DE1767784B2

DE1767784B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung granulierter produkte

Info

Publication number: DE1767784B2
Application number: DE19681767784
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Paris Carbona
Original assignee: Reno, Engrais et Produits Chimiques, Carbona, Ferdinand, Paris
Priority date: 1967-06-21
Filing date: 1968-06-18
Publication date: 1973-04-26
Also published as: AT281081B; ES355232A1; DE1767784A1; DE1767784C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung granulierter Produkte, insbesondere granulierter Düngemittel, aus einem pulverförmigen, lösliche Salze enthaltenden Stoffgemisch unter Anwendung von Wasser und nachfolgende Trocknung der erhaltenen Granulate.

Ferner betrifft die Erfindung eine Mischvorrichtung zur Durchführung der Naßmischung zur Herstellung granulierter Produkte.

Es ist sehr schwierig aus pulverförmigen Produkten von großer Feinheit, beispielsweise in der Größenordnung von 40 bis 50 Mikron, mittels üblicher Verfahren unter Beibehaltung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Ausgangsprodukts stabile Körnchen zu erhalten. Dies:; Schwierigkeit tritt insbesondere bei natürlichen Phosphaten, die auf eine Teilchengröße entsprechend dem Sieb Nummer 300 (AFNOR-Norm Nummer 18 oder DIN-Form Nummer 20) vermählen sind, ober bei Gemischen von natürlichen Phosphaten und anorganischen Kaliumsalzen oder stickstoffhaltigen Salzen zur Gewinnung von Verbunddüngern in Erscheinung.

Bei den üblichen Verfahren zur Körnung der gemahlenen natürlichen Phosphate wird das pulverförmige Phosphat mit Reaktionsmitteln wie Mineralsäuren behandelt. Diese Behandlung bewirkt ein teilweises Aufschließen der Phosphate und ihre Überführung in Superphosphate. Die erhaltenen Körnchen zerfallen im Wasser schlecht.

Aus der deutschen Auslegungsschrift 1032 720 ist ein einstufiges VerfaJfreH rjekannt, bei welchem lediglich eine Granulieiflwssigkeit verwendet wird, sowie bei einer besonderen Ausführungsform vorgebildete Kerne, welche aus einem anderen Material bestehen, zur Bildung der Granulen eingesetzt werden. Die nach diesem Verfahren hergestellten Granulen weisen daher eine inhomogene Zusammensetzung auf, ferner eine wesentlich höhere mechanische Stabilität, da die

ι» Kerne in Form von Koks- oder Kieskernen hergestellt sind. Ferner ist aus der französischen Patentschrift 1137 045 die Herstellung von Düngemittelgranulaten aus Gemischen aus wasserunlöslichen und wasserlös liehen Salzen bekannt, wobei jedoch mit einer Wassersprühung gearbeitet wird. In U11 m a η η s Enzyklopädie der technischen Chemie (1955), Band 6, S. ] 42, ist die Granulierung von Superphosphat beschrieben, wobei nach der Granulierung das erhaltene Granulat in einer zweiten Vorrichtung klassifiziert wird.

In der britischen Patentschrift 794030 ist ebenfalls ein einstufiges Granulierverfahren beschrieben, wobei der Dampf an einer ganz bestimmten Stelle der bereits in einer Granuliertrommel vorliegenden Feststoffe eingeführt werden muß und die erzeugten Granulien

»5 anschließend in einer getrennt angeordneten Drehtrommel getrocknet werden. Die Nachteile dieser bekannten Verfahrensweisen liegen darin, daß entweder ein relativ großer Maschinenaufwand erforderlich ist oder daß die Durchsatzleistung gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, um pulverförmige Stoffe und insbesondere pulverförmige Düngemittel mit geringerem Kostenautwand als bisher in abriebfeste Granulate zu überführen, wobei die Durchsatzleistung auf dem Granulierteller oder der Granuliertrommel in der zweiten Stufe bedeutend höher als bei bekannten Verfahren liegt. Das Überraschende des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der hierzu verwendeten Vorrichtung liegt in dem geringen technischen Mehraufwand, mit dem eine bedeutend höhere Leistung erzielt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung granulierter Produkte, insbesondere granulierter Düngemittel, aus einem pulverförmigen, lösliche Salze enthaltenden Stoffgemisch unter Anwendung von Wasser und nachfolgende Trocknung der erhaltenen Granulate zeichnet sich dadurch aus, daß das Stoffgemisch unter Zusatz von Wasser und Wasserdampf in einer Misch%)rrichtung, die zwei konjugiert angetriebene, zueinander parallele Drehwellen aufweist, zunächst einer Naßmischung unterworfen, und die auf diese Weise hergestellten Vorgranulate anschließend in einem Teller- oder Trommelgranulator fertiggranuliert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das Stoffgemisch wenigstens einen Anteil von 2 bis 5 Gewichtsprozent an löslichen Salzen auf.

Die Mischvorrichtung zur Durchführung der Naß-So mischung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus einem mit einem Deckel und einem Bodenteil versehenen, liegend angeordneten Gehäuse besteht, in welchem sich zwei parallel nebeneinanderliegende, mit Flügeln ausgerüstete, konjugiert angetriebene Drehwellen befinden, wobei im Deckel eine Einspeisungsöffnung für das Stoffgemisch, Wasserzuführleitungen mit Zerstäubungsdüsen und eine Abführungsleitung für die ent-

stehenden Entleerungsöffnung für die Vorgranulate vorgesehen sind.

Bei dem dem pulverförmigen Material beigegebenen, löslichen Salz handelt es sich bevorzugt um die wasserlöslichen Salze Kaliumchlorid, Kalziumchlorid, Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumnitrat, Harnstoff oder deren Gemische, wobei Kaliumchlorid besonders bevorzugt ist. Wie bereits ausgeführt, lie£t der bevorzugte Anteil hierbei zwischen 2 und 5 Gewichtsprozent, dieses Verhältnis kann jedoch auch viel höher sein.

Durch diese Behandlung wird unter der kombinierten Wirkung des Dampfes und des Wassers eine Vorkörnung erreicht.

Die dabei gebildeten Vorkörnchen steifen Kerne für die Ausbildung der endgültigen Körnchen in einem Granulator üblicher Bauart mit Trommel oder Teller dar.

In allen Fällen wird die Granulierung durch die einfache Wirkung von Wasstr und Dampf ohne Verwendung von Säuren erreicht.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist als Beispiel in der Zeichnung dargestellt, in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnungdercharakteristischen Elemente dieser Einrichtung und

Fig. 2 eine zum Teil geschnitten dargestellte perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Misch- oder Knetvorrichtung zur Vorgranulierung.

Die Granulierungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Mischer 10, einem Granulator 11 und einem Trockner 12.

Der Mischer 10 wird mittels einer Fördereinrichtung 13 mit pulverförmigem Material gespeist, dem lösliches Salz wie KCL, NaCL, NH₄SO₄ oder andere Produkte wie Harnstoff beigefügt sind. Wenn diese Salze zerkleinert werden können, werden sie gleichzeitig mit dem behandelten Material in die Zerkleinerungseinrichtung gegeben. Sind diese zugesetzten Produkte hygroskopisch, wie Harnstoff oder N H₄NO₃, so werden sie dem behandelten Material vor dessen Eintritt in die Zerkleinerungsvorrichtung beigefügt, z.B. auf der Fördereinrichtung 13.

Der Mischer ist mit einer Zuführleitung 14 für überhitzten Dampf, der von einem vorgesehenen Dampfkessel (nicht dargestellt) geliefert wird, und Wasserzuführungen 15 ausgestattet, wobei das Wasser durch Zerstäubungsdüsen 29 auf die in dem Mischer umgewälzten Produkte gesprüht wird.

In dem Mischer 10 wird das mit löslichen Salzen versetzte pulverförmige Material unter der kombinierten Einwirkung des Dampfes und des Wassers in Vorgranulat oder Vorkörnchen umgeformt. Die entstehenden Gase oder Dämpfe werden durch die Leitung 16 abgeführt. Die Vorkörnchen werden am Ausgang des Mischers 10 mittels einer Fördereinrichtung 17 in den Granulator 11 gebracht, bei dem es sich um einen Tellergranulator wie dargestellt oder um einen Trommelgranulator handelt.

In diesem Granulator, dem über 18 Wasser zugeführt wird, werden die von dem Mischer 10 kommenden Vorkörnchen und das sie begleitende pulverförmige Material zu größeren, gut gerundeten und besser kalibrierten Körnchen agglomeriert.

Die gebildeten und bei 19 ausgeführten Körnchen werden durch die Fördereinrichtung 20 zu dem Trockner 12 von üblicher Bauart gebracht, bei dem es sich beispielsweise um eine Drehtrommel handelt. Die getrockneten Körnchen treten bei 21 aus und süid zur Verwendung bereit. Sie werden durch 22 zur Speicherung oder Sackabfüllung geführt, und zwar nach Abkühlung und Sortierung.

Das charakteristische Element dieser Einrichtung ist die Misch- oder Knetvorrichtung 10. Diese Vorrichtung ist vorteilhafterweise in der in Fig. 2 dargestellten Weise ausgebildet.

ίο Sie weist ein Gehäuse 23 auf, das mit nach innen gekrümmten Bodenteilen 24 versehen ist.

In diesem Gehäuse sind zwei zueinander parallele und mit Flügeln 26 versehene Wellen 25 angebracht. Diese Wellen 25 werden durch die aus Motor und Untersetzungsgetriebe bestehende Vorrichtung 27 konjugiert in Drehung versetzt (Fig. 1).

In die Bodenteile 24 münden Dampfzuführleitungen 14. Auf dem Gehäuse 23 ist ein Deckel 28 angebracht, durch den Wasserzuführungen 15 mit Zerstäubungsdüsen 29 geführt sind.

Unter der Wirkung des der Misch- bzw. Knetvorrichtung 10 durch die Rohrleitungen 14 zugeführten Dampfes und des durch die Düsen 29 zerstäubten Wassers wird das ein lösliches Salz enthaltende pulverförmige Material, das durch die Flügel 26 bewegt wird, einer Befeuchtung und Agglomerierung unterworfen, die durch die zugeführten Mengen an Wasser und Dampf vollkommen kontrollierbar sind. Bei diesem Vorgang tritt durch teilweise Auflösung des löslichen Salzes oder der löslichen Salze eine flüssige Phase auf, welche die kontrollierte Befeuchtung des unlöslichen Pulvers bestimmt. Nach endgültiger Bildung der Körnchen in dem Trommel- oder Teüergranulator Ii und bei der Trocknung führt die Kristallisierung des

gelösten Salzes oder der gelösten Salze zu einem Kristallskelett, das für die unlöslichen Materialteilchcn als Bindemittel wirkt und den gesamten Körnchen einen bemerkenswerten mechanischen Widerstand verleiht. Wenn die so erzeugten trockenen Körnchen mit

Wasser in Berührung gebracht werden, z.B. beim Ausstreuen in feuchtem Boden oder unter dem Einfluß von Regen, so erfolgt praktisch sofort ein Auflösen des Kristallskelettes und sogar die feinsten Materialteilchen werden vollständig freigesetzt.

Mittels dieser Einrichtung können Körnchen aus beliebigen Materialien hergestellt werden, besonders günstig und vorteilhaft wird die Vorrichtung bei der Herstellung von körnigen Düngemitteln eingesetzt, wie dies an Hand der nachfolgenden Beispiele erläutert wird.

Beispiel 1

950 kg Phosphat mit einem Gehalt von 32 % an P_:O, werden innig gemischt mit 50 kg NaCI oder 50 kg

KCI oder auch 50 kg (NH₄) SO₄ und das gesamte Gemisch wird so lange zerkleinert, bis W ^ck auf eine Teilchengröße entsprechend dem Sieb Nr. 300 (AFNOR-Norm Nummer 18) vermählen sind. Dieses pulvrige Gemisch wird gemäß dem vorstehend be-

schriebenen Verfahren unter Zufügung von 3 bis 5 % überhitztem Dampf und 14 bis 16% Wasser granuliert. Auf diese Weise wird ein gekörntes Phosphat mit einem Gehalt von 30% an P₂O₅ erhalten. Die Ausbeute liegt bei etwa 75 %.

/ Beispiel 2

Ein Gemisch von 660 kg Phosphat und 340 kg KCl wird bis auf eine Teilchengröße entsprechend des Sie-

bes 300 vermählen und nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Zusatz von 3 bis 5 % Dampf und 13 bis 15 % Wasser granuliert. Dabei werden seh r widerstandsfähige Körnchen erhalten, und die Ausbeute beträgt wenigstens 80 % und kann sogar noch höher Hegen. Der auf diese Weise hergestellte granulierte Phosphor-Kalium-Doppeldünger enthält etwa 20%

und 20%

K₂O.

Beispiel 3

Der gleiche Phosphor-Kalium-Doppeldünger mit 20 % P₂O₅ und 20 % K₂O kann durch Zerkleinern eines Gemisches von 625 kg natürlichem Phosphat, 313 kg KCl und 62 kg Sylvin erhalten werden. Dabei ist die gleiche Menge an Wasser und Dampf wie im vorhergehenden Beispiel erforderlich.

Beispiel 4

Ein granuliertes PK-Düngemittel mit einem Gehalt von 24 % P₂O₅ und 12 % K₂O kann nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten werden, indem die vorstehend angegebenen Mengen an Wasser und Dampf verwendet werden und als Ausgangsmaterial ein Gemisch verwendet wird, das 795 kg Phosphat und 205 kg KCl enthält.

Beispiel 5

Ein Gemisch von 911 kg Phosphat (Gehalt 32 %), das auf eine Teilchengröße entsprechend dem Sieb 300 vermählen ist, und von 89 kg Harnstoff mit einem Gehalt von 46 % Stickstoff wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit 2 bis 4 % Dampf und der erforderlichen Menge an Wasser behandelt. Nach dem Trocknen wird ein granulierter Phosphor-Stickstoff-Dünter mit einem Gehalt von 4% Stickstoff und 29,5% P₂O₅ erhalten.

Beispiel 6

hin Gemisch von 805 kg Phosphat (32 %) und 195 kg Ammoniumsulfat, das auf eine Teilchengröße entsprechend dem Sieb 300 vermählen ist, wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit den erforderlichen Mengen an Dampf und Wasser behandelt und ergibt nach Trocknung einen granulierten Phosphor-Stickstoff-Dünger mit einem Gehalt von 4 % Stickstoff und 26 % P₂O₅.

Beispiel 7

Ein Gemisch von natürlichem Phosphat mit 29,5 bis 30 % P₂O₅ und Harnstoff ergibt nach Granulierung entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung minimaler Mengen an Dampf (etwa 1 %) und Wasser (weniger als 5 %) einen granulierten Phosphor-Stickstoff-Dünger mit einem Gehalt von 15% Stickstoff und 20% P₂O₅.

Beispiel 8

Ein Gemisch von 460 kg natürlichem Phosphat und 234 kg Kaliumchlorid, das auf eine Teilchengröße entsprechend dem Sieb 300 vermählen ist, wird mit j- 305 kg Harnstoff gemischt. Nach Granulierung entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung und nach Trocknung wird ein granulierter Dreiwert-Dünger mit einem Gehalt von 14 % Stickstoff, 14 % P₂O₅ und 14% K₂O erhalten.

Vergleichsversuche

Nach dem bekannten Stand der Technik wurde die Granulation von natürlichem Phosphat unter Zusatz von 5 % löslichem Salz auf einem Tellergranulator mit

"5 einem Durchmesser von 4,20 m und einer Außenwandhöhe von 0,60 m durchgeführt. Hierbei wurde festgestellt, daß es möglich war, auf diesem Tellergranulator 10 t/h Phosphat herzustellen, wobei die Ergiebigkeit jedoch nur bei 35 % lag, d. h. die Ausbeute an granuliertem Produkt 3,5 t/h war.

Weitere Versuche zeigten, daß es unter sonst gleichen Bedingungen unter Zusatz von heißem Wasser, welches mit löslichem Salz angereichert ist, die Ergiebigkeit auf etwa 40% zu erhöhen, d.h. auf 4 t/h.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Granulation auf dem obenerwähnten Tellergranulator ermöglichte Beschickung mit 24 bis 25 t/h bei einer Ergiebigkeit von bis zu etwa 75 %. Dies entspricht etwa 17 t/h Fertigprodukt im Gegensatz zu dem maximalen Wert von 4 t/h gemäß einer Granulierung auf einem Tellergranulator ohne Vorgranulierung gemäß dem Stand der Technik.

Diese Steigerung der Produktionsleistung ist ein unerwarteter technischer Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung granulierter Produkte, insbesondere granulierter Düngemittel, aus einem pulverförmigen, lösliche Salze enthaltenden Stoffgemisch unter Anwendung von Wasser und nachfolgende Trocknung der erhaltenen Granulate, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch unter Zusatz von Wasser and Wasserdampf in einer Mischvorrichtung, die zwei konjugiert angetriebene, zueinander parallele Drehwellen aufweist, zunächst einer Naßmischung unterworfen, und die auf diese Weise hergestellten Vorgranulate anschließend in einem Teller- oder Trommelgranulator fertiggranuliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoffgemisch wenigstens einen Anteil von 2 bis 5 Gewichtsprozent an löslichen Salzen aufweist.

3. Mischvorrichtung zur Durchführung der Naßmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mit einem Decke! (28) und einem Bodenteil (24) versehenen, liegend angeordneten Gehäuse (23) besteht, in welchem sich zwei parallel nebeneinanderliegende, mit Flügeln (26) ausgerüstete, konjugiert angetriebene Drehwellen (25) befinden, wobei im Deckel (28) eine Einspeisungsöffnung für das Stoffgemisch, Wasserzuführleitungen (15) mit Zerstäubungsdüsen (29) und eine Abführungsleitung (16) für die entstehenden Gase, im Bodenteil (24) Dampfzuführungsleitungen (14) und eine Entleerungsöffnung für die Vorgranulate vorgesehen sind.