DE102014005929A1 - phosphate fertilizers - Google Patents

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DE102014005929A1 DE102014005929.4A DE102014005929A DE102014005929A1 DE 102014005929 A1 DE102014005929 A1 DE 102014005929A1 DE 102014005929 A DE102014005929 A DE 102014005929A DE 102014005929 A1 DE102014005929 A1 DE 102014005929A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Phosphatdüngemittel, hergestellt unter Verwendung von Aschen aus der Monoverbrennung von Klärschlämmen aus kommunalen Abwässern. Das Phosphatdüngemittel wird erhalten aus einem Reaktionsgemisch von phosphorhaltigen Reststoffen, in Form von Aschen aus der Monoverbrennung von Klärschlämmen kommunaler Abwässer und/oder aus der Verbrennung solcher Klärschlämme mit tierischem Knochenmaterial, durch primäre und binäre Calciumphosphate und Calcium-, Eisen- und Aluminiumsilikatphosphatverbindungen mit einer Pflanzenverfügbarkeit der Phosphate von mehr als 80%. Es werden die Nachteile der bekannten Lösungen beim Einsatz einer Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme aus der Monoverbrennung ausgeschlossen, da erfindungsgemäß diese vorzugsweise mit einer speziellen Konzentration von Orthophosphorsäure und dem Einsatz, des in diesem Fall als Katalysator wirkendes Calciumhydrogenphosphat, zusätzlich die Calciumslikat und Calciumaluminatferritte in entsprechende secundär- und/oder primäre Calcium-, Eisen- und Aluminiumsilikatdihydrogenphosphatverbindungen umgewandelt werden, die gleichzeitig als hydraulisches Bindemittel wirken. Das so erhaltene Produkt weist über die gesamte Kornbreite eine einheitliche P2O5 Konzentration auf und ist granulierfähig. Der bekannte Brombeereffekt tritt nicht auf, so dass für die Ausbringetechnik ein stabiles und mechanisch beanspruchbares Korn geformt werden kann. Das erfindungsgemäße Phosphatdüngemittel hat auch den Vorteil, dass insbesondere alle in diesem regenerativen Rohstoff enthaltenen tertiär gebundenen Calciumphosphatträger, Calciumslikate und Calciumaluminatferritte durch die Behandlung mit verdünnter Orthophosphorsäure und Einsatz des Katalysators in primär gebundene Phosphatverbindungen umgewandelt werden. Das Produkt entspricht den Anforderungen der Düngemittelverordnung bezüglich Wasserlöslichkeit, und Löslichkeit Zitronensäure und in Ameisensäure. Es ist granulierfähig, hat ein gleichmäßiges Kornband mit einem einheitlichem Konzentrationsgradient und nach dem Trocknen eine Kornfestigkeit größer 30 Nm. Damit entfällt eine zusätzliche teure Reinigung, d. h. die Abtrennung der Schwermetalle in der Verbrennungsasche vor der Verarbeitung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in diesem Verfahren das bei der Reaktion entstehende Wasser gleichzeitig zur Dissoziation der Reaktanden und zum Abbinden der in der Verbrennungsasche enthaltenen Calciumslikate und Calciumaluminatferrite, die als hydraulisches Bindemittel wirken, genutzt wird. Durch die damit verbundene Reduzierung des Trocknungsaufwandes ist das Verfahren sehr energieeffizient.The invention relates to a phosphate fertilizer produced using ashes from the mono-combustion of sewage sludge from municipal wastewater. The phosphate fertilizer is obtained from a reaction mixture of phosphorus-containing residues, in the form of ashes from the mono-combustion of sewage sludge municipal wastewater and / or the combustion of such sewage sludge with animal bone material, by primary and binary calcium phosphates and calcium, iron and aluminum silicate phosphate compounds with a plant availability the phosphates of more than 80%. The disadvantages of the known solutions when using an ash from the mono-combustion municipal sewage sludge from the mono-combustion excluded, since according to the invention preferably with a specific concentration of orthophosphoric acid and the use of acting in this case as a catalyst calcium hydrogen phosphate, in addition, the calcium silicate and Calciumaluminatferritte in corresponding secondary and / or primary calcium, iron and Aluminiumsilikatdihydrogenphosphatverbindungen be converted, which act simultaneously as a hydraulic binder. The product thus obtained has a uniform P2O5 concentration over the entire grain width and can be granulated. The well-known blackberry effect does not occur, so that a stable and mechanically stressable grain can be formed for the application technique. The phosphate fertilizer according to the invention also has the advantage that in particular all the tertiary bound calcium phosphate carriers, calcium silicates and calcium aluminate ferrite contained in this regenerative raw material are converted into primary bound phosphate compounds by treatment with dilute orthophosphoric acid and use of the catalyst. The product meets the requirements of the Fertilizer Ordinance regarding water solubility, and solubility citric acid and in formic acid. It is granulierfähig, has a uniform grain size band with a uniform concentration gradient and after drying a grain strength greater than 30 Nm. This eliminates an additional expensive cleaning, d. H. the separation of the heavy metals in the combustion ash before processing. Another advantage is that, in this process, the water produced during the reaction is used simultaneously to dissociate the reactants and to set the calcium silicates and calcium aluminate ferrites contained in the combustion ash, which act as a hydraulic binder. Due to the associated reduction of the drying effort, the process is very energy efficient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Phosphatdüngemittel, hergestellt unter Verwendung von Aschen aus der Monoverbrennung von Klärschlämmen aus kommunalen Abwässern.The invention relates to a phosphate fertilizer produced using ashes from the mono-combustion of sewage sludge from municipal wastewater.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Phosphatdüngemittel aus Klärschlammasche durch Umsetzung derselben mit Phosphorsäure. Dieses zeigt grundlegende und bekannte Möglichkeiten der Verarbeitung von Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) zu einem Phosphatdünger auf, die aber in der Praxis nicht die gewünschten Ergebnisse bringen. Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) ist kein einheitlich konstanter Stoff, sondern wird durch die unterschiedlichsten Inhaltsstoffe der kommunalen Abwässer definiert. Diese Unterschiede bestehen sowohl in der chemischen als auch physikalischen Zusammensetzung. Durch die angegebenen Reaktion der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) mit Orthophosphorsäure bilden sich Granalien im Kornspektrum von 0 ≤ X ≤ 25 mm.A method for the production of phosphate fertilizer from sewage sludge ash by reacting it with phosphoric acid is known. This shows basic and known ways of processing ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) to a phosphate fertilizer, but in practice do not bring the desired results. Ash from the mono-incineration of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) is not a uniformly constant substance, but is defined by the various constituents of municipal sewage. These differences exist in both chemical and physical composition. The specified reaction of the ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) with orthophosphoric acid forms granules in the grain spectrum of 0 ≤ X ≤ 25 mm.

Dabei wurde festgestellt,
dass in der groben Fraktion die P2O5 Konzentration wesentlich höher ist, als in der feinen. Es besteht ein erhebliches P2O5 Konzentrationsgefälle vom groben Material zum feinen. Entsprechend dieses Konzentrationsgefälles nimmt auch die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphats ab. Weiterhin wird die für das Phosphatkorn zur Ausbringung benötigte Druckfestigkeit nicht erreicht. Bei der mechanischen Beanspruchung beim Ausbringen des Düngers kommt es zum Zerfall des Kornes. Damit sind die geforderten Wurfeigenschaften nicht mehr gegeben.
Aus dem bei der Reaktion zwangsläufig entstehendem Haufwerk muss die für die Düngemittelindustrie relevante Korngröße abgetrennt werden. Überkorn und Unterkorn müssen zurückgeführt und weiterbearbeitet werden. Der Gutkornanteil beträgt je nach Art der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme etwa 50–75%.
Ein Zusammenführen des gesamten Kornbandes durch Agglomeration ist auf Grund des in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) technologisch bedingten Sandanteils nicht möglich.It was found
that in the coarse fraction the P 2 O 5 concentration is much higher than in the fine fraction. There is a significant P 2 O 5 concentration gradient from coarse material to fine. According to this concentration gradient, the plant availability of the phosphate also decreases. Furthermore, the pressure resistance required for the phosphate grain for application is not achieved. The mechanical stress when applying the fertilizer causes the grain to disintegrate. Thus, the required casting properties are no longer given.
From the inevitable resulting in the reaction heap, the relevant for the fertilizer industry grain size must be separated. Overskorn and Unterkorn must be returned and processed further. Depending on the type of ash from mono-incineration of municipal sewage sludge, the proportion of good grain is about 50-75%.
A merging of the entire grain band by agglomeration is not possible due to the in the ash from the mono-combustion municipal sewage sludge (sewage sludge ash) technologically related sand content.

Es kommt zu dem bekannten Brombeereffekt mit anschließendem Zerfall des „Kornes” nach dem Trocknen.It comes to the well-known blackberry effect with subsequent disintegration of the "grain" after drying.

Störend wirk sich auch der beim Verbrennungsprozess entstehende Anteil Calcium- und Metall-Silikate aus.The proportion of calcium and metal silicates arising during the combustion process is also disturbing.

Bei einer mechanischen Kompaktierung entsteht zwar ein Produkt, das mechanisch stabil ist, aber dabei soweit verdichtet, dass es später seine Eigenschaft, sich im Wasser aufzulösen, verliert.In a mechanical compaction creates a product that is mechanically stable, but compressed so far that it later loses its property to dissolve in the water.

Es wird dabei nur das citratlösliche Phosphat in ein wasserlösliches Phosphat umgewandelt ( DE 10 2010 034 042 A1 ).Only the citrate-soluble phosphate is converted into a water-soluble phosphate ( DE 10 2010 034 042 A1 ).

Bekannt sind weiterhinAre known continue

JP 2003251398 A Methode zur Behandlung von KlärschlammJP 2003251398 A Method of treating sewage sludge

In dieser Patentschrift wird eine Behandlungsmethode von Klärschlammasche beschrieben, indem dieser Klärschlamm Verwertung als Adsorbens (1. Schritt) und Herstellung von Phosphorsäure (2. Schritt) findet.This patent describes a treatment method of sewage sludge ash in that this sewage sludge is used as adsorbent (1st step) and production of phosphoric acid (2nd step).

Dazu wird im 1. Schritt

  • – getrockneter Klärschlamm in einem Karbonisierungsprozess in Aktivkohle umgewandelt, die zur Entfernung gefährlicher Substanzen, z. B. Dioxin, genutzt wird.
This is in the first step
  • - Dried sewage sludge converted in a carbonation process in activated carbon, which is used to remove hazardous substances, eg. As dioxin, is used.

Im 2. Schritt wird

  • – diese mit Schadstoffen beladenen Aktivkohle verbrannt
  • – aus diesem Rückstand (Verbrennungsasche) wird über einen chemischen Aufschluss flüssige Phosphorsäure hergestellt,
  • – diese Phosphorsäure wird herausgefiltert und im Anschluss aufkonzentriert
  • – diese so gewonnene Phosphorsäure kann/wird zur Herstellung von z. B. Ammoniumphosphatdünger oder ähnliches eingesetzt werden. der Filterrückstand wird nach einer Nachbehandlung z. B. als „Baustoff” eingesetzt Vortrag Dr. Ing. Christian Adam;
In the 2nd step will be
  • - Burned this loaded with pollutants activated carbon
  • - From this residue (incineration ash) is prepared by chemical pulping liquid phosphoric acid,
  • - This phosphoric acid is filtered out and then concentrated
  • - This phosphoric acid so obtained can / is for the production of z. As ammonium phosphate fertilizer or the like can be used. the filter residue is after a treatment z. B. used as a "building material" lecture Ing. Christian Adam;

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung.Federal Institute for Materials Research and Testing.

Herr Dr. Ing. Adam stellt in seinem Vortrag „Option der landwirtschaftlichen Verwertung von P aus der Abwasserreinigung: Technische Möglichkeiten” den derzeitigen Stand der Verfahrensansätze zur Rückgewinnung zur Phosphor dar. Das Ziel aller bisher bekannten Verfahren und auch Lösungen besteht darin, die Phosphorkomponente separat aus

  • – der wässrigen Phase (Abwasser oder Schlammwasser)
  • – dem entwässerten Klärschlamm
  • – der Klärschlammasche
zu extrahieren und dann weiter als Einzelkomponente zu verarbeiten. Dieses erfolg teilweise auf dem chemischen- oder kombinierten chemothermischen Weg. Da die Phosphate in der Klärschlammasche chemisch gebunden und in dieser Form für die Pflanze nicht verfügbar sind, muss eine Umwandlung der Bindungsform erfolgen. In allen angeführten Dokumentationen werden zur Weiterverwendung der Klärschlammasche und zur Umwandlung der Bindungsform, thermische Verfahren unter Zuführung von weiteren Chemikalien und teilweise auch zusätzlichen Phosphatkomponenten (Tiermehl) aufgeführt.Sir Dr. Ing. Adam presents in his lecture "Option of Agricultural Utilization of P from Wastewater Treatment: Technical Possibilities" the current state of the process approaches for the recovery of phosphorus dar. The aim of all previously known methods and solutions is that the phosphorus component separately from
  • The aqueous phase (sewage or sludge water)
  • - the dewatered sewage sludge
  • - sewage sludge ash
to extract and then continue to process as a single component. This success is partly due to the chemical or combined chemothermal route. Since the phosphates are chemically bound in the sewage sludge ash and are not available to the plant in this form, a transformation of the binding form must take place. In all of the cited documentations, for the further use of sewage sludge ash and for the transformation of the binding form, thermal processes with the addition of further chemicals and in some cases also additional phosphate components (animal meal) are listed.

Die Behandlung der wässrigen Phase und des entwässerten Klärschlamms zur Gewinnung der Phosphorkomponente kann auf Grund des unterschiedlichen Einsatzmaterials zu dem RecoPhos Verfahren nicht in Betracht gezogen werden.The treatment of the aqueous phase and the dewatered sewage sludge to recover the phosphorus component can not be considered due to the different feedstock to the RecoPhos process.

Die Verarbeitung der Klärschlammasche im chemothermischen Prozess erfolgt bei Temperaturen je nach Verfahren zwischen 850°C bis 2000°C zur Bildung neuer MineralphasenThe processing of sewage sludge ash in the chemo-thermal process takes place at temperatures between 850 ° C to 2000 ° C at temperatures depending on the method for the formation of new mineral phases

Ullmann Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Bd. 1929, Verlag Urban & SchwarzenbergUllmann Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th volume 1929, published by Urban & Schwarzenberg

Die in dieser Quelle benannten chemischen Aufschlüsse sind bekannt. Der wesentliche Unterschied zu dem dargestellten Sachbestand ist die Definition des eingesetzten Rohstoffes. Die in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme definierten Calciumphosphate sind nicht mit den dato bekannten Calciumphosphatverbindungen, die mineralischen Ursprungs sind, gleichzusetzen.The chemical outcrops named in this source are known. The main difference to the material item shown is the definition of the raw material used. The calcium phosphates defined in the ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge are not to be equated with the calcium phosphate compounds of mineral origin known from the prior art.

EVS-Abwasserforum 02.11.2005 der Siedlungswasserwirtschaft AachenEVS wastewater forum 02.11.2005 of the urban water management Aachen

Verfahren der Phosphorrückgewinnung aus Abwasser, Klärschlamm und Asche In der Publikation werden u. a. Verfahren zur P-Rückgewinnung aus der Klärschlammasche mit Vor- und nachteilen dargestellt.Process of phosphorus recovery from sewage, sewage sludge and ashes In the publication u. a. Process for recovering P from sewage sludge ash with advantages and disadvantages.

Mit der Darstellung der Nachteile stellt der Autor die Schwierigkeit der wirtschaftlichen Verwertung von Klärschlammasche dar. In der Folge werden Verfahren zur P-Rückgewinnung vorgestellt und bewertet.

  • – BioCon Verfahren: In einer Batterie von Ionenaustauschern erfolgt die Rückgewinnung von reiner Phosphorsäure, Eisenchlorid, Kaliumsulfat, Aluminiumphosphat und nicht weiter verwertbare Rückstände. Hauptaugenmerk: Extraktion der Phosphorsäure für spätere Einsatzzwecke.
  • – Aufschlusslaugung: Rückgewinnung der Phosphorverbindungen durch Laugung mit Salzsäure oder Schwefelsäure. Hauptaugenmerk: Extraktion der Phosphorsäure für spätere Einsatzzwecke.
  • – ISA-Verfahren: Das ISA Verfahren ist ein Stofftrennverfahren für wässrige Lösungen. Es wird dabei die unterschiedliche Löslichkeit eines oder mehrer Stoffe in zwei nicht oder nur gering mischbaren Flüssigkeiten mit Dichteunterschied genutzt. Hauptaugenmerk: Trennung der Lösung in eine phosphorhaltige Raffinatlösung und eine organische Phase mit Eisen. Eine Abtrennung der P-Verbindungen erfolgt durch eine Anhebung des pH-Wertes durch Zugabe von NaOH. Als ein Ergebnis wird die Ausfällung von Aluminiumphosphat aufgeführt.
With the presentation of the disadvantages, the author presents the difficulty of the economic utilization of sewage sludge ash. Subsequently, methods for P recovery are presented and evaluated.
  • - BioCon process: In a battery of ion exchangers, the recovery of pure phosphoric acid, iron chloride, potassium sulfate, aluminum phosphate and non-recyclable residues. Main focus: Extraction of phosphoric acid for later use.
  • - digestion leaching: recovery of the phosphorus compounds by leaching with hydrochloric acid or sulfuric acid. Main focus: Extraction of phosphoric acid for later use.
  • - ISA method: The ISA method is a substance separation method for aqueous solutions. It uses the different solubility of one or more substances in two non-miscible or only slightly miscible liquids with density difference. Main focus: Separation of the solution into a phosphorus-containing raffinate solution and an organic phase with iron. Separation of the P compounds is carried out by raising the pH by adding NaOH. As a result, the precipitation of aluminum phosphate is listed.

US 2009/0314046 Herstellung eines phosphorreichen Düngemittelproduktes US 2009/0314046 Preparation of a phosphorus-rich fertilizer product

Diese Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von phosphorreichen Düngemittelerzeugnissen aus Abfallstoffen. Insbesondere beschreibt das Verfahren die Herstellung von flüssigen und trockenen Düngemittelerzeugnissen, die bei der Verbrennung von Klärschlämmen aus der Abwasseraufbereitung entstehen, indem die biologische Phosphoreliminierung (Bio-P) eingesetzt wird. Weiterhin wird auf die Herstellung von Phosphorsäure aus Mineralphosphat im Nass- oder Trockenverfahren eingegangen und diese Phosphorsäure kurz charakterisiert. Daraus ableitend wird die Möglichkeit erwähnt, das Phosphat durch Verflüssigung mittels saurer Extraktionsmittel löslich zu machen und den Phosphor zu extrahieren.This invention relates to methods of producing phosphorus rich fertilizer products from waste. In particular, the process describes the preparation of liquid and dry fertilizer products resulting from the incineration of sewage sludge from wastewater treatment using biological phosphorus elimination (Bio-P). Furthermore, the production of phosphoric acid from mineral phosphate in a wet or dry process is discussed and this phosphoric acid briefly characterized. From this, the possibility is mentioned of making the phosphate soluble by liquefaction by means of acidic extractants and of extracting the phosphorus.

In keiner Phase der Patentschrift wird darauf eingegangen, dass die Phosphatverbindungen, die bei den Verbrennungstemperaturen von Klärschlammasche entstehen, in eine der Pflanze nicht verfügbaren Form vorliegen und somit nicht in dem Zeitraum der beabsichtigten Vegetationsperiode wirksam werden können.At no stage of the patent is it stated that the phosphate compounds which are produced at the incineration temperatures of sewage sludge ash are present in a form not available to the plant and thus can not take effect in the period of the intended growing season.

Es werden auch keine Hinweise gegeben, wie und mit welchem Verfahren diese Phosphatverbindungen in eine für die Pflanzen verfügbare Form umgewandelt werden.There are also no indications as to how and with which process these phosphate compounds are converted into a form available to the plants.

US 2007/0062232 Phosphat und Kali(PK) enthaltender KombinationsdüngerUS 2007/0062232 combination fertilizer containing phosphate and potash (PK)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung eines Phosphat und Kali enthaltenden Kombinationsdüngers, bei dem die aus der Kalzinierung von Hühnerkot gewonnene Aschereste verwertet sowie die darin enthaltenen Phosphatkomponenten mit organischer Säure behandelt werden, um sie verfügbar zu machen. Die Autoren gehen davon aus, dass die Inhaltsstoffe der Hühnerkotasche als Hydroxyapatit [Ca5(PO4)3(OH)] und Trikalziumphosphat [Ca3(PO4)2] vorliegen.The present invention relates to a novel process for the preparation of a combination fertilizer containing phosphate and potassium which utilizes the ashes obtained from the calcination of chicken manure as well as treating the phosphate components therein with organic acid to make them available. The authors assume that the chicken carcass ingredients are present as hydroxyapatite [Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)] and tricalcium phosphate [Ca 3 (PO 4 ) 2 ].

Weiter führen die Autoren aus, dass Erdalkalimetallverbindungen zur Reaktionsführung und zur Aufwertung der Inhaltsstoffe zugegeben werden. Hierzu wird in 18 Reaktionsgleichungen der mögliche Verlauf dargestellt, aber immer bezogen auf den Kalziumphosphatkomponenten des Verbrennungsrückstandes von Hühnerkot (Hühnerkotasche). Der in dieser Quelle dargestellte Aufschluss von Hühnerkotasche und das Verfahren zur Herstellung von Phosphatdünger ist nicht mit dem Aufschluss von Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme und dem Herstellungsverfahren von Phosphatdünger vergleichbar.Furthermore, the authors state that alkaline earth metal compounds are added for the reaction and the revaluation of the ingredients. For this purpose, the possible course is shown in 18 reaction equations, but always based on the calcium phosphate components of the combustion residue of chicken manure (chicken carcass). The digestion of chicken carotene and the method of producing phosphate fertilizer shown in this source are not comparable to the digestion of ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge and the production process of phosphate fertilizer.

EP 1 661 875 A1 Verfahren zur Herstellung eines phosphorhaltigen Düngemittels aus TiermehlEP 1 661 875 A1 A process for the production of a phosphorus-containing fertilizer from animal meal

In dieser Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, in dem das Tiermehl mit einem Alkali- und/oder Erdalkali- und oder Quarzverbindungen vermischt und diese anschließend bei einer Temperatur von mindestens 800°C verbrannt wird. Die zugegebenen Materialverbindungen sorgen für eine gute Pflanzenverfügbarkeit der im Verbrennungsprodukt enthaltenen Phosphorverbindungen.In this invention, a method is described in which the animal meal is mixed with an alkali and / or alkaline earth and or quartz compounds and this is then burned at a temperature of at least 800 ° C. The added material compounds ensure good plant availability of the phosphorus compounds contained in the combustion product.

EP 1 258 467 A2 Verfahren zur Herstellung von phosphorhaltigem DüngemittelEP 1 258 467 A2 Process for the production of phosphorus-containing fertilizer

Es wird ein Verfahren zur Herstellung weicherdiger Rohphosphate aus dem Verbrennungsprodukt von Tiermehl und sonstigen Schlachtabfällen beschrieben.A process is described for producing soft rock phosphates from the combustion product of meat-and-bone meal and other offal.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Phosphat-Düngemittel aus regenerativen phosphathaltigen Wertstoffen wie Aschen aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme bereitzustellen, welche dann direkt im landwirtschaftlichen Bereich einsetzbar sind.The present invention has for its object to provide a phosphate fertilizer from regenerative phosphate-containing recyclables such as ashes from the mono-combustion municipal sewage sludge, which are then used directly in the agricultural sector.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches gelöst.According to the invention the object is achieved with the features of the claim.

Die Reaktion wird durchgeführt, indem eine Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme und/oder Asche aus der gemeinsamen Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierischem Knochenmaterial mit verdünnter Orthophosphorsäure unter gleichzeitiger Hinzufügung das als Katalysator wirkenden Hilfsstoffes Calciumhydrogenphosphat umgesetzt wird. Dies kann sowohl im Batch als auch im kontinuierlich arbeitende Betriebssystem erfolgen.The reaction is carried out by reacting an ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge and / or ash from the co-incineration of municipal sewage sludge and animal bone material with dilute orthophosphoric acid with the simultaneous addition of the catalyst calciumhydrogenphosphate. This can be done both in the batch and in the continuous operating system.

Die Umsetzung des Gemisches der in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme und/oder Asche aus der gemeinsamen Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierischen Knochenmaterial enthaltenen tertiären Calciumverbindungen und Calcium-, Eisen- und Aluminiumsilikatverbindungen erfolgt mit einer speziellen Konzentration der Orthophosphorsäure zu Calciumdihydrogendiphosphat und es entsteht mit dem als Katalysator wirkenden Calciumhydrogenphosphat die Calcium-, Eisen- und Aluminiumsilikatverbindungen zu entsprechenden secundär- und/oder primäre Calcium-, Eisen- und Aluminiumsilikatdihydrogenphosphatverbindungen.The reaction of the mixture of tertiary calcium compounds and calcium, iron and aluminum silicate compounds contained in the ash from the monoburning of municipal sewage sludge and / or ash from the co-incineration of municipal sewage sludge and animal bone material takes place with a specific concentration of orthophosphoric acid to form calcium dihydrogen diphosphate and it With the calcium hydrogen phosphate acting as a catalyst, the calcium, iron and aluminum silicate compounds are formed into corresponding secondary and / or primary calcium, iron and aluminum silicate dihydrogen phosphate compounds.

Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme und/oder gemeinsamen Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierische Knochenmaterial ist eine komplexe Verbindung und wird stellvertretend als Mischung aus Whitlockit, Stanfieldit, Calciumslikate und Calciumaluminatferrite betrachtet. Whitlockit und Stanfieldit sind tertiäre Phosphate und für die Pflanze kaum verfügbar. Calciumslikate und Calciumaluminatferrite sind keine Phosphatträger. Calciumhydrogenphosphat, das in diesem Fall als Katalysator verwendet wird, ist ein sekundäres Phosphat, das zum einen mit einem Teil der verdünnter Orthophosphorsäure unterstützend zum Umsetzen des Calciumoxydes aus dem Calciumslikat und Calciumaluminatferrit in die Komplexreaktion einbezogen wird und zum anderen zur Vermeidung eine Spontanreaktion zwischen dem Whitlockit und Stanfieldit und der Orthophosphorsäure dient. Beim Aushärten mit Wasser wachsen Calciumsilicathydrat-Calciumaluminatferrit-Fasern, die dann so das Granulieren ermöglichen.Ash from the mono-incineration of municipal sewage sludge and / or co-incineration of municipal sewage sludge and animal bone material is a complex compound and is considered to represent a mixture of whitlockite, stanfieldite, calcium silicate and calcium aluminate ferrite. Whitlockite and Stanfieldite are tertiary phosphates and hardly available to the plant. Calcium lates and calcium aluminate ferrites are not phosphate carriers. Calcium hydrogen phosphate, which in this case is used as a catalyst, is a secondary phosphate which is included in the complex reaction with a portion of the dilute orthophosphoric acid assisting to convert the calcium oxide from the calcium liumate and calcium aluminate ferrite, and to avoid a spontaneous reaction between the whitlockite and Stanfieldite and orthophosphoric acid. When hardened with water, calcium silicate hydrate-calcium aluminate ferrite fibers grow to allow granulation.

Weiter positive Ergebnisse werden erzielt durch die Zugabe des Calciumhydrogenphosphates. Durch die Verwendung einer speziellen Konzentration von Orthophosphorsäure unter Einbeziehung der bereits in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme enthaltenen Calciumslikate und Calciumaluminatferrite wird deren Eigenschaft als hydraulisches Bindemittel zu fungieren, ausgenutzt. Zur gezielten Steuerung der Reaktion wird Calciumhydrogenphosphat, das in diesem Fall als Katalysator wirkt, eingesetzt.Further positive results are achieved by the addition of calcium hydrogen phosphate. By using a special concentration of orthophosphoric acid, including the calcium silicates and calcium aluminate ferrites already contained in the ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge, their property is utilized as a hydraulic binder. For controlled control of the reaction, calcium hydrogen phosphate, which in this case acts as a catalyst, is used.

In der stattfindenden Kettenreaktion erfolgt durch die Zugabe von Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 20%–44% P2O5, bevorzugt wird eine Konzentration von 40%–44% P2O5, die Dissoziation der Reaktanden der Verbrennungsasche. Hier definiert vertreten als Whitlockit, Stanfieldit, die dann schrittweise zur Bildung eines in dissoziierter Form vorliegenden Calciumdihydrogendiphosphates führen. Dieses Wasser führt einerseits zu einer weiteren Dissoziation der Reaktionskomponenten und wird andererseits gebunden zur Ausnutzung der Eigenschaft als hydraulisches Bindemittel der Calciumslikate und Calciumaluminatferrite. Komplettiert wird es mit der Zugabe von Calciumhydrogenphosphat.In the ongoing chain reaction takes place by the addition of orthophosphoric acid with a concentration of 20% -44% P 2 O 5 , preferably a concentration of 40% -44% P2O5, the dissociation of the reactants of the combustion ash. Defined here as whitlockite, stanfieldite, which then progressively results in the formation of a dissociated calcium dihydrogen diphosphate. This water leads on the one hand to a further dissociation of the reaction components and on the other hand is bound to exploit the property as a hydraulic binder of the calcium lates and calcium aluminate ferrites. It is completed with the addition of calcium hydrogen phosphate.

Die Mengenverhältnisse der Komponenten werden dabei so gewählt, dass 10–20 Mol Ca mit 16–8 Mol PO4 und 80–40 Mol H2O, aus technischen Gründen vorzugsweise 16 Mol Ca mit 10 Mol PO4 und 52 Mol H2O umgesetzt werden. Dabei ist es unerheblich, ob Asche nur aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme, Asche aus der Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierischen Knochenmaterial und/oder Asche aus der Verbrennung von tierischem Knochenmaterial verarbeitet wird. Die Anteile an Calcium- und Phosphatträgern können später den Rezeptur- und Bedarfsvorgaben angepasst werden. Der mengenmäßige Anteil des Phosphatträgers aus der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) und/oder gemeinsamen Verbrennung Kommunaler Klärschlämme und tierischem Knochenmaterial beträgt 25–50%, vorzugsweise 30%–40%, wobei das Verhältnis beider Aschen undefiniert zwischen 0 und 100% betragen kann. Der mengenmäßige Anteil vom Calciumhydrogenphosphat beträgt 10%–60%, vorzugsweise 30%–40%.The proportions of the components are chosen so that 10-20 moles of Ca with 16-8 moles of PO 4 and 80-40 moles of H 2 O, for technical reasons preferably 16 moles of Ca reacted with 10 moles of PO 4 and 52 moles of H 2 O. become. It is irrelevant whether ash is processed only from the mono-incineration of municipal sewage sludge, ash from the combustion of municipal sewage sludge and animal bone material and / or ash from the burning of animal bone material. The proportions of calcium and phosphate carriers can later be adjusted to the recipe and requirements. The quantitative fraction of the phosphate carrier from the ash from the mono-incineration of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) and / or co-incineration of municipal sewage sludge and animal bone material is 25-50%, preferably 30% -40%, whereby the ratio of both ashes is undefined between 0 and 100%. can amount. The quantitative proportion of calcium hydrogen phosphate is 10% -60%, preferably 30% -40%.

Grundsätzlich sind auch weitere Zugaben von Makronährstoffen möglich, falls dies aus agrokulturchemischen Gründen wünschenswert sein sollte. Die Reaktion kann bekannter weise in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden. Das Verfahren wird durchgeführt, in dem die Feststoffkomponente Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Abwässer und/oder aus der Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierischen Knochenmaterial und Calciumhydrogenphosphat mit Orthophosphorsäure, die 20 bis 44%, vorzugsweise 40 bis 44% P2O5 enthält, im unterstöchiometrischen Verhältnis umgesetzt wird. Die Zusammenführung dieser Feststoffkomponente Asche und Orthophosphorsäure erfolgt über eine Mengendosierung. Es hat sich erwiesen, dass die Feststoffkomponente Asche eine Teilchengröße von kleiner als 0,2 mm, vorzugsweise 0,1 < x < 0,01 mm beim Reaktionsprozess haben sollte. In Abhängigkeit des Calcium und P2O5-Gehaltes der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Abwässer und/oder aus der Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierischen Knochenmaterial wird die Mengenzugabe Orthophosphorsäure definiert. Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 15°C bis 130°C, vorzugsweise von 60°C bis 105°C durchgeführt. Die Reaktionsdauer ist abhängig von der Temperatur und liegt im Bereich von 1 Sekunde bis 10 Minuten. Das so hergestellte Produkt ist granulierfähig und wird über einen Pufferbehälter dem Pelletier-/Granulierteller zugeführt und zu Granalien aufgerollt.In principle, other additions of macronutrients are possible, if this should be desirable for agrochemical reasons. The reaction can be carried out in a known manner in a continuous or batch process. The process is carried out in which the solid component ash from the mono-combustion of municipal wastewater and / or from the combustion of municipal sewage sludge and animal bone material and calcium hydrogen phosphate with orthophosphoric acid containing 20 to 44%, preferably 40 to 44% P 2 O 5 , in the stoichiometric Ratio is implemented. The combination of this solid component ash and orthophosphoric acid via a metered dose. It has been found that the solid component ash should have a particle size of less than 0.2 mm, preferably 0.1 <x <0.01 mm in the reaction process. Depending on the calcium and P 2 O 5 content of the ash from the mono-combustion of municipal wastewater and / or from the combustion of municipal sewage sludge and animal bone material, the addition of orthophosphoric acid is defined. The reaction is carried out at a temperature of 15 ° C to 130 ° C, preferably from 60 ° C to 105 ° C. The reaction time depends on the temperature and is in the range of 1 second to 10 minutes. The product thus produced is capable of granulation and is fed via a buffer container to the pelletizing / granulating disc and rolled up into granules.

Der Gesamtprozess verläuft exotherm, Ein Teil der Feuchtigkeit verdunstet dabei bereits beim Granulierprozess. Die Aufgranulierung kann sowohl ein kontinuierlich als auch diskontinuierlich ablaufender Prozess sein. Dieses Granulat durchläuft anschließend einen Trocknungsprozess, um die vom vorhergehenden Verfahren abhängige Nachtrocknung zu gewährleisten.The entire process is exothermic, part of the moisture already evaporates during the granulation process. Granulation can be both a continuous and a discontinuous process be. These granules then undergo a drying process to ensure the subsequent drying dependent on the previous process.

Es wurde ein Phosphat-Düngemittel geschaffen, dessen Basis eine Asche ist, die sowohl aus Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme als auch aus einer gemeinsamen Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierischem Knochenmaterial gewonnen wurde, so behandelt wurde, das es die auf Basis mineralischen Rockphosphates hergestellten Phosphatdüngers besitzt und einsetzbar im landwirtschaftlichen Bereich sowie im Garten und Zierpflanzenbereich ist. Der Phosphatträger ist ein, mit einer speziellen Konzentration einer Mineralsäure unter Einbeziehung eines Katalysators, chemisch behandelte Asche einer Verbrennung kommunaler Klärschlämmen und/oder tierischem Knochenmaterial basierender Phosphatdünger in gleichmäßiger Granulatform, dessen Phosphoranteil in einer für die Pflanze direkt verfügbaren Form vorliegt und in einer der zur Ausbringung benötigten Form, Festigkeit und mit konstanten Konzentrationsgradienten ausgebildet ist.A phosphate fertilizer was made, the basis of which is an ash obtained from mono-incineration of municipal sewage sludge as well as from a co-incineration of municipal sewage sludge and animal bone material, treated and used by the rock phosphate-based phosphate fertilizer in the agricultural sector as well as in the garden and ornamental area. The phosphate carrier is a phosphate fertilizer having a specific concentration of a mineral acid including a catalyst, chemically treated ash of a combustion of municipal sewage sludge and / or animal bone based phosphate fertilizer in uniform granular form, the phosphorus content of which is in a directly available form to the plant and in any of Application required form, strength and is formed with constant concentration gradients.

Ein weiterer positiver Effekt wird erzielt, wenn als Einsatzprodukt eine Klärschlammasche verwendet wird, die aus der gemeinsamen Verbrennung kommunaler Klärschlämme und tierischem Knochenmaterial entsteht. Bei gleichem Ansatz des Verhältnisses Calcium zu PO4 entsteht ein wesentlich höher konzentriertes Phosphatdüngemittel mit gleichen Eigenschaften.Another positive effect is achieved when a sewage sludge ash resulting from co-incineration of municipal sewage sludge and animal bone material is used as the input product. With the same approach of the ratio of calcium to PO 4 produces a much higher concentrated phosphate fertilizer with the same properties.

Das so erfindungsgemäß hergestellte Phosphat-Düngemittel, hat weitere Vorteile gegenüber denen nach dem Standes der Technik.The phosphate fertilizer prepared according to the invention has further advantages over those of the prior art.

Es werden die Nachteile der bekannten Lösungen beim Einsatz einer Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme aus der Monoverbrennung ausgeschlossen, da erfindungsgemäß diese vorzugsweise mit einer speziellen Konzentration von Orthophosphorsäure und dem Einsatz, des in diesem Fall als Katalysator wirkendes Calciumhydrogenphosphat, zusätzlich die Calciumslikat und Calciumaluminatferritte in entsprechende secundär- und/oder primäre Calcium-, Eisen- und Aluminiumsilikatdihydrogenphosphatverbindungen umgewandelt werden, die gleichzeitig als hydraulisches Bindemittel wirken. Das so erhaltene Produkt weist über die gesamte Kornbreite eine einheitliche P2O5 Konzentration auf und ist granulierfähig. Der bekannte Brombeereffekt tritt nicht auf, so dass für die Ausbringetechnik ein stabiles und mechanisch beanspruchbares Korn geformt werden kann.The disadvantages of the known solutions when using an ash from the mono-combustion municipal sewage sludge from the mono-combustion excluded, since according to the invention preferably with a specific concentration of orthophosphoric acid and the use of acting in this case as a catalyst calcium hydrogen phosphate, in addition, the calcium silicate and Calciumaluminatferritte in corresponding secondary and / or primary calcium, iron and Aluminiumsilikatdihydrogenphosphatverbindungen be converted, which act simultaneously as a hydraulic binder. The product thus obtained has a uniform P 2 O 5 concentration over the entire grain width and can be granulated. The well-known blackberry effect does not occur, so that a stable and mechanically stressable grain can be formed for the application technique.

Das erfindungsgemäße Phosphatdüngemittel hat auch den Vorteil, dass insbesondere alle in diesem regenerativen Rohstoff enthaltenen tertiär gebundenen Calciumphosphatträger, Calciumslikate und Calciumaluminatferritte durch die Behandlung mit verdünnter Orthophosphorsäure und Einsatz des Katalysators in primär gebundene Phosphatverbindungen umgewandelt werden. Das Produkt entspricht den Anforderungen der Düngemittelverordnung bezüglich Wasserlöslichkeit, und Löslichkeit Zitronensäure und in Ameisensäure. Es ist granulierfähig, hat ein gleichmäßiges Kornband mit einem einheitlichem Konzentrationsgradient und nach dem Trocknen eine Kornfestigkeit größer 30 Nm.The phosphate fertilizer according to the invention also has the advantage that in particular all the tertiary bound calcium phosphate carriers, calcium silicates and calcium aluminate ferrite contained in this regenerative raw material are converted into primary bound phosphate compounds by treatment with dilute orthophosphoric acid and use of the catalyst. The product meets the requirements of the Fertilizer Ordinance regarding water solubility, and solubility citric acid and in formic acid. It is granulierfähig, has a uniform grain size band with a uniform concentration gradient and after drying a grain strength greater than 30 Nm.

Es werden die in der Düngemittelverordnung vorgegebenen Schadstoffgrenzen eingehalten Damit entfällt eine zusätzliche teure Reinigung, d. h. die Abtrennung der Schwermetalle in der Verbrennungsasche vor der Verarbeitung.The specified in the Fertilizer Regulation pollutant limits are met This eliminates an additional expensive cleaning, d. H. the separation of the heavy metals in the combustion ash before processing.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in diesem Verfahren das bei der Reaktion entstehende Wasser gleichzeitig zur Dissoziation der Reaktanden und zum Abbinden der in der Verbrennungsasche enthaltenen Calciumslikate und Calciumaluminatferrite, die als hydraulisches Bindemittel wirken, genutzt wird. Durch die damit verbundene Reduzierung des Trocknungsaufwandes ist das Verfahren sehr energieeffizient.Another advantage is that, in this process, the water produced during the reaction is used simultaneously to dissociate the reactants and to set the calcium silicates and calcium aluminate ferrites contained in the combustion ash, which act as a hydraulic binder. Due to the associated reduction of the drying effort, the process is very energy efficient.

Mit nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird die Erfindung erläutert.With subsequent embodiments, the invention will be explained.

Beispiel 1:Example 1:

Bezogen auf den Anteil Calciumträger (Whitlockit, Stanfieldit, Calciumslikate und Calciumaluminatferrite) in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche), werden entsprechend des stöchiometrischen Verhältnisses, in einem Chargenmischer Typ Pflugscharmischer mit Messersatz nach folgendem Mengenansatz zusammengeführt und zu einer homogenen Mischung formuliert und mit verdünnter Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 44% P2O5 zur Reaktion gebracht.Based on the proportion of calcium carriers (whitlockite, stanfieldite, calcium liqueurs and calcium aluminate ferrites) in the ash from the mono-combustion municipal sewage sludge (sewage sludge ash) are combined according to the stoichiometric ratio, in a batch mixer type ploughshare mixer with set of knives according to the following quantitative approach and formulated into a homogeneous mixture and reacted with dilute orthophosphoric acid at a concentration of 44% P 2 O 5 .

Der Anteil Calciumträger in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) mit 18% P2O5 beträgt ca. 34,5%. Als Katalysator wird Calciumhydrogenphosphat eingesetzt.

473 (40) ME Klärschlammasche
541 (46) ME Orthophosphorsäure (44% P2O5)
148 (12) ME CalciumhydrogenphosphatThe proportion of calcium carriers in the ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) with 18% P 2 O 5 is about 34.5%. The catalyst used is calcium hydrogen phosphate.

473 (40) ME sewage sludge ash
541 (46) ME orthophosphoric acid (44% P 2 O 5)
148 (12) ME calcium hydrogen phosphate

Nach Vorliegen einer homogenen Mischung wird Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 44% P2O5 in den laufenden Mischvorgang hinzugefügt. Dabei entsteht in der ersten Phase eine Mischphase mit einer startenden Dissoziation der Reaktionsteilnehmer.After the presence of a homogeneous mixture, orthophosphoric acid with a concentration of 44% P 2 O 5 is added to the ongoing mixing process. This results in the first phase, a mixed phase with a starting dissociation of the reactants.

Die Grundoperationen laufen entsprechend chemischer Reaktionsmechanismen ab. Nicht an diesem Reaktionsprozess beteiligte Zusatzstoffe werden als Mischung in das sich bildende Granulat homogen eingearbeitet. Das Whitlockit und das Stanfieldit in der Klärschlammasche reagieren mit der verdünnten Orthophosphorsäure zu Calciumdihydrogenphosphat und Wasser, das wiederum den Dissoziationsgrad erhöht, damit in der 2. Phase die nun auch dissozierten Calciumslikate und Calciumaluminatferrite sowohl eine Verbindung mit der verdünnter Orthophosphorsäure eingehen können als auch mit dem vorhandenen Wasser (Hydration) aushärten.The basic operations proceed according to chemical reaction mechanisms. Additives not involved in this reaction process are homogeneously incorporated as a mixture into the forming granules. The whitlockite and the stanfieldite in the sewage sludge ash react with the dilute orthophosphoric acid to calcium dihydrogen phosphate and water, which in turn increases the degree of dissociation so that in the second phase the now dissociated calcium silicates and calcium aluminate ferrites can make a connection with the diluted orthophosphoric acid as well harden existing water (hydration).

Die Reaktion wird in einem Pflugscharmischer durchgeführt. Das zur Reaktion zugeführte Calciumhydrogenphosphat vergleichmäßigt den Konzentrationsgradienten und ermöglicht eine Bindung zur Kornbildung. Nach erfolgter Reaktion wird das erhaltene Produkt mit dem sich im Pflugscharmischer befindlichen Messersatz zu Granalien in einem Kornbereich von 2,5–4 mm aufgearbeitet. Diese Granalien durchlaufen im Anschluss einen Kühler, in dem sie zum einen aushärten und zum anderen auf Lagerbedingungen abgekühlt werden. Es wird ein Phosphatgrunddünger mit folgender Wertigkeit erzielt:
P2O5 = 38%The reaction is carried out in a ploughshare mixer. The reacted calcium hydrogen phosphate makes the concentration gradient uniform and allows binding to grain formation. After the reaction has taken place, the product obtained is worked up with the knife set in the ploughshare mixer into granules in a particle size range of 2.5-4 mm. These granules then pass through a cooler in which they harden on the one hand and on the other hand are cooled to storage conditions. A basic phosphate fertilizer is obtained with the following value:
P 2 O 5 = 38%

Die Phosphatverbindung der Nährstoffkomponente liegt in wasserlöslicher Form vor.The phosphate compound of the nutrient component is in water-soluble form.

Beispiel 2Example 2

Bezogen auf den Anteil Calciumträger (Whitlockit, Stanfieldit, Calciumslikate und Calciumaluminatferrite) in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche), werden entsprechend des stöchiometrischen Verhältnisses, in einem kontinuierlich arbeitenden Granulierteller Komponenten nach folgendem Mengenansatz zusammengeführt und zu einer homogenen Mischung formuliert und mit verdünnter Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 44% P2O5 zur Reaktion gebracht. Der Anteil Calciumträger in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) mit 18% P2O5 beträgt ca. 34,5%. Als Katalysator wird Calciumhydrogenphosphat eingesetzt.

473 (40) ME Klärschlammasche
541 (46) ME Orthophosphorsäure (44% P2O5)
148 (12) ME CalciumhydrogenphosphatBased on the proportion of calcium carriers (whitlockite, stanfieldite, calcium lates and calcium aluminate ferrites) in the ash from the mono-combustion municipal sewage sludge (sewage sludge ash), are combined in accordance with the stoichiometric ratio, in a continuously operating granulator components according to the following quantitative approach and formulated into a homogeneous mixture and with diluted orthophosphoric acid with a concentration of 44% P 2 O 5 reacted. The proportion of calcium carriers in the ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) with 18% P 2 O 5 is about 34.5%. The catalyst used is calcium hydrogen phosphate.

473 (40) ME sewage sludge ash
541 (46) ME orthophosphoric acid (44% P 2 O 5 )
148 (12) ME calcium hydrogen phosphate

Nach Vorliegen einer homogenen Mischung wird Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 44% P2O5 dem laufenden Mischvorgang hinzugefügt. Dabei entsteht in der ersten Phase eine Mischphase mit einer startenden Dissoziation der Reaktionsteilnehmer.After the presence of a homogeneous mixture, orthophosphoric acid with a concentration of 44% P 2 O 5 is added to the ongoing mixing process. This results in the first phase, a mixed phase with a starting dissociation of the reactants.

Die Grundoperationen laufen entsprechend chemischer Reaktionsmechanismen ab.The basic operations proceed according to chemical reaction mechanisms.

Nicht an diesem Reaktionsprozess beteiligte Zusatzstoffe werden als Mischung in das sich bildende Granulat homogen eingearbeitet. Das Whitlockit und das Stanfieldit in der Klärschlammasche reagieren mit der verdünnten Orthophosphorsäure zu Calciumdihydrogenphosphat und Wasser, das wiederum den Dissoziationsgrad erhöht, damit in der 2. Phase die nun auch dissoziierten Calciumsilikate und Calciumaluminatferrite sowohl eine Verbindung mit der verdünnter Orthophosphorsäure eingehen als auch mit dem vorhandenen Wasser (Hydration) aushärtet können.Additives not involved in this reaction process are homogeneously incorporated as a mixture into the forming granules. The whitlockite and the stanfieldite in the sewage sludge ash react with the dilute orthophosphoric acid to form calcium dihydrogen phosphate and water, which in turn increases the degree of dissociation so that in the second phase the now dissociated calcium silicates and calcium aluminate ferrites both form a compound with the dilute orthophosphoric acid and with the existing one Water (hydration) hardens.

Die Reaktion wird in einem kontinuierlich arbeitenden Durchlaufmischer durchgeführt. Das zur Reaktion zugeführte Calciumhydrogenphosphat vergleichmäßigt den Konzentrationsgradienten und ermöglicht eine Bindung zur Kornbildung.The reaction is carried out in a continuous flow mixer. The reacted calcium hydrogen phosphate makes the concentration gradient uniform and allows binding to grain formation.

Nach erfolgter Reaktion wird das erhaltene Produkt kontinuierlich in einem Granulierteller zu Granalien in einem Kornbereich von 2,5–4 mm aufgearbeitet. Diese Granalien durchlaufen im Anschluss einen Trockner, in dem sie zum einen aushärten und zum anderen auf entsprechen der Anforderung getrocknet werden. After the reaction, the product obtained is worked up continuously in a granulating plate to granules in a grain size range of 2.5-4 mm. These granules then pass through a dryer in which they harden on the one hand and on the other to be dried to the requirement.

Es wird ein Phosphatgrunddünger mit folgender Wertigkeit erzielt:
P2O5 = 38%A basic phosphate fertilizer is obtained with the following value:
P 2 O 5 = 38%

Die Phosphatverbindung der Nährstoffkomponente liegt in wasserlöslicher Form vor.The phosphate compound of the nutrient component is in water-soluble form.

Beispiel 3:Example 3:

Durchführung und Ablauf wie Ausführungsbeispiel 1, Änderung der Zusammensetzung. Bezogen auf den Anteil Calciumträger (Whitlockit, Stanfieldit, Calciumslikate und Calciumaluminatferrite) in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche), werden entsprechend des stöchiometrischen Verhältnisses, in einem kontinuierlich arbeitenden Granulierteller nach folgendem Mengenansatz zusammengeführt und zu einer homogenen Mischung formuliert und mit verdünnter Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 44% P2O5 zur Reaktion gebracht. Der Anteil der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) mit 18% P2O5 beträgt ca. 36%. Die Reaktionsdurchführung erfolgt im kontinuierlich arbeitenden Betrieb.

300 ME Klärschlammasche
300 ME Orthophosphorsäure 44% P2O5
300 ME CalciumhydrogenphosphatProcedure and procedure as Embodiment 1, change of composition. Based on the proportion of calcium carriers (whitlockite, stanfieldite, calcium silicates and calcium aluminate ferrites) in the ash from the mono-combustion municipal sewage sludge (sewage sludge ash) are combined according to the stoichiometric ratio, in a continuously operating granulating plate according to the following quantitative approach and formulated into a homogeneous mixture and with dilute Orthophosphoric acid with a concentration of 44% P 2 O 5 reacted. The proportion of ash from monoburning municipal sewage sludge (sewage sludge ash) with 18% P 2 O 5 is about 36%. The reaction is carried out in continuous operation.

300 ME sewage sludge ash
300 μM orthophosphoric acid 44% P 2 O 5
300 ME calcium hydrogen phosphate

Das zur Reaktion zugeführte Calciumhydrogenphosphat vergleichmäßigt den Konzentrationsgradienten und ermöglicht eine Bindung zur Kornbildung. Die Grundoperationen laufen entsprechend chemischer Reaktionsmechanismen ab. Nicht an diesem Reaktionsprozess beteiligte Zusatzstoffe werden als Mischung in das sich bildende Granulat homogen eingearbeitet. Nach erfolgter Reaktion wird das erhaltene Produkt kontinuierlich im Granulierteller zu Granalien in einem Kornbereich von 2,5–4 mm aufgearbeitet. Diese Granalien durchlaufen im Anschluss einen Trockner, in dem sie zum einen aushärten und zum anderen auf entsprechen der Anforderung getrocknet werden.The reacted calcium hydrogen phosphate makes the concentration gradient uniform and allows binding to grain formation. The basic operations proceed according to chemical reaction mechanisms. Additives not involved in this reaction process are homogeneously incorporated as a mixture into the forming granules. After the reaction has taken place, the product obtained is worked up continuously in the granulation plate into granules in a particle size range of 2.5-4 mm. These granules then pass through a dryer in which they harden on the one hand and on the other to be dried to the requirement.

Es wird ein Phosphatgrunddünger mit folgender Wertigkeit erzielt:
P2O5 = 38%A basic phosphate fertilizer is obtained with the following value:
P 2 O 5 = 38%

Die Phosphatverbindung der Nährstoffkomponente liegt in wasserlöslicher Form vor.The phosphate compound of the nutrient component is in water-soluble form.

Beispiel 4:Example 4:

Durchführung und Ablauf wie Ausführungsbeispiel 1, Änderung der Zusammensetzung. Bezogen auf den Anteil Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche), werden Ammoniumsulfat-Ammoniumphosphat, Harnstoff und Kaliumsulfat entsprechend des stöchiometrischen Verhältnisses, in einem kontinuierlich arbeitenden Doppelwellenpaddelmischer nach folgendem Mengenansatz zusammengeführt und zu einer homogenen Mischung formuliert und mit verdünnter Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von max. 44% P2O5 zur Reaktion gebracht. Der Anteil Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) mit 18% P2O5 beträgt ca. 36%. Die Reaktionsdurchführung erfolgt im kontinuierlich arbeitenden Betrieb.

120 ME Klärschlammasche
115 ME Orthophosphorsäure 44% P2O5
68 ME Harnstoff
80 ME Kaliumsulfat
50 ME Ammoniumsulfat Ammoniumphosphat.
80 ME CalciumhydrogenphosphatProcedure and procedure as Embodiment 1, change of composition. Based on the proportion of ash from the mono-combustion municipal sewage sludge (sewage sludge ash), ammonium sulfate ammonium phosphate, urea and potassium sulfate according to the stoichiometric ratio, combined in a continuous twin-shaft paddle mixer according to the following quantitative approach and formulated into a homogeneous mixture and with dilute orthophosphoric acid with a concentration of Max. 44% P 2 O 5 reacted. The proportion of ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) with 18% P 2 O 5 is about 36%. The reaction is carried out in continuous operation.

120 ME sewage sludge ash
115 ME orthophosphoric acid 44% P 2 O 5
68 ME urea
80 ME potassium sulphate
50 ME Ammonium sulphate Ammonium phosphate.
80 ME calcium hydrogen phosphate

Nicht an diesem Reaktionsprozess beteiligte Zusatzstoffe werden als Mischung in das sich bildende Granulat homogen eingearbeitet.Additives not involved in this reaction process are homogeneously incorporated as a mixture into the forming granules.

Es wird ein Mehrnährstoff-Düngemittel, NPK(S)-Dünger mit folgender Wertigkeit erzielt:
N = 10%, P2O5 = 20%, K = 10%, S = 5%It is a multi-nutrient fertilizer, NPK (S) fertilizer achieved with the following value:
N = 10%, P 2 O 5 = 20%, K = 10%, S = 5%

Die Phosphatverbindungen der Nährstoffkomponenten liegen in wasserlöslicher Form vor. The phosphate compounds of the nutrient components are present in water-soluble form.

Beispiel 5:Example 5:

Durchführung und Ablauf wie Ausführungsbeispiel 1, Änderung der Zusammensetzung. Bezogen auf den Anteil aus der Klärschlammasche, werden entsprechend des stöchiometrischen Verhältnisses, in einem kontinuierlich arbeitenden Granulierteller verdünnte Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 40% P2O5 zur Reaktion gebracht. Der Anteil Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche) mit 18% P2O5 beträgt ca. 36%. Die Reaktionsdurchführung erfolgt im kontinuierlich arbeitenden Betrieb.

330 ME Klärschlammasche
185 ME Orthophosphorsäure 40% P2O5
132 ME Ammoniumsulfat.Procedure and procedure as Embodiment 1, change of composition. Based on the proportion of sewage sludge ash, according to the stoichiometric ratio, orthophosphoric acid diluted in a continuous granulating plate is reacted with a concentration of 40% P 2 O 5 . The proportion of ash from the mono-combustion of municipal sewage sludge (sewage sludge ash) with 18% P 2 O 5 is about 36%. The reaction is carried out in continuous operation.

330 ME sewage sludge ash
185 ME orthophosphoric acid 40% P 2 O 5
132 ME ammonium sulfate.

Es wird ein NP-Mehrnährstoffdünger Dünger mit folgender Wertigkeit erzielt:
N = 5%, P2O5 = 23%, S = 5%.An NP multi-nutrient fertilizer fertilizer with the following value is obtained:
N = 5%, P 2 O 5 = 23%, S = 5%.

Die Phosphatnährstoffkomponente liegt in wasserlöslicher Form vor.The phosphate nutrient component is in water-soluble form.

Die Reaktionsdurchführung kann sowohl als Batch, als auch in kontinuierlicher Fahrweise erfolgen.The reaction can be carried out both as a batch, as well as in continuous driving.

Beispiel 6Example 6

Bezogen auf den Anteil Calciumträger (Whitlocktit, Stanfieldit, Calciumsilikate und Calciumaluminatferrite) in der Asche aus der Monoverbrennung kommunaler Klärschlämme (Klärschlammasche), werden entsprechend des stöchiometrischen Verhältnisses in einem Chargenmischer Typ Pflugscharmischer mit Messersatz nach folgendem Mengenansatz zusammengeführt und zu einer homogenen Mischung formuliert und mit verdünnter Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 44% P2O5 zur Reaktion gebracht. Der Anteil Calciumträger in der Asche aus der Minoverbrennung kommunaler Klärschlämme mit 18% P2O5 beträgt ca. 34,5%. Als Katalysator wird Calciumhydrogenphosphat eingesetzt.

473 (40) ME Klärschlamasche
541 (46) ME Orthophosphorsäure (44% P2O5)
148 (12) ME CalciumhydrogenphosphatBased on the proportion of calcium carrier (Whitlocktit, Stanfieldit, calcium silicates and Calciumaluminatferrite) in the ash from the mono-combustion municipal sewage sludge (sewage sludge ash), are combined according to the stoichiometric ratio in a batch mixer type ploughshare mixer with set of knives according to the following quantitative approach and formulated into a homogeneous mixture and diluted orthophosphoric acid with a concentration of 44% P 2 O 5 reacted. The proportion of calcium carriers in the ash from the mini-combustion of municipal sewage sludge with 18% P 2 O 5 is about 34.5%. The catalyst used is calcium hydrogen phosphate.

473 (40) ME sewage sludge ash
541 (46) ME orthophosphoric acid (44% P 2 O 5 )
148 (12) ME calcium hydrogen phosphate

Nach Vorliegen einer homogenen Mischung wird verdünnte Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 44% P2O5 in den laufenden Mischvorgang hinzugefügt.Following the presence of a homogeneous mixture, dilute orthophosphoric acid at a concentration of 44% P 2 O 5 is added to the current mixing process.

Dabei entsteht in der ersten Phase eine Mischphase mit einer startenden Dissoziation der Reaktionsteilnehmer.This results in the first phase, a mixed phase with a starting dissociation of the reactants.

Die Grundoperationen laufen entsprechend chemischer Reaktionsmechanismen ab. Nicht an diesem Reaktionsprozess beteiligte Zusatzstoffe werden als Mischung in das sich bildende Granulat homogen eingearbeitet. Das Withlockit und das Stanfieldit in der Klärschlammasche reagieren mit der verdünnten Orthophosphorsäure zu Calciumdihydrogenphosphat und Wasser, das wiederum den Dissoziationsonsgrad erhöht, damit in der 2. Phase die nun auch dissozierten Calciumsilikate und Calciumaluminatferrite sowohl eine Verbindung mit der verdünnten Orthophosphorsäure eingehen kann als auch mit dem vorhandenem Wasser (Hydration) aushärtet.The basic operations proceed according to chemical reaction mechanisms. Additives not involved in this reaction process are homogeneously incorporated as a mixture into the forming granules. The withlockite and the stanfieldite in the sewage sludge ash react with the diluted orthophosphoric acid to calcium dihydrogen phosphate and water, which in turn increases the degree of dissociation, so that in the second phase the now dissociated calcium silicates and calcium aluminate ferrites can form a compound with the diluted orthophosphoric acid as well Cures existing water (hydration).

Die Reaktion wird in einem Pflugscharmischer durchgeführt. Das zur Reaktion zugeführte Calciumhydrogenphosphat vergleichmäßigt den Konzentrationsgradienten und ermöglicht eine Bindung zur Kornbildung. Nach erfolgter Reaktion wird das erhaltene Produkt mit dem sich im Pflugscharmischer befindenden Messersatz zu Granalien in einem Kornbereich von 2,5–4 mm aufgearbeitet. Diese Granalien durchlaufen im Anschluss einen Kühler, in dem sie zum einen aushärten und zum anderen auf Lagerbedingungen abgekühlt werden. Es wird so ein Phosphatgrunddünger mit einer Wertigkeit von 38% P2O5 erzielt.The reaction is carried out in a ploughshare mixer. The reacted calcium hydrogen phosphate makes the concentration gradient uniform and allows binding to grain formation. After the reaction has taken place, the product obtained is worked up with the knife set in the ploughshare mixer into granules in a particle size range of 2.5-4 mm. These granules then pass through a cooler in which they harden on the one hand and on the other hand are cooled to storage conditions. Thus, a basic phosphate fertilizer with a valence of 38% P 2 O 5 is achieved.

Die Phosphatverbindung der Nährstoffkomponente liegt in wasserlöslicher Form vor.The phosphate compound of the nutrient component is in water-soluble form.

Beispiel 7 Example 7

Durchführung und Ablauf wie Beispiel 1, jedoch mit veränderter Zusammensetzung.Procedure and procedure as in Example 1, but with a changed composition.

Bezogen auf den Anteil Klärschlammasche, werden entsprechend des stöchiometrischen Verhältnisses in einem kontinuierlich arbeitenden Granulierteller verdünnte Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 40% P2O5 zur Reaktion gebracht. Der Anteil Klärschammasche mit 18% P2O5 beträgt ca. 36%.Based on the proportion of sewage sludge ash, orthophosphoric acid diluted with a concentration of 40% P 2 O 5 is reacted in accordance with the stoichiometric ratio in a continuously operating granulating plate. The proportion of sewage ash with 18% P 2 O 5 is about 36%.

Die Reaktionsdurchführung erfolgt im kontinuierlich arbeitenden Betrieb.

330 ME Klärschlammasche
185 ME Orthophosphorsäure 40% P2O5
132 ME Ammoniumsulfat.The reaction is carried out in continuous operation.

330 ME sewage sludge ash
185 ME orthophosphoric acid 40% P 2 O 5
132 ME ammonium sulfate.

Es wird ein NP-Mehrnährstoffdünger mit einer Wertigkeit von N = 5%, P2O5 = 23%, S = 5% erzielt.An NP multi-nutrient fertilizer with a valence of N = 5%, P 2 O 5 = 23%, S = 5% is achieved.

Die Phosphatnährstoffkomponente liegt in wasserlöslicher Form vor. Die Reaktiondurchführung kann sowohl als Batch als auch in Kontinuierlicher Fahrweise erfolgen.The phosphate nutrient component is in water-soluble form. The reaction can be carried out both as a batch and in a continuous mode.

Nachstehend eine tabellarische Darstellung der Eigenschaftswerte des erfindungsgemäßen Erzeugnisses. Erfindungsgemäßes Produkt Vergleichsprodukt Rohstoffeinsatz variabel, sowohl nur K SA, als auch Kombination aus Mitverbrennung tierischen Knochenmaterials 100 Nur K SA 50 physiologisch verwertbare Phosphatverbindung 100 100 Konzentrationsverteilung im Haufwerk gleichmäßige Verteilung 100 Abfallend in Richtung Kleinkorn 75 Granulierfähigkeit sehr gut gegeben 100 zerfällt beim Trocknen (Brombeereffekt) 75 Pflanzenverfügbarkeit Gegeben 75 gegeben 75 mechanische Festigkeit gute Ausbringeeigenschaft 100 bedingte Ausbringeeigenschaft 75 Flächenverteilung gem. Wurftabelle 100 75 Granulatausbeute nur Gutkorn 95 verteiltes Haufwerk 62 Punktbewertung 770 587 Verhältnis erfindungsgem. Produkt Zum Vergleichsprodukt 1,31:1 Below is a tabular representation of the property values of the product according to the invention. Inventive product Compare product raw materials variable, both KSA only, as well as a combination of co-incineration of animal bone material 100 Only K SA 50 Physiologically utilizable phosphate compound 100 100 Concentration distribution in the heap even distribution 100 Falling towards the small horn 75 pelletizability given very well 100 decays when drying (blackberry effect) 75 plant Availability given 75 given 75 Mechanic solidity good show-off 100 conditional issuing property 75 Area distribution acc. throw table 100 75 granule yield only good grain 95 distributed heap 62 scoring 770 587 Ratio according to the invention. Product To comparison product 1.31: 1

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010034042 A1 [0007] DE 102010034042 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Dr. Ing. Adam stellt in seinem Vortrag „Option der landwirtschaftlichen Verwertung von P aus der Abwasserreinigung: Technische Möglichkeiten” [0012] Dr. Ing. Adam presents in his lecture "Option of Agricultural Utilization of P from Wastewater Treatment: Technical Possibilities" [0012]

Claims (1)

Phosphatdüngemittel, erhalten aus einem Reaktionsgemisch von phosphorhaltigen Reststoffen, in Form von Aschen aus der Monoverbrennung von Klärschlämmen kommunaler Abwässer und/oder aus der Verbrennung solcher Klärschlämme mit tierischem Knochenmaterial, gekennzeichnet durch primäre und binäre Calciumphosphate und Calcium-, Eisen- und Aluminiumsilikatphosphatverbindungen mit einer Pflanzenverfügbarkeit der Phosphate von mehr als 80%, die durch direkte Umsetzung von verdünnter Orthophosphorsäure und einem Reaktionsgemisch mit den, in den Verbrennungsaschen enthaltenen Calcium, wobei eine Umsetzung in einem Reaktor von Calciumphosphatverbindungen entstehen, a) 25 bis 50 Gewichtsanteilen Klärschlammasche aus der Monoverbrennung von Klärschlämmen kommunaler Abwässer oder b) 25 bis 50 Gewichtsanteilen aus der Verbrennung solcher Klärschlämme mit tierischem Knochenmaterial oder c) 25 bis 40 Gewichtsanteilen Aschen aus der Monoverbrennung von tierischem Knochenmaterial durch direkte Zugabe von zunächst 10 bis 40 Gewichtsanteilen Calciumhydrgenphosphat und sodann von mit Wasser verdünnter Orthophosphorsäure in einer Konzentration von 20% bis 44% bezogen auf den P2O5-Gehalt erfolgt, wobei die Gewichtsanteile der mit Wasser verdünnten Orthophposphorsäure 10 bis 60, bezogen auf den P2O5-Gehalt betragen oder im unterstöchiometrischem Verhältnis der verdünnten Orthophosphorsäure P2O5 zu den übrigen Reaktionsstoffen oder die Orthophosphorsäure P2O5 in einer Konzentration von über 60% bezogen auf den P2O5-Gehalt und Wasser im unterstöchiometrischem Verhältnis zu den übrigen Reaktionsstoffen zugesetzt werden und wobei das Stoffgemisch aus den Stoffen a), b) und c) extern dosiert und/oder in einen Reaktor dosiert eingebracht wird und nach einer Verweildauer im Reaktor von 30 Sekunden bis zu 20 Minuten granulierbar ist und wobei der Reaktor ein solcher mit Rührwerk oder ein Mischer oder eine Granuliertellervorrichtung ist.Phosphate fertilizers obtained from a reaction mixture of phosphorus-containing residues, in the form of ashes from the mono-combustion of sewage sludge municipal wastewater and / or the combustion of such sludge with animal bone material, characterized by primary and binary calcium phosphates and calcium, iron and aluminum silicate phosphate compounds with a plant availability the phosphates greater than 80% produced by the direct reaction of dilute orthophosphoric acid and a reaction mixture containing the calcium contained in the combustion ash, resulting in a reaction in a calcium phosphate compound reactor, a) from 25 to 50 parts by weight sewage sludge ash from the mono-incineration of sewage sludge municipal Or b) from 25 to 50 parts by weight of the combustion of such sewage sludge with animal bone material or c) from 25 to 40 parts by weight of ashes from the mono-combustion of animal bone material by d irrelevant addition of initially 10 to 40 parts by weight of calcium hydrogen phosphate and then of water-diluted orthophosphoric acid in a concentration of 20% to 44% based on the P 2 O 5 content, wherein the weight proportions of the water-diluted orthophosphoric acid 10 to 60, based on the P 2 O 5 content or in the substoichiometric ratio of the dilute orthophosphoric acid P 2 O 5 to the other reactants or the orthophosphoric P 2 O 5 in a concentration of about 60% based on the P 2 O 5 content and water in the stoichiometric Ratio to the other reactants are added and wherein the mixture of substances a), b) and c) is metered externally and / or metered into a reactor and granulated after a residence time in the reactor of 30 seconds up to 20 minutes, and wherein the reactor is one with agitator or a mixer or Granuliertellervorrichtung.
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