JPH11278972A

JPH11278972A - 肥料資材の造粒方法および粒状肥料

Info

Publication number: JPH11278972A
Application number: JP10082169A
Authority: JP
Inventors: Sozo Nakazawa; 壯三中澤; Hideo Aiko; 英雄相子; Takahide Kikuchi; 隆秀菊地; Takanobu Shiomachi; 孝信汐待
Original assignee: Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Current assignee: Yoshizawa Lime Industry Co Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】種々の肥料資材の粉末の造粒方法であって、
入手が容易で流通経費が嵩まず、臭気などの問題はな
く、低コストで容易に造粒をすることができるバインダ
ーを使用し、しかも製造した粒状物が高い強度をもって
いて、輸送や施用に当たって粉化することのない製品を
与える造粒方法を提供すること。【解決手段】肥料資材の粉末に、腐植酸およびアルカ
リ物質を配合し、水を添加して混練し、造粒する。ア
ルカリ物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウ
ムおよび炭酸水素カリウムから選んだものが好適であ
り、各成分の使用割合は、肥料資材粉末１００重量部に
対し、腐植酸を１〜１５重量部、アルカリ物質を腐植酸
の重量１あたり０．１〜１．０の割合で配合するのが適
当である。水は、これに１０〜３０重量部を添加す
る。造粒には、圧縮造粒法、転動造粒法、および押出
し−整粒法など任意の手段が選択できるが、押出し−整
粒法が代表的である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、肥料資材の粉末を
造粒する方法に関し、その方法によって造粒した粒状肥
料にも関する。ここで「肥料資材」の語は、各種の化
成肥料、複合肥料のほか、肥料法で肥料として認められ
ているすべての物質であって、アルカリと反応してその
効果を失うことのないものを意味する。

【０００２】

【従来の技術】化成肥料をはじめとする肥料資材は、多
くは粉末の形態で製造されていて、これを粉末のまま施
用すると、飛散して取り扱いに困ったり、施肥後に雨水
で流出したり、あるいは地表を被覆して土壌の通水性や
通気性を阻害したりするという問題があった。この点
を改善するために、肥料を適当な大きさの粒状に造粒し
て使用することが提案され、現在盛んに行なわれてい
る。

【０００３】粒状にした肥料を土壌に散布した場合、そ
の粒状物は土壌容水量（濡れた土壌において一定容量の
土壌の中で水分が占める割合）にして６０％程度の水の
存在により徐々に崩壊し、もとの形すなわち微粉末に戻
ることが要求される。もちろん、この状態で肥料とし
ての働きが失われてはならない。

【０００４】肥料資材粉末を粒状化するための造粒剤な
いしバインダーとしては、従来、製紙工業の副産物であ
るリグニンスルフォン酸塩や、製糖工業の副産物である
廃糖蜜が好んで使用されてきた。ただし、これらのバ
インダーは、成分が一定しないとか、発生量に変動があ
るとか、副産物であることに固有の問題がある。その
上、肥料資材に対して多量に必要であるにもかかわら
ず、濃度４０〜５０％の水溶液または水分散液であっ
て、タンクローリー等で運搬しなければならず、発生地
が限られていて消費地からみて遠隔地である場合が多
く、運搬の経費がかさむ。この種のバインダーは腐敗
しやすく、腐敗して悪臭を出したりするから、貯蔵には
注意を要する。廃糖蜜は、新鮮なものでも、乾燥工程
で特有の臭気を放ち、作業環境を悪くするばかりか、公
害問題になりかねない。

【０００５】産業廃棄物であって、肥料資材粉末のバイ
ンダーとして使用できるものには、この他に、甜菜糖製
造のステフェン廃水濃縮液や、アルコール発酵の廃液、
サルファイトパルプ副生物などがあるが、いずれも同様
な問題を免れない。合成バインダーとして有用なもの
に、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロー
ス、可溶性デンプンなどがあるが、肥料資材のバインダ
ーとしては、コスト面で使いきれないのが実情である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、種々
の肥料資材の粉末の造粒方法であって、入手が容易で流
通経費が嵩まず、臭気などの問題はなく、低コストで容
易に造粒をすることができるバインダーを使用し、しか
も製造した粒状物が高い強度をもっていて、輸送や施用
に当たって粉化することのない製品を与える造粒方法を
提供すること、および、そのような肥料資材の粒状体を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の肥料資材の造粒
方法は、原理的には、肥料資材の粉末に、腐植酸および
アルカリ物質を配合し、水を添加して混練し、造粒する
ことからなる。この方法を実施する代表的なプロセス
を、図１に示す。

【０００８】「腐植酸」とは、土壌や、泥炭のような低
石炭化物質の中に存在する、アルカリに可溶で酸には不
溶の、褐色ないし黒色の無定形有機物質であって、イオ
ン交換能を有し、コロイド的な性質を示す。腐植酸は
元来、土壌改良効果のある物質であって、土壌の団粒
化、微生物活性の増大、塩基性の保持、リンの有効化、
植物生理活性の増大、土壌ｐＨの急激な変化に対する緩
衝作用などが認められ、肥料法でも、土壌改良資材に指
定されている。市場で入手できる腐植酸には、天然に
存在するものと、石炭や亜炭を硝酸などで分解して抽出
したものと２種あり、前者は主成分に着目して「フミン
酸」、後者は主たる生成物に着目して「ニトロフミン
酸」と呼ばれることがあるが、どちらも本発明で使用で
きる。腐植酸含有量にして７０％以上のものが安定し
て供給されているから、容易に入手できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】アルカリ物質としては、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリ
ウム、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリウムから
選んだものを使用するのが好適である。アルカリ金属
の塩であっても、強アルカリ性でないものは効果が認め
られない。カリウムは、それ自体が肥料の必須成分で
あるから、同じアルカリ物質の中でも、好ましい材料で
ある。しかし、価格の点からは、ソーダ灰のような安
価な材料が有利である。

【００１０】アルカリ土類金属の水酸化物、代表的には
消石灰は、粒状物の強度の発現にとって、あまり効果の
ないことがわかった。強度の要求を一応満たしたとし
ても、乾燥の過程で再炭酸化が進んで、粒状物の水中崩
壊性がほとんどなくなるため、本発明で使用するアルカ
リ物質として、消石灰のようなアルカリ土類金属水酸化
物は不適当である。水中崩壊性は、後記する実施例で
評価の手段とした崩壊時間にして、３０分間以内の値で
あることが好ましい。水中崩壊性と粒状物の強度とを
両立させることが望まれる。

【００１１】後記する実施例が示すように、バインダー
として腐植酸を単独で使用しても、造粒効果は得られる
が、製造した粒状物の強度が低くて実用に耐えない。
アルカリ物質と併用してはじめて、粒状物の強度が発現
する。造粒効果に関しても、アルカリの添加は腐植酸
のもつ作用を増強する。腐植酸は、ｐＨが高くなると
コロイド状物質を生成し、粘度を増すことがその機構と
考えられる。粒状物の強度としては、後記する実施例
において評価の手段とした木屋式硬度計で測定した値に
して、少なくとも１kg以上、好ましくは１．５kg以上が
要求される。

【００１２】アルカリの添加の形態は、固体でも水溶液
でもよいが、苛性アルカリは水溶液で、また炭酸塩また
は炭酸水素塩は粉末が好ましい。苛性アルカリは劇薬
であるから、炭酸塩または炭酸水素塩の方が取り扱いや
すい。

【００１３】各成分の使用割合は、肥料資材粉末１００
重量部に対し、腐植酸を１〜１５重量部、アルカリ物質
を腐植酸の重量１あたり０．１〜１．０の割合で配合す
るのが適当である。水は、これに１０〜３０重量部を
添加する。ただし、水の量は、後記する実施例にみる
とおり、造粒の対象となる肥料資材の種類によって、ま
た採用する造粒方法によって、適宜調節すべきである。
水分の量は、造粒が可能であるか否か、また容易であ
るか否かを決定する上、粒状物の強度を左右する因子で
ある。

【００１４】腐植酸とアルカリ物質との割合は、適切に
選ぶべきである。たとえば、肥料資材に対し、重量で
腐植酸１０％、ソーダ灰１％（アルカリ／腐植酸の比＝
０．１）を添加したときの粒状物の強度は１．５kgであ
るのに対し、腐植酸２％、ソーダ灰０．５％（比０．
４）を添加したときには、どちらの使用量も低くしたに
もかかわらず、強度が３kgを超える。複数の実施例に
ついて、アルカリ／腐植酸の比と粒状物の強度との関係
をプロットして、図２に示すグラフを得た。このデー
タから、アルカリ／腐植酸の比は０．１〜１．０の範囲
内とすべきであり、好ましくは０．２〜０．８の範囲内
であることがわかる。

【００１５】造粒の手段は任意であって、圧縮造粒法、
転動造粒法、および押出し−整粒法などがその代表的な
ものである。「押出し−整粒法」とは、各成分の配合
物を水で混練し、径数mmのダイスから押し出して紐状に
し、その紐が自身で容易に切れて適当な大きさの塊にな
ったものを、パン型造粒機などで転動造粒するという手
法である。一般に、肥料としての形態は、球状のもの
が、不規則形状や鋭い角をもったものよりも好まれるか
ら、転動造粒法が有利である。もっとも簡易な造粒法
としては、各成分を粉末のままパン型造粒機などに供給
し、水を散布しながら造粒することが考えられ、それも
可能であるが、各成分をあらかじめ水とともに混和して
おくことにより、造粒が容易になり、かつ製品粒状物の
強度が得られることがわかった。さらに、押出しは、
いっそう強度を高める上で有効である。これは、水の
存在下に腐植酸とアルカリ物質が反応して前記のように
コロイド状物質を生成し、それが肥料資材の粉末とよく
絡み合うためと解される。

【００１６】同じことは、造粒に当たって添加する水分
の量の選択に関してもいえる。水分が不足であれば、
粉末がまとまらないし、なんとかまとまったとしても、
コロイド状物質の生成と粉末との絡み合いが期待できな
い。その場合でも、圧縮成形などの方法によれば、造
粒できないわけではないが、機械の摩耗や消費するエネ
ルギーを考えれば、有利とはいえない。

【００１７】反対に、水分が多すぎれば、混練物が粒に
なりにくく、粒ができてもそれらが相互に付着凝集し
て、大きな塊になってしまう。

【００１８】

【実施例】中国産の天然腐植酸を使用して、炭酸苦土石
灰の造粒を行なった。この腐植酸は、次の分析値（重
量％）を示すものである。灼熱減量ＳｉＯ₂ Ｆｅ₂Ｏ₃ Ａｌ₂Ｏ₃ ＣａＯＭｇＯアルカリ分水分８７．５６．２１．５２．１１．８ − １．８２１．５７各実施例における試験法は、次のとおりである。〈硬度測定〉乾燥した造粒物のうち、直径が４．０〜
４．７５mmのものを１０個採取し、木屋式硬度計によ
り、崩壊する荷重を記録する。（単位kg）〈水中崩壊性〉乾燥した造粒物のうち、直径が２．３８
〜３．３６mmのものを５０個採取し、目開き２mmの標準
篩の上において水に浸して静置し、全量が網目を通過し
た時間を記録し、１時間経過後も全量が網目を通過して
いない場合は、何％が通過したかを記録した。

【００１９】［実施例Ｉ］アルカリ物質としてソーダ灰
を使用し、水道水を配合物に対し１５重量％加えて混練
した。これを押し出して径３．２mmの紐状物とし、押
し出すそばから切れたものをパン型造粒機で球状に整粒
した。得られた粒状物を乾燥器に入れ、１５０℃の炭
酸ガスを５リットル／分の速度で吹き込み、１時間乾燥
した。腐植酸、ソーダ灰、水の各量と、得られた粒状
物の硬度および水中崩壊性の関係を、表１に示す。

【００２０】表１腐植酸とアルカリ物質の量を変化させた場合Ｎｏ．炭酸苦土腐植酸ソーダ灰水硬度水中崩壊性石灰 (kg) Ｉ−１１００６．０２．０１６．２３．１２２１分３７秒Ｉ−２１００６．０１．０１６．１３．１２１３分３１秒Ｉ−３１００６．００．５１６．００．７６８０％Ｉ−４１００４．０５．０１６．３２．９８４分１０秒Ｉ−５１００４．０４．０１６．２３．０６５分１２秒Ｉ−６１００４．０３．０１６．０３．０９１０分５９秒Ｉ−７１００４．０２．０１５．９４．２４２３分０６秒Ｉ−８１００４．０１．０１５．８３．４３１４分２３秒Ｉ−９１００４．００．５１５．７１．５５９８％Ｉ−10 １００４．００．２５１５．６０．５５２分１１秒Ｉ−11 １００４．００．１５１５．６０．１１４２秒Ｉ−12 １００４．０ − １５．６０．０３４秒Ｉ−13 １００２．０２．０１５．６３．２１１３分５８秒Ｉ−14 １００２．０１．０１５．５３．６５１９分１８秒Ｉ−15 １００２．００．５１５．４３．５１１０分２１秒Ｉ−16 １００１０．０１．０１６．６１．５２７０％Ｉ−17 １００３．００．３１５．５０．４３１分２７秒Ｉ−18 １００１．００．２５１５．２０．６８１分４８秒Ｉ−19 １００１．００．１５１５．２０．１４２９秒［実施例II］実施例Ｉ−８で採用した腐植酸とソーダ灰
の組み合わせにおいて、水分量を固形分に対し１０％、
２０％または３０％と変化させて、同様に造粒した。
ただし、水分が１０％の場合は押出しが不可能であった
から、圧縮成形機により造粒した。３０％の場合も、
粒と粒とが付着凝集しやすいので、手でこねて造粒し
た。試験の結果を、表２に示す。Ｉ−８のデータを
再掲した。

【００２１】表２水の量を変化させた場合Ｎｏ．炭酸苦土腐植酸ソーダ灰水硬度水中崩壊性石灰 (ｋｇ) II−１１００４．０１．０１０．５１．９６４分２０秒Ｉ−８１００４．０１．０１５．８３．４３１４分２３秒 II−２１００４．０１．０２１．０３．８６１５分１４秒 II−３１００４．０１．０３１．５３．８０１１分０４秒。

【００２２】［実施例IIIおよび比較例Ａ］アルカリ物
質の種類を、炭酸ナトリウム（ソーダ灰ではなく試
薬）、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウ
ムおよび消石灰の範囲で変化させた。あわせて、乾燥雰
囲気を変化させた。水の添加量は、固形分１００重量
部に対し、１５重量部である。実験結果を表３に示
す。

【００２３】表３アルカリ物質を変化させた場合Ｎｏ．炭酸苦土腐植酸アルカリ物質乾燥硬度水中崩壊性石灰雰囲気実施例III III−１１００４．０ Na₂CO₃ １．０３．４３１４分２３秒 III−２１００４．０ NaOH １．０３．５６１３分１５秒 III−３１００４．０ K₂CO₃ １．０３．０８９分１７秒 III−４１００４．０ KOH １．０４．２８１５分４９秒 III−５１００４．０ Na₂CO₃ ２．０ＣＯ₂ ３．４３１４分２３秒 III−６１００４．０ Na₂CO₃ ２．０Ａｒ３．１８１８分２８秒 III−７１００４．０ K₂CO₃ ２．０ＣＯ₂ ４．３７１３分４３秒 III−８１００４．０ K₂CO₃ ２．０Ａｒ４．４６４５分５３秒比較例ＡＡ−９１００４．０消石灰０．５ − １４秒Ａ−10 １００４．０消石灰１．０ − １2秒Ａ−11 １００４．０消石灰２．０ − ３４％Ａ−12 １００４．０消石灰４．００．１５８％。

【００２４】［比較例Ｂ］アルカリ物質に代えてアルカ
リ金属中性塩を使用し、さらには腐食酸を加えない場合
も含めて、実施例Ｉを繰り返した。結果は表４に示す
とおりで、強アルカリを必要とすることが明らかになっ
た。

【００２５】表４アルカリ金属の塩を変化させた場合Ｎｏ．炭酸苦土腐植酸アルカリ金属塩水硬度水中崩壊性石灰 (kg) 比較例ＢＢ−１１００４．０ NaCl １．０１５．８０１５秒Ｂ−２１００４．０ CH₃COONa １．０１５．８０１８秒Ｂ−３１００ − CH₃COONa ４．０１５．６０．４５２分１４秒。

【００２６】［参考例］腐植酸と各種のアルカリ物質を
種々の重量割合で混合し、その濃度が１０重量％となる
ように水を加えた。この液を５分間撹拌したのち２０
分間静置して、液のｐＨを測定した。結果は表５のと
おりであって、強アルカリを多量に使用すると、混合物
のｐＨがきわめて高くなることが確認された。

【００２７】表５腐植酸：アルカリ物質の比を変化させた場合の液のｐＨ比ｐＨ比ｐＨＮａ₂ＣＯ₃ Ｋ₂ＣＯ₃ ＮａＯＨＫＯＨ１０：１７．６１０：１Ｎ９．９９：１７．８９：１Ｎ１０．３８：１８．６８：１Ｎ１０．６７：１８．８７：１Ｎ１１．１６：１９．１６：１Ｎ１１．３５：１９．３５：１Ｎ１１．７４：１９．５９．０４：１Ｎ１１．７１１．７３：１９．７３：１Ｎ１２．５１２．９２：１１０．０１０．０２：１Ｎ１３．３１３．６１．５:１１０．０１０．２１．５:１Ｎ１３．５１３．７１：１１０．０１０．４１：１Ｎ１３．７１３．９ “Ｎ”は、Ｎａ₂ＣＯ₃と同じ濃度にしたことを意味する。

【００２８】［実施例IV］規格外粒度の製品が発生した
とき、これを再度造粒加工して使用できることを確認す
る意図のもとに、炭酸苦土石灰、腐植酸およびソーダ灰
を配合し、水を加えて混練、造粒および乾燥して、標準
のサンプルを用意した。この一部について硬さおよび
水中崩壊性を測定するとともに、工程戻り品にシミュレ
ートさせるため、残った粒状物を粉砕して１．０mm通過
粉末にした。はじめの原料配合と同じ配合物を８０重
量％、上記の粉砕物を２０重量％の割合でとり、混練、
造粒および乾燥を行なった。この戻り品入りの粒状物
について、硬さおよび水中崩壊性を調べた。結果は表
６に示すとおりであって、工程戻り品を使用して差し支
えないことがわかる。

【００２９】表６工程戻り品を使用した場合Ｎｏ．炭酸苦土腐植酸アルカリ物質水硬度水中崩壊性石灰 (kg) 実施例 IV−１１００２．０ Na₂CO₃ １．０１５．４３．２７６分２５秒 IV−２同じ割合の原料配合物８０重量％＋３．８８１５分４０秒上記製品の粉砕物（−１.０mm）２０重量％。

【００３０】［実施例Ｖ，VIおよびVII、ならびに比較
例Ｃ］表７に示す配合の原料を、パン型造粒機により粒
状化した。結果を、表にあわせて示す。

【００３１】表７パン型造粒機による粒状化Ｎｏ．炭酸苦土腐植酸アルカリ物質水硬度水中崩壊性石灰 (kg) 実施例Ｖ−１１００粉４．０ NaOH１０％溶液１５０．１７２３分０２秒Ｖ−２１００粉４．０ NaOH ５％溶液１５０．２４１２分５１秒 VI−１１００腐植酸NaOH％溶液＊１１００．０７１分１４秒 VI−２１００腐植酸NaOH％溶液＊２２００．９９７分５３秒 VII １００ Na₂CO₃粉２．０＊３１５１．２６１１分２４秒比較例Ｃ−１１００粉２．０ Na₂CO₃粉１．０１５散布造粒不可能Ｃ−２１００粉４．０ Na₂CO₃粉２．０１５散布造粒不可能＊１腐植酸：NaOH＝4:1 １０％溶液腐植酸１．２％ NaOH０．３％に相当＊２腐植酸：NaOH＝4:1 ２０％溶液腐植酸２．４％ NaOH０．６％に相当＊３炭酸苦土石灰、腐植酸、ソーダ灰および固形分の１０重量％に相当する水とをあらかじめ混和し、転動造粒機に移して、水を散布しながら転動造粒した。

【００３２】［実施例VIII］押出し機−転動造粒機を組
み合わせた実機（能力５トン／時）を用いて実施した。
炭酸苦土石灰１００重量部、腐植酸４重量部、ソーダ
灰１重量部、水は固形分の１５％相当を混練し、押出し
−転動造粒を行なった。製品歩留まりは８０％を超
え、硬度は３kg以上あり、水中崩壊時間はほぼ２０分以
下と、満足できる結果が得られた。

【００３３】［比較例Ｄ］バインダーとしてパルプ廃液
系のもの（主成分：リグニンスルホン酸ナトリウム）を
使用し、実施例VIIIと同じ実機で、炭酸苦土石灰１００
重量部とバインダー（固形分）４重量部とを混練し、押
出し−転動造粒を行なった。硬度は１〜２kgで、水中
崩壊時間は約２０分であったが、製品歩留まりが６０％
程度に止まった。

【００３４】

【発明の効果】本発明の方法に従って造粒すれば、アル
カリ物質と反応しない限りで任意の肥料資材を、腐植酸
とアルカリ物質という入手の容易な材料を使用し、あり
ふれた装置で、容易に粒状物にすることができる。製
造の過程で、従来の廃糖蜜をバインダーとして使用した
ときのように、臭気を発生することがない。

【００３５】この粒状化肥料は適度の強度を有するか
ら、トラック輸送、サイロへの充填、コンベアーでの移
送に当たって粉化することがほとんどなく、かつ散布に
も好都合である。この粒状物を土壌中に施用散布する
と、土壌用水量６０％程度で徐々に崩壊し、土壌との接
触面積が増し、肥料として植物に吸収される。原料の
腐植酸は、それ自体土壌改良作用を有し、好ましいもの
である。いまひとつの原料であるアルカリ物質として
カリウムの化合物を使用すれば、肥料の一成分をこれで
補うことができる。

【００３６】腐植酸の配合により、本発明により得られ
る粒状化肥料は黒色を帯びているから、寒冷地において
は、春先に雪の上に散布することにより、融雪効果を得
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の代表的な態様を示すプロセス
フローチャート。

【図２】本発明の実施例のデータであって、アルカリ
物質として炭酸ナトリウムを使用した場合の、アルカリ
／腐植酸の比と、得られた粒状物の硬度との関係を示し
たグラフ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】肥料資材の粉末に、腐植酸およびアルカ
リ物質を配合し、水を添加して混練し、造粒することか
らなる肥料資材の造粒方法。
【請求項２】アルカリ物質として、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、
炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリウムから選んだ
ものを使用して実施する請求項１の肥料資材の造粒方
法。
【請求項３】肥料資材粉末１００重量部に対し、腐植
酸を１〜１５重量部、アルカリ物質を腐植酸の重量１あ
たり０．１〜１．０の割合で配合し、水を１０〜３０重
量部添加して実施する請求項１の肥料資材の造粒方法。
【請求項４】造粒を、圧縮造粒法、転動造粒法、およ
び押出し−整粒法から選んだ方法によって行なう請求項
１の肥料資材の造粒方法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかの造粒方法
によって造粒した粒状肥料。