DE2310310A1 - Verfahren zum herstellung von duengemittelmischungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von Düngemittelmischungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Düngemittelmischungen,bei welchem Düngemittelteilchen durch Wärme getrocknet,der Größe nach klassifiziert und in der Luft gekühlt werden.
• Es handelt sich dabei um Verfahren zur Verminderung der Luftverunreinigung infolge von Düngemittelstaub. Spezieller geht es um verbesserte Verfahren zum Herstellen von granulatartigen Düngemittelmischungen,welche weniger Schwebestaubteilchen ergeben.
• Die Emission von flüngemittelstaub während der Herstellung, der Behandlung,des Transports und der Verwendung solcher trockenen Düngemittel ist ein immer größeres Problem.Die gegenwärtig zunehmende Beunruhigung über die Luftverunreinigung und ihre möglichen wirtschaftlichen Auswirkungen sind offensichtlich.Die vollständige Vermeidung von Schwebe-Staubteilchen in Schornsteinabgasen von Düngemittel-Herstellungsanlagen ist sehr schwierig.Vorrichtungen und Verfahren zum Vermidnern der Konzentration von Feststoffteilchen in den Schornsteinabgasen sind bei der Herstellung von büngemittlen bekannt.Derartige Vorrichtungen und Verfahren enthalten elektrostatische Niederschlagsapparate,Gewebe-Filtersammler,Naßreiniger und mechanische Sammler,beispielsweise Trocken-und Naßzyklonabscheider.Ein Steuersystem,durch welches die Abgabe von Abfallprodukten,einschließlich Staub und Geruchsstoffen von büngemittelfabriken unterbunden wird, ist in der US Patentschrift 3 499 731 beschrieben.Die darin beschriebene Einrichtung verwendet sowohl Naß- als auch Trockenzyklonabscheider und auch Naßreiniger.Es ist auch bekannt,Wasser und wässrige Lösungen in Verbrennungsanlagen und in Trocknungsanlagen für granulatartige Materialien zu versprühen,um die Konzentration der Schwebeteilchen herabzusetzen.In der US Patentschrift 3 264 084 ist eine Einrichtung zum Herabsetzen des Staubgehaltes in Verbindung mit einer rotierenden Trockeneinrichtung beschrieben,und es werden Lösungen aus Natriumhydroxid und Holzsulfonaten verwendet, die auf das Material in der Trocknungseinrichtung zur Steuerung des Staubgehaltes gesprüht werden.
• Die wesentlichste Begrenzung für die Verwendung von Trockenzyklonabscheidern zum Herabsetzen des in der Luft schwebenden Staubgehaltes stellt jedoch die Teilchengröße dar.Für Teilchen mit einem Druchmesser von weniger als 10 Mikron nimmt der Trennungswirkungsgrad von Trockenzyklonen schnell ab.Je aufwendiger und kostspieliger Naßzyklonabscheider sind, desto wirkungsvoller entfernen sie feine Teilchen aus dem Luftstrom,aber Naßzyklone erfordern zusätzliche Einrichtungen,beispielsweise Naßreiniger,um die Feststoffe aus dem Luftstrom zu entfernen,wie in dem Patent 3 264 084 angegeben ist.In Verbindung mit dem neuen und verbesserten Verfahren zum Herabsetzen der Konzentration von Düngemittelstaub, der in den Schornsteinabgasen an die Umgebungsluft abgegeben wird,werden trockene Zyklonenabscheider verwendet,wie es in der gleichzeitig und für die gleiche Anmelderin eingereichten Patentanmeldung beschrieben ist.
• Das Problem der Staubemission bei der Behandlung und Verwendung von Düngemitteln ist bereits etwas gemildert worden, indem granulatartige Düngemittel anstelle der mehlartigen Düngemittel hergestellt und verteilt worden sind.Wenig wirksame Korngrößen in Verbindung mit dem Malileffekt der Körner wegen der physikalischen Eigenschaften der Körner und den darauf bei der Materialbehandlung ausgeübten mechanischen Kräften führen zur Bildung von Staub und kleinen Teilchen.
• Die kleinen Düngemittelteilchen werden schnell von der Luft an Transportstellen,beispielsweise Aufzugsbehältern,Transportbehältern,Paternostern,Aufzügen,FörderbSndernsund beim Laden und Verpacken aufgenommen.
• Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Herstellungsverfahren anzugeben,bei welchem die Luftverunreinigung durch Düngemittel-Schwebeteilchen herabgesetzt wird,die als Staub durch Granulat-Düngemittel bei der Handhabung freigesetzt werden.Weiterhin sollen granulatartige Düngemittel hergestellt werden,welche weniger dazu neigen,die Umgebungsluft mit Düngemittelstaub zu verunreinigen.
• Schließlich soll ein Herstellverfahren für granulatartige Düngemittelprodukte geschaffen werden,bei dem das Produkt im Ofen getrocknet und ein bemessener Anteil des Düngemittels am Ausgangsende der Produktkühlvorrichtung mit einem wässrigen Haftmittel besprüht wird,um die Staubbildung der granulatartigen Düngemittelprodukte herabzusetzen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst,daß die Emission von Schwebestaubteilchen beim Mahlvorgang unterbunden wird,indem die Düngemittelteilchen mit einer wässrigen Lösung eines Stickstoff enthaltenden Salzes am Ende der Luftkühlphase des Herstellvorganges besprüht werden.
• Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
• In der Zeichnung ist schematisch ein Flußdiagramm einer Form des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt.Eine Leitung 10 versorgt den Reaktor 16 zur Stickstoffanreicherung (Reactor-ammoniator)mit teilchenförmigen Rohmaterialien, beispielsweise Superphosphaten,Kaliumbestandteilen und festen Stickstoffbestandteilen,Über die Leitung 11 wird Wasser,über die Leitung 12 Ammoniaklösung,über die Leitung 13 Schwefelsäure und über die Leitung 14 Dampf zugeführt um einerseits die Säurekomponenten mit Ammoniak anzureichern und Ammoniaksalze zu bilden und andererseits die feinverteilten oder zermahlten Teilchen zusammenzubacken und Düngemittelgranulate zu bilden.Die teilweise granulierte Reaktionsmischung gelangt dann durch eine Leitung 17 zu einem Trockner 18 mit einer rotierenden Trommel,welche durch einen Gasofen 19 beheizt wird,dem das Gas über eine Leitung 15 zugeführt wird.Von dem Trockner gelangen die Düngemittelteilchen durch die Leitung 20.Diejenigen Granulate,welche zu groß sind,um durch das Sieb zu gelangen,werden zu der Mahleinrichtung 22 geleitet,von welcher die vermahlenen Teilchen wieder zur Leitung 23 und zu der Förderleitung 17 für den Trockner zurückgeführt werden.Die durch das Sieb 24 zurückgehaltenen Ganulate bewegen sich durch die Leitung 25 zu dem Luftkühler 26,während die feinen durch das Bieb gelangenden Teilchen zum Reaktor und damit in den Kreislauf über die Leitung 27 zurückgeführt werden.
• Am Abgabeende der Kühleinrichtung 26 werden die Düngemittelgranulate mit einer durch die Leitung 28 zugeführten,Stickstoff enthaltenden,die Staubbildung unterbindenden Lösung besprüht.Von der Kühleinrichtung 26 gelangen die nunmehr an der Oberfläche mit der besagten Lösung behandelten Granulate durch die Leitung 29 zu Speicherbehältern oder einem Verpackungsspeicher.In der Kühleinrichtung bläst ein Gegenluftstrom durch die Leitung 30 zu dem trockenen Zyklonextraktor 31,dessen Abgase durch die Leitung 32 zu dem Schornstein geführt werden.Die aus dem Kühlluftstrom abgetrennten Düngemittelteilchen werden durch die Leitung 33 zum Reaktor 16 zurückgeführt. Bei herkömmlichen Herstellungsverfahren für granulatartige Düngemittel ist es oft vorteilhaft,daß der Materialstrom nach der Abgabe von der Trockeneinrichtung bezüglich der Größe sortiert wird.Im allgemeinen wird der Anteil mit einer bestimmten Größe der Kühl ein richtung oder dem Kühlvorgang zugeführt,wo die Temperatur des Granulates vor der Verpackung oder Speicherung herabgesetzt wird.Der Anteil mit übermäßig großer Korngröße gelangt durch eine Verkleinerungseinrichtung,beispielsweise eine Walzenmühle,einen Desintegrator,eine Kettenmühle oder Hammermühle und wird in die Trockeneinrichtung zurückgeführt.Der Anteil mit der heißen, zu kleinen Korngröße wird dem Reaktor wieder zugeführt.
• Die herkömmlichen Kühleinrichtungen,die üblicherweise zum Kühlen der granulatartigen Düngemittelprodukte verwendet werden,enthalten:Wirbelschicht-oder Halbwirhelschichtkühler, Trogkühler und Kühler mit rotierenden Trommeln,welche am meisten verbreitet sind.ei dem Kühler mit der rotierenden Trommel dreht sich die Trommel um ihre Längsachse und die Düngemittelteilchen werden durch mehrere Leitbleche angehoben,die unter verschiedenen Winkeln gegenüber der Längsachse angeordnet sind,und sie fallen durch einen Gegenluftstrom.
• Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird am Angabeende des Trommelkühlers das Auffangsieb für das Düngemittelprodukt mit einer wässrigen Lösung aus einem Stickstoff enthaltenden Salz mit 0,5 bis 25 Pfund Lösung je Tonne Düngemittel besprüht.Die bevorzugten Stickstoffhaltigen Salze enthalten Ammoniak Orthophosphate,Ammoniak Polyphosphate, Kalziumnitrat, Ammoniaknitrat,Harnstoff,Harnstoffphosphat ,Harnstoffnitrat und Mischungen aus diesen Stoffen.
• Wegen der relativ großen Hygroskopie und dem negativen oder sehr kleinen freien Feuchtigkeitspotential beim Auftreten der Hydrolyse besteht eine bevorzugte staubverhindernde Lösung aus einer wässrigen Lösung mit Ammoniak-Orthophosphat und Ammoniak-Polyphosphat in solchen Beträgen,daß der gesamte Stickstoffgehalt der gelösten Salze 10 Gewichtsprozent des Lösungsmittels und der gesamte Phosphatgehalt in Form von P205 34 Gewichtsprozent der Lösung beträgt.Diese Lösung "10-34-0" ist ein käufliches Produkt,das allgemein dazu verwendet wird,um flüssige und suspendierte Düngemittel -mischungen herzustellen.Andere allgemein erhältliche Lösungen mit stickstoffhaltigen Salzen können ebenfalls als Lösungen zur Staubunterdrückung bei dem vorliegenden Verfahren benutzt werden.Geeignete kommerziell erhältliche Lösungen sind: 8-24-0 eine wässrige Lösung aus Ammoniak-Orthophosphat mit 8 Stickstoff; 11-37-O,eine wässrige Lösung aus Ammoniak-Orthophosphat und Ammoniak-Polyphosphat mit 11% Stickstoff; 190 (0-54-O),eine wässrige Lösung aus Ammoniaknitrat mit 19 Gewichtsprozent Stickstoff; 210 (0-60-O),eine wässrige Lösung aus Ammoniaknitrat mit 21 0 Stickstoff ; 280 (0-40-31) eine wässrige Lösung aus Ammoniaknitrat und Harnstoff mit 28% Stickstoff; 300 (0-42-33),eine wässrige Lösung aus Ammoniaknitrat und Harnstoff mit 30% Stickstoff;und 320 (0-44-35),eine wässrige Lösung aus Ammoniaknitrat und Harnstoff mit 32 Gewichtsprozent Stickstoff bezogen auf die Lösung.
• Wenn das granulatartige Düngemittelzmaterial vom Kühler im wesentlichen dem Anteil mit der Größe entspricht,die sich aus der Sortierung oder dem Siebvorgang ergibt,ist der maximale Flüssigkeits/Feststoffkontakt und die maximale Bedeckung erreicht.Als Ergebnis der Oberflächenspannung und der Zwischenflächenspannung und in Verbindung mit den mechanischen Kräften, die durch den Kühler oder andere Behandlungseinrichtungen ausgeübt werden,die für das Herstellungsverfahren verwendet werden,haften die feinen Düngemittelteilchen aneinander und an größeren Teilchen an.Die Brücke der Flüssigkeitsphase zwischen den Teilchen wird zur Salzbrücke zwischen den Teilchen,die diese fest aneinander kittet,wenn die Flüssigkeitsphase durch Verdampfung,Absorption oder Adsorption vermindert wird.Das Fixieren oder Verkleben der feinen Teilchen zu größeren Teilchen, welche zu groß oder zu dicht sind,um unter den bestehenden Bedingnngen von der Luft getragen werden,verbindezt die Emission von Staubteilchen aus den granulatartigen Düngemittelmaterialien zur Umgebungsluft bei Materialübertragungspunkten, den Ladungsstationen und Verpackungsvorgängen.
• Obgleich es möglich ist,die Emission von Staub aus granulatförmigen Düngemitteln durch den Zusatz von nur 0,5 Pfund der beschriebenen Lösung herabzusetzen,muß das granulatartige material eine angemessene Korngröße haben und bezüglich der Teilchenoberfläche einigermaßen nicht-porös sein.Die maximale Lösungsmenge,welche erforderlich ist,um die gewünschte Herabsetzung der Staubemission zu erreichen, verändert sich mit der Gesamtoberfläche des granulatartigen Produktes und dessen Porösität.Im allgemeinen wäre die Verwendung von 25 Pfund Lösung pro Tonne Düngemittel das Maximum,es sei denn,daß die Granulate sehr porös sind,in welchem Falle eine größere Lösungsmenge erforderlich ist.Mehr als 25 Pfund Lösung pro Tonne des Produktes kann auch dann erforderlich sein,wenn das Produkt sehr feinkörnig ist,d.h.
• der Anteil kleiner Teilchen hoch ist.
• Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung: Beispiel 1 Ein granulatartiges Düngemittel 6-24-24 wurde behandelt, indem pro Tonne Düngemittel 9 Pfund wässriger Lösung aus Ammoniak-Orthophosphat und Ammoniak-Polyphosphat mit 10 Gewichtsprozent Stickstoff und 34 Gewichtsprozent P205 auf das aufnehmende Düngemittelsieb am Abgabeende eines Kühlers mit einer rotierenden Trommel gesprüht wurde.Das behandelte Düngemittel des Typs 6-24 -24 wurde an einen Speicher übertragen und anschließend in einer anderen Station eingesackt.Die beim Einsackvorgang emittierten Teilchen wurden gesammelt und gewogen.Eine Vergleichsmenge aus granulatartigem Düngelmittel des Typs 6-24-24,welches nicht mit der besagten Lösung behandelt worden war,wurde in gleicher Weise behandelt und eingesackt,und es wurden die während des Einsackvorganges emittierten Teilchen ebenfalls gesammelt und gewogen.Die Einsackgeschwindigkeit für die behandelten und nicht behandelten Proben war 50 Tonne pro Stunde.Die gemessene Teilchenemission für das mit der beschriebenen Lösung behandelte Produkt betrug nur 41,7s0 der Emission des nicht behandelten Produktes.
• Beispiel 2 Ein granulatartiges Düngemittel des Typs 5-20-20 wurde behandelt,indem pro Tonne Lösungsmittel 9 Pfund einer wässrigen Lösung aus Ammoniak-Orthophosphat und Ammoniak Polsphosphat auf das Aufsammelsieb für das Produkt am Auslaßende einer Kühleinrichtung mit einer rotierenden Trommel gesprüht wurde.Die Konzentrationen waren derart bemessen, daß die Lösung 10% des Stickstoff-Äquivalentgewichtes enthielt und 34 Gewichtprozent P205 enthielt.Das mit der Staub unterdrückenden Lösung behandelte Düngemittel wurde zu einem Speicher überführt und dann einer Einsackstation zum Einsacken zugeführt.Es wurde nur ein geringer Staubverlust bei der Handhabung im Aufzug,in den Förderbändern und in den Schüttrichtern zwischen dem Speichern und dem Einsacken beobachtet.Die beim Einsacken emittierten Teilchen wurden gesammelt und gewogen. Eine Vergleichsmenge aus granulatartigem Düngelmittel des Typs 5-20-20,welche nicht mit der den Staub herabsetzenden Lösung behandelt worden war,wurde in der gleichen Weise behandelt und eingesackt,und es wurden die während des Einsackens emitterten Teilchen gesammelt und gewogen.Die Emission von Staub an die umgebende Luft wurde am Eingabeaufzug und am Abgabeaufzug gemessen.Die Einsackgeschwindigkeit für beide Mengen betrug 22,5 Tonnen pro Stunde.
• Die gemessene Teilchenemission des vorbehandelten Düngemittels betrug 46,9 % des von dem nicht behandelten Produkt emittierten Staubs.
• Beispiel 3 Es wurde der Staub gemessen,der von einem Düngemittel des Typs 5-20-20 emittiert wurde,welches gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 behandelt worden war.Diese Messung erfolgte bei der Eingabe des Düngemittels in den Eingabeaufzug.Die Sammelsonde wurde etwa 75 cm über dem bodenseitigenGitter über dem Trichter und etwa 20 cm von der Wand des Aufzugs entfernt angeordnet.In gleicher Weise wurde der von einem nicht behandelten Düngemittel abgegebene Staub gemessen. Es ergaben sich folgende Daten: Gesammelte Probe Staubkonzentration Probe Material Tonnage Gewicht-Korngr. Korngr./27dm3 Xorngr./27dm3/t 1 unbehandelt 5.2 0,0170 0,096 0,018 5-20-20 2 5-20-20 5,3 0,0093 0,052 0,010 behandelt mit 9 Pfd.
• 10-34-0 Lösung pro Tonne Die Behandlung zur Staubunterdrückung verminderte also die emittierte Menge an Düngelmittelstaub auf 55,6 % der Emission des nicht vorbehandelten Produktes unter gleichen Bedingungen bei der Beladung des Aufzugs.
• Beispiel 4 Ein Düngemittelgranulat des Typs 5-10-30 wurde mit der Lösung nach Beispiel 2 behandelt und der von dem Produkt beim Einführen in den Aufzugsbehälter emittierte Staub gesammelt und mittels einer Sonde gemessen,die wie in Beispiel 3 angeordnet war.In gleicher Weise wurde der von einer nicht behandelten Menge Düngemittel des Typs 5-10-30 emittierte Staub gesammelt und gemessen.Es ergaben sich folgende Daten: Gesammelte Probe Staubkonzentration Probe Material Tonnage Gewicht-Korngr. Korngr./27d m3 Korngr./27dm3/t 1 unbehandelt 5.2 0,0224 0,12? 0,025 5-10-30 2 5-10-30 5.1 0,0031 0,018 0,004 behandelt mit 9 Pfd.
• 10-34-0 Lösung pro Tonne Bei dem vorstehenden Vergleich verminderte die Behandlung mit der Lösung die Staubkonzentration der Luft am Aufzugsbehälter auf 16 der Staubkonzentration infolge des nicht behandelten Düngemittelmateriales.
• Obgleich in erster Linie lediglich die Verhältnis zahlen interessieren,sei angemerkt,daß die Pfund-Angaben jeweils der amerikanischen Pfund-Einheit entsprechen.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Dungemittelmischungen,bei welchem Düngemittelteilchen durch Wärme getrocknet,der Größe nach klassifiziert und in der Luft gekühlt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t,daß die Emission von Schwebestaubteilchen beim Mahlvorgang unterbunden wird,indem die Düngemittelteilchen mit einer wässrigen Lösung eines Stickstoff enthaltenden Salzes am Ende der Luftkühlphase des Herstellvorganges besprüht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, die wässrige Lösung eines etickstoffhaltigen Salzes auf die Düngemittelteilchen beim Abgabeende der Luftkühleinrichtung aufgesprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1'dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die wässrige Lösung Ammoniakorthophosphat und Ammoniakpolyphosphat aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die stickstoffhaltigen Salze in der Lösung in ausreichenden Mengen enthalten sind,so daß sie zusammen wenigstens 10% des Äquivalentgewichtes der Stickstofflösung ausmachen.

5. Verfahren nach Anspruch 4,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die wässrige Lösung der stickstoffhaltigen Salze in einer Menge von 8 bis 10 Pfund der Lösung je Tonne des granulierten Düngelmittelgemisches aufgegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die wässerige Lösung ungefähr 44 Gewichtsprozent Ammoniaknitrat und ungefähr 35 Gewichtsprozent Harnstoff aufweist.

7. Verfahren zum Herabsetzen der Konzentration und von Düngemittelstaub in der Luft durch die Herstellung von Düngemittelteilchen,die beim Zermahlen keine in der Luft getragenen Schwebestaubteilchen abgeben,dadurch g e k e n n z e i c h -n e t,daß mittels Wärme und ammoniakhaltiger Phosphorsäure getrocknet,das phosphathaltige Düngemittel in der Luft gekühlt wird und die in der Luft gekühlten Düngemittelteilchen mit einer wässrigen Lösung aus einem stickstoffhaltigen Salz besprüht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7,dadurch g e k e n n z e i c h -n e t,daß die wässrige Lösung eine Mischung aus Ammoniakorthophosphat und Ammoniakpolyphosphat aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die stickstoffhaltigen Salze in der Lösung in Mengen vorhandeln sind,welche insgesamt wenigstens 10% des Stickstoffäquival entgewichtes ausmachen.

10. Verfahren nach Anspruch 9'dadurch g e k e n n z e i c h -n e t,daß die wässrige Lösung der stickstoffhaltigen Salze in einer Menge von ungefähr 30 bis 40 Pfund der Lösung je Tonne granulierter Dungemittelmischung zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7,dadurch g e k e n n z e i c h -n e t,daß die wässrige Lösung ungefähr 44 Gewichtsprozent Ammoniaknitrat und ungefähr 35 Gewichteprozent Harnstoff aufweist.