JPS6117795B2

JPS6117795B2 -

Info

Publication number: JPS6117795B2
Application number: JP53043703A
Authority: JP
Inventors: Renzo Ochi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1986-05-09
Also published as: JPS54135153A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、主たる肥料元素を一種類含有する肥
料（一般に単肥と言う）、および主たる肥料元素
を二種類以上含有する肥料（一般に複合肥料と言
う）のすべて固体肥料を対象として、転動もしく
は混練により造粒する方法が関する。各種の肥料は、商品化の段階で造粒することが
多いが、造粒方法として最も普遍的なものは転動
造粒法である。転動を与えるための機械装置とし
てはロータリードラム型又はパン型が普通であ
る。転動造粒法に次いで多いのが混練造粒法でこ
れにはパドル型、リボン型、スクリユー型等のミ
キサーがある。本発明は以上の諸法を最も能率よ
く経済的に有利に実施する方法を提供するもので
ある。転動造粒法および混練造粒法における造粒の原
理は、固体物質に対し相互の付着性を強めるため
に造粒液を添加し、機械的に全物量を転動又は混
練することにより、固体物質を凝集させ粒体を形
せしめるにある。造粒液としては、水の他各種無
機塩類溶液、有機物溶液、スラリー、溶融塩等が
使用される。造粒条件としては一般に造粒時の系
の温度が低い時は造粒液相を多量に必要とし、高
温度の時は比較的小量の造粒液相でよいことが知
られている。しかし最も簡単にして普遍的に手法は、一般に
水練り法と呼ばれる方式があつて、常温ないし常
温よりいくらか高温の水又は廃糖蜜アルコール醗
酵廃液等を造粒液として使用する。この場合、造
粒に要する水分（以下造粒水分と言う）は造粒系
の物量合計に対して通常は10％以上である。この
造粒水分は、造粒完了後燥機で加熱蒸発させなけ
れば製品の商品価値が十分でない。何となれば、
水分を多量に含有する製品は、固結現象を起ると
ともに個々の粒子の硬度が低く粒子崩壊も起る。
ところで、乾燥機は一般に多大の設備資金が必要
である上に、大量の化石燃料等の恒常的消費を伴
い水練り法の最大の経済的欠点となつている。水練り法による転動造粒方法又は混練造粒方法
の上記欠点を改良する目的で、高温中和造粒法と
言うべき方法がすでに開発実用化されている。こ
れは造粒液として各種の酸（主として無機鉱酸）
を用い、更にその酸を中和するためのアンモニヤ
水又はアンモニヤガスを造粒機内、特に造粒層の
中へ導入する方法である。これらは中和熱を利用
して造粒層の温度を昇温し造粒液相の所要量を低
下させる効果があり、更に硫安等の中和生成物が
造粒促進作用をつとめ、尚かつ中和熱によつて造
粒系への持込水分の一部が蒸発せしめることも可
能である等の数多くの利点を有するかなりすぐれ
た方法である。しかしながら新しい欠点として、
造粒層ないし造粒機からのアンモニヤの逃失が無
視出来ぬ量に達するため、これの回収設備を具備
しなければ、経済上はもちろんのこと、環境衛生
上および公害防止上実施不可能であつて、この回
収設備は経済的にかなり高価なものにつくことが
指摘される。本発明は、転動造粒法又は混練造粒法における
上記の二つの面での欠点をほゞ十分に改善するも
のである。即ち造粒後の乾燥工程を省略いうるか、もしく
は最小規模の乾燥機の設置でこと足り、従つて乾
燥用燃料の消費量の最小規模で良い。又造粒工程
におけるアンモニヤの回収設備も如き除害装置は
一切不要である。本発明にあつては、造粒液としてH₂SO₄濃度10
％以上の硫酸水溶液を使用するとともに、被造粒
固体の組成の一部としてMgOとSiO₂とをそれぞ
れ少くとも30重量％含有する鉱物もしくは鉱滓類
を２％以上保有させることを構成要件の１つとす
る造粒方法であつて、その利点は次の通りであ
る。 (1) 硫酸水溶液中のH₂Oの他にH₂SO₄も造粒液相
として有効にはたらく。従つて造粒に必要なる
造粒水分はその分だけ少なくて済む。 (2) 造粒完了後の乾燥工程において（乾燥工程を
持たない場合は造粒完了品の放置熱成期間中
に）H₂SO₄とMgOの反応がほゞ完了して
MgSO₄を形成し、さらに、通常40ないし50℃
の間にある結晶水化温度以下では含結晶水化合
物のMgSO₄・6H₂O等になり、液相のH₂SO₄と
H₂Oが固相形態に転化する。上記(1)，(2)の利点が総合されて乾燥機設置の
省略ないし簡素化が可能となる。 (3) 本法による肥料製品は、製品固結性を著しく
軽減し実質的に固結トラブルを起さない。 (4) 本法による肥料製品は、粒子の硬度が著しく
高く、輸送、機械施肥等の取扱いで粒子崩壊に
もとづくトラブルを起さない。上記(3)，(4)の効果をもたらす理由は、(1)，(2)
でのべた製品水分、特に遊離水分の低下が利い
ていることはもちろんであるが、含MgO原料
中の硅酸マグネシウム系物質の中でH₂SO₄と反
応していない分、およびH₂SO₄と反応して
MgSO₄を生成した時に生じたSiO₂分等が、粒
子の硬化剤および製品固結防止剤として機能
し、相乗効果を生じているものと推定される。一方、(4)でのべた粒子硬度の向上は、肥効発
現山、遅効化、緩効化、長期肥効化等の望まし
い効果をもたらす。 (5) 植物に必要なる肥料成分としてのMgは、鉱
物又は鉱滓のまゝでは肥効が無いかないしは薄
弱であるが、硫酸との反応より有効な形に転化
する。かつまた有効苦土は、一般に他の肥料元
素を共存の形で施肥さると相乗効果を発揮し、
又は拮抗作用の害を無くし施肥経済上有利であ
ることは周知の通りである。 (6) SiO₂を含有する含MgO物質とH₂SO₄との反
応は、転動造粒または混練造粒方法での粒状肥
料製造方式に対して極めて好適なる反応速度を
持つており、造粒工程のコントロールが容易で
ある。一般にこれらの造粒工程では、工程所要
時間は数分間で、多くても数十分間を出ない。
造粒工程に続く乾燥工程は十数分間ないし数十
分間であり、乾燥終了後包装までの時間（一般
に堆積期間という）は数時間ないし数十時間で
ある。本法では上記造粒工程時間内でH₂SO₄が
造粒液相として有効にはたらき、造粒又は乾燥
後のH₂OとH₂SO₄分は、上記の乾燥および堆積
期間内に固相のMgSO₄・nH₂Oの形へ転化す
る。 (7) 本法による造粒率は非常に高い。被造粒物質
の粒度を適正にし、混合を十分にし、かつ造粒
液としての硫酸水溶液の分散（一般にスプレ
ー）を良好にすれば、４ないし12メツシユの粒
度範囲の製品収率（造粒率）を80％以上にする
ことは容易である。これは液相としてのH₂SO₄および造粒過程で
一部生成するMgSO₄溶液が、造粒性に富む粘
性物質として造粒に寄与するためであ。 (8) 本法においては造粒工程における除害回収装
置を設置する必要がない。本発明者は上記(1)より(8)にわたつてのべた本法
の利点が、MgOを含むすべての原料物質にわた
るものではなく、僅かにMgOとSiO₂とを主成分
とする化合物又は鉱物又は鉱滓類を使用する場合
に限られることを見出した。 Mg肥料として一般に使用されているものは塩
化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硅酸塩および
硅酸苦土石灰系鉱滓類であるが、硅酸塩および硅
酸苦土石灰系鉱滓類を除いて、残りはすべて上記
の本法の利点(1)ないし(8)を実現しない。水酸化物の場合は硫酸との反応が急激で、発
泡、発熱が著しく、造粒工程の時間内に反応を完
了するため、H₂SO₄を造粒液相として利用するこ
とが困難であり、さらに発生する水蒸気が造粒阻
害作用をする。炭酸塩の場合も反応急激で、発生
CO₂が造粒を阻害する。塩化物の場合も反応急速
である上にHC，Ｃ_２等のガスを発生し、環
境衛生上および公害上重大問題をひきおこすおそ
れがある。かつ反応後の肥料製品中に遊離の酸
（H₂SO₄又はHC）を残す。硫酸塩の場合は硫酸
塩を添加する意味がない。従つて本発明の含MgO原料物質はSiO₂は共存
主成分とするものに限られる。かゝる物質として
は蛇紋岩、オリビンサンド、フエロニツケル精錬
鉱滓等があげられる。これらの物質はMgOと
SiO₂とを主成分としてそれぞれ30重量％以上含
有しており、これを適当な粒度に粉砕したものを
本法における造粒工程に用いれば上記した本法の
利点(1)ないし(8)が実現することを認めた。しかし
ながら、特に(6)にのべたMgOの硫酸化と含結晶
水化の夫々の反応速度を、造粒・乾燥・堆積等の
諸工程の工程所要時間に適合させるためには、含
MgO原料物質の粒度条件の他に、硫酸水溶液の
温度、濃度およびMgOに対するH₂SO₄の使用比
率（以下配酸率という）を適正にする必要がある
ことがわかつた。こゝに配酸率とはMgOに対す
る理論H₂SO₄量を100％とした％比率で示され
る。即ち使用Ｈ_２ＳＯ_４量（Kg）／理論Ｈ_２ＳＯ_４量（Kg）
×100(%) 本法における含MgO原料の粒度は直径0.5mm以
下のものが50％以上であることが望ましい。これ
よりも粒子が大きいと反応速度および反応率が小
さすぎて造粒後の諸工程が本法に適合するように
ならない。含MgO原料の造粒系における保有割
合は、２％以下では本法の各種効果はあるにはあ
つても実用にはほど遠い。硫酸水溶液中のH₂SO₄
濃度が10％未満では造粒工程における使用H₂SO₄
量に伴うH₂O量が多過ぎて本法の各種効果を上げ
ることが出来ない。硫酸水溶液の液温は100℃を
超すと取扱機器の腐蝕性を増し安全性を低めるの
で望ましくない。又造粒工程内でMgOと必要量
以上に反応するおそれがある。配酸率は10％から
80％の間にあることが望ましい。配酸率が80％を
超すと未反応H₂SO₄が製品中に残りやすくなる。
製品中に遊離硫酸を持つ肥料は作物および土壌に
対し大害あることは周知である。従つて、本法に
おける配酸率は使用H₂SO₄の反応率として100％
のところで実施すべきであつて、そのために一方
のMgOの反応率が相当程度低下することは止む
を得ない。また配酸率は、最低でも10％以上を用
いなければ本法の効果は実用的でない。以下、実施例を挙げる。むろん本発明はこれら
実施例によつて何ら制限されるものではない。各実施例に使用した原料の種類、品位は次の通
りである。硫安：アンモニヤ態N20.9％保証、H₂O0.3
％以下。尿素：全N46％保証、粉状。過燐酸石灰：可溶性P₂O₅17％保証、H₂10
％前後。塩化加里：水溶性K₂O62％保証、H₂O0.3
％以下。燐酸アンモニウム：アンモニヤ態N18％保
証、可溶性P₂O₅46％保証、H₂O1％前後、粒
状。ウラホルム：全N40％保証。菌体肥料：食品工業の排水で培養した活性
汚泥の余剰汚泥を乾燥したものであつて、全
N7％保証、成P₂O₅3％保証、H₂O6％前後。オリビンサンド：MgO49.58％、SiO₂37.69
％、酸化鉄の合計7.57％、H₂O0.19％、粒度
分布は100メツシユ以上８％、100〜150メツ
シユ57.5％、150メツシユパス24.5％蛇紋岩粉末：MgO0.39％、SiO₂38％、
Fe₃O₄7.3％、ｌｇ・Loss12.4％、100メツシ
ユパス80〜85％。フエロニツケル精錬鉱滓：MgO35.5％、
SiO₂52.5％、Fe₃O₄65％、H₂O4％、本品を
100メツシユパス80〜85％に粉砕して使用。副産燐肥：湿式りん酸液を精製する際に副
産される肥料であつて、H₂O7.9％、全
P₂O₅46.28％、Ma₂O14.50％、MgO1.69％、
水溶性P₂O₅18.23％、CaO6.0％醗酵副産肥料：ウイスキー蒸溜廃液を濃縮
乾燥したものであつて、全N3.5％保証、全
P₂O₅2.0％保証、全K₂O1.0％保証。骨粉：生骨粉であつて、全N4.0％保証、
全P₂O₅21.0％保証。ひまし油かす：粉末であつて、全N5.3％
保証、全P₂O₅2.0％保証、全K₂O1.0％保証。実施例１硫安31.5部、過燐酸石灰9.0部、塩化加里14.0
部、燐酸二アンモニウム12.0部、ウラホルム3.0
部、菌体肥料10.0部、オリビンサンド12.0部、計
91.5部を十分に混合したものに対し、62.5％
H₂SO₄濃度の硫酸水溶液を11.25部の割合でロー
タリードラム型造粒機内でスプレー添加し、５分
間転動造粒した。その後引きつづいてロータリーキルン型乾燥機
で乾燥し、４ないし12メツシユのの粒度のもの
86.2部を製品として取得した。使用全物量102.75
部に対し83.7％に当る。製品の分析値（重量％で
示す）は次の通りであつた。

【表】本品20Kgをポリエチレン樹脂製包装袋へ充填
し、その上方へ10袋を荷重としてのせて（80ない
し90ｇ/cm²相当）室内に１ケ月間放置後固結状況
を観察したところ、固結ゼロの状態であることを
認めた。粒子の硬度を木屋式硬度計で圧壊強度と
して求めた。６ないし「メツシユの間の粒子20個
の平均値は3.83Kg、７ないし８メツシユの間の粒
子20個の平均値は2.70Kgであつた。これは実施例
１とＮ、P₂O₅、K₂O各成分においてほぼ同量を
含有し、MgO成分を含有せざる複合肥料を一般
的水練法で製造したものに比して２ないし10倍の
強度である。乾燥工程における水分の加熱蒸発必要量に関し
ては以下のように解析される。実施例１の場合全
使用原料102.75部の中のH₂O量はH₂SO₄の形の中
のH₂O（H₂SO₄＝H₂O・SO₃）まで合算して7.21部
に達し、102.75部に対する比率として7.02％と計
算される。これを製品水分2.40％まで減少する場
合の製品１トン当りの水分蒸発量は（102.75−１０２．７５−７．２１／１−０．０２４）＋１０２．７５−７．２１／１−０．０２４×１／１００
＝4.96 即ち4.96部である。これに対し、実施例１とＮ、P₂O₅、K₂Oの各
成分においてほゞ同量を含有しMgO成分を含ま
ざる複合肥料を一般的水練法で製造する場合の所
要造粒水分を12％と仮定して製品100部当りの水
分蒸発量を算出すれば、製品水分５％の時は7.95
部、製品水分１％の時は12.5部である。従つて実施例１に比して夫々約1.6倍と2.5倍で
著しく多いことがわかる。実施例２塩化加里6.875部、尿素4.5部、過燐酸石灰4.75
部、硫安15.25部、燐酸二アンモニウム7.5部、ひ
まし油粕3.0部、醗酵副産肥料0.75部、蛇紋岩粉
末4.5部、計47.125部を十分に混合したものに対
し66.7％H₂SO₄濃度の硫酸水溶液4.875部の割合
でパン型造粒機内で添加して転動造粒をした。そ
の後引つづいてロータリーキルン型乾燥機で乾燥
品50.0部を得た。この中４ないし12メツシユの間
の粒度のものは46.5部であつた。蒸発水分量は（47.125＋4.875）−50.0＝2.0 即ち2.0部で製品１トン当りでは40Kgに当る。
造粒液率は46.5÷50で93％である。実施例２の製
品を80ないし90ｇ/cm²の加圧下で１ケ月間室内で
放置後の固結を調べると固結皆無であつた。又こ
の製品の６ないし７メツシユの間にある粒子20個
の圧壊強度の平均値は3.42Kgであつた。本乾燥品50.0部の推定成分は原料成分と原料仕
込割合より次のように算出される。

【表】実施例３塩化加里17.45部、硫安16.85部、過燐酸石灰
20.0部、燐酸二アンモニウム18.0部、尿素3.0部、
ひまし油粕6.0部、醗酵副産肥料1.5部、骨粉3.0
部、フエロニツケル精錬鉱滓9.0部、計94.8部を
十分に混合したものに対し、37.5％H₂SO₄濃度の
硫酸水溶液14.4部の割合でパツグミル型造粒機内
で添加し混練造粒をした。その後引つづいてロー
タリーキルン型乾燥機で乾燥し乾燥品100.0部を
得た。この中４ないし12メツシユの間の粒度のも
のは80.5部であつた。蒸発水分量は9.2部で乾燥
品１トン当り92Kgに当る。造粒率は80.5％であ
る。実施例３の製品は加圧80ないし90ｇ/cm²で１
ケ月室内放置後の固結はゼロであつた。又６ない
し７メツシユの間にある粒子20個の圧壊強度の平
均値は3.01Kgであつた。この製品の分析値（重量
％）は次の通じである。各％、

【表】実施例４硫安2.3部、燐酸二アンモニウム15.0部、過燐
酸石灰20.0部、副産燐肥25.0部、オリビンサンド
26.7部、計89.0部を十分に混合したる後、パツク
ミル型造粒液で43.9％H₂SO₄濃度の硫酸水溶液
11.4部を添加し混練造粒を行つた。そのまゝ乾燥
工程を行わず、冷却機で冷却し製品とした。この
製品中の４メツシユから12メツシユまでの間のも
のは93.0％であつた。この製品は加圧80ないし90
ｇ/cm²で１ケ月間室内放置後固結状況を調べると
軽微な固結を認めた。しかしこの軽微な固結をし
ている20Kg包装袋を床面より50cm高より床面へ平
行を保ちつゝ１回落下させるだけで固結ゼロの状
態となることを認めた。本品の計算成分は次の通
りである。

【表】実施例５オリビンサンド８部と50％H₂SO₄濃度の硫酸水
溶液11部を撹拌機を有する反応槽で約10分間混合
し、流動性を有する泥漿をつくり、リボン型ミキ
サーへ連続定量供給した。同時に硫安47部もリボ
ン型ミキサーへ連続供給した。リボン型ミキサー
内での平均滞溜時間は約40秒であつた。リボン型
ミキサーを出た品物はロータリーキルン型乾燥機
で乾燥し乾燥品62部を得た。本品は80ないし90
ｇ/cm²の加圧で１ケ月室内放置後の固結はなかつ
た。本品の４ないし12メツシユ間の粒度の割合は
94.5％であつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１肥料元素の一種類以上含有する肥料を、転動
またま混練により粒状化する場合に、被造粒固体
の組成として、MgOとSiO₂とをそれぞれ少くと
も30重量％含有する鉱物もしくは鉱滓類を、直径
0.5ミリメートル以下の粒度のものが50％以上含
まれる粉末として２％以上保有させ、造粒液とし
てH₂SO₄濃度10％以上の硫酸水溶液を100℃以下
の液温で、かつMgO量に対し当量の10ないし80
％のH₂SO₄量として使用することを特徴とする肥
料の造粒方法。