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Verfahren zur Herstellung von gekörnten Düngemitteln in Kugelform
Es besteht bei der Herstellung von mineralischen Düngemitteln das Bedürfnis, eine
gleichmäßig gekörnte und möglichst kugelförmige Ware zu erzeugen, da die Landwirtschaft
immer mehr zu einem mechanischen Ausstreuen übergeht. Für die Erzeugung gekörnter
Düngemittel sind schon seit langem im wesentlichen folgende Verfahren bekannt: 1.
Granulierung auf einem Teller, in einer Granuliertrommel oder -schnecke.
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2. Verspritzen von schmelzflüssigem Gut auf rotierende Walzen oder
aus Düsen oder gelochten Zentrifugenkörben in Spritztürmen.
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Nach dem ersten Verfahren sind die Vorgänge leichter beherrschbar
als nach dem zweiten.
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Beim Spritzturmverfahren wurden verschiedene Wege beschritten, eine
runde Kugelform zu erhalten: a) Erhöhung der Spritztemperatur; dies hat zur Folge,
daß viele kleine Kugeln entstehen, die hinsichtlich ihrer Größe nicht den Anforderungen
entsprechen. Vor allem treten bei erhöhter Spritztemperatur zunehmend unerwünschte
Nebenreaktionen ein, die beispielsweise zu einem porösen Korn und Stickstoffverlusten
führen. b) Erhöhung des Wassergehaltes in der zu verspritzenden Schmelze; dies hat
zur Folge, daß die hierbei entstehenden Kugeln nachgetrocknet werden müssen.
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Diese beiden Verfahren erfordern darüber hinaus eine sehr intensive
und damit aufwendige Kühlung im Spritzturm.
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Es ist bekannt, ein wasserfreies oder wasserarmes Pulver aus Salzen
durch Behandlung der zerstäubten konzentrierten Lösung oder Schmelze in einem langgestreckten
Raum mit im Gegenstrom geführten heißen Gasen unter Vorbehandlung mit im Gleichstrom
geführten heißen Gasen zu gewinnen. Dabei sind die zerstäubten Teilchen so weit
über den Schmelzpunkt erhitzt, daß sie bei ihrem Austritt aus der Zerstäubungsdüse
in den von heißen Gasen erfüllten Raum vollständig flüssig sind und keine Haut aus
erstarrter Schmelze tragen, die ein Zusammenziehen zur Kugelform behindern könnte.
Die zerstäubten Teilchen sind während der gesamten Fallzeit durch den langgestreckten
Raum der Einwirkung der heißen Gase ausgesetzt und verlieren dabei einen wesentlichen
Teil ihres Wassergehaltes, so daß sie nach der Erhitzung ein trockenes Pulver bilden.
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Es ist ferner bekannt, Düngemittelschmelzen dadurch zu Granalien
zu verformen, daß sie während ihres Durchganges durch Transport schnecken mit von
unten
in den Schneckenboden eingeblasener Luft oder anderen Gasen behandelt werden: Die
Schmelze wird durch den Gasstrom in Teilchen getrennt, die erstarren und dabei infolge
der langanhaltenden rotierenden Bewegung Kugeln bilden. Um die Schmelze abzuschrecken
und daraus feste Granalien zu erzeugen, werden Gase von Normaltemperatur verwendet.
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Bei einem anderen Verfahren werden fertig verformte mineralische
Düngemittel in einem senkrecht angeordneten Behälter mit zwecks Trocknung erhitzten
Gasen im Gegenstrom behandelt, um stäubende oder feinkörnige Anteile zu entfernen.
Nur feste Teilchen können dieser Sichtwirkung ausgesetzt werden.
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Ein weiteres Verfahren bezieht sich auf die Gewinnung von Trockengut
gewisser Korngröße aus versprühtem, flüssigem Gut unter geeigneter Behandlung mit
Warmluft in einem Schacht. Hierbei werden die feinen, teils bereits abgetrockneten,
teils noch mit einer Flüssigkeitshaut überzogenen und deshalb klebfähigen versprühten
Teilchen so lange durch Warmluft in der Schwebe gehalten, bis sie durch Zusammenballen
zu einer bestimmten Korngröße zusammengewachsen sind und herabfallen können. Die
Kornbildung beruht hier auf dem allmählichen Aneinanderhaften kleiner fester Teilchen.
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Es ist auch ein Verfahren zum kontinuierlichen Behandeln von körnigen
oder stückigen Feststoffen mit Gasen bekannt, bei dem die Gase von unten in eine
Schicht aus festen Teilchen mit genügend hoher Geschwindigkeit eintreten, so daß
die Teilchen bis zur Fließfähigkeit aufgewirbelt werden. Die intensive Wechselwirkung
zwischen Gas und Feststoff ermöglicht entweder eine rasche Erwärmung oder eine rasche
Abkühlung der Teilchen, die dabei nicht verformt werden.
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Schließlich betrifft ein Verfahren die Herstellung gleichmäßiger
Granulate aus schmelzbaren Stoffen durch Trocknung des feuchten Ausgangsgutes in
einer Trockentrommel, wobei Feuernngsgase auf feste, mit einer gesättigten wäßrigen
Lösung überzogene Salzkristalle einwirken. Während des ununterbrochenen Erhitzungs-
und Trocknungsvorganges und bei der rollenden Bewegung in der Trommel bilden sich
aus den einzelnen Teilchen größere Granalien.
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Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
gekörnten Düngemitteln in Kugelform durch Verspritzen von Düngemittelschmelzen in
von Kühlluft durchströmten Spritztürmen od. dgl. dadurch gekennzeichnet, daß knapp
über den Erstarrungspunkt erhitzte, wasserarme Düngemittelschmelzen verspritzt werden
und die dabei entstehenden, in der Abkühlung befindlichen, mit einer Haut aus erstarrter
Schmelze überzogenen, im Innern aber noch flüssigen Teilchen unmittelbar nach ihrer
Bildung und noch während ihres Fluges durch den Spritzturm od. dgl. an der Oberfläche
kurzzeitig, etwa 0.005 bis 0.5 Sek., in einer durch Flammen, Flammenbündel. erhitzte
Luft, Verbrennungsabgase oder Heißdampf gebildeten heißen Zone von etwa 200 bis
20()0 C mindestens wieder auf Schmelztemperatur erhitzt werden.
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Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden. daß auch bei verhältnismäßig
niedriger Spritztemperatur und unverändert geringen Wassergehalten die erwünschte
Kugelform mit einfachen Mitteln erhalten werden kann, wenn die Teilchen nach ihrer
Bildung kurzzeitig mindestens auf Schmelztemperatur erhitzt werden. Vorzugsweise
erfolgt die Erhitzung beim Durchgang durch eine Zone erhöhter Temperatur. wobei
die Erhitzung durch eine Flamme oder durch heiße flammenlose Gase bewirkt werden
kann. Vorzugsweise wird hierfür Wasserdampf oder Luft verwendet.
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Insbesondere hat sich das erfindungsgemäße Verfahren für das Verspritzen
von Ammoniumnitrat oder ammoniumnitrathaltigen Gemischen bewährt.
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In Spritztürmen mit geringem Kühlaufwand konnten nach dem bisherigen
Stand der Technik zur Herstellung von gekörnten Düngemitteln nur Schmelzen in der
Nähe ihres Erstarrungspunktes verspritzt werden, weil allein die aus solchen Schmelzen
gebildeten Teilchen trotz ihrer für ihre Verwendung als gekörnte Düngemittel notwendigen
Abmessungen während der kurzen Fallzeit durch den Spritzturm so weit erstarren,
daß sie auf dem Spritzturmboden nicht mehr verformt oder zerstört werden. Stets
aber war es bisher die Folge der Verwendung solcher notwendigerweise schnell erstarrenden
Schmelzen, daß die Teilchen sich während bzw. unmittelbar nach ihrer Bildung mit
einer wenn auch nur hauchdünnen Haut erstarrter Schmelze überzogen, so daß sie sich
nicht mehr zu Kugeln zusammenziehen konnten, sondern länglich geformt blieben.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung überwunden. Gemäß der
Erfindung gelingt trotzdem die Umwandlung in Kugeln dadurch, daß die diese Umwandlung
behindernde Haut während oder unmittelbar nach ihrer Bildung für einen Augenblick
beseitigt wird, indem sie einer für eine Aufschmelzung genügend heißen Zone ausgesetzt
wird; diese Hitzeeinwirkung darf naher nur kurz andauern, damit die von ihrer Haut
befreiten und dadurch zu'Kugeln zus ammengezogenen Teilchen alsbald wieder der Kühlwirkung
der
durch den Spritzturm gesaugten kalten Luft ausgesetzt werden und möglichst weitgehend
erstarren können, ehe sie auf den Spritzturmboden auftreffen.
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In der Zeichnung sind zwei Formen der zur Ausführung der Erfindung
benutzten Vorrichtung beispielsweise und schematisch dargestellt. Aus dem über die
Riemenscheibe 2 in Rotation versetzten durchlöcherten Zentrifugenkorb 1 wird die
durch die Leitung 3 zulaufende Düngemittelsehmelze verspritzt.
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Kurz nach dem Austritt aus dem Zentrifugenkorb bilden sich einzelne
gestreckte Teilchen 4, deren Haut durch eine Flamme 5 oder einen breiten Heißluftstrahl
6 kurzzeitig aufgeschmolzen wird, wodurch sofort das Zusammenziehen zur Kugelform
7 erfolgt.
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Nach der Erfindung werden also die primär entstandenen. im Innern
noch flüssigen und nur mit einer dünnen Haut erstarrter Schmelze überzogenen Teilchen
kurzzeitig einer intensiven Erhitzung ihrer Oberfläche ausgesetzt. die diese Haut
wieder zum Schmelzen bringt.
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Diese kurzzeitige Erhitzung kann beispielsweise durch eine oder mehrere
um den Zentrifugenaustrag angeordnete Flammen oder Flammenbündel erfolgen, die z.
B. mit Wasserstoff, Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoffen od. dgl. gespeist werden. Weiterhin
können erhitzte Gase. wie Luft, Verbrennungsabgase oder Wasserdampf, Verwendung
finden.
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Die Erhitzungszeit wird möglichst kurz bemessen und hängt selbstverständlich
von der angewendeten Zonentemperatur ab. Die Verweilzeit kann zwischen 0,5 und 0.0()5
Set.. vorzugsweise zwischen 0,1 und 0.01 Sek. betragen. Die Zonentemperatur kann
dementsprechend zwischen 200 und 200() C liegen.
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Die nach der Erfindung erhaltenen Teilchen stellen Kugeln dichter
Struktur und großer Härte dar und weisen nur geringe Schwankungen in ihrem Durchmesser
auf.
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Den zu verspritzenden Schmelzen können auch die Oberflächen spannung
undfoder Zähigkeit beeinflussende Stoffe zugesetzt werden. Durch kurzzeitiges Erhitzen
gelingt auch hierbei ausnahmslos die Umwandlung der Teilchen in die Kugelform.
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Beispiel 1 Eine Mischung aus 980/0ihrer Ammonnitratschmelze und Kalksteinmehl
im Verhältnis 2 : 1 wurde bei einer Temperatur von 1 37£ C aus einem Zentrifugenkorb
von 200 mm Durchmesser und 350 mm Höhe, der mit Bohrungen von 4 mm versehen war,
in einem Spritzturm von 18 m Durchmesser und 20m Höhe verspritzt, durch den bei
einer Belastung von 36 tih eine Kühlluftmenge von 270000 Nmslh gesaugt wurde.
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Das Produkt bestand im wesentlichen aus länglich geformten Teilchen
(Durchmesser zur Länge etwa 1:2,5). Wurde dagegen um den Zentrifugenkorb ein Kranz
von 4 cm breiten Wasserstofffíammen angeordnet, so bestand das gesamte Produkt aus
Kugeln.
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Beispiel 2 Eine Mischung aus 98°/oigerAmmonnitratschmelze, Kalksteinmehl
und Kalkammonsalpeterstaub der gleichen Zusammensetzung im Verhältnis 2:1:0,5 wurde
bei 137 bis 1 38£ C aus einem Zentrifugenkorb wie im Beispiel 1 verspritzt.
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Das Produkt bestand im wesentlichen aus länglich geformten Teilchen,
wie im Beispiel 1. Wurde dagegen um den Zentrifugenkorb eine 40 cm breite aus 600°
C
heißen Flammenabgasen gebildete Erhitzungszone gelegt. so bestand
das gesamte Produkt aus Kugeln.
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Beispiel 3 Eine Mischung aus 2 O/o Wasser und 0,5 O/o Ammonsulfat
cnthaltender Ammonnitratschmelze, Kalksteinmehl und Kalkammonsalpeterstaub der gleichen
Zusammensctzung im Verhältnis 2:1:0.5 wurde bei 13sec C aus einem Zentrifugenkorb
wie in den Beispielen 1 und 2 verspritzt.
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Das Produkt bestand zur Hälfte aus länglich geformten, zur Hälfte
aus blättchenförmigen Teilchen.
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Wurde dagegen um den Zentrifugenkorb ein Kranz von 4 cm breiten Wasserstoffflammen
oder eine 40 cm breite aus 6009 C heißen Flammenabgasen gebildete Erhitzungszone
angeordnet, so bestand das gesamte Produkt aus Kugeln.