RU2756981C2

RU2756981C2 - Способ получения гранулята удобрения, гранулят удобрения

Info

Publication number: RU2756981C2
Application number: RU2018101626A
Authority: RU
Inventors: Ларс ЛЯЙДОЛЬФ; Михаэль ЯКОБ; Райнхард БЕБЕР; Фред БОНДИК
Original assignee: Глатт Инженьертехник Гмбх; Зераплант Гмбх
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2021-10-07
Also published as: RU2018101626A; RU2018101626A3

Abstract

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гранулята удобрения характеризуется тем, что получают суспензию по меньшей мере из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья и по меньшей мере одной минеральной кислоты, в суспензии труднорастворимые фосфаты из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья по меньшей мере частично растворяются и/или по меньшей мере частично преобразуются в водорастворимую и/или растворимую в нейтральном цитрате аммония фосфатную фазу и данная суспензия затем поступает на гранулирование, при этом образуется гранулят удобрения и при этом содержащийся P₂O₅ в грануляте удобрения более чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония. Гранулят удобрения, полученный данным способом, в котором гранулы удобрения имеют сферический коэффициент формы более или равный 0,85, с распределением размеров гранул в области от 1 мм (d₀₅) до 10 мм (d₉₅) и содержанием Р₂О₅ больше 8%, при этом содержащийся P₂О₅ больше чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония. Изобретения позволяют эффективно переработать фосфор во вторичное сырье. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 пр.

Description

Уровень техники

Данное изобретение относится к способу получения гранулята удобрения согласно пунктам формулы изобретения 1 и 15, а также к грануляту удобрения согласно пункту формулы изобретения 17.

Изобретение относится к способу получения гранулята удобрения, а также к грануляту удобрения, при этом в данном способе получают суспензию из содержащего фосфор вторичного сырья и минеральной кислоты, и данную суспензию затем направляют на гранулирование, при этом образуется гранулят удобрения, и при этом содержащийся P₂О₅ в грануляте удобрения более чем на 75% растворим в нейтральном растворе цитрата аммония.

Фосфорные руды являются важным источником сырья для получения большого многообразия продуктов на основе фосфора, которые находят применение в промышленности и сельском хозяйстве. Большая часть мирового потребления фосфора выпадает на удобрения и корма. Вместе с этим фосфор имеет большую материальную ценность. Однако подтвержденные мировые запасы быстро уменьшаются. Фосфаты в качестве удобрений нельзя заменить другими веществами, что является проблемой, так как интенсивное сельское хозяйство невозможно без фосфатных удобрений. По этой причине необходимо использовать ежегодные большие количества фосфатов, находящихся в виде компонентов различных отходов.

Существует целый ряд отходов, таких как, например, осадки коммунальных сточных вод, которые содержат фосфаты. При этом слишком низкая концентрация P₂О₅ часто препятствует непосредственному применению отходов в качестве содержащего фосфаты сырья. Однако в пепле из сжигающего устройства для осадков или в пепле, образующемся при сжигании осадков сточных вод с другими биогенными отходами, происходит концентрирование фосфатов. В зависимости от применяемых осадков сточных вод концентрация фосфатов может достигать около 20% и больше. Такие высокие концентрации являются экономически интересными. Однако непосредственное применение такого пепла, например, в качестве удобрения невозможно, так как важные фосфаты в процессе сжигания переходят в водонерастворимую, то есть в непригодную для растений форму.

В уровне техники известны различные добавки для использования или получения фосфора из пепла, образующегося при моно-сгорании осадков сточных вод. Так, например, осуществляют непосредственную переработку пепла в производстве удобрений с промывкой фосфатов горячей водой и последующем осаждением или кристаллизацией или элюированием фосфатов из пепла серной кислотой с применением ионообменников. Кроме того, известны так называемые Kepro-способ, при котором фосфаты получают с помощью кислоты и нагревания, Seaborne-способ, Phostrip-способ или Ashdec-способ.

Кроме того, известны различные способы, в которых практически нерастворимые фосфаты из содержащего фосфор вторичного сырья (такого как, например, пепел осадков сточных вод) растворяют с помощью минеральной кислоты непосредственным смешиванием твердого содержащего фосфор вторичного сырья и минеральной кислоты и из этой смеси получают удобрение. Так, например, из выкладного описания заявки DE 102010034042 A1 известен способ получения фосфатных удобрений, в котором из пепла от моно-сгорания осадков коммунальных сточных вод, при необходимости с добавлением носителей калия и/или азота сначала получают гомогенную смесь. После этого к имеющейся гомогенной смеси в процессе перемешивания добавляют ортофосфорную кислоту в различных концентрациях. При этом желаемая реакция преобразования и гранулирование происходят практически одновременно. Смешивание, реакция и гранулирование происходит в смесительном устройстве. Для этого предлагаются плужные смесители с набором резцов, смеситель непрерывного действия или двухвальный лопастной смеситель. При необходимости сразу после этого можно проводить дополнительную сушку гранулята. Известным недостатком такого технологического процесса в данном виде способа является то, что объединение содержащего фосфор вторичного сырья и минеральной кислоты в зависимости от вида сырья может приводить к экзотермическим, отчасти спонтанно и стремительно протекающим реакциям. Причиной этого является, например, имеющаяся свободная известь в содержащем фосфор вторичном сырье, что обычно, например, для осадков сточных вод. Свободная известь может содержаться в осадках сточных вод в достаточно значимых количествах, например, в области 10-20%. Следовательно, в способе гранулирования или экструдирования, в котором твердое содержащее фосфор вторичное сырье и минеральные кислоты непосредственно смешиваются, в зависимости от вида применяемых исходных веществ, происходят неконтролируемые и неудобные для проведения, спонтанные и бурно протекающие реакции. Плохо контролируемые и неудобные для проведения реакции осложняют проведение процесса и вместе с этим осложняется получение однородного качества продукта или становится полностью невозможным. Другим известным недостатком способа такого вида является то, что при непосредственном смешивании содержащего фосфор вторичного сырья и разбавленной или неразбавленной минеральной кислотой часто получается особенно вязкая смесь. Особенно часто это происходит при применении фосфорной кислоты, как, например, известно из выкладного описания заявки DE 102010034042 A1. Эту вязкую смесь сложно перерабатывать, из нее можно сформировать гранулят только условно круглой формы и часто происходят нарушения процесса из-за засорения проходов или из-за избыточного налипания на поверхности элементов устройства. Кроме того, минеральные кислоты вызывают коррозию. Если минеральная кислота контактирует с элементами оборудования, происходит коррозионная реакция, в частности с элементами оборудования из стали, которая обычно применяется в таком оборудовании. Это происходит, например, при гранулировании или экструдировании, при которых твердое содержащие фосфор вторичное сырье и минеральная кислота непосредственно смешиваются. Хотя можно предпринимать меры для сдерживания коррозии, такие как, например, наносить антикоррозионное покрытие на контактирующие с кислотой элементы или детали оборудования, однако такие действия повышают капитальные затраты и, таким образом, являются дорогостоящими, кроме того эти меры часто возможны только условно и в сущности не могут предотвратить коррозию полностью.

В выкладном описании заявки DE 102009020745 A1 раскрывается способ получения концентрата, в частности концентрата фосфатов, из продуктов осадков сточных вод, а именно осадков сточных вод, пепла осадков сточных вод или шлака осадков сточных вод, экстракцией, при этом получают суспензию продуктов осадков сточных вод в воде, спирте, смеси вода/спирт или водном растворе и направляют газообразный или сверхкритический диоксид углерода в качестве экстрагента в данную суспензию продуктов осадков сточных вод, отделяют нерастворимые твердые вещества от жидкой суспензионной среды, удаляют диоксид углерода из суспензионной среды и осаждают растворенный в суспензионной среде концентрат и отделяют его от суспензионной среды. Недостатком данного способа является то, что требуются очень большие затраты, вследствие чего данный способ получается очень дорогим.

Из международной заявки на патент с номером публикации WO 00/50343 A2 известен способ, при котором пепел после сгорания растворяют в серной кислоте. При этом образуется фосфорная кислота. Для очистки фосфорной кислоты применяют комбинацию ионообменных фильтров, при этом в частности для удаления ионов железа и тяжелых металлов применяют сильнокислотный катионит. Недостатком в данном способе среди прочего является высокий расход химикатов для регенерации ионообменников.

В описании к патенту CH 697083 A5 раскрывается способ и устройство для регенерации фосфора из содержащего фосфор пепла после сгорания. Для этого содержащиеся в пепле фосфаты посредством кислотного расщепления переводят в раствор. Полученный таким образом реакционный раствор в устройстве для фильтрации фильтруют от оставшихся твердых веществ. Фильтровальный осадок данных твердых веществ утилизируют или перерабатывают. Раствор очищают и в частности удалят железо и тяжелые металлы. Из таким образом очищенного продукта осаждают фосфат кальция.

В выкладном описании заявки DE 10206347 A1 раскрывается способ получения соединений фосфора из несгораемых остатков. Для этого к пеплу для растворения содержащихся в пепле соединений фосфатов добавляют разбавленную минеральную кислоту, затем происходит отделение содержащего фосфаты раствора от нерастворимых сопутствующих компонентов и отделенных осаждением не содержащих фосфор компонентов, затем следует очистка полученного раствора фосфатов.

Из описания изобретения к патенту EP 2602013 B1 известен способ, в котором содержащиеся в пепле осадков сточных вод содержащие фосфор соединения посредством кислотного расщепления разбавленной минеральной кислотой переводят в раствор. Затем с помощью фильтрации суспензию из пепла осадков сточных вод и кислоты разделяют на бедный фосфором фильтровальный осадок и богатый фосфором фильтрат. Катионы тяжелых металлов, которые высвобождаются из пепла осадков сточных вод, затем отделяют, так как иначе они связываются с осаждаемыми на последней стадии продуктами фосфора. Это происходит с помощью добавления жертвенного металла. Таким образом, отделенную смесь тяжелых металлов затем удаляют фильтрацией. Затем к фильтрату добавляют соль алюминия. С помощью добавления основания значение pH поднимают до с 2,1 до 3,0 и растворенные соединения фосфора в форме основных фосфатов алюминия практически полностью выпадают в осадок, и их отделяют фильтрацией. При рН-значении осаждения максимально равному 3,0 катионы тяжелых металлов с более высоким pH-значением осаждения, такие как кобальт, хром, железо, марганец, никель и цинк и.т.п. остаются в растворе и могут быть отделены от продукта. Осаженный продукт фосфора, то есть фосфат алюминия, может направляться либо на получение удобрений, либо на термическое получение фосфора.

Проблематичным в четырех, описанных выше способах является то, что во первых требуется очень затратное удаление тяжелых металлов и, во вторых наличие отделенного фильтровального осадка в качестве остаточного или, соответственно, побочного продукта.

Из европейской заявки на патент EP 1873132 A1 известен способ получения содержащих фосфаты и калийные соли (PK) комбинированных удобрений, в котором используют полученные при кальцинировании куриного помета остатки пепла, а также содержащиеся там фосфатные компоненты обрабатывают органической кислотой и катализатором, соединением щелочно-земельного металла для проведения реакции для того, чтобы сделать их доступными. Описано, что соединение щелочно-земельного металла необходимо, так как теплота реакции соединения щелочно-земельного металла и минеральной кислоты требуется для того, чтобы эффективно преобразовывать фосфатную фазу. После реакции пепла, соединения щелочно-земельного металла и минеральной кислоты в заданном соотношении образуется порошок, который на заключительной стадии процесса гранулируют. Для этого предлагается влажное гранулирование на тарельчатом грануляторе, а также необходима последующая сушка. Таким образом, в данном способе необходимо применение катализатора. Для того чтобы получить гранулят на замену удобрений в сельском хозяйстве, необходимо получить порошок, а также затем его переработать, гранулировать и снова высушить. Все стадии процесса являются очень затратными, вследствие чего проведение всего предлагаемого способа является очень дорогостоящим.

В выкладном описании заявки DE 102014005929 A1 описан способ получения содержащего фосфор удобрения из пепла от моно-сжигания осадков коммунальных сточных вод и/или пепла от совместного сжигания осадков коммунальных сточных вод и костного материала животного происхождения с разбавленной ортофосфорной кислотой с одновременным добавлением действующего как катализатор вспомогательного вещества гидрофосфата кальция. Преобразование содержащихся в смеси из пепла третичных соединений кальция и соединений силикатов кальция, железа и алюминия происходит с ортофосфорной кислотой в особой концентрации с образованием дигидродифосфата кальция. С действующим как катализатор гидрофосфатом кальция из соединений силикатов кальция, железа и алюминия образуются соответствующие вторичные и/или первичные соединения силикатов кальция, железа и алюминия и дигидрофосфата. При отверждении с водой растут волокна силикатгидрата кальция и/или алюминатферрита кальция. Таким образом полученный продукт можно гранулировать, и его через накопительный бункер направляют в тарельчатый гранулятор и скатывают в гранулы. Гранулирование можно проводить как непрерывный и как периодический процесс. Этот гранулят затем проходит процесс сушки для того, чтобы обеспечить требуемое в данном способе высушивание.

В европейской заявке на патент EP 1918266 A2 раскрывается способ, в котором получают гранулят удобрения, при этом сначала пепел куриного помета объединяют с компонентами калия и/или порошком шлака и затем смешивают с минеральной кислотой, вследствие чего протекают целенаправленные реакции между отдельными компонентами, в которых труднорастворимые фосфаты преобразуются в доступные компоненты удобрений, а содержание калия и/или кремния в удобрении увеличивается. Реакция между компонентами калия и/или шлаком с кислотой приводит по причине реакции нейтрализации к значительному выделению тепла и приводит к желаемому фазовому превращению фосфатов из пепла куриного помета. Недостатком данного решения является то, что без добавления компонентов калия и/или порошка шлака температура недостаточно высока для того, чтобы сделать фосфат растворимым.

В европейской заявке на патент EP 0937694 A1 описан способ снижения высокого значения pH, которое получается вследствие содержания CaO в пепле куриного помета, с помощью добавления и реакции с моноаммониевой солью или монокалиевой солью металла. Недостатком данного способа является то, что необходимо сначала нейтрализовать pH добавлением моноаммониевой соли или монокалиевой соли металла, чтобы процесс мог протекать.

Описанные способы демонстрируют основные и известные возможности переработки содержащего фосфор пепла в фосфатные удобрения, которые, однако, на практике не приносят желаемых результатов и/или очень сложно реализуемы технически с соблюдением общих экономических условий.

Поэтому в основе данного изобретения лежит задача предоставить экономически и экологически приемлемый, гибкий и простой способ получения гранулята удобрения из содержащего фосфор вторичного сырья. С помощью данного способа должно быть возможным получать фосфатные удобрения и/или комплексные удобрения в гранулированной форме (гранулят удобрения), которые можно применять в сельском и лесном хозяйстве, а также в садоводстве для адаптации питательных веществ для возделывания культурных растений. В данном способе не должно оставаться никаких остатков.

Данную задачу решают с помощью способа с отличительными признаками согласно пункту 1 формулы изобретения, в котором сначала получат суспензию по меньшей мере из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья и по меньшей мере одной минеральной кислоты, при этом труднорастворимые фосфаты из содержащего фосфор вторичного сырья по меньшей мере частично растворяются и/или по меньшей мере частично преобразуются в водорастворимую и/или растворимую в нейтральном цитрате аммония фосфатную фазу, и в заключении суспензию направляют на гранулирование, вследствие чего образуется гранулят удобрения, а содержащийся P₂О₅ в грануляте удобрения больше чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония. Кроме того, задачу данного изобретения также решают с помощью способа с отличительными признаками согласно пункту формулы изобретения 15, при этом в устройстве для гранулирования образуется аэрозоль по меньшей мере из содержащего фосфор вторичного сырья и минеральной кислоты, при этом в аэрозоле труднорастворимые фосфаты содержащего фосфор вторичного сырья по меньшей мере частично растворяются и/или по меньшей мере частично преобразуются в водорастворимую и/или растворимую в нейтральном цитрате аммония фосфатную фазу, а затем в устройстве для гранулирования образуется гранулят удобрения. Кроме того, задачу данного изобретения решают с помощью гранулята удобрения согласно пункту 17 формулы изобретения, который можно получить обоими способами.

Изобретение и его преимущества

Способ по изобретению с отличительными признаками согласно пункту 1 формулы изобретения, имеет преимущество, которое состоит в том, что в способе получения гранулята удобрения сначала получают суспензию по меньшей мере из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья и по меньшей мере одной минеральной кислоты, затем в суспензии труднорастворимые фосфаты из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья по меньшей мере частично растворяются и/или по меньшей мере частично преобразуются в водорастворимую и/или растворимую в нейтральном цитрате аммония фосфатную фазу, и затем данную суспензию направляют на гранулирование, при этом образуется гранулят удобрения и при этом содержащийся P₂0₅ в грануляте удобрения больше чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония. С помощью способа по изобретению возможно различное содержащее фосфор вторичное сырье перерабатывать эффективно и с оптимальными затратами и таким образом делать его пригодным для применения в качестве удобрения. Для предоставления особенно оптимального по затратам процесса способ по изобретению не включает никаких стадий отделения вредных веществ, в частности тяжелых металлов. Соблюдение законных предельных значений для вредных веществ в удобрении обеспечивается целенаправленным выбором содержащего фосфор вторичного сырья при необходимости в комбинации с дополнительными компонентами. В способе по изобретению не образуются никакие технологические отходы, применяемые компоненты технически полностью преобразуются в гранулят удобрения.

В тексте процентные значения (%) относятся к массовым процентам (масс.% то есть % масса/масса), если не указано по другому.

Как вторичное сырье обозначают отходы, которые образуются при переработке, подготовке или получении чего-либо (остатки) и которые используют для нового производства. Химические отходы также обозначают как побочные продукты. Содержащее фосфор вторичное сырье имеет содержание фосфатов больше 5% (относится к P₂O₅). Содержащее фосфор вторичное сырье представляет собой, например, пепел от моно-сжигания или совместного сжигания осадков сточных вод, выделений животных, костной муки, отходов животных и тел животных, пепел от сжигания навоза и растительных отходов как отдельные веществ или в виде смесей.

Удобрение является веществом и смесью веществ, которые в сельском и лесном хозяйстве, а также в садоводстве применяют для того, чтобы комплекс питательных веществ для выращиваемых растений, в частности культурных растений, дополнять различными свойствами, при необходимости комбинировать и/или функционализировать дополнительными материалами.

Грануляты удобрений являются удобрениями в форме гранул, в частности с приблизительно сферической формой, предпочтительно имеющие достаточную собственную прочность и преимущественно со средним размером гранул 1-10 мм.

В способе по изобретению из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья, по меньшей мере одной разбавленной или неразбавленной минеральной кислоты и/или необязательно воды и/или необязательно по меньшей мере одного дополнительного компонента, такого как, например, дополнительное питательное вещество и/или альтернативный источник фосфатов, получают суспензию. Затем таким образом полученную суспензию направляют на гранулирование, при этом образуется гранулят удобрения. Получение суспензии и вместе с этим реакция преобразования фосфатов между содержащим фосфор вторичным сырьем и минеральной кислотой согласно данному изобретению отделены от процесса гранулирования, то есть имеется две отельные технологические стадии: процесс в жидкой фазе и гранулирование. Суспензию, которую получают из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья и по меньшей мере одной минеральной кислоты, в любое время, то есть по меньшей мере до начала процесса гранулирования, например, при распылительной агломерации, а также в распылительном конусе форсунки, можно обогащать или дополнять различными компонентами, такими вторичное сырье, щелочи, соли, ингибиторы уреазы, стабилизаторы аммония, питательные вещества или подобные. Добавление дополнительных компонентов происходит в соответствии с известными специалистам из уровня техники возможностями добавления компонентов. Благодаря составу суспензии в ней происходит преобразование труднорастворимых фосфатных соединений. Гранулят удобрения содержит фосфат в легкорастворимой, хорошо усваиваемой растениями форме, так что более 75% всего содержащегося P₂О₅, предпочтительно больше 85%, особенно предпочтительно больше 90% являются водорастворимыми и растворимыми в нейтральном цитрате аммония. При этом содержание растворимого в нейтральном цитрате аммония фосфора (содержание P) определяют с помощью устройства 2, согласно таблице 4, номер. 4.2.2 DüMV и эти значения могут быть отправной точкой для среднесрочной доступности фосфора в удобрении (P удобрения), то есть в течение примерно одного севооборота. Непосредственно доступное количество P в удобрении можно описать растворимостью воде (определяют с помощью устройства 2, согласно таблице 4, номер 4.2.1 DüMV). Чем выше количество водорастворимого P, тем быстрее или, соответственно, легче доступен P удобрения для растений.

Для получения суспензии можно, например, минеральную кислоту поместить в реактор (например, полимерный бак с мешалкой), при необходимости добавить воду и затем добавить содержащие фосфор вторичное сырье и при необходимости компоненты - питательные вещества. Также можно содержащее фосфор вторичное сырье сначала диспергировать в воде, а затем добавлять минеральную кислоту в разбавленной или неразбавленной форме. Другая последовательность получения суспензия также является возможной.

Согласно данному изобретению получение суспензии исходных веществ имеет различные технологические преимущества. Происходящие при непосредственном смешивании содержащего фосфор вторичного сырья и минеральной кислоты частично спонтанные и бурно протекающие реакции с помощью способа по изобретению становятся удобными для проведения, контролируемыми и управляемыми. Суспензии по изобретению имеют значительно более высокое содержание воды по сравнению со способом, в котором содержащее фосфор вторичное сырье и разбавленную или неразбавленную минеральную кислоту непосредственно смешивают в консистенции подобной влажной земле и в некоторых случаях гранулируют. Такое высокое содержание воды в принципе действует как буфер. Реакция между содержащим фосфор вторичным сырьем и минеральной кислотой, в частности для преобразования или растворения труднорастворимых фосфатов согласно данному изобретению происходит в суспензии. Вследствие этого минеральная кислота расходуется в значительной степени и полученная суспензия для дальнейшего применения в последующем гранулировании по изобретению имеет после реакции согласно данному изобретению содержание чистой кислоты меньше 7%, предпочтительно меньше 3%.

С помощью выбора пригодного оборудования можно эффективно предотвратить коррозию во время получения суспензии. Это реализовать технологически просто. Можно, например, использовать емкость, мешалку и.т.д. из полимеров или керамики или покрывать керамикой или эмалью. Благодаря соответствующему изобретению очень низкому содержанию свободной кислоты в конечной суспензии после химической реакции эффективно предотвращается коррозия элементов оборудования из-за минеральной кислоты при гранулировании.

В емкости (реакторе для жидкостей) в которой получают и/или временно хранят суспензию, можно при необходимости поддерживать температуру (например, охлаждать или нагревать) для того, чтобы управлять реакцией. Такая, упомянутая выше, емкость может представлять собой, например, реактор с мешалкой.

Благодаря получению по изобретению суспензии исходные компоненты значительно лучше гомогенизируются. Вследствие этого получается особенно однородный продукт. Применение подобных по консистенции влажной земле смесей, в частности когда при этом из-за спонтанных и бурных реакций происходит локальное образование корки и затвердевание, приводит к неоднородностям.

В способе по изобретению не происходит никакого вынужденного отделения вредных веществ таких, как, например, тяжелые металлы. Однако отделение вредных веществ в способе по изобретению возможно. Это отделение осуществляют известными специалистам способами. Соответственно компоненты суспензии выбирают и смешивают таким образом, чтобы в конечном счете получался гранулят удобрения, который удовлетворяет требованиям регламента для удобрений (DüMV) в частности также относительно загрязнения окружающей среды вредными веществами. Хотя это определенным образом ограничивает выбор или количества применяемых компонентов в способе по изобретению, однако в итоге получают экономичный способ получения, так как в частности отделение вредных веществ является затратным и дорогим.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению по меньшей мере одно содержащее фосфор вторичное сырье представляет собой пепел, например, пепел от сжигания осадков сточных вод и/или выделений животных и/или костной муки и/или навоза и/или растительных отходов. При этом пепел может происходить от моно-сжигания или совместного сжигания осадков сточных вод или подобных процессов.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению по меньшей мере одна минеральная кислота представляет собой фосфорную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту или смесь из по меньшей мере двух минеральных кислот. Минеральные кислоты можно смешивать в любых комбинациях, при этом концентрация отдельных компонентов в смеси также может варьировать. Кроме того, также можно добавлять дополнительные компоненты (вспомогательные вещества, добавки или подобное).

В одном предпочтительном варианте осуществления применяемая минеральная кислота представляет собой разбавленную или неразбавленную фосфорную кислоту. По сравнению с применением других минеральных кислот применение фосфорной кислоты больше повышает содержание фосфора в смеси. Вместе с этим возрастает содержание фосфатов в удобрении, что в частности при получении фосфатных удобрений приводит к более высокому качеству продукта.

В особенно предпочтительном варианте осуществления в качестве минеральной кислоты применяют фосфорную кислоту, а состав суспензии выбирают таким образом, что при последующем гранулировании получают грануляты с содержнием n фосфатов, растворимых в нейтральном цитрате аммония, больше 35%, особенно предпочтительно больше 46% (это соответствует так называемому тройному суперфосфату) и содержанием водорастворимых фосфатов больше 25% или особенно предпочтительно больше 34%. Полученный гранулят удобрения имеет содержание n растворимого в нейтральном цитрате аммония P₂O₅ более 35% и содержание водорастворимого P₂О₅ больше 25%. При этом из общего содержания P₂О₅ более 35% P₂О₅ растворимо в нейтральном цитрате аммония, а более 25% P₂О₅ является водорастворимым. К тому же, содержание нерастворимого P₂О₅ дает, например, 10%, так что общее содержание P₂О₅ согласно предыдущему примеру составляет по меньшей мере 45%.

Получаемая суспензия может содержать один или несколько компонентов - питательных веществ, которые находятся в суспензии при получении суспензии и/или добавляются после. Под компонентами - питательными веществами следует понимать вещества, которые предоставляют или дополняют набор питательных веществ для возделываемых растений, для того чтобы регулировать и/или поддерживать рост и развитие растений, так, например, данные компоненты содержат азот (N), и/или фосфор (P), и/или калий (K), и/или магний (Mg), и/или серу (S), и/или жизненно необходимые микроэлементы. В предпочтительном варианте осуществления к суспензии, например, после достаточного времени продолжительности реакции между содержащим фосфор вторичным сырьем и минеральной кислотой, добавляют по меньшей мере одну соль сульфата аммония.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению к суспензии добавляют по меньшей мере одну щелочь и/или по меньшей мере одну соль. К таким образом полученной суспензии можно добавлять щелочи, основные соли и.т.п. для возможного необходимого дополнительного снижения содержания еще имеющейся свободной кислоты и/или дополнительной нейтрализации, или для установления желаемого значения pH и/или в качестве дополнительного компонента - питательного вещества. Так, например, в предпочтительном варианте осуществления в качестве минеральной кислоты применяют разбавленную или неразбавленную серную кислоту, а после достаточного осуществления реакции между содержащим фосфор вторичным сырьем и серной кислотой для по меньшей мере частичного растворения и/или преобразования нерастворимой фосфатной фазы к полученной суспензии добавляют аммиак. Вследствие этого полученное удобрение содержит соль сульфата аммония, которая может использоваться как дополнительное питательное вещество для растений.

В другом предпочтительном варианте осуществления применяемая минеральная кислота представляет собой разбавленную и/или неразбавленную азотную кислоту и/или разбавленную и/или неразбавленную серную кислоту. При этом азотная кислота содержит азот, а серная кислота, соответственно серу. Азот и сера являются типичными компонентами - питательными веществами в удобрениях. Применение азотной и/или серной кислот соответственно является особенно предпочтительным, когда получают комплексные удобрения и компоненты кислот служат поставщиками питательных веществ. При этом необязательно и при необходимости вид соединений азота и серы в реакционной смеси может преобразовываться.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению по меньшей мере одна минеральная кислота представляет собой серную кислоту, а к суспензии добавляют другие содержащие азот исходные компоненты, такие как, например, аммиак или подобные. При этом, например, можно аммиак к полученной суспензии добавлять в разбавленном или неразбавленном виде.

Согласно дополнительному варианту осуществления способа по изобретению к суспензии добавляют по меньшей мере один ингибитор уреазы и/или по меньшей мере один стабилизатор аммония. Гранулят удобрения может содержать ингибитор уреазы и стабилизатор аммония для улучшения применения азотных удобрений и для минимизации потенциальных потерь, или может быть покрыт ими. Фермент уреаза играет важную роль в круговороте азота в почве, так как без этого фермента удобрение азотом из-за стойкой к разложению мочевины было бы невозможным. Процесс преобразования мочевины в аммоний представляет собой гидролиз. Мочевина расщепляется на аммиак и диоксид углерода. Необходимый для этого фермент уреаза имеется в активной почве повсеместно. В воде диссоциирует аммиак на аммоний и гидроксил. Эта реакция влечет за собой явное возрастание значения pH и является причиной выделения газообразного аммиака в атмосферу. Величина такой потери азота может составлять более 20%. Ингибитор уреазы представляет собой химическое соединение, которое снижает активность фермента уреазы или полностью предотвращает ее действие. К типичным ингибиторами уреазы принадлежат такие химические вещества, как диамиды фосфорной кислоты, фосфазены и тиолы, а также производные гидроксамовой кислоты и мочевины, такие как, например, PPDA и NBTPT. Стабилизаторы аммония применяют для замедления нитрификации в почве, и поэтому они также обозначаются как ингибиторы нитрификации. Они специфически действуют на группу бактерий нитросомонас, не оказывая действия на другие почвенные организмы. Аммоний в почве преобразуется через нитриты в нитраты. Этот процесс протекает в зависимости от свойств почвы, влажности и температуры, обычно в течение от нескольких часов до нескольких дней. При добавлении ингибитора нитрификации к содержащим аммоний удобрениям аммониевая фаза в почве удлиняется.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению при получении суспензии добавляют по меньшей мере один пеногаситель и/или по меньшей мере один диспергатор. В одном предпочтительном варианте осуществления в процессе получения суспензии добавляют пеногаситель. Это особенно предпочтительно тогда, когда при соединении отдельных компонентов происходит газообразующая реакция и образуется пена. Например, может пеногаситель быть предварительно загружен вместе с водой или с минеральной кислотой или добавляться вместе с водой или с минеральной кислотой или добавляться отдельно от них. Суспензия может содержать по меньшей мере один диспергатор. С помощью диспергатора можно, например, устанавливать вязкость суспензии. С помощью пригодного диспергатора можно, например, также повышать максимально возможную концентрацию компонентов в суспензии. Это является предпочтительным, так как в заключении процесса гранулирования должно испаряться меньше воды, и при одинаковых массах загрузки получается больше продукта. Это снижает стоимость получения.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению состав и условия проведения реакции выбирают таким образом, что суспензия благодаря экзотермически протекающей реакции нагревается до по меньшей мере 50°C. Таким образом нагретая суспензия сразу после получения поступает на гранулирование, вследствие чего получают гранулят удобрения. При соединении компонентов в суспензии по изобретению могут протекать экзотермические реакции, в частности между содержащим фосфор вторичным сырьем и минеральной кислотой. В особенно предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению экзотермическую реакцию регулируют так, чтобы суспензия нагревалась более 50°C, особенно предпочтительно более 60°C. Реакцией управляют во первых с помощью выбора вида и условий смешивания содержащего фосфор вторичного сырья и/или минеральной кислоты, при необходимости с установленным дополнительным количеством воды. Кроме того, можно к суспензии добавлять компоненты, которые в смеси вызывают или усиливают экзотермическую реакцию, такие как, например, свободная известь. Кроме того, специалистам известно, что экзотермической реакцией также можно управлять с помощью последовательности добавления компонентов, скорости добавления компонентов и процесса смешивания. В предпочтительном варианте осуществления таким образом нагретую суспензию сразу без промежуточного охлаждения направляют на гранулирование. Таким образом, можно использовать теплоту реакции по меньшей мере частично в процессах сушки и гранулирования.

В способе по изобретению полученную суспензию направляют на гранулирование, при этом образуется гранулят удобрения. Получение суспензии и вместе с этим реакция преобразования фосфатов между содержащим фосфор вторичным сырьем и минеральной кислотой согласно данному изобретению отделены от процесса гранулирования. Согласно данному изобретению разделение двух технологических стадий имеет преимущество, состоящее в том, что можно оптимизировать и целенаправленно устанавливать технологические параметры для каждой технологической стадии. Объединение различных технологических стадий хотя и кажется сначала изящным решением, приводит, однако, как правило, к значительно более высокой сложности и вместе с этим к усложнению проведения процесса.

Для гранулирования по изобретению пригодны все известные специалистам способы, при которых из получаемой суспензии может образовываться гранулят.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению гранулирование представляет собой распылительную агломерацию и/или распылительное гранулирование. В частности распылительная агломерация и/или распылительное гранулирование происходит в устройстве с псевдоожижением таком, как например, устройство с псевдоожиженным слоем или устройство со струйным слоем. В предпочтительном варианте осуществления гранулирование происходит посредством распылительной агломерации и/или распылительного гранулирования. Распылительное гранулирование объединяет технологические стадии конвективной сушки или, соответственно, затвердевания и образования гранулята. При этом компактные частицы (гранулят) образуются при распылении содержащей твердые вещества жидкости с помощью форсунки, в частности с помощью нагнетательной форсунки, которая по сравнению с традиционными форсунками энергетически благоприятнее, в псевдоожиженный слой или струйный слой, при этом растворитель (как правило, вода или подобный) испаряется и происходит рост частиц из оставшегося твердого вещества. Этот процесс часто также обозначают как сушку-гранулирование или структурное гранулирование. Нагнетательная форсунка также часто обозначаемая как однокомпонентная форсунка использует собственную энергию для распыления подаваемой жидкости. Дополнительный сжатый воздух или пар, как правило, не является необходимым. Находящаяся под давлением жидкость выходит в виде струй или плоских потоков в окружающую газовую среду. В зависимости от вида форсунки и технологических параметров получаются различные виды аэрозолей и различные размеры капель. В процессе распылительного гранулирования содержащую твердое вещество жидкость с помощью распылительной форсунки равномерно распыляют на частицы небольшого размера. Эти маленькие частицы обозначают ядрами гранулята, и они состоят, как правило из того же материала, как распыляемое в жидкой фазе твердое вещество. Они могут образовываться либо непосредственно в процессе внутреннего образования ядер, таком как распылительная сушка или измельчения, либо с помощью возвращения мелких частиц или дробления больших гранул в цикле просеивание-измельчение и, таким образом, не должны загружаться как твердое сырье.

Так, например, для получения гранулята удобрения с помощью данного распылительного гранулирования суспензию через форсунки распылительной системы вводят в псевдоожиженный слой. Находящийся в рабочей области псевдоожиженный слой предпочтительно состоит из получаемого материала и поднимается направленным наверх потоком воздуха. Этот поток служит не только для образования псевдоожиженного слоя, а одновременно образует средство для сушки. Поступающий поток воздуха подается через нагнетательную камеру в устройстве с псевдоожиженным слоем. При этом температура поступающего технологического воздуха обычно составляет 20°C-400°C. С помощью регулирования параметров сушки можно изменять влажность продукта и скорость сушки. Количество и температура поступающего воздуха определяют условия гранулирования в псевдоожиженном слое. Нагнетательная камера может быть разделена на несколько нагнетательных камер для того, чтобы можно было регулировать направление или количество воздуха. Отделение нагнетательной камеры от рабочей зоны образуется дном псевдоожиженного слоя, который служит для выравнивания потока воздуха в поперечном сечении устройства и для предотвращения попадания массы псевдоожиженного слоя в нагнетательную камеру. Суспензию распыляют на содержащиеся в псевдоожиженном слое частицы. На их поверхности жидкость испаряется и твердое вещество распыленной суспензии прилипает к частицам, что приводит к подобному образованию оболочки росту ядер. Испаренная жидкость с охлажденным средством для псевдоожижения отводится из рабочей зоны через расширительную камеру и отделительную камеру из устройства с псевдоожиженным слоем как отработанный воздух. Унесенные с технологическим воздухом из псевдоожиженного слоя частицы, в частности тонкая пыль, можно, например, в интегрированной в устройство с псевдоожиженным слоем снабженной расширением поперечного сечения расширительной зоне и последующей за ней системе фильтров отделять от воздуха и возвращать в псевдоожиженный слой и там агломерировать. Вместе с этим образуется содержащий мало пыли или свободный от пыли продукт с регулируемой областью гранулирования. Образующийся подрешетный продукт можно возвращать в процесс, а образующийся надрешетный продукт можно размалывать или дробить и также возвращать в процесс. Таким образом, технически вся суспензия полностью переходит в продукт. Устройства для данного предпочтительного варианта осуществления известны, например, из описания изобретения к патенту DE 10146778B4 ("Verfahren und Wirbelschichtanlage zur Herstellung von kompakten Feststoffpartikeln" (Способ и устройство с псевдоожиженным слоем для получения компактных частиц твердого вещества)). Альтернативно также можно проводить распылительное гранулирование в устройстве со струйным слоем. В противоположность псевдоожиженному слою технологический газ входит в устройство со струйным слоем не через все поперечное сечение технологической камеры, а только через две или несколько щелей. Образуются струи технологического газа в середине технологической камеры. Такие устройства известны, например, из выкладных описаний DE 102005037750 A1 и/или DE 10322062 A1. Для этого, например, в аксиальном направлении к направлению находящегося в реакционном пространстве устройства со струйным слоем кругового потока твердого вещества создают необходимый для образования потока твердого вещества приток воздуха с помощью находящихся в нижней области и расположенных в аксиальном направлении к направлению реакционного пространства щелей. Жидкость с помощью одной или нескольких однокомпонентных и/или многокомпонентных форсунок вводят в одном или нескольких местах в этот поток твердого вещества. Таким образом, можно регулировать условия потока в распылительной области так, чтобы жидкость целенаправленно и контролируемо вводилась в поток твердого вещества. Благодаря большому количеству частиц в центральной части струи в распылительной зоне, или, соответственно, в распылительной области, образуются очень благоприятные условия для перехода тепла и материала. Кроме того, достигают того, что жидкость максимально отделяются от частиц и равномерно смачивает поверхность частиц. Равномерное увлажнение при одновременной интенсивной циркуляции твердого вещества между распылительной областью и зоной рециркуляции вызывает образование очень равномерной пленки жидкости на материале частиц. В процессе затвердевания жидкость твердеет и твердое вещество остается на поверхности частиц. Вследствие этого гранулы увеличиваются очень равномерно и однородно, что приводит к очень узкому распределению размеров частиц и к однородной структуре частиц.

В предпочтительном варианте осуществления исходные компоненты с помощью многокомпонентных форсунок поступают в таком виде, что полученная согласно данному изобретению суспензия поступает через по меньшей мере один канал потока материала, а по меньшей мере один дополнительный исходный компонент поступает через по меньшей мере один отдельный канал исходного вещества. Многокомпонентные форсунки предоставляют возможность несколько жидкостей (таких как, например, суспензии, растворы или подобные) одновременно с помощью форсунки и только одной распылительной среды (воздух, газ или пар) распылять очень мелко. Одновременно происходит интенсивное перемешивание при выходе из устья форсунки (пример: трехкомпонентная форсунка модель 0/4 S41 фирмы Düsen-Schlick GmbH). Интенсивное перемешивание полученной суспензии и дополнительных компонентов может происходить внутри форсунки или сразу за форсункой (в зависимости от вида форсунки). Этот вид добавления исходных веществ особенно предпочтителен, если, например, различные исходные вещества каким-либо образом реагируют друг с другом. Эти нежелательные реакции могут, например, привести к нежелательному образованию агрегатов или комкованию, которые могут засорить подводящие линии или форсунки. Кроме того, они могут привести, например, к желированию суспензии и вместе с этим к снижению способности распыления или к прекращению перекачки или распыления суспензии. Выгодным образом с помощью такого добавления исходных компонентов через многокомпонентные форсунки можно спонтанно, бурно и нежелательно протекающие реакции сделать удобными для проведения, контролируемыми и управляемыми, так как, например реакционные соотношения исходных можно устанавливать и/или регулировать. Дополнительно, например, с помощью многокомпонентного распыления также возможно к суспензии добавлять дополнительные вещества такие, как добавки, компоненты - питательные вещества, инертные вещества или подобные. Таким образом, суспензию, например, можно сделать соответствующей разным областям применения.

Особым преимуществом данного предпочтительного варианта осуществления гранулирования гранулята удобрения по изобретению с помощью распылительной агломерация и/или распылительного гранулирования является то, что гранулят имеет особенно близкую к сферической форму гранул. Таким образом, можно получать гранулят с коэффициентом формы больше 0,8, предпочтительно больше 0,85 и особенно предпочтительно больше 0,9. Сферичность в области больше 0,90 соответствует очень хорошей округлости гранулята. Идеальный шар имеет сферичность (SPHT-значение) 1.

Другим преимуществом является то, что размер гранул и ширину распределения размеров можно целенаправленно регулировать. На размер гранул могут влиять, например, условия проведения процесса известного специалистам вида и образа и/или вид и состав суспензии, а также выбор термических, а также струйно-механических параметров.

Коэффициент формы в контексте данного изобретения точно определяют современными техническими способами измерения частиц с цифровой обработкой изображений как указано ниже:

SPHT=(4*π*A)/(U*2)

где A: площадь проекции гранул;

U: периметр площади проекции гранул.

Сферичность (SPHT-значение) можно измерить, например, с помощью измерительного устройства Camsizer® фирмы Retsch Technology GmbH, который оснащен CCD-базой (1 пиксель=75 пм) и CCD-камерой с объективом с переменным фокусным расстоянием (1 пиксель=15 пм). Среднюю сферичность указывают по отношению к объему, при этом распределение определяют с помощью известных алгоритмов посредством программных средств для обработки изображений. Основой для определения показателей является DIN 66141.

Для того чтобы сделать возможным очень хорошее и равномерное внесение удобрения на поля, полученный способом по изобретению гранулят предпочтительно имеет узкое распределение размеров гранул. Особенно узкое распределение размеров гранул при машинном внесении гранулята удобрения приводит к желаемому особенно равномерному распределению гранулята удобрения на полях. Распределение размеров гранул предпочтительно находится в области от 1 мм (d₀₅) до 10 мм (d₉₅), особенно предпочтительно в области от 2 мм (d₀₅) до 5 мм (d₉₅). Ширину распределения размеров гранул можно устанавливать, например, с помощью выбора сит или фракционирования.

Гранулят удобрения должен иметь достаточную прочность гранул для того, чтобы при механической нагрузке (например, при транспортировке, применении, нанесении на поля) случалось как можно меньше износа, разломов, и пылеобразования. Прочность гранулята удобрения можно регулировать, например, с помощью условий проведения процесса, предпочтительно с помощью выбора подходящих технологических параметров и регулирования скорости сушки можно влиять на пористость и плотность гранулята. Кроме того, влияют на прочность гранулята. На прочность влияет вид исходных компонентов и тонкость их измельчения. Кроме того, к грануляту можно добавлять компоненты, которые действуют как связующие вещества. Предпочтительно в данном случае добавляют такие связующие вещества, которые наряду со связующим действием также предоставляют одно или несколько компонентов - питательных веществ.

Полученный согласно данному изобретению гранулят удобрения может при необходимости дополнительно иметь одно или несколько покрытий. Покрытие (Coating) может играть важную роль в обеспечении качества удобрения, например, может защищать от проникновения влаги, снижать склонность к комкованию или к механическим повреждениям при применении, и вместе с этим снижает пылеобразование. Таким образом, можно снизить необязательно имеющуюся склонность к комкованию при транспортировке и хранении гранулята удобрения, например, при нанесении покрытия с различными действующими веществами, которые как правило, содержат поверхностно активные вещества (ПАВ) и тонкодисперсный инертный порошок.

Кроме того, гранулят удобрения может содержать покрытие, которое контролирует высвобождение действующих веществ. Такие покрытые грануляты удобрений (часто также обозначаемые как капсулированные грануляты удобрений) известны как эффективные источники контролируемого высвобождения питательных веществ для долговременного ухода за растениями. Питательные вещества медленно и контролируемо высвобождаются через покрытие частиц удобрения наружу, что обеспечивает непрерывный уход за растениями. Капсулированные грануляты удобрений могут вследствие их медленного высвобождения питательных веществ быть эффективными и менее экологически вредными, чем растворимые удобрения. Так как питательные вещества высвобождаются медленно и непрерывно, а не сразу и пиковым количеством, растения воспринимают больше удобрений; удобрения не вымываются через почву наружу и также не поглощаются грунтовыми водами. Такое контролируемое высвобождение действующих веществ можно реализовать, например, с помощью покрытия с серой. Также такое капсулированное хранилище удобрений можно получить с помощью полимерного покрытия. Для получения капсулированного удобрения такого вида можно, например, полимер сначала растворить в органическом растворителе, а затем наносить на гранулят удобрения. Испаряющийся растворитель оставляет очень равномерный проницаемый тонкий полимерный слой, который образует барьерный слой удобрения.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению полученный гранулят удобрения включает по меньшей мере одно покрытие и/или по меньшей мере один функциональный слой, при этом покрытие или функциональный слой при получении или после получения гранулята удобрения наносят в виде покрытия в устройстве с псевдоожиженным слоем или устройстве со струйным слоем. Для нанесения покрытия на гранулят специалистам известно множество способов и технологий. При этом пригодны все способы и технологии, при которых образуется желаемое покрытие.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению по меньшей мере одно покрытие или функциональный слой наносят в устройстве с псевдоожижением (например, устройстве с псевдоожиженным слоем или устройстве со струйным слоем или подобном) и/или в барабанном устройстве (например, в барабанном устройстве для нанесения покрытий, вращающейся трубе или подобном).

В предпочтительном варианте осуществления гранулирование и нанесение покрытия на полученный гранулят удобрения происходит в непрерывном псевдоожиженном слое или струйном слое. Для этого на начальном этапе процесса проводят получение гранулята удобрения распылением и, соответственно, распылительное гранулирование или распылительную агломерацию. В том же самом устройстве с псевдоожиженным слоем или струйным слоем ниже по отношению к потоку вещества при гранулировании происходит нанесение покрытия на прежде полученный гранулят удобрения, при этом смесь для покрытия наносится через, например, отдельную распылительную систему. При распылительном гранулировании, как было описано, образуется гранулят в виде частиц с оболочкой. В данном предпочтительном варианте осуществления процесс проводят таким образом, что по меньшей мере верхнюю оболочку образует покрытие. Для этого по меньшей мере одну форсунку загружают смесью для покрытия, которая в непрерывном псевдоожиженном слое образует последний слой или последние слои.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению в процессе гранулирования добавляют по меньшей мере одно дополнительное твердое вещество. Эти дополнительные компоненты/вещества могут представлять собой, например, затравки, инертные вещества, вспомогательные вещества, добавки или подобные. Вследствие этого можно стабилизировать гранулирование и/или равномерно ввести дополнительные компоненты/вещества в получаемый гранулят.

Способ по изобретению с отличительными признаками согласно пункту формулы изобретения 15, имеет преимущество, состоящее в том, что в устройстве для гранулирования образуется аэрозоль по меньшей мере из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья и по меньшей мере одной минеральной кислоты посредством распыления, при этом в аэрозоле труднорастворимые фосфаты из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья по меньшей мере частично растворяются и/или по меньшей мере частично преобразуются в водорастворимую и/или растворимую в нейтральном цитрате аммония фосфатную фазу и при этом затем в устройстве для гранулирования образуется гранулят удобрения. Как аэрозоль здесь обозначают полученный с помощью по меньшей мере одной форсунки в устройстве для гранулирования распыленный туман или распыленные струи, которые образуются при распылении отдельных компонентов. Распыление отдельных компонентов в устройстве для гранулирования может происходить через любые виды форсунок или с помощью по меньшей мере одной нагнетательной форсунки, многокомпонентной форсунки или подобных. Также можно применять разные форсунки. При этом по меньшей мере по меньшей мере одну кислоту, в частности минеральную кислоту и по меньшей мере одно содержащее фосфор вторичное сырье, предпочтительно суспензию пепла, с помощью нескольких каналов, форсунок или подобных устройств распыляют в устройстве для гранулирования, например в устройстве с псевдоожижением или подобном. При этом реакция между по меньшей мере одной кислотой и по меньшей мере одним содержащим фосфор вторичным сырьем происходит уже в распыленном тумане или распыленных струях (аэрозоле) по меньшей мере частично. Предпочтительно посредством такого добавления исходных компонентов спонтанно и бурно протекающие реакции становятся удобными для проведения, контролируемыми и управляемыми, так как, например, реакционное соотношение исходных веществ просто устанавливать и/или регулировать. Кроме того, также можно, например, с помощью многокомпонентного распыления добавлять дополнительные к распыляемой суспензии вещества, такие как добавки, компоненты - питательные вещества, инертные вещества или подобные. Таким образом, можно распыляемую суспензию приспосабливать к соответствующим областям применения. Кроме того, с помощью такого распыления по меньшей мере одной кислоты, в частности одной минеральной кислоты, и по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья, особенно суспензии пепла, повышается поверхность реакции так, что реакция целенаправленно по меньшей мере частично происходит в распыленных струях. Также с помощью способа по изобретению согласно пункту формулы изобретения 15 возможно различное содержащее фосфор вторичное сырье эффективно и с небольшими затратами перерабатывать и таким образом делать его применимым в качестве удобрения. Для предоставления особенно экономически благоприятного способа, способ по изобретению не содержит никаких стадий отделения вредных веществ, в частности тяжелых металлов. Соблюдение законных предельных значений для вредных веществ в удобрениях обеспечивается в большей степени целенаправленным выбором содержащего фосфор вторичного сырья при необходимости в комбинации с другими компонентами. В способе по изобретению согласно пункту 15 формулы изобретения не образуется никаких технологических остатков, применяемые компоненты технически полностью преобразуются в гранулят удобрения.

Согласно этому предпочтительному варианту осуществления способа по изобретению содержащийся Р₂О₅ в грануляте удобрения более чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония.

Отличительные признаки зависимых пунктов с 2 по 14 также применимы к способам согласно пунктам формулы изобретения 15 или 16.

Изделие по изобретению, с отличительными признаками пункта формулы изобретения 17, имеет преимущество, состоящее в том, что гранулят удобрения имеет сферическимй коэффициентом формы больше или равным 0,85 и распределение размеров гранул в области от 1 мм (d₀₅) до 10 мм (d₉₅) и содержание Р₂О₅ больше 8%, при этом содержащийся Р₂О₅ больше чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония. При этом гранулят удобрения может быть с нанесенным покрытием или без покрытия.

Необходимые для изобретения процессы, такие как, например, гранулирование и/или нанесение покрытия могут протекать периодически, то есть как процесс получения партиями, или как непрерывный процесс.

Другие преимущества и предпочтительные варианты осуществления данного изобретения описаны в нижеследующих описаниях и формуле изобретения.

Описание примеров осуществления

Ниже подробно разъяснены два примера осуществления для получения гранулята удобрения.

Пример осуществления 1:

Загружают 5 кг пепла осадков сточных вод (P₂O₅=21,3%) с 5 кг воды в емкость с мешалкой и тщательно перемешивают с помощью мешалки. К этому постепенно добавляют при перемешивании в течение 10 минут 12,5 кг 40% фосфорной кислоты. Затем смесь с помощью мешалки гомогенизируют 15 минут.

Таким образом полученная суспензия нагревается до примерно 55°C, и ее с помощью двухкомпонентной форсунки распыляют в псевдоожиженный слой в устройство с псевдоожиженным слоем типа ProCell Labsystem вариант Vario 3 фирмы Glatt со скоростью распыления примерно 3 кг/час. Температура приточного воздуха составляет примерно 160°C, температура отводимого воздуха примерно 90°C, а температура материала составляет примерно 100°C.

В начале загружают 500 г ядер из того же материала со средним размером частиц 0,2 мм, вместе с этим начинается псевдоожижение. Этот материал ядер предварительно получают из суспензии с помощью распылительной сушки. При достижении желаемого среднего размера гранул примерно 4 мм распыление заканчивают и извлекают гранулят. Следующая спецификация установлена для гранулята:

- форма ядер: круглая, плотная; коэффициент формы=0,89

- содержание n растворимого в нейтральном цитрате аммония P₂О₅: составляет 46,1%

- содержание водорастворимого Р₂О₅: 25,2%

- концентрация тяжелых металлов: для всех значимых тяжелых металлов определенная концентрация находится в пределах пограничных значений согласно предписаниям для удобрений

Пример осуществления 2:

Загружают в емкость с мешалкой 5 кг пепла осадков сточных вод (P₂O₅=21,3%) с 10 кг воды и тщательно перемешивают с помощью мешалки. К этому постепенно в течение 10 минут добавляют 2,9 кг 80% серной кислоты. Затем к суспензии добавляют 3,1 кг 80% аммиака при перемешивании. После еще 5 минут, туда же добавляют 1,9 кг монофосфата калия (KH₂PO₄), 0,5 кг MgCl и 0,5 кг KCl. Затем смесь еще 15 минут гомогенизируют с помощью мешалки.

Таким образом полученная суспензия нагревается до примерно 50°C, и ее с помощью двухкомпонентной форсунки аналогично примеру осуществления 1 распыляют в псевдоожиженный слой.

В начале загружают 500 г ядер из того же материала со средним размером частиц 0,2 мм, вместе с этим начинается псевдоожижение. Этот материал ядер предварительно получают из суспензии с помощью распылительной сушки.

При достижении желаемого среднего размера гранул примерно 4 мм распыление заканчивают и извлекают гранулят. Следующая спецификация установлена для гранулята:

- форма ядер: круглая, плотная; коэффициент формы=0,87

- содержание n растворимого в нейтральном цитрате аммония P₂О₅: 16,0%

- содержание N: 16,1%

- содержание K₂О: 8,0%

- содержание MgO: 4,0%

- содержание S: 6,3%

- концентрация тяжелых металлов: для всех значимых тяжелых металлов определенная концентрация находится в пределах пограничных значений согласно предписаниям для удобрений.

Все представленные признаки, как по отдельности, так и в любых комбинациях друг с другом могут быть существенными для данного изобретения.

Claims

1. Способ получения гранулята удобрения,

отличающийся тем,

- что получают суспензию по меньшей мере из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья и по меньшей мере одной минеральной кислоты,

- в суспензии труднорастворимые фосфаты из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья по меньшей мере частично растворяются и/или по меньшей мере частично преобразуются в водорастворимую и/или растворимую в нейтральном цитрате аммония фосфатную фазу и

- данная суспензия затем поступает на гранулирование, при этом образуется гранулят удобрения и при этом содержащийся P₂O₅ в грануляте удобрения более чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония.

2. Способ по п. 1,

отличающийся тем,

что по меньшей мере одно содержащее фосфор вторичное сырье представляет собой пепел от сжигания осадков сточных, вод и/или выделений животных, и/или костной муки, и/или навоза и/или растительных отходов.

3. Способ по п. 1 или 2,

отличающийся тем,

что по меньшей мере одна минеральная кислота представляет собой фосфорную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту или смесь из по меньшей мере двух данных минеральных кислот.

4. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что к суспензии добавляют по меньшей мере одну щелочь и/или по меньшей мере одну соль.

5. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что по меньшей мере одна минеральная кислота представляет собой фосфорную кислоту, а полученный гранулят удобрения имеет содержание растворимого в нейтральном цитрате аммония P₂O₅ больше 35%, а содержание водорастворимого P₂O₅ больше 25%.

6. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что по меньшей мере одна минеральная кислота представляет собой серную кислоту, а к суспензии добавляют содержащие азот соединения.

7. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что к суспензии добавляют по меньшей мере один ингибитор уреазы и/или по меньшей мере один стабилизатор аммония.

8. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что при получении суспензии добавляют по меньшей мере один пеногаситель и/или по меньшей мере один диспергатор.

9. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что состав и условия реакции выбирают таким образом, что суспензия из-за экзотермической реакции нагревается до по меньшей мере 50°C.

10. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что гранулирование представляет собой распылительную агломерацию и/или распылительное гранулирование.

11. Способ по п. 10,

отличающийся тем,

что распылительная агломерация и/или распылительное гранулирование происходит в устройстве с псевдоожижением.

12. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что полученный гранулят удобрения имеет по меньшей мере одно покрытие, при этом покрытие наносят при получении или после получения гранулята удобрения.

13. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что по меньшей мере одно покрытие наносят в устройстве с псевдоожижением и/или в барабанном устройстве.

14. Способ по одному из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что в процессе гранулирования добавляют по меньшей мере одно дополнительное твердое вещество.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов,

отличающийся тем,

что образуется суспензия в виде аэрозоля в устройстве для гранулирования по меньшей мере из по меньшей мере одного содержащего фосфор вторичного сырья и по меньшей мере одной минеральной кислоты посредством распыления.

16. Гранулят удобрения, полученный способом по одному из предшествующих пунктов, в котором гранулы удобрения имеют сферический коэффициент формы более или равный 0,85, с распределением размеров гранул в области от 1 мм (d₀₅) до 10 мм (d₉₅) и содержанием Р₂О₅ больше 8%, при этом содержащийся P₂О₅ больше чем на 75% растворим в нейтральном цитрате аммония.