JPH05262589A - 焼成リン酸肥料の製造方法 - Google Patents

焼成リン酸肥料の製造方法

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JPH05262589A
JPH05262589A JP5831892A JP5831892A JPH05262589A JP H05262589 A JPH05262589 A JP H05262589A JP 5831892 A JP5831892 A JP 5831892A JP 5831892 A JP5831892 A JP 5831892A JP H05262589 A JPH05262589 A JP H05262589A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】高ケイ酸質低品位リン鉱石に、ナトリウム化合
物、カルシウム化合物及びマグネシウム化合物をP
25:Na2O:CaO(モル比)=1:1〜2:4〜
6かつMgO:(CaO+MgO)(モル比)=0.0
5〜0.30:1となるように添加し、焼成することを
特徴とする焼成リン酸肥料の製造方法。 【効果】本発明によれば、従来法に比べ低い焼成温度
で、リン酸分のク溶率の高い焼成リン肥を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼成リン酸肥料(以
下、焼成リン肥という。)の製造方法に関する。詳しく
は、従来、利用価値が低かった高ケイ酸質低品位リン鉱
石を原料として焼成リン肥を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高ケイ酸質低品位のリン鉱石(概
ねSiO2含有率10%以上、P25含有率30%以
下)はリン酸含有率が低いために殆ど利用されることが
無かった。しかしながら、資源の枯渇化の懸念に伴い、
高ケイ酸質低品位リン鉱石も有効利用しようとする機運
が高まっている。従来の技術では、焼成リン肥を製造す
る場合、リン酸分の溶解率を高めるための添加剤として
高価な炭酸ナトリウムを添加し、さらに、反応を促進す
るために1300〜1500℃前後の高温にて焼成を行
っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ケイ酸を含有
するリン鉱石中のアパタイトCa5(PO43Fと炭酸
ナトリウムの焼成反応は下記式(a)に従うので、炭酸
ナトリウムの好ましい添加量は理論的にはNa2O/P2
5(モル比)が1.33となる量である。
【0004】
【化1】 Ca5(PO43F+2Na2CO3+SiO2 →3NaCaPO4+Ca2SiO4+NaF+2CO2 (a)
【0005】しかしながら、高ケイ酸質低品位リン鉱石
から焼成リン肥を製造する場合、後述の参考例1〜10
に示したように、Na2O/P25(モル比)が理論値
である1.33付近で反応を行なうと、得られる焼成リ
ン肥のク溶率は40%以下であり、Na2O/P2
5(モル比)が増加するにつれてク溶率は増加し、理論
値の倍近い2.5付近でようやく100%にまで達す
る。これは、一般に高ケイ酸質低品位のリン鉱石中に含
まれるシリカの含有率が高いので、炭酸ナトリウムが最
初は主としてシリカと反応してガラス質のケイ酸ナトリ
ウムを生成し、次に(a)式に従いレナニット(NaC
aPO4)を生成するためと考えられる。
【0006】また、従来技術で高ケイ酸質低品位リン鉱
石から過リン酸石灰又は湿式リン酸を製造する場合は、
多量のゲル状シリカが生成するので多くの困難が指摘さ
れている。即ち、過リン酸石灰を製造する場合は、生成
物が高粘質で乾燥が困難であるばかりでなく、未反応の
アパタイトが残存するためにリン酸分の溶解率が低く、
しかも遊離の硫酸分を含んでしまう。また、湿式リン酸
を製造する場合は、石膏の分離が困難でリン酸分の損失
が多い。
【0007】本発明者らは高ケイ酸質低品位リン鉱石を
原料とし、低いコストでしかも性能の優れたリン酸肥料
を得るべく、鋭意検討を重ねた結果、高ケイ酸質低品位
リン鉱石にナトリウム化合物、カルシウム化合物及びマ
グネシウム化合物を特定のモル比となるように添加する
ことにより、従来より低い焼成温度で、しかも高いク溶
率を示す優れた焼成リン肥が得られることを見出し、本
発明に到達した。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は、
高ケイ酸質低品位リン鉱石に、ナトリウム化合物、カル
シウム化合物及びマグネシウム化合物を、P25:Na
2O:CaO(モル比)=1:1〜2:4〜6かつMg
O:(CaO+MgO)(モル比)=0.05〜0.3
0:1となるように添加し、焼成することを特徴とする
焼成リン肥の製造方法、に存する。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
原料となる高ケイ酸質低品位リン鉱石は概ねSiO2
有率10wt%以上、P25含有率30wt%以下のリ
ン鉱石であれば、特に限定されないが、通常、主成分と
して、P25が20〜30wt%、SiO2が10〜3
0wt%、CaOが30〜40wt%、MgOが0.3
〜2wt%含有されており、その他にFe23、F、A
23等が含まれているものが挙げられる。具体的には
パトスデミナス55(ブラジル中央部産)、フロリダ5
7(フロリダ中央部産)、雲南省産60等があげられ
る。
【0010】リン鉱石に添加されるナトリウム化合物、
カルシウム化合物及びマグネシウム化合物は特に限定さ
れず、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、硫酸
ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸
カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム等
のナトリウム、カルシウム、マグネシウムの水酸化物、
炭酸塩、硫酸塩などが挙げられるが、通常、取扱性及び
価格の面から、それぞれ炭酸ナトリウム、炭酸カルシウ
ム及び水酸化マグネシウムが好ましい。
【0011】ナトリウム化合物の添加量は、例えばナト
リウム化合物として炭酸ナトリウムを用いる場合、Na
2O/P25(モル比)が、前記(a)式から算出され
る理論値1.33の前後の1〜2となる量であるのが好
ましい。カルシウム化合物の添加量は、例えばナトリウ
ム化合物として炭酸ナトリウムをカルシウム化合物とし
て炭酸カルシウムを用いる場合、後述の参考例11〜2
1に示したように、Na2O/P25(モル比)が1.
33ではCaO/P25(モル比)が5付近でク溶率が
最大であることから、CaO/P25(モル比)がその
前後の4〜6となる量であるのが好ましい。
【0012】これは、下記式(b)の反応式に従い、N
2Ca5(PO44やレナニット(NaCaPO4)の
生成が促進されるためと考えられる。
【0013】
【化2】 Ca5(PO43F+XSiO2+2Na2CO3+2.5CaCO3 →0.5Na2Ca5(PO44+NaCaPO4 (b) +NaF+NaCa4SixO2+4.5+4.5CO2
【0014】従って、ナトリウム化合物及びカルシウム
化合物の好ましい添加量は、P25:Na2O:CaO
(モル比)が1:1〜2:4〜6となる量である。本発
明では、アパタイトとナトリウムの反応を促進させる目
的で、マグネシウム化合物を添加して、高ケイ酸質低品
位リン鉱石中の過剰のシリカをアケルマナイト(Ca2
MgSi27)に変換するものである。この反応は下記
式(c)又は(d)の式に従うと考えられる。
【0015】
【化3】 Ca5(PO43F+XSiO2+2Na2CO3 +(X−2)CaCO3+(X/2)Mg(OH)2 →3NaCaPO4+NaF (c) +(X/2)MgSi2O7+XCO2+(X/2)H2
【0016】
【化4】 Ca5(PO43F+XSiO2+2Na2CO3+(X−2)CaCO3 +(X/2)Mg(OH)2 →0.5Na2Ca5(PO44+NaCaPO4+NaF (d) +(X/2−0.25)Ca2MgSi27 +0.25Na4MgSi27+XCO2+(X/2)H2
【0017】この場合のP25:Na2O:CaO:M
gO(モル比)の理論値は1:1.33:[(X−2+
5)/1.5]:[(X/2)/1.5]である。例え
ば、高ケイ酸質低品位リン鉱石としてパトスデミナス5
5を用いる場合、X=3.75であるので上記の理論値
はP25:Na2O:CaO:MgO(モル比)=1:
1.33:4.5:1.25となる。カルシウム化合物
に対するマグネシウム化合物の好ましい添加量を求める
ために、かかる理論値に基づきP25:Na2O:(C
aO+MgO)(モル比)を1:1.33:5.75と
し、MgO:(CaO+MgO)(モル比)を変化させ
た場合のク溶率から、好ましくは、MgO:(CaO+
MgO)(モル比)が0.05〜0.30:1、特に好
ましくは0.09〜0.28:1である。
【0018】本発明においては、P25、Na2O、C
aO、MgOのモル比を上記の通りにすることにより、
従来より低い温度で高ケイ酸質低品位リン鉱石の焼成を
行うことが可能である。得られる焼成リン肥のク溶率の
点から好ましい焼成温度は950〜1250℃であり、
特に好ましくは1000〜1150℃である。この範囲
外では、焼成リン肥のク溶率が低下する傾向がある。
【0019】焼成時間は、特に限定されないが、通常、
20〜40分焼成すれば十分である。各焼成温度におけ
る生成物をX線回折法で同定すると、900℃でレナニ
ットがアケルマナイトと共に生成しているのが認めら
れ、1000℃付近でレナニットの生成量は最大となっ
た。この場合の反応は、概ね前記(c)式で示される。
1050℃付近でNa2Ca5(PO44の生成量が増加
し、レナニットはやや減少した。この場合の反応は、概
ね前記(d)式で示される。さらに、1100℃以上で
は焼成物の一部が溶融するとともにNa2Ca5(P
44、レナニット及びアケルマナイトの生成量が減少
し、一部にシリコカーノタイトCa5(PO4 2SiO4
が生成した。これらのことは、先に推察した反応式
(c)及び(d)が概ね正しいことを裏付けている。
【0020】
【実施例】以下に、実施例及び参考例により、本発明の
具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実
施例及び参考例により何ら制限されるものではない。
尚、以下において、%は重量%を意味する。又、ク溶率
は、次の式で算出される値を示す。
【0021】
【数1】ク溶率(%)=(2%クエン酸可溶リン酸量/
全リン酸量)×100
【0022】実施例1〜5 ブラジル中央部産出の高ケイ酸質低品位リン鉱石パトス
デミナス(Patosde Minas)55(P25
=25.6%、CaO=33.7%、MgO=0.36
%、Al23=2.99%、Fe23=2.10%、F
=1.77%、SiO2=27.0%)に、炭酸ナトリ
ウムをNa2O/P25(モル比)が1.33になるよ
うに添加し、同時に炭酸カルシウム及び水酸化マグネシ
ウムをCaO/P25(モル比)及びMgO/P2
5(モル比)がそれぞれ下記表−1に示した値となるよ
うに添加し、少量の水分を与えて混練し、80℃で一夜
乾燥した後、電気炉中で1050℃の温度で30分間焼
成し、100℃程度になるまで一夜徐冷した。得られた
焼成物を100メッシュ以下に粉砕後、2%クエン酸溶
液に対する溶解率を測定した。
【0023】
【表1】
【0024】得られた生成物のリン酸のク溶率を図1に
示した。これから明らかなようにMgO/(CaO+M
gO)(モル比)が大きくなるのに伴いリン酸のク溶率
が増大し、モル比が0.22付近で最高に達した。 実施例6〜12 実施例1で用いた高ケイ酸質低品位リン鉱石に、炭酸ナ
トリウム、炭酸カルシウムおよび水酸化マグネシウムを
25:Na2O:CaO:MgO(モル比)が1:
1.33:5:1になるように添加し、焼成温度を下記
に示したように調整した以外は、実施例1と同様に処理
を行い、ク溶率を測定した。結果を表−2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】得られた生成物のク溶率を図2に示した。
これから明らかなように焼成温度が高くなるのに伴いリ
ン酸のク溶率が増大し、焼成温度が1050℃付近で最
高に達した。 参考例1〜6 実施例1で用いた高ケイ酸質低品位リン鉱石に炭酸ナト
リウムをNa2O/P25(モル比)が下記表−3に示
した比となる様に添加し、炭酸カルシウム及び水酸化マ
グネシウムを添加せず、焼成温度を1300℃とした以
外は実施例1と同様に処理を行い、ク溶率を測定した。
結果を表−3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】得られた生成物のリン酸のク溶率を図3に
−●−で示した。これから明らかなようにNa2O/P2
5(モル比)が増加するのに伴いク溶率が増大し、モ
ル比が2.50付近で最高に達した。 参考例7〜10 リン鉱石をフロリダ中央部産出の高ケイ酸質低品位リン
鉱石フロリダ57(P 25=26.3%、CaO=3
9.9%、MgO=0.31%、Al23=0.26
%、Fe23=1.46%、F=1.54%、SiO2
=24.0%)に変え、炭酸ナトリウムをNa2O/P2
5(モル比)が下記に示した値となるように添加し、
炭酸カルシウム及び水酸化マグネシウムを添加せず、焼
成温度を1300℃とした他は、実施例1と同様に処理
を行い、ク溶率を測定した。結果を表−4に示す。
【0029】
【表4】
【0030】得られた生成物のリン酸のク溶率を図3に
−○−で示した。これから明らかなようにNa2O/P2
5(モル比)が増加するのに伴いク溶率が増大し、モ
ル比が2.50付近で最高に達した。 参考例11〜16 実施例1で用いた高ケイ酸質低品位リン鉱石に、炭酸ナ
トリウムをNa2O/P25(モル比)が1.33にな
るように添加し、同時に炭酸カルシウムをCaO/P2
5(モル比)が下記表−5に示した値となるように添
加し、水酸化マグネシウムを添加せず、焼成温度を13
00℃とした以外は、実施例1と同様に処理を行い、ク
溶率を測定した。結果を表−5に示す。
【0031】
【表5】
【0032】得られた生成物のリン酸のク溶率を図4に
−●−で示した。これから明らかなようにCaO/P2
5(モル比)が増加するのに伴いク溶率が増大し、モ
ル比が5.0付近で最高に達した。 参考例17〜21 リン鉱石を参考例7で用いた高ケイ酸質低品位リン鉱石
フロリダ57に変え、炭酸ナトリウムをNa2O/P2
5(モル比)が1.33になるように添加し、同時に炭
酸カルシウムをCaO/P25(モル比)が下記表−6
に示した値となるように添加し、水酸化マグネシウムを
添加せず、焼成温度を1300℃とした以外は、実施例
1と同様に処理を行い、ク溶率を測定した。結果を表−
6に示す。
【0033】
【表6】
【0034】得られた生成物のリン酸のク溶率を図4に
−○−で示した。これから明らかなようにCaO/P2
5(モル比)が増加するのに伴いク溶率が増大し、モ
ル比が5.0付近で最高に達した。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、リン酸肥料原料として
利用率の低い高ケイ酸質低品位リン鉱石に、ナトリウム
化合物、カルシウム化合物及びマグネシウム化合物を、
特定割合で添加することにより、従来より低い焼成温度
でリン酸分のク溶率が極めて高い優れた焼成リン肥を得
ることができるので、工業的、経済的に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 原料配合中のMgO/(CaO+MgO)
(モル比)と生成物のリン酸のク溶率との関係を示す。
【図2】 焼成温度と生成物のリン酸のク溶率との関係
を示す。
【図3】 原料配合中のNa2O:P25(モル比)と
生成物のリン酸のク溶率との関係を示す。
【図4】 原料配合中のCaO/P25(モル比)と生
成物のリン酸のク溶率との関係を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高ケイ酸質低品位リン鉱石に、ナトリ
    ウム化合物、カルシウム化合物及びマグネシウム化合物
    を、P25:Na2O:CaO(モル比)=1:1〜
    2:4〜6かつMgO:(CaO+MgO)(モル比)
    =0.05〜0.30:1となるように添加し、焼成す
    ることを特徴とする焼成リン酸肥料の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006043769A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Yeun-Wook Jeung Phosphoniter and confirmatory and quantitative methods of phosphoric acid and nitrogen contained in phosphoniter
JP2010024091A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Hitachi Zosen Corp リン酸質肥料の製造方法およびリン酸質肥料
JP2019119657A (ja) * 2018-01-10 2019-07-22 太平洋セメント株式会社 けい酸苦土肥料およびその製造方法

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