JPS63282183A - 肥料粒剤の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は粒子の流動床中の造粒による尿素と硫酸アンモ
ニウムを含有する肥料粒剤の製造方法に関するものであ
る。

良好な窒素及び硫黄含有肥料の開発及び製造は、現在、
極めて重要なことである。多年にわたり、硫酸アンモニ
ウム（２１％Ｎ１２４％Ｓ）がもつとも重要な窒素含有
肥料であり、且つ一般的に用いられるりん酸肥料は過り
ん酸塩（２０％Ｐ２Ｏ５，１２％Ｓ）であった。これら
の物質を含有する肥料は、作物が必要とするよりも多く
の硫黄を土に与える。しかしながら、近年、硫酸アンモ
ニウムは、尿素（４６％Ｎ、０％Ｓ）に、また過りん酸
塩はりん酸一アンモニウム（１２％Ｎ、６１％Ｐ、Ｏ，
，０％Ｓ）、りん酸二アンモニウム（２１％Ｎ１５３％
ｐ、ｏ、、ｏ％Ｓ）及び三重過りん酸塩（４６％Ｐ、Ｏ
，，０％Ｓ）に置き換えられてきた。これらの硫黄を含
有しない肥料の使用によって、作物の収穫ごとに土から
硫黄が除かれると共に、浸出作用によって土から硫黄が
失なわれるから、別の硫黄肥料を与えない限りは、土の
硫黄分量が低下する。その結果、世界の多くの地域で、
現在重大な硫黄の不足を示しており、それは多くの作物
にとって、きわめて有害である。

それ故、容易に吸収される形態にある十分な硫黄を含有
する肥料の必要が大きい。元素状硫黄の被覆を尿素粒剤
に与えることが知られている。しかしながら、この形態
においては、作物はきわめて徐々に硫黄を吸収できるの
みである。元素状硫黄が先ず土中で硫酸塩に変化されな
ければならないが、この転化は、特に低温及び／又は乾
燥した地域においては、きわめて遅い。

更によい硫黄供給源は硫酸アンモニウムであり、これは
硫黄を植物が直接に吸収することができる形態としてい
る。それ自体では、硫酸アンモニウムは比較的窒素含量
が低く（２１％）且つ硫黄含量が高いために肥料として
の魅力は比較的低いけれども、種々の割合で硫酸アンモ
ニウムと尿素を組合わせることによって、作物の特定の
必要条件に適した窒素〉硫黄の濃度を有する肥料を製造
することができる。すなわち、たとえば、同成分を約４
／１の尿素／硫酸アンモニウム重量比で組合わせること
によって、約４０％のＮと約５％のＳを含有し、多くの
施肥目的に対してきわめて適している肥料を取得するこ
とができる。インダストリャルアンドエンジニャリング
ケミストリー、プロセス　デザインアンドデベロプメン
ト、１４　（１９７５）２６９〜２７６は、高濃度の尿
素溶液（約９９％）と硫酸アンモニウムの混合物のパン
造粒及び粒状化による尿素及び硫酸アンモニウム含有す
る肥料粒剤の規模における製造を記している。実質的に
無水の尿素溶融物に固体形態の硫酸アンモニウムを加え
るが、それは部分的に溶解するにすぎず、従って尿素と
硫酸アンモニウムを含有溶融物を高温（１３５〜１５０
℃）において造粒又は粒状化することによって、溶融物
中の非溶解硫酸アンモニウムの割合を、できる限り減少
することが必要である。それよりも低い温度では、溶融
物が多くの非溶解物質を含有しすぎるために、適切に粒
状に加工することができない。尿素の分解と有害な副生
物のビウレットの生成のために、更に高い温度を使用す
ることはできない。

尿素溶融物中における硫酸アンモニウムの限定された溶
融性のために、上記の方法は工業的な規模で装置化する
ためには適していない。

尿素水溶液中では、硫酸アンモニウムは、実質的に無水
の尿素溶融物中におけるよりもかなりよく溶解する。尿
素水溶液はオランダ特許第１７３゜７１４号に記載の方
法で粒状に加工することができるが、この方法では、造
粒添加剤、すなわち、尿素に対する結晶化抑制剤が添加
しである尿素水溶液を、１２０μｍ未満の平均直径を有
するきわめて細かい液滴の形態として、尿素粒子の流動
床中に、核上に噴霧した溶液から水が蒸発して尿素が核
上で結晶し所望の粒径を有する粒状物となる温度におい
て噴霧する。

オランダ特許第１７３．７１４号に記載の方法において
造粒する尿素水溶液は、９２〜９７重量％、特に９４〜
９６重量％の尿素濃度を有しており、且つ１１Ｏ〜１２
５℃の温度で流動床中に噴霧することが好ましい。硫酸
アンモニウムは、このような溶液中では実質的に無水の
尿素溶融物中におけるよりもかなり高い溶解度を有して
いるが、他の目的の中で、ばらの混合物の製造に対する
興味を起させるような程度まで高くはないことも事実で
ある。

米国特許第４．５００．３３６号は、硫酸アンモニウム
粒子を尿素水溶液中に懸濁させ、次いでこの溶液を粒状
化することによって粒状肥料を製造することができると
いうことを教示している。この方法においては、一般に
、１５〜３０重量％の硫酸アンモニウム含量を有する尿
素及び硫酸アンモニウム含有粒剤を取得することができ
る。

しかしながら、上記の米国特許に記した方法は、いくつ
かの欠点を有している。第一に、出発物質は液中の固体
粒子の懸濁液である。このような懸濁液は、特にこの特
許に記載の方法を適用する場合には、効果的に粒状化す
ることができるけれども、固体粒子の存在は、装置が腐
食を受は易く、また比較的高価な耐摩耗性の材料を必要
とするという欠点を有している。

純尿素の造粒と比較して、規格内粒径の生成物と規格外
粒径の生成物の比がいく分か悪く、微粉末が流出するこ
とがまた認められている。それ故、このような局面を改
善することは、経済的な見地から、きわめて魅力的であ
る。

本出願時には未発行の１９８６年１０月１６日出願のヨ
ーロッパ特許出願第８６２０１８０７゜４号は、比較的
希薄な尿素溶液中に硫酸アンモニウムを溶解し、この溶
液を、系中に存在させる造粒添加剤、すなわち、結晶化
抑制剤と共に、濃縮し且つ最後に生じた液体を流動床中
で粒状化することから成る方法を記している。との方法
によって、前記の望ましい改良が達成されたが、硫酸ア
ンモニウムの最大含量に関して制限がある。

本発明の目的は、一方において、従来の公知の方法と比
較して多くの利点を有し、且つ他方において、硫酸アン
モニウム含量に関して制限がない方法を提供することに
ある。

かくして本発明は、硫酸アンモニウム粒子を流動床中に
導入し、且つ７０〜９９．９重量％の尿素濃度を有する
尿素含有水溶液の噴霧によって、流動床中の該粒子に原
素を付与することを特徴とする。

尿素含有水溶液は公知の方法で、たとえば米国特許第４
，２１９．５８９号に記すようにして噴霧することがで
きる。

流動床中における造粒の間に、形成された粒剤は噴霧溶
液によって湿らされまた乾燥されて、水蒸気の逸出によ
って生じた細孔を含有する尿素被覆を残す。粒子上に付
与した溶液から蒸発する水が多いほど、尿素被覆はより
多くの細孔を残す。

交互する湿潤と乾燥の頻繁な繰返しは、最後的に望まし
い寸法を有する多孔質粒状物をもたらすが、それはいう
までもなく、その多孔性が高くなるにつれて機械的に弱
くなる。噴霧する溶液の含水率の増大と共に粒状物の多
孔度が増大するために、生成粒状物は噴霧した溶液が一
層多くの水を含有するにつれて機械的に弱くなる。流動
床においては、生じる粒剤は頻繁に他の粒剤と衝突する
。

流動床中の尿素の造粒の間に、噴霧すべき尿素溶液が造
粒添加剤を含有している場合は、床中で形成される粒剤
は、粒剤表面を可塑状態に保つ量の液相（共融混合物）
を常に含有する。この可塑性のために、造粒添加剤の不
在の場合におけるよりも粒剤表面が他の粒剤との衝突の
間に、遥かに損傷を受は難くなり、それによって、微粉
の生成がはるかに少なくなる。他の粒剤との無数の衝突
の間に、可塑性の粒剤表面が、いわば、練られて、それ
によって良好な丸さと平滑な表面をもつ粒状物が得られ
る。流動床から粒剤を取り出して最終的に冷却すると、
液相は細孔中で結晶化する。かくして粒剤は造粒添加剤
の不在のほかは同様にして取得した粒剤よりも、遥かに
多孔性が低く、従って遥かに強い。

この粒剤は、その丸さのために表面摩耗を受は難く且つ
粘結性は明らかに消失する。尿素溶液は２０〜１２０μ
ｍの平均直径をもつ液滴の形態で噴霧するのが好ましい
。その大きさが小さいために、液滴は、形成される粒剤
の表面の一部分を液体の層で被覆するのみである。

噴霧した液滴は、３０〜６０μｍの平均直径を有してい
ることが好ましい。

本発明の方法において出発物質として用いる尿素含有水
溶液は、３０重量％に至るまでの水、すなわち尿素合成
の生成物の含水量、を含有することができる。

流動床中の尿素及び硫酸アンモニウム含有粒剤は０．２
〜０．８　ｍｍの大きさを有し、この範囲内で、より大
きな粒剤を製造すべきときには、より大きくすることが
できる。

流動床の温度は、一般に８０〜１１０℃の範囲とする。

流動床の温度は、流動化のための空気及びその噴霧する
尿素溶液の温度の適当な選択によって調節することがで
きる。

生成する粒剤は、３０℃以下の温度に冷却することが好
ましい。生成粒剤は、任意の適当な冷却器、たとえば、
流動床冷却器中で冷却することができる。

本発明の方法においては、造粒の間のビウレットの生成
を、１００℃以下の結晶化温度を有する尿素溶液の噴霧
によって、はとんど全く防ぐことができる。かくして、
たとえば、７５〜８５重量％の尿素含量と１．０％未満
のビウレット含量を有する尿素溶液を噴霧することによ
って、１．０％未満のビウレット含量を有する尿素及び
硫酸アンモニウム含有粒剤を取得することができる。こ
のような粒剤は、たとえばタバコ及びトマトのような特
定の作物に対して特に適している。

粒状化すべき尿素含有水溶液は、尿素溶液又は尿素溶融
物とすることができる。これらの間の差は、主として含
水量によって決定される。約２゜５重量％に至るまでの
含水量の場合には、′溶融物”の用語を用いることが多
い。水の割合がそれよりも大であるときは、液体は一般
に溶液と呼ばれる。それらの限界は、どちらかといえば
、本来任意的なものである。いずれにしても、原則とし
て、本発明においては尿素と水を含有する溶液を使用す
ることができる。

粒状化すべき液体は、尿素と水のほかに他の成分を含有
していてもよい。粒状化以前の、予備処理の任意の段階
において、すなわち、硫酸アンモニウムの添加の前、間
又は後に、あるいは望ましい最終濃度への濃厚化の前、
間又は後に、造粒添加剤を溶液に加えることができる。

適当な造粒添加剤は水溶性の添加剤であり、たとえば、
尿素とホルムアルデヒドの縮合物（米国特許第４，２１
９．５８９号）及び水溶性無機アルミニウム塩（米国特
許第４．５００，３３６号）である。

これらの物質は一般に、尿素に対して計算して、０．１
〜２．５、好ましくは１．５重量％の範囲の割合で使用
する。

尿素含有液体中に硫酸アンモニウムを混入することもで
きる。これは尿素溶液又は溶融物中に溶解することがで
きるが、固体として存在させてもよい。これらの場合に
は、いうまでもなく、粒剤中の高い硫黄含量が達成され
るが、その他の利点は僅かな程度で存在するにすぎない
。

本発明の方法は、回分方式と連続方式の両方で行なうこ
とができる。工業的な規模で行なうときには、いうまで
もなく連続方式のほうが好ましい。

本発明の実施においては、原則として、通常用いられる
寸法はずれの生成物、すなわち、破砕した過大粒子では
なくて、望ましい最終粒剤直径よりも小さい直径をもつ
別個に調製した硫酸アンモニウム粒子又は核を流動床に
供給するようにして行なわれる。ふるいを抜けた微細物
は、いうまでもなく、もどすこができる。

大きすぎる粒剤は、次の２方法の中のどれかで・処理す
ることが好ましい。

第一の可能性は、公知の方法によってこれらの粒剤を破
砕して、新しい核としてもどす方法である。

第二の可能性は、大きすぎる粒剤を再溶解して再粒状化
する方法である。

硫酸アンモニウム核の粒径は１〜４ｍｍであることが好
ましい。このような直径は、望ましい硫黄含量と核の大
きさの間の最適比を与える。

核は種々の方法で、たとえば、圧縮、押出し、凝集、流
動床造粒、結晶化または粒状化などによって取得するこ
とができる。硫酸アンモニウムは多くの種類の化学的プ
ロセスにおいて、どちらかといえば頻繁に生じる副生物
であるから、一般にそのための別個の装置を建設する必
要はない。しかしながら、それが必要な場合には、硝酸
アンモニウムの製造に類似する方法で、すなわちＮＨ。

とＨ２ＳＯ，の反応によって製造することができる。

本発明は、硫酸アンモニウムの核並びに尿素及び場合に
よっては硫酸アンモニウムを含有する外殻から成り、１
５〜５０重量％の硫酸アンモニウム含量を有する肥料粒
剤にも関するものである。

殻が尿素に加えて硫酸アンモニウムをも含有している場
合は、膜中の尿素含量を少なくとも７０重量％とする。

本発明による粒剤は、そのままで施肥の目的に使用する
ことができるが、それらは同じ大きさの一種以上の他の
種類の肥料粒剤との、適合する均一な肥料配合物（ばら
の配合物）の製造に特に適している。他の種類の適当な
肥料粒剤は、たとえばりん酸一アンモニウム、りん酸二
アンモニウム、過りん酸塩、三重過りん酸塩などのよう
なりん酸肥料である。たとえばＫＣＩのようなカリ肥料
をブレンド中に混入することもできる。分離を防ぐため
に、配合すべき成分の粒径は相互に合ったものでなけれ
ばならない。このようなばらの配合物は、３０〜５０重
量％の本発明の尿素及び硫酸アンモニウム含有粒剤を含
有することが好ましい。

一般的に言って、混合物中に約５重量％のＳ含量を与え
るようにする。

本発明による方法は、任意の種類の流動床造粒機中で行
なうことができる。適当な装置の一例を、添付する図面
中に示すが、図中で造粒器ｌは、造粒のための多くの区
画２．３．４．５及び尿素粒剤の引続く乾燥のための区
画６に分けられている。

最後の区画は、粒剤がなお表面的な水分を含有する場合
にのみ後続する乾燥が行なわれるから、任意的である。

造粒器ｌは、流動床を支持すると共に図中には示されて
いない一つ以上の加熱器中で加熱され導管８を通じて供
給される流動化のための空気の通過を許す格子７を備え
ている。格子下の空間は、その上の空間と同様に、いく
つかの区画に分けることができ、その場合には、それら
の区画のそれぞれに対して流動化の空気を供給する。

造粒器１は、更に底部に、格子７の上までのびている空
気噴霧機９、ｌ０１１１，１２を備えている。各区画に
対して二つ以上の噴霧機を用いることもできる。これら
の噴霧機を通じて、尿素及び場合によっては硫酸アンモ
ニウムを含有し、且つ造粒添加剤が加えてあってもよい
、導管１３から供給される溶液を、導管１４を通じて供
給する噴霧空気を用いて、造粒器区画２．３．４．５中
に噴霧する。たとえば、コンベヤスクリューのようなコ
ンベヤを通じて供給される核及びそれと共に導管３３を
通じてコンベヤ１５に供給されうる硫酸アンモニウム核
によって、流動床を形成させる。

区域６中の粒剤の引続く乾燥のために、造粒器１は、乾
燥空気用の供給導管を備えている。

空気及び恐らくはそれと同伴する微細粒子の排出のため
に、造粒器ｌは、排気管１７．１８を備えており、それ
らはサイクロン１９と連絡していて、その中で約１００
〜５００μｍの大きさの粒子を分離し、導管２０を経て
それをコンベヤスクリュー１５に送る。排気管２１によ
りサイクロンＩ９からの空気を装置２２に送り、そこで
希原素溶液によってそれを洗浄する。高い洗浄効率を達
成するために、噴霧機２３を通じて空気中に水を噴霧す
ることができる。微粉末が除かれた空気は、排気管２４
を通じて逸出することができ、且つ生成する希薄尿素溶
液は導管２５を通じて排出させる。

造粒器ｌは更に粒剤のための底からの出口２６を備えて
おり、それは振動シュート２７上で終っていて、そこか
ら粒剤をふるい装置２８へと送り、それによって粒剤を
いくつかの画分、すなわち、小さ過ぎる粒剤の画分、望
ましい大きさの画分及び大き過ぎる粒剤の画分に分ける
。望ましい大きさを有する画分を冷却器２９を通じて貯
蔵へと送る。所望に応じ、冷却器をふるい装置の上流に
配置してもよい。ふるい装置２８中で分離した大き過ぎ
る粒剤の画分を、−実施形態においては、冷却後に粉砕
機３０に送り、その中で、小さ過ぎるふるい画分の大き
さと等しい大きさか又はそれよりも小さい大きさに粉砕
する。別の実施形態においては、大き過ぎる粒剤の両分
を図中に示してない溶解区域に送り、そこでその画分を
処理して尿素と硫酸アンモニウムを含有する溶液とし、
それを再造粒することができる。導管３２を通じてふる
い装置２８中で分離した小さ過ぎる粒剤の画分を導管３
１に送り、次いで場合によっては、粉砕機３０から得た
画分と共に、それをコンベヤスクリュー１５に送る。

本発明による方法は連続的及び回分的の両方法で行なう
ことができる。導管１３を通じて、尿素含有溶液を供給
し、且つ導管１４から供給する空気を用いて噴霧機９．
１０．１１，１２によって造粒器１の室２．３．４、Ｓ
中の核の流動床中に噴霧する。流動床からその中に溶液
を噴霧しない区画６中及び排出導管２６を通じて取出す
粒剤の　　　　”。

量と等しい量をコンベアスクリュー１５を通じて供給す
る核によって補う。

製品粒剤の大きさは、たとえば流動床中の核の数、これ
らの核の大きさ、単位時間当りに噴霧する液体の量及び
流動床中の核の滞留時間のような、多くの要因に依存す
る。かくして、たとえば比較的大きな製品粒剤は、流動
床中の核の数を少なくし且つ滞留時間を長くすることに
よって得られる。

製品の所定の粒径分布を保持するためには、流動床内容
物を、その粒度分布と核の数の両者について、できる限
り一定に保つことが必要である。これは、流動床に加え
るべき適切な粒度分布をもつ核の重量を、流動床から排
出させる製品粒剤の重量による量と常に確実に釣合わせ
ることによって達成することができる。

流動床の数区画の小分けのために、生成される粒剤の分
画を達成することができる。

本発明を以下の実施例によって例証する。

実施例１ 別個に調製された核として働らく硫酸アンモニウム粒子
を圧縮によって製造する工程を含む方法。

＜　２　ｍ　ｍの硫酸アンモニウム結晶を２本のローラ
ーの間で１．４トン／　ｃ　ｍの圧力で圧縮することに
よって、２．０ｍｍの厚さを有するフレークを形成させ
た。これらのフレークを破砕しふるいにかけた。１．６
〜４　、０　ｍ　ｍの両分を窓材料すなわち核として流
動床造粒基中に導入しｔ；。硫酸アンモニウム核を、流
動床造粒基中で、１％のＵＦ８０（尿素とホルムアルデ
ヒドの反応生成物）を造粒添加剤として含有する９７％
尿素溶液で噴霧した。造粒温度は１０８〜１１０℃とし
た。硫酸アンモニウム核／尿素の重量比は４０／６０で
あった。

実施例２ 造粒添加剤として１％のＡＩ□（ｓｏｔ）ｘを用いる以
外は実施例１と同一の試験を行なった。

実施例３ 核として働らく個々に製造した硫酸アンモニウムを押出
しによって製造する工程を含む方法。

５％の水で湿らした硫酸アンモニウム粉末（噴霧乾燥物
）を２本のローラー間に導入した。１本のローラーは内
部が中空であって且つ有孔壁（穴の直系２．５　ｍｍ）
を有していた。硫酸アンモニウムを、この穴を通じてロ
ーラーの内部に圧入した。ローラーの内部において、ス
クレーパを用いて硫酸アンモニウムロッドを取出した。

押出した硫酸アンモニウム核を、流動床造粒基中で、造
粒添加剤として１％のＵＦ８０を含有する９７％尿素溶
液によって噴霧した。造粒温度は１０８〜ｌｌＯ°Ｃと
した。硫酸アンモニウム核の尿素に対する重量比は４０
　：　６０であつｔ；。

実施例４ 硫酸アンモニウム核の尿素に対する重量比を５０１５０
とする以外は実施例３と同様にして試験した。

工程パラメータ及び製品品質の詳細を下表に示す。

本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりである。

１、硫酸アンモニウム粒子を流動床中に導入し且つ７０
〜９９．９重量％の尿素濃度を有する尿素含有水溶液を
噴霧することによって流動床中の該粒子に尿素を塗布す
ることを特徴とする、粒子の流動床中における造粒によ
る尿素と硫酸アンモニウムを含有する肥料粒剤。

２．１５〜５０重量％の硫酸アンモニウム含１をもつ肥
料粒剤の製造を特徴とする上記ｌに記載の方法。

３、造粒添加剤を含有する尿素水溶液の使用を特徴とす
る、上記ｌ又は２に記載の方法。

４、ｉ酸アンモニウムを含有する尿素水溶液の使用を特
徴とする、上記１〜３に記載の方法。

５、尿素水溶液は尿素溶液中に硫酸アンモニウムを溶解
し、次いで該溶液を蒸発させることによって取得するこ
とを特徴とする上記４に記載の方法。

６、尿素水溶液中の硫酸アンモニウム粒子の懸濁液を使
用することを特徴とする上記４に記載の方法。

７．１〜４ｍｍの範囲の粒径を有する硫酸アンモニウム
粒子の使用を特徴とする、上記１〜３に記載の方法。

８、流動床中の温度は９０〜１１５℃の範囲であること
を特徴とする上記１〜７に記載の方法。

９、上記ｌの方法によって製造した肥料粒剤。

ｌＯ０硫酸アンモニウムの芯と該芯を囲む殻から成り、
且つ１５〜５０重量％の範囲の硫酸アンモニウム含量を
有する肥料粒剤。

１１、上記２又は３の粒剤と共に、りん酸一アンモニウ
ム、りん酸二アンモニウム、過りん酸塩、三重過りん酸
塩及びＫＣＩから選択した少なくとも一種の粒剤を包含
する肥料粒剤の配合物。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法の遂行に対して適する装置の一例を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硫酸アンモニウム粒子を流動床中に導入し且つ７０
   〜９９．９重量％の尿素濃度をは有する尿素含有水溶液
   を噴霧することによつて流動床中の該粒子に尿素を被覆
   することを特徴とする、粒子の流動床中における造粒に
   よる尿素と硫酸アンモニウムを含有する肥料粒剤の製造
   方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法によつて製造した
   肥料粒剤。 ３、硫酸アンモニウムの芯と該芯を取り囲む殻から成り
   且つ１５〜５０重量％の範囲の硫酸アンモニウム含量を
   有する肥料粒剤。 ４、特許請求の範囲第２又は３項記載の粒剤と共に、り
   ん酸一アンモニウム、りん酸二アンモニウム、過りん酸
   塩、三重過りん酸塩及びＫＣ１から選択した少なくとも
   一種の粒剤を包含する肥料粒剤の配合物。