DE1592666C - Verfahren zur Herstellung von granulierten, stickstoffreien Düngemitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von granulierten, stickstofffreien Düngemitteln, bei dem Alkalisilikate als Bindemittel eingesetzt und die erhaltenen Granulate getrocknet werden.

Es sind bereits Verfahren zur Granulierung von stickstofffreien Düngemitteln, insbesondere Superphosphat bekannt, wobei als Bindemittel Wasserglas verwendet wird. Auch ist es bekannt, die so erhaltenen Produkte einer anschließenden Trocknung zu unterziehen. Nach einem anderen bekannten Verfahren werden die granulierten Produkte anschließend mit einer erheblichen Menge an Schwefelsäure oder Phosphorsäure bedüst, um das vorhandene Rohphosphat aufzuschließen.

Ein Problem bei der Düngemittelherstellung ist die Granulierung von Düngemitteln in Produkte mit einheitlicher Teilchengröße. Düngemittel werden mehr und mehr als trockene granulierte Produkte eingesetzt. Diese Produkte müssen frei fließende, weder zusammenbackende oder klebrig werdende noch staubige oder brüchige Granulate mit einheitlicher Konzentration der Bestandteile darstellen.

Diese Düngemittel werden nämlich durch ihren Gehalt an Nährstoffen charakterisiert, und es ist deshalb notwendig, daß sie einheitlich in bezug auf ihre chemische Analyse sind. Wenn aber die Düngemittel eine große Variation in der Teilchengröße aufweisen, tritt als Folge Entmischung ein, und es ist fast unmöglich, einen festen Gehalt an Nährstoffen zu garantieren.

Besondere Schwierigkeiten treten bei der Granulierung von stickstofffreien Düngemitteln auf. Die stickstofffreien Düngemittel enthalten im allgemeinen Phosphationen und Kaliumionen oder auch _N nur Phosphationen alleine. Die Phosphatkomponente wird vielfach durch Mischung von Superphosphat, Dreifachsuperphosphat und eventuell Phosphorsäure erhalten. Die Kaliumionen werden meisi in Form von Kaliumchlorid zugesetzt.

Es sind schon Versuche unternommen worden, um diese und ähnliche feste Produkte durch den Zusatz von Natriumsilikatlösungen zu granulieren. Hierbei tendieren die Teilchen dazu, um in übergroße Klumpen zu agglomerieren, die hart sind und wieder gemahlen werden müssen, was zu einer weiteren Staubentwicklung führt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von granulierten, stickstofffreien Düngemitteln, bei dem Alkalisilikate als Bindemittel eingesetzt und die erhaltenen Granulate getrocknet werden. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Silikatlösung befeuchteten Düngemittelteilchen mit wäßriger Phosphorsäure in einer Menge von 200 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf die zur Neutralisation der Silikate erforderlichen Menge, unter Durchmischen behandelt und anschließend bis auf.einen Wassergehalt von etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bevorzugt 1 bis 2 Gewichtsprozent, getrocknet werden.
Das Bindemittel in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise eine Lösung von Silikat mit einem Verhältnis von SiO₂ zu Alkalioxid von 2:1 bis 4:1. Die Menge des löslichen Silikatzusatzes beträgt vorzugsweise 1 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen _f auf das Trockengewicht des Düngemittels. Wasser kann zusammen mit dem löslichen Silikat zugegeben oder getrennt aufgesprüht werden. Der gesamte Feuchtigkeitsgehalt in der Mischung soll ungefähr 7 bis 10 Gewichtsprozent betragen. Die optimale Wassermenge schwankt in diesen Grenzen, da sie abhängig ist von der Beschaffenheit der Mischung und der Ausgangssubstanzen, wie Feuchtigkeitsgehalt und Teilchengröße, und den Gegebenheiten der Apparatur. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das lösliche Silikat und das Wasser den festen Bestandteilen in dem Mischer vor Zugabe der Phosphorsäure zuzugeben.

Die Phosphorsäure wird in wäßriger Lösung angewendet. Als Zusatz haben sich 35- bis 85%ige Phosphorsäurelösungen bewährt.

Bei der Trocknung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Trocknung bei normalem Druck vorgenommen wird, eine Trocknungstemperatur von 102 bis 135⁰C anzuwenden. Ist der Wassergehalt zu gering, erhält man Teilchen, die zu hart und zu langsam löslich sind. Ist der Wassergehalt zu hoch, sind die Teilchen klebrig, weich und nicht fließfähig; sie bilden einen massiven Kuchen.

Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht es, 25% weniger Wasser zu verwenden, als wenn die Agglomerierung mit Wasser allein durchgeführt würde, und 15% weniger, als wenn Natriumsilikatlösungen alleine als Bindemittel benutzt würden. Dies bedingt, daß weniger Wärme und kürzere Trocknungszeiten benötigt werden und daß das Produkt zu 80 oder mehr Prozent in der gewünschten Teilchengröße liegt, z. B. 3,36 bis 0,84 mm. Das Produkt zeigt wenig oder gar keine Entmischung bezüglich Teilchengröße oder Zusammensetzung; d.h., es hat eine sehr einheitliche Verteilung der Düngemittelkomponenten. Es lassen sich somit insbesondere granulierte stickstofffreie Düngemittel herstellen, deren kumulative Siebanalyse nicht weniger als ungefähr 90% auf einem 0,42-mm-Sieb und nicht mehr als 15% auf einem 3,36-mm-Sieb ergibt. Es muß auch darauf hingewiesen werden, daß bei der Anwendung von Phosphorsäure der Phosphorgehalt des Düngemittels erhöht wird. Der Zusatz des Silikats fördert die Verfügbarkeit des Phosphats als Düngemittel und hilft bei der Bildung bevorzugter

Bodenstrukturen oder Aggregate, welche den Zutritt von Luft und das Festhalten von Feuchtigkeit erlauben. Da die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte praktisch keine feinen Bestandteile aufweisen, wird das Problem des Staubens vermieden, und die Düngemittelkomponenten werden über das Feld durch Standardgeräte einheitlich ausgebreitet.

In den folgenden Beispielen wurden die unten aufgeführten Ausgangssubstanzen eingesetzt.

Als lösliche Silikate wurden Natriumsilikat (Gewichtsprozent Na₂O zu SiO₂ = 1:3,22; Gewichtsprozent Na₂O 8,90; Spez. Gewicht 1,39), im folgenden als Natriumsilikat I bezeichnet, und Natriumsilikat (Gewichtsprozent Na₂O zu SiO₂ = 1:2,9; Gewichtsprozent Na₂O 11,0; Spez. Gewicht 1,4), im folgenden als Natriumsilikat II bezeichnet, verwendet.

Als Phosphorverbindungen werden eingesetzt

a) 20%iges Superphosphat. Der Gehalt an verfügbarer Phosphorsäure als P₂O₅ beträgt ungefähr 20%. Als verfügbare Phosphorsäure wird die in Wasser lösliche Phosphorsäure verstanden, zuzüglich der Menge, die in Ammoniumeitrat löslich ist. Die Verteilung der Teilchengröße von handelsüblichem Superphosphat ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich:

Siebgröße, nun	Kumulative % auf dem Sieb
4,76	1
3,36	2
0,84	31
0,50	51
0,149	83

35

40 hatte, auf einen Wassergehalt von ungefähr 1% gebracht.

Die kumulativen Tyler-Siebprozente waren 78,1% auf 0,84 mm und 97,2% auf 0,42 mm mit nur 5,2% auf 3,36 mm. Im Gegensatz dazu, wenn nur Wasser zur Agglomerierung angewendet wurde, wurden nur 52% auf 0,84 mm gehalten.

Der gleiche Ansatz mit Natriumsilikat ohne Phosphorsäurezusatz führte zu ungeeigneten Granulaten.

Beispiel 2

Zum gleichen Ansatz wie im Beispiel 1 wurden einmal 17,0 kg Natriumsilikat I, zum anderen 15,3 kg Natriumsilikat II und bei den beiden Ansätzen 4,42 kg Phosphorsäure (56% P₂O₅), jeweils äquivalent 315% Na₂O, zugegeben. In beiden Fällen wurden 30,3 1 Wasser zugefügt und wie im Beispiel 1 angegeben getrocknet. Beide Produkte waren befriedigend und hatten einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 1%. Das Produkt, welches bei der Verwendung von Natriumsilikat I erhalten wurde, hatte eine Endanalyse von 15,5% P₂O₅ und 30,27% K₂O. Die kumulativen Prozente auf den Tyler-Sieben waren 4,9% auf dem 3,36-mm-Sieb und 90,4% auf dem 0,42-mm-Sieb. Die Endanalyse bei der Verwendung von Natriumsilikat II war 15,22% P₂O₅ und 31,59% K₂O mit 3,4% auf dem 3,36-mm-Sieb und 89,4% auf dem 0,42-mm-Sieb.

Es wurde nur eine sehr geringe Entmischung in dem Produkt beobachtet. Proben, die von einem Klassifizierer genommen wurden, hatten einen kumulativen Prozentrückstand auf dem 2,83-mm-Sieb von ungefähr 4% und einen kumulativen Rückstand auf dem 0,42-mm-Sieb von 94%; Proben, die aus Säcken entnommen wurden, zeigten einen kumulativen Rückstand von 96%.

Beispiel 3

Dies zeigt, daß 50 oder mehr Prozente des Produktes feiner sind, als einer Siebgröße von 3,36 bis 0,84 mm entspricht, welche normalerweise für ein granuliertes Produkt gewünscht wird,
b) Dreifachsuperphosphat. Der Gehalt an verfügbarer Phosphorsäure als P₂O₅ beträgt 40 bis 50%. Die Verteilung der Teilchengröße ist ähnlich der für das Superphosphat angegebenen.
Es wurde ein Kaliumchlorid verwendet, dessen Teilchengröße charakterisiert war durch einen kumulativen Rückstand von 7% auf Siebgröße 0,84 mm und 85% auf 0,21 mm.
Die Siebanalyse wurde mit Tylersieben gemacht, und alle feinen Staubteilchen waren in den Produkten enthalten, indem der Kreislauf der feinen Teilchen in dem Klassifiziergerät blockiert wurde.

Beispiel 1

Ein 680-kg-Mischansatz, bestehend aus Kaliumchlorid, Superphosphat und Dreifachsuperphosphat, enthielt 15% P₂O₅ und 30% K₂O. Zu diesem Ansatz wurden 13,6 kg Natriumsilikat I zusammen mit 30,3 1 Wasser und zusätzlich 4,42 kg Phosphorsäure (56% P₂O₅), äquivalent 396% Na₂O des Natriumsilikats I, zugegeben. Die Mischung wurde in einem Trockner, der so eingestellt war, daß das Produkt am Ausgang des Trockners eine Temperatur von 121° C Zu einem Ansatz, wie im Beispiel 1 angegeben, wurden 13,3 kg Natriumsilikat I, 30,3 1 Wasser und 4,42 kg Phosphorsäure (56% P₂O₅), äquivalent 405% Na₂O, zugegeben und wie im Beispiel 2 angegeben getrocknet. Die chemische Analyse von Proben, entnommen auf verschiedenen Höhen entlang der Seite des Lagerhaufens und aus Säcken, zeigten bemerkenswerte Einheitlichkeit und machten es möglich, die Zusammensetzung zu garantieren, wenn die Düngemittel mit einem 2% Nährstoffüberschuß formuliert wurden.

Gleiche Ergebnisse wurden erzielt, wenn an Stelle von Natriumsilikat I Natriumsilikat II eingesetzt wurde. Eine Probe aus dem Klassifizierer zeigte einen Rückstand von 97,5% auf dem 0,42-mm-Sieb, 85% auf dem 0,84-mm-Sieb und 8% auf dem 3,36-mm-Sieb.

B eis ρ ie I 4

In diesem Versuch wurde ein Düngemittel kontinuierlich agglomeriert, unter Verwendung einer Getriebepumpe, die das Natriumsilikat I mit einer Geschwindigkeit von 20 kg pro Tonne des Mischdüngers zugab. Das Düngemittel selbst, welches die unten beschriebene Zusammensetzung hatte, wurde mit einer Geschwindigkeit von 12 Tonnen pro Stunde durchgesetzt.

Bestandteile	Analyse	kg	kg	kg
kg ■·,, -	54,0 P2O5	P2O5	K2O	H2O
Phosphorsäure 7	46,5 P2O5	3,8	—	1,1
Dreifachsuperphosphat 27	19,2P2O5	12,5	—	1,0
Superphosphat 447	60,5K2O	85,8	—	35,8
Kaliumchlorid 506	—	—	306,1	—
Natriumsilikat I 20		—	—	12,0
Gesamt 1007	102,1	306,1	49,9

25,7 1 Wasser und 7 kg Phosphorsäure (54% P₂O₅) wurden nach der Beimischung des Silikats pro Tonne zugesetzt. Dies entspricht einem Neutralisationsäquivalent von 430%. Das Wasser wurde an der Einfüllstelle eingesprüht, und das Silikat und die Säurelösung wurde am Boden der Mischanlage zugesetzt. Das Kaliumchlorid hatte eine Siebanalyse mit 41% Rückstand auf einem 0,42-mm-Sieb. Es wurde eine Gesamtmenge von 60 Tonnen produziert. Das Klassifizierungssieb wurde abgedeckt, so daß die Feinbestandteile in das Produkt eingetragen wurden. Proben des eingemischten Produktes und 3 Säcke des Produktes zeigten sehr einheitliche Größe und Analyse.

Beispiel 5

Es wurde ein Düngemittel folgender Zusammensetzung hergestellt:

Bestandteile	Superphosphat	391	%	%	%
kg	Dreifachsuperphosphat	216	P2O5	K2O	H2O
Phosphorsäure	6,35	20	—	5,0
Kaliumchlorid	300	46,2	—	6,0
Natriumsilikat I (428%		52,5	—	19,5
■ neutralisiert)	18,1	—	60,5	0,2
Gesamt	931,45
	—	—	62,0
	19,5	19,5	4,9

Es wurden 2 Gewichtsprozent Natriumsilikat, 46,61 Wasser und 6,35 kg Phosphorsäure (52,5% P₂O₅), entsprechend einem Konzentrationsäquivalent von 428% pro Tonne, eingesetzt, um optimale Granulation zu erhalten. 500 Tonnen eines guten Produktes wurden erhalten. Der Endfeuchtigkeitsgehalt und die

40 Siebgröße des Produktes sind in der folgenden Tabelle angegeben; Probe 1 wurde bei einem Durchsatz von 10 Tonnen pro Stunde unter Benutzung von Kaliumchlorid der eingangs genannten Korngröße und Probe 2 bei einem Durchsatz von 11,8 Tonnen pro Stunde mit grobem Kaliumchlorid erhalten.

Siebgröße	Kumulativ %	Kumulativ %
mm	Probe 1	Probe 2
3,36	0,9	1,1
2,83	3,2	4,6
1,68	34,0	39,0
1,19	73,7	81,7
1,00	90,3	96,0
0,84	95,8	99,1
0,42	98,4 ,	99,8
H2O
Ofen —
5 Stunden bei
100°C	2,14	1,79

Beispiel 6

Eine Versuchsreihe wurde in einer routierenden Trommel durchgeführt, um den Effekt von Wasser (1), Wasser und löslichem Silikat (2), und Wasser, löslichem Silikat und Phosphorsäure (3) zu vergleichen. Es wurde für diese Versuche ein Düngemittel mit 15% P₂O₅ und 30% K₂O verwendet.

Die Ausgangsprodukte hatten eine Siebgrößenverteilung von 20% auf den Siebintervallen 1,68 bis 0,84, 0,84 bis 0,42, 0,42 bis 0,21, 0,21 bis 0,105 und 0,105 bis 0,053 mm.

Die optimale Menge Wasser (der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt betrug bei (1) 12,4%, bei (2) 11,0% und

bei (3) 9,2%) wurde zugesetzt, bevor die Mischung in die Trockentrommel eingeführt wurde. In (2) und (3) wurden die anderen Zusätze beigefügt, bevor die Charge in die auf 105° C vorerhitzte Trommel eingeführt wurde. Alle Ansätze wurden durch ein 4-mm-Sieb gegeben, bevor sie eingegeben wurden.

Die Charge kühlte die Trommel, welche wieder auf 80° C erhitzt wurde, bevor zusätzliches Wasser eingesprüht wurde. Die Temperatur des Ansatzes wurde so kontrolliert, daß sie unter 90⁰C blieb.
Die folgenden Tabellen zeigen die Zusammensetzung der Ansätze ohne Wasserzusatz.

1. Düngemittel mit 15% P₂O₅-30% K₂O

Bestandteile kg	Analyse	kg P2O5	kg K2O	kg H2O
Dreifachsuperphosphat 199,5 Gewöhnliches Super- phosphat 272,5 Kaliumchlorid 507 Konzentrierte Borate 23	48,9 P2O5 20,5 P2O5 60,5 K2O 20,2 B	97,3 55,8	306,1	1,0 1,1
Gesamt 1002		153,1	306,1	2,1

2. Düngemittel mit 15% P₂O₅-30% K₂O mit Natriumsilikat

Bestandteile kg	Analyse	kg P2O5	kg K2O	kg H2O
Dreifachsuperphosphat 214	48,9 P2O5	104,4	—	1,0
Gewöhnliches Super-
phosphat 238	20,5 P2O5	48,7	—	1,0
Kaliumchlorid 507	60,5K2O	—	306,1	—
Konzentrierte Borate 23	20,2 B	—	—	—
Natriumsilikat I 20	8,9Na2O	—	—	12,5
	28,7 SiO2	—	—	—
Gesamt 1002		153,1	306,1	14,5

3. Düngemittel mit 15% P₂O₅—30% K₂O mit Natriumsilikat und Phosphorsäure

Bestandteile kg	Analyse	kg P2O5	kg K2O	kg H2O
Phosphorsäure 6,5	56,0 P2O5	3,6	—	1,5
Dreifachsuperphosphat 206	48,9 P2O5	100,5	—	1,0
Gewöhnliches Super-
phosphat 240	20,5P2O5	49,0	—	1,0
Kaliumchlorid 508	60,5 K2O	—	306,1	—
Konzentrierte Borate 23	20,2 B	—	—	—
Natriumsilikat I 20	8,9Na2O	—	—	12,5
	28,7 SiO2	—	—	—
Gesamt 1003,5		153,1	306,1	16,0

Das Produkt (1) hatte eine weite Teilchengrößenverteilung, und ein großer Teil des Kaliumchlorids war nicht agglomeriert worden. Das Produkt (2) enthielt mehr Agglomerat als (1), enthielt aber weniger an der gewünschten Teilchengröße von 3,36 bis 0,84 mm. Eine Erhöhung des löslichen Silikats ergab keine Verbesserung. Bei Ansatz (3) wurde ein Produkt mit einer erwünschten Teilchengrößenverteilung erhalten. Die 3,36- bis 0,84-mm-Siebsektion betrug

bei (1) 46,1%, bei (2) 41,5% und bei (3) 84,4%. In einem Versuch mit der Zusammensetzung (3) wurden 90% auf einem 1,19-mm-Sieb gehalten. Die Analyse zeigte die einheitliche Verteilung der Nährstoffe, und die Härtebestimmung ergab bei Produkt (3) die größere Härte. Das durchschnittliche Gewicht in Kilogramm, um 100 Körner (3,36 bis 2,38 mm) zu zerdrücken, betrug 1,9 für (3) und nur 1,32 für (1) und 0,82 für (2).

209 535/490

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von .granulierten stickstofffreien Düngemitteln, bei dem Alkalisilikate als Bindemittel eingesetzt und die erhaltenen Granulate getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet", daß die mit einer Silikatlösung befeuchteten Düngemittelteilchen mit wäßriger Phosphorsäure in einer Menge von 200 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf die zur Neutralisation der Silikate erforderlichen Mengen, unter Durchmischen behandelt und anschließend bis auf einen Wassergehalt von etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikatlösung in einer Menge von 1 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Düngemittels, eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikatlösung ein Gewichtsverhältnis SiO₂ zu Alkalioxid wie 2:1 bis 4:1 aufweist. ·