DE2512386C2

DE2512386C2 - Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels mit verzögerter Nährstoffabgabe

Info

Publication number: DE2512386C2
Application number: DE2512386A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr. 4660 Gelsenkirchen-Buer Hahn; Hans Dipl.-Chem. Dr. Heumann; Walter Dipl.-Ing. 4690 Herne Hilt; Heinz Dipl.-Ing. 4680 Wanne-Eickel Liebing; Manfred 4690 Herne Schweppe
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1975-03-21
Filing date: 1975-03-21
Publication date: 1985-02-07
Also published as: FR2304592A1; DK145055B; NO760975L; BE839800A; DE2512386A1; NL7602894A; FI760739A; SE7603413L; DK145055C; AT346869B; ATA203776A; FR2304592B1; DK122676A; FI61680B; IT1058486B; GB1548753A; JPS51118665A; NO147555B; SE417954B

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des Verfahrens zur Umwandlung von granulierten Ein- und Mehr-Nährstoffdüngemitteln durch Umhüllung der Körner in Dünger mit verzögerter Nährstoffabgabe mit Hilfe eines Vorbehandlungsverfahrens. Die dafür in Betracht kommenden Düngemittel bestehen aus wasserlöslichen Verbindungen.

Ein Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln mit verzögerter Nährstoffabgabe ist die Umhüllung der entsprechenden Granulate mit in Wasser nicht oder schwerlöslichen inerten Mitteln in Mengen, die ausreichen, die Kornoberfläche wirksam zu umhüllen. Die Granulate, von denen man ausgehen muß, weisen jedoch gewöhnlich eine relativ große spezifische Oberfläche auf, weil während der Abkühlung sogenannte Seigerungserscheinungen auftreten, durch welche Risse und Dellen in der Oberfläche der Teilchen hervorgerufen werden, so daß die spezifische Oberfläch e derartiger Granulate größer ist als bei kugelförmigen Teilchen.

Bei den üblichen technischen Granulaten ist infolge dieser Erscheinungen der Verbrauch an Umhüllungsmaterial wesentlich größer, als für die genannten Idealbedingungen zu erwarten gewesen wäre.

Es wurde nun gefunden, daß man eine wesentliche Einsparung von Umhüllungsmaterial erzielen kann, wenn man die als Ausgangsmaterial dienenden Düngemittelgranulate zunächst einer Aufbaugranulicrung unterwirft und anschließend die se gewonnenen Produkte mit einem wasserunlöslichen Material in hüllenbildender Weise jo behandelt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels mit verzögerter Nährstoffabgabe durch Umhüllung von Düngemittelgranulaten, deren Bestandteile vorwiegend wasserlöslich sind, mit einem wasserunlöslichen Material,dadurch gekennzeichnet,daß man die Düngemittelgranulate vorder Umhüllung einer Aufbaugranulierung mittels einer hochkonzentrierten Lösung oder Schmelze eines Düngemittels J5 unterwirft.

Man wird also das Granulat zunächst auf Temperaturen erwärmen, bei denen sich bei den angewandten Mischungen optimale Nachgranulierbedingungen einstellen, und dann das Granulat Aufbaugranulatoren zuführen, gleichzeitig hochkonzentrierte Lösungen oder Schmelzen von Düngemittelsalzen, wie Harnstoff, Ammonphosphaten. Ammonsulfat, Kalisalzen oder Mischungen dieser Verbindungen untereinander bei Temperaturen, ■40 bei denen diese Medien ein gutes Fließverhalten aufweisen, einleiten und gemeinsam granulieren lassen und das so erha^- one Granulat, gegebenenfalls nach einer oder mehreren Trocknungen, der Umhüllung mit dem inerten Mittel unterwerfen.

Kür derartige Operationen kommen Granulate der verschiedensten Düngemittel aus einem oder mehreren, vorwiegend wasserlöslichen Komponenten in Betracht, z. B. Harnstoff, Ammonsulfat, NP-, NK-, PK- oder NPK-Düngemittel.

Diese Düngemittel können nach den üblichen Verfahren entstanden sein, z. B. durch Kristallisieren, Körnen, Brechen oder durch Preß- oder Dragierverfahren, durch Verdüser. oder — vorzugsweise — durch Prillieren.

Vor der erfindungsgemäßen Aufbaugranulation werden diese Granulate auf Temperaturen erwärmt, die man aujh sonst bei der Granulierung dieser Stoffe einstellt. Die optimale Granuliertemperatur variiert bei den so verschiedenen Düngemitteltypen. Sie ist abhängig von der jeweils vorliegenden bzw. eingestellten Feuchtigkeit des Granuliergutes und von den darin vorliegenden Komponenten. Die Festlegung der optimalen Granuliertemperatur oder der Vorwärm-Temperatur des Granulats ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Das vorgewärmte Granulat wird dann in Aufbaugranulatoren mit den obengenannten heißen Lösungen oder Schmelzen besprüht. Bei dieser Arbeitsweise wird eine rauhe Kornoberfläche erzielt, die der Kugeloberfläche sehr nahe kommt.

Als Aufbaugranulaloren kann man die üblichen Einrichtungen verwenden. Besonders günstig läßt sich die Aufbaugranulation in Wirbelschichtapparaten durchführen. Der besondere Vorzug dieser Wirbelschichtapparaturen besteht darin, daß man diese Einrichtungen nicht nur zum Granulieren, sondern auch — je nach der Fahrweise — zum Trocknen oder auch zum anschließenden Umhüllen verwenden kann. Dabei kann man W) entweder chargenweise mit periodischem zeitlichen Wechsel der drei Behandlungstechniken arbeiten oder kontinuierlich, indem man den zu behandelnden Stoff nacheinander durch Regionen der entsprechenden Behandlungstechniken transportiert.

Als aufzusprühende Diingerlösung oder -schmelze wird man vorzugsweise eine solche einsetzen, die mit dem

oder den Bestandteilen des Hauptdüngers übereinstimmt oder ihnen möglichst nahe kommt. Selbstverständlich

hi sind jedoch für gewisse Effekte auch andere Düngemitteüösungen möglich. Gegebenenfalls lassen sich auf diese Weise auch in den zur Aufbaugranulation verwendeten Düngemittcllösungcn oder -schmelzen Spurendüngerzusätze beigeben.

Die Mengenverhältnisse zwischen der aufzusprühenden Diingerlösung und dem ursprünglichen Granulat

ergeben sich aus der Korngröße des Ausgangsgranulats und der gewünschten Korngröße des Fertigproduktes (vgl. die Diskussion der Ergebnisse von Beispiel ί und 2, unten).

Durch diese Behandlungsweise erfolgt eine Aufbaugranulierung, wobei sich die Risse und Ausseigerungen auffüllen. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert also die spezifische Oberfläche der Granulate und verbessert die Bindungs- und Haftfähigkeit für Umhüllungsstoffe, so daß es möglich ist, die zur optimalen Umhüllung erforderlichen Mengen einzuschränken. Außerdem kann man auf eine Unterpuderung mit feinstverteilten Stoffen vor der Aufbringung der Umhüllung verzichten. Dadurch erniedrigen sich die Herstellungskosten des umhüllten Düngers, sowohl durch die Einsparung dieses Verfahrensschrittes als auch durch Einsparung des sonst notwendigen Unterpuderungsmittels.

Bei genügend langem Aufenthalt in der Granulierungszone werden sich auch die Korngrößen der Einzelkörner ausgleichen. Bei der erfindungsgemäßen Aufbaugranulation entsteht also, was als weiterer Vorteil anzusehen ist, ein Kornkollektiv, mit eng begrenztem Korngrößenbereich.

Als inertes Material für die Umhüllung der in dieser Weise vorbehandelten Granulate kommen nur solche wasserunlöslichen Mittel in Frage, die — jeweils in genügender Menge eingesetzt — hüllenbildend wirken. Eine wirksame Hülle um die Oberfläche der Teilchen liegt nur dann vor, wenn das Freiwerden der eingeschlossenen Nährstoffe in angemessener Weise verzögert wird.

Als Maß füi die Verzögerung wird vorzugsweise der N-Auswaschtest bzw. der Anteil des unter standardisierten Bedingungen (vgl. unten) in Losung gegangenen Stickstoffs vom insgesamt vorliegenden Stickstoff angesehen. Je nach dem jeweils gewünschten Düngemitteltyp strebt man einen Auswaschungsanteil von 70—1%, vorzugsweise von 30—3%, an. Die Auswaschungsrate sinkt bei steigenden Mengen des Umhüllungsmittels. Hält man die Menge des Umhüllungsmittels konstant, dann reduziert sich die Auswaschrate mit wachsendem, mittleren Korndurchmesser bzw. mit abnehmender spezifischer Oberfläche der Teilchen. Sie ist abhängig von der Art und der Aufbringungsweise des Umhüllungsmittels und ferner — wie die Erfindung belegt — von der Vorbehandlung des Granulats.

Pie bei einer angestrebten Auswaschungsrate eines Düngers optimalen Mengen des Umhüllungsmittels sind bei Festlegung der übrigen Arbeitsbedingungen durch jeden Fachmann durch wenige Versuchs-Chargen in einfacher Weise leicht festzulegen (vgl. auch die Versuche 1 und 2).

Als Mittel, die wirksame Hüllen um die Körner eines Düngemittels liefern, kommen wasserunlösliche Kunststoffe und/oder Wachse in Betracht, z.B. Polyvinylchlorid-Vinylidenchlorid-Dispersionen, wachsartige Polyäthylene mit oder ohne Zusätzen oder Copolymere des Äthylens mit Cj-Cs-A-Olefinen, sowie — vorzugsweise — geschmolzener Schwefel, gegebenenfalls unter Zusatz von Wachs.

Mit pulverförmigen Stoffen, wie z. B. mit Schwefelblumen, kann man bekanntlich keine Hüllen mit hinreichender Verzögerung der Nährstoffabgabe erhalten.

Die durch Aufbaugranulation erhaltenen, gegebenenfalls nachgetrockneten Vorprodukte, weisen bereits verbesserte Lagereigenschaften im Hinblick auf Backneigung und Kornfestigkeit auf. y,

Unerwartet gut sind jedoch die Lagereigenschaften bei den umhüllten Produkten.

Die Vorteile des Verfahrens gehen aus den nachstehend beschriebenen Versuchen hervor.

Beispiel 1

Handelsübliche auf 80—90°C erwärmte Harnstoff-Prills werden in einer WirbelschichtapptTatur mit einer 90%igen wäßrigen Harnstoffschmelze von 115—120°C im Gewichtsverhältnis I : 1 (wasserfrei gerechnet) unter Zuhilfenahme von 150— 160°C warmer Verdüsungsluft besprüht.

Muster der so aufgebauten Prills, sowie Muster der handelsüblichen Prills werden in der Wirbelschicht mit je 25% und 30% geschmolzenen Schwefel von ca. I5O°C — die Prozcntzahlen sind in diesen Fällen auf das Endprodukt bezogen — umhüllt und einem N-Auswaschungstest unterworfen.

Dabei werden 20 g des umhüllten Düngers mit 100 ml Wasser Übergossen. Während 20 h wird das Wasser bei Raumtemperatur in Bewegung gehalten. Aus den Ergebnissen einer Stickstoffbestimmung in einem Aliquot der Lösung errechnet sich dann der Anteil des in Lösung gegangenen Pflanzennährstolfes.

Beispiel 2

Unter Beibehaltung der übrigen Bedingungen wird der Versuch 1 wiederholt, jedoch wird dabei ein (auf Wasserfreiheit bezogenes) Gewichtsverhältnis von 1 :3 zwischen Harnstoff-Prills und Harnstoff-Schmelze eingehalten, und die aufbaugranulierten Produkte mit Schwefelhüllen von 20, 25 bzw. 30 Gew.-Teilen je 80, 75 bzw. 70 Gew.-Teilen Aufbaugranulat versehen.

Die Versuchsergebnisse der beiden Versuche sind in der Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

Versuchsergebnisse der Beispiele 1 und 2

Beispiel

1+2 1

Gewichtsteile Harnstoffschmelze je Gewichtsteil Harnstoffprills 0 1

Korngrößenverteilung in % < 1,0 mm 1,0—1,6 mm 1,6—2,0 mm 2,0—2,5 mm 2,5-3,15 mm > 3,15 mm

N-Auswaschungstest in HiO

% des Gesamt-N, gelöst innerhalb 20 h,

nach einer Umhüllung mit 20% Schwefel 25% Schwefel

30% Schwefel (bezogen auf das Endprodukt)

0,1

27,8

66,9

5,0

0.2

1,8 50,5 46,1

1,6

81-84	—
67-80	30
52-59	17

1,7 23,2 70,7

17-24

10-14

Aus den Versuchsergebnissen kann geschlossen werden:

1. Durch die Aufbaugranulation wird der Schwerpunkt des Kornspektrums nach gröberem Korn hin verschoben. So werden mehr als 93% des Granulats bei der Aufbaugranulation je Gewichtsteil Harnstoff-Prills

beobachtet

bei 0 Gewichtsteilen Harnstoff-Schmelze im Korngrößenbereich 1,0—2,0 mm bei 1 Gewichtsteil Harnstoff-Schmelze im Korngrößenbereich 1,6 — 2,5 mm J5 bei 3 Gewichtsteilen Harnstoff-Schmelze im Korngrößenbereich 2,0—3,15 mm

2. Mit steigenden Mengen Aufbauschmelze sinkt bei konstantem Verbrauch an Umhüllungsmitteln die Auswaschungsrate z. B.

bei 25% Schwefel und 0 Gewichtsteilen Schmelze je Gewichtsteil Prills ca. 73.5"/» Auswaschung, bei 25% Schwefel und 1 Gewichtsteil Schmelze je Gewichtsteil Prills ca. 30% Auswaschung, bei 25% Schwefel und 3 Gewichtsteilen Schmelze je Gewichtsteil Prills ca. 12% Auswaschung.

Ein analoges Verhalten ist zwischen dem Schwerpunkt des Korngrößenbereiches der jeweiligen Aggregate und der Auswaschungsrate bei konstantem Schwefelgehalt zu beobachten.

3. Durch Vergleich der Versuchsreihe 2 untereinander mit Versuchsreihe 1 ergibt sich näherungsweise, daß man zi r Einstellung einer Auswaschungsrate von etwa 17%

bei einem 1 :1 -Priü-Schmelze-Gewichtsverhältnis zur Umhüllung 30% geschmolzenen Schwefel benötigt, so während bei einem 1 : S-Prill-Schmelze-Gewichtsverhältnis nur ca. 20% geschmolzener Schwefel erforder

lich ist.

Durch geeignete Wahl der Vorbehandlung kann man also erhebliche Mengen Schwefel einsparen. Durch die Einsparung des Schwefels im Düngemittelgemisch wird aber auch eine Erhöhung der Gesamtsumme an Hauptnährstoffen in dem herzustellenden Produkt möglich.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels mit verzögerter Nährstqffabgabe durch Umhüllung von Düngemittelgranulaten, deren Bestandteile vorwiegend wasserlöslich sind, mit einem wasserunlöslichen Material, dadurch gekennzeichnet, daß man die Düngemittelgranulate vor der Umhüllung einer Aufbaugranulierung mittels einer hochkonzentrierten Lösung oder Schmelze eines Düngemittels unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Aufbaugranulierung Hanistoffschmelzen einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch ! und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Umhüllung geschmolzenen Schwefel oder wasserunlösliche Kunststoffe einsetzt.