DE2713818A1 - Duengemittelzusammensetzung und verfahren zur herstellung - Google Patents

Description

Düngemittelzusammensetzung und Verfahren zur Herstellung

Die Priorität der Anmeldung Nr. 673 791 vom 5. April 1976 in
den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine teilchenförmige Düngemittelzusammensetzung mit kontrollierter Nährstoffabgabe und ein
Verfahren zu deren Herstellung.

Die drei Grundstoffe/ die die Hauptnährstoffquellen darstellen, die für das Pflanzenwachstum erforderlich sind, nämlich Stickstoff, Phosphor und Kalium, benötigen zur Erzielung eines
optimalen Wirkungsgrads unterschiedliche Abgaberaten an den
Boden. Stickstoff sollte langsam und gleichmäßg abgegeben werden, um den Wachstumsansprüchen der Pflanze zu entsprechen.
Andererseits verteilen sich Phosphor und Kalium in den meisten Bodenarten nicht sehr leicht, so daß im allgemeinen eine
schnelle Abgabe wünschenswert ist. Im Fall von Phosphor ist es aus ackerbaulichen Erwägungen häufig unerwünscht, wenn dieser
Nährstoff langsam abgegeben wird.

Man kennt viele Düngemittelprodukte, bei denen ein oder mehrere Pflanzennährstoffe kontrolliert freigesetzt werden. Ein derar-

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21. März 1977

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tiges vielversprechendes Produkt besteht aus mit Schwefel beschichteten Harnstoffteilchen. Schwefel ist ein bevorzugtes Beschichtungsmaterial sowohl im Hinblick auf seine Wirksamkeit als auch wegen seiner geringen Kosten, und Harnstoff ist ein beliebtes Nährstoffsubstrat wegen seines hohen Stickstoffgehalts und weil er in granulierter Form im Handel ist, also in einer Form, wie sie für Beschichtungsprozesse erforderlich ist. Das US-Patent 3 295 950 beschreibt eine Düngemittelzusammensetzung, die aus mit Schwefel beschichteten Harnstoffteilchen hergestellt ist, wobei die Teilchen entweder eine Zwischen- oder Außenbeschichtung aus Wachs oder einem anderen versiegelnden Stoff aufweisen. Das Patent schlägt ferner vor, gegebenenfalls andere fein verteilte Feststoffe wie z. B. unlösliche Nährstoffverbindungen in der Schwefelbeschichtung einzuschließen.

Ein Hauptnachteil des in dem genannten Patent beschriebenen Produkts liegt darin, daß es lediglich einen der drei Pflanzennährstoffe enthält, nämlich Stickstoff. Anders als wasserunlösliche Nährstoffe können Phosphor- oder Kaliumnährstoffquellen nicht in den Mengen in der Schwefelbeschichtung eingeschlossen werden, wie es üblicherweise bei einem Düngemittel der Fall ist, ohne daß die Stickstoffabgabemenge beeinträchtigt wird. Aus den gleichen Gründen und wie weiter unten noch besprochen können Phosphor- und Kaliumquellen in die äußere Wachshüllschicht eines mit Schwefel beschichteten Produktes von der in dem vorhergehenden Patent beschriebenen Art nicht eingeschlossen werden. Phosphor- und Kaliumnährstoffquellen können mit den schwefelbeschichteten Harnstoffteilchen zwar in großen Mengen gemischt werden, jedoch fehlt diesen Mischungen die Homogenität, die für eine gleichförmige Aufbringung des Düngemittels erforderlich ist.

Im wesentlichen enthalten alle bekannten käuflichen, beschichteten Düngemittel mit langsamer Abgabe, die die drei Grundnähr-

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stoffe beinhalten, Phosphor und Kalium im Kern in einem bestimmten Verhältnis. Aus den oben genannten Gründen ist jedoch eine langsame Abgabe von Phosphor und Kalium nicht erwünscht. Darüber hinaus fehlt es einem Produkt, das Phosphor und Kalium im Kern enthält, an Flexibilität insofern, als die Einstellung der Abgabemenge von Stickstoff die Einstellung der Abgabemenge von allen anderen Nährstoffen auf den gleichen Wert nach sich zieht.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Düngemittel zu schaffen, das eine einheitliche und homogene Kombination aus Stickstoff in einer Form enthält, in der er langsam abgegeben wird, und aus Phosphor und Kalium oder anderen wasserlöslichen Zusätzen in einer Form, in der sie schnell freigesetzt werden.

Die Abgabe an den Boden soll für jeden Pflanzennährstoff in einer ackerbaulich erwünschten Menge erfolgen.

Das fertige Düngemittel soll dabei freifließend sein, ohne daß Fließmittel erforderlich sind.

Des weiteren soll mit der vorliegenden Erfindung ein vollständiges Düngemittelprodukt geschaffen werden, bei dem die Abgabeinenge des Stickstoffs unabhängig auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann, ohne daß die Abgabemenge von Phosphor und Kalium davon berührt werden.

Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Diese beschreibt demnach die Beschichtung von mit Schwefel beschichteten Teilchen, die als Stickstoffquelle dienen, mit

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einer Doppelschicht aus einem inerten, wasserunlöslichen, niedrigschmelzenden organischen Material, dessen Innenschicht frei von wasserlöslichen Zusätzen ist und dessen Außenschicht mindestens einen wasserlöslichen festen Zusatz wie z. B. ein Phosphor- oder Kaliumsalz enthält. Die Innenschicht, die nur die inerte Beschichtung enthält, bedeckt vollständig die Schwefelbeschichtung und bildet eine Wasserbarriere, die den Schwefel von der Außenschicht trennt, die den wasserlöslichen Zusatz enthält. Die Außenschicht der Beschichtung enthält eingebettete Teilchen von wasserlöslichen Feststoffen in einer entscheidenden Größe, nämlich zwischen 0,044 und 0,42 mm. Das Gewichtsverhältnis der Nährstoffsalze oder anderer wasserlöslicher Zusätze zum Gesamtgewicht der inerten Beschichtung ist ebenfalls entscheidend und sollte unter 8 liegen, vorzugsweise zwischen 2 und 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß Teilchen auf 40 bis 100 C erhitzt werden, die einen Kern aus einer wasserlöslichen Stickstoffnährstoffquelle besitzen, der mit Schwefel beschichtet ist, daß diese Teilchen mit einem geschmolzenen, niedrigschmelzenden, inerten, wasserunlöslichen organischen Beschichtungsmaterial überzogen werden, um den Schwefel vollständig zu bedecken, daß die Teilchen dann mit mindestens einem anorganischen wasserlöslichen Zusatz beschichtet werden, der in Teilchenform vorliegt, und zwar in der Größe von 0,044 bis 0,42 mm, und daß die so beschichteten Teilchen mit einer weiteren Beschichtung aus geschmolzenem, niedrigschmelzendem, inertem wasserunlöslichem organischem Material überzogen werden, wobei das Gewichtsverhältnis des wasserlöslichen Zusatzes zum Gesamtgewicht der organischen Beschichtung unter 8 liegt.

Die Erfindung läßt sich anhand der beigefügten Zeichnung in Verbindung mit der Beschreibung der Figuren besser verstehen. Dabei stellen dar:

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Fig. 1 den vergrößerten Querschnitt eines Düngemittelteilchens gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen noch stärker vergrößerten Querschnitt eines Segments eines Teilchens nach Fig. 1.

Wie die Zeichnung zeigt, ist ein mit Schwefel beschichteter Harnstoff-Schmelzklumpen mit einer doppelten Wachsbeschichtung überzogen. Während die zwei getrennt aufgebrachten Beschichtungen beim fertigen Produkt in Wirklichkeit verschmolzen sind, zeigt die Zeichnung die salzfreie Innenschicht und Salz enthaltende Außenschicht. Es sollen nicht die wirklichen Grenzen der getrennt aufgebrachten Beschichtungen gezeigt werden. Die innere Wachsschicht hat verschiedene Funktionen. Sie bedeckt die Schwefe!beschichtung vollständig und gleicht irgendwelche Fehler oder Ungenauigkeiten aus, die bei der Schwefelbeschichttung vorhanden sind und die von den Unregelmäßigkeiten und Ungenauigkeiten der Oberfläche herrühren, wie es gewöhnlich bei Harnstoff-Schmelzkügelchen der Fall ist. Diese Ungenauigkeiten sind in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Die innere Wachsschicht dient auch als Puffer oder Wasserbarriere zwischen der Schwefelbeschichtung und den in der äußeren Wachsschicht eingebetteten Salzteilchen. Wenn eine solche Wasserbarriere fehlte, würden die wasserlöslichen Salzteilchen einen Wasserdurchlaß zum Schwefel bilden und die Stickstoffabgabemenge wesentlich erhöhen. Die innere Wachsschicht dient auch als Haftmittel für die Salzteilchen, da diese nicht unmittelbar an der Schwefelbeschichtung haften.

Wie zuvor erwähnt, läßt sich ein Produkt mit annehmbarer kontrollierter Abgabe nicht dadurch herstellen, daß Phosphor- und

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Kaliumsalze entweder mit der Schwefelbeschichtung oder mit einer Wachsbeschichtung direkt auf dem Schwefel vermengt werden. Die wasserlöslichen Salzteilchen bilden dann nämlich in dem einen Fall einen Wasserdurchlaß zum Harnstoffkern oder in dem anderen Fall zur Schwefelbeschichtung. In beiden Fällen wird eine langsame Abgabe durch das Produkt ernsthaft in Frage gestellt. Darüber hinaus wird die Schwefelbeschichtung am wirkungsvollsten als geschmolzenes Spray auf dem Harnstoff aufgebracht, und es wäre schwierig, eine Schwefel-Salz-Mischung aufzusprühen. Im Fall einer Salz-Wachs-Mischung käme es zu ähnlichen Beschichtungsschwierigkeiten. Aus den nachstehend angegebenen Gründen ist es erforderlich, eine bis zu achtmal größere Menge Salz als Wachs bei der Beschichtung zu verwenden, und es wäre praktisch unmöglich, einen beschichtungsfähigen Brei aus einer Mischung herzustellen, die einen so hohen Salzgehalt aufweist.

Das Gewichtsverhältnis des wasserlöslichen Zusatzes zum Wachs oder einer anderen inerten organischen Beschichtung sollte unter liegen, damit zur Erzielung der erforderlichen Stickstoffabgabemenge ein ordentliches Fließen des Endprodukts gewährleistet ist und damit die Haftung des anorganischen Zusatzes an der inneren Wachsschicht sichergestellt ist. Eine reine Außenbeschichtung aus Wachs würde z. B. vollständig ungeeignete Fließeigenschaften bewirken. Indem das Verhältnis von Salz zu Wachs erhöht wird, werden die Fließeigenschaften des Endprodukts verbessert, und die Abgabe des Stickstoffs erfolgt rascher, während die Haftung des Salzes am Wachs verringert ist. Wenn alle anderen Faktoren gleich bleiben, werden größere Verhältniswerte bevorzugt, da der Nährstoffgehalt im Vergleich zu dem Gehalt an inertem Inhaltsstoff höher ist. Niedrigere Verhältniswerte werden jedoch dann verwendet, wenn eine sich langer hinziehende Stickstoffabgabe erwünscht ist. Werte unter 2 können zwar verwendet werden, der Gehalt an inertem Material ist jedoch bei derartigen Werten,

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bei denen die normalen Mengen an Phosphor und Kalium in dem Düngemittel verwendet werden, so groß, daß die Wirtschaftlichkeit Produkts ernsthaft in Frage gestellt ist.

Die Teilchengröße des anorganischen wasserlöslichen Zusatzes sollte zwischen 0,044 und 0,42 mm liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,25 bis 0,074 mm. Allgemein gilt, je mehr die Größe der Zusatzteilchen in diesem Bereich ansteigt, desto niedriger ist die Stickstoffabgabemenge und desto besser ist die Fließfähigkeit des Endprodukts, aber um so schwieriger wird auch die Haftung von Phosphor und Kalium an der inneren Wachsbeschichtung. Liegt die Teilchengröße unter 0,044 mm, so ist die Gleichmäßigkeit der Verteilung von Phosphor und Kalium zu gering, während bei Größen über 0,42 mm die Haftung der Teilchen an dem Wachs oder einer anderen inerten Beschichtung schwierig ist.

Das Gewichtsverhältnis der inneren Wachsschicht zur außen aufgebrachten Wachsschicht kann zwischen 0,2 und 4 schwanken, vorzugsweise liegt es aber bei 1. Die relative Menge der unteren Beschichtung wirkt sich auf die Stickstoffabgabemenge aus: höhere Mengen führen zu einer geringeren Abgabemenge. Die Gesamtmenge an Wachs sollte natürlich so niedrig wie möglich sein, und zwar sowohl aus Kostengründen als auch wegen der Analyse des Nährstoffprodukts.

Im gesamten gesehen, läßt sich bei der vorliegenden Erfindung ein weiter Bereich an NährstoffVerhältnissen anwenden, und zwar Stickstoff-Phosphor (P₂O₅)-Kalium (K₃O)-Gewichtsverhältnisse von 35-1-1, 28-4-4, 14-14-14 oder 28-8-0. Da die Menge an Phosphor und Kalium in dem Produkt von den Gewichtsverhältnissen X-1-1 auf X-14-14 anwächst, sollten die Größe der Salzteilchen und das Salz-zu-Wachs-Verhältnis erhöht werden, um ein entsprechendes Gleichgewicht von Fließfähigkeit des Produkts und Salzhaftung aufrechtzuerhalten.

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Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich mit jeder beliebigen bekannten wasserlöslichen Stickstoffnährstoffquelle und jedem Beschichtungsmaterial durchführen. Aus Ubersichtsgründen erfolgt die folgende Beschreibung des Verfahrens in Verbindung mit der Beschichtung eines Teilchens, das einen Harnstoffkern und eine äußere dopptelte Wachsschicht aufweist.

Die mit Schwefel beschichteten Harnstoffteilchen werden nach bekannten Verfahren hergestellt, üblicherweise werden die Harnstoffkügelchen mit geschmolzenem Schwefel besprüht, während sie durcheinandergeschüttelt oder in anderer Weise bewegt werden. Schwefel besitzt einen Schmelzpunkt von ca. 115 C und sollte vor dem Aufsprühen über diese Temperatur erhitzt werden. Die mit Schwefel beschichteten Harnstoffteilchen sollen ca. 5 bis 40 Gewichtsprozent Schwefel als Beschichtung aufweisen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Teilchen. Geschmolzenes Wachs wird auf den mit Schwefel beschichteten Harnstoffteilchen z. B. in einer Drehtrommel verteilt, bis der Schwefel völlig bedeckt ist. Eine bestimmte Verweilzeit in der Trommel ist nach der Zugabe des Wachses nötig, damit der Schwefel völlig überzogen wird. Diese Zeit ist eine Funktion der Temperatur und hängt ferner vom Wachs ab, sie beträgt gewöhnlich 1 bis 5 Minuten. Die Phosphor- und Kaliumsalze werden auf der Wachsschicht verteilt, und die zweite Schicht aus geschmolzenem Wachs wird in der gleichen Trommel aufgebracht. Die Temperatur während des Wachs-Salz-Wachs-Beschichtungsprozesses wird auf 4O bis 100 ⁰C gehalten. Bei Temperaturen über 100 ⁰C tritt beim Schwefel eine Phasenänderung ein, die von Nachteil ist. Das zusammenhaftende Produkt wird dann bis unter die Erweichungs- oder Erstarrungstemperatur des Wachses gekühlt. Es resultiert ein staubfreies, freifließendes, homogenes Produkt, das mittels eines jeden herkömmlichen Streugeräts auf die Pflanzen aufgebracht werden kann. Nur die Harnstoffabgabe wird gesteuert; die wasserlöslichen Phosphor- und Kaliumquellen oder andere wasserlösliche

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Zusätze werden sofort freigegeben, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen.

Der Einfachheit halber war bisher nur von der Verwendung von Phosphor- und Kaliumnährstoffsalzen als unmittelbar zugängliche wasserlösliche Zusätze für die Außenbeschichtung die Rede. Die Erfindung ist zwar besonders geeignet, Phosphor- und Kaliumnährstoff salze einzuschließen, und dies stellt auch das bevorzugte Produkt nach der Erfindung dar; jedoch eignet sich die Erfindung auch für den Einschluß von anorganischen teilchenförmigen Zusätzen, die sofort verfügbar sind, außer Phosphor und Kalium, wie z. B. andere wasserlösliche Nährstoffe, Pestizide und Insektizide, Mikronährstoffe, und die obige Beschreibung läßt sich auch auf derartige andere Zusätze anwenden.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die praktische Anwendung der Erfindung. Falls nicht anders vermerkt, sind die Angaben immer auf Gewichtsteile oder Gewichtsprozent bezogen.

Beispiel 1

Das folgende Beispiel zeigt ein typisches Beschichtungsverfahren nach der Erfindung. 200 g mit Schwefel beschichteter Harnstoff in der Größe zwischen 3 und 1,2 mm (lichte Maschenweite) wird in einer rostfreien Stahltrommel mit den Maßen 25,4 cm χ 27,9 cm untergebracht, wobei die Trommel um 10-30° aus der Horizontalen geneigt ist und mit 30-55 Umdrehungen pro Minute rotiert. Die Trommel ist mit Treppen versehen, die rechtwinklig zur Trommelwand sitzen. Die mit Schwefel beschichteten Harnstoffteilchen werden mittels heißer Luft, die gegen das Äußere der Trommel gerichtet wird, auf 40-100 °C erhitzt. Die Teilchen können direkt aus dem Beschichtungsverfahren mit Schwefel eingebracht werden,

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und zwar lediglich mit der nominellen Erhitzung, um die Temperatur zu halten. Geschmolzenes Wachs, vorzugsweise 2,5 bis 10 g mikrokristallines Wachs mit einem ölgehalt von 0-10 %, wird auf das Wanderbett aus Harnstoffteilchen getropft. Wenn die Wachszugabe beendet ist, läßt man das Bett 1 bis 5 Minuten lang rollen, um eine möglichst gleichmäßige Beschichtung aller Teilchen mit Wachs zu erzielen. Noch während des Erhitzens in der Trommel wird eine Mischung aus 20 g Monoammoniumphosphat und 20 g Kaliumsulfat (für ein X-4-4-, N-P-K-Produkt) oder entsprechend weniger, wobei die Teilchengröße zwischen 0,4 und 0,6 liegt, über die mit Wachs beschichteten Teilchen gestäubt, um ein weitgehend freies Fließen zu erreichen. Während die Temperatur in der Trommel aufrechterhalten bleibt, läßt man eine weitere Schicht aus geschmolzenem mikrokristallinem Wachs, und zwar 2,5-10 g, über die Mischung tropfen, um die Abschlußbeschichtung zu erzielen, die ein Abblättern der aus Monoammoniuinphosphat und Kaliumsulfat bestehenden Teilchen von dem Endprodukt verhindert. Das zusammenhaftende Produkt wird gekühlt bis unter den Erstarrungspunkt des Waches, 40-9 5 ⁰C, indem der Zustrom von heißer Luft unterbrochen und Raumtemperatur über oder durch die Teilchen geblasen wird. Die im Beispiel 1 angeführten grundlegenden Schritte schließen sich entsprechend an, wobei erhöhte Strömungsraten bei dem chargenweise durchgeführten Verfahren und eine Einrichtung von entsprechender Größe und Rückhaltezeit verwendet werden. Die mit Schwefel beschichteten Harnstoff teilchen, die vom Schwefelbeschichtungsprozeß her bereits eine Temperatur von 40-100 ⁰C aufweisen oder die wieder aufgeheizt wurden, falls sie zunächst kalt sind, werden kontinuierlich in die Drehtrommel eingegeben. Das Wachs für die erste Schicht wird auf das Fließbett getropft oder aufgesprüht, was die Retentionszeit für die einzelne Beschichtung verringert. Phosphor- und Kaliumsalze werden aus getrennten Beschickungsanlagen auf eine Förderschnecke dosiert (was für ausreichen-

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des Durchmischen sorgt) und in die gleiche Beschichtungstrommel entleert wie die Wachszugabe für die erste Beschichtung. Obgleich das Salz durch die Förderanlage direkt in einem Strom auf das Fließbett entladen werden kann, ist die Verwendung eines Verteilers für das Salz auf das Bett von ca. 10,2 bis 61cm vorgesehen, wie es bei einer Fließmenge von 113 kg/h verwendet wird. So wird ein wesentlich homogeneres Produkt hergestellt. Die oberste Wachsschicht (zweite Wachszugabe) wird dann auf das Salz in der gleichen Drehtrommel aufgetropft oder aufgesprüht. Danach wird das Produkt in eine entsprechende Kühlvorrichtung wie z. B. einen Fließbettkühler, eine Drehtrommel mit Belüftung des Bettes oder eine Siebdrehtrommel mit Luftdurchströmung des Siebes entleert. Das Produkt wird dann gesiebt.

Beispiel 2

Unter Anwendung des Chargenverfahrens nach Beispiel 1 wurde eine Reihe von Produktproben hergestellt. Das verwendete mikrokristalline Wachs ist unter der Bezeichnung "Shellmax 500" im Handel. Es hat einen Schmelzpunkt von 61 ⁰C, einen ölgehalt von 0,9 %, eine Nadeldurchdringung von 21 bei 25 ⁰C und von 125 bei 43 °C (nach ASTM D-1321) und eine Viskosität von 79 SUS bei 99 °C (ASTM D-88). Die Salze waren Monoammoniumphosphat und Kaliumsulfat. Bei jeder Probe wurde ein Salz-zu-Wachs-Verhältnis von 5 angewendet. Die Verarbeitungstemperatur betrug 67 C und die Tronunelgeschwindigkeit 39 Umdrehungen pro Minute. Die Salzteilchengröße wurde mit den nachstehenden Ergebnissen variiert.

Salzgröße (mm) <O,O74 0,1-0,074 0,15-0,1 0,21-0,15

Rückstand (%) 3,6 1,2 0,65 0 Abrieb (%) 0 0,25 0,45 1,2

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Man erkennt, daß mit abnehmender Salzteilchengröße der Anteil an Rückständen in dem gekühlten Produkt exponentiell ansteigt. Steigt die Salzteilchengröße an, steigt auch der Anteil an Abrieb oder nicht gebundenen Phosphor- and Kaliumsalzen exponentiell an. Man erkennt, daß außerhalb dieses Bereichs der Salzteilchengröße sowohl die Rückstände als auch / oder der Abrieb zu erheblichen Verlusten am Endprodukt führen. Deshalb ist der gezeigte Bereich von 0,21-0,074 mm (lichte Maschenweite) der bevorzugte Bereich.

Beispiel 3

Ähnlich wie in Beispiel 2 wurde eine Reihe von Proben hergestellt, wobei jedoch die Trommelgeschwindigkeit 35 Umdrehungen pro Minute und die Temperatur 70-75 C betrugen. 20 g von jedem Salz wurden mit Ausnahme der Proben 1 und 2, die weder Phosphor noch Kalium enthielten, verwendet. Die erste Probe war ein schwefelbeschichteter Harnstoff, während die zweite Probe ein mit Wachs/überzogener schwefelbeschichteter Harnstoff war. 2 Gewichtsprozent Ton wurden als Fließmittel im Beispiel 2 verwendet. Die Stickstoffabgabemenge wurde anhand des in Wasser nach einer Woche bei Raumtemperatur gelösten Stickstoffs bestimmt und wird als Funktion der Salzteilchengröße und des Salz-zu-Wachs-Verhältnisses angegeben.

schwefelbeschichtete _c , ^ , .. .j·.-,. . Salzteilchengröße mm freigegebener Harnstoffprobe baiz/wacns-vernaitnis _(lichte Maschenweite) Stickstoff (%)

1.	(keine andere Beschichtung) -	4	_	61
2.	(2 % Wachsbeschichtung)	4	-	17
3.	4	0,21-0,15	27
4.	5,6	0,15-0,10	30
5.	709841/0805	0,10-0,074	35
6.	0,10-0,074	47

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Die Tabelle zeigt die Wirkung der Salzteilchengröße und des Salz-zu-Wachs-Verhältnisses auf die Abgabemenge von Stickstoff. Die Wirkung von 2 % Wachs allein auf den mit Schwefel bedeckten Harnstoff (Probe 2) erkennt man durch Vergleich der Abgabemenge mit der aus Beispiel 1. Dies kann man als die wirkungsvollste Abschirmung gegen Fehler in der mit Schwefel beschichteten Oberfläche ansehen. Das Ansteigen der Stickstoffabgabe mit dem Absinken der Salzteilchengröße läßt sich ebenfalls deutlich in den Beispielen 3 bis 5 bei sonst konstanten Bedingungen erkennen. Die letzten zwei Beispiele zeigen, daß bei erhöhtem Salz-zu-Wachs-Verhältnis auch die Stickstoffabgabe erhöht ist. In diesem Fall bedingt eine geringere Wachsmenge auch eine schwächere Wasserbarriere im Verhältnis zur gegebenen Salzmenge. Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Stickstoffabgabemenge in den Grenzen der vorliegenden Erfindung variiert werden kann, um eine bestimmte Abgabemenge zu erzielen, die für spezielle ackerbauliche Verhältnisse günstig ist.

Beispiel 4

Um die Wirkung der auf den mit Schwefel beschichteten Harnstoff aufgebrachten Menge an Phosphor und Kalium und die Verteilung von Phosphor und Kalium auf den mit Schwefel beschichteten Harnstoff zu zeigen, wurde wiederum eine Reihe von Proben nach dem Verfahren gemäß Beispiel 2 hergestellt, die nachstehend angeführt sind.

N-P-K	25-4-4	29-4-4	29-4-4	21-3-3	20-9-9
Salz/Wachs	4,0	4,9	4,9	4,9	4,7
Abrieb (Gew.%)	0,30	0,65	1,2	0,04	0,06
Rückstand (Gew.%)	0,30	0,45	0	2,9	1,6
Verteilung	5	4	5	2	4

Salzteilchengröße in mm

(lichte Maschenweite) 0,25-0,10 0,15-0,10 0,25-0,15 0,074 0,25-0,10

7 G 9 8 Δ 1 /flfiflK + Die Gleichmäßigkeit von Phosphor und Kalium auf dem mit Schwefel beschichteten Harnstoff wird wie folgt bewertet: 5 = ausgezeichnet und 1 = einige Kügelchen ohne Phosphor und Kalium.

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Für die drei Produkte mit der Zusammensetzung X-4-4 und das Produkt mit der Zusammensetzung 21-3-3 ist wieder die Beziehung zwischen Salz-zu-Wachs-Verhältnis und Salzteilchengröße des Abriebs, des Rückstands und der Verteilung zu sehen. Steigt die Gesamtmenge an Phosphor und Kalium an, wie es bei dem Produkt mit der Zusammensetzung 20-9-9 der Fall ist, so muß die Salzteilchengröße und das Salz-zu-Wachs-Verhältnis ansteigen, damit die Verteilung erhalten bleibt und der Rückstand verringert wird. Die Produkte mit der Zusammensetzung 20-9-9 und 21-3-3 sind sich bezüglich der ziemlich unterschiedlichen Salzteilchengrößen sehr ähnlich (Salz-zu-Wachs-Verhältnis, Abrieb, Rückstand), ausgenommen daß die Verteilung gegenüber dem Produkt mit der Zusammensetzung 20-9-9 verbessert ist. Bei dem gleichen Salz-zu-Wachs-Verhältnis und ungefähr der gleichen Salztexlchengröße weist das Produkt 20-9-9 weniger Abrieb auf als das mit der Zusammensetzung 29-4-4, mehr Rückstand und nahezu die gleiche Verteilung.

Beispiel 5

Unter Verwendung des Verfahrens nach Beispiel 2 wurde dem mit Schwefel beschichteten Harnstoff Salz zugesetzt und dann Wachs aufgebracht. Die theoretischen Analysenwerte basieren auf den Eingaben in die einzelne Charge, und die tatsächliche Analyse ergibt sich dann wie folgt:

theoretisch tatsächlich

N-P-K 29,6-2,2-2,1 31,2-1,3-1,2

Salz/Wachs 1,46

Die Oberfläche des Endprodukts war glatt; wie man aus den Werten ersieht, trat jedoch bei dem gesiebten Produkt ein deutlicher Verlust an Phosphor und Kalium auf. Der Abrieb bestand aus mit Wachs beschichteten, zusammengebackenen Salzteilchen. Die Verteilung von Phosphor a*id JCaU'ut* Qyf ät.*r\ mit Schwefel beschichteten Harnstoff war gering7 09841/0805

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Beispiel 6

Unter Verwendung des Verfahrens nach Beispiel 2 wurde Wachs auf mit Schwefel beschichteten Harnstoff aufgebracht, gefolgt von einem Salzzusatz. Die theoretischen Analysenwerte, die auf der Eingabe in die einzelnen Charge beruhen, und die tatsächlichen Analysenwerte des Produkts sind nachstehend aufgeführt:

theoretisch tatsächlich

N-P-K 29,6-2,2-2,1 30,8-1,3-0,9

SaIζ/Wachs 1,65

Das resultierende Produkt beitzt eine sehr gleichmäßige Phosphor- und Kaliumverteilung, griff sich jedoch "sandig" an. Wieder war jedoch der Anteil an Phosphor und Kalium gering trotz des niedrigen Salz-zu-Wachs-Verhältnisses.

Aus den Beispielen 5 und 6 erkennt man, daß trotz der Aufbringung des Salzes auf dem mit Schwefeljbeschichteten Harnstoff unter der Zuhilfenahme von einer Wachszugabe der Wirkungsgrad sehr gering ist.

Beispiel 7

Zwei Produkte, die nach Beispiel 1 zur Bestimmung der Lösungsrate von P₂ ⁰C ^und ^K2° hergestellt wurden, sind nachstehend angeführt, wobei die Prozentwerte an P₂Oc ^un<^ K₂O angegeben sind, die nach einer Auslaugezeit von einer Woche in einem Becher mit Wasser gemessen wurden.

N-P-K	7	0	9	P2°5	0	8	0	5	K2O
29-3-3			~86~				98
14-14-14			72				100
			841 /

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Die Ergebnisse zeigen, daß die Phosphor- und Kaliumsalze weitgehend sofort zugänglich sind. Die niedrigeren Auslaugewerte für P₂°5 ^{berunen au}f der unter 100 % liegenden Löslichkeit von Monoanunoniumphosphat in kaltem Wasser.

Beispiel 8

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Eisen-II-Ammoniumsulfat (FAS) als das teilchenförmige, wasserlösliche Nährstoffsalz anstelle von Phosphor- und Kaliumsalzen der vorhergehenden Beispiele. Nach Beispiel 2 wurde ein Produkt hergestellt, bei dem FAS der Teilchengröße unter 0,15 mm anstelle von Phosphor- und Kaliumsalzen verwendet wurde. Das Salz-zu-Wachs-Verhältnis betrug 4,0, und die gesamte verwendete Menge an FAS entsprach einem Produkt der Zusammensetzung X-4-4, bei dem Phosphor und Kalium anstelle von FAS verwendet wurden. Das resultierende Produkt war ein Düngemittel der Zusammensetzung 28-0-0-2Fe ohne Abrieb mit 0,4 % Rückstand und guter Salzverteilung. Die Stickstoffabgabemenge entsprach der der vorhergehenden Beispiele 1 bis 4 und 7, die Phosphor und Kalium enthielten. Die Eisensalze können auch mit den Phosphor- und Kaliumsalzen gemischt werden und nicht nur diese ersetzen.

Die in der Erfindung verwendete Stickstoffquelle ist vorzugsweise Harnstoff, aber jede andere herkömmliche wasserlösliche Stickstof fnährstoff quelle in Teilchenform wie z. B. Ammoniumnitrat oder Ammoniumsulfat kann ebenfalls verwendet werden. Die Phosphor- und Kaliumnährstoffquellen können irgendein fester, im Handel befindlicher Phosphor- und Kaliumdünger sein, der einen der Nährstoffe oder beide enthält,wie z. B. Superphosphat, Monoammonium- oder Diammoniumphosphat, Kaliumsulfat oder Kaliumchlorid. Andere trockene,teilchenförmige, wasserlösliche Feststoffe der ent-

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sprechenden Siebgröße und in den entsprechenden Mengenverhältnissen für eine inerte organische Beschichtung können ebenfalls verwendet werden, ebenso andere wasserlösliche Eisensalze, wasserlösliche Mikronährstoffe wie Borsäure, Molybdänsäure, Kupfersulfat, Mangansulfat und Zinksulfat und wasserlösliche Pestizide.

Die inerte, wasserunlösliche organische Beschichtung sollte einen Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt des Schwefels (115 ⁰C) besitzen und vorzugsweise unterhalb 100 C, jedoch über 30 C, d. h. also, hinreichend über Raumtemperatur. Sie sollte einen breiten Erstarrungsbereich aufweisen und eine gewisse Haftfähigkeit beim Erhitzen. Bevorzugte Eigenschaften des Beschichtungsmaterials sind ein Schmelzpunkt von 55-85 °C, eine Nadeldurchdringung von 10-30 bei 25 °C und 75-150 bei 43 ⁰C (ASTM D-1321) und eine Viskosität (ASTM D-88) von 5O-125 SUS (Saybolt Universal Seconds) bei 99 ⁰C. Die Wachse sollten ferner einen ölgehalt von 0-10 % besitzen, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent. Eine bevorzugte Gruppe von Materialien, die diese Eigenschaften besitzen, sind die mikrokristallinen Wachse, insbesondere jene, die unter den Handelsmarken "Shellmax 500", "Shellmax 905", "Indramic 5055-AH" und "Bowax 85" im Handel sind. Shellmax 905 besitzt einen Schmelzpunkt von 79 °C, eine Viskosität von 120 SUS bei 99 ⁰C, eine Nadeldurchdringung von 30 bei 25 ⁰C und einen ölgehalt von 3,5 %. Indramic 5055-AH besitzt einen Schmelzpunkt von 66-68 C, einen Erstarrungspunkt von 63 C, einen ölgehalt von 0,8 % und eine Nadeldurchdringung von 25 bei 25 ⁰C. Bowax 845 besitzt einen Schmelzpunkt von 63-68 ⁰C, eine Nadeldurchdringung von 23-28 bei 25 ⁰C und eine Viskosität von 85 SUS bei 99 ⁰C. Ein weiteres Beispiel eines brauchbaren mikrokristallinen Wachses ist das unter dem Handelsnamen "Concord Wax 112" verkaufte Wachs. Es besitzt eine Nadeldurchdringung von 10-15 bei 25 ⁰C, einen Schmelzpunkt von 77-82 °C, eine Viskosität von 75-100 bei 99 °C und einen ölgehalt von 1,0 % maximal.

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Andere geeignete organische Beschichtungsmaterialien sind Paraffinwachse, Kohlenwasserstoffpolymere mit niedrigem Molekulargewicht, Vaseline und Baumharze/ und zwar entweder allein für sich oder in einer Mischung mit anderen oder mit Mineralölen. Beispiele sind die Polyäthylenfette wie die unter dem Handelsnamen "Epolene C-3O5G" verkauften, ein vollständig raffiniertes Paraffin wie das unter dem Handelsnamen "Bowax 1435" im Handel befindliche (Schmelzpunkt 67-70 ⁰C, Ölgehalt 0,1 %, Nadeldurchdringung 12 bei 25 °C, Viskosität 49 bei 99 °C) , oder eine Mischung von 30 % Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht und 70 % öl ("brightstock process oil"). Weitere geeignete Beispiele an inerten organischen Beschichtungsmittel^ die die genannten Eigenschaften besitzen, sind dem Fachmann bekannt.

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Claims (15)

1. NACHGEREICHT j

   DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

   FREIBURG I. BR. 2713818

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   Patentansprüche

   Düngemittelzusammensetzung in Teilchenform, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus einem Kern einer wasserlöslichen Stickstoff-Nährstoffquelle sowie einer Schwefelbeschichtung darum und aus einer darüberliegenden Beschichtung aus einem wasserunlöslichen, inerten, niedrigschmelzenden organischen Material bestehen, daß diese zweite Beschichtung aus einer Innenschicht besteht, die frei von wasserlöslichen Zusätzen ist, und einer Außenschicht, die wasserlösliche Zusätze enthält, daß die Innenschicht völlig die Schwefelbeschichtung überzieht und eine Wasserbarriere bildet, die die Außenschicht von der Schwefelbeschichtung trennt, daß die Außenschicht eingebettete Teilchen von mindestens einem anorganischen, wasserlöslichen Feststoffzusatz in der Größe von 0,044 bis 0,6 mm (lichte Maschenweite) enthält und daß das Gewichtsverhältnis des Feststoffzusatzes zum Gesamtgewicht der organischen Beschichtung unter 8 liegt,

   Dr.Rl./kn - „ _Λ , - 2 -

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   21. März 1977

   ORIGINAL INSPECTED

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2. 2. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht der inerten Beschichtung ein Salz enthält, das aus einer Reihe von Phosphor- und Kaliumsalzen ausgewählt ist.
3. 3. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte organische Material einen
   Schmelzpunkt zwischen 30 und 100 C besitzt.
4. 4. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte organische Material einen
   Schmelzpunkt zwischen 55 und 85 °C, eine Nadeldurchdringung von 10-30 bei 25 °C und eine Viskosität von 50-125 SUS bei 99 °C aufweist.
5. 5. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte organische Material ein
   mikrokristallines Wachs ist.
6. 6. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoff-Nährstoffquelle Harnstoff ist.
7. 7. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Feststoffzusatzes zu dem Gesamtgewicht der organischen Beschichtung zwischen 2 und 8 liegt.
8. 8. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Innenschicht der organischen Beschichtung zur Außenschicht derselben zwischen 0,2 und 4 liegt.

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9. 9. Düngemi ttelzusaiiunensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Schwefels bei 5-40 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Teilchen liegt.
10. 10. Verfahren zur Herstellung der Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteilchen mit dem Kern aus wasserlöslichem Stickstoff-Nährstoff und einer Schwefelbeschichtung mit einer Innenschicht aus einem geschmolzenen, niedrigschmelzenden, inerten, wasserunlöslichen organischen Beschichtungsmaterial völlig überzogen werden, daß die so beschichteten Teilchen mit mindestens einem anorganischen, wasserlöslichen Feststoffzusatz in Teilchenform von der Größe 0,O44 bis O,6 mm (lichte Maschenweite) bedeckt werden und daß die Teilchen letztlich mit einer Außenschicht aus geschmolzenem, niedrigschmelzendem, inertem, wasserunlöslichem organischem Beschichtungsmaterial überzogen werden, wobei das Gewichtsverhältnis des anorganischen Salzes zu dem Gesamtgewicht der inerten Beschichtung unter 8 liegt und der Beschichtungsprozeß bei einer Temperatur zwischen 40 und 100 ⁰C ausgeführt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere, inerte organische Beschichtung mit einem Salz überzogen wird, das aus einer Reihe von Phosphor- und Kaliumsalzen ausgewählt ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die inerte organische Beschichtung einen Schmelzpunkt zwischen 30 und 100 ⁰C besitzt.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die inerte organische Beschichtung ein Wachs ist und die Beschichtungsschritte in dem Aufsprühen des Wachse in geschmolzener Form bestehen.

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14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die inerte organische Beschichtung ein mikrokristallines Wachs ist.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des FeststoffZusatzes zum Gesamtgewicht der organischen Beschichtung zwischen 2 und 8 liegt.

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