JP2013018684A - 粒状塩加の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な製法で肥料として好適に使用することができる粒状塩加の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 塩加粗砕粒を造粒核とし、これに粉状塩加を結合剤によって付着させて丸みを帯びた粒状塩加を製造する方法である。結合剤（無水換算）の割合は、粉状塩加100質量部に対して3〜50質量部であることが好ましい。また、塩加粗砕粒100質量部に対して、粉状塩加の割合が5〜80質量部であることが好ましい。結合剤の種類としては、鉱酸鉄が好適である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粒状塩加の製造方法に関し、特に簡便な製法で肥料として好適に使用することができる粒状塩加の製造方法に関する。

粒状塩加の製造方法に関して従来より様々な試みがなされている。例えば、特許文献１には、粉状塩加の造粒において、リン酸アンモニウム及び硫酸を結合剤として用いる方法が開示されている。さらに前記特許文献には、前記結合剤に加えて、吸湿性の改善のために鉱酸鉄を添加する方法が開示されている。

また、特許文献２には、水溶性のアルミニウム塩又は鉄塩からなる結合剤を用いて、粒径0.25〜2.0mmの顆粒状塩加同士を結着させて粒状化する塩加の造粒方法が開示されている。

特開２００６−２２５１６８号公報 オーストラリア特許第４９５８７０号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法は、リン酸アンモニウム及び硫酸等を結合剤として添加するために粒状塩加中のカリウム成分の含有量が低下する問題があった。また、前記方法では、前処理工程として塩加粗砕粒を粉砕して粉状塩加を得て、この粉状塩加を造粒するため、製造効率の点で優れた方法とは言い難かった。さらに、衝撃や擦れ等により粉立ちし易いという問題があった。

一方、特許文献２記載の方法は、造粒装置内で一旦造粒物ができたとしても、転動式乾燥機を通過させると衝撃により該造粒物がバラバラとなり元の顆粒状塩加の状態に戻るという問題があった。これは、塩加結晶の表面を溶解させて結合剤により塩加結晶同士を結着させようとしても、強固な結着を得ることは困難であることが原因である。

そこで、本発明者らは粒状塩加を製造する方法において、肥料原料用として流通しているため入手が容易であり、肥料粒として適した粒度を有する塩加粗砕粒を活用する方法を鋭意検討した。その結果、塩加粗砕粒を造粒核とし、これに結合剤を用いて粉状塩加を付着させれば、簡便に丸みを帯びた粒状塩加を効率的に製造することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は以下の通りである。
（１）塩加粗砕粒に粉状塩加を結合剤によって付着させることを特徴とする粒状塩加の製造方法。
（２）塩加粗砕粒の粒径が1.5〜5mmである上記（１）記載の粒状塩加の製造方法。
（３）粉状塩加の粒径が200μm以下である上記（１）又は（２）記載の粒状塩加の製造方法。
（４）粉状塩加100質量部に対して、結合剤（無水換算）の割合が3〜50質量部である上記（１）〜（３）のいずれか１項記載の粒状塩加の製造方法。
（５）塩加粗砕粒100質量部に対して、粉状塩加の割合が5〜80質量部である上記（１）〜（４）のいずれか１項記載の粒状塩加の製造方法。
（６）結合剤が鉱酸鉄である上記（１）〜（５）のいずれか１項記載の粒状塩加の製造方法。
（７）鉱酸鉄が、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄及び塩化第二鉄からなる群より選ばれた１種以上である上記（６）記載の粒状塩加の製造方法。
（８）上記（１）〜（７）のいずれか１項記載の製造方法によって製造された粒状塩加。
（９）カリウム成分の含有量がK₂Oとして、50質量％以上である上記（８）記載の粒状塩加。
（１０）粒径が2〜4mmである上記（８）又は（９）記載の粒状塩加。

本発明の粒状塩加の製造方法は、破砕され適度な粒度に揃えられた塩加粗砕粒を原料とし、これに粉状塩加を結合剤によって付着させるという方法であるため、簡便に粒硬度が高く丸みを帯びた粒を製造することができる。特に、衝撃、擦れ等による粉立ちが少ないのが特徴である。また、粉状塩加の付着のためだけに結合剤を必要とするため、カリウム成分の含有量を高くできるという長所を有する。特に、結合剤として鉱酸鉄を用いた場合は、吸湿し難いという利点がある。

さらに、本発明の粒状塩加は丸みを帯びた粒であるために、他の肥料粒との配合（バルクブレンド）においても好適である。
以上のように、本発明の粒状塩加製造方法の産業的意義は多大である。

（Ａ）は、実施例において原料として用いた塩加粗砕粒の写真である。（Ｂ）は、実施例１で得られた粒状塩加の写真である。

以下において、本発明の粒状塩加の製造方法について更に詳細に説明する。
本発明で原料として用いる塩加粗砕粒は、浮遊選鉱法、再結晶法等によって得られた塩化カリウムをロール圧縮した後破砕する方法、または、前記塩化カリウムを溶融後に回転円盤上に流し固化した後破砕する方法もしくは溶融後にコンパクター、ブリケッター等により圧扁化したものを破砕する方法等によって得られたものを、粒の粒度をできるだけ揃えたものである。尚、塩加粗砕粒は上記のように破砕されたものであるため、形状としては角のある多角形の扁平状のものが大部分を占める。

塩加粗砕粒の粒度について説明すると、粒度はできるだけ揃っていることが望ましく、必要に応じて篩分けしてもよい。具体的には、塩加粗砕粒として、篩網目1.5mmオーバーであり篩網目5mmアンダーのもの、即ち、概ね1.5〜5mmの範囲の粒径が好ましい。前記粒径の範囲内であれば、造粒後のアンダー品、オーバー品の割合が少なくなるため製造効率が良い。前記粒径の範囲は、2〜4mmの範囲がさらに好ましい。尚、本発明で云うところの粒径とは、市販の篩又は篩用網で設定された目開きによって分級されたものである。

本発明で用いる塩加粗砕粒として、カリウム成分が高いものほどより高成分の粒状塩加が得られるため、カリウム成分の含有量が高いものが望ましい。カリウム成分の含有量は、K₂Oとして概ね50質量％以上のものが好ましく、より好ましくは58質量％以上である。
また、塩加粗砕粒の粒硬度について云えば、塩加粗砕粒の粒硬度がほぼそのまま最終製品である粒状塩加の粒硬度となるので、粒硬度は高い方が好ましい。粒硬度の目安を示すと、木屋式硬度計で2kgf以上であることが好ましく、より好ましくは4kgf以上である。

次に、粉状塩加の種類としては、赤塩加、白塩加のいずれでも良い。粉状塩加の粒径は、上限が200μm以下であることが好ましい。粒径が200μmを上廻ると、粉同士の接触面積が小さくなることによる粉同士の付着力及び塩加粗砕粒への付着力の低減を招きやすくなる。粒径の下限については、特に限定は無いが、目安として1μmである。粉状塩加は、粉状として流通している塩加を必要に応じて篩分けしたものを用いてもよいし、塩加粗砕粒等を粉砕したものを用いてもよい。また、本発明の製造方法で得られる粒状塩加のアンダー品とオーバー品を粉砕したものを用いても良い。粉砕方法については、肥料原料の粉砕に通常用いられている奈良式粉砕機、ターボミル、ＪＥＴ粉砕機等を例示することができる。

本発明では、結合剤によって塩加粗砕粒に粉状塩加を付着させて丸みを帯びた粒を製造する。結合剤としては、鉱酸鉄、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、生石灰、消石灰、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、ポリリン酸ナトリウム、過リン酸石灰、尿素、粘土、ベントナイト、水ガラス、セメント、リン酸、硫酸、デンプン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、アラビアゴム、糖蜜、ステフェン廃水濃縮液、アルコール醗酵廃液、アルギン酸ナトリウム、グリセリン、ゼラチン、リグニンスルホン酸塩、微結晶セルロース、硫酸マグネシウム、流動パラフィン、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸，ポリ乳酸，ポリ（乳酸・グリコール酸）等を例示することができ、これらのうち１種又は２種以上を選択することができる。

結合剤の添加割合は、粉状塩加100質量部に対して、無水換算の結合剤として3〜50質量部であることが好ましい。結合剤の前記添加割合が3質量部を下廻ると、塩加粗砕粒に粉状塩加が十分に付着しなくなる傾向があるとともに、衝撃、擦れ等により粉状塩加が剥がれ易くなる。一方、結合剤の前記添加割合が50質量部を上廻っても、添加量に見合う効果が得られ難いため経済的でない。尚、前記割合のより好ましい範囲は、4〜30質量部である。

本発明においては、好ましい結合剤として鉱酸鉄が挙げられる。結合剤として鉱酸鉄を用いると、製品である粒状塩加が吸湿し難くなるという利点がある。鉱酸鉄の例として、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄等が挙げられ、これらのうち１種又は２種以上を選択することができる。鉱酸鉄は、粉体または水溶液のいずれであっても構わない。粉体の鉱酸鉄としては、粉状であれば特に粒度に制限はないが、上限は200μm以下の粒径であることが好ましく、下限については特に限定は無いが目安として1μmである。鉱酸鉄を粉砕するときは、上記粉状塩加の粉砕方法を適用することができる。水溶液の鉱酸鉄としては、粉体の鉱酸鉄を水に溶解させたもの、及び、市販の硫酸第二鉄液、塩化第二鉄液等を例示できる。また、鉄鋼材を酸で洗浄した際に発生する副産液も使用することができる。

塩加粗砕粒に対して付着させる粉状塩加の割合は、製品である粒状塩加が丸みを帯びる程度に付着していれば特に制限はないが、目安として塩加粗砕粒100質量部に対して粉状塩加の割合が5〜80質量部である。前記割合が5質量部を下廻ると、丸みの帯び方が不十分となる場合がある。一方、前記割合が80質量部を上廻っても、添加量に見合う効果が得られ難い。尚、前記割合のより好ましい範囲は、10〜60質量部であり、さらに好ましくは15〜45質量部である。

本発明の粒状塩加の製造方法は、塩加粗砕粒に対し粉状塩加を結合剤によって付着させて、丸みを帯びた粒を製造することができれば特に制限はないが、造粒装置として転動造粒機を用いる方法が本発明において好適である。転動造粒機は、粉体の造粒において球状粒の製造に適した造粒機として広く一般に用いられており、パン型造粒機、ドラム造粒機等を例示することができる。

転動造粒機を用いた製造方法を例示すると、転動造粒機内で転動した状態の塩加粗砕粒と粉状塩加に対して、結合剤を溶解させた水溶液又は溶液状の結合剤を噴霧又は滴下で添加して、塩加粗砕粒に粉状塩加を付着させる方法が挙げられる。前記場合において、塩加粗砕粒、粉状塩加及び結合剤は、必要に応じて加熱したものを用いてもよい。塩加粗砕粒と粉状塩加は熱風、蒸気等により直接加熱させてもよく、造粒装置をヒーター、熱風、蒸気等により加温した状態のところに、塩加粗砕粒と粉状塩加を投入し、所定時間転動させながら加熱してもよい。また、前記結合剤は、必要に応じて加熱したものを用いてもよく、結合剤の種類に応じて適宜加熱温度を設定すればよい。

一方、前記製造方法において粉状の結合剤を用いる場合は、造粒機内で転動した状態の塩加粗砕粒、粉状塩加及び結合剤に対して、水を噴霧又は滴下で添加して、塩加粗砕粒に粉状塩加を付着させればよい。塩加粗砕粒、粉状塩加及び結合剤は、上記のように必要に応じて加熱してもよい。水は、粉状の結合剤を溶解させて粉状塩加が塩加粗砕粒に付着するように添加すれば特に制限はなく、適量を添加すればよい。水単独でもあるいは水に加えて蒸気を投入してもよく、水に代えて温水又は熱水を用いてもよい。また、粉状の結合剤と粉状塩加は予め混合しておいてもよいし、別々に造粒機内に投入した後転動により混合させてもよいが、水の添加前に粉状の結合剤と粉状塩加が充分に混合されていることが好ましい。

次いで、得られた粒状物の乾燥に関しては、特に装置を選ばないが、粒状物同士の付着防止や乾燥効率の点から、転動熱風乾燥機が好ましい。乾燥温度に関しては、８０〜１５０℃が好ましい。
乾燥後の粒状物はそのまま製品としてもよいが、一般的には篩分けしたものを製品とすることが好ましい。

次に、上記製造方法によって製造された本発明の粒状塩加について説明する。粒状塩加中に含有されるカリウム成分量は、原料に用いる塩加粗砕粒と粉状塩加のカリウム成分量、さらに結合剤の添加量に影響されるが、特に粒状塩加中に占める割合が高い塩加粗砕粒のカリウム成分量に強く影響される。従って、本発明の粒状塩加のカリウム成分量としてはK₂Oとして50質量％以上であることが好ましい。尚、前記カリウム成分量の上限の目安を示すと、62質量％である。
また、本発明の粒状塩加の粒径の範囲について云えば、用途に応じて適宜設定すればよいが、好ましい粒径は2〜4mmの範囲である。前記粒径の範囲のときに、他の肥料との配合（バルクブレンド）において好適である。

本発明の粒状塩加は、配合肥料用には勿論、単肥用にも適したものである。また、粉立ちし難いため機械施肥にも適したものである。

以下、本発明の詳細を実施例を挙げて説明するが、本発明はそれらの実施例によって限定されるものではない。尚、特に断らない限り％は全て質量％を示す。
［塩加粗砕粒］
塩加粗砕粒として、肥料原料用として入手したカリウム成分の含有量がK₂Oとして60.5％のものを用いた。これを篩網目2.0mmと4.0mmにて篩い分けし、粒径2.0〜4.0mmのものを実施例において用いた。塩加粗砕粒の形状を図１（Ａ）に示した。塩加粗砕粒の下記測定方法による平均粒硬度は、4.4kgfであった。
［粉状塩加］
粉状塩加として、奈良式粉砕機で200μm以下に粉砕した赤塩加(カリウム成分の含有量がK₂Oとして61.0質量％)を用いた。

［平均粒硬度の測定方法］
木屋式硬度計を用いた。測定は各20粒を対象に行い、その平均値を平均粒硬度とした。
［落下粉化量の測定方法］
200×300mmの大きさのポリエチレン袋に試料1kgを入れシールした。これを1.5mの高さから自然落下によりコンクリート床に衝突させた。前記落下操作は20回行ったが、毎回異なる面が衝突するようにして最終的には袋全面が衝突面となるようにした。落下操作終了後に、目開き1.4mmの篩を通過した量を測定し、落下粉化量とした。

［実施例１］
結合剤として粉状硫酸第一鉄一水和物（富士チタン工業(株)製）を用いた。粉状塩加1.60kgと粉状硫酸第一鉄一水和物0.40kgを予め混合したもの、及び、塩加粗砕粒5.00kgをパン型造粒機（容器寸法：960mmφ×200mm）に投入し、20rpmの回転速度で回転させた。そこへ、水0.40kgを少量ずつ噴霧し、5分間かけ転動造粒を行った。
次いで、造粒物を100〜110℃の転動熱風乾燥機にて30分間乾燥した。冷却後３段振動スクリーン（篩目開き：4.0mm、2.0mm。近畿工業製）で篩分けしたところ、製品（粒径2.0〜4.0mm）の収率は74％であった。製品の平均粒硬度は7.6kgfであった。製品のカリウム成分の含有量の分析値は、K₂Oとして58.9％であった。また、落下粉化量は3gであった。製品の形状を図１（Ｂ）に示した。

［実施例２〜６］
表１の原料組成で実施例１と同様に製造した。

［実施例７］
結合剤として、リン酸水素二アンモニウム（肥料原料用を200μm以下に粉砕したもの）0.40kgを用いた以外は実施例１と同様に製造した。

［実施例８］
結合剤として、アルファー化デンプン（三和澱粉工業(株)製 三和コーンアルファーＹ）0.40kgを用いた以外は実施例１と同様に製造した。

［実施例９］
結合剤として、粉状硫酸第一鉄一水和物（富士チタン工業(株)製）0.15kgを水0.35kgに溶解し硫酸第一鉄水溶液を調製した。粉状塩加1.35kgと塩加粗砕粒5.00kgをパン型造粒機に投入し、硫酸第一鉄水溶液全量を少量ずつ噴霧した以外は、実施例１と同様に製造した。尚、表１には、硫酸第一鉄水溶液としてではなく、粉状硫酸第一鉄一水和物及び水としての量を記載した。

［比較例１］
塩加粗砕粒を用いずに、予め混合した粉状塩加6.30kgと粉状硫酸第一鉄（富士チタン工業(株)製）0.70kgをパン型造粒機に投入した以外は実施例１と同様に製造した。製品（粒径2.0〜4.0mm）の収率は16％であったが、そのほとんどが粒径2.0〜2.5mmであった。また、平均粒硬度は1.0kgfと低く、落下粉化量が53gと多かった。

［比較例２］
結合剤は無添加とし、粉状塩加2.00kgと塩加粗砕粒5.00kgをパン型造粒機に投入した以外は実施例１と同様に製造した。落下粉化量が45gと多かった。

［比較例３］
塩加粗砕粒に代えて、顆粒状塩加（粒径0.25〜2.0mm）5.00kgを用いた以外は実施例１と同様に製造した。製品（粒径2.0〜4.0mm）の収率は18％であったが、その全てが粒径2.0〜2.5mmであった。また、平均粒硬度は2.0kgfと低かった。

上記実施例及び比較例の製品について、収率、平均粒硬度、落下粉化量、カリウム成分の含有量の分析値（K₂O含有量）を表２に示した。

以上実施例より、本発明の方法によれば、丸みを帯びた高硬度の粒状塩加を高収率で簡便に製造できることが分かった。

Claims (10)

1. 塩加粗砕粒に粉状塩加を結合剤によって付着させることを特徴とする粒状塩加の製造方法。
2. 塩加粗砕粒の粒径が1.5〜5mmである請求項１記載の粒状塩加の製造方法。
3. 粉状塩加の粒径が200μm以下である請求項１又は２記載の粒状塩加の製造方法。
4. 粉状塩加100質量部に対して、結合剤（無水換算）の割合が3〜50質量部である請求項１〜３のいずれか１項記載の粒状塩加の製造方法。
5. 塩加粗砕粒100質量部に対して、粉状塩加の割合が5〜80質量部である請求項１〜４のいずれか１項記載の粒状塩加の製造方法。
6. 結合剤が鉱酸鉄である請求項１〜５のいずれか１項記載の粒状塩加の製造方法。
7. 鉱酸鉄が、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄及び塩化第二鉄からなる群より選ばれた１種以上である請求項６記載の粒状塩加の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の製造方法によって製造された粒状塩加。
9. カリウム成分の含有量がK₂Oとして、50質量％以上である請求項８記載の粒状塩加。
10. 粒径が2〜4mmである請求項８又は９記載の粒状塩加。

Images