DE102007014906A1 - Method for producing pre-product for calcium phosphate fertilizers, involves using metallurgical process engineering of pig iron and cast iron, where granular material is added to phosphorous containing waste - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein schwermetallarmes Kalkphosphat-Düngemittel und Verfahren zur Erzeugung eines Vorprodukts für dieses Düngemittel aus phosphorhaltigen Abfällen unter Beimischung weiterer staubförmiger und/oder körniger Stoffe, die Eisen oder Eisenverbindungen und ebenfalls Phosphor oder Phosphorverbindungen enthalten können.The The invention relates to a heavy metal lime phosphate fertilizer and a method of producing a precursor for the same Fertilizers from phosphorus-containing waste under Admixture of further dusty and / or grainy Substances containing iron or iron compounds and also phosphorus or May contain phosphorus compounds.
Durch
Nach
Das künstliche Eisenphosphat wird in einem Phosphatierprozess eisenhaltiger Teile, insbesondere aus einem Phosphatierschlammrecycling, erhalten. Die Zugabe des künstlichen Eisenphosphats kann beispielsweise zu geschmolzener basischer Schlacke mit Temperaturen zwischen 1000°C und 1600°C durch unmittelbaren Kontakt beim Abstechen oder durch eine Erhitzung einer Mischung der feinkörnigen Fraktion der erkalteten Metallschlacke und dem künstlichen Eisenphosphat im Drehrohrofen auf vorzugsweise mindestens 1000°C erfolgen.The artificial iron phosphate is in a phosphating process iron-containing parts, in particular from phosphatizing sludge recycling, receive. The addition of artificial iron phosphate can for example, to molten basic slag with temperatures between 1000 ° C and 1600 ° C by immediate Contact when parting or by heating a mixture the fine-grained fraction of the cooled metal slag and the artificial iron phosphate in the rotary kiln to preferably at least 1000 ° C take place.
Nachteilig ist dabei, dass nicht die bei Thomasschlacke übliche Citratlöslichkeit des Phosphates von mehr als 90% gewährleistet wird.adversely This is not the usual with Thomasschlacke citrate solubility phosphate of more than 90%.
Nachteilig ist weiter, dass eine eventuelle Schwermetallbelastung der Einsatzstoffe mit diesem Verfahren nicht reduziert werden kann und, dass künstliches Eisenphosphat eine ausschlaggebende Rolle für das herzustellende Düngemittel spielt.adversely is further that a possible heavy metal contamination of the starting materials with this method can not be reduced and that artificial Iron phosphate a crucial role for the produced Fertilizer plays.
Dadurch ist dieses Verfahren nicht zur Verarbeitung möglicherweise schwermetallbehafteter Materialien geeignet und durch die notwendige Produktion von künstlichem Eisenphosphat im Vorfeld wirtschaftlich benachteiligt.Thereby This procedure may not be for processing suitable heavy metal materials and by the necessary Production of artificial iron phosphate in advance economically disadvantaged.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines schwermetallarmen Kalkphosphat-Düngemittels und ein Verfahren zur Erzeugung eines Vorprodukts für dieses Düngemittel aus phosphorhaltigen Abfällen unter Beimischung weiterer staubförmiger und/oder körniger Stoffe, die Eisen oder Eisenverbindungen und ebenfalls Phosphor oder Phosphorverbindungen enthalten können ohne zwingende Zugabe von im Vorfeld herzustellenden künstlichem Eisenphosphat zu realisieren.Of the Invention is based on the object, the production of a heavy metal Calcium phosphate fertilizer and a method for producing a Pre-product for this fertilizer from phosphorus-containing Waste with the addition of further dusty and / or granular substances containing iron or iron compounds and may also contain phosphorus or phosphorus compounds without the compulsory addition of artificial material to be prepared beforehand To realize iron phosphate.
Diese Aufgabe wird durch die Nutzung metallurgischer Verfahrenstechniken der Roheisen-, Gusseisen- und Mineralwolle-Erzeugung entsprechend der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1, 2, 3 und 4 gelöst.These Task becomes by the use of metallurgical processing techniques of pig iron, cast iron and mineral wool generation accordingly the characterizing parts of claims 1, 2, 3 and 4 solved.
Vorteilhafterweise werden dabei die metallurgischen Reaktionen beim reduzierenden Schmelzen in einem koksgefeuerten Schachtschmelzofen genutzt.advantageously, become the metallurgical reactions during the reducing melting used in a coke-fired shaft melting furnace.
So werden beim Schmelzen von eisen- und schwermetallhaltigen, im Vorfeld brikettierten phosphorhaltigen Abfällen, wie Klärschlamm, Tiermehl, Fleischbrei, gemahlene Knochen, in Mischung mit den bei der Verbrennung dieser Stoffe anfallenden Aschen, wie z. B. Filterstäuben aus der Abgasreinigung von Monoverbrennungsanlagen, zu einer flüssigen Schlacke die hochsiedenden Schwermetalle, wie Cu, Cr, Ni, reduziert und weitgehend im flüssigen Eisen legiert, das somit als Schwermetallsenke wirkt.Thus, in the melting of iron and heavy metal containing, briquetted in advance phosphorus-containing waste, such as sewage sludge, meat-and-bone meal, meat mash, ground bones, in mixture with those incurred in the combustion of these substances Ash, such. As filter dusts from the exhaust gas treatment of Monoverbrennungsanlagen to a liquid slag, the high-boiling heavy metals such as Cu, Cr, Ni, reduced and largely alloyed in the liquid iron, which thus acts as a heavy metal sink.
Die niedrigsiedenden Schwermetalle, wie Zn, Cd, Hg, werden ebenfalls reduziert; sie verdampfen und werden weitgehend über die Gasphase in der Abgasreinigung abgeschieden. In den Einsatzstoffen enthaltene, jedoch in flüssigem Eisen wie auch in flüssiger Schlacke weitgehend unlösliche Metalle, wie Pb, sammeln sich als Sumpf unter dem eisenmetallischen Schmelzbad im Herd des Schachtschmelzofens.The low-boiling heavy metals, such as Zn, Cd, Hg, also become reduced; they evaporate and are largely over the Gas phase deposited in the exhaust gas purification. Contained in the starting materials, however, in liquid iron as well as in liquid Slag largely insoluble metals, such as Pb, collect as a swamp under the iron-metallic molten bath in the hearth of the Shaft furnace.
Weiter vorteilhaft ist, dass die restlichen in den Einsatzstoffen enthaltenen Metalle und Metalloxide, d. h. der Anteil, der nicht reduziert und nicht über das Abgas ausgetragen wurde, nur einen geringen Prozentsatz ausmacht. Kennzeichnend für die sehr geringe Konzentration der in der Schlacke enthaltenen Metalle oder Metalloxide ist der geringe Eisenoxidgehalt der Schlacke, der sich auf weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 2 % beläuft.Further It is advantageous that the remaining contained in the starting materials Metals and metal oxides, d. H. the proportion that is not reduced and was not discharged via the exhaust, only a small Percentage. Characteristic of the very low Concentration of the metals or metal oxides contained in the slag is the low iron oxide content of the slag, which is less than 5%, preferably less than 2%.
Der eingebrachte Phosphor verteilt sich entsprechend der P-Löslichkeit auf Metallbad und Schlacke, wobei es von Vorteil ist, dass entsprechend dem Masseverhältnis von Metallbad zu Schlacke der größte Anteil des Phosphor als Schlackebestandteil, vorzugsweise als Phosphat gebunden wird.Of the introduced phosphorus is distributed according to the P-solubility on metal and slag, it being advantageous that accordingly the mass ratio of metal bath to slag is the largest Proportion of phosphorus as a slag ingredient, preferably as a phosphate is bound.
Von Vorteil ist auch, dass die restlichen in den Einsatzstoffen enthaltenen Metalle und Metalloxide wie auch das Phosphat in die beim raschen Abkühlen typischen amorphen Strukturen der Schlacke eingebunden werden.From Another advantage is that the rest contained in the starting materials Metals and metal oxides as well as the phosphate in the rapid Cooling involved typical amorphous structures of the slag become.
Vorteilhafterweise ist durch die Regelung der Abkühlgeschwindigkeit der flüssigen Schlacke bei ausreichend langsamer Erstarrung dieser Schlacke die Einbindung in die dann entstehenden kristallinen Schlackestrukturen technisch und verfahrenstechnisch einfach realisierbar.advantageously, is by regulating the cooling rate of the liquid Slag at sufficiently slow solidification of this slag the Integration into the resulting crystalline slag structures technically and procedurally easy to implement.
Das erfindungsgemäße schwermetallarme Kalkphosphat-Düngemittel und Verfahren zur Erzeugung eines Vorprodukts für dieses Düngemittel aus phosphorhaltigen Abfällen werden nachfolgend an Beispielen näher erläutert.The Heavy metal low calcium phosphate fertilizer according to the invention and a method of producing a precursor for the same Fertilizers from phosphorus-containing waste explained in more detail below with examples.
Beispiel 1:Example 1:
Briketts aus 60% Klärschlamm (30% TM) und 40% Filterstaub mit Zement als Bindemittel werden mit einem Kokssatz von 120 kg/t Brikett unter Kalksteinzugabe bzw. einer angepassten Schlackeführung in einem koksgefeuerten Schachtschmelzofen eingeschmolzen, der mit einem Sauerstoff-Treibdüsensystem zur Verbrennungswindversorgung betrieben wird. Die Schlacke wird mit ca. 1450°C abgestochen und im Wasserbad granuliert.briquettes from 60% sewage sludge (30% TM) and 40% filter dust with cement as binders are used with a Kokstoffatz of 120 kg / t briquette under limestone addition or an adapted slag guide in a coke-fired Melting furnace smelted with an oxygen propellant nozzle system is operated for combustion wind supply. The slag will tapped at about 1450 ° C and granulated in a water bath.
Aus dem Granulat wird durch Feinmahlung ein mineralisches Produkt hergestellt, das mit folgenden Parametern die erwarteten Eigenschaften eines Kalk-Phosphatdüngers zeigt:
- – Die Schlacke enthält 5,9% P2O5, davon 90,8% citratlöslich (als Maß für die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors).
- – Der CaO-Gehalt der Schlacke beträgt 42,5%.
- – Der FeO-Gehalt der Schlacke beträgt 1,5%.
- - The slag contains 5.9% P 2 O 5 , of which 90.8% citrate soluble (as a measure of the plant availability of phosphorus).
- The CaO content of the slag is 42.5%.
- - The FeO content of the slag is 1.5%.
Diese Schlacke kann somit als Basis für einen Kalk-Phosphatdünger oder einen „mineralischen Mehrstoffdünger" entsprechend Nomenklatur der DüMV mit 4 bis 7 Gew.-% citratlöslichem Phosphat genutzt werden.These Slag can thus serve as the basis for a lime phosphate fertilizer or a "mineral composite fertilizer" accordingly Nomenclature of DüMV with 4 to 7 wt .-% citrate-soluble Phosphate can be used.
Beispiel 2:Example 2:
Briketts aus der Filterasche einer Monoverbrennungsanlage für Klärschlamm werden mit Zement als Bindemittel hergestellt und mit einem Kokssatz von 140 kg/t Brikett unter Kalksteinzugabe bzw. einer angepassten Schlackeführung in einem koksgefeuerten Schachtschmelzofen eingeschmolzen, der mit einem Sauerstoff-Treibdüsensystem zur Verbrennungswindversorgung betrieben wird. Die Schlacke wird mit ca. 1500°C abgestochen und durch Luftkühlung bis auf ca. 200°C abgekühlt.briquettes from the filter ashes of a mono-incinerator for sewage sludge are made with cement as a binder and with a coke kit of 140 kg / t briquette with limestone addition or an adapted Slag run in a coke-fired shaft melting furnace melted down with an oxygen propellant nozzle system is operated for combustion wind supply. The slag will tapped at about 1500 ° C and by air cooling cooled to about 200 ° C.
Aus dem Granulat wird durch Feinmahlung ein mineralisches Produkt hergestellt, das mit folgenden Parametern als Vorprodukt für einen Kalk-Phosphatdünger genutzt werden kann:
- – Die Schlacke enthält 11,7% P2O5, davon 92,6% citratlöslich (als Maß für die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors).
- – Der CaO-Gehalt der Schlacke beträgt 44,3%.
- – Der FeO-Gehalt der Schlacke beträgt 1,7%.
- - The slag contains 11.7% P 2 O 5 , of which 92.6% citrate soluble (as a measure of the plant availability of phosphorus).
- The CaO content of the slag is 44.3%.
- - The FeO content of the slag is 1.7%.
Beispiel 3:Example 3:
Briketts aus der Filterasche einer Monoverbrennungsanlage für Klärschlamm werden mit Zement als Bindemittel hergestellt und unter Kalksteinzugabe bzw. einer angepassten Schlackeführung in einem koksgefeuerten Schachtschmelzofen eingeschmolzen, der mit einem Sauerstoff-Treibdüsensystem zur Verbrennungswindversorgung betrieben wird. Mit dem Verbrennungswind werden zusätzlich 50 kg Tiermehl je Tonne Brikett eingedüst. Dadurch wird der Koksverbrauch um 20 kg/t Brikett gesenkt und der P2O5-Gehalt der Schlacke um 0,8% erhöht.Briquettes from the filter bag of a mono-incineration plant for sewage sludge are made with cement as a binder and melted under limestone addition or an adapted slag guide in a coke-fired shaft melting furnace, which is operated with an oxygen blowing nozzle system for combustion wind supply. The combustion wind additionally injects 50 kg of animal meal per ton of briquette. This reduces coke consumption by 20 kg / t briquette and increases the P 2 O 5 content of the slag by 0.8%.
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