およびア
ルミニウム分は、後述の本発明にかゝるけい酸
塩ゲル形成用として必須であり、鉄分、アルミ
ニウム分、マグネシウム分若しくはカルシウム
分（以下これらを総称して鉄分等ということが
ある）は同じくりん酸塩ゲル形成用として必須
である。 本発明用の鉱物質原料は、りん酸若しくはり
ん酸を含有する溶液と0゜〜200℃のような温度
で比較的短時間に充分反応させるため粉末状好
ましくは粒径20μ以下のような微粉末がよい。
しかしながら同様な反応性が確保される限りに
おいて例えば粒径１〜５mmのような多孔質粒状
物若しくはペレツトであつてもよい。 ロ 本発明に使用するりん酸もしくはりん酸を含
有する溶液； りん酸液とは、例えばりん鉱石の酸分解によ
つて製造され、りん酸、水および製造工程に伴
う少量の不純物を含有する液をいう。他方、り
ん酸を含有する溶液とは、例えば前記りん酸液
をアンモニアで部分的に中和し、りん酸、りん
酸アンモニウム、水および前記中和後にも分離
されなかつた少量の不純物を含有する液をい
う。りん酸液は、湿式法により製造されたもの
に限らず、乾式法りん酸を水に溶解させたもの
でもよく、一部縮合りん酸を含むものでもよ
い。しかし、りん酸を含有する溶液中のりん酸
（P₂O₅）分の好ましくは半量以上は、未中和の
りん酸であることが望ましい。 遊離のりん酸分が、使用するりん酸を含有す
る溶液中の半量に満たないような場合は、前述
(1)および(2)の原料の混合反応によるゲル状スラ
リーの生成が緩慢若しくは不能となり好ましく
ない。 ハ 本発明に使用する鉱物質原料等とりん酸液等
との混合反応； 該鉱物原料および該りん酸液等は、所定の割
合で同時に若しくは逐次混合してゲル状物質を
生成させる。各原料の混合割合の範囲は、りん
酸液等のりん酸分（P₂O₅）を基準として決定
できる。すなわち理論的には、後述のりん酸塩
ゲル若しくは、けい酸塩ゲルを構成する成分分
子のモル比により決定されるが、工業的には下
記のような重量比の範囲内にあればよい。すな
わち、りん酸分（P₂O₅）100重量部に対して、
けい酸分（SiO₂）10〜100重量部好ましくは20
〜80重量部であり、同じく鉄分等はF₂O₃、
Al₂O₃、MgO若しくはCaOとして５〜50重量部
好ましくは10〜30重量部である。該鉄分等と併
せて若しくは、該鉄分等に代えてマグネシウ
ム、カルシウム、鉄若しくはアルミニウムの水
酸物若しくは塩であつて塩基性を示す化合物を
使用することができる。この場合は、それらの
化合物の所定量を本項の混合反応において供給
する。前記所定量の範囲は、上記鉄分等の使用
量の範囲と同様である。使用する混合機は、気
密にできることは必要でないがゲル状物質が生
成してもなお充分な混合撹拌が可能なようにた
とえば、ニーダー、リボンブレンター、バドル
ミキサーのように強力な混練の可能なものが望
ましい。前記イおよびロの原料の所定割合を一
時に若しくは逐時に前述の混合機に供給して混
合すると何等の加熱又は特別な保温なしに反応
熱により当初室温程度の機内温度が30℃以上条
件により60℃以上に昇温する。反応温度は０〜
200℃で好ましくは20℃〜100℃で、０℃未満で
は反応が幾分緩慢であり、200℃を超えると水
分の蒸発が激しすぎてゲル状物質が粘稠となり
すぎ後の養生等の工程に支障を生ずる。反応時
間は、後に変成工程を控えているため固定的で
ないが、20℃ないし100℃の反応の場合１時間
ないし30時間好ましくは２〜10時間で通常は充
分である。たゞし原料として使用したりん酸
を含有する液中の遊離りん酸分が全りん酸分の
半量以下のように比較的少ない場合は、10〜30
時間のように比較的長時間を要する場合があ
る。該混合反応の終点は、生成するゲル状物質
の外観ならびに反応温度（発煙状況）および撹
拌所要動力により判断する。 ところで、ゲル状物質すなわちけいりん酸ゲ
ルの化学組成は、前述のようにりん酸塩ゲルと
けい酸塩ゲルからなり、それぞれの組成は、厳
密には明らかでないが、下記の成分化合物を包
含していると推察される。すなわち、りん酸塩
ゲルについては、 （CaHPO₄・MgHPO₄・AlPO₄・FePO₄）nH₂O であり、けい酸塩ゲルについては、 （CaSiO₃mH₂O・3CaOAl₂O₃mH₂O・3CaO・Al₂O₃・3CaHPO
₄mH₂O） である。これらの塩ゲルには、中間的な組成を
有する食塩ならびに未反応原料が含まれたもの
が本発明にいうけいりん酸ゲルであると推察さ
れる。 ニ ゲル状物質（けいりん酸ゲル）の養生 前項ハの混合反応工程で得た上記けいりん酸
ゲルは、ついで養生工程にうつす。養生は、本
発明の肥料に係るりん酸塩ゲルおよびけい酸塩
それぞれおよび相互の複雑な塩形成に係るミク
ロな反応と考えられ、なお、極めて緩慢な発熱
反応が持続するが、機械的撹拌は必要としな
い。従つて、極端な温度上昇又は低下がないよ
うに断熱又は保温された養生室（又は容器）中
に上記スラリーを移して該養生を逐行する。養
生中の温度は限定されないが、０℃〜200℃好
ましくは10℃〜100℃である。０℃未満では養
生反応の進行がやゝ緩慢で、水分の適当な蒸発
が少なく、200℃を超えると逆に進行が速すぎ
て適当な養生終期を把え難い。養生時間は10℃
〜100℃の場合24〜240時間好ましくは72〜120
時間である。24時間未満では、次工程の粉砕又
は粉砕造粒が困難（未硬化のため）であり、
240時間を超えても必要な養生の進行はない。
必要な養生反応の終点は生成するりんけい酸ゲ
ル変成物の外観、可塑性ないし粘弾性の官能試
験ならびに養生温度（発熱状況）により判断す
る。前記ハの混合反応の継続であるけいりん酸
塩の複塩の再形成反応はこの養生工程終了時に
は、実質上殆んど終了していると推察される。 ホ 養生物の粉砕若しくは粉砕造粒； 上記ニで得た養生物は、粉砕機若しくは粉砕
造粒機（兼用機若しくは二種の単能機の組合
せ）に移して、必要な粉砕若しくは粉砕造粒を
行う。本発明の肥料は、前記養生終了のまゝで
は、塊状であるので使用に便なように粉砕し又
は粉砕造粒することが望ましい。粉砕若しくは
粉砕造粒は、前記ハの混合反応で使用した各種
の混合機若しくはブラジヤーのような混合造粒
機中で前記養生物を１時に若しくは逐次投入し
て行う。 粉砕若しくは粉砕造粒条件は０℃〜100℃好
ましくは10℃〜50℃、10分ないし300分好まし
くは30分ないし100分で連続的に粉砕若しくは
粉砕造粒する際の原料混合物の滞留時間も同様
である。上記温度は、特別な加熱冷却若しくは
保温を要しないで粉砕若しくは粉砕造粒を可能
とするためであり、上記時間は養生物が適当な
粒度まで粉砕され若しくは粉砕造粒されるに必
要である。上記養生物中にはなお粘着性のある
けいりん酸ゲルならびに相当量（例えば20〜30
重量％）の水分を保有しているので、該養生物
は粉砕造粒され易く、また該養生物中に前記(2)
又は(4)の窒素、加里又は微量要素含有物質を含
む場合であつても、これらのものが粉砕又は粉
砕造粒中に成分別に分級する傾向が殆んどな
い。粉砕造粒の場合は、粒度が目的の範囲外の
ものは、篩分け等により、分別し、粉砕して混
合造粒機へ再供給できる。この場合は、該粉砕
品の状態に対応して少量の水を加湿用に使用し
て造粒の収率を向上させることができる。 ト 本発明の効果の要約； 本発明の製造方法によつて得られた肥料に
ついて； 従来の化成肥料等と比較して、りん酸以外
の肥効成分の肥効面でのゲル効果が得られ
る。すなわち、肥料塩の溶出抑制による物理
的な緩効化、これに伴う施肥後の溶脱流亡に
よる物理的な緩効化、これに伴う施肥後の溶
脱、流亡による損失の軽減、さらに連用すれ
ば省肥栽培の可能なことにより、従来化学肥
料の多用により酸性化した作土の酸性土を矯
正できる等の特徴的効果が得られる。この効
果は、既述の従来のりん酸系肥料の製造上の
欠点とされたけいりん酸ゲルの特性を逆に利
用したことにより得られた。本発明の肥料
（Ｎ、Ｐ、Ｋ含有の複合肥料とした場合）を
用いると作物にもよるが、基肥若しくは、１
回のみの適期施肥で、３ケ月〜６ケ月間肥効
の有効な持続が可能であるので、省力にも適
する。 本発明の肥料の製造方法について； 従来のりん酸肥料（りん酸液を使用して製
造するりん酸アンモニウム、りん酸カリウム
等）に較べてりん酸液中の不純物に由来する
ゲル生成のトラブルがない。また、先願発明
のけいりん酸カリ肥料に較べて高温での焼成
を必要とせず、省エネルギーが可能であり、
かつ、高価な苛性カリウム若しくは炭酸カリ
ウムの使用が必須でない。また、本発明に係
る混合反応又はおよび養生反応も従来の装置
を利用できるので、設備費、運転費、管理費
を極度に軽減できる。 以下、実施例により本発明を説明する。 実施例 １ 下記の諸原料を後述の諸工程に従つて本発明の
肥料100重量部を得た。すなわち、 石炭灰（フライアツシユ） 58重量部 水酸化マグネシウム ３重量部 りん酸液（P₂O₅61.5％） 41重量部 （原料合計 102重量部） のうち、石炭灰とりん酸液を混合機中で室温ない
し80℃で１時間混合して均質なゲル状物を得た。
反応混合物の温度は、反応熱によつて当初の室温
から80℃まで上昇した。かくして得られたゲル状
物を40℃ないし70℃の温度を維持できる養生室に
入れ48時間熟成させた。該養生後養生物は流動性
を失い可塑性となつた。100重量部得られた。こ
の熟成物を造粒機に入れ４ないし６メツシの粒状
肥料を製造した。造粒温度は20〜30℃、造粒時間
は、粘度調整による粉砕再造粒時間を含み４時間
であつた。この肥料は、りん酸分25.2％PH（註10
倍の水に溶解）は、6.0であつた。 実施例 ２ 下記の諸原料を後述の諸工程に従つて処理して
本発明の肥料123重量部を得た。すなわち、 蓄熱石炭灰（200℃） 41重量部 りん鉱石（P₂O₅35％） ２重量部 鉄含有物（高炉スラグ） ７重量部 りん酸液（P₂O₅29％） 123重量部 （原料合計 173重量部） のうち、りん酸液に蓄熱石炭灰を混合機中で室温
ないし70℃で１時間混合して先づ、ゲル状物を生
成させた。ついで、同機内で撹拌を継続しつつ、
りん鉱石および鉄含有物を投入して約70℃で１時
間更に混合した。この混合反応物を室温ないし50
℃に保持できる養生室に入れ40℃で72時間養生反
応を行なわせて、水分を蒸発により減少させ、併
せてゲル状性を喪失させた。110重量部得られた。
この養生反応物の10重量部を回転ドラム式造粒機
に入れ室温ないし30℃で１時間造粒した。粒度を
調整し、４メツシないし10メツシの粒状肥料７重
量部を得た（粒度格外品の回収量1.5重量部）。こ
の肥料のりん酸分は28.3％PHは4.5であつた。 実施例 ３ 下記の諸原料を後述の諸工程に従つて処理して
本発明の肥料156重量部を得た。すなわち、 セメントダスト 41重量部 りん鉱石 ２重量部 鉄含有物 ７重量部 りん酸液（P₂O₅35％） 123重量部 塩化アンモニヤ 40重量部 硫酸カリ 16重量部 （原料合計 229重量部） のうちセメントダストとりん酸液、りん鉱石およ
び鉄含有物を用いて実施例２と同様の混合反応物
を製造した。このものに、塩化アンモニヤおよび
硫酸カリを加えて均一に混合し、その添加混合反
応物を実施例２と同様に養生させた。養生終了物
200重量部を200℃で１時間処理して一部乾燥を行
ない156重量部を得た。この養生反応物10重量部
を実施例２と同様に造粒して４〜10メツシの粒状
肥料７重量部と回収可能な格外品1.5重量部を得
た。この肥料（アンモニア−N6.25％、ク溶性
P₂O₅27.1％）PHは6.0で、Ｎ、P₂O₅、K₂Oの他に
鉄等の微量要素を含み、後述の使用例においてす
ぐれた肥効を示した。このように本発明の肥料に
は必須要素の他に他の肥料原料を配合できる特徴
を有する。 使用例 実施例１および３で得られた本発明の肥料を用
いて次のような肥効試験を実施した。 供試作物は大麦、栽培方法はａ／5000ポツト５
連で火山灰土壌を用い慣行法によつて栽培した。 試験区は実施例１区、実施例３区及び標準区と
して硫安、過りん酸石灰および硫酸加里の配合肥
料区を設けた。施肥量はりん酸P₂O₅ 0.3gr／ポツ
ト、窒素および加里はＮ 1.0gr／ポツト、K₂O
1.0gr／ポツトで12月に接播し翌年の６月に収穫
した。実施例１区および３区の窒素および加里の
不足分は硫安および硫酸加里にて補足した。 生育状況及び収量結果を第１表に示す。

【表】 第１表に明らかなように本発明の肥料は標準区
に対して生育状況も収量も優れ特にりん酸効率に
於いて慣行の肥料に比較して優れていることが判
つた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １ けい酸分および ２ 鉄分、アルミニウム分、マグネシウム分若し
   くはカルシウム分の１つ又は２つ以上を主成分
   とする鉱物質原料の石炭灰又はセメントダスト に対して燐酸又は燐酸を含有する溶液を０℃〜
   200℃で１〜30時間混合混練反応させて自己凝固
   性の燐酸塩および珪酸塩の膠状質のスラリーを生
   成させ、該膠状質のスラリーを０℃〜200℃で24
   〜240時間養生して硬化を完結させ、更に粉砕造
   粒機又は造粒機にかけて造粒することを特徴とす
   る肥料組成物の製造方法。 ２ ゲル状物質の生成後養生前に、該ゲル状物質
   に窒素、加里又は微量ヨウ素含有物質を混合後養
   生し、硬化を完結させることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の肥料組成物の製造方法。