DE2944848B1 - Verfahren zur Herstellung von ballastfreien Kalium,Magnesium und Phosphor enthaltenden Mehrnaehrstoffduengemitteln - Google Patents

Description

• Die Reaktion zwischen dem Kaliummagnesiumphosphat und der Mineralsäure verläuft schnell und unter Freisetzung von Reaktionswärme, durch die ein Teil des mit den Ausgangsmaterialien in das Gemisch eingebrachten Wassers verdampft. Überraschenderweise werden beim Einsatz von Salpetersäure keine nitrosen Gase aus dem Reaktionsgemisch freigesetzt, so daß das Verfahren der Erfindung auch in diesem Fall ohne Kühlung oder besondere Vorsichtsmaßnahmen durchgeführt werden kann.
• Das bei dem Verfahren der Erfindung anfallende Endprodukt kann vor dem Trocknen bzw. Calcinieren noch granuliert werden. Beim Einsatz von wasserfreiem Kaliummagnesiumphospnat ist es hierzu notwendig, das Produkt unter rollender Bewegung mit einer geringen Menge Wasser zu bedüsen. Wesentlich günstiger läßt sich ein Produkt granulieren, zu dessen Herstellung filterfeuchtes Kaliummagnesiumphosphat eingesetzt und diesem vor bzw. während des Aufdüsens der Mineralsäure getrocknetes bzw. calciniertes Endprodukt als Rückgut zugemischt wird. Der Wassergehalt des zu granulierenden Gutes kann hierbei über das Feuchtgut/Rückgut-Verhältnis so eingesteuert werden, daß ein granuliertes Endprodukt entsteht oder durch einen äußerst geringen Wasserzusatz unter rollender Bewegung des Reaktionsproduktes leicht erhalten werden kann.
• Die nach den Varianten der Erfindung erhaltenen Produkte werden ohne vorherige mechanische Abtrennung von flüssigen Bestandteilen getrocknet. Unter Verwendung von Salpetersäure hergestellte Produkte werden dazu auf Temperaturen von 100 bis 1200C erwärmt und trocknen dabei zu einem Gemisch, das 36 bis 37 Gew.-% Kaliumnitrat und 63 bis 64 Gew.-% Magnesiumhydrogenphosphat-Trihydrat oder 5 Gew.-% N; 25 bis 26 Gew.-% P205; 17 Gew.-% K20 in wasserlöslicher Form und 14 bis 15 Gew.-% MgO enthält. Bei anschließendem oder direktem Erwärmen auf Temperaturen von 120 bis 150"C dieses Produkts entsteht ein Gemisch aus 45,6 Gew.-% Kaliumnitrat und 54,4 Gew.-0/o Magnesiumhydrogenphosphat, das 6,3 Gew.-% N; 32 Gew.-O/o Plus; 21 Gew.-% K20 in wasserlöslicher Form und 18 Gew.-% MgO enthält.
• Bei Erhitzen auf Temperaturen von über 200"C wird ein Gemisch aus 47,6 Gew.-0/o Kaliumnitrat und 52,4 Gew.-O/o Magnesiumpyrophosphat erhalten.
• Vorteilhaft wird daher ein aus etwa 40-46 Gew.-% Kaliumnitrat und etwa 60-54 Gew.-% Magnesiumhydrogenphosphat bestehendes Produkt der Umsetzung von Kaliummagnesiumphosphat und Salpetersäure zur Trocknung und zum Calcinieren auf eine Temperatur von 130 bis 200"C erhitzt.
• Wird das Verfahren der Erfindung mit Phosphorsäure durchgeführt, so kann die Umsetzung in Abhängigkeit von der eingesetzten Säuremenge entsprechend den folgenden Gleichungen verlaufen: a) bei Einsatz von 0,5 mol HjPO4 pro mol KMgPO4 4 KMgPO4+2 H3PO4 ~ 2 K2H PO4 + 4 MgHPO4 oder b) bei Einsatz von 1 mol H3PO4 pro mol KMgPO4 KMgPO4 + H3PO4 KH2PO4 + MgHPO4 Das nach der Umsetzung a) erhaltene Produkt geht durch scharfes Calcinieren bei Temperaturen von >350°C in ein Pyrophosphatgemisch über, das 54,9 Gew.-% P2O5, 24,3 Gew.-% K2O und 20,8 Gew.-O/o MgO enthält.
• Das gemäß b) entstehende Produkt wird durch Calcinieren bei einer Temperatur um 150"C in ein Gemisch aus 53,1 Gew.-0/o Kaliumdihydrogenphosphot und 46,9 Gew.-0/o Magnesiumhydrogenphosphat über geführt, das 55,4 Gew.-% P2O5, 18,3 Gcw.-% K2O und 15,7 Gew.-% MgOenthält.
• In allen Fällen entsteht bei der primären Umsetzung des Kaliummagnesiumphosphats gemäß dem Verfahren der Erfindung ein Produkt, das das Magnesium in Form von Magnesiumhydrogenphosphat enthält.
• Die erfindungsgemäß erhaltenen Endprodukte können auf entsprechenden Mangelböden als Einzeldünger ausgebracht werden. Außerdem können insbesondere die pulverförmigen Endprodukte der Erfindung in den Herstellungsgang von granulierten Mehrnährstoffdüngemitteln eingebracht werden, während die granuliert ten Endprodukte der Erfindung zur Erzeugung von Mischdüngemitteln mit verwendet werden können.
• Das Verfahren der Erfindung bietet somit die Möglichkeit, mittels einfacher technischer Maßnahmen aus Kaliummagnesiumphosphat ein ballastfreies Düngemittel herzustellen, dessen Kaliumkomponente voll wasserlöslich ist.
• Beispiel 1 1000 Gew.-Teile eines bis zum Monohydrat calcinierten Kaliummagnesiumphosphats mit einem K2O-Gehalt von 25,3% werden in einem schnell laufenden Pflugscharmischer mit 520 Gew.-Teilen einer 65%eigen Salpetersäure innerhalb 5 Minuten besprüht und danach noch heiß einem Trockner zugeführt. Dort wird dem Produkt bei einer Temperatur von 130 bis 1500C die Feuchte und das Kristallwasser entzogen. Es entstehen 1238 Gew.-Teile eines sehr feinkörnigen freifließenden Pulvers, welches 6,0 Gew.-% Nitratstickstoff; 32,7 Gew.-% P205; 20,4 Gew.-% K2O und 19,1 Gew.-0/o MgO enthält. Der Kaliumnitrat-Gehalt dieses Produktes beträgt 43 Gew.-%.
• Beispiel 2 1000 Gew.-Teile filterfeuchtes Kaliummagnesiumphosphat, welches 11,4 Gew.-0/o K2O; 26,0 Gew.-% anhaftende Feuchte und 27,8 Gew.-0/o Kristallwasser enthält, wird unter Zusatz von 450 Gew.-Teilen getrockneten Produkts als Rückgut innerhalb von 5 Minuten mit 240 Gew.-Teilen 65%iger Salpetersäure in einem Freifallmischer bedüst. Das warme erdfeuchte, feinteilige Produkt wird in einer Rollvorrichtung mit 30 Gew.-Teilen Wasser bedüst, wobei sich grünfeste Granalien bilden, die bei einer Temperatur von 130 bis 1500C getrocknet werden. Dabei entstehen 1070 Gew.-Teile eines abriebfesten, granulierten Produkts mit 5,5Gew.-°/r N; 34,5Gew.-r/o P2O5; 18,3Gew.-% K20 und 21,5 Gew.-% MgO.
• Nach Absiebung des Gutkorns mit einer Granaliengröße von 0,8 bis 4 mm werder. Unter- und Überkorn gemahlen und als Rückgut dem Mischer wieder zugeführt. Es entstehen 620Gew.-Teile Gutkorn mit einer Druckfestigkeit von 31 N/Korn und einem Abrieb von 4%. Das Produkt enthält ca. 40 Gew.-O/o Kaliumnitrat.
• Beispiel 3 Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Produkt wird bei 200"C calciniert. Das Calcinat enthält 6,2 Gew.-% N; 33,7 Gew.-0/o P205; 21,0 Gew.-% K20 und 19,7 Gew.-O/o MgO. Bei der gegenüber Beispiel 1 höheren Temperatur ist ein erheblicher Teil des Magnesiumhydrogenphos.
• phats in Magnesiumpyrophosphat übergegangen, ohne daß dabei Nitratstickstoff verloren geht.
• Beispiel 4 Die Rückgutmenge von 450 Gew.-Teilen auf 1000 Gew.-Teilen filterfeuchtes Kaliummagnesiumphosphat gemäß Beispiel 2 wird auf 650 Gew.-Teile gesteigert. Nach Aufdüsen der Salpetersäure macht sich die anhattende Feuchte kaum noch bemerkbar, so daß das Umsetzungsprodukt zu einem rieselfähigen, pneumatisch förderbaren Endprodukt mit ca. 40% KNO3 calciniert werden kann.
• Beispiel 5 1000 Gew.-Teile trockenes Kaliummagnesiumphosphathexahydrat mit 16,1% K2O werden in einem schnell laufenden Pflugscharmischer innerhalb 5 Minuten mit 239 Gew.-Teilen technischer Phosphorsäure mit 50% P2O5 bedüst. Das heiße feinteilige Material wird einer Trommel zugeführt, in der es bei einer Temperatur von etwa 250°C calciniert wird. Es entsteht ein pneumatisch förderbares, feinteiliges Produkt, welches 54,5 Gew.-O/o P2O5, hauptsächlich als Pyrophosphat, neben 22 Gew.-% K2O und 22,5 Gew.-o/b MgO enthält.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von ballastfreien Kalium, Magnesium und Phosphor enthaltenden Mehrnährstoffdüngemitteln, d a du r c h g e k e n n -z e 1 c h n e t, daß Kaliummagnesiumphosphat unter Bewegung mit einer dessen Kaliumgehalt stöchiometrischen Menge einer Mineralsäure, die einen Pflanzennährstoff im Anion enthält, vermischt und die erhaltene Mischung ohne vorheriges Abtrennen von flüssigen Anteilen getrocknet bzw. calciniert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralsäure in einer Konzentration von wenigstens 50 Gew.-% eingesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralsäure auf ein bewegtes Bett des Kaliummagnesiumphosphats aufgcsprüht wird.
4. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung vor dem Trocknen bzw. Calcinieren granuliert wird.
5. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliummagnesiumphosphat filterfeucht eingesetzt und diesem vor bzw.

   während des Aufsprühens der Mineralsäure getrocknetes bzw. calciniertes Produkt zugemischt wird.

   Aus unterschiedlichsten Gründen gewinnen die ballastfreien mineralischen Düngemittel zunehmend an Interesse. Neben den Düngemitteln, die die Hauptnährstoffe von Kulturpflanzen, nämlich Stickstoff, Phosphor und Kalium enthalten, erfordern die bereits zahlreichen Kulturböden mit Magnesiummangel mineralische Mehrnährstoffdüngemittel, die neben den Hauptnährstoffen auch Magnesium enthalten.

   Bisher sind Magnesium enthaltende Düngemittel meist durch Vermischen von Kalimagnesia mit anderen Düngesalzen erzeugt worden. Da Kalimagnesia jedoch ein Kaliummagnesiumsulfat ist, wird mit dieser Komponente bereits ein Ballaststoff in das Mehrnährstoffdüngemittel eingebracht, der im Boden unnötigerweise Calcium in Form des schwerlöslichen Calciumsulfats festlegt. Sinngemäß das gleiche gilt für Kieserit, der ebenfalls als Magnesiumkomponente in Mischdüngemitteln eingesetzt wird.

   In geringen Mengen können Magnesiumsalze auch während des kontinuierlichen Verfahrensgangs dcr Erzeugung von Mehrnährstoffdüngemitteln aus Rohphosphataufschlußprodukten, meist zusammen mit der Kaliumkomponente, zugesetzt werden. Aber auch hierbei wird das Magnesium meist als Sulfat eingesetzt und so ebenfalls Ballast in Form des Sulfations in das Mehrnährstoffdüngemittel eingebracht.

   Eine im düngetechnischen Sinn ballastfreie Magnesiumverbindung ist das Kaliummagnesiumphosphat, in dem jedoch das Kalium nicht in voll wasserlöslicher Form vorliegt. Der nicht wasserlösliche Anteil des Kaliummagnesiumphosphats ist deshalb als Nährstoff für die Kulturpflanzen nur schwer verfügbar.

   Hieraus ergab sich die Aufgabe, eine Möglichkeit zu finden, das Kalium in dem Kaliummagnesiumphosphat mit einfachen Maßnahmen ohne großen technischen Aufwand in wasserlösliche Form überzuführen.

   Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von ballastfreien Kalium, Magnesium und Phosphor enthaltenden Mehrnährstoffdüngemitteln gefunden. Danach wird Kaliummagnesiumphosphat unter Bewegung mit einer dessen Kaliumgehalt etwa stöchiometrischen Menge einer Mineralsäure, die einen Pflanzennährstoff im Anion enthält, umgesetzt und die erhaltene Mischung ohne vorheriges Abtrennen von flüssigen Anteilen getrocknet bzw. calciniert.

   Als Kaliummagnesiumphosphat wird vorteilhaft ein nach gebräuchlichem Verfahren erzeugtes Produkt technischer Reinheit eingesetzt, das in einer geeigneten Mischvorrichtung, wie beispielsweise einem Pflugscharmischer oder einer Mischschnecke, in lebhafte Bewegung gebracht wird. Diesem Kaliummagnesiumphosphat wird die Mineralsäure, die einen Pflanzennährstoff im Anion enthält, möglichst gleichmäßig zugemischt Als Mineralsäuren werden vorzugsweise Salpeter- oder Phosphorsäure eingesetzt, deren Konzentra;ion vorteilhaft mindestens 50Gew.-% betragen soll. Besonders bewährt hat es sich, das Vermischen der Ausgangsmaterialien in einer Mischvorrichtung vorzunehmen, in der sich ein bewegtes Bett des Kaliummagnesiumphosphats ausbildet, auf das die Mineralsäure aufgesprüht bzw.

   aufgedüst wird. Mit dieser Arbeitsweise wird eine besonders schnelle und vor allem gleichmäßige Verteilung der Mineralsäure erreicht. Die Reaktionsgeschwindigkeit und das Adsorptionsvermögen für Flüssigkeit in dem bewegten Bett eines calcinierten Kaliummagnesiumphosphats sind so groß, daß die Mineralsäure mit einer Konzentration von etwa 50 Gew.-§b mit sehr hoher Geschwindigkeit aufgesprüht bzw. aufgedüst werden kann, ohne daß sich in dem bewegten Bett Klumpen oder Fladen bilden. Dies gilt insbesondere, wenn die eingesetzte Säuremenge so bemessen wird, daß neben der sich bildenden Kaliumverbindung ausschließlich Magnesiumhydrogenphosphat entsteht. Bei einer Konzentration der eingesetzten Mineralsäure von wenigstens 50 Gew.-% entsteht als Produkt ein freifließendes Pulver, das nach Trocknung marktfähig ist. Es ist jedoch vorteilhafter, das in dem Produkt adsorbierte und als Kristallwasser gebundene Wasser durch Calcination zu entfernen, da hierdurch der Gehalt des Produkts an Pflanzennährstoffen bis zum Maximum gesteigert wird.

   Nach dem Verfahren der Erfindung kann aber auch ein aus seiner Erzeugung heraus noch filterfeuchtes Kaliummagnesiumphosphat verarbeitet und dieses mit einer Mineralsäure, wie beispielsweise Salpeter- oder Phosphorsäure, mit weniger als 40 Gew.-* Wassergehalt vermischt werden, wobei dieses Vermischen vorteilhaft in einem Intensivmischer erfolgt. Um mit Sicherheit ein trockenes Endprodukt zu erhalten, kann es vorteilhaft sein, dem Reaktionsgemisch noch bis zu 500/0 bereits getrocknetes bzw. calciniertes Produkt als Rückgut zuzumischen.