KR910001305B1 - 입상(粒狀) 황산칼륨의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

입상(粒狀) 황산칼륨의 제조방법

도면은 본 발명의 제조공정을 나타내는 공정도(工程圖)이다.

본 발명은 입상(粒狀) 황산칼륨의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 분말상(粉未狀)의 황산칼륨에 계면활성제를 용해 또는 분산시킨 소량의 물을 혼합한 다음, 당해 혼합물을 압축조립(壓縮組粒)하여 이루어진 입상 황산칼륨의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 근년의 비료입상화(肥料粒狀化)는 시비(施肥)작업성의 개선, 기계적 시비의 적합화라는 목적하에 행해져 왔다. 또한, 최근에 이르러 보급이 현저한 벌크브랜드비료에는 입상화된 단일비료(單一肥料)가 사용되고 있다. 그리고, 현재 각종 비료가 각종 물성이 적합한 방법으로 입상화되어 시장에 제공되고 있다. 칼륨 비료원료로서의 황산칼륨에 대해서도 입상 제품이 요구되고 있다. 그렇지만, 황산칼륨의 입상화에 관해서는 다음에 기술하는 것처럼 제조상, 품질상의 여러가지 문제가 있다. 예를 들면, 원료인 황산칼륨에 대하여 5중량% 이상의 물을 혼합하는 습식조립법에서는 당해 황산칼륨의 피조립성(被造粒性)이 불량하기 때문에 소망하는 입도(粒度) 범위의 입상제품을 효율좋게 수득하는 것은 곤란하다. 황산칼륨과 물의 혼합물을 로울프레스 등으로 압축조립하여 수득한 입상 황산칼륨을 전술한 벌크브랜드비료용 원료로서 사용하는 경우, 수득한 벌크브랜드비료를 취급하는 도중과 수송하는 도중에 입상 황산칼륨부분의 분말화가 발생하는 결과로 당해 벌크브랜드비료의 분급(分級)이 생기며, 입도별 비효성분(肥效成分)의 편석(偏析)이 문제로 된다.

이와 관련하여 유기계 비료를 기초재료로 한 배합비료 또는 벌크브랜드비료의 원료로서는 일반적으로 6내지 12메쉬의 입상 황산칼륨이 사용되고 있다. 이와같은 용도에 있어서, 전술한 압축조립법으로 수득한 입상 황산칼륨은 압축해쇄체별(壓縮解碎篩別)이라고 하는 공정을 거치고 있기 때문에 이의 표면에 돌기부가 많고, 압축경도는 비교적 높지만, 피해쇄면(被解碎面)이 마모되기 쉽다. 그리고, 당해 조립품의 유동(流動)을 수반하는 취급시와 수송시에 개개 입자의 취약한 면에서 분말화가 발생한다. 벌크브랜드비료의 원료로서 종래의 방법에 따라 로울러프레스로 압축조립한 황산칼륨이 사용되고 있지만, 이러한 황산칼륨의 분말화율은 약 10%이며, 기타의 입상 비료의 평균적인 분말화율인 2 내지 3%에 비하여 현저하게 높다. 이 때문에 입상 황산칼륨에 관해서는 벌크브랜드 전에 한번 더 체질하고 있으며, 다시 체질할 필요가 없는 당해 입상품이 요망되고 있다.

또한, 일반적으로 황산칼륨은 단일비료로서도 사용되지만 농가가 황산칼륨을 시비하는 경우, 분말상인 것 또는 분말상인 것을 많이 함유하는 비료는 분진(粉塵)이 발생하며, 작업환경상 유해하다. 뿐만 아니라 바람등에 의한 비산(飛散)이 수반되기 때문에 시비할 때의 손실과 시비 불균일의 원인으로 되며, 분말상인 것을 함유하지 않는 황산칼륨을 요구하고 있다. 따라서, 일반농가용으로서는 시비할때 분진이 발생하지 않는 범위에서, 그렇지만 입도 자체는 될 수 있는 한 미세한 입자인 것이 시비 불균일에 대한 대책상 필요하다.

본 발명자들은 상기의 바람직한 황산칼륨 입상제품을 제조하려고 여러가지로 연구한 결과, 계면활성제를 용해 또는 분산시킨 소량의 물을 입상 황산칼륨에 혼합한 다음, 당해 혼합물을 압축조립함으로써 상술한 문제점을 해결할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

이상의 기술(記述)에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 목적은 조립효율이 양호한 황산칼륨의 압축조립법과 당해 방법으로 제조한, 사용시에 분말화가 적은 미세입자상 황산칼륨을 제공하는 데에 있다.

본 발명은 하기의 (1) 및 (6)의 주요구성과 (2) 내지 (5) 및 (7) 내지 (11)의 실시양태적인 구성을 갖는다.

(1) 분말상의 황산칼륨과 계면활성제를 용해 또는 분산시킨 물을 혼합한 후, 당해 혼합물을 압축조립하여 이루어진 입상 황산칼륨.

(2) 분말상의 황산칼륨과 당해 황산칼륨에 대하여 계면활성제를 0.001 내지 50중량% 용해 또는 분산시킨 물 0.03 내지 1.0중량%를 혼합하는 제(1)항에 기재한 입상 황산칼륨.

(3) 계면활성제가 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성(兩性) 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제에서 선택한 1종 이상의 계면활성제인 제(1)항에 기재한 입상 황산칼륨.

(4) 황산칼륨이 염화칼륨과 황산을 건식으로 반응시켜 수득한 것인 제(1)항에 기재한 입상 황산칼륨.

(5) 황산칼륨 속의 유리황산을 중화시키기 위해 소석회를 압축조립시에 혼합하는 제(4)항에 기재한 입상 황산칼륨.

(6) 분말상의 황산칼륨과 계면활성제를 용해 또는 분산시킨 소량의 물을 혼합한 후, 당해 혼합물을 압축 조립하는 것을 특징으로 하는 입상 황산칼륨의 제조방법.

(7) 분말상의 황산칼륨과 당해 황산칼륨에 대하여 계면활성제를 0.001 내지 50중량% 용해 또는 분산시킨 물 0.03 내지 1.0중량%를 혼합하는 제(6)항에 기재한 입상 황산칼륨의 제조방법.

(8) 계면활성제가 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제에서 선택한 1종 이상의 계면활성제인 제(6)항에 기재한 입상 황산칼륨의 제조방법.

(9) 황산칼륨이 염화칼륨과 황산을 건식으로 반응시켜 수득한 것인 제(6)항에 기재한 입상 황산칼륨의 제조방법.

(10) 황산칼륨속의 유리황산을 중화시키기 위해 소석회를 압축조립시에 혼합하는 제(9)항에 기재한 입상 황산칼륨의 제조방법.

(11) 로울프레스를 사용하여 압축조립하여 이루어진 제(6)항에 기재한 입상 황산칼륨의 제조방법.

본 발명에서 사용하는 입상 황산칼륨으로서는 염화칼륨과 황산을 건식으로 반응시켜 수득한 변성 황산칼륨을 바람직하게 사용한다. 그렇지만, 그밖의 제조방법으로 수득한 황산칼륨 또는 천연품을 정제한 것도 물론 사용할 수 있다.

이와 같은 원료 황산칼륨의 분말상의 정도, 즉, 입도는 한정되지 않는다. 통상적으로 압편원료(壓片原料)로서 사용하는 입도인 것이라면 본 발명에서 사용할 수 있다. 그러나, 목적으로 하는 제품의 입도와의 관계에서 통상 60메쉬패스 이하, 바람직하게는 80메쉬패스 이하 200메쉬온 이상인 정도이다.

60메쉬온과 같은 입도를 이용해도 본 발명에 관한 압축조립은 가능하지만, 계면활성제를 용해 또는 분산시킨 물과의 혼합성이 다소 저하하기 때문에 입상 제품의 수율이 약간 저하하며, 분말화율이 약간 증가하는 경향이 있다.

본 발명에서 사용하는 계면활성제로서는 음이온형, 양이온형, 비이온형 및 양성 계면활성제의 어느 것도 사용할 수 있다. 당해 계면활성제는 물에 용해 또는 분산시켜 사용하지만, 이렇게 해서 수득한 수용액 또는 수분산액중의 계면활성제의 농도는 0.001 내지 50중량%, 바람직하게는 0.05 내지 20중량%이다. 0.001중량% 미만에서는 본 발명의 효과가 불충분하며, 50중량%를 초과해도 효과의 향상은 없을 뿐만 아니라 계면활성제를 혼합 또는 분산시킨 물의 점도가 상승하는 결과, 물과 입상 황산칼륨과의 혼합성, 예를 들면, 당해 계면활성제액을 분무시켜 입상 황산칼륨에 내뿜을 때 안개상의 액으로서의 미적화(微滴化)가 곤란 또는 불량하게 되기 쉬우므로 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용하는 분말상의 황산칼륨과 계면활성제를 용해 또는 분산시킨 소량의 물과의 혼합은 당해혼합이 균일하게 실시가능한 방법이라면 한정되지 않는다. 예를 들면, 당해 계면활성제 용액(또는 분산액)을 분무상으로 하여 혼합기 속에서 교반 또는 유동화되어 있는 입상 황산칼륨에 내뿜거나, 또는 탑 안을 낙하하는 입상 황산칼륨에 전술한 안개상의 액을 내뿜는다.

계면활성제 용액(또는 분산액)으로서 사용하는 물의 입상 황산칼륨에 대한 사용비율은 3중량% 이하, 바람직하게는 0.01 내지 1중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.7중량%이다. 본 발명에 관한 압축조립, 즉, 건식 압축조립시, 물의 사용비율이 전술한 범위보다 큰 경우, 제품 입상 황산칼륨의 물성 이외에 바람직하지 않은 경향, 예를 들면, 고결성(固結性)의 증대가 발생한다. 또한, 분말성의 개선효과도 불충분하게 되고, 이의 방지를 위해 별도의 건조공정을 필요로 하게 되어 건식법으로서의 잇점의 하나가 손실된다. 한편, 물의 사용비율이 0.01중량% 미만인 경우, 원료인 분말상 황산칼륨의 표면을 계면활성제 용액(또는 분산액)으로 균등하게 침윤시키는 것이 곤란하게 되는 결과, 조립효율의 향상과 분말화성의 개선 모두 불충분하게 된다.

혼합조건(온도, 시간)은 한정되지 않지만, 실온 내지 100℃에서 5분 내지 1시간(배취법인 경우) 또는 10초 내지 3분(연속법인 경우의 접촉시간) 정도이다. 또한, 필요하다면 계면활성효과를 손상하지 않는 물질을 물에 용해시켜도 상관없는데 이것도 본 발명에 포함된다.

이상과 같이 하여 수득한 본 발명에 관한 분말상 황산칼륨-계면활성제 용액(또는 분산액)혼합물은 계속해서 압축조립기에 공급되어 조립된다. 사용하는 당해 조립기로서는 한정되지 않지만, 예를 들면, 로울프레스, 브리켓트기, 타블레트 성형기를 들 수 있다. 그렇지만, 본 발명의 효과는 로울프레스를 사용하는 경우에 특히 현저하다. 덧붙여서 말하면 로울프레스란 사용하는 로울에 수 톤(ton)/cm²의 압력을 걸고, 당해 로울 사이에 피조립원료를 통과시켜 판상으로 압축한 후, 해쇄하여 입상품을 취득하는 방법을 말한다.

해쇄기와 해쇄조건은 한정되지 않지만, 후술하는 특대품과 분말상 제품의 발생이 최저로 되도록 조정한다.

이렇게 해서 수득한 해쇄품은 체분기(篩分器), 예를 들면, 진동체로 바람직한 입도로 구분되며, 입도가 알맞은 것은 제품으로서 수득한다.

입상 황산칼륨인 경우, 상기한 입도의 일예로서는 6 내지 12메쉬(입품 ; 粒品) 및 12 내지 60메쉬 (세립품 ; 細粒品)이다. 다만, 6 내지 12메쉬라는 것은 6메쉬는 통과하고 12메쉬는 통과하지 못하는 것을 의미한다. 입품과 세립품을 구분하는 12메쉬는 경우에 따라 그밖의 크기(예를 들면, 24메쉬)여도 상관없다.

전술한 입도 크기인 경우, 6메쉬를 통과하지 못하는 특대품 또는 60메쉬를 통과하는 소형품은 필요에 따라 해쇄하거나, 또는 재차 로울프레스한다.

이상의 공정을 도면에 의거하여 설명한다.

도면에 있어서, 배관(1) 및 (2)에서 공급된 변성 황산칼륨과 소석회는 혼합기(A) 속에서 혼합되며, 당해 혼합물은 원료공급배관(3)을 경유하여 호퍼(C)에 이르는 중간의 낙하상태에서 배관(4) 및 분무노즐(B)을 경유하여 안개상태로 된 계면활성제 수용액 또는 수현탁액을 내뿜은 그 표면을 습윤상태로 한 후, 호퍼(C)로 보낸다. 호퍼(C) 안의 당해 습윤입자는 배관(3')을 거쳐서 스크류 공급기(D)로 보내지고, 이어서 로울프레스(E)에 공급되어 박편 상태로 된다. 당해 박편물은 콘베이어 벨트(5)를 거친 다음, 해쇄기(F)로 보내져서 해쇄되며, 입상물과 분말상태인 것의 혼합물로 하여 버킷 엘리베이터(bucket elevator; 6)를 거쳐서 진동체(G)로 보낸다. 당해 진동체(G)에서는 위로부터 차례로 6메쉬, 12메쉬 및 60메쉬의 체가 설비되어 있다. 이 체로 처리한 상기의 혼합물은 입자 지름의 대소 순서로 특대품, 입품, 세립품 및 반송분말의 순서로 체별(篩別)된다. 그리고, 특대품은 특대품 배관(8)을 거쳐서 해쇄기(F)로 순환되며, 반송분말은 반송분말배관(7)을 거쳐서 호퍼(C)로의 공급배관(3)으로 되돌아간다. 그밖의 입품 및 세립품은 여러가지 제품으로서 제품배관(9) 및 제품배관(10)에서 수득한다.

본 발명의 첫번째 효과는 입상화의 효율이 양호한 점이다. 즉, 후술하는 실시에 5 및 비교예 4, 5에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의한 효율은 입상 제품과 세립품을 합쳐서 80% 이상에 달하지만, 계면활성제의 수용액 또는 수현탁액 등의 무첨가 또는 물만을 소량 혼합한 이외에는 또 발명의 방법과 동일하게 실시한 경우에도 그 효과는 70%에 달하지 않는다.

본 발명의 두번째 효과는 수득한 입상 제품의 경도가 높고 분말화율이 낮은 점이다. 즉, 후술하는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 방법으로 수득한 입상 제품의 경도(압축파괴압력)는 4 내지 7kg에 달하며, 분말화율은 2 내지 6중량%에 그치지만, 각 비교예의 경우는 당해 경도가 3 내지 4kg, 당해 분말화율이 9 내지 12중량%로 되며, 특히 분말화율에 대해서 현저한 차이가 생기고 있는 것이 분명하다.

본 발명의 세번째 효과는 해쇄품의 물성이 양호하기 때문에 체의 눈이 막히게 되는 일이 적게 되며, 장기간 안정한 운전이 가능한 점이다.

이하, 실시예, 비교예에 의거하여 본 발명을 설명한다.

[실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 3]

유리 황산 분말 2.8중량%를 함유하는 변성 황산칼륨에 중화제로서 당해 변성 황산칼륨에 대하여 중량비로 2.3%의 소석회를 혼합기를 이용하여 혼합한다. 그동안 계면활성제를 물에 용해 또는 분산시킨 물을 분무기로 분무하고, 혼합한 다음, 수득한 혼합물을 로울프레스(알렉산더식, WP 400×400형)를 사용하여 피스톤유압 270kg/cm²하에서 압축시키고, 박판상으로 한다.

수득한 박판상 혼합물을 해쇄기로 해쇄하고, 이어서 진동체를 사용하여 해쇄품을 체분석하여 6 내지 24메쉬의 입상 제품을 수득하고 입상 제품의 경도와 분말화율을 측정한다.

또한, 본 발명의 결과를 비교하기 위해 계면활성제 용액 또는 분산액을 사용하지 않는 경우와 계면활성제 용액 또는 분산액 대신에 물만을 사용한 경우의 각각에 대한 기타의 조건을 동일하게 하여 입상 제품을 수득하고 경도와 분말화율을 측정한다.

압축조립조건과 경도 및 분말화율의 측정결과를 표1에 나타냈다.

[표 1]

(1) 혼합비율 : 변성 황상칼륨에 대한 용액 또는 분산액의 혼합비율

(2) 경도 : 키야(木屋)식 파괴경도계에 의한 압출 파괴압력 7 내지 8메쉬의 입도에 대해 측정

(3) 분말화율 : 2ℓ 용량의 V형 혼합기에 시료 2kg을 넣고 15분 동안 혼합한 때 24메쉬를 통과하는 부분의 증가비율(중량%)

[실시예 5, 비교예 4 내지 6]

유리 황산 분말 2.8중량%를 함유하는 변성 황산칼륨에 이의 중화제로서 당해 변성 황산칼륨에 대하여 중량비로 2.3%의 소석회를 가하여 혼합한 것(이하, 원료라고 함)과 조립공정에서 반송된 분말을 합한 것에 비이온성 계면활성제(헥사옥시에틸렌 n-옥틸페닐에테르)를 0.3 중량%가 되도록 용해시킨 물을 원료에 대하여 0.4중량% 분무기에서 분무하고 혼합한다. 원료의 양은 반송분말과 합쳐서 로울프레스의 공급량이 3.5ton/hr로 되도록 했지만, 원료의 양은 또한 입품과 세립품의 합계량, 즉, 제품량에 상당한다.

수득한 혼합물을 스크류 공급기에서 일정량(3.5ton/hr)으로 설정하고, 로울프레스(알렉산더식, WP400×400형)에 연속적으로 공급한 다음, 피스톤 유압 270kg/cm²하에 압축조립하여 박편상으로 한다.

수득한 박편상의 혼합물을 해쇄기에서 해쇄하고, 이어서 해쇄품을 진동체(상단 6메쉬, 중단 12메쉬, 하단 60메쉬, 각 체의 면적은 2.8m²)로 체분석하여 6 내지 12메쉬의 입품과 12 내지 60메쉬의 세립품을 수득한다. 6메쉬체의 특대품은 다시 해쇄기에서 해쇄하며, 또한 60메쉬체의 소형품(반송분말)은 로울프레스로 순환되는 연속적인 운전장치에 있으며, 이의 개요는 도면 그대로이다.

수득한 입품 및 세립품은 각각 50ton 용량의 사일로에 저장한 후, 자루에 채워 계량하며, 또한 세립품속으로 분말이 혼입하는 비율을 측정한다.

본 발명의 효과를 비교하기 위해 계면활성제 수용액을 사용하지 않은 경우와 계면활성제 수용액과 동량의 물을 혼합한 경우의 각각에 대하여 그밖의 조건을 동일하게 하여 압축조립하고, 측정을 행한다.

결과를 표II에 나타냈다.

[표 2]

(1) 혼합비율 : 원료에 대한 비율

(2) 효율 : 로울프레스로의 공급량에 대한 제품량(60메쉬를 통과하는 부분을 제거함)의 비율

(3) 혼입율 : 세립품 속에서 60메쉬를 통과하는 부분의 함유율

Claims (6)

1. 분말상태의 황산칼륨과 계면활성제를 용해 또는 분산시킨 소량의 물을 혼합한 다음, 당해 혼합물을 압축조립하는 것을 특징으로 하는 입상 황산칼륨의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 분말상태의 황산칼륨에 대하여 계면활성제를 0.001 내지 50중량% 용해 또는 분산시킨 물 0.03 내지 0.1중량%를 혼합하는 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 계면활성제가 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계

   면활성제 또는 비이온성 계면활성제에서 선택한 1종 이상의 계면활성제인 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 황산칼륨이 염화칼륨과 황산을 건식으로 반응시켜 수득한 것인 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 황산칼륨속의 유리황산을 중화시키기 위해 소석회를 압축조립시에 혼합하는 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 로울프레스를 사용하여 압축조립하여 이루어진 제조방법.

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