JPH0243708B2

JPH0243708B2 -

Info

Publication number: JPH0243708B2
Application number: JP58235619A
Authority: JP
Inventors: Ihachi Uno; Kihachiro Kodama; Tadami Shimooka
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1990-10-01
Also published as: JPS60127285A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、苦土含有粒状複合肥料の製造法に関
するものである。特に本発明は、燐酸マグネシウ
ムアンモニウムを主成分とする苦土含有粒状複合
肥料を経済的に、かつ容易に製造する方法に関す
るものである。従来、燐酸マグネシウムアンモニウムを主成分
とする粒状複合肥料は、燐酸液に水酸化マグネシ
ウムおよびアンモニアを添加反応させて燐酸マグ
ネシウムスラリーおよび燐酸マグネシウムアンモ
ニウムスラリーを生成させた後、このスラリーを
所望の銘柄に応じて配合された他の肥料原料に添
加して造粒させ、次いで乾燥する方法、あるいは
燐酸液にアンモニアを反応させて燐酸アンモニウ
ムスラリーを生成させた後、このスラリーを所望
の銘柄に応じて配合された水酸化マグネシウムお
よび他の肥料原料に添加して造粒させ乾燥する方
法等により製造されていることは知られている。しかしながら、これら従来法は燐酸マグネシウ
ムアンモニウムを主成分とする粒状複合肥料を製
造するに当つて、造粒および乾燥操作上種々の問
題点を有している。すなわち前者は造粒過程において良好な顆粒を
得るために、他の複合肥料に比べて極めて高い造
粒水分を必要とするために乾燥過程に過大の負荷
がかかり不経済であるばかりでなく、かつ得られ
た顆粒が十分な硬度も持つているとはいい難いと
いう問題点がある。また後者は造粒過程において、高温（通常100
〜120℃）の燐酸アンモニウムスラリーと水酸化
マグネシウムによる発泡を伴つた激しい反応が起
こるために造粒操作が極めて困難であり、かつ良
好な顆粒を得ることが難しいという問題点があ
る。本発明者等は、このような従来法における燐酸
マグネシウムアンモニウムを主成分とする苦土含
有粒状複合肥料のもつ製造上の問題点を解消する
方法として、先に特願昭56−143560号（特開昭58
−45181号）にて、水酸化マグネシウム、燐安、
カリウム源および／または窒素源等を含む肥料原
料に、P₂O₅濃度30〜40重量％の燐酸液およびア
ンモニアを混入し40〜57℃の温度条件下に造粒処
理した後、45〜57℃の温度条件下で乾燥してなる
苦土含有粒状複合肥料の製造方法を提案した。こ
の方法によれば製造上の問題ほぼ解決され製品の
顆粒も良好なものが得られる。しかしながら、得
られた製品の硬度が必ずしも十分でないために落
下等の衝撃を加えると一部において割れを生ずる
ものがあり、実際の輸送等の取り扱い時に若干の
問題点を残していた。本発明者等はこのような問題点および従来法の
もつ製造上の問題点を一気に解消するために、さ
らに検討した結果、酸化マグネシウム、燐安、カ
リウム源および／または窒素源等を含む肥料原料
に、P₂O₅濃度25〜35重量％の燐酸液およびアン
モニアを添加しながら45〜75℃の温度条件下に反
応および造粒を行なわせると、酸化マグネシウム
との発泡を伴つた激しい反応も全くなく、燐酸マ
グネシウムアンモニウムが生成するとともに、造
粒後には燐酸液中の水分は殆んど全量燐酸マグネ
シウムアンモニウムの結合水に移行し、造粒物の
遊離水分は数％程度となり、造粒操作および状態
も容易かつ良好であり、さらに造粒物を45〜75℃
の温度条件下に保持して乾燥が行なわせることに
より、顆粒も良好で、固結現象も全くなく、かつ
落下等の衝撃に対しても改善された硬度を有する
製品が得られるという事実を知り本発明に到達し
た。すなわち本発明は、酸化マグネシウム、燐安、
カリウム源および／または窒素源等を含む肥料原
料に、P₂O₅濃度25〜35重量％の燐酸液およびア
ンモニアを添加しつつ45〜75℃の温度条件下に造
粒した後、45〜75℃の温度条件下で乾燥すること
を特徴とする苦土含有粒状複合肥料の製造法であ
る。本発明方法において使用される燐酸液はP₂O₅
濃度で25〜35重量％の濃度範囲のものが使用さ
れ、通常湿式燐酸液が用いられるが、工業的に製
造されている湿式燐酸液には種々のP₂O₅濃度の
ものがあるため、使用に際しては種々のP₂O₅濃
度の湿式燐酸液を単独で、または混合して、また
は水を添加して燐酸液中のP₂O₅濃度を25〜35重
量％の範囲に予め調整しておくのが好ましい。この際、燐酸液中のP₂O₅濃度が35重量％以上
に高い場合には、造粒時に酸化マグネシウムとの
発泡を伴つた激しい反応が起こると共に造粒系の
温度が短時間に75℃以上に昇温し、良好な品質お
よび収量の造粒物が得られ難くなる傾向を有す
る。また25重％量以下に低い場合には、造粒過程で
行なわれる燐酸マグネシウムアンモニウムの生成
反応が遅くなり、製品品質上好ましい結果を生じ
難くなる。本発明方法において使用される酸化マグネシウ
ムは純粋である必要はなく、例えば天然のマグネ
サイト鉱石（主成分は炭酸マグネシウム）を800
〜900℃程度に〓焼して得らMgO含有量80〜95重
量％程度の工業用軽焼マグネシアで充分であり、
その使用量は所望する肥料銘柄に応じて適宜調節
されるが、本発明の主旨が燐酸マグネシウムアン
モニウムを主成分とする苦土含有粒状複合肥料の
製造法にあるので、通常は製品中の枸溶性マグネ
シウム（Ｃ・MgO）が７〜16重量％、好ましく
は８〜４重量％になる範囲から選ばれる。また燐安としては、燐酸１アンモニウム、燐酸
２アンモニウム等、カリウム源としては、塩化カ
リウム、硫酸カリウム等、窒素源としては、尿
素、硫安、硝安等の肥料原料が所望する肥料銘柄
に応じて、それらの種類および使用量が適宜選択
されながら用いられる。本発明方法において、造粒物を得るための方法
としては、例えば通常採用されている回転式造粒
機あるいは皿型造粒機などの造粒機を用い、これ
らに所望する銘柄に応じて配合された肥料原料を
導入しながら、P₂O₅濃度25〜35重量％の燐酸液
およびアンモニアを添加しつつ45〜75℃、好まし
くは50〜65℃の造粒温度で造粒する方法が採られ
ている。この際の造粒機内に添加される燐酸液の
量は、所望する銘柄の造粒に必要な水分量および
造粒時に生成する燐酸マグネシウムアンモニウム
の結合水に必要な水分量に応じて適宜調節され
る。例えば、造粒を燐酸マグネシウムアンモニウ
ムの６水塩の形態となる温度条件下において行な
うとすれば、造粒時に生成する燐酸マグネシウム
アンモニウムを燐酸マグネシウムアンモニウムの
６水塩とするに必要な水分量が有する燐酸液量が
最少限度量として添加される。この燐酸液の添加
方法としては、特に制限されることはないが、肥
料原料と良く混合させて反応が均一に行なわれる
ようにスプレー添加するのが望ましい。また、ア
ンモニアの添加方法についても、肥料原料と良く
混合させて、反応が均一に行なわれるように、造
粒機の入口から出口までの間において分割添加す
るのが望ましい。この造粒機内に添加されるアン
モニアの形態については、ガス状、水溶液のいず
れでも良いが、水溶液の場合には造粒系の水のバ
ランスの調整に煩雑さを与え易いため、造粒操作
の面からはガス状の方が望ましい。造粒時に酸化マグネシウムは燐酸およびアンモ
ニアおよび燐酸安と反応して燐酸マグネシウムア
ンモニウムを生成し、添加した燐酸液中の水分は
造粒後にはほとんど全量燐酸マグネシウムアンモ
ニウムの結合水に移行する。そして得られた造粒
物中の遊離水分は数％程度となる。一般に燐酸マ
グネシウムアンモニウムは結合水をとるものであ
るが、57℃以下では６水塩、57℃以上80℃以下で
は６水塩と１水塩の混合物、０℃では１水塩の形
態となることは良く知られている。本発明はこれ
らのうち６水塩ないし６水塩と１水塩の混合物の
高結合水の形態となる温度条件下において製造さ
れる。造粒を燐酸マグネシウムアンモニウムの６
水塩の形態となる温度条件下において行なうと
し、燐安として燐酸１アンモニウムを使用すると
して、これを化学式で示すと次の通りである。 MgO＋H₃PO₄＋NH₃＋XH₂O →NH₄MgPO₄・6H₂O＋（Ｘ−５）H₂O
………(1) MgO＋NH₄H₂PO₄＋XH₂O →NH₄MgPO₄・6H²O＋（Ｘ−５）H₂O
………(2) (1)、(2)式中のＸは５以上を示す。この際の造粒温度が75℃以上に高い場合には、
造粒時に燐酸マグネシウムアンモニウムの１水塩
が多量生成するために、遊離水分が上昇して水バ
ランスが取り難くなり、かつ酸化マグネシウムと
の発泡を伴つた激しい反応が生じ始めるので造粒
操作が困難となり好ましくない。また、45℃以下
に低い場合には反応が遅くなり、かつ製品品質上
からも好ましい結果を生じ難くなる。造粒温度は燐酸とアンモニウムの反応熱を利用
して調整する。造粒機内の温度が低い場合には、
肥料原料の燐安の量を減し、その減した燐安の量
相当分だけ燐酸とアンモニウムの添加量を増加さ
せて反応熱を増し昇温する。造粒機の温度が高い
場合には逆の方法を採ればよい。添加量の調節は
連続的に又は段階的に変化させる。次いで造粒物は、例えば回転式、あるいは棚式
などの乾燥機を用いて、温度を４〜75℃、好まし
くは50〜65℃に保持して乾燥される。乾燥過程に
おいては造粒物中の燐酸マグネシウムアンモニウ
ムの結合水含量を変化させることなく数％の遊離
水分のみが蒸発される。一方、造粒物の温度を75℃を超えた温度に保持
して乾燥する場合には、乾燥過程において造粒物
中に燐酸マグネシウムアンモニウムの１水塩が多
量に生成するために水バランスが取り難くなるの
で好ましくない。また45℃よりも低い場合には乾
燥効率が低下するため工業的には好ましいことと
はいえない。次いで乾燥物は、常法により篩別され製品粒子
は取り出される一方、篩上品は粉砕後篩下品と共
に循環粉として造粒過程に戻し入れされる。本発明方法においては、P₂O₅濃度25〜35重量
％の低いP₂O₅濃度の燐酸液の使用により、造粒
時に酸化マグネシウムとの発泡を伴つた激しい反
応が起こらないので造粒操作が極めて容易であ
り、さらに造粒物を燐酸マグネシウムアンモニウ
ムの１水塩の形態となる温度よりさらに低い温度
で乾燥することにより造粒物中の燐酸マグネシウ
ムアンモニウムの結合水含量を変化させることな
く、遊離水分のみが蒸発除去されるので乾燥操作
が容易であり、かつ経済的である。そして本発明
方法によれば硬度および顆粒も良好な燐酸マグネ
シウムアンモニウムを主成分とする苦土含有粒状
複合肥料を得ることができる。なお本発明方法に
よる製品の硬度が向上する理由については、明ら
かでないが、本発明者等がアンモニア態窒素６重
量％、枸溶性燐酸36重量％、枸溶溶性マグネシウ
ム12重量％の成分を有する苦土含有粒状複合肥料
を次の各々の方法で製造した製品中のマグネシウ
ムの反応率を測定した所、本発明者等が先に提案
した特願昭56−143560号（特開昭58−45181号）
によるMg（OH）₂を使用する方法のものは約82重
量％であるのに対し、本発明のMgOを使用する
方法のものは約90重量％と高いことが認められ
た。一般に、塩類はそれを構成するイオン間の結
合が強ければ水に溶けにくく、融点や硬度も高
い、イオン間の結合が弱いと、水によく溶け、吸
湿性が強く、融点や硬度は低い、と言われてい
る。マグネシウム化合物は一般に溶解度が小さ
く、融点や硬度も高いものが多い。従つて、マグ
ネシウムの反応率が高いということは、それだけ
溶解度の小さいマグネシウム化合物が多く生成し
たことになり、これにより硬度が向上したものと
推察される。以下本発明を実施例により説明するが、本発明
はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。また、実施例中に示した％、部は特記しない限
りすべて重量％、部である。尚、製品中のマグネシウムの反応率は次の方法
で求める。マグネシウムの反応率（％）＝NH₄MgPO₄態のMgO量＋
水溶性マグネシウム量／製品中の枸溶性マグネシウム量
この内NH₄MgPO₄態のMgO量はアンモニア態窒素量−水溶性窒素量＝不溶性窒素量不溶性窒素量がすべてNH₄MgPO₄になつてい
ることでNH₄MgPO₄量：理論値に換算。このNH₄MgPO₄を理論値でMgO量に換算す
る。他のマグネシウム量及び窒素量は前述の通り
分析値で求める。実施例１直径0.6ｍ、深さ0.15ｍの皿型造粒機を使用し
て下記成分を有する苦土含有粒状複合肥料を製造
した。

【表】すなわち皿型造粒機に軽焼マグネシア〔枸溶性
マグネシウム（Ｃ・MgO）：84％〕148部、燐酸
１アンモニウム〔Ｎ；9.7％、可溶性燐酸（Ｓ・
P₂O₅）：48％〕394部、循環粉2000部を供給混合
し、この固体混合物に温度25℃、P₂O₅濃度30％
の燐酸液をスプレー添加しながらアンモニアガス
34部を供給して回転数24rpm、造粒時間５分間の
条件下で造粒した。造粒に要した燐酸液の添加量
は590部であつた。造粒時に軽焼マグネシアとの発泡を伴つた激し
い反応は起こらず造粒状態は極めて良好であつ
た。そして造粒物の温度は57℃迄上昇し、得られ
た造粒物の全水分（燐酸マグネシウムアンモニウ
ム１水塩は含まず、以下同じ）は23.3％、遊離水
分は3.5％であつた。製品中のMgOの反応率は約
90％であつた。次いで造粒物の温度を55〜60℃に保持して乾燥
した後、篩にて粒度3.36〜1.68mmのものを篩分け
して全水分19.8％、遊離水分1.1％の製品を得た。
得られた造粒品、製品の分析値および硬度等を第
１表に示す。比較例１本発明者が先に提案した特願昭56−143560号
（特開昭58−45181号）による方法により、実施例
１と同一の皿型造粒機を使用して、実施例１と同
一の成分を有する苦土含有粒状複合肥料を製造し
た。すなわち皿型造粒機に水酸化マグネシウム
〔枸溶性マグネシウム（Ｃ・MgO）：64％〕194
部、燐酸１アンモニウム〔Ｎ：9.7％、可溶性燐
酸（Ｓ・P₂O₅）：48％〕359部、循環粉2000部を
供給混合部、この固体混合物に温度25℃、P₂O₅
濃度38％の燐酸液をスプレー添加しながらアンモ
ニアガス36部を供給して実施例１と同様の条件下
で造粒した。造粒に要した燐酸液の添加量は514
部であつた。造粒時に水酸化マグネシウムとの発泡を伴つた
激しい反応は起こらず造粒状態は極めて良好であ
つた。次いで造粒物の温度を50〜55℃に保持して乾燥
した後、篩にて粒度3.36〜1.68mmのものを篩分け
して全水分20.5％、遊離水分0.6％の製品を得た。
製品中のMg（OH）₂の反応率が約82％であつた。
得られた造粒品、製品分析値および硬度等を第１
表に示す。比較例２従来法による方法により、実施例１と同一の皿
型造粒機を使用して、実施例１と同一の成分を有
する苦土含有粒状複合肥料を製造した。すなわち
皿型造粒機に水酸化マグネシウム〔枸溶性マグネ
シウム（Ｃ・MgO）：64％〕194部、成分調整剤
（石膏）209部、循環粉2000部を供給混合し、この
固体混合物を加熱して70℃迄上昇させた後、別途
湿式燐酸にアンモニアガスを供給して得たＮ／Ｐ
モル比0.5、P₂O₅濃度46％、温度105℃の燐安スラ
リーを上記固体混合物にスプレー添加しながらア
ンモニアガス36部を供給して実施例１と同様の条
件下で造粒したが、造粒時に水酸化マグネシウム
との発泡を伴つた激しい反応が起こり造粒状態は
極めて不良であつた。造粒に要した燐安スラリー
の添加量は798部であつた。そして造粒物の温度
は93℃迄上昇し、得られた造粒物中の水分は全水
分、遊離水分とともに10.9％であつた。次いで造粒物の温度を100〜105℃に保持して乾
燥したが乾燥時に多量の粉塵が発生し乾燥状態は
極めて不良であつた。そして篩にて粒度3.36〜
1.68mmのものを篩分けして全水分、遊離水分とも
に4.3％の製品を得た。得られた造粒品、製品の
分析値および硬度等を第１表に示す。第１表に示す如く、本発明方法は製品の硬度に
おいて比較例１の方法よりも、造粒性において比
較例２の方法よりも格段に向上できることが認め
られた。また本発明方法によれば造粒および乾燥操作は
比較例２の方法よりも容易にしかも経済的に行な
えることが明らかである。

【表】

【表】実施例２実施例１に記載したと同一の皿型造粒機を使用
して下記成分を有する苦土含有粒状複合肥料を製
造した。

【表】すなわち皿型造粒機に軽焼マグネシア〔枸溶性
マグネシウム（Ｃ・MgO）：84％〕124部、燐酸
１アンモニウム〔Ｎ：9.7％、可溶性燐酸（Ｓ・
P₂O₅）：48％〕308部、塩化カリウム（K₂O：60
％）93部、成分調整剤（石膏）76部、循環粉2000
部を供給混合し、この固体混合物に温度25℃、
P₂O₅濃度33％の燐酸液をスプレー添加しながら
アンモニアガス29部を供給して回転数24rpm、造
粒時間５分間の条件下で造粒した。造粒に要した
燐酸液の添加量は479部であつた。造粒時に軽焼
マグネシアとの発泡を伴つた激しい反応は起こら
ず造粒状態は極めて良好であつた。そして造粒物
の温度は60℃迄上昇し、得られた造粒物の全水分
は21.1％、遊離水分は4.6％であつた。製品中の
MgOの反応率は約93％であつた。次いで造粒物の温度を55〜60℃に保持して乾燥
した後、篩にて粒度3.36〜1.68mmのものを篩分け
し全水分18.2％、遊離水分1.7％の製品を得た。
得られた造粒品、製品の分析値および硬度等を第
２表に示す。比較例３本発者等が先に提案した特願昭56−143560号に
よる方法により、実施例１と同一の皿型造粒機を
使用して、実施例２と同一の成分を有する苦土含
有粒状複合肥料を製造した。すなわち皿型造粒機
に水酸化マグネシウム〔枸溶性マグネシウム
（Ｃ・MgO）：64％〕166部、燐酸１アンモニウム
〔Ｎ：9.7％、可溶性燐酸（Ｓ・P₂O₅）：48％〕308
部、塩化カリウム（K₂O：60％）93部、成分調整
剤（石膏）54部、循環粉2000部を供給混合部、こ
の固体混合物に温度30℃、P₂O₅濃度35％の燐酸
液をスプレー添加しながらアンモニアガス32部を
供給して実施例２と同様の条件下で造粒した。造
粒に要した燐酸液の添加量は461部であつた。造粒時に水酸化マグネシウムとの発泡を伴つた
激しい反応はこらず造粒状態は極めて良好であつ
た。そして造粒物の温度は48℃迄上昇し、得られ
た造粒物の全水分は20.4％、遊離水分は3.6％で
あつた。製品中のMg（OH）₂の反応率は85％であ
つた。次いで造粒物の温度を50〜55℃に保持して乾燥
した後、篩にて粒度3.36〜1.68mmのものを篩分け
して全水分18.0％、遊離水分0.7％の製品を得た。
得られた造粒品、乾燥品の分析値および硬度等を
第２表に示す。比較例４本発明方法によらざる方法により、実施例１と
同一の皿型造粒機を使用して、実施例２と同一の
成分を有す苦土含有粒状複合肥料を製造した。すなわち皿型造粒機に軽焼マグネシア〔枸溶性
マグネシウム（Ｃ・MgO）：84％〕124部、塩化
カリウム（K₂O：60％）93部、成分調整剤（石
膏）215部、循環粉2000部を供給混合し、この固
体混合物を加熱して70℃迄上昇させた後、温度25
℃、P₂O₅濃度47％の燐酸液を上記固体混合物に
スプレー添加しながらアンモニアガス66部を供給
して比較例２と同様の条件下で造粒したが、造粒
時に軽焼マグネシアとの発泡を伴つた激しい反応
が起こり造粒状態は極めて不良であつた。造粒に
要した燐酸液の添加量は650部であつた。そして
造粒物の温度は95℃迄上昇し、得られた造粒物の
水分は全水分、遊離水分ともに8.1％であつた。次いで造粒物の温度を100〜105℃に保持して乾
燥したが、乾燥時にに多量の粉塵を発生し乾燥状
態は極めて不良であつた。この物を篩にて粒度3.36〜1.68mmのものを篩分
けして全水分、遊離水分ともに3.2％の製品を得
た。得られた造粒品、製品の分析値および硬度等
を第２表に示す。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１酸化マグネシウム、燐安、カリウム源およ
び／または窒素源等を含む肥料原料にP₂O₅濃度
25〜35重量％の燐酸液およびアンモニアを添加し
つつ45〜75℃の温度条件下に造粒した後、45〜75
℃の温度条件下で乾燥することを特徴とする苦土
含有粒状複合肥料の製造法。