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Verfahren zur Herstellung granulierter Düngemittel Es ist bekannt,
daß feinkörnige Düngemittel eine bessere Löslichkeit als grobkörnige aufweisen,
aber auch bei ihrer Anwendung zu starker Staubentwicklung und die Mischdüngemittel
beim Transport und bei der Lagerung vielfach zur Entmischung neigen sowie infolge
Aufnahme von Feuchtigkeit leicht zusammenbacken und verhärten.
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Weiterhin ist die teilweise Behebung der obengenannten Nachteile durch
Granulation der feinkörnigen Düngemittel bekannt, wobei in einigen Verfahren die
Löslichkeit durch Einhaltung bestimmter Korngrößenverhältnisse erhalten bzw. in
gewissen Grenzen der Löslichkeit feinkörniger Düngemittel gehalten wird. So werden
z. B. das leichtlösliche Superphosphat und Ammoniumnitrat sowie Düngemittel, wie
Kalkammonsalpeter, auf verhältnismäßig grobe Granulate verarbeitet, deren Durchmesser
bis zu 5 mm und darüber betragen kann, während ammoniumcitratlösliche Düngemittel,
wie z. B. Glühphosphate, üblicherweise auf eine Korngröße von etwa 1 bis 3 mm, mit
Schwerpunkten um maximal 2 mm, granuliert werden.
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Citronensäurelösliche Düngemittel auf der Basis von Thomasmehl werden
auf viel feineres Korn, d. h. unvollständig granuliert, um die Löslichkeit zu v
erbessern.
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Die Granulation erfolgt nach der Anfeuchtung des Materials mit Wasser,
Mineralsäuren, Flotationsmitteln oder anderen Lösungen - falls das Material aus
der vorhergehenden Behandlungsstufe nicht genügend Feuchtigkeit enthält - auf verschiedene
Weise.
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So wird in einem bekannten Verfahren das feinkörnige Düngemittel durch
Mischen, Mahlen oder Kneten in einen formbaren Zustand versetzt, durch Zerteilung
auf Sieben oder Rosten auf eine Teilchengröße von 3 mm gebracht und auf Vibrationsvorrichtungen
unter Einwirkung von heißer Luft oder von Verbrennungsgasen eine Verfestigung und
Rundung der Teilchen erzielt.
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Ein anderes bekanntes Verfahren bewirkt die Körnung durch Abschrecken
aus dem Schmelztluß, wobei eventuell anfallendes Überkorn zerkleinert werden muß.
Die Korngröße wird hier mit 0,25 und 1 mm angegeben.
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Ein weiteres zum Stand der Technik gehörendes Verfahren, das mit Vibrationsrinnen
und drehbaren Granulationsvorrichtungen arbeitet, wobei Granulierung und Trocknung
getrennt erfolgen, hat folgende Korngrößenklassifikation a) etwa 60'0/0 1 bis 3
mm etwa 30°/a 3 bis 4 mm b) etwa 89% 0,1 bis 1 mm Aus der Erkenntnis heraus, daß
diese Klassifikation in bezug auf die pflanzenphysiologische Wirksamkeit der Phosphate
infolge zu stark verringerter Löslichkeit nicht befriedigend ist, wurde dann festgestellt,
daß bei Granuiierung auf feineres Korn, und zwar einem Kornanteil von 85"/o der
Größen von 0,1 bis 1 mm, die Citronensäurelösiichkeit der Phosphate unverändert
blieb.
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Bei einer Erhöhung der Kornanteile über 1 mm wird nach diesem bekannten
Vorschlag der Anteil unter t3,1 mm etwa im gleichen Ausmaß erhöht, um die Löslichkeit
etwa gleichzuhalten.
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Es sind auch Verfahren bekannt, die trockene, feinkörnige oder staubende
Düngemittel mit feuchten Kalisalzen, die aus der Flotation noch mit Resten von Flotationsmitteln
behaftet sind, lediglich vermischen. Stammt das Kalisalz aus einem Lösungsverfahren,
so erfolgt ein Zusatz von Flotationsmitteln.
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Weiterhin ist es bekannt, Rohphosphate aufzuschließen und gegebenenfalls
zu granulieren. Das feinvermahlene Rohphosphat wird in einem wirbelschichtofenähnlichen
Behälter mittels Einblasen von Luft durch am Boden befindliche Düsen - gegebenenfalls
unter gleichzeitigem Rühren - in Bewegung gesetzt und mit Mineralsäuren und/oder
Ammoniaklösungen besprüht.
Nach der vorliegenden Erfindung ist es
möglich, granulierte Düngemittel aus Thomasmehl allein oder Thomasmehl und Kalisalzen
zu erhalten, die den Vorteil der guten Streubarkeit, Staubfreiheit und Nichtentmischbarkeit
nicht durch verringerte Löslichkeit erkaufen, sondern noch besser löslich sind als
ein angranuliertes Produkt. Erfindungsgemäß liegt die Korngrößenklassifikation in
dem Gebiet, das von de, Fachwelt durchweg in bezüg auf die Löslichkeit der Düngemittel
als ungeeignet betrachtet wurde.
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Es wurde überraschenderweise gefunden, daß ein bestimmtes, an sich
bereits bekanntes, aber für diesen Zweck noch nicht angewendetes Granulierverfahren
hervorragend dazu geeignet ist, gut lösliche granulierte Thomasmehldüngemittel bzw.
Thomasmehlmischdüngemittel herzustellen. Dieses für den vorliegenden Zweck besonders
geeignete Verfahren besteht im wesentlichen darin, die zu granulierenden feinkörnigen
Stoffe (Thomasmehl oder Thomasmehl-Kalisalz-Gemische) in eine besonders ausgestaltete
rostlose Wirbelschichtkammer mit nach obenhin zunehmendem Öffnungswinkel einzutragen,
in die von unten ein Strom heißer Gase von mindestens 600° C eingeleitet wird, welche
mit den Feststoffen eine frei schwebende Wirbelschicht bilden. Die für die Granulierung
des Thomasmehls od. dgl. erforderliche Bindeflüssigkeit kann den Feststoffen außerhalb
der Granulierkammer zugesetzt oder unabhängig von den Feststoffen in die Granulierkammer
eingedüst werden.
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Man erhält nach diesem Verfahren Thomasmehlgranulate mit mikroporöser
Struktur und von ausgezeichneter Löslichkeit. Die Löslichkeit ist im allgemeinen
sogar besser als die des ungranulierten Thomasmehlpulvers, aus dem die Granulate
hergestellt werden.
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Man kann hierbei ebenso wie bei anderen Granulierverfahren die Korngrößenverteilung
einstellen. Als besonders zweckmäßig hat sich für die thomasmehlhaltigen Mischdüngemittel
eine Korngrößenverteilung etwa zwischen 0,35 und 2,5 mm erwiesen, mit einem Maximum
zwischen etwa 1 und 1,5 mm.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es aber sogar möglich, genügend
lösliche Granulate aus reinem Thomasmehl herzustellen. In diesem Fall empfiehlt
sich eine Korngrößenverteilung zwischen 0,15 und 1,5 mm mit einem Maximum
bei etwas niedrigerer Korngröße, als es bei den Mischdüngemitteln erforderlich ist,
nämlich zwischen etwa 0,5 und 1 mm. Die erfindungsgemäß für Thomasmehl enthaltende
Mischdüngemittel bevorzugte Korngrößenverteilung ist in der Kurve c, die für reines
Thomasmehl bevorzugte Korngrößenverteilung in der Kurve d der Abb. 1 schematisch
und beispielsweise dargestellt, während die Kurve a die übliche Korngrößenverteilung
für lösliche Düngemittel, wie Superphosphat und Kalkammonsalpeter, und die Kurve
b die nach dem älteren, bekannten Vorschlag vorgesehene Korngrößenverteilung für
Thomasmehldüngemittel - darstellen.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich,
Thomasmehl enthaltende Granulate ohne jedes andere Bindemittel als reines Wasser,
gegebenenfalls sogar ausschließlich aus Thomasmehl und Wasser herzustellen. Diese
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Temperatur der heißen Gase, in die das
feuchte krümelige Gut eingetragen -wird, so hoch zu halten, daß auf das feste Gut
eine Schockwirkung von mehreren 100° C ausgeübt wird. Zu diesem Zweck werden Heißgase
von mindestens 600° C, vorzugsweise etwa 800° C, verwendet. Das erfindungsgemäße
Verfahren wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert: Ausführungsbeispiel
1 In Abb. 2 ist mit 1 die sich nach oben erweiternde Wirbelkammer bezeichnet. Zweckmäßig
wird das Öffnungsverhältnis so gewählt, daß im unteren Teil ein halber Öffnungswinkel
von etwa 6° auftritt, der sich nach oben zu bis auf etwa 30° erweitern kann. Das
Verhältnis zwischen unterem und oberem Durchmesser der Wirbelkammer beträgt etwa
1 :6, und die Höhe des sich erweiternden Teiles ist etwa das 21/2-fache des
oberen Durchmessers.
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Bei 2 wird nun ein Strom heißen Gases in die Wirbelkammer eingeleitet,
die Gasmenge wird so bemessen, daß in der Düse 3 eine Geschwindigkeit von etwa 30
m/sec herrscht. Das zu granulierende Thomasmehl od. dgl. wird bei 4 am oberen Ende
der Wirbelkammer kontinuierlich aufgegeben. Dieses Gut wird zweckmäßig vorher in
der nicht eingezeichneten Mischvorrichtung mit. einem flüssigen Bindemittel versetzt.
Dieses kann aus Wasser bestehen, es können aber auch andere Flüssigkeiten, wie z.B.
Salzlösungen, benutzt werden. Für reines Thomasmehl ist es z. B. günstig, eine verdünnte
Lösung von Wasserglas zu benutzen. Diese kann so eingestellt werden, daß pro Tonne
Feststoff etwa 20 kg Natrium- oder Kaliumsilikat aufgewendet werden. Auch der Zusatz
von oberflächenaktiven Stoffen, welche die Benetzbarkeit der festen Komponenten
erhöhen, ist von Nutzen. Im allgemeinen arbeitet man mit einem Feuchtigkeitsgehalt
der Mischung von 9 bis 12 0/0. Falls die Mischvorrichtung grobe Klumpen erzeugt,
läßt man diese zweckmäßig nachträglich vor dem Eintritt in die Wirbelkammer durch
eine als Vorbereitungsmaschine wirkende Zerkleinerungsvorrichtung laufen. Als solche
kommen z. B. gegenläufig rotierende Walzen mit oder ohne Rillen, tonrasplerähnliche
Vorrichtungen oder sonstige Knollenbrecher in Frage.
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Die bei 4 in die Wirbelkammer hineinfallenden Teilchen werden im unteren
Teil von dem entgegenströmenden Gasstrom aufgestaut und bilden eine frei schwebende
wirbelnde Suspension, aus der aber Teilchen dauernd oder in kurzen Abständen nach
unten ausfallen. Beträgt z. B. die Temperatur des eintretenden Gases 900° C, so
regelt man die Festkörperzufuhr auf einen solchen Wert ein, daß sich in der Zone
hoher Teilchenkonzentration eine Temperatur von etwa 150° C einstellt. Dies erreicht
man im allgemeinen, wenn pro 1000m3 Trägergasstrom 2,5 bis 3 t vorgemischtes, feuchtes
Gut eingetragen werden. Das unten ausfallende Wirbelgut ist fertig getrocknet und
besteht aus einem Granulat, dessen Kornschwerpunkt bei etwa 1 bis 1,5 mm liegt.
Durch Variieren der Feuchtigkeit und der Menge des Bindemittels sowie der Trägergasgeschwindigkeit
kann die Korngrößenverteilung beeinflußt werden. Größere Feuchtigkeit ergibt gröbere
Körner. Mehr Bindemittel führt zu dichteren abgerundeteren Partikeln, während lediglich
Wasser als Bindemittel Partikeln mit großer, zerklüfteter Oberfläche und von hoher
Porosität liefert. Ausführungsbeispiel 2 Eine Mischung aus 751% Thomasmehl und einem
aus Kaliumchlorid bestehenden Rest wurde mit einer Heißlufttemperatur von 800° C
behandelt. In der wirbelnden Schicht ergab sich hierbei eine Temperatur von 130°
C. Auf pro 1000 m3 des Trägergases wurden hierbei 2,6 t der feuchten Rohmischung
eingetragen. Als Bindemittel wurde lediglich Wasser benutzt,
der
Feuchtigkeitsgehalt der Rohmischung betrug 10,81/o. Der Austrag der Wirbelkammer
durchlief eine Siebmaschine, die mit einem 0,6- und 3-mm-Sieb bestückt war. Es ergab
sich mit etwa 60o/oiger Ausbeute ein Granulat, dessen Kornverteilung der Kurve c
in der Abb. 1 entsprach. Das Über- und Unterkorn wurde wieder dem Mischer zugeführt.
Es ergab sich ein sehr poröses Granulat, das aber immerhin noch eine Druckfestigkeit
bis zu 20 kg/cm2 besaß. Mit diesem Granulat wurden Düngeversuche durchgeführt, wobei
als Vergleich dieselbe Mischung von Thomasmehl und Kaliumchlorid, aber ungranuliert,
benutzt wurde.
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Auf einem sandigen, sauren Boden ergab sich z. B. für Mais:
| Tabelle 1 |
| Ertrag |
| 1. Jahr nach 2 Jahren |
| Uhgranuliert . . . . . . . . 57,03 t/ha 38,65 t/ha |
| Granuliert . . . . . . . . . . . 57,60 t/ha 43,60 t/ha |
Auf leicht tonhaltigem Wiesenboden ergab sich z. B.:
| Tabelle 2 |
| Ertrag |
| erste Ernte I zweite Ernte |
| Ungranuliert . . . . . . . . 48,75 t/ha 6,79 t/ha |
| Granuliert . . . . . . . . . . . 49,37 t/h 8,96 t/ha |
Diese Ergebnisse zeigen, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren granulierten
Düngemittel die pulverförmigen Düngemittel an Wirksamkeit sogar übertreffen.