DE2612888B1

DE2612888B1 - Verfahren zur herstellung von granulierten kolloidale kieselsaeure und phosphate enthaltenden bodenverkesserungs- und duengemitteln

Info

Publication number: DE2612888B1
Application number: DE19762612888
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl-Chem Dr Bochem; Gerhard Dipl-Chem D Eisenhauer
Original assignee: Guano Werke AG
Current assignee: Guano Werke AG
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1977-06-08
Also published as: IT1083728B; DE2612888C2; FR2345410B3; ATA211077A; FR2345410A1; AT354480B; GB1570368A

Description

Es ist bekannt, dem Boden Natriumsilikate zuzuführen, um seine Speicherkraft für Wasser und Nährstoffe zu erhöhen. Hierzu wird Natriumsilikat in Wasser suspendiert, gegebenenfalls durch organische Substanzen, z. B. Harnstoff stabilisiert und dem Boden zugeführt.

Es sind auch kombinierte Bodenverbesserungs- und Düngemittel bekannt, die neben kolloidaler Kieselsäure zusätzlich Düngemittel, insbesondere mineralische Düngemittel enthalten. Die Herstellung solcher kombinierter Bodenverbesserungs- und Düngemittel, die durch Vermischen von Alkalisilikatlösungen mit den Düngesalzen erfolgt, stößt häufig auf Schwierigkeiten, da stickstoffhaltige Düngemittel bei hohen pH-Werten nicht beständig sind, phosphathaltige Düngemittel bei alkalischen pH-Werten aber in unlöslichen Formen übergeführt werden, so daß sie von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen werden.

In der DT-AS 15 92 669 ist ein Verfahren zur Beseitigung dieser Mängel beschrieben, das darin besteht, daß man die Viskosität der Alkalisilikatlösungen durch Zusatz von inerten Salzen auf mindestens 7000 cP erhöht, danach die Alkalisilikatlösung in einer Mischvorrichtung mit festen mineralischen Düngemitteln umsetzt und das Produkt ohne weitere Trocknung gleichzeitig agglomeriert. Dieser Verfahrensweg gestattet nur die Herstellung kleiner Chargen, die aufgrund der schlechten Lagerfähigkeit alsbald verbraucht werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von granulierten, kolloidale Kieselsäure und Phosphate enthaltenden Bodenverbesserungs- und Düngemitteln bereitzustellen, durch das die Nachteile der bekannten Verfahren beseitigt werden und welches ein Produkt ergibt, das sich durch eine gute Lagerbeständigkeit auch über lange Zeiträume auszeichnet.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man auf in einer Granulierzone in Gegenwart von in Bewegung gehaltenen Granulaten aus rückgeführten Bodenverbesserungs- und Düngemitteln Natriumsilikat mit wäßrigen Lösungen von Mononatriumdihydrogenphosphat und/oder Monokaliumdihydrogenphosphat und/oder Phosphorsäure umsetzt, mit der Maßgabe, daß die Reaktionskomponenten in solchen Mengen eingesetzt werden, daß das Granulat, gemessen in einer lOgewichtsprozentigen wäßrigen Aufschlämmung, einen pH-Wert von 3,5 bis 11 aufweist, anschließend das Granulat aus der Granulierzone abzieht und trocknet.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in den üblichen Granulationsvorrichtungen, z. B. Granuliertrommeln, -tellern und Wirbelschichtgranulatoren durchgeführt werden. Besonders zweckmäßig sind jedoch Granuliertrommeln, entlang deren Innenwandungen Hubleisten angeordnet sind. Diese Trommeln werden mit solcher Geschwindigkeit gedreht, daß das eingebrachte Festgut durch die Hubleisten bis zum oberen Scheitelpunkt befördert wird, von wo es in Form eines über Längs- und Querrichtung verteilten Schleiers wieder herabfällt. Auf diesen Schleier wird die Phosphorsäure und gegebenenfalls die anderen in Lösung oder Suspension einzubringenden Reaktionskomponenten aufgesprüht. Durch die bei der Umsetzung der Phosphorsäure mit den alkalisch reagierenden anderen Reaktionskomponenten entstehende Neutralisationswärme wird das eingebrachte Wasser verdampft, und es entsteht unmittelbar ein feuchtes granuliertes Produkt.

Die Phosphorsäure wird zweckmäßig in Form handelsüblicher 50- bis 75gewichtsprozentiger Säure eingesetzt. Das für die Umsetzung benötigte Natriumsilikat kann sowohl in fester Form zusammen mit dem rückgeführten Gut als auch in Form von wäßrigen Lösungen oder Suspensionen in die Granulierzone eingebracht werden. Als weitere alkalisch wirkende Komponente können auch wäßrige Lösungen von Natrium- oder Kaliumhydroxyd eingeführt werden. Es ist schließlich auch möglich, wäßrige Lösungen von Mononatrium- oder -kaliumdihydrogenphosphat zu verwenden.

Es ist ferner zweckmäßig, organische Stickstoffverbindungen mit gleichzeitiger Düngewirkung als Alterungsschutz der bei der Umsetzung gebildeten kolloidalen Kieselsäure zuzusetzen. Besonders geeignet ist Harnstoff, der üblicherweise in Mengen von 1 bis 5 Gew.-°/o, bezogen auf Fertigprodukt, eingesetzt wird. Harnstoff kann sowohl in Form wäßriger Lösungen als auch als feste Substanz oder als Schmelze zum Einsatz gelangen.

Natriumsilikat, Phosphorsäure und Kalium- bzw. Natriumhydroxid oder die entsprechenden Monoalkalidihydrogenphosphate werden in solchen Mengen eingesetzt, daß im Granulat, gemessen an einer lOgewichtsprozentigen wäßrigen Aufschlämmung, ein pH-Wert von 3,5 bis 11, vorzugsweise von 6 bis 9, gemessen wird.

Ferner werden die Komponenten in solchen Mengen eingesetzt, daß das Granulat einen Gehalt an S1O2 von 30 bis 50 Gew.-%, P₂O₅ von 8 bis 20 und Na₂O von 10 bis 25 Gew.-% aufweist.
Die Konzentration der in die Granulierzone einzu-

bringenden Lösungen ist zweckmäßig so zu bemessen, daß durch Verdampfung des eingebrachten Wassers durch die Neutralisationswärme ein Produkt entsteht, dessen Wassergehalt 30 Gew.-°/o nicht übersteigt.

In der Granulierzone werden üblicherweise Temperatüren von 40 bis 70⁰C eingehalten.

Das granulierte Produkt kann anschließend in einer Trockentrommel bei Temperaturen bis zu 90 bis 110° C getrocknet werden (Produkttemperatur).

Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand der Figur näher erläutert:

Die Feststoffe, z. B. Rückgut, bestehend aus Überkorn vom Grobsieb 7 und Unterkorn vom Feinsieb 10, werden zusammen mit den über die Leitung 12 frisch einzuführenden Komponenten, z. B. Natriumsilikat, in der Mühle 4 gemahlen und vermischt und gelangen von dort in die mit Hubleisten versehene Granuliertrommel 7. Beim Drehen der Trommel entsteht mit Hilfe der Hubleisten ein dichter, gleichmäßig über den Querschnitt der Trommel verteilter Schleier an Feststoffen, deren Korngröße etwa 0,1 bis 2 mm beträgt. In diesen Schleier werden über Leitungen 5 und 6 wäßrige Phosphorsäure, z. B. 50- bis 75gewichtsprozentige H3PO4, und wäßrige Natronlauge, z. B. 40- bis 50gewichtsprozentige wäßrige NaOH, eingeführt. Das entstandene Granulat wird in der Trockentrommel 8 bei Temperaturen von 90 bis HO⁰C getrocknet, Überkorn in Sieb 9 und Unterkorn in Sieb 10 abgetrennt. Das Produkt wird in der Kühltrommel 11 gekühlt und gelangt von dort in den Bunker 13.

Durch die besonderen Bedingungen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingehalten werden, wird ein poröses Produkt erhalten, das hinsichtlich der Wirkung im Boden günstiger ist, als die nach den bekannten Verfahren in der Breiphase oder in Suspension hergestellten Produkte.

Beispiel 1

40

Pro Stunde werden 4000 kg Rückgut, bestehend aus Unter- und Überkorn (unter 0,5 mm und über 2,0 mm), und 1352 kg Natriumsilikatsprühkonzentrat (64 Gew.-% SiO₂,10 Gew.-% Na₂O, Rest H₂O) gemeinsam kontinuierlich vermählen. Die Korngröße beträgt 2 mm.

Über entsprechende Fördereinrichtungen gelangt das nunmehr feinst zerkleinerte Gemisch aus Rückgut, Natriumsilikat und Harnstoff in eine Granuliertrommel, die 5 m lang ist und einen Durchmesser von 2 m hat. Die Trommel ist entlang der Innenwandung mit Hubleisten versehen, durch die bei Rotation der Trommel das Gut zum oberen Scheitelpunkt befördert wird und von dort in Form eines in Querrichtung verteilten Schleiers kaskadenartig nach unten fällt. Die Trommel wird mit 5 Umdrehungen/Minute gedreht. In diesen Schleier werden durch Düsen stündlich 1208 kg wäßrige Natriumsilikatlösung (27 Gew.-% SiO₂, 8,1 Gew.-% Na₂O, 64,9 Gew.-°/o H₂O), 536 kg wäßrige 50gewichtsprozentige Natronlauge, 160 kg 50gewichtsprozentige Harnstofflösung und 1136 kg 73gewichtsprozentige technische Phosphorsäure eingesprüht.

Bei der Reaktion der Phosphorsäure mit der Natronlauge und dem festen und gelösten Natriumsilikat wird Wasser verdampft Die Brüden werden abgesogen. Das Reaktionsgut wird durch eine 8 m lange Kühltrommel, die ebenfalls einen Durchmesser von 2 m hat, die mit Hubleisten und Rieseleinbauten vorsehen ist, geführt und mit Luft, die im Gegenstrom eingesaugt wird, gekühlt. 530 kg Wasser werden insgesamt in beiden Trommeln verdampft.

Das gekühlte und von anhaftender Feuchtigkeit befreite Material wird über Vibrationssiebe klassiert. Unterkorn unter 0,5 mm und Überkorn über 2 mm werden nach Vermahlung in den Prozeß zurückgeführt.

Es werden 400 kg Fertiggut erhalten. Der Wassergehalt beträgt je nach Qualität der Phosphorsäure 25 bis 28 Gew.-%. Er ist größtenteils als Kristallwasser an Natriumphosphat gebunden.

Analyse:

SiO₂ = 33 Gew.-%, Na₂O = 15 Gew.-°/o,

P₂O₅ = 15Gew.-%,N = 0,9Gew.-%,

H₂O = 25bis28Gew.-%;

pH-Wert in lOgewichtsprozentiger

Aufschlämmung = 9,5;

Gewichts verhältnis SiO₂: Na₂O = 2,2 :1.

In Säcken verpacktes Versuchsprodukt wird 12 Sack hoch gestapelt. Nach 6 Monaten ist das Produkt noch frei rieselnd.

Beispiel 2

In der gleichen Anlage, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, werden in analoger Weise stündlich 4000 kg Rückgut, 1640 kg Natriumsilikat-Sprühkonzentrat (64 Gew.-% SiO₂, 19 Gew.-% Na₂O, Rest H₂O), 180 kg Harnstoff, 1465 kg Natriumsilikatlösung (27 Gew.-°/o SiO₂, 8,1 Gew.-% Na₂O, Rest H₂O), 650 kg 50gewichtsprozentige wäßrige Natronlauge und 1375 kg technische Phosphorsäure mit einem Gehalt von 53 Gew.-°/o P₂O₅ zur Reaktion gebracht. Verdampfendes Wasser wird abgesogen. Das Reaktionsgut wird dann in einer Trockentrommel mit im Gegenstrom geführten heißen Verbrennungsgasen, die die Temperatur von 250⁰C aufweisen, teilweise entwässert. 1480 kg Wasser werden stündlich insgesamt verdampft. Nach Klassierung (0,5 bis 2,0 mm Korngröße) werden 4000 kg Produkt, die gekühlt werden, erhalten.

Analyse:

SiO₂ = 40 Gew.-o/o, Na₂O = 18,0Gew.-%,

P₂O₅ = 18 Gew.-%, N = 0,9 Gew.-%,

H₂O (als Kristallwasser gebunden) = 14Gew.-°/o; pH-Wert in lOgewichtsprozentiger

Aufschlämmung = 9,5;

Gewichtsverhältnis SiO₂ : Na₂O = 2,2.

In Säcken verpacktes Produkt bleibt bei Lagerung in Stapeln von 16 Säcken übereinander auch nach 9 Monaten noch frei rieselnd. Ein ähnliches Produkt, das durch Vermischen von Alkalisilikat mit Phosphatdünger hergestellt wird, ist nach 2 Wochen Lagerzeit unter den gleichen Bedingungen völlig verhärtet.

Beispiel 3

In der in Beispiel 1 beschriebenen Anlage werden stündlich 3000 kg Rückgut, 2820 kg Natriumsilikat-Sprühkonzentrat (64 Gew.-% SiO₂, 19 Gew.-% Na₂O, Rest H₂O) und 100 kg Harnstoff mit 1600 kg technischer Phosphorsäure mit einem P₂O₅-GehaIt von 53 Gew.-%, bedüst. Die Brüden werden abgesogen; das Granulat gelangt in die Trockentrommel, wo es bei ca. 110⁰C (Produkttemperatur) getrocknet wird.

In beiden Trommeln werden stündlich 500 kg Wasser verdampft. Nach Klassierung und Kühlung werden 4000 kg Produkt erhalten.

Analyse:

SiO₂ = 45 Gew.-%, Na₂O = 13,4Gew.-%,
P₂O₅ = 2OGew.-°/o,N = 1,1 Gew.-%,
H₂O (gebunden) = 7 bis 10Gew.-%;
pH-Wert in lOgewichtsprozentiger
Aufschlämmung = 7;
Gewichtsverhältnis SiO₂: Na₂O = 3,35.

Die Lagerfähigkeit entspricht derjenigen des gemäß Beispiel 2 hergestellten Produktes.

Beispiel 4

In der in Beispiel 1 beschriebenen Anlage werden stündlich 6000 kg Rückgut, das aus Unterkorn, Gutkorn und Überkorn besteht, nach Durchgang durch die Mühle mit 3340 kg Natriumsilikat-Lösung (27 Gew.-% SiO₂, 8,1 Gew.-% Na₂O, 64,9 Gew.-% H₂O), 756 kg technische Phosphorsäure mit einem P₂O₅-Gehalt von

53 Gew.-% und 150 kg 33gewichtsprozentige wäßrige Harnstofflösung bedüst.

Das granulierte Produkt wird durch die Trockentrommel weitergeleitet und bei Temperaturen von ca. 110⁰C (Produkttemperatur) getrocknet. In der Reaktionstrommel und in der Trockentrommel werden insgesamt 2100 kg Wasser verdampft.

Nach Klassierung und Kühlung werden 2000 kg Fertiggut erhalten.

Analyse:

SiO₂ = 45Gew.-%, Na₂O = 13,4Gew.-%,
P₂O₅ = 2OGew.-°/o,N = 1,1 Gew.-%;
pH-Wert in lOgewichtsprozentiger
Aufschlämmung = 7;
Korngröße des Granulats = 0,8 bis 2,5 mm.

Die Lagerfähigkeit entspricht ebenfalls derjenigen des gemäß Beispiel 2 hergestellten Produktes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von granulierten, kolloidale Kieselsäure und Phosphate enthaltenden Bodenverbesserungs- und Düngemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man auf in einer Granulierzone in Gegenwart von in Bewegung gehaltenen Granulaten aus rückgeführten Bodenverbesserungs- und Düngemitteln Natriumsilikat mit wäßrigen Lösungen von Mononatriumdihydrogenphosphat und/oder Monokaliumdihydrogenphosphat und/oder Phosphorsäure umsetzt, mit der Maßgabe, daß die Reaktionskomponenten in solchen Mengen eingesetzt werden, daß das Granulat, gemessen in einer lOgewichtsprozentigen wäßrigen Aufschlämmung, einen pH-Wert von 3,5 bis 11 aufweist, anschließend das Granulat aus der Granulierzone abzieht und trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Natriumsilikat in fester Form und/oder in Form einer wäßrigen Lösung einsetzt.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Granulierzone zusätzlich Harnstoff in fester Form oder in Form von wäßrigen Lösungen oder als Schmelze einführt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Granulierzone zusätzlich wäßrige Lösungen von Natrium- und/ oder Kaliumhydroxyd einführt.