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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung gleichmäßig gekörnter Düngemittel
aus Rohphosphataufschlußprodukten Bei der Granulierung von Düngemitteln, besonders
von Superphosphat und superphosphathaltigen Mehrnährstoff-Düngemitteln, nach den
bekannten Verfahren macht die Erzielung eines gleichmäßigen Korns immer wieder schon
deshalb Schwierigkeiten, weil bereits das Ausgangsmaterial, das zur Granulierung
kommt, eine uneinheitliche Korngröße besitzt.
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Die bisher üblichen Zerkleinerungsverfahren, vornehmlich von Superphosphat,
die mit Messerkreuzen, Quetschwalzen oder sonstigen Mahlvorrichtungen arbeiten,
führen oft zu einem Mahlgut, das plastisch, thixotrop und ungleichmäßig im Korn
ist, das- bei Druckeinwirkung zementartig erhärten und sich an den Zerkleinerungswerkzeugen
ansetzen kann, so daß das Endergebnis unbefriedigend ist.
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Das somit an sich schon uneinheitliche Bild des in den Granulator
eingebrachten Gutes kann sich durch ungleichmäßiges Eindüsen der Granulierflüssigkeit
noch weiter verschlechtern, denn größere Flüssigkeitströpfchen ergeben naturgemäß
auch größere Granalien.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Verfahren und Vorrichtung,
die die geschilderten Nachteile vermeiden und zu gleichmäßig gekörnten Düngemitteln
aus Rohphosphataufschlußprodukten führen.
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Erfindungsgemäß erhält zunächst das Ausgangsmaterial die erforderliche
Granulierfreudigkeit, und zwar durch Zugabe von Wasser, Wasserglas, Bindemittellösungen
und/oder Säuren in an sich bekannter Weise. Die Granulierfreudigkeit ist dann optimal
groß, wenn der Gehalt des Granuliergutes an Feuchtigkeit und freier Säure zwischen
18,0 und 19,5°/o, vorzugsweise etwa 18,5%, beträgt.
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Die Einstellung auf diesen Wert erfolgt zweckmäßig in einem Freifallmischer.
Die so erhaltene, in ihrer Korngröße noch ungleichmäßige, im Feuchtigkeitsgehalt
aber gleichmäßige Masse wird dann ohne besondere Druckanwendung durch eine feststehende
oder bewegliche, vorzugsweise nach Art etwa des im Haushalt üblichen Kartoffelreibers
ausgebildete horizontale Reibfläche, deren Lochweite zwischen 1 und 4 mm, vorzugsweise
etwa 3 mm, beträgt, mittels bewegter Paddel und Bürsten hindurchgetrieben. An die
Stelle der Reibfläche kann auch ein Rundlochblech treten.
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Da das Gut weder zu feucht noch zu trocken ist, können sich unterhalb
der Aufteilfläche - Sieb oder Rundlochblech - nicht die sonst entstehenden länglichen
Teilchen ausbilden, man erhält vielmehr ein gleichmäßig vorgeformtes Ausgangsmaterial,
das beispielsweise mittels Transportbandes anschließend einem _ Granulator, vorzugsweise
einem Tellergranulator, zugeführt wird.
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Die erfindungsgemäß vorgeformten. Teilchen, die bereits weitgehend
die gleiche Größe besitzen, rollen glatt und widerstandsfrei im Granulator ab. So
entstehen Granulate mit einem engen Korngrößenbereich, zwischen 1 und 5 mm, vorzugsweise
1 bis 3 mm, ohne nennenswerte Anteile an Über- oder Unterkorn.
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Die nunmehr in ihrer Form fertiggebildeten Granalien können anschließend
vor dem Verlassen des Granulators in bekannter Weise weiterbehandelt werden, sei
es mit Puderstoffen, die keine nachteiligen Einflüsse auf die Löslichkeiten des
P205 besitzen, sei es durch Ammonisierung mittels ammonnitrathaltiger Ammoniaklösung
oder mittels Ammoniaks allein, sei es durch Zugabe von Säuren, wie Schwefelsäure
und/ oder Phosphorsäure, zu weiterem Aufschluß bzw. zur \Teutralisation.
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Man erhält auf diese Weise gut erhärtete Granalien, die sich durch
weitgehendste Gleichmäßigkeit, Staubfreiheit und völliges Fehlen von Übergranulation
auszeichnen.
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Für die Durchführung des Verfahrens verwendet man erfindungsgemäß
vorzugsweise einen Doppelwellenmischer A, dessen Gehäuse B im unteren
Teil aus vorgenannter Reibfläche C besteht, und zwar muß selbstverständlich die
Reibfläche der Innenwandung des Mischergehäuses zugekehrt installiert sein. Die
beiden zueinander in entgegengesetzter Drehrichtung laufenden Wellen D, und D2 tragen
als mechanische Reibelemente ausgebildete Paddel E, die so angeordnet sind, daß
das Material L von den die Reiborgane tragenden Wellen ohne die sonst übliche horizontale
Transportbewegung an der Gehäusewand hindurchgezogen wird und hierbei im unteren
Teil des Mischers auf der Reibfläche bzw. dem Rundlochblech zerrieben
wird.
Zur Reinigung der Reibfläche bzw. des Rundlochblechs und Freihaltung von Ansätzen
sind neben den Reibelementen einzelne Stahl- bzw. Kunststoffbürsten F, so auf den
Wellen angeordnet, daß sie ständig darauf gleitend umlaufen.
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Bei Verwendung von Rundlochblechen eignen sich auch einige an Stelle
der Bürsten installierte, die ganze Rundlochblechfläche bestreichende, genau auf
dieser aufsitzende Schaber gut zur Freihaltung. Gegebenenfalls kann man auch die
Kombination von Schabern mit Bürsten vorsehen.
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Je nach der Maschenweite der das Gehäuse des Doppelwellenmischers
bildenden Reibfläche bzw. je nach Durchmesser der einzelnen Löcher des Blechs fällt
nun die einheitlich zerriebene Masse auf ein unter dem Mischer laufendes Transportband,
das das vorbehandelte Material unmittelbar einem Granulator zuführt, dem gegebenenfalls
noch zur gewichtsmäßig genauen Regulierung des Materialstroms Vorrats-und Dosiereinrichtungen
vorgeschaltet werden können.
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Will man in weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch
plastische bis zähflüssige, noch reaktionsheiße, frische Aufschlußprodukte aus gemahlenem
Rohphosphat und Schwefelsäure und/oder Salpetersäure anwenden, dann kann man deren
Behandlung ebenfalls in der gleichen Weise vornehmen. Allerdings müssen die beim
Arbeiten mit einem solchen Material auf der Unterseite der Reibfläche bzw. unterhalb
des Rundlochblechs austretenden, meistens noch zu granulierfreudigen Massen mit
einem rotierenden, analog einer Rakel möglichst genau aufsitzenden Messer oder Schabewerk
abgehoben werden. Weiterhin muß man hierbei dafür Sorge tragen, daß dann unmittelbar
auf die -herabfallenden Teilchen ständig feinpulverisiertes, trockenes Ausgangsmaterial
oder ein anderer, die Nährstoffgehalte nicht nachteilig beeinflussender Stoff aufgegeben
wird, um eine Abtrocknung der anfangs noch recht feuchten Teilchen an der Oberfläche
bzw. deren Trennung voneinander zu bewerkstelligen, bevor sie dem Granulator zugeführt
werden. Die hierbei von den an der Oberfläche feuchten Granalien nicht aufgenommenen
Staubteilchen werden vor der Zugabe in den Granulator durch Luftwirbelung wieder
entfernt.
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Nach der deutschen Patentanmeldung W 19578 IV a/ 12g (deutsche Auslegeschrift
1032 230) ist ein Granulierverfahren bekannt, bei dem das zu zerkleinernde
Gut zwischen über ein Sieb bewegten Organen und dem Sieb unter Druck gesetzt und
durch das Sieb gepreßt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das
zu zerkleinernde Gut mittels auf dem Sieb abrollender Organe bricht und die gebrochenen
Teile mittels auf dem Sieb gleitender Organe weiterzerkleinert und durch das Sieb
durchpreßt. .
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dabei durch ein
muldenartig geformtes Sieb gekennzeichnet, in welchem ein Rohr drehbar gelagert
ist, an welchem Druckorgane, z. B. sich über die ganze Länge -der durch das Sieb
-gebildeten Mulde erstreckende Walzen und Stäbe, angeordnet sind, die bei der Drehung
des Rohres mit erheblichem Druck und unter Spannung des Siebes auf demselben abrollen
bzw. auf dem Sieb gleiten, usw.
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Demgegenüber zeigt- das vorliegende Verfahren durch die erfindungsgemäße
Anwendung eines in seiner Granulierfreudigkeit genau definierten Granuliergutes,
das in einer fier diesen Zweck und in der erfindungsgemäßen .Ausfuhrurig -völlig
neu - entwickelten SpeziälaPparatur auf die für die- anschließende Granulierung
günstigsteTeilchengröße zerrieben wird, einen interessanten, technisch fortschrittlichen
Weg auf, der eine wesentliche Verbesserung des bisher üblichen Granuliervorganges
ermöglicht.
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Die apparativen Unterschiede ergeben sich ohne weiteres beim Vergleich
der Zeichnungen beider Erfindungen.
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Während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vorrichtung Verwendung
findet, bei der das die richtige Granulierfreudigkeit aufweisende Material in einem
Doppelwellenmischer mittels Paddel und Bürsten auf einer Reibfläche zerrieben wird,
ist es das Merkmal der zum Vergleich herangezogenen deutschen Auslegeschrift 1032
230, daß das zu zerkleinernde Gut mittels Walzen usw. auf einem Sieb gebrochen wird.
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Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Verfahren zur weiteren Voraussetzung,
daß das zur Verarbeitung gelangende Superphosphat eine bestimmte Granulierfreudigkeit
aufweisen muß, bevor es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zerrieben wird.
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Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ergibt nicht nur ein gleichmäßiges
Anfangs- und Endmaterial, es ermöglicht auch eine ganz erheblich höhere Kapazität,
als sie mit der in der deutschen Auslegeschrift 1032 230 beschriebenen Apparatur
erzielt werden kann.
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Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von druckfesten, von thioxytropen
Eigenschaften freiem Superphosphat und Superphosphat-Düngemittelgemischen durch
Formung von in einen plastischen Zustand übergeführtem Superphosphat bzw. von Gemischen
auf Superphosphatbasis unter Anwendung von Druck bekannt (deutsche Patentschrift
969267), das dadurch gezennzeichnet ist, daß ein Superphosphat der Druckbehandlung
unterworfen wird, das einen Gehalt an freiem Wasser von 9 bis 110/0, an freier Säure
von 5 bis 8% und einen Gesamtgehalt an diesen beiden Bestandteilen von 15 bis 18%
aufweist, wobei die Grenzen bei Gemischen -sich auf den Phosphatanteil des Gemisches
beziehen. -Hier wird die Druckbehandlung somit in üblichen Knetvorrichtungen vorgenommen
und bei der mittels Pressung durch eine Siebplatte erfolgenden Formung des Superphosphats
ein solcher Druck ausgeübt, daß eine 40- bis 800%ige Verdichtung der Masse erfolgt,
wobei diese etwa 1 Minute gegenüber der für die Druckausübung erforderlichen Unterlage
unbewegt bleiben muß.
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Dieses Verfahren ist somit an die Ausübung eines ganz bestimmten,-
eine ge-,visse Zeit andauernden Mindestdruckes bei einem gleichzeitigen Gesamtgehalt
an Wasser und freier Säure von 15 bis 18% gebunden. Dagegen arbeitet die vorliegende
Erfindung ohne Druck und bei einem für die ideale,- an keinerlei Druckanwendung
gebundene Granulierfreudigkeitnotwendigen Gesamtgehalt an Feuchtigkeit und freier
Säure von 18 bis 19,5%, vorzugsweise bei 18,5%.
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Dieses erfindungsgemäß erhaltene Material wird dann einer Vorrichtung
zugeführt, in der es auf einer Reibfläche abgerieben wird, was ebenfalls nicht unter
ausgesprochener .Druckanwendung gemäß der Patentschrift 969 267 erfolgt.
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- Die deutsche Patentschrift 668 724 beschreibt ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Körnung von Düngemitteln oder anderen Stoffen oder Stoffgemischen,
bei dem die Zerteilung -der im formbaren Zustand befindlichen Ausgangsstoffe zu
Teilchen einheitlicher Größe. mit Hilfe einer an sich bekannten Schneid-, Fräs-
oder Reibvorrichtung erfolgt, aus der die Teilchen
möglichst unmittelbar
einer Vibrationsvorrichtung zugeführt werden. Als Zerteilvorrichtung können umlaufende
bzw. hin- und hergehende, gelochte Trommeln oder Scheiben verwendet werden, deren
Lochränder fräsartig aufgebogen sind. Sie kann aber auch als heizbare Mischmulde
mit zwei oder mehreren parallel geführten, gegenläufigen und mit Mischorganen besetzten
Wellen ausgebildet sein, deren Mischorgane fördern, auf Lücke arbeiten und zwischeneinander
einen von der gewünschten Teilchengröße abhängigen Spielraum lassen.
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Demgegenüber wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Doppelwellenmischer
gearbeitet, in dem das in seiner chemischen und physikalischen Zusammensetzung uneinheitliche,
jedoch hinsichtlich seiner Granulierfreudigkeit genau definierte Material mittels
zweier in Richtung zur Gehäusewand laufender Wellen, auf denen als Reibelemente
Paddel und Bürsten angeordnet sind, auf einer im unteren Teil des Gehäuses befindlichen
Reibfläche zerrieben wird.
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Ein weiteres Verfahren (deutsche Patentschrift 668 725) beschreibt
eine Körnung von Düngemitteln oder anderen Stoffen oder Stoffgemischen, wobei die
Überführung der Ausgangsstoffe in den formbaren Zustand unter Anwendung löslichkeitsverändernder
Zusätze, insbesondere Säuren, wie Schwefelsäure oder Salpetersäure, erfolgt, die
zweckmäßig in geringen Mengen (etwa 5%) angewendet werden. Der Zweck dieser Verfahrensmaßnahmen
ist also, eine Veränderung bzw. Verbesserung der Löslichkeit von Salzen herbeizuführen,
die beim Austrocknen als Kittsubstanz für das zu körnende Gut wirken.
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Gegenüber diesem Bekannten beruht der Erfolg und technische Fortschritt
der vorliegenden Erfindung auf der Erkenntnis, daß bei Einhaltung einer genau definierten
Granulierfreudigkeit des Ausgangsmaterials und dessen nachfolgender Zerreibung in
einer für diesen Zweck besonders ausgebildeten Vorrichtung die abschließende Granulierung
zu Granulaten gleichmäßiger Korngröße führt.
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Auch die aus der deutschen Patentschrift 863 660 bekannte Vorrichtung
zur tropfenförmigen Aufteilung von geschmolzenen Stoffen, insbesondere bei der Granulierung
von Kalkammonsalpeter, bestehend aus einem mit Siebboden versehenen Behälter, der
durch eine Schüttelvorrichtung in rhythmische Bewegung versetzt wird, geht von anderen
Voraussetzungen aus als die vorliegende Erfindung, da es sich hierbei unter anderem
um die Verarbeitung von Schmelzen handelt.
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Schließlich ist noch das Mahlverfahren zur Herstellung von granulierten
Düngemitteln gemäß der deutschen Patentschrift 606 013 zu nennen, wonach Düngemittel
oder Düngemittelgemische, bei deren Herstellung eine Schmelzung stattgefunden hat,
auf einer Siebfläche durch Mahlkörper zerkleinert werden. Dabei wird das Mahlgut
einer mit Siebgewebe bespannten Trommel zugeführt, die sich um eine horizontale
Achse dreht und, im Prinzip einer Kugelmühle vergleichbar, das Mahlgut zerkleinernde
Mahlkörper enthält. Es ist klar, daß auf diese Weise nur ein sehr ungleichmäßiges
Mahlgut erhalten werden kann, da die Größe der Teilchen, die das Sieb passieren,
von Staubfeinheit bis zur Maschenweite des Siebes reichen kann; demgegenüber ist
gerade die Erzielung eines gleichmäßigen Granulates, wie aus dem Beispiel hervorgeht,
Gegenstand der vorliegenden Erfindung, außerdem ist ihre wesentliche Aufgabe nicht
die Mahlung, sondern die Granulierung.
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Eine andere Ausführungsform des Verfahrens gemäß der deutschen Patentschrift
606 013 sieht vor, daß das zu granulierende -Gut mit Hilfe konischer Walzen durch
eine Siebfläche gepreßt wird. Auch hier muß sich ein ungleichmäßiges Granulat. ergeben,
ganz abgesehen davon, daß das Verfahren ohne den Druck der konischen Walzen nicht
denkbar ist. Demgegenüber arbeitet das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ohne
Druck und, gleichfalls im Gegensatz zum Patent 606 013, ohne daß die zu granulierenden
Düngemittel einer Schmelzung unterworfen worden sind.
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Beispiel Wird ein nach den üblichen Methoden ausgeschabtes und zerkleinertes
Superphosphat, das bei einem Gesamtgehalt von 16,3% an freier Säure und Feuchtigkeit
in seiner Korngröße recht einheitlich ist, wie nachstehende Korngrößenbestimmung
näher veranschaulicht:
| größer als 6 mm . . . . . . .-. 8,20/0 |
| 4 bis 6 mm . . . . . . . . . . . . . 23,8'0/1 |
| 2 bis 4 mm . . . . . . . . . . . . . 17,7'07o |
| 1 bis 2 mm . . . .. . . . . . . . 28,601o |
| kleiner als 1 mm .. . . . . : . 21,7% |
| 100,0% |
in einem -Tellergranulator nach den bekannten Verfahren granuliert, dann erhält
man ein Granulat, dessen Siebanalyse folgende Werte ergibt:
| größer als 6 mm . . . . .. *.-. 21,3% |
| 5 bis 6 mm . . . . . . . . . . . . . 18,3% |
| 4 bis 5 mm . . . . . . . . . . . . . 16,4% |
| 3 bis 4 mm . . . . . . . . . . . . . 12,8% |
| 2 bis 3 mm . . . . . . . . . . . . . 12,3 0/0 |
| 1 bis 2 mm . . . . . . . . . . . . . 10,7% |
| kleiner als 1 mm . . . . . . . . 8,2% |
| 100,00% |
Das vorgenannte Ausgangssuperphosphat mit einem Gesamtgehalt an Feuchtigkeit und
freier Säure von 16,3% wird nun durch Zugabe von weiteren 1,7% Wasser, die in einem
Freifallmischer zugegeben werden, der idealen Granulierfreudigkeit angenähert. Danach
gelangt es in die erfindungsgemäße Vorrichtung, die im unteren Teil aus einer siebartigen
Reibfläche besteht, deren einzelne Reiblöcher einen Durchmesser von 3 mm aufweisen.
Durch die Umdrehung der genau über der Reibfläche gleitenden Paddel bzw. Bürsten
wird das Superphosphat gleichmäßig auf der Reibfläche zerteilt und fällt jetzt in
folgender; weitgehend einheitlicher Korngrößenzusammensetzung
| größer als 6 mm ........ 0,00% |
| 4 bis 6 mm . . . . . . . . . . . . . 0,00% |
| 2 bis 4 mm . . . . . . . . . . . . . 3,1% |
| 1 bis 2 mm . . . . . . . . . . . . . 89,3'% |
| kleiner als 1 mm . ..-. . . . . 7,6% |
| 100,0o70 |
in den nachgeschalteten Granulator. Dort wird ein granuliertes Superphosphat mit
folgender Siebanalyse erzeugt:
| größer als 6 mm . . . . . . . . 0,00/0 |
| 5 bis 6 mm . . . . . . . . . . . . . 0,00/0 |
| 4 bis 5 mm . . .. . . . . . . . . . 7,3°/o |
| 3 bis 4 mm . . . . . . . . . . . . . 16,4% |
| 2 bis 3 mm . . . . . . . . . . . . . 33,4% |
| 1 bis 2 mm . . . . . . . . . . . . . 39,7% |
| kleiner als 1 mm . . . . . . . . 3,2% |
| 100,00/0 |
Rund 90% dieses erfindungsgemäß hergestellten Granulates besitzen
somit eine Korngröße zwischen 1,2 und maximal 3 bis 4 mm.