DE4126805A1

DE4126805A1 - Verfahren zur herstellung von granuliertem ammoniumsulfat

Info

Publication number: DE4126805A1
Application number: DE19914126805
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ermischer; Heinz Dr Spindler; Wilfried Dr Fuchs; Manfred Dr Gebauer; Harald Dr Friedrich; Steffen Kitzing
Original assignee: Leuna Werke GmbH
Current assignee: CAPROLACTAM LEUNA GMBH, 06237 LEUNA, DE
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1993-02-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von granuliertem Ammoniumsulfat mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften, das als Düngemittel in der Land- und Forstwirtschaft verwendet wird.

Ammoniumsulfat fällt in großer Menge als Nebenprodukt bei organisch-chemischen Umsetzungen, wie beispielsweise bei der Caprolactam- und der Acrylnitrilproduktion sowie bei der Gasreinigung an. Ammoniumsulfat wird hauptsächlich als Düngemittel verwendet. Infolge seiner feinen Korngröße und hohen Hygroskopizität ist die Lagerung, der Transport und das Ausbringen des Salzes mit Problemen, wie das Zusammenbacken, die Staubentwicklung, die geringe Streubreite u. a., verbunden.

Aus diesen Gründen wird in zunehmendem Maße das Ammoniumsulfat kompaktiert, granuliert und konditioniert. Das Salz besitzt jedoch eine geringe Plastizität und läßt sich daher schwer kompaktieren. Es werden ihm deshalb verschiedene Stoffe als Preßhilfs- bzw. Bindemittel zugesetzt. Diese Mittel bewirken die Reduzierung des zur Kompaktierung des Salzes erforderlichen Preßdruckes oder den Erhalt von Granulaten mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften. Die gleichzeitige Wirkung als Preßhilfs- und Bindemittel ist jedoch auch möglich. W. Pietsch nennt in "Roll pressing" (Hyden & Sons Ltd., London, 1976) eine Vielzahl von Stoffen, die als Binder, Gleitmittel usw. für Dünger eingesetzt werden.

Es ist bekannt Ammoniumhydrogensulfat (US 33 51 455) und dreiwertige Metallsalze, insbesondere Alaune (JP 76 76 199; AU 4 92 758; US 45 89 904; FR 14 69 715) Ammoniumsulfatlösungen mit dem Ziel zuzusetzen größere Kristalle zu erzeugen.

Ferner ist bekannt zur Erhöhung der Granulatfestigkeit und zur Vergrößerung der Ammoniumsulfatkristalle bei der Teller- und Trommelgranulation des Salzes der Lösung Kalziumsulfat und hydrophile, oberflächenaktive Substanzen, beispielsweise Tone wie Attapulgit und Bentonit, in Konzentrationen bis zu jeweils 5% zuzusetzen (EP 13 108).

Für die Granulation von Ammoniumsulfat werden des weiteren in der Literatur ammonisiertes Superphosphat in Konzentrationen von 1 bis 5% genannt (SU 2 47 324; SU 3 58 303). Um die erforderliche Härte der Granulate zu erreichen, wird dem Dünger Gips als weitere Komponente zugegeben (SU 3 58 303; Penkov, E. J. u. a.: Khim. Prom. (Moskau), 1973, 49 (6), S. 430-1). Diese Dünger mit einem stark reduzierten Stickstoffgehalt bewirken eine systematische Verschlechterung der Bodenqualität, durch den Gipsanteil.

Die gleichen Nachteile besitzen die in den Patentschriften EP 13 108, DE 26 03 917 und CS 1 75 093 genannten Stoffe, wie Bentonit mit Gips, Kaliumverbindungen und Flugstaub aus der Kohleverbrennung.

Weiterhin werden für die Preßgranulation von Ammoniumsulfat amphotere Oxide, leicht alkalisch sowie hygroskopisch reagierende Salze (DE 12 47 352), Kaliziumnitrat (DE 26 03 917) und Aluminiumhydroxid, modifiziert mit siliziumdioxidhaltigen Stoffen (SU 8 52 847; JP 6 22 90 709) verwendet. Mit dem Zusatz dieser Stoffe zum Salz ist eine teilweise Reaktion unter Freisetzung von Ammoniak und damit der Reduzierung des Stickstoffgehaltes des Düngemittels verbunden.

Als Preßhilfsmittel für Ammoniumsulfat werden auch empfohlen Huminsäuren und ihre Salze (SU 3 04 233; Belikov, V. J. u. a.; Khim, Tverd. Topl. 1974 (1), S. 126-7), huminsäurehaltige Gras- und Waldtorfe (US 36 17 237), proteinhaltige Substanzen, fett- und ölhaltige Komponenten (JP Kokai 59 92 988). Bei Konzentrationen bis 5% der Zusatzstoffe wird der Stickstoffgehalt des Düngers stark reduziert.

Nach SU 9 21 619 wird zur Kompaktierung von Ammoniumsulfat Polyacrylamid vorgeschlagen. Dabei soll der Feuchtigkeitsgehalt des zu verpressenden Salzes 5,1 bis 7,6% betragen. Die Polyacrylamidkonzentration im Gemisch beträgt 0,25%. Aussagen zur Wirksamkeit des Polymeren werden nicht gemacht.

Weiterhin werden Stärke (FR 15 20 587), wassersorbierende Polymere, wie Vinylacetat-Methylacrylat-Polymere (JP Kokai 80 57 454), sowie alkalische Magnesiumverbindungen (CS 1 30 016) für die Aufbau- bzw. Tellergranulation ammoniumsulfathaltiger Mischdünger verwendet.

Cellulosederivate werden vor allem als Konditioniermittel für die verschiedensten Düngemittel verwendet. So wird beispielsweise zur Verbesserung des Lagerverhaltens von Ammoniumsulfat eine Umhüllung mit Ethylcellulose vorgeschlagen (DE-PS 22 15 634). Zur Konditionierung von Harnstoff werden Methyl- und Carboxymethylcellulose eingesetzt (DD-PS 1 17 787, DE-PS 20 40 229). Die Verwendung der Cellulosederivate bewirkt zwar ein verbessertes Lagerverhalten, die Kornfestigkeit und damit die Transport- und Streueigenschaften der Düngemittel werden aber nicht positiv beeinflußt.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem bestand darin, dem schwer kompaktierbaren Ammoniumsulfat Stoffe zuzusetzen, die die Düngequalität des Salzes nicht herabsetzen, die den zur Kompaktierung erforderlichen Preßdruck verringern und mit denen gleichzeitig granuliertes Ammoniumsalz herstellbar ist, das verbesserte Lager-, Transport- und Streueigenschaften aufweist.

Erfindungsgemäß wird dem zu granulierenden Ammoniumsulfatsalz Hexamethylentetramin und/oder Methylcellulose zugegeben. Die Einzelzusätze betragen dabei 0,5 bis 5 Masseanteile in %, während 1:1-Mischungen in Konzentration von 0,5 bis 2 Masseanteilen in % verwendet werden. Mit dem Zusatz dieser Verbindungen zum zu granulierenden Ammoniumsulfat wird eine Reduzierung des erforderlichen Preßdruckes und eine Erhöhung der statischen Kornfestigkeit der Granulate erreicht. Die thermische Nachbehandlung des mit Hexamethylentetramin granulierten Ammoniumsulfatsalzes bei 80 bis 200°C, vorzugsweise bei 150 bis 175°C, bewirkt eine weitere Erhöhung der statischen Kornfestigkeit der Granulate.

Mit dem Zusatz der Verbindungen zum zu granulierenden Ammoniumsulfat und dessen thermische Nachbehandlung werden verbesserte Lager-, Transport- und Streueigenschaften des Düngemittels erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.

Beispiel 1

Gemische aus kristallinem Ammoniumsulfat und 0,5 bis 5 Masseanteile in % Hexamethylentetramin bzw. Methylcellulose oder 0,5 bis 2,0 Masseanteile in % eines 1:1-Gemisches aus Hexamethylentetramin und Methylcellulose wurden bei Preßdrücken von 75, 100 und 150 MPa kompaktiert und anschließend granuliert.

Die statische Kornfestigkeit der Granulate wurde mit einem handelsüblichen Festigkeitsprüfer bestimmt, wobei Granulate mit einer Korngröße von 2,5 mm verwendet werden. Der Fehler der Methode beträgt ± 1,9 N.

Folgende Ergebnisse wurden erreicht:

Die Ergebnisse zeigen, daß beide Preßhilfsmittel allein oder als Mischung eine wesentliche Erhöhung der Kornfestigkeit des Ammoniumsulfats bewirken, wodurch bedeutsame Granulateigenschaften verbessert werden. Daneben kann der Energieaufwand zur Kompaktierung minimiert werden.

Beispiel 2

Gemische aus kristallinem Ammoniumsulfat und 01, bis 5 Masseanteile in % Hexamethylentetramin werden mit einem Preßdruck von 100 MPa kompaktiert, anschließend granuliert und eine Stunde bei verschiedenen Temperaturen thermisch nachbehandelt. Die statische Kornfestigkeit der Granulate wurde analog Beispiel 1 bestimmt.

Das Agglomerisationsverhalten der Granulatfraktion von 1,6 bis 3,15 mm wurde bestimmt, indem diese 24 Stunden lang einer relativen Luftfeuchtigkeit von 86% ausgesetzt wurde. Das so vorbehandelte Granulat wurde in einer senkrecht stehenden Röhre 7 Tage mit 10 kg belastet. Anschließend wurde die Kraft bestimmt, die erforderlich ist, um die zylindrischen Probekörper senkrecht abzuscheren.

Folgende Ergebnisse wurden erhalten:

Tabelle 1

Einfluß der Hexamethylentetraminkonzentration im Ammoniumsulfat auf die statische Kornfestigkeit der Granulate in Abhängigkeit von der Lagerzeit

Tabelle 2

Einfluß der Hexamethylentetraminkonzentration im Ammoniumsulfat und der Temperatur der thermischen Nachbehandlung der Granulate auf deren statische Kornfestigkeit

Tabelle 3

Einfluß der Hexamethylentetraminkonzentration im Ammoniumsulfat auf die Abscherkraft

Die Ergebnisse zeigen, daß die statische Kornfestigkeit der Granulate mit dem Gehalt an Hexamethylentetramin im Ammoniumsulfat vergrößert wird. Die thermische Nachbehandlung der Granulate führt zu deren Festigkeitszunahme. Mit der Zunahme der Hexamethylentetraminkonzentration im Ammoniumsulfat verringert sich die Abscherkraft und damit die Backneigung des Düngemittels.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von granuliertem Ammoniumsulfat mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften durch Kompaktierung unter Zugabe von Preßhilfsmitteln bzw. von Bindemitteln, gekennzeichnet dadurch, daß dem zu granulierenden Ammoniumsulfatsalz Hexamethylentetramin und/oder Methylcellulose zugegeben werden, wobei bei alleiniger Zugabe von Hexamethylentetramin das Granulat thermisch bei 80 bis 200°C nachbehandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Hexamethylentetramin oder Methylcellulose in einer Menge von 0,5 bis 5 Masseanteile in % verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Hexamethylentetramin und Methylcellulose in Mischungen von 1:1 und in Konzentration von 0,5 bis 2 Masseanteilen in % zugegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die thermische Nachbehandlung des mit Hexamethylentetramin granulierten Ammoniumsulfatsalzes bei 150 bis 175°C erfolgt.