DEP0009303DA - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines phosphorsäurehaltigen Düngemittels - Google Patents

Description

Als Ausgangsstoff für die Herstellung phosphorsäurehaltiger Düngemittel steht ausser der in der Eisenindustrie anfallenden Thomasschlacke das sogenannte Rohphosphat zur Verfügung. Während die Thomasschlacke, die den Phosphor in Form von Calciumphosphat enthält, nach Vermahlen zu Thomasmehl praktisch unmittelbar zum Düngen verwendet werden kann, müssen die Rohphosphate, in denen der Phosphor in Form von drei-basischem phosphorsaurem Kalk vorliegt, aufbereitet werden, um die Phosphorsäure in eine Form zu bringen, die die Pflanzen aufnehmen können, dass heisst die Phosphorsäure muss in eine citratlösliche Form gebracht werden. Dies geschieht bei den Rohphosphaten dadurch, dass sie entweder mit Schwefelsäure behandelt werden , oder indem sie z.B. mit Kalisalzen umschmolzen werden, wobei in letzterem Falle der Vorteil erzielt wird, dass das Düngemittel neben dem phosphorsaurem Kalk in citratlöslicher Form auch noch die für die Pflanzenernährung wichtigen Kalisalze enthält. Es ist auch bekannt, den Rohphosphaten andere Alkalisalze zuzusetzen und zwar insbesondere in Form von Soda.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Aufschluss der Rohphosphate wesentlich zu vereinfachen und dabei gleichzeitig ein Abfallprodukt der eisenerzeugenden Industrie und vor allem die diesem Abfallprodukt von der Erzeugung her innewohnenden grossen Wärmemengen nutzbringend zu verwerten. Bekanntlich war es bislang trotz vieler Bemühungen nicht möglich, die erheblichen Wärmemengen wirtschaftlich auszunutzen, die beim Erkalten der Hochofenschlacke verloren gehen. Dem Erfinder ist es gelungen, den Wärmeinhalt in der Hochofenschlacke dadruch nutzbringend zu verwerten, dass sie zum Aufschluss der Rohphosphate verwendet wird. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, ein phosphorsäurehaltiges Düngemittel dadurch herzustellen, dass der flüssigen Hochofenschlacke Rohphosphate zugesetzt werden. Es gelingt hierdurch, soviel Rohphosphate in der flüssigen

Hochofenschlacke aufzuschliessen und citrat- bzw. bodensäurelöslich zu machen, dass das Enderzeugnis neben der durch die Zusammensetzung der Hochofenschlacke gegebenen Kalkdüngung eine vollwertige Phosphorsäuredüngung ermöglicht. Auf diese Weise wird für die Landwirtschaft ein Düngemittel geschaffen, das den Mangel an Phosphorsäuredüngemitteln auszugleichen geeignet ist und dem Landwirt ermöglicht, in einem Arbeitsgang die Kalkung und Phosphorsäuredüngung ausreichend zu erledigen.

Im Hinblick auf die vielen Bemühungen, den Wärmeinhalt der Hochofenschlacke auszunutzen, ist es erstaunlich, festzustellen, dass der Wärmeinhalt der flüssigen Schlacke völlig dazu ausreicht, um recht bedeutende Mengen an Rohphoshat schmelzend schmelzend aufzunehmen und zu citronensäurelöslicher Phosphorsäure aufzuschliessen.

Es hat sich als zweckmässig erwiesen, so zu verfahren, dass das natürlich vorkommende Rohphosphat abgesiebt und wenn nötig, fein zerkleinert wird, wobei die Anwendung einer Korngrösse zwischen 0 und 4 mm besonders vorteilhaft ist. Das derart behandelte Rohphosphat wird in die flüssige Schlacke eingetragen. Dies geschieht entweder auf rein mechanischem Wege durch Einrühren oder Einfördern mit Förderschnecken oder aber in besonders vorteilhafter Weise durch Einblasen mittels Pressluft. Zur besseren Einmischen kann es zweckmässig sein, die Masse mit Hilfe mechanischer Mittel umzurühren. Obwohl im allgemeinen der Wärmeinhalt der Hochofenschlacke, wie sie beim Abstich des Hochofens anfällt, dazu ausreicht, um die eingetragenen Rohphosphate aufzuschmelzen und aufzuschliessen, kann es in gewissen Fällen zweckmässig sein, diesem Prozess Wärme zuzuführen. Dies geschieht entweder dadurch, dass die Hochofenschlacke zusätzliche beheizt wird oder das Rohphosphat vorgewärmt wird. Selbstverständlich können beide Massnahmen auch gleichzeitig angewendet werden. Zur Erwärmung des Rohphosphates bzw. zur Beheizung der Hochofenschlacke kann in vorteilhafterweise das Hochofengas ausgenutzt werden. So ist es beispielsweise möglich, das Rohphosphat in einem mit Hochofengas beheizten Ofen auf etwa 1000° vorzuwärmen und in die Schlackendeckelpfanne zu geben, in die die Hochofenschlacke einläuft.

Es ist ferner möglich, die Hochofenschlacke elektrisch zu beheizen, wobei es zweckmässig ist, in diesem Falle die flüssige Schlacke als Elektrolyten zu benutzen. Das Beheizen der Hochofenschlacke bzw. das Vorwärmen des Rohphosphates hat nicht nur den Zweck, ein vorzeitiges Einfrieren der Schlacke zu vermeiden, sondern bringt auch in solchen Fällen, in denen die der Hochofenschlacke innewohnende Wärmemenge an sich für den Aufschluss des Rohphosphates ausreichen würde, den Vorteil mit sich, dass die Menge der aufgenommenen Phosphorsäure gesteigert werden kann.

Es hat sich gezeigt, dass eine ganz besonders gute Citronensäurelöslichkeit dann erreicht wird, wenn die Schlacke von ihrer etwa 1300° betragenden Schmelztemperatur möglichst rasch auf Temperaturen von 700° und darunter abgekühlt wird. Das Temperaturgebiet zwischen 1300° und 700° soll dabei in höchstens einer Stunde durchlaufen sein. Am zweckmässigsten wird dies dadurch erreicht, dass die Schlacke in dünner Schicht zum Erkalten ausgegossen wird, wobei sich Schichtdicken von etwa 5 - 20 cm bewährt haben. Durch diese Massnahme wird erreicht, das 90% der im endgültigen Erzeugnis enthaltenden Phosphorsäure in citratlöslicher Form vorliegen. Falls nicht genügend Raum zur Ausbreitung der Schlacke in dünnen Schichten verfügbar ist, kann die am Phosphorsäure angereicherte Schlacke auf in Wasser granuliert oder mit Pressluft bzw. Dampf abgeschreckt werden, wie dies an sich für das Abkühlen von Hochofenschlacke bekannt ist.

Nach dem Verblasen mit Luft und Ausgiessen in dünnen Schichten kann das Erzeugnis unmittelbar zu Düngemehl gemahlen werden. Beim Granulieren und Abschrecken mit Dampf dagegen ist es erforderlich, das Erzeugnis vor dem Mahlen zu trocknen.

In Abwandlung des Verfahrens ist es möglich, neben Rohphosphat der Schlacke auch noch Alkalien und zwar insbesondere Kalisalz zuzusetzen. Bei Einführung des Kalisalzes kann dieses ebenfalls vorgewärmt werden, sodass grössere Mengen von der Schlacke aufgenommen werden. Der Düngewert des Erzeugnisses wird durch den Kalisalzzusatz noch weiter gesteigert.

Mit einer Hochofenschlacke, deren wesentliche Bestandteile in etwa folgenden Prozentsätzen vorlagen

SiO(sub)2 ............... 37 - 39%

Al(sub)2O(sub)3 ............... 10 - 12%

CaO ............... 41 - 44%

MgO ............... 4 - 5%

wurde ein Düngemittel mit 50 % CaO + MgO und 2% citratlöslichem P(sub)2O(sub)5 erzielt. Das Düngemittel enthält ferner noch erhebliche Mengen lösliche Kieselsäure. Das Erzeugnis wurde ausschliesslich durch Ausnutzung der Wärmemenge der aus dem Hochofen abgestochenen Schlacke erzielt.

Es ist selbstverständlich, dass die Durchführung des Verfahrens nicht an die angegebene Zusammensetzung der Hochofenschlacke gebunden ist, dass vielmehr auch andere Zusammensetzungen der Hochofenschlacke Anwendung finden können und zwar mit oder ohne Zusatz von Kalisalzen, ohne dass hierdurch vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen würde.

Das zweckmässigste Verfahren, der Rohphosphate in die Hochofenschlacke einzutragen, ist das Einblasen mittels Pressluft. Zur Durchführung dieser Massnahme hat sich eine Vorrichtung bewährt, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Die flüssige Hochofenschlacke 1 befindet sich in einer Schlackenpfanne 2, die zweckmässigerweise kippbar anzuordnen ist. Über dieser Pfanne ist ein Behälter 3 angeordnet, der der Aufnahme des auf eine Korngrösse von 0 - 4 mm gebrachten Rohphosphates dient. Der Behälter ist durch einen Deckel 4 luftdicht abgeschlossen und in dem Deckel ist ein Rohrstutzen 5 zur

Zuführung der Pressluft vorgesehen.

Der Behälter 3 ist in seinem unteren Ende trichterförmig ausgebildet und läuft in ein Rohr 6 aus, das in die Schlacke eingeführt ist. Die Pressluft treibt das pulverförmige Rohphosphat aus dem Behälter 3 durch das Rohr in die Schlacke ein. Durch das Einströmen der das Rohphosphat mit sich führenden Pressluft in die Schlacke wird diese aufgewirbelt, sodass sich eine gleichmässige Verteilung des Phosphates in der Schlacke ergibt.

Die Vorrichtung kann in Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse abgewandelt werden. Ferner ist es möglich, das Eintragen des Rohphosphates in die Schlacke auch durch andere Mittel, wie Schnecken- oder Rührwerke, herbeizuführen, oder diese Mittel in Verbindung mit dem Einblasen durch Pressluft anzuwenden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines phosphorsäurehaltigen Düngemittels, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiger Hochofenschlacke Rohphosphate zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgesiebten oder gemahlenen Rohphosphate in die flüssige Schlacke eingetragen werden, z.B. durch Pressluft oder Förderschnecken und gegebenenfalls zur besseren Einmischung durch mechanische Einrichtungen umgerührt werden.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung so schnell durchgeführt wird, dass das Temperaturgebiet von 1300° - 700° innerhalb höchstens einer Stunde durchlaufen ist.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung durch dünnschichtiges Ausbreiten, durch Abschrecken in Wasser oder durch Verblasen mit Luft bzw. Dampf erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Hochofenschlacke und/oder Rohphosphat zusätzlich mittels Gas oder auf elektrischem Wege beheizt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektrischer Beheizung die flüssige Schlacke als Elektrolyt benutzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Alkalien zusätzlich zugegeben werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, dass über der Schlacke ein mit Pressluftanschluss versehener Behälter angeordnet ist, der in ein in die flüssige Schlacke eintauchendes Rohr ausläuft, durch das das Rohphosphat in die Schlacke eingeblasen wird.