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Staubbindemittel für die Erzielung praktischer Staubfreiheit
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von granulierten Stoffen, insbesondere der Körnung von 0,8 -4,0 mm,
bis zu einer Fallhöhe von etwa 20 m Es ist eine Aufgabe der Technik, das Stauben
von Massengütern wie Dungemittel zu reduzieren bzw. zu verhindern. Nach der Offenlegungsschrift
1 905 834 ist es bekannt, Salze und Dungemittel zur Vermeidung des Staubens mit
einem tberDug aus einem Polyäthylen- und/oder Polropylenwachs mit einem mittleren
Molekulargewicht von 500 bis 10.000 und einer oberflächenaktiven Substanz zu versehen.
Diese Wachse werden in Mengen von 0,01 -1,5 Gevichts-% und die oberflächenaktive
Substanz in Mengen von 0,01 - 2 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zu
behandelnden Stoffe, zugegeben.
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Der technische Effekt, welcher durch die Behandlung mit diesen Mitteln
erreicht werden soll, wird als "Drucktest" in kp oder als "Sacktest" mit der Bewertung
"hart" bzw. "frei rieselnd" angegeben. Diese Bewertung bezieht sich demnach auf
das Zusammenbacken dieser Stoffe und nicht auf das Vermeiden des Staubens, wofür
keine quantitativen Angaben gemacht werden.
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Auch die Offenlegungssc;erift 2 153 789 beschreibt ein Verfahren zur
Herstellung nicht staubender und. nicht zusammenbackender körniger Düngemittel.
Nach diesem Vorschlag soll auf den Eörnern eine Schutzhülle auf der Oberfläche durch
Behandlung mit s-Triazinderivaten bestimmter Zusammensetzung erreicht werden.
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Diese Mittel sollen in Mengen von 0,01 - 0,4 Gewichts-%', bezogen
auf das Granulat, verwendet werden. Weiter wird vorgeschlagen, auch noch Spindelöl
üblicher Viskosität im Gewichtsverhältnis 1 : 1 mit-s-Triazinderivaven aufzubringen.
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Es soll auch Melaminderivat in geschmolzenem Paraffin suspendiert
und auf das heiße Granulat aufgebracht werden.
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Die Mittel dieses Vorschlages sollten bei etwa 50 - 55°C auf granulierte
Düngemittel, wie Kalkammonsalpeter, aufgebracht werden. Auch für dieses Verfahren
wird nur festgestellt, daß das behandelte Düngemittel nach einer Lagerung von 6
Monaten mit seiner Belastung von 1.000 kg pro Sack frei-fließend bleibt.
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Nach W. Leithe die Analyse der Luft und ihrer Verunreinigungen', wissenschaftliche
Verlagsgesellschaft -mbH, Stuttgart, Ausgabe 1968, Seite 100, wird Staub nach der
VDI-Richtlinie Nr.2119 wie folgt definiert: Grobstaub (rasch sedimentierend) Korndurchmesser
über 10 Mikron, Feinstaub (langsam sedimentierend) Korndurchmesser über 0,5 - 10
Mikron, Feinst-Staub (Sinkgeschwindigkeit praktisch 0) Korndurchmesser unter 0,5
Mikron.
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Weitere grundlegende Abhandlungen über Staub befinden sich bei R.
Meldau, Handbuch der Staubtechnik, VDI Verlag, Düsseldorf 1956, W. Knop, A. Heller,
E. Lahmann, "Technik der Luftreinhaltung" Krausskopf Mainz 1972, "Staub", herausgegeben
vom Forschungsinstitut des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften,
Heft 22, 1950, VDI Berichte "rTechnische Messungen an Staubsystemen, Bd. 7, 1955.
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Die staubenden Anteile in granulierten Düngemitteln weisen Korndurchmesser
von über 10 Mikron bis etwa 125 Mikron auf. Diese Stäube verursachen beim Einsacken,
beim Transport, bei der Beförderung, insbesondere auch beim Be- und Entspeichern
von Lagerhallen und Schiffen starke Belästigung und Gefährdung der mit der Handhabung
Beauftragten. Diese Stäube stellen außerdem eine starke Umweltbelästigung dar durch
Ablagerung, die dann auch Korrosion verursachen können.
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Granulate aus Düngemitteln sind beim Umschlagen in Lagerhäuserns Schiffen,
auf dem Transportwege Fallhöhen von 1 - 20 m unterworfen, wobei starke Staubbildung
eintritt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Staubbldung der granulierten Düngemittel,
insbesondere mit Korngrößen von 0,8 - 4 mm, praktisch zu verhindern. Solche Stäube
werden beim Herabfallen des Granulats aus dem Haufwerk herausgedrängt und bleiben
Minuten bis Stunden in der Luft schwebend.
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Zur Messung des Staubgehaltes in den granulierten Düngemitteln wird
folgende Methode angewendet: 100 g des zu untersuchenden unbehandelten, granulierten
Düngemittels werden auf ein Luftstrahlsieb (z.B. Alpine AG, Augsburg, Typ: A 200
LS), wie in der Figur 1 dargestellt, mit einem aufgelegten runden Sieb von 200 mm
Durchmesser von 63 Mikron Maschenweite gegeben. Es wird dann 3 Minuten Luft mit
12 mm Eg Unterdruck aus dem zylindrischen geschlossenen Raum (1,6 1 Inhalt) abgezogen,
die zwischen dem Gehäuse(1)und dem Deckel(4) (200 mm Durchmesser) gebildet wird.
Durch eine rotierende Saugdüse (5) tritt eine Luftmenge von 50.000 l/h gegen das
Sieb und damit gegen das granulierte Düngemittel ein, wodurch dieses durchlüftet
wird, so daß eine Separierung stattfindet. Das durch den Kanal (11) durch die Luft
mit abgesaugte Feinkorn wird auf einem Papierfilter aufgefangen und gewogen. Das
Gewicht des aufgefangenen'Feinkornes des unbehandelten Granulates beträgt a Gramm.
Das Gewicht des aufgefangenen Feinkornes des behandelten Granulates beträgt b Gramm.
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Die Staubbindung wird durch folgende Formel definiert: a - b . 100
= % Entstaubungsgrad a Wenn das unbehandelte Granulat 1 Gramm unter 63 Mikron Feinkorn
enthält und die behandelte Probe 0,1 Gramm Feinkorn unter 63 Mikron beim Sieben
freigibt, dann ergibt sich ein Entstaubungsgrad von 90 %.
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Die Trenngrenze von 63 Mikron ist durch die Maschenweite des Siebbelages
bestimmt. Hauptsächlich dieses Feinkorn unter 63 Mikron verursacht in der Praxis
das Stauben bei einer Fallhöhe
bis 20 m. Wenn dieses Feinkorn unter
63 Mikron gebunden wird, dann ist das Granulat staubarm bis praktisch staubfrei.
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Es wurde nun ein Stallbbindemittel für die Erzielung einer praktischen
Staubfreiheit von grannlierten Stoffen, insbesondere der Körnung von 0,8 - 4,0 mm,
bis zu einer Fallhöhe von etwa 20 m gefunden, bestehend aus einem Gemisch aus 75
- 90 Gew.-% Weichparaffin als - C28 der Zusammensetzung 80 - 90 % n-Paraffine, 10
- 20 % Cyclo- und Isoparaffine, bezogen auf Weichparaffin, und aus 10 - 25 % Spindelöl
der Viskosität von etwa 15 cSt/20°C mit einem Stockpunkt von 20 - 3090, mit einem
mittleren Molekulargewicht von 300.
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Ferner wurde gefunden, daß dieses Weichparaffin eine Kettenlänge von
C18 - C22 aufweist.
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Es wurde als Variante des vorstehend beschriebenen Staubbindemittels
für granulierte Stoffe, insbesondere der Körnung von 0,8 - 4,0 mm, für eine praktische
S+ ubfreiheit bis zu einer Fallhöhe von etwa 20 m ein Staubbindemittel gefunden,
bestehend aus einem Gemisch aus 60 - 7o' technischen Isoparaffinen, 30 -40 % paraffinhaltigem
Mineralöl der Zusammensetzung 5 - 15 % n-Paraffine der Kettenlänge C25 - 042 und
85 - 95 % Mineralöl der Viskosität von etwa 120 cSt/50°C, bezogen auf paraffinhaltiges
Mineralöl, mit einem mittleren Molekulargewicht von 460.
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Weiter wurde gefunden, daß die n-Paraffine der Variante des Staubbindemittels
eine Kettenlänge von 03o C37 aufweisen.
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Ferner wurde gefunden, daß vorstehend beschriebene Staubbindemittel
für solche Stoffe zu verwenden: sind, deren Abrieb über 18,5 %liegt.
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Ferner wurde für die Variante des Staubbindemitt-els gefunden, daß
dieses für solche Stoffe venzendet wird, deren Abrieb unter 14 % liegt.
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Weiter wurde für solche Stoffe, deren Abrieb zwischen 14 - 18,5?'o'
liegt,
gefunden, daß vorstehend beschriebene oder das abgeänderte Staubbindemittel oder
deren Mischung zu verwenden sind.
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Die Anwendung der Staubbindemittel nach der Erfindung wird wie folgt
beschrieben: In einem Behälter wird das Staubbindemittel auf 9000 aufgeheizt und
dabei gerührt. Mit einer Dosierungspumpe wird die auf 90°C erhitzte Flüssigkeit
zu einem Düsensystem mit 2 - 8 Düsen gepumpt. Die Leitung zum Düsensystem ist wärmeisoliert.
Die Düsen werden z.B. an einer Transportbandübergabestelle angebracht, so daß der
durch das Fallen aufgelockerte Gutstrom von beiden Seiten in seiner vollen Fläche
vom Staubbindemittel bedüst wird.
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100 t/h Granulat werden mit z.B. 3 kg/t Staubbindemitteln behandelt,
wobei die Menge Staubbindemittel so eingestellt wird, daß 50 g pro Minute aufgedüst
werden. Nach dieser Behandlung wird das Granulat auf dem Transportweg zur Verladestelle
oder in das Lagerhaus an den Transportübergabestellen mehrmals umgewälzt.
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Es hat sich überraschend gezeigt, daß für Granulate, insbesondere
aus Düngemitteln, für die Lösung der Aufgabe der Erfindung eine Abhängigkeit der
Eignung der Staubbindemittel vom Abrieb der Granulate besteht. Unter "Abrieb" =
f wird die Menge des Stoffes in Gew.-% verstanden, die sich aus folgender Formel
ergibt: f = (e-e1) . 100 = f = (e-e1) . 100 = % e e = Einwaage in g e1= Menge des
Rückstand-Korngutes in g nach der folgenden Bestimmungsmethode: Aufgabemenge: 50
g Korngröße: 2 - 3,15 mm Stahlkugeln: 10 mm Durchmesser Stahlkugeln Stück: 70 Stahlkugeln
Gesamt-Gew.: ca. 287 g
Prüfmaschine: Schwing-Siebmaschine St 2/52/
Typ: "Lavib" der Firma Siebtechnik, Mülheim (Ruhr) Siebtrommel: 200 mm Durchmesser
DIN 4188 Maschenweite: 0,5 mm Schüttelzeit: 10 Min.
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Abrieb: Anteile unter 0,5 mm Probeteiler: Retschmühle, Type PUTZ,
Firma Retsch, 5657 Haan Die Fraktion 2 - 3,15 mm wird aus einer größeren Probemenge
herausgesiebt. Die erhaltene Siebgutmenge von etwa 400 g wird über den Probeteiler
gegeben. Die erhaltene Einzelprobe entspricht etwa der Aufgabemenge.
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Die Aufgabemenge wird auf eine Siebtrommel mit 0,5 mm Maschenweite
gegeben, 70 Stahlkugeln dazugelegt und mit einem Deckel verschlossen. Nach 10 Minuten
Siebung wird das Korngut über dem O,5 mm Sieb zurückgewogen.
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Nach Durchführung der Abriebbestimmung ist nach der Aufgabe der Erfindung
für den zu entstaubenden Stoff wie Düngemittel, insbesondere Kalidüngesalze, bekannt,
ob das Staubbindemittel nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 3 vorteilhafter geeignet
ist oder ob die Mittel nach den Ansprüchen 1 und 3 mit gleichem Erfolg verwendbar
sind. Durcn diese Auswahl wird die Lösung der Aufgabe der Erfindung mit der Mindestmenge
Staubbindemittel pro Gewichtseinheit Granulat erreicht.
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Beispiel 1 Für ein granuliertes Kalidüngesalz mit 60 % K20 der Kornzusammensetzung
Maschenweite in mm Kornanteil nach DIN 4188 in Gewichts-% > 3,55 5,4 3,15 8,4
2,0 59,2 0,8 24,2 0,5 1,6 0,16 0,7 ( 0,16 0,5 werden folgende Ergebnisse mit 2 kg
Staubbindemittel /t Granulat erzielt: Er. Staubbindemittel Staubbindung % 1 nach
Anspruch 3: 94 65 % techn. Isoparaffin 15 % n-Paraffin, C30-C37 20 % Mineralöl 2
Vaselineöl 3 Paraffinöl 25 Beispiel 2 Für ein granuliertes Kalidüngesalz mit 40
% K20 der Kornzusammensetzung Maschenweite in mm Kornanteil nach DlN 4188 in Gewichts-%
> 4 2,6 3,15 12,2 1,6 55,6
0,8 28,0 0,5 0,9 0,16 0,4 < 0,16
0,3 werden mit 3 kg Staubbindemittel /t Granulat folgende Ergebnisse erzielt: Nr.
Staubbindemittel Staubbindung % nach Anspruch 1: 4 80 % Weichparaffin, C18-C23 57
bestehend aus 60 % n-Paraffinen 20 % Oyclo- und Isoparaffinen 20 % paraffinhaltiges
Spindelöl 5 Paraffinöl 20 6 Vaselineöl ; 19 Der technische Fortschritt in der Staubbindung
gemäß der Aufgabe der Erfindung ist gegenüber den Mitteln nach dem Stand der Technik
erheblich.
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Beispiel 3 Die folgende Tabelle zeigt die Staubbindung (%) in Abhängigkeit
von der Menge Staubbindemittel (kg/t), die nach der Lehre der Erfindung durch Versuche
ermittelt werden kann.
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Nr. Düngemittel Staubbindung (°h) 2 kg/t 3 kg/t 7 Thomaskali Staubbindemittel
nach An-10 % P2O5 spruch 1 (wie Nr. 4) aus Thomasphosphat 64 87 20 % K2O aus chloridischem
Kalidüngesalz 8 Kornkali mit 40 % K2O 65 92 Staubbindemittel nach Anaspruch 3 (wie
Nr. 1) 9 chloridisches Kalidüngesalz mit 50 % K20 87 96 granuliert 10 chloridisches
Kalidüngesalz mit 60 % K2O 94 96 granuliert ^ 11 Kalimagnesia 68 89 granuliert 12
Magnesia-Kainit grob Staubbindemittel nach Anspruch 1 (sie Nr. 4) 9° 95 nach Anspruch
3 90 96
Die für eine Fallhöhe bis etwa 20 m auf zuwendende Menge
des Staubbindemittels gemäß der Erfindung kann für die erforderliche Fallhöhe nach
der Lehre der Erfindung durch einfache Versuche ermittelt werden.
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Das Staubbindemittel der Erfindung gestattet die Einstellung einer
definierten, technisch ausreichenden Staubbindung, die Granulate, insbesondere Düngemittel
wie Kalidüngesalze, bei der praktischen Handhabung mit Fallhöhen bis 20 m praktisch
staubfrei macht. Es ist daher Voraussetzung, daß die granulierten Stoffe ohne Staubbindemittel
die Fallhöhe bis etwa 20 m bohne Zerfall aushalten. Sofern bei der Handhabung z.B.
von Düngemitteln geringe Mengen Abrieb entstehen, werden diese durch das Staubbindemittel
der Erfindung gebunden.
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Der technische Effekt beruht darauf, daß eine Staubbindung des Feinkorns
an das Granulat durch Adhäsion erfolgt und daß Feinkorn zu Agglomeraten verklebt
wird, so daß Austreten von Feinkorn aus dem Granulat verhindert wird.
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Die Verhinderung der Staubbildung stellt für den Umweltschutz einen
wesentlichen technischen Fortschritt dar.