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Verfahren zur Herstellung von granulierten Bekanntlich kann ein Gemisch
von Kaliumchlorid PK-Düngemitteln und überschüssiger Phosphorsäure durch Versprühen
in einen auf Temperaturen von 200 bis 250° C aufgeheizten Luftstrom unter Salzsäureabspaltung
in eine Lösung übergeführt werden, die neben freier Phosphorsäure das Monokaliumsalz
der Orthophosphorsäure enthält, das aus diesen Lösungen gewonnen werden kann. Es
ist jedoch auch möglich, das Monokaliumphosphat in der Lösung zu belassen und deren
Acidität durch Zusatz von Ammoniak zu neutralisieren. Die so erhaltenen Neutralisationsprodukte
können dann in bekannter Weise in granulierte Düngemittel übergeführt werden.
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Nach einem anderen Verfahren werden Kaliumchlorid und Phosphorsäure
miteinander zu einer klaren oder übersättigten Lösung vermischt. Diese Lösung oder
Suspension wird anschließend auf ein in rotierender Bewegung gehaltenes und auf
Temperaturen von 400 bis 500° C vorgeheiztes Bett aus Granalien gesprüht, die entweder
aus Kaliummetaphosphat oder aus diesem und anderen Düngesalzen bestehen. Die anderen
Düngesalze werden dem vorgeheizten Bett direkt und nicht als zusätzlicher Bestandteil
des Kaliumchlorid-Phosphorsäure-Gemischs zugesetzt. Die Lagerhaltbarkeit der nach
diesem Verfahren erzeugten Produkte ist nur dann gut, wenn das molare P205: K20-Verhältnis
in dem Ausgangsgemisch 1 beträgt, so daß unter den vorgeschriebenen Verfahrensbedingungen
aus den eingesetzten Komponenten Kaliumchlorid und Phorsphorsäure das wasserunlösliche
Kaliummetaphosphat gebildet wird. Jeder überschuß an Kaliumchlorid oder Phosphorsäure
verschlechtert die Lagerhaltbarkeit der unter diesen Verfahrensbedingungen erhaltenen
Endprodukte. Falls nach diesem Verfahren ein Düngemittel erzeugt werden soll, dessen
Molverhältnis P205: K20 kleiner als 1 ist, muß der Ausgangsmischung noch eine Substanz
zugesetzt werden, die sich mit Kaliumchlorid so umsetzt, daß ein chloridfreies Produkt
entsteht. Die nach diesen Verfahrensvorschriften erzeugten PK-Düngemittel enthalten
das P205 jedoch nur in der schwer löslichen Form des Kaliummetaphosphats, das von
den Pflanzen nicht so leicht wie wasserlösliche Phosphate aufgenommen werden kann.
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Es wurde deshalb nach Möglichkeiten gesucht, in einem einfachen Verfahrensgang
ein PK-Düngemittel zu erzeugen, das neben Kaliummetaphosphat auch noch wasserlösliche
Phosphate enthält.
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Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von gut lagerfähigen granulierten
Kaliummetaphosphat entwaltenden PK-Düngemitteln gefunden. Danach wird eine Suspension
von Kaliumchlorid in mit Kaliumchlorid gesättigter, wenigstens 50 Gewichtsprozent
P20, enthaltender Phosphorsäure auf ein in Drehtrommeln in rotierender Bewegung
und auf erhöhten Temperaturen gehaltenes Bett aus granuliertem Rückgut der gleichen
Art versprüht. Kennzeichnend ist für dieses Verfahren, daß ein Phosphorsäure-Kaliumchlorid-Gemisch
mit einem P205 : K20-Molverhältnis von 0,9 bis 0,3 durch Flammen mit einer Temperatur
von 1000 bis 1500° C hindurch auf das bewegte und auf Temperaturen von 250 bis 340°
C gehaltene Bett aus granuliertem Rückgut der gleichen Art, das je Gewichtsteil
Granalien 0,1 bis 0,6 Gewichtsteile Eisenkugeln enthält, aufgesprüht wird, wobei
ein Teil des Endprodukts aus der Drehtrommel abgezogen und von den Eisenkugeln getrennt
wird.
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Als Ausgangsmaterial für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
können wäßrige Phosphorsäurelösungen mit 50 Gewichtsprozent und mehr P205-Gehalt
sowie Kaliumchlorid jeglichen Ursprungs verwendet werden, soweit sie den für die
Herstellung von Düngemitteln üblichen Reinheitsanforderungen genügen. Die Komponenten
werden in solchen Mengen vermischt, daß eine Suspension von Kaliumchlorid in mit
Kaliumchlorid gesättigter Phosphorsäure entsteht, deren P205: K20-Molverhältnis
zwischen 0,9 und 0,3 liegt.
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Als Reakationsgefäß wird vorteilhaft eine von außen beheizbare Drehtrommel
eingesetzt, in deren Innenraum sich wenigstens eine geeignete Sprühvorrichtung für
das Phosphorsäure-Kaliumchlorid-Gemisch und wenigstens ein Gebläsebrenner zur Erzeugung
einer Flamme mit einer Temperatur von 1000 bis 1500° C angeordnet sein müssen. Die
nach Angaben erhaltene Suspension wird mittels der Sprühvorrichtung durch die von
dem Gebläsebrenner erzeugte Flamme, die eine Temperatur von 1000 bis 1500° C haben
muß, hindurch auf das in rotierender
Bewegung gehaltene Bett aus
Granalien des angestrebten PK-Düngemittels gesprüht, das durch die heißen Verbrennungsgase
der Gebläseflamme und durch Außenbeheizung der Drehtrommel auf Temperaturen von
250 bis 340° C gehalten wird.
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Beim Durchtritt der versprühten Suspension durch die Gebläseflamme
setzen sich die Phosphorsäure und das Kaliumchlorid unter lebhafter Salzsäureentwicklung
zu Reaktionsprodukten um, die sofort nach ihrer Bildung einer Vorkondensation unterworfen
werden. Die vorkondensierten Produkte treffen dann auf das in rotierender Bewegung
gehaltene Bett aus Granalien des angestrebten PK-Düngemittels, wo sie durch weiteren
Wasserentzug in Produkte mit dem gewünschten Kondensationsgrad übergeführt werden.
Da das ausdampfende Wasser die Oberfläche der in dem rotierenden Bett vorhandenen
Granalien erweicht, besteht die Gefahr, daß die Granalien zu größeren Agglomeraten
verkleben oder mit der Innenwand des Drehrohrs verbacken. An der Innenwand des Drehrohrs
kann auf diese Weise eine Schicht aus Fertigprodukt aufwachsen, die den Wärmeübergang
zwischen der außen beheizten Wand des Drehrohrs und den im Innern des Drehrohrs
umlaufenden Granalien erheblich vermindert.
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Diese Nachteile können erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß
dem im Innern des Drehrohrs befindlichen Bett aus Granalien des angestrebten PK-Düngemittels
pro Gewichtsteil Granalien 0,1 bis 0,6 Gewichtsteile Eisenkugeln zugesetzt werden,
deren Durchmesser vorteilhaft etwa das Zehnfache des durchschnittlichen Durchmessers
der Granalien des angestrebten PK-Düngemittels betragen soll. Die in dem in rotierender
Bewegung gehaltenen Bett aus Granalien des angestrebten PK-Düngemittels mitlaufenden
Eisenkugeln zerschlagen nicht nur die größeren Agglomerate, die sich aus den Granalien
bilden können, sie verhindern auch das Anbacken der Granalien an der Trommelinnenwand.
Außerdem erhöhen die Eisenkugeln die Wärmekapazität des in rotierender Bewegung
gehaltenen Betts aus Granalien beträchtlich. Die Eisenkugeln bewirken durch die
Verhinderung der Agglomeratbildung und durch die Steigerung der Wärmekapazität eine
schnellere Verdampfung des bei der Kondensation der in der Gebläseflamme gebildeten
Reaktionsprodukte frei werdenden Wassers. Die Wasserverdampfung aus den Granalien
erfolgt bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so schnell, daß die
aus den Sprühprodukten gebildeten Granalien bereits trocken sind und aus der Drehtrommel
entnommen werden können, bevor das gesamte darin enthaltene P,05 in die wasserunlösliche
Form des Kaliummetaphosphats übergeführt worden ist. In den erfindungsgemäß hergestellten
Granalien liegen vielmehr neben dem wasserunlöslichen Kaliummetaphosphat auch noch
kondensierte Phosphate, wie beispielsweise Pyro- und Tripolyphosphat, vor, die gut
wasserlöslich sind. Der auf den Gesamt-P205 Gehalt des Düngemittels bezogene prozentuale
Anteil an wasserlöslichen Phosphaten hängt in seiner Größe von der in dem Granalienbett
aufrechterhaltenen Temperatur ab. Während beispielsweise bei einer Temperatur des
Granalienbetts von 260 bis 290° C 36 bis 25% des Gesamt-P205 in Form von wasserlöslichen
kondensierten Phosphaten vorliegen, sind es bei einer Temperatur des Granalienbetts
von über 300° C nur noch 12% und weniger. Die erfindungsgemäß erzeugten Düngemittel
besitzen trotz ihres Chloridgehaltes eine hervorragende Lagerhaltbarkeit und enthalten
neben dem wasserunlöslichen und für die Pflanzen schwerer verwertbaren Kaliummetaphosphat
noch wasserlösliche kondensierte Phosphate, die den Pflanzen sofort nach Ausbringung
des Düngers als leicht verwertbare Phosphatquelle zur Verfügung stehen.
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Die Wasserlöslichkeit des P205 Gehalts der erfindungsgemäß
hergestellten Düngemittel kann durch die Behandlung dieser auf 250 bis 400° C vorgeheizten
Düngemittel mit Wasserdampf noch gesteigert werden.
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Die bei der Umsetzung von Phosphorsäure mit Kaliumchlorid anfallende
Salzsäure kann nach bekanntem Verfahren gewonnen werden, während die heißen Trommelabgase
zum Eindampfen der Phosphorsäure verwendet werden, die zur Herstellung der als Ausgangsmaterial
eingesetzten Suspension dient.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gibt somit einen neuen und einfachen
Weg zur Herstellung von PK-Düngemitteln an, die vor den nach bekannten Verfahren
erzeugten PK-Düngemitteln den technischen Vorteil der größeren Wirkungsbreite besitzen.
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Beispiel 1 3860 Gewichtsteile Phosphorsäure (57,6% P205 Gehalt) werden
mit 3800 Gewichtsteilen feingemahlenem Kaliumchlorid (55,3 % K20-Gehalt) zu einer
Suspension verrührt, die anschließend durch eine Gebläseflamme mit einer Flammtemperatur
von etwa 1200° C auf das in einerDrehtrommel in rotierender Bewegung und auf einer
Temperatur von 250° C gehaltene Bett aus Granahen des angestrebten PK-Düngemittels
gesprüht wird. Das vorgelegte Bett besteht aus 4000 Gewichtsteilen Düngemittelgranalien
und 2400 Gewichtsteilen Eisenkugeln von 25 cm Durchmesser.
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Die mit einem Durchmesser von 1 bis 4 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm,
anfallenden Granalien enthalten 42,3 Gewichtsprozent Gesamt-P205, 42,8 Gewichtsprozent
K20 (Molverhältnis P : K = 0,65) und 12,6 Gewichtsprozent Chlor. Von dem Gesamt-P20.-Gehalt
liegen 12,1% als wasserlösliche Pyro- und Polyphosphate und der Rest als wasserunlösliche
Kaliumphosphate vor.
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Beispiel 2 3980 Gewichtsteile Phosphorsäure (57,8 Gewichtsprozent
P.O.-Gehalt) werden mit 3800 Gewichtsteilen feingemahlenem Kaliumchlorid (55,3 Gewichtsprozent
K20-Gehalt) und 400 Gewichtsteilen Natriumchlorid (52,5 Gewichtsprozent Na20-Gehalt)
zu einer Suspension verrührt, die anschließend durch eine Gebläseflamme mit einer
Flammtemperatur von etwa 1200° C auf das in einer Drehtrommel in rotierender Bewegung
und auf einer Temperatur von 280° C gehaltene Bett aus Granalien des angestrebten
PK-Düngemittels gesprüht wird. Das vorgelegte Bett besteht aus 4000 Gewichtsteilen
Düngemittelgranalien und 500 Gewichtsteilen Eisenkugeln von 25 mm Durchmesser.
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Die mit einem Durchmesser von 1 bis 4 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm,
anfallenden Granalien enthalten 40,5 Gewichtsprozent Gesamt-P205, 41,2 Gewichtsprozent
K20 und 13,8 Gewichtsprozent Chlor (Molverhältnis P : K = 0,65). Von dem Gesamt-P205
liegen 23 % als wasserlösliche Pyro- und Polyphosphate
und der
Rest als wasserunlösliches Kaliummetaphosphat vor.
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Beispiel 3 4180 Gewichtsteile Phosphorsäure (55 Gewichtsprozent P205-Gehalt)
werden mit 3800 Gewichtsteilen feingemahlenem Kaliumchlorid (55,3 Gewichtsprozent
K20-Gehalt) und 200 Gewichtsteilen Kieselgur zu einer Suspension verrührt, die anschließend
durch eine Gebläseflamme mit einer Flammtemperatur von etwa 1200° C auf das in einer
Drehtrommel in rotierender Bewegung und auf einer Temperatur von 340° C gehaltene
Bett aus Granalien des angestrebten PK-Düngemittels gesprüht wird. Das vorgelegte
Bett besteht aus 4000 Gewichtsteilen Düngemittelgranalien und 400 Gewichtsteilen
Eisenkugeln von 20 mm Durchmesser.
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Die mit einem Durchmesser von 1 bis 3 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2,5
mm, anfallenden Granalien enthalten 39,9 Gewichtsprozent Gesamt-P.O., 41,5 Gewichtsprozent
K.,0 und 13,15 Gewichtsprozent Chlor (Molverhältnis P : P = 0,64). Von dem Gesamt-P205
liegen 15,8 % als wasserlösliche Pyro- und Polyphosphate und der Rest als wasserunlösliches
Kaliummetaphosphat vor.