DD243274A1 - Verfahren zur herstellung von grobkoernigen kaliduengemitteln durch aufbaugranulation - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung granulierter Kaliduengemittel, die verstaerkt chloridische und sulfatische Magnesiumverbindungen enthalten und flotationsmittelbehaftet sind. Ziel und Aufgabe sind es, diese Salze auf der Basis einer Aufbaugranulation ohne Reduzierung der Flotationsmittelanteile zu Granulaten mit engem Kornband und hoher Festigkeit zu verarbeiten. Erfindungsgemaess werden die Nasssalze im Aufgabebereich einer Granuliertrommel durch gezielte Druckluftbeduesung intensiv zerteilt, befeuchtet, gemischt und gleichzeitig gerollt und der Rollvorgang im Anschluss daran durch Warmluftstrahlen, die auf die vorgeformten Aufbaugranulate einwirken, bei gleichzeitiger Fluidisierung und Antrocknung der Produktoberflaeche unterstuetzt wird. Die Erfindung kann in der Kaliindustrie angewendet werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von grobkörnigen Kalidüngemitteln durch Aufbaugranulation solcher Naßsalze, die verstärkt chloridische und/oder sulfatische Magnesiumverbindungen enthalten, und die mit Flotationsmittelbestandteilen behaftet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Verbesserung der Handhabbarkeit der Kalidüngemittel bei Transport- und Lagerprozessen, bei der weiteren Verarbeitung insbesondere beim Ausbringen mittels Streuvorrichtungen auf landwirtschaftlichen Nutzflächen sind bisher eine Reihe von körnungsverbessernden Maßnahmen bekannt geworden. Maßnahmen zur Verbesserung der Prozeßführung in den Vakuumkühlanlagen des Heißlöseprozesses durch das Prinzip der unterschlächtigen Verdampfung sind im DD WP 116143 beschrieben, während die Realisierung einer Flüssigkeitswirbelschicht mit Auskreisung des gewünschten Kornspektrums aus

diesem Prozeß in der Patentschrift DE OS 3127915 (Domnfng-Verfahren) dargestellt ist Bekanntist auctvdie Verlösung-des ._

anfallenden Zyklonsalzes gemäß der Patentschrift DD WP 103434 sowie der Einsatz der entstandenen Lösung im Deckprozeß mit dem Ziel, die auftretende Kornverfeinerung während des Deckprozesses zu reduzieren, entsprechend DDWP 120009, wobei ; diese Maßnahme erhöhte Kostenaufwendungen maschinentechnisch und energetisch nach sich ziehen. Bekannt ist auch die Rückführung von Zyklonensalz und/oder Klassierfeinem und/oder auch die Rückführung einer Teilstrommenge des getrockneten Fertigproduktes und deren Zumischen zum zu trocknenden Naßsalz. In der einfachsten Variante erfolgt die Zugabe direkt in der sogenannten Schurre zum Naßsalz. Der Effekt der Kornvergröberung kann stabilisiert werden, wenn das Rückführgut mit dem Naßsalz in geeigneten Transporteinrichtungen oder an Transportübergabestellen vor Eintritt in den Trockner gemischt wird, wobei der Mischeffekt durch einen geeigneten Mischer intensiviert werden kann, so beschrieben in der Patentschrift DDWP 158897. Es ist weiterhin bekannt, durch einen gekoppelten mehrstufigen Prozeß, der die Prozeßstufen der Zumischung von Staubprodukt zum Naßsalz vor Vortrocknung des gemischten Produktes, die eigentliche Trocknung, die Produktkühlung und Entstaubung des getrockneten Produktes umfaßt, ein nichtstaubendes, mit bestimmter Körnung vorliegendes Kalidüngemittel zu produzieren, bei gleichzeitiger spürbarer Senkung des spezifischen Energieverbrauches durch Wärmerückgewinnung, beschrieben im DD WP 200919. Bekannt ist auch die Herstellung von Preßgranulaten sowohl aus Vakuumkristallisaten als auch aus Flotationskonzentraten. Neben der eigentlichen Trocknung der Naßsalze sind insbesondere die Flotationskonzentrate einer thermischen Behandlung zu unterziehen, um den störenden Einfluß der anhaftenden Flotationsmittelanteile durch Abdunstung und teilweise Zersetzung in leichter flüchtige Bestandteile zu mindern. In der Patentschrift DE AS 1758978 ist ein zweistufiges Trocknungs- und Abröstverfahren beschrieben, wobei die heißen Abgase der Abröststufe zur Vortrocknung genutzt werden, um den energetischen Wirkungsgrad gegenüber einer einstufigen Fahrweise zu verbessern.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Verfahrensvarianten, die sich mit der Reduzierung der Flotationsmittelanteile bereits während des notwendigen Trocknungsprozesses durch die Zugabe von sogenannten Oxidationsmitteln befassen, so beschrieben in der Patentschrift DD-WP 153679, wonach eine Nitrit-/Nitratlösung dem Naßsalz vor Eintritt in den Trockner zudosiert wird beziehungsweise in der Patentschrift DD-WP 208144, nach der dem Naßsalz vor der Trocknung alkalische Substanzen allein oder in Kombination mit Oxidationsmitteln zugemischt werden.

Der negative Einfluß von Flotationsmittelanteilen oderAntibackmittelanteilen ist auch beim Einsatz von hochprozentigen Kalidüngemitteln in der Mischdüngerherstellung durch Aufbaugranulation, zum Beispiel KIAS doer Piaphoskan, bekannt. Man wirkt diesen negativen Erscheinungsformen entgegen, indem man die hochprozentigen Kalidüngemittel ohne Antibackmittel in der Aufbaugranulation einsetzt beziehungsweise die Zugabemenge aus Gründen der Freifließbarkeit nach oben begrenzt sowie Flotationskonzentrate nicht oder nur in ganz beschränktem Umfang in dieser Verfahrensstufe der Mischdüngerherstellung (Piaphoskan) durch Aufbaugranulation einsetzt.

Weiterhin ist eine Verfahrensvariante der Aufbaugranulation im DD WP 213203 beschrieben, mit der aus einem recht kompliziert zusammengesetzten Kalisalz, das zusätzlich flotativ aufbereitet worden ist, ein Aufbaugranulat hergestellt werden soll. Diese Verfahrensvariante umfaßt die Zudosierung von Klassierfeinem beziehungsweise auch Zyklonstaub zum Naßsalz die Befeuchtung und Vorgranulation in einem Mischer und die weitere Verdichtung des vorgranulierten Produktes in einer Granuliertrommel mitanschließenderTrocknung in bekannterWeise. Dabei soll ein Aufbaugranulat erzielt werden, das zu etwa 75% in dem gewünschten Kornbereich anfällt, wobei nur etwa 25% im Kreislauf geführt werden muß.

Aus der Literatur ist jedoch als Lehre bekannt, daß insbesondere bei Einsatz von Granuliertrommeln ein breites Kornband erzielt wird, so daß einerseits eine Klassierung zwingend erforderlich ist und andererseits technologisch entsprechend hohe Rückführraten bewältigt werden müssen, die 100 bis 400% betragen können (Verfahrenstechnik, Mechanische Verfahrenstechnik II, Seite 202, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1979). Damit wird diese Verfahrenvariante bei der Realisierung einer so hohen Produktion, wie sie für Kalisalzfabriken üblich ist, vom technologischen Aufwand her apparativ und energetisch, somit ökonomisch äußerst problematisch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, chloridische und/oder sulfatische Magnesiumverbindungen enthaltende Flotationsnaßsalze einer Aufbaugranulation zugänglich zu machen, ohne daß eine Reduzierung der Flotationsmittelanteile nach einem bekannten Verfahren vorgenommen werden muß, wonach zusätzliche Aufwendungen vermieden werden und die Verfahrensökonomie steigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches ermöglicht, aus Naßsalzen, die hohe Anteile chloridischer und/oder sulfatischer Magnesiumverbindungen enthalten und die zusätzlich auf ihrer Seitenoberfläche noch adsorptiv gebundene Flotationsmittelanteile haben können, Aufbaugranulate mit einem engen Kornband von 1,0 bis 4,0 mm bestimmter Kornverteilung und hoher Festigkeit herzustellen.

Das im Produktionsprozeß nach der mechanischen Entwässerung auf der Oberfläche noch Flotationsmittel enthaltende Naßsalz mit einer Feuchtigkeit von etwa 9,0 bis 12,0% wird in einem geeigneten Mischaggregat, beispielsweise einem Doppelwellenpaddelmischer, mit bereits getrocknetem, zurückgeführtem Trockengut vermischt. Dieses zugeführte Produkt, das sich aus dem Produkt der Entstaubunganlagen nach der Trocknung und/oder aus Klassierfeinem und/oder aus aufgemahlenem Grobgut zusammensetzen kann, wird gemeinsam mit dem Naßsalz am Mischereintritt in einer Menge von 10 bis 40% der Naßsalzmenge zugegeben.

Dabei ist eine solche Fahrweise des Mischers anzustreben, die das zurückgeführte Produkt intensiv mit dem Naßsalz vermischt. Das Primat der Fahrweise des Mischers liegt-dabet auf der Mischung der-beidenPraduktsträme jjnd.njc.ht auf ejner Vorgranulation im Mischer, so daß der Mischer mit etwa 40 bis 60 U/min und bei normaler Fahrweise mit einer Leistung von nur 50 bis 60 kW betrieben werden kann. Der Durchsatz des Mischers insgesamt soll dabei 40 bis 60t/h betragen. Bei kleintechnischen Untersuchungen an einer Granuliertrommel konnte ermittelt werden, daß das mechanisch entwässerte Naßsalz aus einem Flotationsprozeß mit hohen Anteilen chloridischer und sulfatischer Magnesiumverbindungen bereits bei Feuchtigkeitsgehalten von 9% einer Aufbaugranulation in einer Trommel unterzogen werden kann. Die erzeugten Granulate sind jedoch sehr weich und zerfallen leicht beim Eintrag in den Trommeltrockner, so daß ein angestrebter hoher Grobkornanteil im Fertigprodukt nicht zu realisieren ist. Der in Frage kommende Feuchtigkeitsbereich erstreckt sich bis zu 12,5% beziehungsweise 13,0%. Diebesten Aufbaugranulate wurden bei Feuchtigkeiten von 11,1 bis 1,20% ausschließlich durch ein Granulieren in der Granuliertrommel erreicht. Diese Granulate lagen zu 70 bis 85% in dem gewünschten Kornspektrum 1,0 bis 5,0 mm und waren mechanisch sehr stabil. Fallversuche mit Einzelkörnern von 2,0 bis 3,0mm aus 2m Höhe ergaben keine wesentliche Kornzerstörung oder hohen Bruckstückenanteil.

Es wurde gefunden, daß die Granulierflüssigkeit zur Erreichung des günstigsten Feuchtigkeitsbereichs sowohl im Mischer zugegeben werden kann, aber auch erst in der Granuliertrommel. Je nach Anfangsfeuchtigkeit des Naßsalzes und der Rückführrate liegt die Größenordnung bei 4 bis 8% der vorlaufenden Naßsalzmenge.

Als Granuliertrommel kommt eine einbautenlose Trommel mit einem Durchmesser von 2,6 bis 3,2m und einer Länge von 5,0 bis 8,0 m zur Anwendung, wobei die Abmessungen 3,0 m Durchmesser und 8 m Länge sich für dieses Verfahren als besonders günstig erwiesen haben.

Es wurde überraschend gefunden, daß ein relativ enges Kornband des Aufbaugranulates erreicht werden kann, wenn das über eine Einlaufschurre in die Granuliertrommel eingetragene Naßsalz, das bereits im Mischer auf den etwa erforderlichen Feuchtigkeitsbereich eingestellt worden ist, direkt an der Naßsalzaufgabe auf der Mantelfläche gezielt mit Druckluftstrahlen zerteilt wird. Es wird verhindert, daß sich ein breitgefächertes Kornband mit erhöhtem Über- und Unterkornanteil aufbaut. Es wurde weiter gefunden, daß es für den Granulationsvorgang in der Granuliertrommel, insbesondere für die Korngrößenverteilung und die Granulatfestigkeit besonders günstig ist, wenn noch etwa 0,5 bis 1,5% Granulatfeuchtigkeit über das Druckluftdüsensystem an der Naßsalzuaufgabestelle direkt in das Gemisch äußerst fein verdüst werden, das heißt um 20% der insgesamt zuzugebenden Flüssigkeit. Der überraschend gefundene Effekt kann durch Einstoff-Druckdüsen im Gegensatz zu den erfindungsgemäß verwendeten Zweistoffdüsen nicht erreicht werden, auch nicht durch irgendwelche mechanisch wirkenden Einbauten, weil die relativ hohen Salzdurchsätze und Feuchtigkeitsgehalte solche Maßnahmen unwirksam machen. Dieses Druckluftdüsensystem reicht axial insgesamt 0,8 bis 1,5 m in die Granuliertrommel hinein und zerteilt ständig das zugeförderte Naßsalz unter zusätzlicher Befeuchtung. Darüber hinaus wird durch die gezielte Druckluftführung ein Selbstreinigungseffekt im Aufgabenbereich des Naßsalzes erreicht.

Es wurde außerdem gefunden, daß das Naßsalz direkt einer Aufbaugranulierung unterzogen werden kann, wenn nach dieser Verfahrensvariante gearbeitet wird, ohne daß trockenes Feingut dem Naßsalz zugemischt werden muß, es ist gegebenenfalls noch Granulierflüssigkeit zuzugeben, um den erforderlichen Feuchtigkeitsbereich zu erreichen, bevor die Aufgabe in die Granuliertrommel erfolgt. _v

Es wurde weiterhin gefunden, daß es für di&weitere Verdichtung der Aufbaugranulate und für deren Festigkeit günstig ist, wenn sich an den spezifischen Aufgabebereich mit dem Druckluftdüsensysteme sofort eine Vortrocknungszone für die sich bildenden beziehungsweise gebildeten Aufbaugranalien einschließt. Zur Vortrocknung der erzeugten Granalien kann entsprechend vorgewärmte Luft verwendet werden, die neben dieser Vortrocknung insbesondere auch den Abrollvorgang der gebildeten Granalien und das Auflockern des gesamten Granulatbettes bewirken soll, um die Entstehung von Überkornanteilen weitestgehend zu verhindern. Die verwendete Warmluft muß dabei nur Temperaturen von 60 bis 100°C besitzen. Durch diese Fahrweise der Granuliertrommel wird auch das Anbacken des zu granulierenden Produktes deutlich vermindert. Das aus der Granuliertrommel austretende Aufbaugranulat verfügt über eine relativ hohe Festigkeit. Durch kleintechnische Versuche nach dieser Verfahrensvariante konnte am Austritt der Granuliertrommel ermittelt werden, daß 70 bis 85% des erzeugten Aufbaugranulates>1,0mm sind. Durch Granulierhilfsmittel und verschiedeneGranulierflüssigkeiten kann insbesondere auf die Festigkeit Einfluß genommen werden. Entscheidend für diese Verfahrensvariante der Aufbaugranulation ist das ständige Zerteilen des in die Trommel aufgegebenen Naßsalzes mit Druckluft und das noch geringfügige Bedüsen des recht kompliziert zusammengesetzten Naßsalzes mit feinverteilten Wassertröpfchen. Eine regelmäßige Durchfeuchtung der Granulate muß erreicht werden, um eine physikalische Voraussetzung für das Wirken der physikalischen Haftkräfte der Aufbaugranulate zu schaffen.

Es konnte bei den Versuchen auch beobachtet werden, daß die Zugabe der Granulierflüssigkeit periodisch in kurzen Zeitabständen möglich ist, ohne jedoch dabei die Druckluftzufuhr zu unterbrechen. Die vorangegangene Befeuchtung gleichmäßig über den gesamten Korndurchmesser der entstehenden Granulate besitzt offensichtlich das Primat, während die restliche Befeuchtung mehr der Ausformung dient, also auch der Teilchen, die durch die Einwirkung der Druckluftstrahlen aus größeren Partikeln entstanden sind.

Insgesamt stellt das so ausgestaltete Verfahren einen Kompromiß dar, indem nicht an der unteren Feuchtigkeitsgrenze der Granulierbarkeit gearbeitet wird, sondern im Interesse der Festigkeit der grünen Granalien in einem höheren Feuchtigkeitsbereich. Gleichzeitig muß jedoch verhindert werden, daß zu große Partikel entstehen beziehungsweise bestehen bleiben. Weiterhin muß das Anbacken am Trommelmantel minimal gehalten werden, und die Granalien müssen zum Eintrag in den Trockner nicht nur eine bestimmte Festigkeit besitzen, sondern auch eine gute Rutsch- und Rollfähigkeit, was insbesondere durch die Vortrocknung zu erreichen ist

Die Abluft aus der Granuliertrommel ist durch geeignete Absaugsysteme zu behandeln.

Ausführungsbeispiel 1 -

In einer kleintechnischen Granuliertrommel, die einen Durchmesser von 0,8 m und eine Länge von 2,5 m hat, wurde stündlich eine Naßsalzproduktmenge von 600kg in die Granuliertrommel eingetragen. Die Feuchtigkeit des Naßsalzes betrug 11,2%. Das über eine Einlaufschurre relativ gleichmäßig aufgegebene Naßsalz wurde durch Druckluft einer Zweistoffdüse mit gleichzeitiger Zuführung von Wasser als Granulierflüssigkeit sofort auf der Trommelmantelfläche zerteilt, sich bildende größere Aggregate wurden durch den Druckluftstrahl sofort zerschlagen. Die Druckluftführung bei den Untersuchungen erfolgte ausschließlich im ersten Drittel der Trommel. An der Trommelwandung anbackendes Naßsalz konnte abgeblasen werden. In der zweiten Trommelhälfte wurde die Rollbewegung der gebildeten Granalien durch Warmlufteinblasung von etwa 8O⁰C deutlich intensiviert. Die Warmluftzuführung erfolgte über ein Rohr mit mehreren düsenartigen Austrittsöffnungen direkt in das Bett des Aufbaugranulates, so daß das feuchte Granulat verstärkt auf der Mantelfläche gerollt und fluidisiert wurde. Die Drehzahl der Trommel bewegte sich bei den Untersuchungen zwischen 12 bis 14U/min.

Die Neigung der Trommel betrug 2°. Das aus der Trommel austretende Produkt hatte eine Restfeuchtigkeit von 11,1 %. Etwa 80% des ausgetragenen Produktes waren größer 1,0 mm. Die Kornverteilung ergab sich wie folgt: +4,0mm = 3,8%, +3,0mm = 15,8%, +2,0mm = 31,9%, +1,0mm = 27,3%, — 'iTÖ mm = 21,2 %.

Ausführungsbeispiel 2

In der gleichen Trommel bei gleichen technischen Parametern wurde stündlich eine Naßsalzmenge von 600 kg verarbeitet, wobei vorher in einem Mischer 15% Feinprodukt (Zyklonsalz) zugesetzt worden ist. Die Eintrittsfeuchtigkeit dieses Naßsalzes lag bei etwa 9,5%. Das über die Einlaufschurre eingetragene Produkt wurde durch die Druckluft bei gleichzeitig ständiger Bedüsung zerteilt, verwirbelt und gerollt. In der zweiten Trommelhälfte wurde die Rollbewegung der Granalien mit Warmluft von etwa 75°C auf der Mantelfläche intensiviert bei teilweiser Fluidisierung. Am Trommelaustritt hatte das Produkt eine Feuchtigkeit von 11,2%. Etwa 75% des Granulates waren größer als 1,0mm. Körnungsanalyse: +4,0mm = 6,2%,+3,0mm = 11,8%.+2,0mm = 29,4%, + 1,0mm = 28,7%, -1,0mm = 23,9%.

Ausführungsbeispiel 3

Die Fahrweisen gemäß den Beispielen 1 und 2 konnten auch erfolgreich realisiert werden bei periodisch nach Taktzeiten von 5 bis 10 Sekunden in die Granuliertrommel eingedüster Granulierflüssigkeit. Die Feuchtigkeitsangaben in der Granuliertrommel beziehen sich auf den Zustand ohne Wirkung der Vortrocknung, die in der Größenordnung von 0,5% der Granulatfeuchtigkeit liegt.

Claims (9)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Herstellung von grobkörnigen Kalidüngemitteln durch Aufbaugranulation aus solchen Naßsalzen, die verstärkt chloridische und/oder sulfatische Magnesiumverbindungen enthalten und mit Flotations-oder Antibackmitteln auf der Salzoberfläche behaftet sind, wobei diese Naßsalze in einem Mischer mit getrocknetem Produkt und einer anteiligen Menge Granulierflüssigkeit gemischt und anschließend in eine Granuliertrommel überführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß das Naßsalz im Aufgabebereich der Granuliertrommel ständig durch gezielte Druckluftbedüsung bei gleichzeitiger Zuführung von feinverdüster Granulierflüssigkeit intensiv zerteilt, befeuchtet, gemischt und gleichzeitig gerollt wird und der Rollvorgang im Anschluß an die Druckluftbedüsung durch Warmluftstrahlen, die auf die vorgeformten Aufbaugranulate einwirken, bei gleichzeitiger Fluidisierung und Antrocknung der Produktoberfläche unterstützt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß Naßsalze mit ausreichender Feuchtigkeit ohne Zugabe von Feingut und Granulierflüssigkeit sowie folglich ohne zusätzliche Mischung in einem Mischer in die Granuliertrommel überführt und einer Aufbaugranulation unterzogen werden können.
3. 3. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß bei Zugabe von Feingut die erforderliche Granulierflüssigkeit anteilig >75% im Mischer zugesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Druckluftdüsensystem so angeordnet wird, daß mit der eingeblasenen Druckluftmenge das eingetragene Naßsalz stets intensiv gelockert und zerteilt, teilweise verwirbelt und somit verstärkt gerollt wird.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung der Düsen 0,8 bis 1,5 m axial in die Trommel hineinragt und 0,1 bis 0,3 m entfernt von der Produktaufgabe parallel zur Achse der Granuliertrommel angeordnet wird.
6. 6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß durch die Anordnung des Druckluftdüsensystems insbesondere im Aufgabebereich des Naßsalzes ein Selbstreinigungseffekt des Trommelmantels erreicht wird.
7. 7. Verfahren nach Punkt 1,3,4, 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß über das Druckluftdüsensystem periodisch nach einer bestimmten Taktzeit, die von der eingestellten Feuchtigkeit des Naßsalzes im Mischer bei Trockenproduktzumischung bestimmt wird, Granulierflüssigkeit sehr fein in das Naßsalz hinein verdüst wird.
8. 8. Verfahren nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß sich unmittelbar an den Wirkungsbereich des Druckluftdüsensystems eine Warmluftzuführung über ein Rohr mit verschiedenen düsenartigen Austrittsöffnungen anschließt, das in der Granuliertrommel parallel zur Trommelachse angeordnet ist.
9. 9. Verfahren nach Punkt 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die eingeblasene Warmluft Temperaturen zwischen 60 und 100⁰C besitzt, wobei die eingeblasene Luftmenge vom Trommeldurchmesser beeinflußt wird und bezogen auf den Querschnitt der Granuliertrommel eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/s nicht überschreiten soll.