SE439155B - Sett att framstella stabila, ammoniumnitrathaltiga konstgodningsgranuler - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 80Û19iÛ5-2 2 flera mineralfyllmedel i sådan utsträckning, att de har kväveinnehåll på minst 28%. Enligt E.E.C.-anvisningar får ammoniumnitrathaltiga gödningsgranuler, som har ett kväveinnehåll på minst 2896, saluföras endast om granulerna är stabila. ' i i Det är känt att man kan få ammoniumnitratgranuler av förbättrad stabilitet genom prillning eller granulering av en väsentligen vattenfri ammo- niumnitratsmälta, som har en koncentration på 99,8 viktprocent eller mer, och till vilken en stabilisator har tillsatts, vilken specifikt fördröjer eller förhindrar omkristallisatíon. Olika stabilisatorer har föreslagits, exempelvis kaliumnitrat, aluminiumsulfat och magnesiumnitrat (J.Agr.Food Chem. lg, nr l (1971), p. 83), en blandning av borsyra eller ett alkalimetall- eller ammoniumsalt därav med mono- eller diammoniumfosfat och diammoniumsulfat (US-PS 3,3l7,276) och aluminium-, magnesium- och/eller kalciumsilikathaltiga leror i finfördelat tilsltånd (US-PS 3,379,496). Vissa av dessa material används i praktiken för tillverkning av stabiliserade ammoniumnitratprillor och -granuler.

En nackdel med tidigare kända metoder för framställning av stabilise- rade ammoniumnitratgranuler är' att de kräver en väsentligen vattenfri ammoniumnitratsmälta, som har en koncentration på i allmänhet 99,8 viktpro- cent och högre.

Anledningen är att ammoniumnitratgranulerna för maximal stabilitet måste ha en minimal porositet (dvs. maximal densitet). När den ammoniumnitrat- smälta, som används för framställningen av granulerna, innehåller mer vatten måste mera vatten avdunstas från de genom prillningen eller granuleringen 'bildade granulerna, så att mera porer och kanaler kvarstår i granulerna.

' 'Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att använda lâgkoncentrerade vattenlösningar av ammoniumnitrat med en koncentra- tion pâ minst SO viktprocent för att bilda ammoniumnitrathaltiga granuler, som har god rundhet och en slät, sluten yta, hög densitet, hög tryckhållfasthet, hög motståndskraft mot bildning av mycket fina partiklar vid slag och mot bildning av flygdamm till följd av gnidning mot varandra, och reglerbar kornstorlek, exempelvis en diameter mellan 2 och 12 mm, vilka granuler förblir friflytande _ även vid förlängd lagring, är motståndskraftíga mot upprepade temperatur- fluktuationer mellan -ZOOC och +60°C utan att de därigenom blir svagare, sväller eller sönderdelas till pulver och därför medger lagring i slutna säckar i öppna luften utan kvalitetsförlust under betingelser, som varierar från arktiskt till tropiskt klimat, och som inte exploderar när de utsätts förE.E.C.-explosivitets- 1 10 15 20 25 30 35' 8001905-2 testet ens efter fem temperaturcykler mellan 25°C och 50°C.

Enligt föreliggande uppfinning uppnås detta syfte genom att man i en vattenhaltig ammoniumnitratlösning, som har en ammoniumnitratkoncentration av minst 80 viktprocent, löser Mg(NO3)2 i en proportion av 0,5 - 3,0 'vikt- procent, beräknat på ammoniumnitratet i lösningen, och suspenderar finfördelat mineralfyllmedel i en mängd av O - 45 viktprocent, beräknat på summan av ammoniumnitrat och fyllmedel i suspensionen, sprayar den bildade lösningen eller suspensionen över fasta kärnor medan dessa hålls väsentligen anordnade med mellanrum från varandra i en agiterad partikelbädd eller massa och förs i kontakt med en varm gasström, medan temperaturen på de sprayade kärnorna hålls mellan 1200 och IBSOC, för att avsätta droppar av den sprayade lösningen eller suspensionen på kärnorna, vilka torkas in situ med avlägsnande av förångat vatten genom gasströmmen tills önskad kornstorlek har uppnåtts, varefter man kyler de bildade granulerna med hjälp av ett kylmedium till en temperatur under 50°C på sådant sätt, att granulerna förblir väsentligen temperaturhomogena i kylningsområdet från 70°C till 50°C.

Vid en första utföringsform används sättet enligt uppfinningen för framställning av stabiliserade högdensitetsammoniumnitratgranuler, varvid ut- gângsprodukten är en vattenhaltig arnmoniumnitratlösning, i vilken Mg(NO3)2 .är upplöst.

Vid en andra utföringsform används sättet enligt uppfinningen för att framställa stabiliserade, ammoniumnitrathaltiga konstgödningsgranuler såsom kalcium-ammoniumnitrat- eller magnesium-ammoniumnitratgranuler, varvid ut- gångsprodukten är en suspension av mineralíyllmedel i en vattenhaltig arnmo- niumnitratlösning, i vilken Mg(NO3)2 är löst.

Kalcium-ammoniumnitrat är en kemiskt framställd produkt, som innehåller ammoniumnitrat som sin väsentliga beståndsdel och dessutom mineral- fyllmedel, särskilt kalciumkarbonat (kalksten, märgel, krita), magnesiumkarbonat eller kalcium-magnesiumkarbonat (dolornit). Kalcium-ammoniumnitrat innehåller minst 20 viktprocent kväve i form av nitrat och ammoniakaliskt kväve, där var och en av dessa två former skall utgöra ungefär hälften av det förekommande kvävet, och minst 20 viktprocent av ett eller flera av de angivna karbonaten, vilkas renhetsgrad skall vara minst 90 viktprocent (se Official Journal of the European Communities av den 30 januari 1976, nr L 2111/25).

Magnesium-ammoniumnitrat är en kemiskt framställd produkt, som innehåller nitrater och ammoniumsalter och magnesiumföreningar (dolomit, 10 20 25 30 35 8001905-2 magnesiumkarbonat och/eller magnesiumsulfat) som väsentliga ingredienser.

Magnesium-ammoniumnitrat innehåller minst 90 viktprocent kväve i form av ammoníakaliskt och salpetersyrat kväve, varvid halten av salpetersyrat kväve skall vara minst 6 viktprocent, och åtminstone 5 viktprocent magnesium lösligt i mineralsyra, uttryckt som magnesiumoxid (se Official Ilournal of European Communities daterad.30 januari 1976, nr L 24/26).

Vid den andra utföringsformen av sättet enligt uppfinningen framställs utgångssuspensionen genom att man i en vattenhaltig ammoniumnitratlösning, som har -en ammoniumnitratkoncentration av minst 80 viktprocent och i vilken 0,5 - 3,0 viktprocent lVlg(NO3)2 har lösts, baserat på ammoniumnitratet i lösningen, suspenderar finfördelat mineralfyllmedel i en mängd av inte mer än 45 viktprocent, beräknat på den totala mängden ammoniumnitrat och fyllmedel i suspensionen. Föredragna mineralfyllmedel är kalksten, märgel, krita, dolomit, magnesiumkarbonat och/eller magnesiumsulfat. För att minska kväveinnehâllet är det dock även möjligt att använda andra fyllmedel, t.ex. gips, lera och liknande. Mineralfyllmedlet har företrädesvis en partikelstorlek mindre än 0,2 mm,-med en medelpartikelstorlek på ca 0,05 mm.

Vid sättet enligt uppfinningen byggs granulerna upp genom omväxlande fuktning av fasta partiklar med den ammoniumnitrathaltiga lösningen eller suspensionen och torkning, varvid man måste förhindra agglomerering av de fuktade partiklarna under processen. För detta ändamål sprayas lösningen eller suspensionen i en agiterad partikelbädd eller -massa, i vilken partiklarna under sprayningen hålls väsentligen på avstånd från varandra och bestryks med en varm gasström. Den varma gasströmmen ger det värme, som krävs för avdunstning av vattnet från de på partiklarna utfällda små dropparna, och avlägsnar avdunstat vatten., Den tillgängliga värmemängden skall vara avpassad för att torka de sprayade partiklarna tillräckligt på kort tid för att göra agglomerering omöjlig när de åter kommer i kontakt med varandra genom att stöta mot varandra eller på annat sätt. Allt detta kan åstadkommas med användning av konventionella tekniker. Lämpliga exempel på sådana tekniker är fluidiseringstekniken, sprut- bäddtekniken och sfäroidiseringstekniken. _ När fluidiseringstekniken används för detta syfte fluidiseras en bädd av fasta partiklar, som vilar på ett galler, och hålls i fluidiserat tillstånd med hjälp av en varm gasström, som tillförs via gallret uppåt genom bädden, varvid lösningen eller suspensionen sprayas in i den fluidiserade bädden genom ett eller flera munstycken. 10 15 20 25 30 '55 8001905-2 Genom lämplig kontroll av mängderna och temperaturen på fluidise- ringsgasen och den lösning eller suspension som skall sprayas kan man uppnå att partiklarna i bädden omväxlande fuktas med lösningen eller suspensionen och torkas. Ytterligare uppgifter om fluidiseringstekniken återfinns i exempelvis _ boken "Fluidization Engineering" av Daizo Kunii och Octave Levenspiel, John Wiley ör Sons, Nexv York (1969).

Sprutbäddtekniken beskrivs i GB-PS 962 26,5. När denna teknik används för föreliggande ändamål bildas en bädd av fasta partiklar i ett kärl och en varm gasström matas genom en central öppning i bottnen av kärlet med sådan hastighet, att det bildas en utspädd fas av partiklar, som medbringas av denna gasström i det centrala partiet av bädden, varvid lösningen eller suspensionen sprayas i denna utspädda _fas, företrädesvis i bottnen av bädden. I den utspädda fasen i det centrala partiet av bädden medbringas partiklarna av gasströmmen till en nivå ovanför bäddnivån och faller sedan tillbaka på den ringformade delen av bädden mellan bäddens centrala parti och kärlväggen, varvid de i det ringformade partiet åter sjunker tills de åter medbringas av gasströmmen och sprayas. Under uppehållstiden i den utspädda fasen måste de fuktade partiklarna torkas tillräckligt för att förhindra agglornerering när de faller tillbaka på det ringformade partiet. Detta kan lätt åstadkommas rned hjälp av lämpligt val av temperatur på gasströmmen och mängden lösning eller suspension som skall sprayas per tidsenhet.

I Ett flertal parallella sprutbäddar kan kombineras till en multipel sprutbädd genom att man har en bädd i ett kärl med stor diameter, i vilken ett flertal gasströmmar matas igenom kärlbottnen på lämpliga avstånd från varandra, och sprutar lösningen eller suspensionen i var och en av de bildade utspädda faserna. Eftersom dimensionerna på partiklarna eller granulerna som skall behandlas inte medför några problem i en sprutbädd, vilket de däremot kan göra i en fluidiserad bädd, kan det för föreliggande ändamål vara fördelaktigt att kombinera en eller flera fluidiserade bäddar med en eller flera sprutbäddar.

Ytterligare information om sprutbäddtekniken och möjliga kombinationer åter- finns i boken "Spouted Beds" av Kishan B. Mathur och Norman - Eptstein, Academic Press, New York (l97llw).

Sfäroidiseringstekniken beskrivs i GB-PS 894 773. Vid denna teknik an- vänder man en roterande trumma, som är försedd med längsgående blad på sin innervägg. Sprayers är anordnade i lämpliga lägen i trumman. När denna teknik används för föreliggande ändamål införs partiklarna och en varm gasström vid 10 15 20 25 _soo19osé2 inmatningsänden av trumman. De blad, som är fästa vid den roterande trummans innervägg, medför partiklar som ligger på bottnen, och efter en viss kringvridning låter de dessa åter glida av, varigenom partiklarna faller som regn med mellanrum mellan varandra genom trumman. Under fallet besprutas partiklarna genom spraymunstyckena med lösningen eller suspensionen och de sålunda fuktade partiklarna torkas av den varma gasströmmen. Genom lämpligt val av temperaturen på gasströmmen och mängden lösning eller suspension som sprayas per tidsenhet kan man uppnå att partiklarna torkas tillräckligt för att förhindra agglomerering innan de åter kommer i beröring med varandra på trumbottnen.

Naturligtvis kan andra lämpliga tekniker utnyttjas.

Olika forskare antar att vid granulering av väsentligen vattenfri Mg(NO3)2-haltig arnmoniumnitratsmälta Mg(NO3)2 huvudsakligen fungerar som fuktbindare genom att det i de bildade granulerna förekommande vattnet kemiskt binds till Mg(NO3)2 som kristallvatten. Sådana granuler är då torra i fysikalisk/- kemisk bemärkelse. Eftersom Övergångarna mellan kristallfaserna löper via moderlutfasen (se Proceedings of the Royal Society ÄSÉ (1962) 329) sker fasövergångarna i sådana granuler så långsamt, att granulerna praktiskt taget inte påverkas menligt av temperaturvariationer.

Det har enligt föreliggande uppfinning visat sig, att Mg(NO3)2 vid granulering av Mg(NO3)2-haltiga ammoniumnitratlösningar av lägre koncentra- tion spelar en ytterligare roll, vars resultat är att man, oberoende av koncentra- tionen på den sprayade ammoniumnitratlösnin'gen, alltid får högdensitetsgranuler.

En förklaring är att det (vattenfria) binära systemet NH ¿;NO3-Mgt(NO3)2 uppvisar en eutektisk punkt vid ungefär l15°C, och över denna temperatur föreligger all Mg(NO3)2 i lösning i.ammoniumnitratet. i En granul bestående av ammoniumnítrat innehållande 2 viktprocent Mg(NO3)2 innehåller vid temperaturer över den eutektiska punkten en vätskefas, vars andel beror på temperaturen som framgår av följande tabell.

Temperatur viktprocent vätskefas sammansättning vätskefas °c igranuien Mguvoyz, % NHLpNoy 96 120 9,4 2l,l 78,9 130 11,3 17,8 82,2 140 14,0 14,2 i 25,2 10 15 20 25 30 _35 8001905-2 I praktiken innehåller granulerna 0,1 - 0,596 vatten, så att andelen vätskefas i granulerna är ännu större. _ Vid sättet enligt uppfinningen innehåller de granuler som byggs upp en betydande andel vätskefas, vilket är orsaken till att granulerna är plastiska och till följd av de många gånger de slår mot varandra och gnids mot varandra under bildningen får stor rundhet och en jämn, sluten yta. När granulerna kyls i nästa fas av förfarandet kristalliserar ammoniumnitratet och magnesiumnitratet i granulernas porer, och som följd därav får man en produkt med mycket hög densitet och extremt låg porositet, och som är särskilt härd och slaghållfast.

Det har vidare experimentellt befunnits, att det sätt- pä vilket de i enlighet med uppfinningen framställda granulerna kyls, har en mycket viktig inverkan på granulernas stabilitet gentemot sönderdelning. Speciellt har det befunnits vara nödvändigt för granulerna att kylas till en temperatur under 50°C pâ sådant sätt, att de förblir väsentligen homogena i temperatur i omrâdet från 70°C^till 5OOC. Detta uppnås företrädesvis genom kylning av granulerna med önskad storlek mellan 70°C och 50°C med en likformig hastighet av högst 3°C per minut. z Denna aspekt av uppfinningen illustreras av följande tester.

Ammoniumnitratgranuler med en medeldiameter på 4 mm framställdes i enlighet med föreliggande uppfinning genom sprayning av en 95 viktprocentig ammoniumnitratlösning innehållande Zviktprocent Mg(NO3)2 i en fluidiserad bädd av fasta ammoniumnitratpartiklar, varvid under denna process tempera- turen på de granuler som byggdes upp hölls mellan l25° och IBOOC. Granulerna togs bort från bädden vid en temperatur på ungefär IZOOC och kyldes sedan med omgivningsluft till ca 90°C. Därefter siktades produkten och granulerna med önskad diameter kyldes ytterligare.

En del av granulerna (granulerA) kyldes med omgivningsluft till 30°C under en tidrymd av 3 minuter. De på detta sätt kylda granulerna A uppvisade den exceptionellt höga densiteten 1,68.

En annan del av granulerna (granuler B) kyldes med likformig hastighet till 50°C under en tid av 15 minuter, med användning av luft av 570°C. De sålunda kylda granulerna B hade en densitet pâ 1,63 - 1,64, dvs. betydligt lägre än 1,68.

På grundval av erfarenhet och litteraturuppgifter kunde det förväntas att granulerna A, som har den högre densiteten, också skulle ha större motståndskraft mot sönderdelning. När de kylda granulerna A och B fick undergå fem temperaturcykler mellan 25°C och SOOC visade det sig docka att densiteten 10 15 20 25 30 35 8001905-2 s på de snabbkylda granulerna A sjönk från 1,68 till 1,57, vilket är ett tecken på en ökning i porositeten och en motsvarande svällning, medan densiteten på granulerna B, som kylts långsamt och med likformig hastighet, förblev oförändrade 1,63 - 1,64. Mot .förmodan bakades granulerna A kraftigt samman vid förvaring i slutna säckar, medan granulerna B förblev friflytande t.o.m. vid lagrung under lång tid i omgivningar med fluktuerande temperatur.

En möjlig förklaring till dessa effekter är att, när granulerna kyls alltför långsamt, åtminstone en del av magnesiumnitratet inte kan nå kristalli- sering, utan kvarstår inne i granulerna som en amorf fast substans. l detta tillstånd kan Mg(NQ3)2 inte binda vatten som kristallvatten, så att granulerna fortsätter att innehålla fritt vatten, vilket vid lagring förorsakar ihopbakning och, till följd av bildning av en' moderlutfas, främjar fasövergång mellan kristallmodifikationerna och sålunda medför sönderdelning av granulerna.

På grundval av ett oräkneligt antal testförsök har vi fastställt, att det kritiska område, inom vilket granulerna måste kylas långsamt och likformigt på det beskrivna sättet, ligger mellan 70°C och 50°C. Granulerna kan kylas från hög temperatur till 70°C och från 50°C till omgivningstemperatur med godtycklig önskad hastighet utan att detta försämrar kvaliteten eller egenskaperna hos granulerna. ' Koncentrationen påtden ammoniumnitratlösning, som skall användas vid sättet enligt uppfinningen, är inte i grunden kritisk, utan det är ekonomiska överväganden som gör användning av otillbörligt låga koncentrationer mindre önskvärd. Allteftersom koncentrationen på lösningen väljs lägre blir produkt- utbytet per tidsenhet lägre och mängden vatten som skall avdunstas per tidsenhet blir större. Erfarenheten har visat, att ett acceptabelt 'granulutbyte kan uppnås med användning av en ammoniumnitratlösning med en koncentration på minst 80 viktprocent utan att torkningen av de sprayade granulerna medför nâgra problem. Man använder dock företrädesvis lösningar med en koncentration av 90 - 95 viktprocent, dels eftersom sådana lösningar är billiga jämfört med den vattenfria. smälta, som krävdes för tidigre känd framställning av högdensitets- ammoniumnitratgranuler, och dels eftersom de ger utmärkta granulutbyten. Som övre gräns för koncentrationen, om någon sådan behövs, kan nämnas koncentra- tionen för den praktiskt taget vattenfria ammoniumnitratsmälta, som. krävdes för tidigare kända processer, vilken är ungefär 99,7 viktprocent och i varje fall minst 99,5 viktprocent.

Den ammoniumnitrathaltiga lösning eller suspension, som skall an- vändas för sättet enligt uppfinningen, innehåller 0,5 - 3,0 viktprocent Mg(NO3)2, 10 15 20 25 30 35 800190542 som kan tillsättas lösningen eller suspensionen som hydrat eller kan bildas in situ i lösningen genom tillsats av MgO i en mängd motsvarande den önskade magnesiumnitrathalten i lösningen, följt av reaktion för att bilda magnesium- nitrat. När, man, inom området 0,5 - 3,0 viktprocent, använder den högre magnesiumnitrathalten på lösningen eller suspensionen väljs temperaturen pâ granulerna under bildningen därav företrädesvis inom området l20° till 135°C, eftersom mängden vätskefas i granulerna beror såväl pâ magnesiumnitrathalten som på temperaturen. Resultatet är att en kombination av hög magnesium- nitrathalt i lösningen eller suspensionen med en hög temperatur pâ granulerna under bildningen därav kan leda till att granulerna uppvisar olämplig plasticitet beroende på förekomsten av en stor andel vätskefas. Man använder företrädesvis en ammoniumnitrathaltig lösning eller suspension med en Mg(NO3)2-halt på 1,0 - 72,0 viktprocent, vid vilken koncentration ingen olämplig plasticitet uppträder i omrâde: 1zo° - 13s°c.

Vi har funnit att granulerna vid en bildningstemperatur över 135°C blir så plastiska, att de lätt agglomererar, speciellt de mindre granulerna, och bakar ihop sig på bottenplattan, och att vid en bildningstemperatur under l20°C mycket små partiklar börjar bildas. Vid temperaturer på ungefär ll0°C och lägre är granulering omöjlig och endast mycket fina partiklar bildas.

Droppstorleken på den sprayade lösningen eller suspensionen är inte , kritisk. I praktiken uppnås utmärkta resultat med medeldroppdiametrar mellan 0,01 och 0,1 mm, men större medeldiameterar har visat sig vara helt lämpliga, speciellt i sprutbäddar.

Som kärnor kan man använda små ammoniumnitratprillor eller siktade produktgranuler med för små dimensioner. Man kan också mala produktgranuler med för stora dimensioner och återmata till granulering. Kärnorna kan också bestå av andra substanser, som inte har någon skadlig effekt i produkten. Om så önskas, kan man använda inerta kärnor.

Granuleringen enligt uppfinningen kan utföras kontinuerligt eller satsvis. Granulerna med önskad granulometri kyls företrädesvis omedelbart efter framställningen för att minska deras plasticitet. Enligt uppfinningen skall produktgranulerna kylas så att granulerna, i kylningsomrâdet 70°C till 50°C, förblir väsentligen homogena i temperatur. Detta uppnås företrädesvis genom att man kyler granulerna i nämnda kylningsomrâde vid likformig kylningshastighet på inte mer än 3°C per minut. Kylningen kan åstadkommas i konventionell apparatur. Erfarenheten har dock visat, att det vid kylning av granulerna i en fluidiserad bädd är svårt att uppnå likformig kylningshastighet på högst 3°C per 10 15 20 25 30 35 8001905-2 ' 10 _minut, eftersom granulerna kyls snabbare i bottenpartiet av bädden än de i överpartiet, såvida kylningsgasen, vilken vanligtvis består av- luft, inte förvärmts till ca 50°C, vilket kan vara en ekonomisk fördel. I Delvis på grund härav är det föredraget att utföra kylningen av produktgranulerna i kylningsområdet 70°C till 50°C i en kyltrumma med luft av exempelvis 25 _ 354°C, vilken har konditionerats för att minska dess vatteninne- håll pâ sådant sätt, att granulernas adsorption av fukt från kylluften under kylningsprocessen minimeras.

För att minska plasticiteten kyls produktgranulerna företrädesvis omedelbart.efter framställningen till en temperatur som med säkerhetsmarginal ligger över_70°C, exempelvis mellan 800 och 90°C. Kylningen kan ske med godtycklig önskad hastighet, exempelvis med luft av rumstemperatur. Det är att rekommendera att därefter sikta granulerna, varpå fraktionen med för liten kornstorlek kan âtermatas direkt till granulering och fraktionen med för stor kornstorlek först kan brytas sönder och därefter återmatas till granulering, varefter fraktionen med de önskade dimensionerna utsätts för den ovan beskrivna kylningen genom temperaturomrâdet 70°C till 5OOC. Kylningen från -5OOC till omgivningstemperatur kan ske med godtycklig önskad hastighet. Exempelvis kan de till 50°C eller lägre temperatur kylda granulerna packas i påsar eller säckar och tillåtas svalna i omgivningen.

Om så önskas kan siktningen av granulerna uppskjutas tills granulerna har kylts till 50°C eller lägre temperatur. Detta har dock nackdelen att de för små och för stora fraktionerna också mäste undergå den speciella kylnings- processen. genom temperaturomrâdet 70°C till 50°C och därefter åter uppvärmas innan de âtermatas till granuleringen.

Det är också möjligt för produktgranulerna att kylas från den temperatur, vid vilken de tas ut från granulatorn, till under 50°C med likformig kylningshastighet på högst 3°C per minut, men detta erbjuder inte nâgra speciella fördelar.

Uppfinningen illustreras i och genom de följande exemplen. I alla exemplen bestämdes densiteten på de resulterande granulerna enligt "TVA Procedures for determining physical properties of fertilizers", Special Report nr.

S-ll-lill» (september, 1970), sid. 9 "Apparent density of fertilizer granules", Applied Research Branch, Division of Chemical Development, Tennessee Valley Authori- ty, Muscle Shoals, Alabama. ' 10 15 20 8001905-25 ll Exempel I Till en 95 viktprocent ammoniumnitratlösning sattes 0,6 viktprocent MgO, varefter blandningen tilläts reagera i tvâ timmar vid l70°C. Lösningen innehöll sedan ungefär 2 viktprocent Mg(NO3)2.

I en granulator av fluidiserad bädd-typ försedd med tvâ sprayers och en bottenplatta med en passagearea på 796 fluidiserades 40 kg ammoniumnitrat- prillor 03,596 N) med en medeldiameter pâ 2,4 mm med ungefär lZOO Nm3 fludiseringsluft per timme till en bäddhöjd av ungefär 30 cm.

Den ovan beskrivna ammoniumnitratlösningen sprayades i den fluidi- serade bädden vid en temperatur på l50°C och med en hastighet av 120 kg/- timme genom de tvâ spraymunstyckena med hjälp av luft av l_60°C och ett tryck av 245,2 kPa. Bäddtemperaturen justerades till l30°C genom kontroll av temperaturen på fluidiseringsluften. _ Efter 15 minuter var medeldiametern på de bildade granulerna 2,95 mm, efter 30 minuter 3,75 mm, efter 45 minuter 4,50 mm och efter 1 timme 5,35 mm. Efter en driftstid av l timma avbröts försöket. Granulerna togs ut ur granulatorn, kyldes omedelbart med omgivningsluft till ca 90°C och siktades därefter. Av den bildade produkten hade 93 kg en korndiameter på 4 - 6 mm, 31 kg en diameter mindre än 4 mm och 36 kg en diameter större än 6 mm.

Den produkt, som hade en kornstorlek av 4-6 mm, uppdelades i tre portioner, vilka kyldes i en kyltrumma med olika kylhastigheter. Kylningssättet och de på detta sätt erhållna resultaten är sammanställda i Tabell A.

TABELL A Portion i A B C Kyllufttemperatur OC i 5D 40 30 Kylprocessens varaktighet, min. 14 14 lO Sluttemperatur 50 40 30 Densitet efter kylning 1,634 1,658 1,662 Dito efter 5 cykler mellan 25°c och §o°c 1,e3o 1,525 1,553 Svällning, 96 efter 1 cykel 0 6 efter 2 cykler 0 l2 efter 5 cykler _ 0 12 14 efter 10 cykler 0 20 22 efter 20 cykler 0 fines fines efter 50 cykler 2 10 15 20 25 30 35 8001905-2 '12 Resultaten visar, att den kylningsprocedur som portionen A fick undergå, var den enda som resulterade i en stabil produkt med hög densitet.

Svällningen för ammoniumnitratgranulerna efter att ha utsatts för en eller flera temperaturcykler mellan 250 och 50°C kan mätas på enkelt sätt genom att man låter en given viktmängd av granulerna i en väl tillsuten flaska upprepade gånger utsättas för temperaturcykler mellan 250 och 50°C, och efter varje cykel mäts volymen på samma viktmängd granuler i exempelvis en mätcylinder. Volymökningen är ett mått på svällningen.

Granulerna i portion A, framställda i enlighet med uppfinningen, hade utmärkt rundhet och en jämn, sluten yta. Produkten uppvisade en OIIGrGtGDIíOH (ett mått på dess porositet; se Official Journal of the European Communities daterad 23.l.76 nr. C l6(#-7)) på 0,95% och innehöll 0,30 viktprocent vatten och 1,65 viktprocent Mg(NO3)2. En 10 viktprocent vattenlösning av produkten hade ett pH på 6,6. De granuler, som hade en diameter på ll mm, uppvisade en tryckhållfasthet på 35,3N.

EÉLIPLILIE i V På liknande sätt som beskrivs i Exempel I framställdes en lösning inne- hållande ungefär 2 viktprocent Mg(N(_)3)2 genom tillsats av MgO till en 97,5 vikt- procent ammoniumnitratlösning och efterföljande reaktion. Portioner av de bildade lösningarna späddes med vatten för att bilda ammoniumnitratkoncentra- tioner av 85, 90 resp. 95 viktprocent.

I jämförande syfte framställdes 95 viktprocent ammoniumnitratlös- ningar innehållande respektive aluminiumsulfat, bentonit, ammoniumpolyfosfat och en blandning av borsyra, diammoniumfosfat och diammoniumsulfat.

Vid en serie försök sprayades de bildade lösningarna, på sätt som beskrivs i Exempel I, i en fluidiserad bädd av ammoniumnitratprillor, varvid 80%- lösningen sprayades vid en temperatur av ll0°C med en hastighet av 80 kg!- timme, 90%-lösningen vid en temperatur av l20°C med en hastighet av 120 kg/timme, 9fi9ó-lösningen vid en temperatur av l50°C med en hastighet av 200 kg/timme och 97,5%-lösningen vid en temperatur av l70°C med en hastighet av 200 kg/timme.

Alla försöken avbröts efter en driftstid av l timme, varefter produkten togs bort från bädden, omedelbart därefter kyldes till 80°C med omgivningsluft i en fluidiserad bädd-kylare och därefter siktades. Fraktionen med en kornstorlek mellan i! och 8 .mm kyldes sedan till 50°C i en trumkylare med 'luft av 30°C med likformig kylningshastighet under l5 minuter, varefter produkten fick svalna till 8001905-2 13 n rumstemperatur i säckar. 1 Resultaten av dessa försök anges i Tabell B. Dessa resultat visar klart, att man med andra stabilisatorer än magnesiumnitrat inte får några stabila I ammoniumnitratgranuler, om utgângsprodukten är en lösning med NH4NO3- koncentration på 95 viktprocent, men sättet enligt uppfinningen ger stabila arnmoniumnitratgranuler med hög 'densitet när man använder lösningar med NH4NO3-koncentrationer mellan 85 och 97,5 viktprocent. _ 8601905-2 14 now :wwE N S o oo o o o~ :: os os . Qo S: ä: Nam o. Én 3 :o 26 25 Nmozowz Hcwuoäïx? N :mmš nšm nQm new o: o: S: Nan os oflo Nmozowz töooou å? R: R m AAmm/É. cwwE mm o: w: o: R: oæm Na _ Sa cumE mm oow. o: o: S: QR os ofio Nmozowë Éwuoom (ÉÉ nwå . om now 1: o: S: En :a äs Nmozowz Éwuoom -ti 2: 3 obïznmwm .övšu o: .öfiw .öïïu n .män ._0330 n .öfiw æ .wooåwaw Uoow nuo oww cmzwE .öïæu n .öfim .atv om .coßcwobomro Pvtmcøv z .EE o e owšwofiæovwš: wcmcmm: wcwuokäxï o.. .Im Éouoompx? fixsw Ésuoom Lowmmfifinmam pcwuoomwx? .wEcwwTmOZaIZ cofimbcuucov.

Eßoo19os-2 15 comE 2 å : . .

NK ma å: 12 Na äs Eämwfluwww www” w + mšmhon *àvš nïo 2 . cowE :owcw mn om wm _ wm I M3. üw wâ m6 o: Nwå ä: man ÄN NK m6 . 8.0 H6 Hm wow ašoa- IZ Ecoficun âåx? fl *nušf/ N mm um mwšfiflpwmwhoä m .Emm/ü cowE wa wN I wa wa ä; . ...om m; Sa MQOQNE min? n: mm wwuaznmwm .öšñv 2 .öfiu .öïïu n .Hwfiu .Hwvïu m .öfiu a. .wëšmä Uoon :uo onN :EEE 53.3 n Ewäm oäw mm .coficwuouwfio pøfiwcwu Z .EE .a S wmcpmmfiäcxuæu» wEÉwÉ Éwuoåwx? 2 .Im Émuohawxï :ka Éšuohm unvummmfifiwbflfim Éwuoäfix? .wEcmæTmOZSLZ cofimhwcwuco! 10 15 20 25 soo190s-2 16 Exempel III Pâ det i Exempel I beskrivna sättet framställdes-en lösning avungefär 2 viktprocent Mg(NO3)2 i en 95 viktprocent vattenhaltig ammoniumnitratlösning.

I den_na lösning suspenderades 4 viktprocent dolornit med en partikelstorlek mindre än 0,2 mm.

Den resulterande suspensionen granulerades i en sprutbädd. Granule- ringen utfördes i ett cylindriskt kärl med konisk botten." Det cylindriska partiet hade 25 cm diameter och var 50 cm högt och det koniska partiet var 20 cm högt.

Den koniska bottnenvar försedd med en central öppning med l+ cm diameter, till vilken anslöts en luftledning med 8 cm diameter, begränsad till 4 cm diameter vid den till den centrala öppningen anslutna änden. En vätskesprayer placerades så, att dess munstycke var beläget i den strypning, som bildades av den centrala öppningen. _ ' Kärlet fylldestill en bäddhöjd av 30 cm med kalcíum-ammoniumnitrat- granuler (33,5% N) med en kornstorlek av 0,5 - 2,5 mm. Till denna bädd matades luft av en temperatur på 130 - l40°C vid ett övertryck av 9,8 kPa med en hastighet av 400 Nm3/timme för att bilda en sprutbädd. Genom spraymun- stycket sprayades suspensioræien, vid en temperatur av 160°C, vid ett tryck av 150 kPa med en hastighet av 120 kg/timme i -grova droppar in i den av strypningen accelererade luftströmmemvilket gav granulerna i den utspädda fasen i 'det centrala partiet av bädden en höga hastighet, beroende på vilken suspensionen fördelades väsentligen homogent över granulerna.

Temperaturen i bädden var l20°C.

Efter l timmes drift avbröts granuleringen. Omedelbart därefter togs produkten ut ur kärlet och kyldes i en trumkylare med luft av. 30°C till ca 45°C under loppet av 30 minuter.

Produkten hade följande egenskaper: Fukthaif 0,35 % Tryckhållfasthet, (25 4 mm 37,3 N Densitet, g/cma 1,63 Oljeretention 1,0 96 dito efter 5 cykler mellan 2s°c øch 5o°c 1,1 96 Svällning, 96 efter 3 cykler efter 5 cykler efter 10 cykler 10 15 20 8001905-2 17 stabilitet v god Utseende runda granuler med jämn yta Exempel IV i Den i Exempel III beskrivna suspensionen granulerades i tvâ tester i en kombinerad fluidiserad- och sprutbädd. Vid båda försöken fluidiseras en bädd av kalcium-ammoniumnitratgranuler 03,596 N) med en kornstorlek av 0,5 - 2,5 mm och hålls i fluidiserat tillstånd med hjälp av luft.

Vid det första försöket sprayades suspensionen in i bädden med hjälp av tvâ pneumatiska sprayers. Sekundärluften på dessa sprayer tjänstgjorde inte endast för att finfördela suspensionen, utan också för att ge granulerna i sprayzonen högre hastighet beroende på lokdal bildning av en sprutbädd, vilket resulterade i snabbare utbyte av granulerna och en väsentligen homogen fördelning av suspensionen över granulerna.

Vid det andra försöket användes en hydraulisk sprayer, placerad i en ridå av sekundärluft. Suspensionen finfördelades under inverkan av vätsketrycket.

Också vid detta test tjänstgjorde sekundärluften runt sprayern för att ge granulerna i .sprayzonen högre hastighet beroende på lokal bildning av en sprutbädd medsamma verkan som i det första försöket. i I Båda försöken avbröts efter en driftstid av l timme. I båda fallen överfördes produkten omedelbart till en trumkylare, i vilken den kyldes till ungefär 45°C under loppet av 30 minuter .med användning av luft av 30°C.

Betingelserna och resultaten av dessa försök är sammanställda i Tabell C. 8001905-2 kal 'Betingelser Fluidiseringsluft Hastighet, Nm3 /timme Temperatur, OC Övertryck, kPa Sekundärluft Hastighet, Nma/timme Temperatur, °C Tryck, kPa Fluidíserad bädd Bäddhöjd, cm Temperatur, °C ' Suspension Hastighet, kg/timme Temperatur, OC Tryck, kPa Produkt Fukthalt, 96 Tryckhâllfasthet, (25 4 mm, N Densitet, g/cm3 Oljeretention, 96 dito efter 5 cykler mellan 25°c och _5o°c Svällning, 96 efter 3 cykler efter 5 cykler efter 10 cykler ' Stabilítet Utseende 18 TABELL C 1 1000-1200 ' 100-150 11,8 120 160 253 3040 120-130 120 160 150 0,30 38,2 1,63 1,0 1,1 god runda granuler med jämn yta IN 1000 130-140 9,8 120 120 152 40-50 120 180 160 608 0,32 41,2 1,63 'o,s 0,8 2 god lätt vinkelformiga granuler med jämn yta 10 15 3001905-2 19 Exempel V Pâ det i Exempel l beskrivna sättet framställdes en lösning av ungefär 2 viktprocent Mg(NO3)2 i en 95 viktprocent vattenhaltig ammoniumnitratlösning.

I denna lösning suspenderas dolomit med enpartikelstorlek mindre än 0,2 mm i en proportion av 25 viktprocent, beräknat på den totala mängden ammoniumnitrat och dolomit i suspensionen.

Den bildade suspensionen granulerades i en sprutbädd under de i Exempel III beskrivna betingelserna och med användning av kalcium-ammonium- nitratgranuler (2696 N) med en kornstorlek av 0,5 - 2,5 mm som kärnor.

Efter en driftstid av l timme avbröts granuleringen och produkten kyldes pâ det i Exempel III beskrivna sättet. i Den bildade produkten hade följande egenskaper: Fukthalt 0,35 96 Tryckhållfasthet (15 4 mm 44,1 N Densitet, g/cm3 1,81 Oljeretention 0,9 96 dito efter 5 cykler mellan 2s°c och so°c 1,1' 96 Svällning, '96 efter 3 cykler efter 5 cykler efter 10 cykler 3 Stabilitet god -Utseende runda granuler med jämn yta ' Exempel VI Den i Exempel V beskrivna suspensionen granulerades på det i Exempel IV; första försöket, beskrivna sättet med användning av kalcium-ammonium- nitratgranuler (2696 N) med en kornstorlek av 0,5 - 2,5 mm som kärnor. Efter en 'driftstid av ltimme avbröts granuleringen och produkten kyldes på det i Exempel IV beskrivna sättet.

Betingelserna och resultaten anges i Tabell D. s00190s+2 Betingelser Fluidiseringsluft Hastighet, Nm3/timme Temperatur, °C Övertryck, kPa Sekundärluít HaStigheQNmB/timme Temperatur, OC K Tryck, kPa Fluidiserad bädd Bäddhöjd, cm Temperatur, °CI Suspension Hastighet, kg/timme Temperatur, °C Tryck, kPa Produkt Fukthalt, 96 Tryckhâllfasthet (ß 4 mm, N Densitet, g/cm3 Oljeretention, 96 dito efter 5 cykler mellan 25°c och 5o°c Svällning, 96 efter 3 cykler efter 5 cykler efter 10 cykler Stabilitet Utseende 20 TABELL D 1000-1200 130-140 9,s-11,s 120 160 253 40 120 _l20 _ 160 150 7 0,30 53,9 1,82 1,0 1,1 god runda granuler med jämn yta

Claims (3)

l0 15 20 25 8001905-2 - 21 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa stabila, ammoniumnitrathaltiga konstgödningsgra- nuler, vid vilket man från en vattenlösning innehållande ammoniumnitrat, magnesiumnitrat och eventuellt oorganiskt fyllmedel avdunstar vatten och bildar granuler, vilka kyls, k ä n n e t e c k n a t av att man löser magnesiumnitrat i en vattenlösning, som innehåller minst 80 vikt-96 ammoniumnitrat, i en proportion av 0,5 -3,0. vikt-96, beräknat på ammoniumnitratet i lösningen, och suspenderar íinfördelat oorga- niskt fyllmedel däri i en proportion av 0 - 45 vikt-96, beräknat på den totala mängden ammoniumnitrat och fyllmedel i suspensionen, sprayar den resulterande lösningen eller suspensionen i en bädd av fasta kärnor, vilka innefattar ammoniumnitrat och/eller underdimensionerad eller mald slutprodukt, vilken bädd hålls i ett fluidiserat eller sprutat tillstånd med hjälp av en varm gasström medan man håller temperaturen på de sprayade kärnorna mellan l20° och l35°C genom lämplig kontroll av mängden av och temperaturen på den heta gasström- men och den lösning eller suspension som skall sprayas, varigenom droppar av den sprayade lösningen eller suspensionen avsätts på kärnorna och torkas in situ under borttagande av avdunstat vatten med den gasström, som går bort från bädden, tills önskad granulstorlek uppnåtts, varefter de bildade granulerna kyls till under 50°C, varvid granulerna i temperaturomrâdet från 70°C till 50°C kyls med en hastighet påihögst 3°C per minut.

2. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att man använder en vattenhaltig ammoniumnitratlösning med en ammoniumnitratkoncentration av 90 - 95 vikt-96.

3. Sätt enligt patentkravet l eller 2, i k ä n n e t e c k n a t av att man i ammoniumnitratlösningen .löser l,0-27,0 vikt-96 Mg(NO3)2, beräknat på ammoniumnitratet i lösningen.