DE1542149B2

DE1542149B2 - Verfahren zur herstellung von nicht zusammenbackenden und/oder mechanisch bestaendigen koernchen

Info

Publication number: DE1542149B2
Application number: DE1966F0050848
Authority: DE
Inventors: Roy Victor; Smith Peter; Sidney; Gordon John; Lewis Kenneth William; Seymours; Nunn Russell James; Train Peter William; Ipswich; Suffolkshire Coates (Großbritannien)
Original assignee: Fisons Fertilizers Ltd., Felixstowe, Suflblkshire (Großbritannien)
Priority date: 1965-12-08
Filing date: 1966-12-03
Publication date: 1977-03-31
Also published as: BE690554A; GB1168444A; NL6617144A; GB1161221A; DE1542149A1; US3533776A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nicht zusammenbackenden und/oder mechanisch beständigen Körnchen, wobei die Körnchen im flüssigen Zustand durch einen Kühlturm fallengelassen und durch eine staubförmiges Material enthaltende Gaszone mit entgegengerichtetem Gasstrom geleitet werden.

Schon lange wird körniges Material, wie beispielsweise Düngemittel, Ammoniumnitrat etc. hergestellt, und es wurden zahlreiche Verfahren entwickelt, damit die Körnchen beim Lagern unter anderem nicht sich zusammenballen oder zusammenbacken und andere vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Bei den bekannten Verfahren wurden die hergestellten Körnchen entweder mit einem Überzug oder einem Bestäubungsmittel behandelt, um die Oberflächeneigenschaften der Körnchen zu modifizieren, oder es wurde ein Modifikationsmittel mit den Komponenten des Produkts vor der Granulierung zugegeben.

In der CH-PS 3 27 640 wird ein Verfahren zur Herstellung von Pulvern aus Bitumen beschrieben, bei dem auf Teilchen ein staubförmiger Überzug aufgebracht wird. Die zusätzliche Verwendung von Modifizierungsmitteln ist nicht beschrieben.

Die DT-AS 10 33188 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von kleinen Kugeln etc., die mit einem festen Material überzogen werden. Auch in dieser Literaturstelle ist die Verwendung eines Modifizierungsmittels nicht beschrieben.

Die US-PS 30 36 338 beschreibt die Erzeugung von mit einem feinteiligen Stoff überzogenen Pellets aus einem schmelzbaren Material, wobei Tropfen aus dem geschmolzenen Material durch einen Turm abwärts fallengelassen und in eine den feinteiligen Stoff enthaltende Gaszone mit im Gegenstrom gerichteten Gasstrom eingeleitet werden. Dabei wird Wasser auf die Oberfläche des Wirbelbettes gesprüht, um so die Kühlwirkung zu verbessern. Wenn man Wasser in den Turm sprüht, agglomerieren die in das Bett fallenden Staubteilchen, und es bildet sich im Turm Schlamm im Wirbelbett und in der Staubzone.

Aus der DT-AS 10 11905 ist das Einpudern von Düngesalzen mit pulverförmigen, spurenelementhaltigen Puderstoffen bekannt, wobei diese Einpuderung z. B. auch in Sprühtürmen während des freien Falls der Düngemittelkörner der Tropfen oder Kristalle erfolgen kann. Es wird jedoch lediglich die Möglichkeit angedeutet, geschmolzene Düngemittelgranulate während des freien Falls durch Sprühtürme mit einer Oberflächenschicht zu versehen. Eine Lehre technischen Handelns wird darüber hinaus nicht gegeben.

In der GB-PS 9 15 450 wird die Herstellung von granulierten Düngemitteln beschrieben, wobei die Granülen, während sich ihre Oberflächen in einem weichen oder geschmolzenen Zustand befinden, mit staubförmigem Material behandelt werden. Auch die GB-PS 9 15 450 beschreibt nur sehr allgemein das Überziehen von Düngemittlen mit anderen Stoffen im Gasstrom, ohne eine exakte Lehre technischen Handelns zu geben.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von nicht zusammenbackenden und/oder mechanisch beständigen Körnchen, wobei die Körnchen im flüssigen j Zustand durch einen Kühlturm fallengelassen und durch eine staubförmiges Material enthaltende Gaszone mit entgegengerichtetem Gasstrom geleitet werden, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gasstrom eine Geschwindigkeit von 0,45 bis 0,9 m/sek und einen Staubgehalt von 0,00016 bis 0,04 g/ccm aufweist.

In diesem Fall befindet sich das Behandlungsmittel nicht nur auf der Oberfläche des Körnchens, sondern ist zumindest teilweise vom Körnchen absorbiert, wobei die Vorteile beider bisher angewendeten Verfahren zur Geltung kommen.

Ein Verfahren zur Granulierung geschmolzener Werkstoffe bei dem die Tropfen der Schmelze durch einen Kühlturm fallen, wird im allgemeinen als »Prilling« bezeichnet. Im vorliegenden Verfahren wird ein Staubstrom in das Kühl- oder »Prilling«-Gefäß eingeführt, damit die Tropfen noch im flüssigen Zustand durch eine staubhaltige Gaszone streichen. Die staubhaltige Gaszone kann das gesamte oder nur einen Teil des »Prilling«-Gefäßes ausfüllen. Sie weist einen Gasstrom auf, der entgegengesetzt zur Fallrichtung der Tropfen verläuft. Die optimale Strömungsgeschwindigkeit des Gases hängt innerhalb der angegebenen Grenzen von mehreren Faktoren ab, wie beispielsweise den Eigenschaften des Staubs und der Größe der Tropfen. Aus ähnlichen Gründen kann der Staubgehalt des Gases ebenfalls innerhalb der angegebenen Grenzen variieren.

Die Teilchengröße des Staubs kann ebenfalls innerhalb eines großen Bereichs schwanken, sie sollte jedoch im allgemeinen so klein wie möglich gehalten werden, bespielsweise weniger als 100 μ.

Es können Stoffe der verschiedensten Art nach der vorliegenden Erfindung behandelt werden. Nach der bevorzugten Ausführungsform wird dafür ein Düngemittel, wie Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfatnitrat, Ammoniümphosphat, Mischungen von Ammoniumnitrat mit beispielsweise Mono- oder Diammoniumphosphat, Kaliumchlorid mit oder ohne andere Stoffe, Kaliumphosphat, Kaliumnitrat, Natriumnitrat, Harnstoff oder Mischungen dieser Stoffe mit oder ohne anderen Stoffen verwendet. Der Stoff muß kein Düngemittel sein, sondern es können beispielsweise Ammoniumnitrat (nicht zum Gebrauch als Düngemit-

tel), Alkalimetallhydroxyde und andere schmelzbare Chemikalien verwendet werden.

Falls die Körnchen, die als Düngemittel oder für andere Zwecke verwendet werden können, aus Ammoniumnitrat bestehen oder Ammoniumnitrat enthalten, so führt die Einverleibung von verschiedenen Metallsalzen oder -verbindungen bekanntlich zu besonderer Haltbarkeit, Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen, Verringerung des Zusammenbackens und anderen vorteilhaften Eigenschaften. Besonders geeignet sind Magnesiumsalze und Verbindungen, wie Magnesiumoxyd und Magnesiumcarbonat. Es können auch andere Stoffe, wie Aluminiumsalze und -verbindungen verwendet werden. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diese und andere Materialien leicht von den Körnchen absorbiert.

Als Staub kann jedes Material gewählt werden, das sich zur Aufnahme oder als Überzug des körnigen Materials eignet.

Als staubförmiges Mittel werden bevorzugt Magnesiumsalze oder Magnesiumverbindungen oder Magnesiumhaltige Tone oder Talke verwendet.

Zu besonders geeigneten Staubarten zählen Magnesiumoxyd (rein oder handelsüblich), Magnesiumcarbonat (rein oder handelsüblich), Attapulgit, Talk und/oder Calciummontmorillonit oder Mischungen dieser Stoffe miteinander oder gegebenenfalls mit anderen Stoffen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dringt das Behandlungsmittel zumindest teilweise in die Tropfen oder Körnchen ein. In einigen Fällen zeigt die Prüfung des körnigen Produkts, daß die z. B. auf diese Weise angewendeten Magnesiumverbindungen im ganzen Körnchen gleichmäßig »gelöst« oder dispergiert vorliegen.

Der Grad der Staubaufnahme der Tropfen des geschmolzenen Materials hängt von zahlreichen Faktoren ab, zu denen auch die Staubart zählt. Es ist wichtig, daß man den Grad der Staubaufnahme kontrollieren bzw. regeln kann, und es wurde überraschenderweise gefunden, daß ein Verfahren zur Regelung des Grads der Staubaufnahme der Tropfen darin besteht, daß der Staub mit einem geeigneten modifizierenden Material gemischt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft also vorzugsweise ein Verfahren zur Herstellung von Körnchen aus geschmolzenem Material, wobei der Staub des staubhaltigen Gases mit einem Stoff gemischt ist, der die Menge des von den Tropfen des geschmolzenen Materials aufgenommenen Staubes verändert (Modifizierungsmittel). Der Staub ist vorzugsweise ein Material der oben bezeichneten Art, wobei der Grad der Aufnahme an Staub regelbar ist, damit die gewünschte Behandlung der Körnchen erzielt wird.

Das Modifizierungsmittel besteht aus einem anderen Staub oder aus mehreren Staubarten, so daß eine Staubmischung entsteht, bei der mindestens eine der Staubkomponenten leichter von den Tropfen aufgenommen wird, als mindestens eine der anderen Staubkomponenten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die als Mischung verwendeten Staubarten von dem geschmolzenen Material im gleichen Verhältnis aufgenommen werden, in dem sie in der Mischung vorliegen, obgleich die geschmolzenen Tropfen die einzelnen Staubarten in unterschiedlichem Maße aufnehmen. Darüber hinaus kann diese Aufnahme variiert werden, indem die

ίο Verhältnisse der einzelnen Staubarten in der Staubmischung verändert werden.

Zu typischen Staubmischungen zählen Mischungen aus Talk oder auch Kaolin mit Montmorillonit, Attapulgit, Magnesiumoxyd und/oder Magnesiumcarbonat. Eine bevorzugte Staubmischung enthält Talk und Montmorillonit und zwar 5 bis 60 Gew.-% Talk, bezogen auf das Gewicht des Montmorillonits.

Als Modifizierungsmaterial kann auch ein oberflächenaktives Mittel wie ein Calciumstearat verwendet werden. Ein oberflächenaktives Mittel wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Staubgewicht, verwendet. Der mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelte Staub kann erhalten werden, indem die beiden Materialien miteinander vermählen werden oder indem eine Lösung oder Suspension des oberflächenaktiven Mittels auf den Staub gesprüht und dieser dann getrocknet wird.

In den folgenden Beispielen wurden die Versuche wie folgt durchgeführt: ·

In das nach unten sich verjüngende Ende einer 1,5 m hohen Säule (Turm), die ein 60 cm hohes Staubbett aus dem in der folgenden Tabelle aufgeführten Material enthielt, wurde Luft eingeführt. Die maximale Teilchengröße betrug 75 μ. Die Luftzufuhr hielt das Bett am Fuß der Säule in Wirbelbewegung, wobei auch Staub in den Luftstrom gebracht wurde. Der Staubgehalt der in der Säule aufwärtsströmenden Luft betrug etwa 0,0008 bis 0,0016 g/ccm.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

99- bis 100%iges wasserfreies geschmolzenes Ammoniumnitrat wurde bei 180⁰C aus einer Düse (0,794 mm Durchmesser) in einer Menge von 5 bis 10 Tropfen je Sekunde dem oberen Ende des Turms zugeführt und die gebildeten Körnchen von dem Fuß der Säule entfernt.
. Die Haltbarkeit des Produktes wurde bestimmt, indem die Anzahl der Temperaturschwankungen zwischen 0 und 70⁰C bis zum Zerbröckeln der hergestellten Körnchen festgestellt wurde. Diese Werte, die ein Maß für die Beständigkeit des Produktes gegenüber Temperaturschwankungen sind, sind der folgenden Tabelle zu entnehmen:

Behandeltes	Schüttdichte	Strömungs	Feuchtig	Anzahl der
Material	des Staubes	geschwindigkeit	keitsgehalt des	Temperatur
			Produktes	schwankungen
				vor Zerbröckeln
				der Körnchen
	(g/ccm)	m/sek	%
Magnesiumoxyd	0,85	0,64	1,69	144
(handelsüblich)
Attapulgit	0,28	0,64	0,54	180

Zum Vergleich wurde das Verfahren wiederholt, wobei das Ammoniumnitrat unter Verwendung eines üblichen »Prill-Turmes« hergestellt wurde. Die Haltbarkeit wurde wie oben bestimmt, wobei das Produkt nach 5 Temperaturschwankungen zwischen 0 bis 70°C zerbröckelte. '

Beispiel 2

Ein geschmolzenes, 99,5 bis 99,9% Ammoniumnitrat enthaltendes Material wurde bei einer Temperatur von 169 bis 180⁰C am oberen Ende des Turmes durch eine

Anzahl von Düsen zugeführt. Es wurde gefunden, daß im wesentlichen kugelförmige Körnchen von Ammoniumnitrat entstehen, wobei die Durchflußmenge des Ammoniumnitrats in dem weiten Bereich zwischen einzelnen Tropfen bis zu einem flüssigen Strom lag.

In der folgenden Tabelle wird die Staubaufnahme von geschmolzenen Körnchen mit Staubarten verglichen, die verschiedene Anteile Talk und Fullererde besitzen. Die Anzahl der Temperaturschwankungen (32°C) bis zum Zerbröckeln der Körnchen ist ebenfalls angegeben (R).

Zusammensetzung des geschmolzenen Materials %	Zusammensetzung der Staubarten %	Talk	Staubaufnahme %	R
	Fuilererde	10 20 25 30
99,7 NH4NO3 0,3 H2O	90 80 75 70	5 10	5-14 3-6 1-4 0,8 1,5	56 oder mehr 56 odermehr 15-45 15-30
79,4 NH4NO3 20,3 NH4H2PO4 0,3 H2O	95 90	von 0.794	6,4 4,2	200 odermehr 200odermehr
eich der Teilchengröße der	Staubarten las	mm am oberen	Ende des Turms in eine

100% tiefer als 100 μ. Der Hauptbestandteil der Fullererde war Montmorillonit (etwa 70 bis 95 Gew.-%). Die Strömungsgeschwindigkeit lag bei 0,61 m/sec.

Die obige Tabelle zeigt, daß die Staubaufnahme durch Variieren der Mengen der Bestandteile der Staubmischung innerhalb weiter Bereiche geregelt werden kann.

Beispiel 3

Geschmolzener Harnstoff wurde bei einer Temperatur von 134° C aus einer Düse mit einem Durchmesser staubhaltige Gäszone, die Norwegen-Talk enthielt, in einer Menge von 5 bis 10 Tropfen je Sekunde abgegeben. Die Tropfen aus dem geschmolzenen Harnstoff nehmen 13,1% ihres Gewichts an Talk auf und bildeten Körnchen, die nicht zusammenbacken. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 0,61 m/sec.

Dieser Versuch wurde wiederholt, wobei ein Talk verwendet wurde, der 0,25% seines Gewichtes Calciumstearat enthielt. In diesem Fall betrug die Aufnahme nur 8,3%, jedoch besaßen die Körnchen ebenfalls keine Neigung zum Zusammenbacken.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von nicht zusammenbackenden und/oder mechanisch beständigen Körnchen, wobei die Körnchen im flüssigen Zustand durch einen Kühlturm fallen gelassen und durch eine staubförmiges Material enthaltende Gaszone mit entgegengerichtetem Gasstrom geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom eine Geschwindigkeit von 0,45 bis 0,9 m/sek und einen Staubgehalt von 0,00016 bis 0,004 g/cm³ aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als staubförmiges Material ein solches verwendet wird, das mit einem Modifizierungsmittel gemischt ist, das aus einem anderen Staub bzw. Stäben besteht, wobei sich mindestens eine Staubkomponente der erhaltenen Staubmischung leichter von den Tropfen aufnehmen läßt als mindestens eine andere Staubkomponente.