(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミキサーに、石灰窒素と、石灰窒素１００重量部に対し７〜１５重量部の消和水とを入れ、撹拌した後ミキサーを密閉し、該撹拌混合物の温度を８０℃以上に保持しながら、石灰窒素中の生石灰を発生した水蒸気で消和することを特徴とする石灰窒素質肥料の製造方法。
【請求項２】
石灰窒素質肥料の生石灰の含有率が０．８重量％以下、付着水が０．２重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の石灰窒素質肥料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石灰窒素単独からなる、或いは前記石灰窒素に他の窒素、カリ、リン酸等の含有成分を複合して得られる、石灰窒素質肥料に関する。
【０００２】
石灰窒素肥料は、カルシウムシアナミドを主成分とする緩効性肥料であり、農薬効果をも有することから、長年にわたって賞用されているが、その組成中に生石灰（ＣａＯ）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を含有するのが一般的である。生石灰は、主に水分と反応して発熱、膨張するために、生石灰（ＣａＯ）を多く含有する石灰窒素肥料は過熱、特に粒状の場合には粒崩壊などが発生し、取り扱い上、注意を必要としている。
【０００３】
このため、生石灰を予め水と反応させ消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）とする消和処理を施した石灰窒素が提供されている。そして、このような観点から生石灰を未消和石灰とも呼んでいる。しかし、水を用いて消和する場合、消和に長時間を要することなどの理由で生産性や製造コストの点で問題があり、また消和操作において、生石灰とともに石灰窒素自身も部分的に加水分解されて、シアナミド態窒素などの有効窒素成分量が低下するという欠点があった。未消和石灰を迅速に消和終了させ、また石灰窒素の加水分解を可能な限り低く抑える消和技術が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
従来、粉状肥料を原料として使用し、賦型して粒状肥料を製造する際、或いは、粉状石灰窒素のみを原料として粒状石灰窒素を製造する際に、含水有機物などの水溶液或いは水そのものなど、水を含むバインダーを用いることが経済的に有利であるため一般的な方法として用いられている。
【０００５】
石灰窒素は工業的にはカルシウムカーバイドを窒化して製造され、通常約１３重量％〜２０重量％程度のＣａＯを含有している。粉状の石灰窒素を原料に用いて粒状肥料を製造した場合には、造粒後においてもなおＣａＯが残存している場合があり、このときには造粒時に使用するバインダーの水分や石灰窒素以外の肥料が含む水分、長期的には空気中の水分と反応して体積膨張を起こし、最終的には造粒した肥料を崩壊せしめたり、風化粉が発生するという不都合が生じることがある。
【０００６】
このため、賦型時にＣａＯを消和するか、または賦型前の原料の段階で石灰窒素のＣａＯを消和することが重要であり、粉状石灰窒素のみを原料に用いて粒状石灰窒素を製造する場合では、石灰窒素に対しＣａＯ含量を、少なくとも２．０重量％以下、望ましくは１．０重量％以下にまで低減する必要がある。
【０００７】
ＣａＯを消和するに当たっては、消和反応時の温度条件は高温である方が効率的ではあるが、反面、石灰窒素の主成分であるカルシウムシアナミド自体の反応も進みアンモニアとして揮散したり、肥料成分として好ましくないジシアンジアミドやメラミンといった副生物の産生が無視できなくなる問題がある。逆に、副成物の生成が少ない低温では、消和反応が進みにくいという問題点を抱えている。
【０００８】
消和に必要とされる水分量は、理論的にはＣａＯとモル等量であるが、理論量では消和に伴う発熱で蒸発する損失が生じるため充分に消和ができず、多すぎるときにはカルシウムシアナミドからアンモニアの揮散が生じて窒素を減ずるほか、余剰の付着水分を乾燥しなければ一層の窒素の損失を招き、酷いときには、消和工程でシアナミド態窒素などの有効窒素成分量の損失率は１０重量％を超えるという問題があった。なお、付着水は、石灰窒素の重量１００部に対して１．５部以下であれば実用上の問題はない。
【０００９】
上記事情のために、石灰窒素の消和方法に関して、消和温度、水の添加量、水添加のタイミング、及びこれらを組み合わせて各種の提案がなされている。
【００１０】
特公昭３４−６２１１号公報には、消和反応の第一段階として混合装置内で７０℃未満の温度で部分的に消和を行い、第二段階として回転胴内で１７５℃までの高温での消和反応を行う方法が開示されている。この方法では、造粒後の崩壊等の原因となるＣａＯをほぼ完全に消和できるという点で優れているものの、消和に要する装置が二台以上必要であり、また、水との緩慢な反応の終結するまでに放置のための敷地面積を必要とすることや、製造時間が長期化するという問題点がある。
【００１１】
特公昭３２−７７２５号公報には、数分間で水添混練造粒を行い、直ちに７０℃以下で消和を行うというものであるが、消和反応時にジシアンジアミドやメラミン態窒素の副成が小さく、装置がコンパクトに済むという点で優れているものの、消和に２〜３時間もの時間を要し生産効率が悪い上、消和条件が穏やか過ぎるため、肝心のＣａＯの消和が必ずしも充分に進まないという欠点がある。
【００１２】
特公昭３４−６２１１号公報には、消和反応時の温度制御に水蒸気を利用する方法が開示されているが、完全に消和反応が終了するためには９０分から１２０分もの時間が必要である。
【００１３】
特公昭３５−３８１５号公報には、水による消和反応にハロゲン化水素を添加することにより比較的低温でも効率よく消和をすすめられる点で優れているが、腐食性のあるハロゲン化水素を用いるために消和反応装置等を耐腐食性材料で構成しなければならないという欠点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、副成物の生成を実用上問題のない程度まで減少させ、石灰窒素の窒素含有量を低下させない、しかも消和に要する時間を短縮して、生産性に優れる石灰窒素質肥料の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ミキサーに、石灰窒素と、石灰窒素１００重量部に対し７〜１５重量部の消和水とを入れ、撹拌した後ミキサーを密閉し、該撹拌混合物の温度を８０℃以上に保持しながら、石灰窒素中の生石灰を発生した水蒸気で消和することを特徴とする石灰窒素質肥料の製造方法である。本発明においては、製造される石灰窒素質肥料の生石灰の含有率が０．８重量％以下、付着水が０．２重量％以下であることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
下記の化学反応で示すとおり、石灰窒素に含まれる未消和石灰（ＣａＯ）は、主に空気中の水分と反応して加水分解する際、発熱を伴うために粒状から粉状への崩壊などが起こり、肥料としての保管や取り扱いに注意を要する。このため、あらかじめ未消和石灰（ＣａＯ）を水で消和した消和処理品が流通している。
【００１７】
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２                ΔＨ＝１５．３Ｋｃａｌ
ＣａＣＮ２＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２＋Ｈ２ＣＮ２   ΔＨ＝  ３．４Ｋｃａｌ
【００１８】
上記反応式からわかる様に、水は生石灰、石灰窒素の両者に作用するが、ΔＨの大きいＣａＯに優先的に使用される。しかし、一部の水はＣａＣＮ２にも接触し加水分解がおこり、肥料の有効成分が低下する問題がある。Ｈ２ＣＮ２＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２ＮＨ３
【００１９】
また、生石灰を水で消和させるときに、その反応温度が７０℃より高いときには、ジシアンジアミドやメラミン等を副成し、有効な肥料成分が失われ易いという問題もある。
【００２０】
本発明者らは、上記事情に鑑みて、いろいろ実験を重ねた結果、石灰窒素中の生石灰を８０℃以上の温度に保ちながら水蒸気で消和するときに、驚くべきことにジシアンジアミドやメラミン等を実質的に副成することなく、また、石灰窒素自身の極端な加水分解を起こすこと無く、石灰窒素中の生石灰を短時間で消和することができることを見いだし、本発明に至ったものである。
【００２１】
即ち、本発明は、石灰窒素中の生石灰を、水蒸気で消和することを本質としている。この特定な条件で消和させることで、有効窒素成分の高い消和された石灰窒素肥料を得ることができる。消和時の反応温度が８０℃未満であると、短時間での消和反応が進行しなかったり、石灰窒素粉末内に水を凝集したりしてジシアンジアミド等が副成する場合がある。消和温度については、本発明者らの実験的検討によれば、８０℃以上であることが必要であるが、１００〜１５０℃とすることが一層好ましい。１００℃以上では、石灰窒素粉体内部に水が凝集されることがなく、本発明の特徴である水蒸気による生石灰の消和を確保できるからである。しかし、１５０℃を超える温度になると、石灰窒素自体の分解反応が次第に発生してきて、得られる消和後の石灰窒素の有効窒素含有量が低下してしまう。尚、前記消和温度領域での保持時間に就いては、３０〜８０分あれば十分である。
【００２２】
消和する際の温度を８０℃以上とする具体的方法としては、実施例に示すように、ミキサーに石灰窒素と消和水の所定量を入れ、撹拌して混合物（撹拌混合物）とした後ミキサーを密閉することである。これによって、消和反応で生じる熱と水蒸気により生石灰を消和することが一層確実となるので、品質の安定した肥料を得ることができる。ことに、消和反応で発生する熱が多量であるため石灰窒素中の生石灰量を予め知った上で、適量の水を加え断熱性に優れた装置を使用して混合保管すれば、ことさらに石灰窒素の予熱することなく前記撹拌混合物を８０℃以上の温度で保持することができ、その結果として品質の安定した肥料を得ることができる。
【００２３】
石灰窒素１００重量部に対する消和水の量は７〜１５重量部である。５重量部では、前記撹拌混合物を８０℃以上に温度保持するために熱発生が不足することがあるし、２０重量部を超える場合には、一般に石灰窒素中の生石灰に対し水が過量となることが多い。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〕直径１ｍ深さ４０ｃｍのコンクリート用ミキサーに石灰窒素４０ｋｇを入れ、次に消和水４．０ｋｇ（石灰窒素１００重量部に対して１０重量部）を如雨露で添加してから、直径５cmの穴を穿った円錐形の蓋をしてミキサーを密閉し、直ちに３分間撹拌を行い、そのまま放置した。前記穴より温度計を差し込み品温（撹拌混合物の温度）を計測した。攪拌後１０分後に品温が８０℃に達し、更にその１０分後には１２０℃に達し、その後はほぼ一定の品温であった。８０℃に達してから４０分後に分析用サンプルを採取した。
【００２５】
〔比較例１〕実施例１において、ミキサー底部外壁面並びに側部外壁面に冷却水を散布し、３分間攪拌３分間停止の間欠運転を行い、品温が６０℃で保持されるようにした。また、分析用試料は、第１回の攪拌開始から５０分後に採取した。
【００２６】
〔実施例２〕卓上万能ミキサー（丸菱科学機械製作所製、型式５０）の撹拌槽部分を６０℃に湯煎した。この状態で、石灰窒素１ｋｇと消和水１５０ｇ（石灰窒素１００重量部に対して１５重量部）を撹拌槽に入れ、１分間撹拌後直ちに撹拌槽を脱着し、再度湯煎した上、撹拌槽上部開口部を発泡スチロール樹脂板で覆い、ミキサーを密閉してから静置した。静置８５分後に分析用試料を取得し分析に供試した。尚、発泡スチロールから温度計を差し込み品温を計測したが、静置後５分で品温が８０℃に達し、その後は８０〜９０℃の品温が保持された。
【００２７】
〔比較例２〕消和水添加量を４０ｇ（石灰窒素１００重量部に対して４重量部）としたこと以外は実施例２と同じ処理を行った。この場合は、品温の上昇は６０℃程度にとどまっていた。
【００２８】
〔比較例３〕消和水添加量を２５０ｇ（石灰窒素１００重量部に対して２５重量部）としたこと以外は、実施例２と同じ処理を行った。静置後５分で品温が８０℃に達し、その後は８０〜９０℃の品温が保持された。
【００２９】
分析用サンプルを用いて以下の分析を行った。それらの結果を表１示す。
＜全窒素の分析方法＞「養賢堂」発行「第二改訂詳解肥料分析法」記載の硫酸法に依った。
＜シアナミド態窒素の分析方法＞「養賢堂」発行「第二改訂詳解肥料分析法」記載の硝酸銀法に依った。
＜石灰窒素中の生石灰の分析方法＞Ｘ線回折装置を用い、生石灰のピーク強度より定量した。検量線は予め十分に消和した石灰窒素に炭酸カルシウムを焼成した生石灰を標準添加し作成した。
＜石灰窒素中の付着水の分析方法＞「養賢堂」発行「第二改訂詳解肥料分析法」記載の遊離水分通風法に依った。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、石灰窒素中の生石灰が本質的には水蒸気で消和されるので、低温の水が介在するときに発生し易いジシアンジアミドやメラミン等の副成が防止でき、その結果として、窒素含有量の高い消和された石灰窒素質肥料を容易に製造でき、産業上極めて有用である。
【００３２】
本発明によれば、消和水の添加量及び品温を適正な範囲に管理することにより、前記の消和反応を短時間に達成できるので、従来の設備、工程の大幅な変更を必要とせずに、全窒素量の高い消和された石灰窒素質肥料を生産できる。