Verfahren zur Granulierung von Düngemitteln
Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Granulierung von Düngemitteln bekannt, insbesondere auch solche, die die Formgebung von Thomasmehl oder Rohphosphatmehl zum Gegenstand haben. Alle diese Verfahren hatten bisher jedoch immer den Nachteil, dass die danach hergestellten Granalien entweder zu weich, also nicht genügend abriebfest oder zu hart und dadurch zu wenig löslich bzw. pflanzenphysiologisch kaum wirksam waren.
Ebenso wenig war bisher ein brauchbarer Weg für die Herstellung von in ihrem Komgrössenbereich genau definierten Granalien aufgezeigt worden. Diese Frage aber, und zwar die Frage der Herstellung nicht zu grosser Granalien, hat indessen im Hinblick auf die Dürigewirkung dieser Produkte entscheidende Bedeutung, da aus zahlreichen pflanzenphysiologischen Gefäss- und Feldversuchen hinreichend bekannt ist, dass im allgemeinen, und das gilt in besonderem Masse für wasserunlösliche Düngemittel, wie Thomasmehl, nur die in einem Korngrössenbereich zwischen 0,1 und max. 2,5 mm liegenden Granalien eine pflanzenphysiologisch zufriedenstellende Wirksamkeit haben. Selbst, wenn sich grössere Granalien relativ schnell im Boden auflösen können, ist infolge ihrer Wasserunlöslichkeit ihre Wirksamkeit trotzdem nur beschränkt.
Weiter ist von Bedeutung, dass die nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Granalien weder ohne Unter- bzw. Überkorn hergestellt, noch, was besonders wichtig ist, mit den auf dem Markt befindlichen Maschinenstreuern staubfrei ausgebracht werden konnten.
Alle diese Nachteile vermeidet aber nun die vorliegende Erfindung.
Es wurde gefunden, dass pulverförmige Düngestoffe mit 3 bis 20 Gewichtsprozent Wasser oder wässerigen, anorganischen oder organischen Bindemittellösungen versetzt werden und mittels einer aus einem Rotor mit lose eingebauten Schlaghämmem bestehenden Granuliermaschine granuliert werden, bei der die Schlaghämmer mit einer Tourenzahl von 600 bis 8000 Umdrehungen pro Minute gegen ein auswechselbares Lochblech oder einen Siebeinsatz arbeiten.
Bei diesem Vorgang fallen in ihrem Körnungsbereich relativ gleichmässig grosse Granalien an, die keinerlei Staub mehr enthalten. Die Grösse und Härte der Granalien richtet sich dabei neben der Art, Menge und Konzentration der angewandten Bindemittel in erster Linie auch nach dem Lochdurchmesser bzw. der Maschenweite und Drahtstärke der verwandten Siebensätze.
Weiterhin kann noch die Form und Zahl der Schlaghämmer eine wichtige Rolle dabei spielen. Es ist zweckmässig, diese jeweils dem Granuliergut anzupassen, um den gewünschten optimalen Effekt zu erzielen.
Als Düngemittel, die bevorzugt nach diesem Verfahren in harte und abriebfeste Granalien mit optimaler Düngewirkung übergeführt werden können, kommen neben Thomasmehl und Rohphosphatmehl auch teilaufgeschlossene, feinstvermahlene Phosphatdüngemittel, Kalkstickstoff und Mischungen der vorgenannten Produkte mit anderen Pflanzennährstoffen sowie alle die Düngemittel in Frage, deren physikalische u. chemische Eigenschaften bei gleichzeitiger Anwendung der jeweils geeigneten Bindemittel die erfindungsgemässe Schlaghammergranulierung erlauben.
Als Bindemittel anorganischer Herkunft eignen sich vorzugsweise wässerige, gegebenenfalls gesättigte Lösungen oder Suspensionen von KCI, K.SO4, CaC12, Ca(NO3)2, MgCI,, MgSO4, Carnallit, Kieserit, Sylvinit, Kainit oder Sorel-Zement.
Als organische Bindemittel kommen in erster Linie die nach der Fermentation der Rüben- oder Rohrzuckermelasse anfallenden Rückstände, und zwar vorzugsweise die auf einen Wassergehalt von etwa 50% eingedickten Schlempen in Frage. Dann können aber auch Sulfitablauge oder die bei der Citronensäureherstellung oder der Spritfabrikation anfallenden Ablaugen, Cosein-, Knochen- und Stärkeleime, wässerige Lösungen von Kartoffelmehl, wasserlösliche Phenol- oder Harnstoffharze, Natriumcelluloseglykolat, Hydroxyäthylcellulose oder Polyacrylsäure angewandt werden.
Die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Granuliermaschine besteht aus Maschinengehäuse und Unterbau, beide in Stahlkonstruktion, wobei die Antriebsaggregate, Motor, stufenlosse Getriebe usw. in dem Gehäuse eingebaut sind. Das zu granulierende Material gelang über eine Beschickvorrichtung auf einen mit Schlag hämmern ausgerüsteten Rotor, der mit einer Drehzahl zwischen 600 und 8000 UpM gegen gelochte Bleche oder Siebe arbeitet.
Durch die Anwendung dieser Granuliermaschine für die Verarbeitung der mit geeigneten Bindemitteln vorbefeuchteten Dünge stoffe kann man in einigen Fällen völlig auf eine künstliche Trocknung verzichten. Hier reicht meistens schon eine Ablagerungszeit von wenigen Stunden aus, um den gewünschten Erhärtungseffekt zu erzielen.
Im allen den Fällen aber, in denen das betreffende Düngemittel mit Wasser oder mit solchen Bindemitteln behandelt worden ist, die bei der Ablagerung keine ausreichende Härte bringen, muss das erhaltene Granulat noch zusätzlich künstlich getrocknet werden.
Das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1
In einer mit einem Schlagschaufel-Mischknetwerk ausgestatteten, vollkontinuierlich arbeitenden Misch- und Knetmaschine werden 10 t/h eines 16% P5O5 enthaltenden Thomasmehls mit 10 Gewichtsprozent einer nach der Fermentation von Rübenmelasse verbleibenden, auf einen Wassergehalt von etwa 50% eingedickten Schlempe innig verknetet und die so gleichmässig angefeuchtete Masse durch eine aus einem Rotor mit losen Schlaghämmern bestehende Granuliermaschine mit einer Antriebsleistung von 30 PS gegeben. Dabei wird die Masse durch die mit 7000 UpM umlaufenden Schlaghämmer durch ein mit 2 mm grossen Löchern versehenes Lochblech gearbeitet.
Die dabei in einer Korngrösse von 0,2 bis 1,5 mm anfallenden Thomasmehlgranalien trocknen auf Lager relativ schnell ab und erhärten dabei so stark, dass sie bereits nach 3 bis 4 Stunden in absolut harter und abtriebfester Form vorliegen.
Man erhält auf diese Weise 10 t/h granuliertes Thomasmehl mit 15% P5O,.
Beispiel 2
Einer Granuliermaschine gleicher Konstruktion, wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit einer Antriebsleistung von nur 15 PS werden 5 t/h eines mit 8 Gewichtsprozent einer 30%igen Calciumnitratlösung angefeuchteten, auf eine Feinheit von 90SO Durchgang durch Sieb DIN 100 vermahlenen Marokkophosphates mit 34% P.2Or, aufgegeben. In der Maschine arbeiten die Schlaghämmer die angefeuchtete Masse gegen einen Siebeinsatz, der eine Maschenweite von 3 mm und eine Drahtstärke von 0,05 mm hat.
Dabei fallen 5 t/h eines staubfreien Granulats mit einer Korngrösse von 0,5 bis 2,0 mm an, das nach kurzer Lagerzeit zu einem absolut lager- und transportfesten, 34% Gesamt-P2O und 12,2% citronensäurelösliches P2O5 enthaltenden Düngemitteigranulat erhärtet.
Beispiel 3
61 Gewichtsteile eines 16,5% P2O enthaltenden Thomasmehls werden mit 22 Gewichtsteilen Harnstoff 46% N und 17 Gewichtsteilen Chlorkali 60% K2O in einem Doppelwellenpaddelmischer innig miteinander vermischt, wobei man im letzten Drittel des Mischers 6 Gewichtspro- zent, bezogen auf die Gesamtmischung, Wasser einsprüht.
Das erhaltene feuchte Gemisch wird wieder in der bereits beschriebenen Granuliermaschine, die im vorliegen- den Fall eine Antriebsleistung von 5 PS hat, verarbeitet.
Dabei wird die Masse mit vorne abgeflachten Schlaghämmem gegen ein Lochsieb mit 4 mm Lochdurchmesser gearbeitet, wodurch 1 t/h 1 bis 3 mm grosse Granalien anfallen, die anschliessend künstlich getrocknet werden.
Es entsteht so ein hartes, 10% Stickstoff, 10% citronensäurelösliche Phosphorsäure und 10% Kali enthaltendes, gut maschinenstreufähiges Granulat.
Process for granulating fertilizers
Numerous methods for granulating fertilizers are already known, in particular also those which have the shaping of Thomas flour or rock phosphate flour as their object. However, up to now, all of these processes always had the disadvantage that the granules produced in accordance with them were either too soft, i.e. not sufficiently abrasion-resistant, or too hard and therefore too insoluble or hardly effective in terms of plant physiology.
Likewise, a useful way for the production of granules precisely defined in their grain size range had not been shown so far. However, this question, namely the question of the production of granules that are not too large, is of decisive importance with regard to the drought effect of these products, since it is sufficiently known from numerous plant-physiological vessel and field tests that in general, and this applies in particular to water-insoluble fertilizers, such as Thomas flour, only those in a grain size range between 0.1 and max. 2.5 mm lying granules have a plant-physiologically satisfactory effectiveness. Even if larger granules can dissolve relatively quickly in the soil, their effectiveness is still limited due to their insolubility in water.
It is also important that the granules produced according to the previously known processes could neither be produced without undersized or oversized particles, nor, which is particularly important, could be applied dust-free with the machine spreaders available on the market.
However, the present invention now avoids all these disadvantages.
It has been found that powdered fertilizers are mixed with 3 to 20 percent by weight of water or aqueous, inorganic or organic binder solutions and granulated by means of a granulating machine consisting of a rotor with loosely built-in hammers, in which the hammers with a number of revolutions of 600 to 8000 revolutions per Minute against a replaceable perforated plate or a sieve insert.
During this process, relatively evenly large granules are produced in their grain size range, which no longer contain any dust. The size and hardness of the granules depends primarily on the type, amount and concentration of the binding agent used, as well as the hole diameter or the mesh size and wire size of the sieve sets used.
Furthermore, the shape and number of the hammers can play an important role. It is advisable to adapt these to the granulated material in order to achieve the desired optimal effect.
As fertilizers, which can preferably be converted into hard and abrasion-resistant granules with an optimal fertilizing effect by this process, in addition to Thomas flour and raw phosphate flour, partially digested, finely ground phosphate fertilizers, calcium cyanamide and mixtures of the aforementioned products with other plant nutrients, as well as all the fertilizers whose physical and similar properties can be used . chemical properties with simultaneous use of the respectively suitable binders allow the impact hammer granulation according to the invention.
Suitable binders of inorganic origin are preferably aqueous, optionally saturated solutions or suspensions of KCl, K.SO4, CaC12, Ca (NO3) 2, MgCl, MgSO4, carnallite, kieserite, sylvinite, kainite or Sorel cement.
The residues that arise after the fermentation of the beet or cane sugar molasses are primarily used as organic binders, preferably the stillages thickened to a water content of about 50%. But then it is also possible to use sulphite waste liquor or the waste liquors that arise in the production of citric acid or fuel production, cosein, bone and starch glues, aqueous solutions of potato flour, water-soluble phenol or urea resins, sodium cellulose glycolate, hydroxyethyl cellulose or polyacrylic acid.
The granulating machine required to carry out the process consists of a machine housing and a substructure, both of which have a steel construction, with the drive units, motor, continuously variable transmission, etc. being built into the housing. The material to be granulated was fed via a loading device onto a rotor equipped with a hammer, which works at a speed of between 600 and 8000 rpm against perforated metal sheets or sieves.
By using this granulating machine for processing the fertilizers pre-moistened with suitable binders, in some cases it is possible to completely dispense with artificial drying. In most cases, a deposition time of a few hours is enough to achieve the desired hardening effect.
In all cases, however, in which the fertilizer in question has been treated with water or with binding agents that do not provide sufficient hardness when deposited, the granules obtained must also be artificially dried.
The method according to the present invention is explained in more detail by the following examples:
example 1
In a fully continuous mixing and kneading machine equipped with a paddle-paddle mixer, 10 t / h of a Thomas meal containing 16% P5O5 are intimately kneaded with 10% by weight of a stillage remaining after fermentation of beet molasses, thickened to a water content of about 50%, and the So evenly moistened mass passed through a granulating machine consisting of a rotor with loose hammers with a drive power of 30 HP. The mass is worked through a perforated plate provided with 2 mm holes by the hammers rotating at 7000 rpm.
The Thomas flour granules, which are 0.2 to 1.5 mm in size, dry relatively quickly in storage and harden so strongly that they are in an absolutely hard and abrasion-resistant form after just 3 to 4 hours.
This gives 10 t / h of granulated Thomas flour with 15% P50.
Example 2
A granulating machine of the same construction as described in Example 1, but with a drive power of only 15 HP, is fed 5 t / h of a 34% morocco phosphate moistened with 8% by weight of a 30% calcium nitrate solution and ground to a fineness of 90 ° through a DIN 100 sieve. P.2Or, abandoned. In the machine, the hammers work the moistened mass against a sieve insert with a mesh size of 3 mm and a wire thickness of 0.05 mm.
This results in 5 t / h of dust-free granules with a grain size of 0.5 to 2.0 mm which, after a short storage time, harden to form fertilizer granules containing 34% total P2O and 12.2% citric acid-soluble P2O5, which are absolutely stable in storage and transport .
Example 3
61 parts by weight of a Thomas meal containing 16.5% P2O are intimately mixed with 22 parts by weight urea 46% N and 17 parts by weight chlorine potassium 60% K2O in a double-shaft paddle mixer, 6% by weight, based on the total mixture, of water in the last third of the mixer sprayed.
The moist mixture obtained is processed again in the granulating machine already described, which in the present case has a drive power of 5 HP.
The mass is worked with hammer flattened at the front against a perforated sieve with a 4 mm hole diameter, whereby 1 t / h 1 to 3 mm large granules are obtained, which are then artificially dried.
The result is a hard, 10% nitrogen, 10% citric acid-soluble phosphoric acid and 10% potassium containing granulate that is easy to machine-spread.