DE2944848C2

DE2944848C2 - Verfahren zur Herstellung von ballastfreien Kalium, Magnesium und Phosphor enthaltenden Mehrnährstoffdüngemitteln

Info

Publication number: DE2944848C2
Application number: DE19792944848
Authority: DE
Inventors: Karl-Richard Dr. 3000 Hannover Loeblich
Original assignee: K+S AG
Current assignee: K+S AG
Priority date: 1979-11-07
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE2944848B1

Description

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 Mehrnährstoffdüngemittei, die neben den Haiiptnährstoffen auch Magnesium enthalten.

Bisher sind Magnesium enthaltende Düngemittel meist durch Vermischen von Kalimagnesia mit anderen Düngesalzen erzeugt worden. Da Kalimagnesia jedoch ein Kaliutnmagnesiumsiilfat ist, wird mit dieser Komponente bereits ein Ballaststoff in das Mehrnährstoffdüngcmittcl eingebracht, der im Boden unnötigerweise Calcium in Form des schwerlöslichen Calcuimsulfats festlegt. Sinngemäß das gleiche gilt für Kicscrit, der ebenfalls als Magnesiumkomponeiitc in Mischdüngcmitlcln eingesetzt wird.

In geringen Mengen können Magnesiumsalzc auch während des kontinuierlichen Verfahrensgangs der Erzeugung von Mehrnährstoffdüngemiltcln aus Rohphosphalaufschlußproduktcn. meist zusammen mit der Kaliumkomponenle. zugesetzt werden. Aber auch hierbei wird das Magnesium meist als Sulfat eingesetzt und so ebenfalls Ballast in Form des Sulfations in das Mehrnährstoffdüngctniitcl eingebracht.

Eine im düngetechnischen Sinn ballastfreic Magnest umVerbindung 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 Käliummagncsiumphosphat mit einfachen Maßnahmen ohne großen technischen Aufwand in wasserlösliche Form überzuführen.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von ballastfreien Kalium, Magnesium und Phosphor enlrml-". tenden 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

lu 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

π 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 zügemischL

ju Als Mineralsäure.¹! v/erden vorzugsweise Salpeter- oder Phosphorsäure eingesetzt, deren Konzentration vorteilhaft mindestens 50 C)ew -°/o betragen snll Besonders bewahrt hat es sich, das Vermischen der Ausgangsmaterialien in einer Mischvorrichtung vorzunehmen, in der

_>■> sich ein bewegtes Bett des Kaliumma{,nesiumphosphais ausbildet, auf das die Mineralsäure aufgesprüht bzw. aufgcdüst wird. Mit dieser Arbeitsweise wird eine besonders schnelle und vor allem gleichmäßige Verteilung der Mineralsäure erreicht. Die Reaktionsge-

in schwindigkeit und das Adsorptionsvermögen für FIüs sigkeit in dem bewegten Bett eines calcinieren Kaliummagncsiumphosphais sind so groß, daß die Mineralsäure mit einer Konzentration von etwa 50 Gew. % mit sehr hoher Geschwindigkeit aufgc-

υ sprüht bzw. aufgcdüst werden kann, ohne daß sich in dem bewegten Bett Klumpen oder Fladen bilden. Dies gilt insbesondere, wenn die eingesetzte Saurcmcnge so bemessen wird, daß neben der sich bildenden Kaliumverbindung ausschließlich Magnesiumhydrogenphos-

U) phat entsteht. Bei einer Konzentration der eingesetzten Mineralsäure von wenigstens 50Gew.-% entsteht als Produkt ein freifließendes Pulver, das nach Trocknung marklfähig ist. Fs ist jedoch vorteilhafter, das in dem Produkt adsorbierte und als Kristallwasscr gebundene

4S Wasser durch Calcination zu entfernen,da hierdurch der Gehalt des Produkts an Pflanzennährstoffen bis /um Maximum gesteigert wird.

Nach dem Veifahren der Erfindung kann aber auch ein aus seiner Erzeugung heraus noch filterfeuchtes

'u Kaliummagncsiumphosphal verarbeite· und dieses mit einer Mineralsäure, wie beispielsweise Salpeter- oder Phosphorsäure, mit weniger als 40Gew.-% Wassergehalt vermischt werden, wobei dieses Vermischen vorteilhaft in einem Intensivmischer erfolgt. Um mit

Vi Sicherheit ein trockenes Endprodukt /u erhallen, kann es vorteilhaft sein, dem Reaklionsgcniisch noch bis /u 50% bereits getrocknetes b/w calciniertes Produkt als Rückgut /u/umischen.

Die Reaktion /wischen dem Kaliummagncsiumphos

W) phat und der Mineralsäure verläuft schnell und unter Freisetzung von Reaktionswärme, durch die ein Teil des mit den Ausgangsmalcrialicn in das Gemisch eingo brachten Wassers verdampft Überraschenderweise Werden beim Einsatz von Salpetersäure keine nitrosen

f>5 Gase aus dem Reaktionsgcitiiisch freigesetzt, so daß das Verfahren der Erfindung auch in diesem Fall ohne Kühlung öder 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 Kaliummagnesiumphosphat ist es hierzu notwendig, das Produkt unter rollender Bewegung mit einer geringen ί 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 Endpro- in dukt 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 r> 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 .''alpetersäure hergestellte Produkte werden (in/.ii auf Temperaturen von 100 bis 120"C erwärmt und trocknen dabei zu einem Gemisch, das 36 bis 37 Gew.-% Kaliumnitrat und 63 bis 64 Gew.% Magnesiumhydrogenphosphat- Frihydrat oder .·>

5 Gew.% N; 25 bis 26 Gew.% P₂O,; 17 Gew.% K.O in wasserlöslicher Form und 14 bis 15 Gew.% MgO enthalt. Bei anschließendem oder direktem Erwärmen auf Temperaturen von 120 bis 150"C dieses Produkts entsteht ein Gemisch aus 45,6 Gew.-% Kaliumnitrat und ι» 54,4 Gew.% Magnesiumhydrogenphosphat, das 63 Gew.% N; 32Gew.-% P₂O,; 21 Gew.% K₂O in wasserlöslicher Form und 18 Gew.-% MgO enthält.

Bei Erhitzen auf Temperaturen vo.. über 200"C wird ein Gemisch aus 47,6 Gew.% Kaliumnitrat und *'» 52,4 Gew. % Magnesiumpyrophosphat rhalten.

Vorteilhaft wird daher ein aus etwa 40-46 Gew.% Kaliumnitrat und etwa 60-54Gew.-% Magnesiumhydrogenphosphat bestehendes Produkt der Umsetzung von Kaliummagnesiumphosphat und Salpetersäure zur "> Trocknung und zum Calcinieren auf eine Temperatur von 130 bis 200⁰C erhitzt.

Wird das Verfahren der Erfindung mit Phosphorsäure durchgeführt, so kann die Umsetzung in Abhängigkeit von der eingesetzten Säuremenge entsprechend den -ü folgenden Gleichungen verlaufen:

a) bei Einsatz von 0,5 mol f 1 |PO₄ pro mol KMgPO₄
4 KMgPO₄ + 2 H ,PO₄ - 2 K₂HPO₄ + 4 MgHPO₄

oder w

b) bei Einsatz von 1 mol HiPO₄ pro mol KMgPO₄
KMgPO₄+ H,PO₄-KH₂PO₄+ MgI IPO₄

Das nach der Umsetzung a) erhalten* Produkt geht durch scharfes Calcinieren bei Temperaturen von v· > 350"C in ein Pyrophosphatgemisch über, das 54,9 CJcw. % P₂O₁. 24.3 Gew.% K₂O und 20,8 Gew.% MgO enthält.

Das gemäß b) entstehende Produkt wird durch Calcinieren bei einer Temperatur um 150"C in ein < >» Gemisch aus 53,1 Gew.-% Kaliumdihydrogcnphosphat und 46,9 Gew^/o Magnesiumhydrogenphosphat übergeführt, das 55,4 Gew,-% P₂O₅, l8,3Gew^% K₂O und 15,7 Gew>% MgO enthält,

In allen Fällen entsteht bei der primären Umsetzung des K.aliummagnesiumphösphats gemäß dem Verfahren der Erfindung ein Produkt, das das Magnesium in Form Von Magnesiumhydrogenphosphat enthält.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Endprodukte können auf entsprechenden Mangelböden als Eirizeldünger ausgebracht werden. Außerdem können insbesondere die pulverförmigen Endprodukte der Erfindung in den Herstellungsgang von granulierten Mehrnährsloffdüngemilteln eingebracht werden, während die granulierten Endprodukte der Erfindung zur Erzeugung von Mischdüngemitteln mit verwendet werden können.

Das Verfahren der Erfindung bietet somit die Möglichkeit, mittels einfacher technischer Maünahnen aus Kaliummagnesiumphosphat ein ballastfrcies Düngemittel herzustellen, dessen Kaliumkomponente voll wasserlöslich ist.

Beispiel 1

1000 Gew.-Teile eines bis zum Monohydrat ealcinier ten Kaliummagnesiumphosphats mit einem KjO-Gehalt von 25,3% werden in einem schnell laufenden Pflugscharmischer mit 520 Gew.-Teilen einer 65%igen Salpetersäure innerhalb 5 Minuten besprüht und danach noch heiß einem Trockner zugeführt. Dort wird dem Produkt bei einer Temperatur von 130 bis IiO"C die Feuchte und das Kristallwasser entzogen. Es entstehen 1238 Gew.-Teile eines sehr feinkörnigen frciflicüenden Pulvers, welches 6,0 Gew.-% Nitralstickstoff; 32,7 Gew. % P₂O,; 20.4 Gew.-% K.O und 19,1 Gew.-% MgO enthält. Der Kaliumnitrat-Gehalt dieses Produktes beträgt 4 3 Gew.-%.

Beispiel 2

1000 Gew.-Teile filterfeuchtes Kaliummagnesiumphosphat. welches (1,4 Gew.% K.O; 26.0 Gew.% anhaftende Feuchte und 27,8 Gew.% Krisullwasser enthalt, 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. feintcilige Produkt wird in einer Rollvorrichtung mit 30 Gew.-Teilen Wasser bedüst, wobei sich grünfeste Granalien bilden, die bei einer Temperatur von 130 bis 150°C getrocknet werden. Dabei entstehen 1070 Gew. Teile eines abriebfesten, granulierten Produkts mit 5.5 Gew.% N; 34.5 Gew.% P₂O,; 18,3 Gew.% K..O und 21,5 Gew.-% MgO.

Nach Absiebung des Gutkorns mit einer Granalien größe von 0,8 bis 4 mm werden Unter- und (iberkorn gemahlen und als Rückgut dem Mischer wieder zugeführt. Es entstehen 620 Gew.-Teile Gulkorn mit einer Druckfestigkeit von 31 N/Korn und einem Abrieb von 4%. Das Produkt enthält ca. 40 Gew.-% Kaliumni-

ttilt.

Beispiel

Das gemäß Beispiel I hergestellte Produkt wird bei 200 C calciniert. Das Calcinat enthält 6,2 Gcw % N; 33,7 Gew.% P₂O,: 21.0 Gew. % K₂O und 19,7 Gcw.-% MgO. Bei der gegenüber Beispiel I höheren Temperatur ist ein erheblicher Feil des Magnesiumhydrogcnphos phats in Magnesiumpyrophosphat übergegangen, ohne daß dabei Nitraistickstoff verloren geht.

Beispiel 4

Die Rückgutmenge von 450 GcWi'Teilen auf lOOOGeW.'Teilen fillerfeUchles Kaliumiiiagncsium' phosphat gemäß Beispiel 2 wird auf 650 Gew^Tcile gesteigert Nach Aufdüsen der Salpetersäure macht sich die¹ anhaftende Feuchte kaum noch bemerkbar, so daß

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das Umseizungsprodukt zu einem ricselfähigen, pneu- laufenden Pflugscharmischer innerhalb 5 Minuten mit

malisch förderbaren Endprodukt mil ca. 40% KNO₁ 239 Gew.-Teilen technischer Phosphorsäure mit 50%

calcinicrl werden kann. P2O5 bedüst. Das heiße feinteilige Material wird einer

Trommel zugeführt, in der es bei einer Temperatur von

_R . ^r, etwa 250°Ccalcinierl wird. Es entsteht ein pneumatisch

^{1 s} P' ^e' förderbares, feinteiliges Produkt, welches 54,5 Gew.-%

1000 Gew.-Teile trockenes Kaliummagnesiumphos- P2O5, hauptsächlich als Pyrophosphal, neben

phathexahydrat mit 16,1% K₂O werden in einem schnell 22Gew.-% K₂O und 22,5 Gew.-% MgO enthälL

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von ballastfreien Kalium. Magnesium und Phosphor enthaltenden Mehrnährstoffdüngemitteln, dadurch gekennzeichnet, 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.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralsäure in einer Konzentration von wenigstens 50 Gew.-% eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralsäure auf ein bewegtes Bett des Kaliummagnesiuniphosphats aufgesprüht wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen I bis J, dadurch gekennzeichnet, dal} die Mischung vor dem Truck nen bzw. Calcinieren granuliert wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliummagnesiumphosphat filterfeucht eingesetzt und diesem vor bzw. während des Aufsprühens der Mineralsäure ge trocknetes bzw. calcinierles Produkt /ugcmischt wird.