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Wenig staubendes granuliertes Gipsprodukt und Verfahren zu dessen
Herstellung DieErfindung betrifft granulierte Gipsprodukte und insbesondere ein
Verfahren zum Herstellen von granulierten Gipsprodukten durch Granulieren mittels
Druckwalzen, wobei ein weniger- staubendes Produkt als bei herkömmlichen granulierten
Gipsprodukten entsteht.
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Calciumsulfatdihydrat in einer Form, die man häufig als Gips für landwirtschaftliche
Zwecke bezeichnet, wird oft granulierte und das Granulat als Bodenverbesserungsmittel
in den Boden eingearbeitet. Die bisher handelsüblichen Produkte waren sehr staubig,
enthielten also eine sehr grosse Menge an feinen Teilchen durch Zerfall des sehr
bröckeligen Produkts während des Verarbeitens, Handhabens und der Ausbringung, so
dass das Arbeiten mit diesem Material sehr unangenehm, wenn nicht gefährlich war.
Ferner gehen beim Ausbringen des Materials als Bodenverbesserungsmittel grosse Mengen
durch Windverwehung verloren. Wenn man daher diese Materialien mit grossen rotierenden
Streuvorrichtungen ausbringt, so entsteht eine grosse Staubwolke, welche die Streuvorrichtung
und den Traktor einhüllt.
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Aufgrund der Teilchengrössenverteilung in den handelsüblichen Produkten
scheiden sich die feinen Materialien ferner ab, wenn man sie mit gröberen Düngemitteln
vermischt, deren Korngrösse
zwischen 3,3 und 0,99 mm (6 bis 16 mesh)
liegt.
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Die Erfindung betrifft granulierte Gipsprodukte, die durch Walzverdichtung
hergestellt wurden, im Gegensatz zu Granulaten, die in Grommel- oder Scheibengranuliervorrichtungen
hergestellt wurden. Bei Trommel- und Scheibengranuliervorrichtungen ist die Beschickung
allgemein recht feucht und enthält gewöhnlich etwa 10 bis 20% Feuchtigkeit oder
Flüssigkeit. Dieser hohe Feuchtigkeitsgehalt erfordert notwendigerweise einen lrockenvorgangO
Bei bestimmten teuren Produkten, wie primären und sekundären Düngemitteln, können
die zusätzlichen Trockenkosten hingenommen werden, nicht aber bei Produkten mit
niedrigerem Preis, da dies nicht wirtschaftlich ist. Bei einer Druckwalzenverdichtung
kann allgemein weniger Feuchtigkeit in dem Beschickungsgemisch angewendet werden.
Dafür sind die Anforderungen an ein geeignetes Bindemittel, um das zusammengedrückte
Material nach dem Verdichten zusammenzuhalten, höher als bei den Drommel- oder Scheibengranulierverfahren.
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Bei diesen beiden Verfahren muss irgendein Bindemittel zugesetzt werden,
falls nicht der erste Bestandteil eine ausreichende Feucht- oder "Grün"-Festigkeit
und eine ausreichende Trockenfestigkeit aufweist, um das Endprodukt ohne wesentliches
Stauben zusammenzuhalten und dennoch gegebenenfalls einen Zerfall durch Verwitterung
zu ermöglichen. Die bisherigen Bindemittel für ein derartiges Produkt wiesen entweder
eine unzureichende Festigkeit zur Verhinderung des Stäubens auf oder'waren recht
teuer oder erforderten zusätzliche Verfahrensstufen.
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Es ist bekannt, Pestizide durch Scheiben- oder Uromumelgranulierverfahren
herzustellen, wobei diese Produkte hauptsächlich Gipsmaterialien als Füllmittel
enthalten, wie dies in der US-PS Nr.
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3 056 723 beschrieben ist. Wie sich aus dieser Patentschrift ergibt,
enthalten die feuchten Granulate bei dem Granulierverfahren sehr grosse Mengen Wasser.
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In der US-PS Nr. 2 935 387 ist ein Verdichtungsverfahren zum Herstellen
von granulierten Düngemitteln beschrieben. Bei diesem Verfahren müssen Kaliumhydrogencarbonat
und Salzsole unter genauer
Temperaturregelung während der Verdichtungsstufe
zugegeben werden, um die Düngemittelgranulate aneinander zu binden.
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In der US-PS Nr. 1 973 473 ist beschrieben, dass man durch Vermischen
von ausgefälltem Calciumsulfat mit einer geringen Menge Gipsbrei in Gegenwart einer
geringen assermenge eine ausreichende Massfestigkeit zum Formen oder Granulieren
des Gemisches vor dem Rösten oder Brennen zu einem Weene'schen Zement erzieien kann.
Die Bearbeitungsfestigkeit und die Trocknenfestigkeit sind bei dem in dieser Patentschrift
beschriebenen Verfahren ohne Belang, da lediglich bezweckt werden soll, dass die
Materialien zusammenhalten, bis sie geröstet werden. Ferner sind die Mengenverhältnisse
der Bestandteile nicht kritisch.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von granulierten Gips-Produkten,
die im Vergleich zu bekannten Gipsprodukten nur schwach stauben.
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leine weitere Aufgabe der Bindung ist die Schaffung von granulierten
Gipsprodukten, die kaum stauben und die mit Düngemitteln versetzt sind und als Bodenverbesserungsmittel
und dgl. verwendet werden können. Die Erfindung schafft ferner weniger staubende
granulierte Gipsprodukte, die beliebige Bestandteile enthalten können und die entsprechend
als Düngemittel, zusätzliche Pflanzennährstoffe, Pestizide, Pharmazeutika und dgl.
verwendet werden können.
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Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen von granulierten
Gipsprodukten, bei welchen keine grossen Mengen wasser oder einer anderen Flüssigkeit
angewendet werden müssen und bei welchen daher keine zusätzlichen kostspieligen
mechanischen Trockenstufen ausgeführt werden müssen0 3ei dem erfindungsgemässen
Verfahren zum Herstellen von granulierten Gipsprodukten wird ein neues, wirtschaftliches
Bindehilfsmittel verwendet, welches die sntwicklung der "Grün"-Festigkeit der gemischten
Beschickungsmaterialien, die "Bearbeitungs"-Festigkeit während der Verarbeitung
der Granulate
und die endgültige Festigkeit der Granulate nach der
Herstellung und während der Lagerung, Handhabung oder Verwendung begünstigt.
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Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines weniger
staubenden Gipsproduktes unter Verwendung eines neuartigen Bindehilfsmittels, welches
als "chemisches Trocknungsmittel" -bei dem Verfahren wirkt.
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Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines verdichteten
Gipsprodukts, bei welchem das Mittel zum Entwickeln der Festigkeit nicht nur als
Bindehilfsmittel, sondern auch als "chemisches Trocknungsmittel" wirkt.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Bindung lässt sich ein
weniger staubendes granuliertes Gipsdihydrat zur Bodenverbesserung herstellen, indem
man Calciumsulfathydrat als Hauptbestandteil mit etwa 10 bis 20 Gew.% Calciumsulfathalbhydrat
und etwa 2 bis 4 Gew% Wasser zu einem praktisch trockenen Feststoff-Flüssigkeitsgemisch
vermischt und dieses Gemisch bei einem Druck von etwa 70 bis 140 kg/cm² (1000 bis
2000 psig) zu einer dünnen Lage von verdichtetem Material zusammenpresst, danach
das lqaterial zu Schuppen aufarbeitet undschlies:lich zu der gewLinschten Granulatgrösse
zerbricht, z.B. zur Korngrösse von handelsüblichen Düngemittelgranulaten, also zwischen
etwa 3,3 und 0,99 mm. Die Härte des so erhaltenen Materials entspricht derjenigen
von herkömmlichen Düngemitteln. Die Verringerung des Stäubens ist jedoch wesentlich
im Verhältnis zu anderen granulierten Gipsprodukten. Dies dürfte auf die Anwesenheit
von Wasser und Calciumsulfathalbhydrat in den angegebenen Mengenverhältnissen zurückzuführen
sein. Die Hauptmenge des Bindemittels oder die Bindewirkung in dem Produkt ird durch
das Wasser bewirkt, welches die Teilchen reinigt und eine engere Teilchenpeckung
ermöglicht. Zwar trägt das Halbhydrat wesentlich zur Festigkeit des Granulats bei,
seine Hauptfunktion beruht aber auf einer chemischen Kombination mit dem wasser,
das als Zusammenpresshilfsmittel und Bindemittel zugegeben wurde.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen und der graphischen
Darstellungen weiter erläutert.
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Es bedeuten: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens
zum Herstellen der erfindungsgemässen Produkte; Fig. 2 und 3 Aufsichten auf Beispiele
für granulierte Gipsprodukte und Fig, 4 eine graphische Darstellung der Dauerhaftigkeit
von verschiedenen granulierten- Produkten.
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Der Hauptbestandteil des Granulats besteht aus Calciumsulfatdihydrat
oder Anhydrit oder Gemischen hiervon, wie sie in dem üblichen, technisch als Gips
bezeichneten Mineral vorkommen.
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Bs kann aber auch Gips aus anderen Quellen, einschliesslich sogenannten
synthetischem oder als Nebenprodukt gewonnenem Gips, verwendet werden. Das Gipsdihydrat
stellt allgemein den Hauptbestandteil bei den meisten Ausführungsformen der Erfindung
dar, obwohl seine Menge nur etwa 15o oder weniger betragen kann. Wenn das Endprodukt
als Bodenverbesserungsmittel, Tierstreu und dgl.
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verwendet werden soll, liegt das Gipsdihydrat in einer Menge bis zu
100'wo in dem Endprodukt vor. Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen, bei welchen
das Produkt als Düngemittel, zusätzliches Pflanzennährmittel, Tierfutter, Pestizid
und dgl. verwendet werden soll, liegt die Gipsdihydratmenge allgemein zwischen etwa
12 und 75%. Diese Mengen können weitgehend schwanken und darüber oder darunter liegen,
ohne dass jedoch hierdurch wesentliche weitere Vorteile erzielt werden.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das Endprodukt
als Volldünger, zusätzliches Pflanzennährmittel und dgl. verwendet. Bei Verwendung
als Volldünger werden geeignete Mengen an primären Pflanzennährstoffen (Stickstoff,
Phosphor und Kalium), vorzugsweise in trockener Form, zu der Beschickung zugemischt,
vorzugsweise inMengen von etwa 5 bis etwa 15 Gew.%. Es können auch beträchtlich
grössere oder geringere Mengen' angewendet werden, wobei jedoch kein wesentlicher
Vorteil erzielt wird. Sekundäre Pflanzennährstoffe, wie Magnesium und Schwefel,
können auf
gleiche Weise zu der Beschickung in üblichen Mengen zur
Erzielung der bekannten ubd nützlichen Wirküngen zugegeben werden.
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Spurennährstoffe, wie Kupfer, Zink, Bor, Eisen, Mangan, Molybdän und
dgl., können in ähnlicher Weise zur Versorgung des Bodens mit zusätzlichen Nährstoffen
zugegeben werden. Allgemein hängt der zuzugebende Prozentgehalt an Spurennäährstoffen
von einer Bodenanalyse ab und liegt zwischen etwa 0,05 und 10 Gew.%. Das erfindungsgemässe
Granulat ist verträglich mit einer grossen Anzahl von Bioziden und Pestiziden. Diese
Stoffe können, vorzugsweise in trockener Form, zu den 3eschickungsmaterialien in
üblichen Mengen zur Erzielung der üblichen und bekannten Wirkung zugegeben werden.
Wenn man einen als Zusatz zu Lebensmitteln geeigneten Gips oder ein als Zusatz zu
lebensmitteln von der U-Food and Drug Administration zugelassenes Calciumsulfatdihydrat
in den Granulaten anwendet, so kann das erhaltene granulierte Produkt als Träger
für eine grosse unzahl von Jwendungsgebieten auf dem Futtermittelsektor, für Kosmetika
und Pharmazeutika angewendet werden.
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Das in dem Beschickungsgemisch vorhandene Wasser beträgt etwas mehr
als die erforderliche stöchiometrische Menge zur Umwandlung des Halbhydrats in dem
Gemisch in das Dihydrat und zur Bindung des Gipsdihydrats durch das wasser während
des Verarbeitungsverfahrens. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass die hauptsächliche
Bindewirkung zwischen den trockenen Materials lien in der Beschickung auf das Wasser
zurückzuführen ist, welches die Teilchen reinigt und eine stärkere Teilchenpackung
des Gipsdihydrats ermöglicht. Es war bekannt, dass Wasser im Gemisch mit Oalciumsulfatdihydrat
allein als gutes Bindemittel wirkt, wenn das Produkt einmal getrocknet ist. Die
Grünfestigkeit dieses Gemisches ist jedoch sehr gering. Nunmehr wurde gefunden,
dass das Wasser die Teilchen reinigt und eine stärkere Packung bewirkt so dass die
grösste Dichte der Teilchenpackung des Beschickungsmaterials erzielt wird. Der hohe
Druck der Walzenverdichtungsvorrichtung trägt sehr zur Festigkeit des erhaltenen
Granulats bei, insbesondere im IIinblick auf die Bearbeitungsfestigkeit und Trockkenfestigkeit.
Die gesamte Festigkeit ist jedoch nicht aussenliesslich auf die Wirkung des Wassers
und den Verdichtungsdruck zurTickzuführen, da auch das IIalbhydrat beträchtlich
zur Festigkeit des
erhaltenen Granulats beiträgt, insbesondere zur
Grünfestigkeit und Bearbeitungsfestigkeite Die erzielte endgültige Festigkeit des
Trockenprodukts ist wesentlich höher als ohne Zusatz der erforderlichen Mengen an
Wasser und Halbhydrat oder bei Anwendung anderer Materialien. Allgemein soll der
Wassergehalt in der praktisch trockenen fest-flüssigen Beschickung etwa 2 bis 4
Gew. betragen. Der Zusatz von wesentlich grösseren Wassermengen würde ein zusätzliches
mechanisches Trocknen erforderlich machen und ausserdem würden bei einer feuchteren
Beschikkung Schwierigkeiten hinsichtlich des Fliessens während der Verarbeitung
auftreten. Ein wesentlich geringerer Wassergehalt würde keine ausreichende Schmierfähigkeit
und Teilchenpackung der Beschickungsmaterialien und Umwandlung des Halbhydrats in
das Dihydrat und damit ein Zusammenhalten der Beschickung während und nach dem Verdichten
bewirken. Dadurch würde ein sehr staubendes, brüchiges Granulat entstehen, Der Anteil
an Halbhydrat soll allgemein etwa 10 bis 20 Gew.% der Beschickung betragen. Etwas
grössere oder geringere Mengen können ohne wesentlichen weiteren Vorteil angewendet
werden. Obwohl das Calciumsulfathalbhydrat beträchtlich zur Festigkeit des erhaltenen
Produkts beiträgt, liegt seine Hauptfunktion in der chemischen Bindung des als Verdichtungshilfe
und Bindemittel zugesetzten Wassers, wodurch die Notwendigkeit einer mechanischen
Trocknung während oder nach dem Verdichten entfällt. Falls der Gehalt an Halbhydrat
in der Beschickung wesentlich weniger als etwa 10% beträgt, ist nicht genügend Halbhydrat
zur chemischen Trocknung der Wassermenge vorhanden, die zum ausreichenden Schmieren
und einer engen eilchenpackung zur wirksamen Verdichtung erforderlich ist. Untersuchungen
ergaben, dass kein weiterer Vorteil erzielbar ist, wenn man beträchtlich grössere
Mengen als 20 Halbhydrat zu der Beschickung zugibt. Die Festigkeit des Granulats
könnte weiter verbessert werden, falls man mehr Halbhydrat anwendet als dem stöchiometrischen
Äquivalent der vorhandenen Wassermenge entspricht; im Hinblick auf'die Fliessfähigkeit
des
Produkts soll die Wassermenge aber nicht mehr als etwa 4% betragen.
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Gemäss Fig. 1 wird die zu verdichtende Beschickung bei dem erfindungsgemässen
Verfahren in den Mischer 1 eingebracht und solange vermischt, bis ein homogenes
Gemisch erzielt ist. Die Beschickung wird dann in bestimmten Mengen in eine Verdichtungsmaschine
2 eingeführt, die vorzugsweise aus gegenläufig rotierenden, praktisch zylindrischen
Walzen 3 besteht, die unter dem gewünschten Druck gegeneinander gepresst werden.
Die Beschickung für die Walzen kann durch eine übliche Zwangsbeschickungsvorrichtung
4 unterstützt werden. Bei einer speziell bevorzugten Ausführungsform besteht die
Zwangsbeschickungsvorrichtung 4 aus einer waagrechten Schraube 5, die zu einer senkrechten
Schraube 6 führt, durch welche das Material vor dem Einpressen in die Presswalzen
3 zusätzlich belüftet und verdichtet wird. Die Walzen 3 weisen vorzugsweise eine
geriffelte Oberfläche auf, damit Bruchpunkte in der erhaltenen verdichteten dünnen
Schicht entstehen, um den anschliessenden Granuliervorgang zu erleichtern.
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Der Walzendruck beträgt vorzugsweise etwa 70 bis etwa 100 kg/cm2.
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Die Temperatur liegt allgemein bei Umgebungstemperatur, abgesehen
von der durch Reibung entstehenden Wärme. Die höheren Drucke in dem oben angegebenen
Bereich sind zu bevorzugen, da hierdurch allgemein eine grössere Härte des als Zwischenprodukt
erhaltenen zu flockenden Materials als auch ein grösserer Durchsatz und Ausstoss
erzielt werden. Die Beschickung wird in der Fläche zwischen den Verdichtungswalzen
3 und einem Band oder einer dünnen Schicht zusammengepresst. Die dünne Schicht oder
das Band werden dann in die Flockenbrechvorrichtung 7 eingeführt, die beliebig konstruiert
sein kann, und in welcher die verdichtete dünne Schicht zu Flocken gebrochen wird.
Die Flocken können unterschiedliche Grösse aufweisen, wobei die geringste in der
Grössenordnung von etwa 1,3 cm liegt.
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Die Flocken werden dann in die Granuliervorrichtung 8 überführt, die
einer Standardausführung entsprechen kann und allgemein aus einer geriffelten Walze
besteht, die gegen einen Ausgangsrost oder eine oder mehrere Paare von gegenüberliegenden
geriffelten Walzen drückt. Die Riffelung ist dabei bei einer Walze in Längsrichtung
und bei der anderen entlang des Umfangs angebracht, um eine Brechwirkung
in
irgendeine gewünschte Grösse des Granulats zu erzielen. bie Granulate werden dann
gesiebt, um zu grosse und zu kleine Granulatteilchen oder feine Materialien zu entfernen.
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Dies erfolgt beispielsweise durch zwei Siebe 9 und 10, wie in Fig.
1 dargestellt, die lichte Maschenweiten von 3,3 und 0,99 mm (6 und 16 mesh) aufweisen.
Die Art der anzuwendenden Siebe hängt selbstverständlich von der gewünschten 'Peilchengrösse
des Zndprodukts ab. Die zu grossen Granulate und das fein verteilte Material können
durch die Leitung 12 gemäss Fig. 1 in den Mischer rückgeführt werden.
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Die Durchsatzgeschwindigkeiten des Gemisches, einer gegebenenfalls
angewendeten Zwangsbeschickungsvorrichtung, sowie der Verdichtungsvorrichtung, der
Flockenbrechvorrichtung und des Granulators sind selbstverständlich weitgehend variierbar.
Die Härtungszeit der Beschickung während des Durchgangs durch die Vorrichtung lässt
sich leicht an die geeigneten Durchsatzgeschwindigkeiten anpassen, indem man irgendeinen
oder mehrere übliche Gipsbeschleuniger und/oder Verzögerer zugibt. Allgemein wird
vorzugsweise ein Verzögerer zugegeben; hierzu wendet man übliche Verzögerer, wie
Zitronensäure und Holzzellulosematerialien, in bekannten Mengen an. Falls die Mengen
an Wasser und Halbhydrat allgemein im oberen Bereich der angegebenen Mengenverhältnisse
liegen, erhöht sich der Ausstoss bei dem Verfahren mit zunehmendem Gehalt an Verzögerungsmittel,
es nimmt aber auch gleichzeitig die Härte etwas ab. Bei den grösseren Gehalten an
Wasser und Halbhydrat und grossen Zusatzmengen an Vérzögerern werden die Verarbeitungszeit
und die Menge an rückgeführtem Material allgemein nicht beeinflusst und es tritt
eine geringe Erhöhung der Festigkeit des erhaltenen Granulats ein.
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Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert:
Beispiel
1 Es wurden eine Chilsonator Verdichtungsvorrichtung und eine Granuliervorrichtung
mit den in Tabelle 1 angeführten Formulierungen beschickt. Die Beschickungen wurden
zugegeben, indem das Dihydrat und das Halbhydrat etwa 5 Minuten in einer Wischer
gemischt wurden, während die Verzögerunge lösung aus Zitronensäure in flüssiger
Form hergestellt wurde. Das iiasser und der flüssige Verzögerer wurden dann zugegeben
und das Gemisch wurde weitere fünf Minuten vor dem Verdichten vermischt. Die Seschikkung
des Mischers wurde diskontinuierlich in einen zweiten (in den Zeichnungen nicht
dargestellten) Behälter eingefahrt, aus welchem die Materialien in bestimmter enge
in die Zwangsbeschickungsvorrichtung 4 eingeführt wurden, in welche auch rück, geführte
Materialien aus den Sieben 9 und 10 eingeführt wurden.
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Aus den in Tabelle 1 angeführten Versuchen lassen sich folgende allgemeine
Rückschlüsse ziehen: Ein Vergleich der Ansätze zeigt, dass durch die Kombination
von Halbhydrat, Wasser und Verzögerer eine beträchtlich erhöhte Festigkeit des Produkts
eintritt. Zusätze von 10 und 20% Halbhydrat zusammen mit der erforderlichen Wassermenge
bewirkten keine wesentliche Beeinflussung des Ausstosses, dafür aber eine Verminderung
der rückgeführten Menge an Beschickung. Die Granulatfestigkeit verbesserte sich
wesentlich bei einem Gehalt von 20% Halbhydrat und der zur Umwandlung des gesamten
Halbhydrats in das Dihydrat erforderlichen stöchiometrischen Wassermenge. zinke
die stöchiometrische viassermenge um 3,6% übersteigende Wassermenge bewirkte eine
Erhöhung der Menge an rückgeführter Substanz und eine Verringerung des Durchsatzes.
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Ausserdem wurde beobachtet, dass bei einem Gehalt an 4iJ Wasser eine
gewisse Materialanhäufung bei dem Verfahren aufgrund des Anhaftens des Materials
an den Sieben 9 und 10 und an den Förderwerken zu der Zwangsbeschickungsvorrichtung
auftrat.
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Etwa 2 to des bei den Ansätzen Nr. 10 und 13 hergestellten Materials
wurden vereint und auf einem Acker als Bodenverbesserungsmittel
unter
Verwendung einer Calhoun Streuvorrichtung (mit einer Kapazität von 6800 kg) ausgebreitet.
Tabelle
1 @satz Nr. 1 2 3 4 5 4 6 7 8 @gesetztes Material Halbhydrat 0 0 10 10 10 10 10
10 Wasser 0 2 2 2 2 2.3 2.3 2.3 Verzögerer* 0 0 0 0.01 0.02 0 0.01 0.02 erdichtungsdruck,kg/cm²
155 170 170 170 155 155 155 @alyse gesiebt durch Siebe mit einer lichten Maschenweite
von 3,3 und zu schwach 3,3 und 3,3 und 3,3 und 3,3 und 3,3 und 3,3 und 1,2 mm während
der 0,8 mm 0,8 mm 0,8 mm 0,8 mm 0,8 mm 0,8 mm Verarbeitung; -% innenhalb der Siebabder
grösste messungen 87,2 73,4 71,5 69,7-Teil des Pro--berechneter Durchsatz in dukts
ging 7,3kg-Einheiten pro Std. 2690 während des 1596 2133 2355 2150 1870 2125 Zerbrechens
-tatsächl.Durchsatz in verloren;sehr 7,3kg-Einheiten pro Std. 1030 950 993 1125
1030 1500 1135 starke Rück--rückgeführte Menge in führung erfor-7,3kg-Einheiten
pro Std. 1590 derlich 144 94 112 1120 950 990 -Festigkeit **. g 7,9 6,4 9,1 10,4
10,2 9,4 9,6 * Zitronensäure ** Durchschnittlicher Gesamtgewichtsverlust einer 30g-Probe
nach 16 Minuten AIR-JET Durability Test
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Ansatz Nr. 9 10 11 12 13 14 15 Zugesetztes Material Halbhydrat 20 20 20 20 20 20
20 Wasser 3.5 3.5 3.6 3.94 3.94 3.94 3.95 Verzögerer* 0.02 0.02 0 0 0.02 0.04 0.02
Verdichtungsdruck,kg/cm² 105 70 155 155 70 105 155 Analyse gesiebt durch Siebe mit
einer lichten Maschenweite von 3,3 und 3,3 und 3,3 und 3,3 und 3,3 und 3,3 und 3,3
und 1,2 mm 1,2 mm 0,8 mm 1,2 mm 1,2 mm 1,2 mm 1,2 mm -% innerhalb der Siebabmessungen
91 -- -- 91.6 -- -- 91.5 -berechneter Durchsatz in 7,3kg-Einheiten pro Std. 2112
2362 2080 2380 2060 1543 2090 -tatsächl.Durchsatz in 7,3kg-Einheiten pro Std. 762
712 1010 1000 710 553 1060 -rückgeführte Menge in 7,03kg-Einheiten pro Std. 1350
1650 246 1350 1350 990 1030 -Festigkeit **. g 6,7 -- 9,6 6,2 7,0 5,2 5,9 * Zitronensäure
** Durchschnittlicher Gesamtgewichtsverlust einer 30g-Probe nach 16 Minuten AIR-JET
Durability Test
Während des Ausbreitens wurde das Material verglichen
mit einem Material, das der Zusammensetzung gemäss Ansatz Nr. 1 entsprach und die
Materialien wurden bezüglich der Bedeckung des Bodens und Grad des Stäubens aufgrund
von mechanischem Abrieb untersucht. Zur besseren Beobachtung wurde eine schwarze
lolyäthylenfolie mit einer Abmessung von 50x100 cm (20x40 inch) auf dem Boden vor
dem Aussterungen ausgelegt. Die Steuervorrichtung brachte das Granulat in einer
Material von 112 kg pro 1000 m² (1000 pounds pro acre) aus. Die Windgeschwindigkeit
während des Versuchs betrug etwa 24 bis 32 km/Std., während des Ausstreuens der
kombinierten Ansätze Nr. 10 und 13 und weniger als 8 km pro stunde während des Aussterungs
des Materials gemäss dem Vergleichsansatz Nr. 1. Nach dem Ausstreuen wurde beobachtet,
dass die Naterialien gemäss den Ansätzen Nr. 10 und 13 ein hervorragendes Streumuster
bei sehr geringem Zerbrechen der Teilchen aufwiesen.
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Dies ergibt sich eindeutig aus den ig. 2 und 3. In Fig. 2 sind die
Granulate der vereinten Ansätze Nr. 10 und 13 dargestellt.
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In Fig. 3 sind die Granulate des Vergleichsansatzes Nr. 1 dargestellt,
bei welchem ein beträchtliches Stauben und ein betroht licher Teilchenzerfall auftrat.
Es trat zwar auch bei den Ansätzen 10 und 13 etwas Staub auf, aber dies kann darauf
zurückzuführen sein, dass bei der Streuvorrichtung keinerlei Staubsammelvorrichtung
vorhanden war. Auf jeden Fall war das Stäuben sehr gering und bestimmt nicht stärker
als im Vergleich zu bekann-ten hochwertigen Düngemitteln, die durch teurere Verfahren
hergestellt wurden, Eine Siebanalyse wurde mit den Proben ausgeführt, die aus der
kettenfördervorrichtung der Streuvorrichtung entnommen wurden.
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Insbesondere in der Kettenfördervorrichtung der Streuvorrichtung tritt
nämlich ein mechanisches Zerbröckeln des Düngmittels und ähnlicher Granulate auf,
da sich diese mit hoher Geschwindigkeit und im rechten Winkel zu dem aus dem Trichter
zugeführten Granulat bewegt. Die Siebanalyse der proben aus den Ansätzen Nr. 10
und 13 aus der Kettenfördervorrichtung ergab kein wesentliches Zerbrechen. Dagegen
ergab die Siebanalyse der Proben aus der KettenfördervorrichtunD bei dem Material
gemäss dem Ver?'leichsansatz Nr. 1 eine sehr grosse Staubentwicklung. Allgemein
waren die Streueigenschaften des Materials der Ansätze Nr. 10 und 13, selbst bei
grösserer Windgeschwindigkeit, betrichtlich gegenüber
dem Vergleichsmaterial
verbessert, wobei ihre Zusammensetzung derjenigen gemäss Ansatz Nr. 1 entsprach.
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Beispiel 2 Es gibt kein allgemein anerkanntes Standardverfahren zur
Messung der Härte oder Festigkeit von unregelmässig geformten Granulaten mit einer
Korngrösse zwischen 3,3 und 0,99 mm. Es sind aber eine Reihe Untersuchungsverfahren
zur Messung von mechanischem Abrieb und mechanischer Belastung anerkannt. Ein anerkanntes
Verfahren, das am bedeutendsten und besten reproduzierbar ist, ist der im folgenden
beschriebene ALPINE AIR-JET Sieve Durability Test: Jeweils ein Teil der Testprobe
wurde durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 3,3 mm (6 mesh), 2,4 mm
(8 mesh), 1,4 mm (12 mesh) und 0,99 mm (16 mesh) gesiebt. Dabei wurden drei Fraktionen
von je 10 g in folgender Teilchengrössenverteilung erhalten: kleiner als 2,4 mm;
kleiner als 2,4 mm und grösser als 1,4 mm; und kleiner als 1,4 mm und grösser als
0,99 mm. Die drei Fraktionen mit je 10 g wurden dann erneut vermischt und so eine
Probe mit bekannter Teilchengrössenvertzeilung erhalten. Dann wurde das Gemisch
auf ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,99 mm gebracht und in einem Luftstrom
von hoher Geschwindigkeit und einem Wasserdruck von 33 cm gesiebt. Der turbulente,
unter hohem Druck stehende Luftstrom bewirkt ein Abbröckeln der Teilchen infolge
des gegenseitigen Aneinanderstossens sowie des Anstossens der Teilchen an der Wand,
der Abdeckplatte und dem Sieb, sowie der Mahlwirkung an dem Sieb. Der Gewichtsverlust
wurde in Abständen von 2, 4 und 8 Minuten festgestellt. Ferner wurde der Gesamtgewichtsverlust
durch das Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,99 mm nach 16 Minuten Gesamtverweilzeit
festgestellt.
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Beispiele für die bei dem "Durability Test bei einigen Ansätzen gemäss
Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
Ferner sind in der Tabelle die bei einem hochwertigen handelsüblichen granulierten
Düngemittel, ohne Gehalt an weichem Gipsmaterial, erhaltenen Ergebnisse angegebene
Einige der in der Tabelle 2 aufgeführten Ansätze sind graphisch in Fig. 4 wiedergegeben.
Wie sich in Zusammenhang mit den kombinierten iaterialien der M-is'tze IXJr. 10
und 13 ergibt, stauben die eriindungsgemässen Materialien weniger.
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Tabelle 2 Gesamtgewichtsverlust einer Probe nach: Material 2 4 8
16 Minuten Ansatz Nr. 1 2,53 g 4,03 g 5,75 g 7,88 g (8,4%) (13,4%) (19,2%) (26,3%)
Ansatz Nr. 7 5,13 6,43 7,8 9,37 (17,1%) (21,4%) (26%) (31,2%) Ansatz Nr. 14 1,55
2S55 3,75 5,2 (2,5%) (8,5%) (12,5%) (17,3%) handelsübliches 1,0 1,5 1,75 2,5 Düngsmittel
(3,3%) (5,0%) (5,8%) (8,3%) Streuversuch bei den vereinten 2,04 3,05 4s45 6,0 Ansätzen
Nr.10 (6,8) (10,2) (14,8) (20) und 13 Streuversuch bei einer Ver- 12,50 16,5 19,5
23,25 gleichsprobe (41,7%) (55,0%) (63,5%) (77,5%) Beispiel 3 Bei einem anderen
Härtetest wurden eine Reihe verschiedener Formulierungen zu Pastillen bestimmter
Abmessungen geformt und die Festigkeit dieser Pastillen wurde auf einer Tinius Olson
Stress Strain-Maschine gemessen.
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Die Pastillen wurden hergestellt, indem eine abgewogene Menge der
Formulierung in einen Stahlzylinder mit einem eingepassten Druckkolben von 3,8 cm
Durchmesser eingebracht wurden. Anschliessend wurde ein allmählich bis 1050 kg/cm2
(15000 psi) ansteigender Druck ausgeübt, der dann rasch aufgehoben wurde. Dabei
wurde eine Pastille oder Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 3,8 cm (1,5 inch)
und einer Stärke von etwa 0,6 cm (0,25 inch) erhalten.
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Der Druck zum Herstellen der Pastillen betrug etwa das 10-fache des
bevorzugten Verdichtungswalzendrucks. Die Pastillen wurden dann bei 40°C getrocknet.
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Zur Untersuchung in der Tinius Olson Maschine wurden die einzelnen
Pastillen am oberen Ende eines 5-cm (2 inch) Stahlzylinders mit einem Aussendurchmesser
von 4 cm (1,59 inch) und einer Wandstärke von 0,36 cm (0,14 inch) zentriert. Ein
Druckkolben wurde an dem Druckarm der Maschine angebracht und sorgfältig über dem
Zentrum der Pastille zentriert und anschliessend Druck auf den Druckkolben ausgeübt.
Der Druck wurde in Standardstufen erhöht, bis die Pastillen brachen und dann wurde
der ausgeübte Druck an der Maschine abgelesen. Alle Pastillen wurden sechsmal'geprüft.
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Typische Ergebnisse für eine Anzahl von Formulierungen sind in der
folgenden Tabelle 3 aufgeführt.
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Tabelle 3 Zu dem Gipsdihydrat zugegebene Festigkeit nach Tinius zugegebenes
Material Menge in ß Olson, kg Vergleich 0 6,1 Wasser 1 6,3 Wasser 2 17,7 Wasser
3 18,1 Halbhydrat 10 6,9 Halbhydrat 20 5,2 Bentonit-Ton 2 5,0 Attapulgit-Ton 2 4,7
2iger Polyvinylalkohol 1 7,4 zuges Polyvinylacetat 1 6,3 granuliertes Ammoniumphosphat
2 7,4 Harnstoff 10 11,9 Aus den in TabelLe 3 aufgeführten Ergebnissen ergibt sich,
dass die mit Dihydrat und Wasser allein hergestellten Pastillen eine beträchtliche
Festigkeitszunahme im Vergleich zu der Vergleichsprobe und anderen Bindemitteln
aufwiesen. Es ist noch darauf
hinzuweisen, dass alle diese Pastillen
zur Entfernung von allen Spuren von freiem Wasser vor der Untersuchung getrocknet
wurden.
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Wie sich aus Ansatz 2 gemäss Beispiel 1 ergibt, besitzen Materielien,
die Dihydrat und Wasser allein enthalten, keine ausreichende Grünfestifgkeit und
Verarbeitungsfestigkeit zur Erzielung eines guten Wirkungsgrads bei der Granulierung
und aus diesem Grund wäre eine sorgfältige Trocknung vor der Granulierung zur Erzielung
einer guten Festigkeit und eines guten Wirkungsgrads bei der Granulierung erforderlich.
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Zur weiteren Untersuchung dieser Tatsache wurden eine Reihe Pastillen
hergestellt, die neben dem Dihydrat etwa 20,j Ealbhydrat, 3,9;-J Wasser und 0,02
Verzögerer (bezogen auf das Gewicht des Halbhydrats) enthielten. Die auf der Tinius
Olson-Vorrichtung erhaltenen Festigkeitswerte in Abhängigkeit von der Zeit sind
in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt. Ferner wurden bei einer weiteren Reihe von
Pastillen die Mengen an Wasser und Halbhydrat geändert und die Ginius-Olson-Festigkeit
nach einer Stunde Trocknungszeit und nachdem die Pastillen vollkommen getrocknet
waren, bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 aufgeführt.
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Tabelle 4 Zeit, Minuten 3 5 10 20 30 Festigkeit, kg 10,1 --- 16,9
17,2 15,1 Zeit 60 90 150 210 270 Festigkeit,kg 20,5 21,0 21,9 19,2 21,4
Tabelle
5 Ansatz Nre ,0 Halb- % Wasser ,ó Verzö- Festigkeit Endgültige hydrat gerer nach
1 Std. Festigkeit 15 (Vergleich) O 0 0 6,1 6,1 16 0 2 0 5,8 25,4 17 0 4 0 4,9 23,7
18 10 2 0,025 11,6 24,5 19 20 2 0,025 16,3 23,7 20 10 2 0,050 13,4 25,2 21 20 2
0,050 14,4 20,9 22 10 4 0,025 10,2 24,0 23 20 4 0,025 15,7 28,5 24 10 4 0,050 10,4
27,2 25 20 4 0,050 18,4 24,2 Aus den Tabellen, 3, 4 und 5 ergibt sich, dass die
wasserhaltigen Pastillen eine weit grössere Festigkeit als die Vergleichsprobe bei
vollständig trockener endgültiger Festigkeit aufwiesen. Ein Zusatz von Halbhydrat,
Wasser und wahlweise Verzögerer ergab eine ausreichende Grün- und Bearbeitungsfestigkeit
für die Verarbeitung der Materialien vom Mischer bis zur Verdichtungsvorrichtung.
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Beispiel 4 Spezifische bevorzugte Bodenverbesserungsmittel können
nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Anwendung der folgenden Formulierungen
hergestellt werden. Die erhaltenen granulierten Produkte stauben kaum beim Ausstreuen
auf den Boden mit einer rotierenden Streuvorrichtung.
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Düngemittel Zusätzlicher Pflanzennährstoff 73% Gipsdihydrat 75,9%
Gipsdihydrat 10% Gipshalbhydrat 20% Gipshalbhydrat 15% Ammoniumphosphat 0,08% Kupfer
2% Wasser- 0,02% Zitronensäure als Verzögerter 100 Gew.% 4% Wasser 100 Gew.% Herbizid
61,4 Gipsdihydrat 20 % Gipshalbhydrat 15 % 2-(4-Chlor-6-äthylamino-5-triazin-2-ylamino
)-2-methyl-propionat-Herbizid 3,6% Wasser 100 Gew.% Wahlweise können etwa 3 bis
20 Gew.% eines in Wasser quellenden Tons zu den obigen Formulierungen zur Verbesserung
der Verwitterung des Granulats zugegeben werden. Zum Beispiel können etwa 5% des
Gipsdihydratgehalts durch etwa 5% Volclay Bentonit Ton ersetzt werden0 Dieser quellende
Ton dehnt sich beim Feuchtwerden aus oder blättert ab und begünstigt so das Zerbrechen
des Granulats durch Verwitterung und damit die Absorption in dem Boden.