JPH07504643A - 顆粒状アルカリ金属ホウ酸塩組成物の製造 - Google Patents
顆粒状アルカリ金属ホウ酸塩組成物の製造Info
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- JPH07504643A JPH07504643A JP5515930A JP51593093A JPH07504643A JP H07504643 A JPH07504643 A JP H07504643A JP 5515930 A JP5515930 A JP 5515930A JP 51593093 A JP51593093 A JP 51593093A JP H07504643 A JPH07504643 A JP H07504643A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
顆粒状アルカリ金属ホウ酸塩組成物の製造本発明は顆粒状ホウ酸塩組成物の製造
方法と、顆粒化中に形成されるある一定の顆粒状反応生成物とに関する。
例えは噴霧乾燥のような、顆粒状物質の製造方法は小粒子の形状の生成物をしば
しば生ずる。このような生成物はしばしば取り扱いが困難であり、典型的に粉塵
性(dusty)であり、かつ低い嵩密度を有する。
より大きい粒度の生成物を(IJるための小粒子の顆粒化方法は周知である。顆
粒化方法についての包括的な概観は、キルクーオドマー(Kirk−Othme
r)の−Encyclopedia of ChemicalTechnolo
gy”、第3版(21)、77〜105頁に述べられている。
凝固方法は、個々の成分が可変な粒度を有し、貯蔵時に急速に凝集し易い粉末洗
剤組成物の製造にしばしば含まれる。凝固は水又は凝固剤の添加によって達成さ
れるが、製品はそれらのカートン中で貯蔵時に凝結する傾向を存するので、例え
は陰イオン界面活性剤及び凝結防止剤のような添加剤の使用が提案されている、
例えば米国特許第4029608号明細書及びヨーロッパ特許公開第00605
87号明細書を参照のこと。
アルカリ金属ホウ酸塩の造粒は今までに述へられている。米国特許第42564
79号明細書は、撹拌した供給原料上に例えば硫酸及び/又はリン酸のような、
少量の酸溶液流を導入することによって肥料バルク−ブレンディング(bulk
−blending)操作に適した所定粒度範囲を形成するための四ホウ酸ナト
リウム五水和物の顆粒化方法を開示する。
41のモル比でホウ酸とホウ砂とを含む水溶液を噴霧乾燥することによって製造
した、噴霧乾燥されたへホウ酸ナトリウム(近似式:Na2Bl 013・4H
70のホウ酸ナトリウム組酸物−へホウ酸二ナトリウム四水和物としても知られ
る。)は、0.075mm未満の粒度と0.32kg/Iの典型的な注入嵩密度
(poured bulk density、顆粒を加圧・固化しないで既知容
積の容器に注入したときに得られる生成物の重量)とを有する非晶質製品である
。この製品は肥料への植物生長のための必須元素であるホウ素の供給源として、
木材防腐剤として、また難燃剤として商業的に用いられる。これらの用途の全て
において、この製品か液体キャリヤー(通常は水)中に迅速に溶解することが重
要である。典型的に、噴霧乾燥されたへホウ酸ナトリウムIkgは水20リット
ル中に20°Cにおいて5〜7分間で溶解する。
噴霧乾燥されたへホウ酸ナトリウムの顕微鏡検査によると、破壊された微小球と
して表示される粒子形状であることが分かる。この物質は、粒子形状と充填特性
とのために低い嵩密度を有し、不良な流動特性を有し、しかも、多量のこの物質
を溶解様タンク中に注入するとき粉塵が発生する。
本発明の方法は、噴霧乾燥法ホウ酸ナトリウム等の、水溶性ホウ酸塩のこのよう
な同作の欠点に対処するものであり、改良された溶解速度、良好な流動特性及び
実質的に大きい嵩密度(これらの特性は全て取扱いと貯蔵とを容易にする)を有
する顆粒状製品を提供する。さらに、本発明による顆粒状製品は例えば肥料ブレ
ンドの製造において他の物質及び組成物と混合するために適する。
本発明は、撹拌と顆粒化剤の添加とによる微粉状ホウ酸塩供給原料の造粒方法を
提供する。本発明はまた、無粉塵性であり、供給原料に比べて水性媒質中により
迅速な溶解速度を有し、供給原料に比へて改良された流動可能性を有する、高い
嵩密度の顆粒状ホウ酸塩組成物を提供する。
本発明によると、
8.75μm未満の平均粒度を有し、水溶性アルカリ金属ホウ酸塩と任意にホウ
酸(H,BO□)とを含み、供給原料中のアルカリ金属酸化物対酸化ホウ素(B
20.)のモル比か約0.1〜0.5:1である微粉状供給原料を撹拌する工程
と、
b、撹拌した供給原料粒子を少なくとも50°Cの温度に任意に加熱する工程と
、
C0撹拌した供給原料粒子を顆粒色剤水溶液と接触させて、供給原料粒子を凝結
させる工程と、
d、少なくとも250μmの平均粒度を有する顆粒状ホウ酸塩組成物を回収する
工程と
からなる顆粒状水溶性アルカリ金属ホウ酸塩組成物の製造方法を提供する。
本発明の状況(context)では、微粉状供給原料は約75μm未満の平均
粒度を存するが、約250μmまでの粒度を有する粒子量が存在することができ
、他方では生成物顆粒は少なくとも250μmの平均粒度を有し、約1mmまで
の平均粒度を有することができる。好ましい生成物は、特大粒子(例えば1mm
又は500μmより大きい粒度を存する粒子)の割合が、小粒子及び/又は未変
化供給原料粒子と同様に、減少したような生成物である。従って、好ましい実施
態様では、顆粒状ホウ酸塩組成物をふるい分けして、特大生成物(1mmより大
きい又は好ましくは500μmより大きい粒度を有する)及び/又は小生成物(
250μm未満の粒度を有する)を除去する。好ましくは、このようにして得ら
れた特大生成物は粉砕し、ふるい分けして、所望の粒度の粒子を生成物に加え、
小粒子は供給原料として再循環させるか又は水に溶解して顆粒化剤として用いる
ためのアルカリ金属ホウ酸塩水溶液を形成する。
本発明の方法は、乾燥顆粒状物質の混合に適し、撹拌した供給原料粒子に流体顆
粒化剤を噴霧又は池のやり方で添加することができるために適した、任意の装置
で実施することができる。通常の顆粒化装置を用いることができる。連続式又は
バッチ式操作のための混合装置を選択することができる。
本発明はホウ酸塩又はホウ酸塩組成物の顆粒化方法を提供し、顆粒が供給原料の
溶解速度を凌駕して予想外に改良された、水性媒質中の生成物溶解度を示すよう
な、所望の粒度範囲の顆粒を製造する。
噴霧乾燥によって製造したへホウ酸ナトリウムの顆粒化と、約l:4のモル比で
の微粉状完全混合物としてのホウ砂五水和物(Na2 B40□ ・5H20)
とホウ酸との混合物の顆粒化とに関して、本発明をさらに詳細に述べるが、本発
明が約0.1〜0.5:1のアルカリ金属酸化物(好ましくはN a z O)
対B20、のモル比の範囲内の他の割合での池の出発物質混合物にも本発明が等
しく良好に適用可能であることは理解される。
噴霧乾燥へホウ酸すトリウム供給原料をミキサー中で適当に撹拌し、例えば周囲
温度において、供給原料の約25重量%の流体顆粒化剤(好ましくは、液体水と
任意に水蒸気も)のスプレーと接触させる。
バッチ式プロセスとして実施する場合には、顆粒化が完成するまで撹拌を続け、
次に、顆粒状生成物を取り出し、平衡化させてから、任意にふるい分けする。
プロセスを連続的に実施する場合には、混合装置内の滞留時間は供給原料粒子と
顆粒色剤水溶液とを望ましく接触させるために充分に長いことのみが必要である
ので、数秒間程度の非常に短い時間であることもありうる。顆粒状生成物を次に
好ましくは乾燥機(好ましくは流動床乾燥機)中に放出し、そこで水分を駆逐す
る。流動床乾燥機を用いる場合には、適当な空気流入温度は少な(とも130°
C、好ましくは150℃であり、乾燥機中の適当な滞留時間は約10〜30分間
である。乾燥機中の高温は最終顆粒状ホウ酸塩組成物の強度に寄与することがで
きる、すなわち、乾燥機温度の上昇は顆粒を硬化させると考えられる。
例えば、顆粒他剤添加の速度と量、ミキサーの回転速度、ミキサー内の生成物滞
留時間及び顆粒化すべき供給原料粒子と顆粒化剤とを最大に接触させるためのス
プレーの配置のようなプロセス変数を適当に調節することによって、所望の粒度
の顆粒を高い割合で含む顆粒状生成物をミキサーから取り出すことができる。
顆粒状生成物の狭い粒度範囲が望ましい場合には、例えばふるい分けによって、
小粒子及び/又は特大粒子を除去することができる。
アルカリ金属ホウ酸塩(好ましくはホウ酸ナトリウム)の水溶液を含む、他の顆
粒化剤を使用してもよいが、好ましい顆粒化剤は水と任意的に水蒸気である。
本発明の他の特徴では、顆粒化剤は先行の顆粒製造から再循環される特大生成物
の溶液である。さらに、顆粒化剤はイオン性又は非イオン性界面活性剤を任意に
含むことができる。
必要な場合には、顆粒化剤及び/又は供給原料に酸を加えて、顆粒状生成物の溶
解時に得られる溶液のpHを減することができる。本発明によると、本発明によ
って得られる顆粒状生成物の溶液が例えば硫酸マンガンのような、他の微量栄養
素肥料と適合しなければならない場合には、顆粒状生成物の溶液に約7.8以下
のpHが必要である。理論的には、このために例えばクエン酸のような、任意の
溶解性酸を用いることができる。
へホウ酸塩組成物を顆粒化する場合には、顆粒化工程を周囲温度において適当に
実施する。プロセス中に発熱反応か生ずるので、ミキサー内の温度は約60°C
に達することがある。ホウ酸塩とホウ酸との混合に関しては、顆粒化を実施する
前に粒子の温度を約60°Cに高めることが必要である。
へホウ酸ナトリウムに関しては、顆粒化粒状物質が通常の噴霧乾燥物質を凌駕し
て溶解度の予想外の改良を示す理論的根拠は、下記式による反応生成物の形成に
少なくとも部分的に帰せられると考えられる。
NaJ、O,j・4H,O+ 6El−0−2/3m1a声I−・工0ち0+十
l/mNa晶Q、−1o11sO
本発明の方法による生成物は、約90重量%までが500μmスクリーンを通過
し、約0.5重量%未満が0.075mmスクリーンを通過する白色自由流動性
顆粒である。この生成物のX線回折分析は、生成物が結晶質五ホウ酸ナトリウム
とホウ砂とから成ることを示すので、上述のような反応を立証する。それ故、例
えばへホウ酸すトリウム供給原料を用いる、本発明による顆粒化方法が噴霧乾燥
へホウ酸すl・リウムよりも迅速に水性媒質中に溶解する、新規な組成物を生成
することか、本発明の特徴の−っである。
撹拌機からの顆粒状生成物中の特大物質は粉砕してから、ふるい分けして、適当
な粒度の粒子は生成物に加え、小粒子は新鮮な供給原料と共にミキサーに再循環
させる。或いは、特大物質は水に溶解して、約20重量%までの量で顆粒色剤水
溶液の成分としてミキサーに再循環させる。小物質は新鮮な供給原料と共に直接
再循環させることができる。
顆粒化剤は適当には供給原料の約25重量%まての量で、好ましくは15〜25
重量%の量で加えられるか:より好ましくは、供給原料の約18〜22重量%が
用いられる。これより多い量は過度に大きい顆粒の形成と顆粒化中のミキサー壁
への(=j着物の堆積とを生ずる可能性かある。
全ての供給原料か確実に接触し、完全な混合と反応と顆粒化とか行われるために
確実に充分な時間かあるような速度で超音波によって及び空気圧によって操作さ
れることかできるノズルを通して、液体顆粒化剤を微細なミストとして供給原料
に加えることが好ましい。
本発明の他の実施態様では、着色した外観を有する生成物を形成し、さらにこれ
を通常の白色生成物と混合して、斑の外観の生成物を得るために顆粒化剤に例え
ばメチレンブルーのような染料を加えることができる。
ホウ酸塩とホウ酸との商業的生産中に微粉状形のアルカリ金属ホウ酸塩とホウ酸
とが製造される。この微粉状物質は本発明の方法における供給原料の重要な供給
源でありうる。
アルカリ金属ホウ酸塩(例えば、ホウ砂五水和物)とホウ酸との混合物を含む供
給原料を用いる場合には、所望の顆粒化と反応とか確実に行われるように、顆粒
化剤の添加前にこの供給原料を約60°Cに加熱することが好ましい。
顆粒化剤の添加時に約l二4のモル比でのホウ砂五水和物とホウ酸との混合物に
よって反応を実施することの理論的根拠を下記に示す:―−,O,,51L、O
+ 4HJX)、 −27コ陶−一〜−zoir、o 4+工/31EaJ、偽
−10冨ヨO十■10この実施態様による本発明の生成物を加熱すると、遊離水
が駆逐されて、出発物質としてへホウ酸ナトリウムのみを用いる場合に形成され
る生成物と同様な酸化ホウ素含量と性質とを有する生成物が形成される。さらに
生成物を加熱すると、溶解速度に影響を与えずに、高いB、O□含量を得ること
ができる。
下記実施例に関連して、本発明をさらに説明する。
実施例
実施例1〜3と6に対しては、用いた混合装置は1375rpmで作動する撹拌
機と、回転ドラムと、固定掻取り刃(scraper blade)とを備え、
最大ノ<・ソチ容filOリットルを有するエイリッヒ(Eirich)強力ミ
キサーであった。実施例4と5に対しては、ウィンクワース(Winkwort
h)高速プラウミキサーを用いた。これは100リットルの近似作業容量(wo
rking capacity)を有し、186rpmの最大プラウシフト速度
(plough 5hift)で作動した。実施例7〜9に対しては、シュギ(
St+ugi)インライン連続縦型顆粒化装置を用いた。
ニー、ニス、ボラックス社(U、 S、 Borax Inc、 )から登録商
標5OLUBORで入手可能なへホウ酸ナトリウム供給原料(典型的に、この9
2重量%は0.075mmスクリーン(USS200メツシュ)を通過する)を
実施例1〜5と比較溶解度試験とに対して用いた。
実施例l
5OLUBOR粒子(2,5kg)をエイリッヒミキサーに装入し、撹拌した。
撹拌した粒子に超音波アトマイザ−を通して水(525g)を微細なミストとし
て2.5分間の期間にわたって噴霧した。撹拌をさらに1分間続け、得られる顆
粒状物質をオーブントレー(open tray)上に取り出し、さらに25分
間平衡化させた。
実施例2
SOLUBOR粒子(2,5kg)をエイリッヒミキサーに装入し、撹拌した。
撹拌した粒子に0.14MPa (20ps i)のアトマイジング圧力におい
て水(500g)を微細なミストとして2.5分間の期間にわたって噴霧した。
撹拌をさらに30秒間続け、顆粒状生成物を平衡化のためにオーブントレー上に
取り5OLUBOR粒子(1,5kg)をエイリッヒミキサーに装入し、撹拌し
た。
撹拌した粒子に15重量%五ホホウナトリウム溶液(500g)を超音波によっ
て4分間の期間にわたって噴霧した。顆粒状生成物を平衡化のためにオーブント
レー上に取り出した。
実施例4
SOLUBORFn子(25kg)をエイリッヒミキサーに装入し、撹拌した。
撹拌した装入物に水(5リツトル)を6分20秒間の期間にわたって微細に噴霧
した。撹拌をさらに7分間続け、顆粒状生成物を取り出した。顆粒化中にミキサ
ー内の温度は54°Cに上昇した。
実施例5
SOLUBOI子(25kg)をエイリソヒミキサーに装入し、撹拌した。
撹拌した装入物に水(5,5リットル)を7分15秒間の期間にわたって微細に
噴霧した。撹拌をさらに45秒間続け、顆粒状生成物を取り出した。顆粒化中に
ミキサー内の温度は50″Cに上昇した。
実施例6
エイリツヒミキサー内で微粒状ホウ酸(250μm以下)(1kg)を微粒状ホ
ウ砂五水和物(250μm以下)(1,2kg)と完全に混合した。ミキサーの
ボウルを電気加熱して、混合粒子を約50゛Cの温度に予熱した。混合物を13
75 r pmにおいて撹拌し、撹拌した混合物上に水(100g)を超音波ア
トマイザ−によって1分間にわたって噴霧した。
顆粒状生成物を流動床乾燥機内で100℃の流入空気温度において10分間乾燥
させた。生成物の粒度は500μmより大きかった。
溶解速度
溶解速度に関する比較試験を下記操作に従って実施した。
250m1ビーカー中に入れた20°Cの水(190g)中に試験サンプル(l
Og)を注入した。混合物を50 Or pmにおいて磁気的に撹拌し、透明な
溶液を得るための時間を測定した。結果を次に示す・5OLUBOR240
(比較用)
0.32kg/lの注入嵩密度を有する5OLUBORに比べて、本発明によっ
て製造した各生成物の注入嵩密度は0.6kg/lのオーダーであった。
実施例7
微粉状ホウ酸(200kg)を微粉状ホウ砂五水和物(236kg)と混合して
、貯蔵サイロに搬送した。混合物を顆粒化装置へのコンベヤーに560kg/時
の速度で供給し、顆粒化装置では2,8barの圧力下の水蒸気と熱水とをそれ
ぞれ22リットル/時と12リットル/時の速度で連続的に供給した。混合物は
顆粒化装置内に約2秒間滞留してから、空気流入温度150°Cを有する流動床
流動床乾燥機からの顆粒状生成物を1mmスクリーンに搬送した。特大物質は破
砕して、生成物に加えた。
生成物の平均粒度は500μmであり、分析時に56重量%の820.を含むこ
とが判明した。
実施例8
微粉状ホウ酸(260kg)を微粉状ホウ砂五永和物(196kg)と混合して
、貯蔵サイロに搬送した。混合物を顆粒化装置へのコンベヤーに580kg/時
の速度で供給し、顆粒化装置では4,2barの圧力下の水蒸気と熱水とをそれ
ぞれ32.5リットル/時と10リットル/時の速度で連続的に供給した。混合
物は顆粒化装置内に約2秒間滞留してから、空気流入温度150°Cを有する流
動床乾燥機に達した。流動床乾燥機内の物質の滞留時間は15〜30分間の範囲
内であった。
流動床乾燥機からの顆粒状生成物を1mmスクリーンに搬送した。特大物質は破
砕して、生成物に加えた。
生成物の平均粒度は500μmであり、分析時に56重量%の8202を含むこ
とか判明した。
実施例9
SOLUBOR粒子(1,5kg)と、ホウ酸粒子(0,45kg)と、クエン
酸−水和物(0,15kg)とをエイリッヒミキサーに装入し、撹拌した。撹拌
した粒子上に水(0,3kg)を35リットル/時の速度で超音波によって噴霧
した。6分間の期間後に、顆粒状物質を平衡化のためにオーブントレー上に取り
出した。
溶解度試験
比較溶解度試験を実施例1〜6に関して上述したように実施した。
5OLUBOR本本 240
本5.5%溶液のpH7,1,硫酸マンガン(3g)を加えた。さらに90秒間
後に、溶液は透明であった。さらに3gの硫酸マンガンを加え、これらも溶解し
た。
本本比較用
補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法第184条の8)平成 6年 9月 9
日1 ノ
Claims (12)
- 1.顆粒状水溶性アルカリ金属ホウ酸塩組成物の製造方法において、(a)75 μm未満の平均粒度を有し、水溶性アルカリ金属ホウ酸塩と任意にホウ酸(H2 BO2)とを含み、供給原料中のアルカリ金属酸化物対酸化ホウ素のモル比が約 0.1〜0.5:1である微粉状供給原料を撹拌する工程と、(b)撹拌した供 給原料粒子を少なくとも50°Cの温度に任意に加熱する工程と、 (c)撹拌した供給原料粒子を顆粒化剤水溶液と接触させて、供給原料粒子を凝 結させる工程と、 (d)少なくとも250μmの平均粒度を有する顆粒状ホウ酸塩組成物を回収す る工程と を含む前記方法。
- 2.顆粒化剤水溶液の量が供給原料の重量を基準として1〜22重量%の範囲内 である、請求項1記載の方法。
- 3.アルカリ金属がナトリウムである請求項1又は2に記載の方法。
- 4.供給原料が式:Na2B■O13・4H2Oを有する噴霧乾燥八ホウ酸ナト リウムを含む請求項3記載の方法。
- 5.供給原料が本質的に噴霧乾燥八ホウ酸ナトリウムを含み、得られる顆粒状ホ ウ酸塩組成物が、式Na2B10O10−10H2O:Na2B4O7・10H 2Oのモル比約2:1を有する、請求項4記載の方法。
- 6.供給原料がホウ砂五水和物とホウ酸との混合物を含む、請求項3記載の方法 。
- 7.混合物がホウ砂五水和物1モルにつきホウ酸約4モルを含み、式Na2B1 0O1■・10H2O:Na2B4O7・10H2Oのモル比約2:1を有する 粒状ホウ酸塩組成物を化成する、請求項6記載の方法。
- 8.顆粒状ホウ酸塩組成物をふるい分けして、特大生成物(1mmより大きい又 は好ましくは500μmより大きい粒度を有する)及び/又は小生成物(250 μm未満の粒度を有する)を除去する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方 法。
- 9.特大生成物を粉砕し、ふるい分けして、望ましい粒度の粒子は生成物に加え 、小粒子は供給原料として再循環させるか、又は水に溶解して、顆粒化剤として 用いるためのアルカリ金属ホウ酸塩水溶液を形成する、請求項8記載の方法。
- 10.液体顆粒化剤を超音波又は空気圧によって操作されるノズルを通して微細 なミストとして供給する、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 11.顆粒化剤が液体の水と水蒸気とを含む、請求項1〜10のいずれか1項に 記載の方法。
- 12.自由流動性顆粒形態の、近似式Na2B10O1■・10H2O:Na2 )B4O7・10H2Oのモル比約2:1を有する水溶性ホウ酸塩組成物におい て、その90重量%以下が500μmスクリーンを通過し、その約0.5重量% 未満が75μmスクリーンを通過する前記組成物。
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