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Verfahren zum Granulieren von Düngemitteln
Die Ausstreubarkeit und
der Wirkungsgrad vieler Düngemittel hängt bekanntlich stark ab von dem Feinbieitsgrad
und ihrer Reaktionsfähigkeit mit dem Boden. In den ersten Jahrzehnten der Anwendung
der Mineraldüngemittel ging die Forde rung von Wissenschaft und Praxis dahin, möglichst
feingemahlene oder in Pulverform anfallende Produkte zu verwenden. Mit dem Fortschreiten
der wissenschaftlichen Erkenntnisse und dem in den letzten Jahren immer größer werdenden
Mangel an Facharbeitern, die das sachgemäße Aufstreuen der Düngemittel mit hohem
Feinheitsgrad verstanden, verstärkt sich die Anforderung von granulierten Mineraldüngemitteln,
die sich sowohl mit der Hand als auch mit der Maschine gleich gut ausbringen lassen,
immer mehr.
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Deshalb wird seit einiger Zeit ein großer Teil der Düngemittel, insbesondere
sogenannter Volldünger, mit mehreren Nährstoffen (NPK), die sich im Verlauf ihres
Schmelzprozesses recht leicht granulieren lassen, in granulierter Form auf den -
Markt gebracht. Viele dieser Produkte von zwar guter Lagerfähigkeit und leichter
Ausstreubarkeit haben aber den Nachteil, daß die Granulate infolge allzu großer
Festigkeit im Boden zu schwer und langsam zerfallen. Ihre ertragssteigernde Wirkung,
die
sich naturgemäß schon im Jahre ihrer Ae wendung äußern soll, entspricht deshalb
vielfach nicht der tatsächlichen Wirkungsmöglichkeit der in ihnen enthaltenen Nährstoffe.
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Diese offensichtlichen Nachteile lassen sich unter gleichzeitiger
Steigerung der Wirkungsfähigkeit der Düngemittel vermeiden, wenn man die Grand,
lierung unter dem Einfluß wasserlöslicher Polymerisate oder Mischpolymerisate von
Athylene carbonsäure bzw. von deren Salzen vor sich gehen läßt. Polyacrylsäure und
Polymethacrylsäure bzw. deren Salze bleiben hierbei als Gegenstände älterer Schutzrechte
unberücksichtigt.
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Als Verbindungen, die besonders günstig wirken, seien genannt: Mischpolymerisate
aus Acryl- und Methacrylsäure, Maleinsäure, Crotonsäu.re, Itaconsäure mit anderen
polymerisierbaren Verbindungen, z. B. mit Derivaten der genannten Säuren, insbesondere
deren Estern, Amiden und Nitrilen, mit Styrol und dessen Homologen, Vinylestern,
Vinyläthern, ungesättigten Halogenverbindungen u. a. m.
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Dabei werden die genannten Mischpolymerisatkomponenten in einem solchen
Verhältnis der Polymerisation unterworfen, daß die erhaltenen Mischpolymerisate
als solche oder in Form ihrer Salze ausreichend wasserlöslich sind. Als Salze der
genannten Verbindungen kommen in erster Linie Alkali- und Erdalkalisalze sowie Ammoniumsalze
und Salze organischer Basen in Betracht. Besonders wirkungsvoll sind Mischsalze
mit verschiedenen Kationen, z. B. gemischte Na-NH4-, Na-Ca- und ähnliche Salze.
Bei Verwendung-von Ammonsalzen wird die Wasserlöslichkeit der Polymerisate durch
Trocknen oder Lagern herabgesetzt, was z. B. wegen der Stabilisierung d;er erhaltenen
Produkte im Boden sehr vorteilhaft sein kann.
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Die genannten Verbindungen haben schon in sehr geringer Konzentration
eine überraschend starke Wirkung.
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Sie übertreffen darin andere bekannte, wasserlösliche, makromolekulare
Verbindungen, wie Leim, Stärke, Celluloseester und -äther, bei weitem.
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Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyelektre lyte können für sich
allein oder unter Mitvenvendung von Zusatzstoffen, die die Eigenschaft des erhaltenen
Granulates, z. B. seine Oberflächew härte, Abriebfesfigkeit usw., beeinflussen,
benutzt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in einfacher Weise, Granulate
in gewünschter Größe, geeigneter Oberflächenhärte und mit den jeweils günstigsten
Löseeigenschaften durch Wahl entsprechender Verfahrensbedingungen herzustellen.
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Diese Verfahrensbedingungen sind in erster Linie: Auswahl der zur
Anwendung kommenden Suly stanzen aus der genannten Stoffklasse; Art des Zusammenbringens
von Düngemittel mit den genannten Lösungen, z. B. durch Aufsprühen der Lösung auf
das zu granulierende Gut oder Mischen des Düngemittels mit den genannten Verbindungen
in fester Form und anschließendes Anfeuchten bei gleichzeitiger oder nachträglicher
mechanischer Bewegung oder Vermischen des Gutes mit den genannten. Lösungen in einem
Mischer; Wahl der mechanischen Bewegung; Führung des Trocknungsprozesses; Zusatz
löslicher oder unlöslicher Stoffe.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen
ausgeführt werden: Das zu granulierende Düngemittel wird in einer verhältnismäßig
dünnen Schicht von I bis 2 cm Dicke auf einem Förderband ausgebreitet, das sich
langsam in einer Reaktionskammer fortbewegt.
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Nach Erreichen des ersten Viertels der Reaktion kammer geht das Förderband
in eine rüttelnde Be; wegung über, wobei gleichzeitig das Düngemittel von oben her
mit einer Lösung der erfindungsgemäßen Art besprüht wird. Verwendet wird z. B. die
0hige Lösung des Natrium-Ammonium-Salzes eines Mischpolymerisates aus 50 0/o Acrylsäure
und 50 0in Methacrylsäuremetliylester. Bei dem genannten Salz liegen 300/0 der Carboxylgruppen
als Natriumsalz und der Rest als Ammoniumsalz vor. Je nach Feinheit der Düsen des
Zerstäubers entstehen kugelförmige Granulate von 0,5 bis 2 mm Durchmesser. Der Granulationsvorgang
nimmt nur I bis 2 Minuten (je nach Dicke der Schicht) in Anspruch, so daß er kontinuierlich
geleitet werden kann. Im letzten Viertel der Reaktionskammer geht die rüttelnde
Bewegung des Förderbandes in die alleinige Vorwärtsbewegung über. Nach dem Verlassen
der Reaktionskammer gelangt das granulierte, nur schwach feuchte Material in eine
zweite Kammer, in welcher eine Temperatur von 110 bis I20° herrscht. Bei der großen
Oberfläche der kugelförmigen Granulate geht die Trocknung und genügende Verfestigung
des Düngemittels schnell vonstatten.
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Das Förderband gibt nach dem Verlassen der Trockenkammer das granulierte
Material an ein Siebsystem ab, um je nach den Belangen und Erfordernissen der landwirtschaftlichen
Praxis in Kugelgranulate von 0,5, o,7j, I und 2 mm Durchmesser getrennt zu werden.
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Die Granulierung der Düngemittel mit Hilfe der genannten Lösungen
läßt sich ebenfalls in den beF kannten Eirichmischern, in Mischtrommeln und ähnlichen
maschinellen Vorrichtungen bewerkstelligen.
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Die erflndungsgemäß hergestellten Granulate zeigen, abgesehen von
ihren mechanischen Eigen schaften, eine Reihe von weiteren Vorteilen, von denen
die Stabilisierang der Pflanzennäbrstoffe im Boden besonders hervorgehoben zu werden
verdient. Diese Stabilisierung äußert sich je nach der Düngemittelart ganz verschieden.
Folgende Beispiele erläutern dies: I. Bei Superphosphat. Es ist bekannt, daß die
Phosphorsäure des Superphosphats in kalkarmen und sauren Böden, die in Deutschland
etwa 6001( der Bodenfläche ausmachen, sehr schnell als Eisen-und Aluminiumphosphat
festgelegt und schwer pflanzenaufnehmbar wird, In kalkreichen Böden geht andererseits
die wasserlösliche Phosphorsäure des Superphosphats alsbald in Di- und Tricalciumphosphat
bzw. in Hydroxylapatit über, also in Formen, die ebenfalls für die Pflanzen nur
schwer aus-
nutzbar werden. Mit aus diesen Gründen wird die Düngungsphosphorsäure
bei der bisherigen Anwendung nur zu 10 bis 15 O/o im Jahre der Anwendung ausgenutzt.
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Bei den erfindungsgemäß hergestellten Granur laten wurde die Beobachtung
gemacht, daß die unerwünschte Umsetzung der Phosphorsäure mit den Eisen-, Kalk-
und Aluminiumverbindungen des Bodens zu schwer löslichen Phosphaten nicht oder in
vermindertem Umfang eintritt, d. h. daß die -Pflanzenn ährstoffe in einer resorbierbaren
Form stabilisiert werden. Diese Stabilisierung geht aber andererseits nicht so weit,
daß den Pflanzen die notwendige Phosphatnahrung vorenthalten bliebe.
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Es findet vielmehr eine langsame Abgabe der Phosphorsäure statt, so
daß ein stetiges Fließen der Phosphatnahrung vorhanden ist. Ähnlich sind die Vorgänge
bei den anderen Phosphatdüngern.
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Die Granulierung von Superphosphat, die in der gleichen Weise auch
für Monocaldumphosphat durchgeführt werden kann, kann beispielsweise folgendermaßen
verlaufen: Auf dem in vorstehendem geschilderten Förderband werden Ioookg Superphosphat,
das sich in einer Schichtdicke von I bis 2 cm auf dem Förderband befindet, mit go
1 der o,5"/oigen Lösung -eines Mischpolymerisats besprüht, das zu 65 Teilen aus
Methacrylsäure und 35 Teilen aus Methacrylsäuremethylester aufgebaut ist und das
in Form eines Natrium-Ammonium-Mischsalzes vorliegt; dabei liegen goO/o der Carboxylgruppen
als Ammonium-und 10 0/o als Natriumsalz gebunden vor. Das aus der Trockenkammer
kommende granulierte Material läuft über ein Siebsystem, in dem eine Trennung des
Granulats nach Korngröße erfolgt. Dabei werden 18 0/o mit einer Teilchengröße unter
0,5 mm und 80/o mit einer Teilchengröße von über 2 mm abgetrennt, während 740/0
des Gutes mit einem zwischen 0,5 und 2 mm liegenden Durchmesser anfallen.
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Die Granulierung von Phosphatdüngemitteln ist nicht auf die beispielhaft
angeführte Durchführung beschränkt, vielmehr - und dies gilt im gleichen Sinne auch
für alle anderen Düngemittelarten -können mit einfach durchzuführenden Versuchen
die für die einzelnen Düngemitteisorten günstigsten Granulierungsbedingungen leicht
ermittelt werden.
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2. Bei Kalidüngesalzen. Die Kalidüngesalze, als leicht wasserlösliche
Salze, können insbesondere auf. leichten Böden und nach stärkeren Regenfällen zu
einem erheblichen Prozentsatz ausgewaschen werden, so daß sie ihrem eigentlichen
Zweck der Pflanzenernährung verlorengehen. Auf schweren-, adsorptionsstarken Böden
können sie durch die Ton-Humus-Komplexe des Bodens derart stark festgelegt werden,
daß sie nur unvollkommen zur Wirkung kommen. Gleichzeitig mit der beispielhaft im
nachstehenden beschriebenen Granuliierung werden diese Düngemittel ebenfalls stabilisiert
und den Pflanzen als langsam und stetig fließende Kaliqüeile zur Verfügung gestellt.
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500 kg eines Kalidüngemittels, und zwar schwefelsaure Kalimagnfesia,
werden auf einem in der Düngemittelindustrie gebräuchlichen Tel lergranulator unter
Zusatz von 601 der I0/oigen Lösung eines Mischpolymerisats, das zu 70 Teilen aus
Methacrylsäure und 30 Teilen Acryllsäuremethylester aufgebaut ist und in Form seines
Natrium-Calcium-Mischsalzes vorliegt, granuliert. Das Produkt fällt in Form kugeliger
Teilchen an, die im Siebsystem in Granulate unter 0,5 mm Durchmesser (I4a/o), in
solche von 0,5 bis 0,75 mm (340/0), 0,75 bis I mm (280/0), I bis 2 mm (180/0) und
über 2 mm Durchmesser (60/0) getrennt werden.
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3. Bei Stickstoffdüngemitteln. Die agrikulturchemische Wissenschaft
fordert heute auch in bezug auf die Stickstoffernährung unserer Pflanzen eine allmählich
und stetig fließende Stickstoffquelle.
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Die Salpeterarten äußern mitunter eine zu schnelle Wirkung und unterliegen
auf leichteren Böden der Gefahr der Auswaschung. Auch die Ammoniakarten entsprechen
nicht der vorgenannten Forderung, der auch selbst der Kalkstickstoff nicht ganz
zu entsprechen vermag. Das erfindungsgemäße Granulierungsverfahren gewährleistet
eine stetig fließende Stickstoffnahrung und verhindert weitgehend die Salpeterauswaschung
und die allzu schnelle Umwandlung der übrigen Stickstofformen.
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I000 kg eines Stickstoff-Phosphat-Kali-Mischdüngers (Ammonium-Superphosphat-Kalium)
werden im Eirichmischer mit 100 1 der o,80/oigen Lösung eines zu 700/0 aus Methacrylsäure
und zu 30°/o aus Styrol bestehenden und in Form des Ammonium-Natrium-Salzes vorliegenden
Mischpolymerisats granuliert. Die erhaltenen körnigen Produkte weisen eine mittlere
Korngröße von I bis 2 mm auf. Der Anteil an größeren Granulaten, der zunächst gebrochen
und dann erneut der Siebanlage zugeführt wird, macht 26 0/o aus, während 70/0 an
feineren Anteilen dem Mischer wieder zugeführt werden.
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Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Granulate möge erwähnt
werden, daß di.e zur Aufbewahrung und ihrem Transport dienenden Säcke weit weniger
angegriffen werden als durch die nicht erfindungsgemäß behandelten Düngemittel.