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Verfahren zur überführung von warmen teigigen oder pastenförmigen
Düngemitteln in feste, körnige Erzeugnisse Die Erfindung bezieht sich auf die tl-erführung
von teigigen oder pastenförnligen, im Erstarrungszustand befindlichen Düngemitteln,
wie z. B. etwa 8o' C warmen Nitrophosphatprodukten, welche auf i Mol. Ca
(NO3) 2 nur :2 bis 3 Mol. Kristallwasser enthalten, oder etwa go bis i i
o' heißen, go bis 95'/oigen Kalk.salpeterschmelzen, in feste, körnige, für Düngezwecke
geeignete Erzeugnisse durch Zerkleinerung des noch warmen Gutes während des Erstarrungsvorganges.
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Durch die Schweizer Patentschrift 157955 der Patentinhaberin ist bereits
ein Verfahren bekanntgeworden, gemäß welchern warme sandig-breiige, etwa go bis
951)/,ige Calciumnitratmassen bei Temperaturen unterhalb iooo, vorzugsweise zwischen
go bis 5o', in krümelig-körnige Form übergeführt werden sollen. In der genannten
Patentschrift ist zwar gesagt, daß das warme Ausgangsgut s-#ch leicht zerteilen
lasse, was insofern zutrifft, als die physikalischen Eigenschaften des Gutes eine
verhältnismäßig leichte Zerteilung gestatten. Angaben darüber, wie man ti derartiges
Gut im Verlaufe des Erstarrungsvorgangs unmittelbar in streufähige Körner e# fiberführen
könne, sind in Ader Schweizer Patentschrift nicht enthalten. Durch die Schweizer
Patentschrift i5o627 der Patentinhaberin ist weiterhin ein Verfahren bekanntgewor,den,
gemäß welchem warme teigige Aufschlußprodukte von Phosphoriten mit Salpetersäure
der Zerkleinerung in umlaufenden, mit Zerteilungsorganen, nämlich scheibenförmi.gen
Messern, ausgerüsteten Drehtrommeln unter Zugabe von Kühlstaub unterworfen werden,
wobei auch vorgesehen war, das in gewünschten Korngrößen anfallende Gut von Grobgut
und Feingut zu trennen und die letzteren zusammen mit frischer Aufschlußmasse in
die Drehtrommel zurückzuführen. Nach einer Ausführungsforin dieses bekannten Verfahrens
(vgl. Beispiel 2) soll das -warrne Gut durch Zugabe entsprechender Mengen von Kühlstaub
innerhalb kurzer Zeit so weitgehend zum Erstarren gebracht werden, daß es die Trommel
zu einem großen Teil in richtiger Korngröße verläßt. el Bei Durchführung dieses
Verfahrens in größeel rein Maßstab hat sich herausgestellt, daß der unmittelbare
Anfall an für Dün-ezwecke ge-23 eigneten Korngrößen, z. B. etwa 2 bis 4 Inm,
erheblich
geringer ist als nach den Kleinversuchen zu erwarten war; es wurden nur etwa 3o'/,
des eingesetzten teigigen Materials als Normalkorn erzielt. Das in verhältnismäßig
großer Menge. anfa:Ilende Überkorn wurde auch bei mehrfacher Zurückführung in die.
,Trommel nicht weiter zerkleinert, da die in' das Feinmaterial eingebetteten, bereits
weitgehend erstarrten Grobanteile den Messern auswichen und bei Anwendung von Hilfs-Maßnahmen,
wie engere Messerstellung, durch Reibung erweicht und wieder zu Klumpen zusaminengeschweißt
wurden. Das Überkorn mußte infolgedessen, nachdem es zwecks Überführung in einen
für die Hartzerkleinerung geeigneten Zustafid einer längeren Lagerung unterworfen
worden ist, in einer be-
sonderen Apparatur (Schlagkreuzmühle) weiter zerkleinert
werden, wobei aber nur etwa 4o0/, an Normalkorn erhalten wurden. Die Menge des aus
der Drehtrommel abgehenden und des bei der Hartzerkleinerung anfallenden Feinmaterials
war dabei so groß, um durch Rückführung der Gesamtmenge in die Drehtrommel- aufgearbeitet
werden zu können. Neben diesen Nachteilen zeigte das Verfahren bei Durchführung
in größerem Maßstab noch den weiteren Übelstand, daß in verhältnismäßig kurzen Zeiten
störende Verkrustungen eintraten. Aus vorgenannten Gründen hat sich eine Oberführung
des bekannten Verfahrens in die Praxis als unmöglich erwiesen.
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Weitere Versuche, die Körnung von warmen teigigen Düngemittelmassen
während des Erstarrungsvorgangs mit Hilfe üblicher Zerkleinerungsvorrichtungen,
wie Schlagkreuzmühlen, Desintegratoren, Kollergängen, Drehtrommelmühlen, Kugel-
und Stabmühlen durchzuführen, haben ebenfalls zu brauchbaren Ergebnissen nicht geführt.
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Nach der Erfindung wird die Körnung des warmen teigigen Gutes in an
sich bekannter Weise in einem umlaufenden, mit Zerteilungsorganen versehenen Behälter,
vorzugsweise einer Drehtrommel, unter Rückführung des Feinmaterials und Grobniaterials
(überkorns) vorgenommen, aber mit der Maßgabe, daß die Körnung mit Hilfe frei beweglicher
Organe, Z> 23 welche Kanten, Ecken oder sonstige Vorsprünge besitzen, die
ein gleichmäßiges Ab-
rollen derselben aufeinander und auf der Trommelwandung
verhindern, durchgeführt wird.
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Derartige Zerteilungsorgane sind in der beiliegenden Zeichnung (Abb.
1, 2, 3, 4, 5)
beispielsweise dargestellt.
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Die Erfindung bietet den nicht voraussehbaren Vorteil, daß die Gesamtmenge
des in die Körnungstrommel eingeführten warmen teigigen Gutes in streufähige Körner
von gewünschten Größen übergeführt wird, ohne daß besonderer Aufarbeitung bedürfende
Nebenerzeugnisse anfallen. Bei Ausübung des Verfahrens kann das zu körnende warme
teigige '#Gut ohne Zwischenbehandlung in die mit den Iosen Köinungsorganen beschickte
Drehtrommel eingeführt und unter Zugabe von kühlend wirkendem Feinmaterial (Kühlstaub)
der Zerteilung unterworfen werden. Das anfallende Gemisch von Normalkorn,. Überkorn
und Feingut wird in an sich bekannter Weise, z. B. durch -Sieben getrennt und das
Überkorn und Feinmaterial immer wieder in die Trommel zurückgeführt. Das in die
Trornmel zurückgeführte, verfestigte, aber noch nicht vollkommen erhärtete Überkorn
wird durch Einwirkung der losen Zerteilungsorgane in Normalkorn und Feinmaterial
übergeführt, während das zweckmäßig vorher gekühlte Feinmaterial bei Rückführung
in die Trommel einerseits die gewünschte Kühlwirkuhg ausübt, andererseits zum Teil
agglomeriert wird und zur Bildung von für Streuzwecke besonders geeigneten, abgerundeten
Körnern beiträgt. Das Verfahren besitzt den großen Vorzug, daß es ohne weiteres
so geführt werden kann, daß das abgehende Überkorn durch Rückführung in di
' e Trommel in Normalkorn übergeführt wird -also eine besondere Aufarbeitung
von Ü#erkorn entfällt und der je-
weilige Anfall an Feinmaterial so geregelt
wird, daß es irhmer wieder in den Vorgang zurückgeführt werden, also im Kreislauf
nutzbar gemacht werden kann. Ein iveiterer großer Vorteil des Verfahrens besteht
darin, daß die mit losen Körnungsorganen der oben gekennzeichneten Art beschickten
Trommeln monatelang gebrauchsfähig bleiben, ohne daß störende Verkrustungen eintreten.
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Die Verwendung von Ecken, Stacheln, Zakken oder sonstige Vorsprünge
aufweisenden losen Organen als Mahlkörper in umlaufenden Mühlen ist bereits vor
langer Zeit vorgeschlagen. Derartige Mahlkörper sollen zerschneidende, zerreißende
oder zersprengende Wirkungen ausüben, hierdurch eine Beschleunigung des Mahlvorgangs
gewährleisten und angeblich für die Vermahlung schwierig zu zerkleinernder Stoffe,
z. B. solche faseriger oder klebriger Art, besonders geeignet sein. Es ist auch
bereits vorgeschlagen worden, Vorsprünge aufweisende Mahlkörper der oben gekennzeichneten
Art zusammen mit z. B. kugeligen oder elliptischen Mahlkörpern anzuwenden. Hierdurch
soll die Zerkleinerung besonders begünstigt werden, wenn es sich um möglichst weitgehende
Vermahlung handelt. '
Bei vorliegender Erfindung handelt es sich aber nicht
um die Vermahlung schwer züi zerkleinernder klebriger Stoffe und auch nicht
uni
eine beschleunigte Durchführung eines Mahlvorgangs, sondern um die Überführung von
warmen teigartigen, an sich leicht zu zerteilenden Massen in für Düngezwecke geeignete
Körner, bei welcher die körnende Zerteilun- während des Übergangs der Masse e' el
aus dem teigig-pastigen Zustand in den festen Zustand, also in dem Zeit- und Temperaturintervall
zwischen beiden Zuständen stattfindet, und das warme- teilgige Ausgangsgut praktisch
vollständig in für Düngezwecke ge-
eignete Körner übergeführt wird.
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Die erfolgreiche Lösungdieser Aufgabe ist an eine Vielzahl von Bedingungen
geknüpft. ,So müssen z. B. die Zerteilungsorgane derart wirken, daß eine wesentliche
Menge des erzeugten Korns unmittelbar innerhalb verhältnismäßig en,-er Grenzen,
z. B. etwa 2 bis 4 mm, anfällt und das Korn in für Streuzwecke gut geigneter,
d. h. möglichst abgertindeter Form erhalten wIrd. Weiterhin ist es notwendig,
daß das neben dem Normalkorn anfallende Grobinaterial (Überkorn) trotzder inzwischen
eingetretenen weitergehendenVerfestigung bei Rückführung in die Trommel durch Einwirkung
der Zerteilungsor-gane ebenfalls in Körner von gewünschter Größe übergeführt wird.
Außerdem ist notwendig, daß das Feinmaterial in solchen Mengen anfällt, daß es immer
wieder in den Vorgang zurückgeführt werden kann und dabei ausreichen muß, um die
gewünschten Kühlwirkungen zu erzielen, Schließlich ist es erforderlich, daß Störungen
z. B. #durch zu rasches oder zu weitgehendes ErstarrenderMasse inder Trommel,. und
damit verbundene Nachteile, wie Verkrustungen und Verbackungen, ver-,mieden werden.
Es war in keiner Weise vorauszusehen, daß durch Anwendung der oben beschriebenen
mit Vorsprüngen versehenen losen Zerteilungsorgane glle diese Bedingungen erfüllt
werden können, ohne daß störende Nachteile in Kauf genommen werden inüssen.
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Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist auf der beiliegenden
Zeichnung (Abb. 6) veranschaulicht.
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i ist die mit losen Zerteilungsorganen 2 beschickte Mahltrommel. Die
Zuführung des zu körnenden warmen teigigen Materials erfolgt durch Einlauf i i vermittels
Schnecke 12. Die Stirnwand 3 der Trommel i ist mit Schlitzen versehen, durch
welche das zerkleinerte Gut auf das mit der Trommel umlaufende Sieb4 gelangt, dessen
Maschen-bzw. Lochweite so bemessen wird, daß das gewünschte streufähige Korn zusammen
mit dem Feingut durchgeht. Das auf dem Sieb 4 zurückbleibende Grobgut wird durch
einen Hebestern 5 in die Trommel zurückbefördert. Das Aussieben des strenfähigen
Korns erfolgt durch das zweckmäßig ebenfalls mitumlaufende Sieb 6. Bürsten
7 verhindern die Verstopfung des Siebs durch Staub. Der aus Sieb
6 austretende Staub wird immer wieder in die Körnungstrommel i zurückgeführt,
woselbst er durch die warme teigige Masse wieder gebunden wird. Die Rückführung
des Feinmaterials erfolgt vorteilhaft nach vorangehender Speicherung im Silo
8 durch die Elevatoreinrichtung io, wobei das Feinmaterial gegebenenfalls
eine Kühleinrichtung 9
durchläuft. Durch die Zwischenschaltung des Silos wird
die Regelung des Verfahrens erleichtert.
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Der Zerkleinerungsvorgang kann diskontinuierlich oder kontinuierlich
durchgeführt werden. Das zu körnende warme teigige Material kann ohne Zwischenbehandlung,
z. B. unmittelbar aus dem Aufschlußgefäß kommend in die Trommel, z. B. :durch die
verschließbare öffnung 13, eingeführt werden. Der Verfestigungsvorgang des Gutes
in der Trommel wird durch Einführung von kühlend wirkendem Feinmaterial bewirkt
und geregelt. In gegebenen Fällen kann man aber auch unter Wärmezufuhr arbeiten,
um ein zu rasches Erstarren des Gutes in der Trommel zu verhindern. Der Körnungsvorgang
kann auch unter Zutnischung von andersartigen Zu-Sa'tzstoffen durchgeführt werden.
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Das Verfahren hat sich u. a. ausgezeichnet bewährt für die Körnung
von go- bis 951/,igen warmen teigigen Calcitininitratmassen, welche vorteilhaft
in dem Temperaturintervall zwischen 6o und 40' zerkleinert werden. Ausgezeichnete
Ergebnisse wurden ferner erzielt bei Behandlung von Aufschlußprodukten, die durchEinwirkung
konzentrierter, vorzugsweise 68- bis 75%iger Salpetersäure auf Phosphorite erhalten
worden sind. Durch Behandlung derartiger Massen gemäß Erfindung gelangt man zu körnigem
Nitrophosphat, welches auf i Mol. Ca (N 03)2 nur -2 bis 3 Mol. Kristallwasser
enthält, welches sichdurchgute Kornfestigkeitund Streufähigkeit auszeichnet. Daß
selbst Erzeugnisse, welche, z. B. Nitrophosphate, sehr niedrige Erweichungspunkte
(etwa 4o') aufweisen, einwandfrei gekörnt werden können, ist ein deutlicher Beweis
für die Vorzüglichkeit des Verfahrens.
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Als weitere Ausgangsstoffe kommen in Betracht: konzentrierte Kalksalpeterschmelzen,
denen Ammonnitrat, Kaliumnitrat und dergleichen Stoffe zugesetzt sind, oder Aufschlußprodukte
von Phosphoriten mit Salpetersäure, welche noch andere Düngestoffe, wie z. B. Ammonnitrat,
Kaliumnitrat o. dgl., enthalten. Derartige Zusätze können, wie bereits oben erwähnt,
auch in der K.örnungs-, trommel selbst gegeben werden. Bei derarti-,gen Verfahren
wird die Menge und Konzentration
der zum Aufschluß verwendeten
Salpetersäure und das Verhältnis zum Phosphorit bzw. Aufschlußprodukt und zugesetztem
Arnmoniumnitrat und/oder Kaliumnitrat zweckmäßig so bemessen, daß das En#dprodukt
auf je 5 Mol. Calcitimnitrat mindestens I Mol. zugesetztes Nitrat und auf
jedes Mol. Calciumnitrat nur etwa 2 bis 3 Mol. Kristallwasser enthält. Ausf
ührungsbeispiele i. ioookg Marokkophosphorit mit etwa 3 4 0,to P.
05 und 5 10/0 Ca. 0 wurden in einem Knetwirk mit
973 kg einer 72,51/,#igen Salpetersäure behandelt. -Nach beendigtem Aufschluß
bildete sich eine zähe, pastige Masse, welche infolge der Reaktionswärme sich bis
zu etwa So' erwärmte. Diese Masse wurde mittels einer Schnecke oder Rutsche in eine
Trommel von etwa 1,8 in Durchmesser und etwa 3 m Länge eingeführt,
die mit verschiedenartigen Zerteilungsorganen der oben beschriebenen Art im Gesamtgewicht
von etwa 2ooo kg versehen war. Die Einzelgewichte der aus Eisen oder Spezialstahl
hergestellten Zerteilungsorgane betrugen etwa 3 bis 7 kg.
Gleichzeitig
wurden etwa 3ooo kg von aus einer früheren Zerteilung herrührendem abgekühltem
Staub des gleichen Produktes mit in die Zerteilungstrommel eingeführt. In dieser
erfolgte bei ihrer Rotation eine dauernde Zerteilung und Zerkleinerung der Aufschlußmasse,
wobei der zugeführte Staub kühlend auf diese wirkte und das Wiederzusammenbacken
der zerkleinerten Anteile verhinderte. Durch die mit scharfen, hervorstehenden Kanten
versehenen Zerteilungswerkzeuge wurde das Ankleben und Verkrusten der Masse an denselben
und an der Trommel immer wieder verhindert, während eine allmähliche Zerkleinerung
der Masse unter Bildung von rundlichen Körnern erfolgte. Die zu groben Körner und
die feineren bis staubartigen Anteile wurden durch eine siebartige Vorrichtung z.
B. der in Abb. 6 Ziffer 6 beschriebenen Art am Ende der Trommel von
der mittlereil, brauchbaren Korngröße (etwa 2 bis 3 mm Durchmesser) getrennt
und durch geeignete Vorrichtungen, nötigenfalls nach Kühlung, der Trommel wieder
zugeführt. Die auf diese Weise eingeführte Staubmenge entspricht un,-gfähr der
am Anfang des Prozesses derAusgangsmas#se in der Trommel zu ' geführten
Menge an Kühlstau#b, derart, daß die im Prozeß zirkulierende Staubmenge ungefähr
immer die gleiche bleibt. Die fertigen, durch die Drehbewegung gerundeten Körner
verließen kontinuierlich die Trommel bei einer Temperatur von etwa 30' und
-konnten infolge ihres durch den geel ringen Wassergehalt (etwa 2"5 Mol. Wasser
pro i Mol. Calciumnitrat) bedingten hohen Schmelzpunktes ohne weiteres gelagert
werden, ohne zusammenzubacken. Das so erhaltene Produkt stellte einen vorzüglichen
Phosphorsäure und Stickstoff enthaltenden stren- und lagerfähigen Dünger dar.
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2. iooo kg Marokkophosphorit wurden mit etwa 98o
kg einer 7?-,61[oigen Salpetersäure in einem Knetwerk behandelt. Zu der Aufschlußmasse
wurden etwa 66o kg Kaliumnitrat zugegeben. Die etwa 6o' heiße Aufschlußmasse
wurde nach gründlicher Durchknetung in die Zerteilungstrommel unter Zufügung von
kaltem Staub des fertigen Endpro,luktes eingeführt und in dieser unter Drehung mittels
der vorerwähnten scharfkantigen und mit hervorstehenden Ecken versehenen Zerteilun,-sorgane
behandelt, wodurch die Masse in kleinere Körner übergefülirt wurde. Der während
der Verarbeitung sich bildende Staub und die größeren Klumpen wurden wie in Beispiel
i von den mit der gewünschten Korngröße anfallenden Anteilen getrennt und in die
Trommel zurückgeführt derart, daß der Prozeß ohne Anfall an besonders zu verarbeitendem
Über- und Unterkorn vor sich geht. Das- aus der Trommel in noch warmem Zustand abgehende
Mittelkorn (Norrnalkorn) stellt nach Erkalten ein gut streu- und lagerfähiges Stickstoff,
Kali und Phosphorsäur-- enthaltendes Düngemittel dar.
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3. Eine technische Calciumnitratlösung xurde in einem Knetwerk
unter Vakuum eingedampft, bis eine etwa 921/"ige Ca (N 03) 2 enthaltende
sandig-teigige Masse entstand. Diese wurde in warmem Zustand in eine Trommel eingeführt,
die mit den vorerwähnten Zerteilungsorganen versehen war. Durch Isolation der Trommel
oder durch Erwärmen derselben wurde die Masse auf etwa 4o bis 6o' gehalten, so daß
sie in warmem Zustand zerteilt und in körnige Porm übergeführt wurde. Auch hier
wurden, wie in Beispiel r, das Überkorn und die feinen Anteile automatisch abgetrennt
und in -die Trommel zurückgeführt. Das noch warme mittlere Korn xurde kontinuierlich
aus der Trommel entleert und dann abkühlen gelassen. Man erhielt als Endprodukt
einen vorzüglichen stren- und lagerfähigen Dünger (Kalksalpeter') in Form von harten
Körnern, bestehend zu 921/, aus Calciumnitrat.