Verfahren zur Körnung von Thomasmehl und seinen Mischungen
Düngemittel in pulvriger Form werden heute wegen der unvermeidbaren Staubverluste und wegen der beim Ausstreuen eintretenden Belästigung immer weniger angewandt; es sind auch die üblichen Streumaschinen schlecht für das Ausstreuen von pulvrigen Düngemitteln geeignet, da mit ihnen nur eine geringe Streubreite erreicht wird und gleichzeitig eine Staubwolke entsteht. Diese nachteiligen Erscheinungen treten im besonderen Masse auch beim Streuen von Thomasmehl und dessen Mischungen mit anderen Nährstoffen auf.
Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht pulverförmiges Thomasmehl oder seine Mischungen mit anderen Nährsalzen in eine für die Ausstreuung mit den üblichen Streumaschinen geeignete, nicht mehr staubende körnige Form überzuführen.
Es ist bereits bekannt, Superphosphat und dessen Mischungen mit anderen Nährstoffen unter Zusatz von anorganischen oder organischen Bindemitteln, vorzugsweise von Wasserglas oder Bentonit, in den granulierten Zustand überzuführen. Auch für die Granulierung von Thomasmehl und seine Mischungen wurden schon verschiedene Vorschläge gemacht. So wird beispielsweise Thomasmehl mit Wasser oder stark verdünnter Schwefelsäure oder Phosphorsäure granuliert und das erhaltene Granulat auf seiner Oberfläche mit geringen Mengen konzentrierter Schwefelsäure oder Phosphorsäure bedüst. Nach einem anderen bekannten Verfahren werden Mischungen aus Thomasmehl und Kalisalzen mit Wasser befeuchtet und in bekannten Granuliervorrichtungen vorzugsweise zu etwa 90 % einer Teilchengrösse von 0,1 bis 1,0 mm gekörnt, die erhaltenen Körnchen dann getrocknet.
Es wurde nun gefunden, dass man Thomasmehl oder dessen Mischungen mit anderen Pflanzennährstoffen, vorzugsweise mit Kalisalzen oder Harnstoff, dadurch granulieren kann, dass man Thomasmehl oder die genannten Mischungen zunächst durch inniges Vermischen mit 1 bis 16 Gewichtsteilen (bezogen auf Thomasmehl bzw. Mischung) einer 0,1- bis 20 % igen wässrigen Lösung eines organischen Bindemittels in einen formbaren Zustand überführt, wonach man die erhaltene formbare Masse mittels einer Pressvorrichtung zu gleichmässigen Körnern formt, die dann physikalisch oder durch chemische Reaktionswärme getrocknet oder mit pulverförmigen saugfähigen Stoffen umhüllt werden. Vorzugsweise verwendet man hierzu pulverförmiges Ausgangsmaterial.
Organische Bindemittel sind u. a. Sulfitablauge, Knochenleim, Gelatine, Polyvinylalkohol, Cellulosenatriumglykolat, wasserlösliche Phenol-Formaldehydharze, Harnstoff-, Melamin- oder andere Amin Formaldehydharze. Mit den organischen Bindemitteln können gegebenenfalls auch Schwefelsäure und/oder Phosphorsäure von 5-20 Be oder stark verdünnte Salpetersäure zugegeben werden, um dadurch eine Verbesserung der pflanzenphysiologischen Wirkung zu erreichen.
Das durch die Bindemittel verformbar gemachte Thomasmehl oder seine Mischungen werden anschliessend mittels Pressvorrichtungen, vorzugsweise solchen, die nach dem Walzenpressverfahren oder dem Wälzdruckverfahren arbeiten, verdichtet und in gleichgrosse Körner übergeführt, wobei darauf geachtet werden sollte, dass der angewandte Pressdruck nicht zu gross ist, d. h. bei etwa 3 bis 7 kg/cm liegt, damit die hergestellten Körner sich nach dem Ausstreuen auf dem Boden wieder leicht in ihre Ausgangsfeinmehlbeschaffenheit zerteilen können. Es sollte also eine gute Zerteilbarkeit, und zwar schon mit Wasser, gegeben sein.
Würde man die Verdidh tung unter zu hohem Druck durchführen und auf diese Weise aus den staubförmigen Düngemitteln im extremsten Fall Platten pressen, die nachher wieder zerkleinert werden müssten, um daraus durch Ab sieben die gewünschten Körner gleicher Grösse für die Düngung zu erhaIten, so würde sich eine völlig ungenügende Zerteilbarkeit und daher auch eine schlechte pflanzeuphysiologische Wirkung ergeben.
Wendet man dagegen einen zu niedrigen Druck an, um dadurch eine leichte Zerteilbarkeit der Körper zu erhalten, dann reicht ihre Härte für eine gute Haltbarkeit und Abriebfestigkeit nicht aus, und die
Menge des bei der Lagerung und dem Transport anfallenden Staubes wird zu gross.
Durch die erfindungsgemässe Behandlung des z. B. trockenen, staubförmigen Thomasmehls oder seiner Mischungen mit wässrigen Bindemittellösungen wird das Ausgangsmaterial nicht nur in einen verformbaren Zustand übergeführt, sondern es kann gleichzeitig auch erreicht werden, dass die Staubkörnchen sich miteinander verkleben, wodurch sie unter verhältnismässig geringem Druck leicht verdichtet und in gleichgrosse Körner übergeführt werden können, die durch ihren Bindemittelgehalt selbst im nichtgetrockneten Zustand schon haltbar sind.
Die erhaltenen Körner werden anschliessend getrocknet. Diese Trocknung kann in Trockentrommeln, in Etagen- oder auf Bandtrocknern, in Turbinentrocknern oder mittels Wirbeltrocknern oder anderen bekannten Trocknungseinrichtungen erfolgen. Man kann auch eine sogenannte Reaktionstrocknung durch führen, d. h. auf der Oberfläche der hergestellten Körner in bekannter Weise eine Reaktion zwisdhen aufgesprühter Säure und aufgepudertem Kalk, Rohphosphatmehl oder Thomasmehl oder zwischen aufgesprühtem Ammoniak und aufgesprühter Säure unter Bildung der entsprechenden Salze eintreten lassen, unter gleichzeitiger Auslösung entsprechender Reaktionstemperaturen, die zu einer Abtrocknung der Oberfläche führen.
So kann beispielsweise ein aus Thomasmehl gebildetes Korn in einer nachgeschalte- ten Apparatur, sei es einem Granulierteller, einem Beton-oder TaumeImischer oder einer anderen geeigneten Apparatur, mit soviel Schwefelsäure an der Oberfläche bedüst werden, dass anschliessend oder gleichzeitig weiterhin zugefügtes feinpulvriges Thomasmehl oder eine andere kalkhaltige Substanz mit der Säure an der Oberfläche des Korns unter lebhafter Wärmeentwicklung reagiert, wobei Calciumsulfat entsteht.
Bei Verwendung von Rohphosphatmehl und der zum Aufschluss zu Monocalciumphosphat benötigten Menge Schwefelsäure bildet sich auf der Oberfläche der Körner eine wasser- bzw. citratlösliches P206 enthaltende harte Schale.
Man kann auch auf die Oberfläche der Körner Schwefelsäure oder Phosphorsäure aufbringen und diese mit freiem Ammoniak zu Ammonsulfat bzw.
Ammonphosphat umsetzen oder an deren Stelle ein gemäss deutscher Patentschrift Nr. 1 094764 und ihren Zusatzpatenten durch Einwirkung von Säure und Ammoniak in einer Reaktionsglocke gebildetes Reaktionssalzgemisch aufbringen, wodurch die Körner mit einer Stickstoffsalzschicht überzogen werden und die sonst üblichen Ammoniakverluste nicht ein treten, da die Oberfläche der Körner vorher mit der verwendeten Säure neutralisiert wird, so dass eine Umsetzung des Ammonsalzes mit dem freien Kalk nicht möglich ist und somit auch keine Stickstoffverluste eintreten können. In allen Fällen tritt durch die entstehenden Reaktionstemperaturen eine Wärmetönung auf, die für eine gute Trocknung und Härtung der Körner ausreicht.
Die für die Überführung des Ausgangsmaterials in einen formbaren Zustand verwendeten wässrigen Bindemittellösungen können auch gemeinsam, gegebenenfalls in Emulsionsform, mit Wuchsstoffen, Spurenelementen oder anderen das Pflanzenwachstum begünstigenden Stoffen oder auch mit Bodenschädlinge bekämpfenden Mitteln angewandt werden, wodurch eine erhöhte Düngewirkung oder andere spezielle Wirkungen erzielt werden können.
Die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendbaren Maschinen nach dem Walzendruckverfahren bestehen, z. B. aus 2 oder mehreren, gegenläufig gelochten Zylindern, wobei das bindemittelhaltige feuchte Material kontinuierlich auf die Zylinder aufgebracht und durch die Löcher hindurchgetrieben wird. Die sich bildenden Stränge können dann je nach der Grösse der gewünschten Einzelkörner abgeschnitten werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das bindemittelhaltige Material mittels zweier gegenläufiger Walzen im Innern einer sich drehenden, gelochten Hohitrommel zu einem Band geformt und dieses durch die Löcher der Trommel hindurchgedrückt wird, wobei die austretenden Formlinge durch ein Messer abgeschnitten werden. Bei dem Wälzdruckverfahren wird das Material, z.
B. durch zwei gegeneinander laufende Spezialzahnräder geführt, deren eines im Zahngrund Bohrungen aufweist, durch die die Masse gedrückt wird, wobei die im Innern der Zahnräder austretenden Formlinge durch Messer abgeschabt werden.
In den folgenden Beispielen sind Teile gleich Gewichtsteile, falls nichts anderes angegeben ist.
Beispiel I
In einem nach dem Wirbel- und Schleuderprinzip kontinuierlich arbeitenden Intensivmischer, einem sogenannten Lödige-Mischer, wird Thomasmehl mit 16% P205 mit 14% einer 1% Sulfitablauge von 350 Be enthaltenden wässrigen Lösung unter ständiger Rührbewegung des pflugscharähnlichen Schleuderwerks vermischt bzw. so verknetet, dass eine verformbare Masse entsteht, die laufend auf 2 sich gegeneinander drehende Walzen im Innern einer sich drehenden, mit Löchern von etwa 4 mm RI versehenen Hohltrommel zugeführt wird.
Die hierbei zu einem Band geformte Masse wird durch die auf der Innenwand aufsitzende Walze durch die Bohrungen der Hohltrommel gedrückt, und die austretenden gleichgrossen Formlinge werden dann durch Schabenmesser abgeschnitten und einem Turbinentrockner zur künstlichen Trocknung bei etwa 1000 C zugeführt.
Es entstehen harte und gut haltbare, zylinderförmige Körner aus Thomasmehl, die auch bei stärkerer Transport- oder Druckbeanspruchung keinerlei Abrieb mehr ergeben und auch nicht mehr zur Staubbildung neigen. In Wasser oder im Boden zerfallen sie schnell wieder in ihre Ausgangsfeinmehlbeschaffenheit.
Beispiel 2
In dem in Beispiel 1 beschriebenen Mischer aus 75 Teilen Thomasmehl mit 16 % P2O5 und 25 Teilen Kalidüngesalz mit 60 % K2O mit 9 Teilen einer 3 % igen wässrigen Polyvinylalkohollösung innig vermischt und die daraus gebildete feuchte Masse kontinuierlich zwei gegenläufigen, gelochten Walzen, unter denen sich eine dritte, entgegen dem Uhrzeigersinn laufende Walze befindet, zugeführt. Dabei wird die Masse durch die Zylinder hindurchgedrückt und die Presslinge gewünschter Grösse-diese hängt von dem Querschnitt der Bohrungen ab - abgeschnitten.
Die gleichgrossen Körner treten aus dem Innern der Walzen aus und fallen in einen darunter aufge- stellten Granulierteller mit Ringkanal. Hier werden auf die Oberfläche eines jeden Korns, das im vorliegenden Fall 3 mm besitzt, beispielsweise 43,5 mg eines auf 90% durch ein Sieb mit 1600 Maschen/cm2 vermahlenen Marokkophosphates mit 34,5 % P205 unter gleichzeitigem Aufdüsen von 37 mg Schwefelsäure von 600 Be aufgeschichtet. Dadurch entstehen 4 mm grosse Körner, die aus einem 3-mm Kern von Thomasphosphatkali mit 12% P9O und 15 % K20 und einer diesen umgebenden, 1/2 mm starken Hülle von Mono- bzw. Dicalciumphosphat bestehen, in dem die Phosphorsäure in wasser- und citratlöslicher Form vorliegt.
Die Gesamtzusammensetzung ist 55 Teile Thomasphosphatkali 12/15 und 45 Teile Superphosphat, mithin also 14% Pro5, 8 % K2O sowie noch verbleibende 5 % H2O.
Beispiel 3
In einem Draismischer werden 18,5 Teile Harnstoff 46 %, 49,5 Teile Thomasmehl 76, 2 % und 32,5 Teile K2SO4 50 % unter Zusatz von 10 Teilen einer Schwefelsäure von 50 Be und 5 Teilen einer 10prozentigen Knochenleimlösung vermischt und die daraus hergestellte plastische Masse einer nach dem Wälzdruckverfahren arbeitenden, aus zwei gegenläufigen Spezialzahnrädern, deren eines im Zahngrund Bohrungen aufweist, bestehenden Granulatformmaschine zugeführt, wobei die im Innern der Zahnräder austretenden Komprimate - sie sind im vorliegenden Fall 2 mm gross, da die Bohrungen 2 mm betragen Dadurch Messer abgeschabt bzw. abgeschnitten werden.
Die so entstandenen, masshaltigen Formlinge mit 2 mm Durchmesser und 2 mm Länge werden dann in einem Tellergranulator an der Oberfläche mit 3 Teilen Phosphorsäure von 100 Be neutralisiert und anschliessend mit dem aus (NH4)2SO4 bestehenden Reaktionsprodukt überzogen, das aus 0,25 Teilen NH3 und 0,925 H2SO4 von 600 Be für jeweils 1 Teil (NH) 2SO4 entstanden ist.
Die Reaktionsmasse wird bei der Umdrehung des Granulators mittels einer eine Zweistoffdüse enthaltenden Reaktionsglocke auf die abrollenden Formlinge aufgebracht, und zwar so viel davon, dass Höhe und Breite derselben im Endzustand 3 mm betragen.
Dadurch erhält man gleichgrosse Granulate, deren äussere Schicht aus 65 % (NH4)2SO4 und deren Kern aus 35 % einer 9% N, 8 % P200 und 16% K2O enthaltenden Mischung besteht, was einem Nährstoffge- halt des Fertiggranulats von 22% N und 8 % P200 und 16 % K2O entspricht. Die durch die Reaktion von Ammoniak und Säure unter Bildung von Ammonsulfat ausgelöste Reaktionstemperatur ist so hoch, dass nicht nur das mit der Säure eingebrachte Wasser wieder restlos verdampft, sondern gleichzeitig auch noch weitere Feuchtigkeit in den Kernkomprimaten verdampft wird.
Process for graining Thomas flour and its mixtures
Fertilizers in powder form are used less and less today because of the unavoidable dust losses and because of the nuisance that occurs when spreading; the usual spreading machines are also poorly suited for spreading powdery fertilizers, since they only achieve a small spreading width and at the same time create a cloud of dust. These disadvantageous phenomena also occur in particular when sprinkling Thomas flour and its mixtures with other nutrients.
The present invention has therefore set itself the task of converting powdered Thomas flour or its mixtures with other nutrient salts into a granular form that is no longer dusty and suitable for spreading with the usual spreading machines.
It is already known to convert superphosphate and its mixtures with other nutrients with the addition of inorganic or organic binders, preferably water glass or bentonite, into the granulated state. Various proposals have also been made for the granulation of Thomas flour and its mixtures. For example, Thomas flour is granulated with water or very dilute sulfuric acid or phosphoric acid and the surface of the granules obtained is sprayed with small amounts of concentrated sulfuric acid or phosphoric acid. According to another known method, mixtures of Thomas flour and potassium salts are moistened with water and granulated in known granulating devices, preferably to about 90% of a particle size of 0.1 to 1.0 mm, and the granules obtained are then dried.
It has now been found that Thomas flour or its mixtures with other plant nutrients, preferably with potassium salts or urea, can be granulated by first mixing Thomas flour or the mixtures mentioned with 1 to 16 parts by weight (based on Thomas flour or mixture) 0.1 to 20% aqueous solution of an organic binder is converted into a moldable state, after which the moldable mass obtained is shaped into uniform grains by means of a pressing device, which are then dried physically or by chemical reaction heat or coated with powdery absorbent substances. For this purpose, powdered starting material is preferably used.
Organic binders are u. a. Sulphite waste liquor, bone glue, gelatine, polyvinyl alcohol, cellulose sodium glycolate, water-soluble phenol-formaldehyde resins, urea, melamine or other amine-formaldehyde resins. With the organic binders, sulfuric acid and / or phosphoric acid of 5-20 Be or highly diluted nitric acid can optionally also be added in order to improve the physiological effect of the plants.
The Thomas meal made deformable by the binding agent or its mixtures are then compressed by means of pressing devices, preferably those that work according to the roller pressing process or the roller printing process, and converted into grains of the same size, whereby care should be taken that the applied pressure is not too high, i.e. . H. is around 3 to 7 kg / cm, so that the grains produced can easily be broken down into their original fine flour quality after being scattered on the ground. So it should be easy to divide, even with water.
If the compaction were to be carried out under too high pressure and in this way, in the most extreme case, would press plates out of the powdery fertilizers, which would have to be crushed again afterwards in order to obtain the desired grains of the same size for fertilization by sifting them a completely inadequate divisibility and therefore a poor plant physiological effect.
On the other hand, if too low a pressure is applied in order to make the bodies easy to divide, then their hardness is not sufficient for good durability and abrasion resistance
The amount of dust generated during storage and transport is too great.
The inventive treatment of the z. B. dry, dusty Thomas meal or its mixtures with aqueous binder solutions, the starting material is not only converted into a deformable state, but it can also be achieved at the same time that the dust grains stick together, whereby they are easily compacted under relatively low pressure and into grains of the same size can be transferred, which are already durable due to their binder content even in the non-dried state.
The grains obtained are then dried. This drying can take place in drying drums, in deck or belt dryers, in turbine dryers or by means of vortex dryers or other known drying devices. So-called reaction drying can also be carried out, d. H. on the surface of the produced grains in a known manner a reaction between sprayed acid and powdered lime, raw phosphate flour or Thomas flour or between sprayed ammonia and sprayed acid with the formation of the corresponding salts, with simultaneous triggering of corresponding reaction temperatures, which lead to a drying of the surface.
For example, a grain formed from Thomas flour can be sprayed with enough sulfuric acid on the surface in a downstream apparatus, be it a granulating plate, a concrete or TaumeIm mixer or some other suitable apparatus, that subsequently or at the same time further added finely powdered Thomas flour or a other calcareous substance reacts with the acid on the surface of the grain, generating vigorous heat, producing calcium sulfate.
When using raw phosphate flour and the amount of sulfuric acid required to break it down into monocalcium phosphate, a hard shell containing water or citrate-soluble P206 is formed on the surface of the grains.
You can also apply sulfuric acid or phosphoric acid to the surface of the grains and convert them with free ammonia to ammonium sulfate or
React ammonium phosphate or, in its place, apply a reaction salt mixture formed by the action of acid and ammonia in a reaction bell according to German Patent No. 1 094764 and its additional patents, whereby the grains are coated with a nitrogen salt layer and the otherwise usual ammonia losses do not occur, since the surface the grain is neutralized beforehand with the acid used, so that a conversion of the ammonium salt with the free lime is not possible and thus no nitrogen losses can occur. In all cases, the resulting reaction temperatures produce an exotherm that is sufficient for good drying and hardening of the grains.
The aqueous binder solutions used to convert the starting material into a malleable state can also be used together, optionally in emulsion form, with growth substances, trace elements or other substances that promote plant growth or with agents that control soil pests, whereby an increased fertilizing effect or other special effects are achieved can.
The machines that can be used for the process according to the invention are based on the roller printing process, e.g. B. of 2 or more, oppositely perforated cylinders, wherein the binder-containing moist material is continuously applied to the cylinder and driven through the holes. The strands that are formed can then be cut off depending on the size of the individual grains desired. Another possibility is that the binder-containing material is formed into a band by means of two counter-rotating rollers inside a rotating, perforated hollow drum and this is pressed through the holes of the drum, the emerging briquettes being cut off by a knife. In the rolling printing process, the material, e.g.
B. guided by two mutually opposing special gears, one of which has holes in the tooth base through which the mass is pressed, whereby the briquettes emerging inside the gears are scraped off by a knife.
In the following examples, parts are parts by weight, unless otherwise specified.
Example I.
In an intensive mixer that works continuously according to the vortex and centrifugal principle, a so-called Lödige mixer, Thomas flour with 16% P205 with 14% of an aqueous solution containing 1% sulphite waste liquor of 350 Be is mixed or kneaded in such a way that a deformable mass is created, which is continuously fed on 2 counter-rotating rollers inside a rotating hollow drum provided with holes of about 4 mm RI.
The mass, which is formed into a band, is pressed through the bores of the hollow drum by the roller sitting on the inner wall, and the emerging briquettes of the same size are then cut off by scraper knives and fed to a turbine dryer for artificial drying at about 1000 C.
The result is hard and durable, cylindrical grains made of Thomas flour, which, even when subjected to heavy transport or pressure, no longer produce any abrasion and also no longer tend to form dust. In water or in the ground, they quickly disintegrate into their original fine flour properties.
Example 2
In the mixer described in Example 1 of 75 parts of Thomas flour with 16% P2O5 and 25 parts of potash fertilizer salt with 60% K2O with 9 parts of a 3% aqueous polyvinyl alcohol solution, and the moist mass formed therefrom is continuously mixed with two counter-rotating, perforated rollers, under which a third, counterclockwise roller is fed. The mass is pressed through the cylinder and the pellets of the desired size - this depends on the cross section of the bores - cut off.
The grains of the same size emerge from the inside of the rollers and fall into a granulating plate with an annular channel placed underneath. Here, for example, 43.5 mg of a moroccan phosphate with 34.5% P205, ground to 90% through a sieve with 1600 mesh / cm2, with 37 mg of sulfuric acid of 600 Be stacked. This results in 4 mm large grains consisting of a 3 mm core of Thomas phosphate potash with 12% P9O and 15% K20 and a surrounding, 1/2 mm thick shell of mono- or dicalcium phosphate, in which the phosphoric acid in water- and citrate soluble form.
The total composition is 55 parts Thomas phosphate potash 12/15 and 45 parts superphosphate, so 14% Pro5, 8% K2O and the remaining 5% H2O.
Example 3
18.5 parts of urea 46%, 49.5 parts of Thomas flour 76, 2% and 32.5 parts of K2SO4 50% with the addition of 10 parts of a sulfuric acid of 50 Be and 5 parts of a 10% bone glue solution are mixed in a Draismixer and the resulting solution is mixed plastic mass is fed to a granulate molding machine that works according to the rolling pressure process and consists of two counter-rotating special gearwheels, one of which has holes in the tooth base, whereby the compressed materials emerging inside the gearwheels - in the present case they are 2 mm in size, because the holes are 2 mm be scraped off or cut off.
The resulting, dimensionally stable moldings with a diameter of 2 mm and a length of 2 mm are then neutralized on the surface with 3 parts of phosphoric acid of 100 Be in a plate granulator and then coated with the reaction product consisting of (NH4) 2SO4, which consists of 0.25 parts of NH3 and 0.925 H2SO4 of 600 Be for 1 part (NH) 2SO4 each time.
As the granulator rotates, the reaction mass is applied to the rolling moldings by means of a reaction bell containing a two-substance nozzle, and so much of it that the height and width thereof are 3 mm in the final state.
This gives granules of the same size, the outer layer of which consists of 65% (NH4) 2SO4 and whose core consists of 35% of a mixture containing 9% N, 8% P200 and 16% K2O, resulting in a nutrient content of the finished granules of 22% N and Corresponds to 8% P200 and 16% K2O. The reaction temperature triggered by the reaction of ammonia and acid with the formation of ammonium sulphate is so high that not only the water brought in with the acid evaporates completely, but at the same time further moisture in the core compressed air is evaporated.