DD213666A1 - Verfahren zur entschaeumung von ammoniumnitrathaltigen salzschmelzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Schaeumen auf ammoniumnitrathaltigen Salzschmelzen bei der Duengemittelherstellung. Es soll die bei der Herstellung vonKalkammonsalpeter-Granulat auftretende Schaumschicht verhindert und der Einsatz von schaumbildenden Kalkmehlen ermoeglicht werden. Es wurde gefunden, dass die Schaumstabilitaetdurch kationische ampholytische und nichtionische stickstoffhaltige chemische Substanzen herabgesetzt wird.

Description

YEB CHEMIBKOMBINAT BIITBRPELD 2290

Verfahren zur Entschäumung von aminoniumnitrathaltigen Salzschmelzen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Schäumen' auf ammoniumnitrathaltigen Salzschmelzen bei der Düngemittelherstellung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung von Düngemitteln durch Aufschmelzen eines oder mehrerer Salze und Zusatz von pulverförmigen Komponenten mit anschließender Granulierung erfolgt in Rührgefäßen. Speziell bei der Herstellung von Kalkammonsalpeter werden in eine.Ammoniumnitrat schmelze" bei 150 ⁰C bis 160 ⁰G Kalkmehl und bei der Herstellung von Bor-KAS Kalkmehl und Borsäure eingerührt und homogenisiert. Bei der· Vermischung kommt es zu einer chemischen Reaktion der Hauptkomponenten. Dieser verfahrenstechnische Schritt

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wird-in starkem Maße durch die Eigenschaften der Reaktionspartner bestimmt und ist in den Fällen erschwert, wo es bei Abgabe gasförmiger Reaktionsprodukte zur Bildung -von stabilen Schaumschichten kommt.

Sine Eigenschaft von Naturstoffen ist es, daß sie sich über lange prähistorische Zeiträume gebildet haben und somit Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung bzw. in ihrem physiko-chemischen Verhalten aufweisen. Speziell bei der Kalkammons'alpeterherst ellung wird beobachtet, daß eingesetztes calcitisches Kalkmehl, z. B. auf Grund von Bitumenablagerungen in den Kalksteinschichten, von der Ammoniumnitratschmelze unterschiedlich benetzt wird. Durch das Auftreten gasförmiger Reaktionsprodukte wird auf der Salzschmelze eine Schaumschicht erzeugt, die bei Abkühlung erstarrt, den Produktionsablauf behindert sowie die Qualität des Düngemittelgranulates verschlechtert.

Bisher kann das Schäumen der Salzschmelze nur dadurch verhindert werden, daß derartig schäumende Kalkmehle von der Verarbeitung ausgeschlossen werden. Durch eine Vermischung schäumender Kalkmehle mit nichtschäumenden Sorten kann zwar das Schäumen bei hohem Verdünnungsgrad zurückgedrängt werden. Diese technische Lösung erfordert jedoch zusätzlichen Lagerauf?/and und ist von der Verfügbarkeit nichtschäumender Kalkmehle abhängig .

Üblicherweise wird in wäßrigen Medien das Schäumen dadurch verhindert, daß sogenannte Entschäumer in kleinster Menge dem wäßrigen System zugesetzt werden. Solche Verbindungen sind in ihrer ?/irkung prinzipiell an die wäßrige Phase gebunden und nicht auf andere Systeme übertragbar. In fast wasserfreien Salz--

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schmelzen, bei den relativ hohen Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes und für stark oxidierende Salze sind die bekannten Entschäumer aus wäßrigen Systemen nicht anwendbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die bei der Herstellung von Kalkaamonsalpetergranulat auf der Salzschmelze auftretende, störende stabile Schaumschicht zu verhindern und dadurch, den technischen Einsatz von schaumbildenden Kalkmehlen zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Auftragen bestimmter chemischer und feinverteilter Substanzen auf die Grenzfläche z\vischen den festen Partikeln des Kalkmehles und der Ammoniumnitrat-Schmelzphase die Stabilität der entstehenden Schaumschicht herabzusetzen und im technischen Prozeß die Verarbeitung von schäumenden Kalkmehlen zu ermöglichen. Es wurde gefunden, daß zur Herabsetzung der Schaumstabilität im Schmelzsystem Ammoniumnitrat-Feststoff substratspezifisch wirksame kationische, ampholytische und nichtionische stickstoffhaltige chemische Substanzen geeignet sind, die im betreffenden Temperaturbereich oberhalb 100 ⁰C in der Schmelze verteilt werden und mit hoher Geschwindigkeit an den Grenzflächen, vorzugsweise am betreffenden Peststoff oder den enthaltenen Verunreinigungen adsorbiert werden. Der Peststoff ist im Falle der Kalkammonsalpeterherstellung calcitischer Kalk und seine bituminösen Verunreinigungen. Als besonders wirksame stickstoffhaltige

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Verbindungen wurden erfindungsgeinäß kationische grenzflächenaktive Stoffe auf der Basis von aliphatischen primären und sekundären Aminen erkannt, deren Organylreste teilweise ungesättigt sind und mindestens 12 Kohlenstoffatome enthalten. Vorzugsweise v/erden Salze und Quartärnierungsprodukte von gesättigten und ungesättigten Fettaminen, der von diesen abgeleiteten sekundären Amine und der ίΤ-alkylierten Ethylen- und Propylendiamine eingesetzt.

Als wirksame ampholytische stickstoffhaltige Verbindungen werden Aminobisalkylenphosphonsäuren, vorzugsweise IT,lI-Bis-(phosphonomethyl)glycin,, verwendet· Die Stoffe werden erfindungsgemäß in einer Konzentration von 0,001 bis 0,4 Masse-%, bezogen auf die Salzschmelze, auf die Grenzfläche des Feststoffes, vorzugsweise des Kalkmehles bei der Kalkammonsalpetergewinnung, aufgetragen, indem eine wäßrige Lösung oder Suspension der wirksamen Substanzen, auf den Feststoff, im Falle der' Kalkammonsalpetergewinnung auf das Kalkmehl, oder auf die entstehende Schaumschicht aufgesprüht und dadurch eine gute Verteilung garantiert wird. !lach einer anderen erfindungsgemäßen Variante kann die wirksame Substanz auch direkt vor dem Eintrag in die Schmelze auf dem Feststoff, im Falle der Kalkammonsalpetergewinnung auf das Kalkmehl, gegeben, mit diesem vermischt und so.der Ammoniumnitratschmelze zugesetzt werden.

Die Wirksamkeit der Substanzen wird dagegen stark eingeschränkt, wenn man diese zuerst der Ammoniumnitratschmelze zusetzt und danach erst den schaumbildenden Feststoff, im Falle der Kalkammonsalpetergewinnung das Kalkmehl, hinzugibt. Die Eignung der wirksamen Substanzen im Ammoniumnitrat-Schmelzsystem wurde in einem Laborschaumtest wie folgt ermittelt:

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In einem zylindrischen KoI"ben mit flachem Boden und Magnetrührer werden 40 g Ammoniumnitrat aufgeschmolzen. Die •Temperatur der Schmelze wird mit einem Thermometer gemessen, nachdem sich eine Temperatur zwischen 160 und I65 ⁰G eingestellt hat, werden 13 g eines schäumend wirkenden Kalkmehles zugesetzt und untergerührt. Das schäumend wirkende Kalkmehl zeigt bei diesem Schäumtest eine stabile Schaumhöhe von 6 cm. Beim Zusatz von erfindungsgemäßen chemischen Substanzen durch spezielles Eintragen in die Salzschmelze wird die Stabilität der Schaumschicht vermindert. Ss werden instabile Schaumhöhen von 1 bis 2 cm bei gut wirksamen Substanzen erhalten. Die Substanzen werden in solchen Mengen zugesetzt, daß ihre Konzentration in der Salzschmelze zwischen 0,001 und 0,4 Masse-% liegt.

Die Untersuchungen mit diesem Schaumtest wurden an typischen Vertretern folgender Stoffklassen ausgeführt: Fettalkohole und Ethylenoxidaddukte, Pettamine, ihre Salze und Quartärnierungsprodukte, Fettsäuren und ihre Salze, Phosphorsäure- und Phosphorigsäureester und -amide, Dialky-1-hydrozyphosphonate, Dithiocarbaminate, Aldimine, Ethylen- und Propylendiamine und ihre Salze, Aminoxide, Phosphinoxide, Paraffinosidationsprodukte und Siloxanderivate. Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele für das Schmelzsystem Ammoniumnitrat calcitisches Kalkmehl erläutert werden.

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Ausführungsbeispiei Beispiel 1

Zu 13 g eines sciiaumbildenden Kalkinehles, das im Schäumtest eine stabile Schaumschicht von 6 cm bildet, werden 15 mg der Substanz 3>T,i7-Bis-(ph.osphonomethyl)glycin, die in 2 ml dest. Wasser gelöst sind, unter Bewegung auf das Kallonehl aufgedüst. Ein derartig mit H,H-Bis-(phQsphonomethyl)glycin modifiziertes Kalkmehl zeigt im Schäumtest eine Schaumhöhe von 2 cm, es wird keine stabile Schaumschicht ausgebildet..

Beispiel 2

Eine Maische, bestehend aus 40 g Ammoniumnitrat und 13g Kalkmehl, die nach einer Reaktionszeit von 2 Minuten bei I0O G eine stabile Schaumschicht von β cm aufweist, wird mit einer wäßrigen Suspension von 15 ag Hesadecylamin-Hydrοchlorid in 2 ml Wasser besprüht, lach 2 Minuten Oberflächenreaktion geht die Schaumschicht auf 2,5 cm zurück. rTach vollständiger Verteilung der Substanz Hesadexylamin-Hydrochiorid und Reaktion in der Schmelze wird keine stabile Schaumschicht mehr gebildet.

Beispiel 3

In 13 g eines schaumbildenden Kalkmehles, das im Schäumtest eine stabile Schaumschicht von 6 cm aufweist, werden 15 mg eines teilweise ungesättigten aliphatischen primären Amines'der Alkylkettenlängen C₁/- und C-Q, mit einem Gehalt von 15 bis 20 % sekundärem Amin, feinverteilt und im Mörser intensiv

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vermischt. Sin derartig mit teilweise ungesättigtem Amin vorbehandelt es Kalkmehl v/eist im Schäumtest eine Schaumhöhe von 1,5 cm auf, es wird keine stabile Schaumschicht ausgebildet.

Beispiel 4

Sine Maische, bestehend aus 4-0 g Ammoniumnitrat und 13 g Kalkmehl, die nach einer Reaktionszeit von 2 Minuten bei 16O ⁰G eine stabile Schaumschicht von β cm ausbildet, wird mit einer wäßrigen Suspension von 7,5 mg H-Octadecvl-propylendiamindioleat in 2,5 ml Wasser besprüht* Nach Reaktionszeit von 2 Minuten geht die Hohe der Schaumschicht auf 2 cm zurück und nach v/eiterer Einwirkung wird keine stabile Schaumschicht mehr gebildet.

Beispiel 5

Sine Maische, bestehend aus 40 g Ammoniumnitrat und 13g Kalkmehl, die nach einer Reaktionszeit von 2 Minuten bei 160 ⁰C eine stabile Schaumschicht von β cm ausbildet, wird mit einer Lösung von 7,5 mg Octadecyltrimethylammoniumchlorid in 2,5 ml Wasser besprüht. iTach 2 Minuten Sin?/irkungszeit geht die Höhe der Schaumschicht auf 2,5 cm zurück, um sich dann nicht mehr weiter auszubilden.

Beispiel 6

Sine Maische, best.ehend aus 40 g Ammoniumnitrat und 13g Kalkmehl, die nach einer Reaktionszeit von 2 Minuten bei 160 ⁰G eine stabile Schaumschicht von β cm ausbildet, wird mit einer Suspension von 15 mg

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eines Sulfates von teilweise ungesättigtem aliphatischen primärem (80 bis 85 %) und sekundärem (15 bis 20 %) Amin S der Alkylkettenlängen C-./- und C-q in 2 ml Wasser besprüht, lach vollständiger Verteilung wird eine instabile Schaumhöhe von 1,5 cm erreicht.

Beispiel 7

Eine Maische, bestehend aus 40 g Aimnoniumnitrat und 13g Kalkmehl, die nach einer Reaktionszeit von

2 Minuten bei 16O C eine stabile Schaumschicht von β cm ausbildet, wird mit einer Suspension von

30 mg eines Hydrogenphosphates von primärem Hexadecylamin (Molverhältnis 1 : 2) in 2 ml V/asser besprüht.

!lach erfolgter Oberflächenreaktion wird in 2 Minuten die Schaumhöhe auf 2,5 cm reduziert.

Claims (4)

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   Erfindunpsanspruch

   1. Verfahren zur Herabsetzung der Schaumstabilität von ainmoniumnitrathaltigen Salzschmelzen bei der Düngemittelherstellung, gekennzeichnet dadurch, daß in das Schmelzsystem Ammoniumnitrat-Peststoff substratspezifisch wirksame kationische ampholytische ' oder nichtionische stickstoffhaltige grenzflächenaktive Stoffe zugesetzt werden, die im betreffenden Temperaturbereich oberhalb 100 ⁰C im Schmelzsystem verteilt und an Grenzflächen, vorzugsweise am Peststoff, adsorbiert werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als kationische stickstoffhaltige grenzflächenaktive Verbindungen aliphatische primäre oder sekundäre Amine, vorzugsweise mit Organylresten, die teilweise ungesättigt sind und mindestens 12 Kohlenstoff atome enthalten, deren Salze und Quartärnierungsprodukte eingesetzt werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als ampholytische stickstoffhaltige Verbindungen Aminobisalkylenphosphonsäuren, vorzugsweise IT,iT-3is-(phosphonomethyl)glycin, eingesetzt werden.
4. 4. Verfahren nach den Punkten 1 und 2 oder 3> gekennzeichnet dadurch, daß die kationischen, ampholytischen oder nichtionischen stickstoffhaltigen grenzflächenaktiven Verbindungen vor dem Ξιη-trag auf der Feststoffkomponente des Schmelzsystems, vorzugsweise in wäßriger Lö-sung' oder Suspension, verteilt werden.

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   Verfahren nach den Punkten 1 Lind 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die kationischen ampholytischen oder nichtionischen stickstoffhaltigen grenzflächenaktiven Verbindungen auf der 'entstehenden Schaum-Schicht der Schmelze, vorzugsweise durch Versprühen in wäßriger Lösung oder Suspension, feinverteilt werden.