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Verfahren zur Herstellung von als Düngemittel geeigneten Ammoniumsulfatgranalien
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumsulfatgranalien,
die besonders geeignet als Düngemittel sind.
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Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Ammoniumsulfatgranalien
bekannt; beispielsweise ist ein Verfahren beschrieben, bei dem kleinere, in Form
eines wäßrigen Breies vorliegende Ammonsulfatkristalle mit verhältnismäßig trockenen
Ammoniumsulfatkristallen zusammengeballt und die gebildeten Granalien getrocknet
werden. Die Vermischung erfolgt in einem länglichen Mischtrog, worin die feinen
Kristalle auf den im Kreislauf geführten Granalien anwachsen. Diese Granalien werden
dann in einem Ofen getrocknet, und das getrocknete Gut wird in ein Endprodukt von
mittlerer Korngröße, ein feines im Kreislauf zurückgeführtes Material und ein überkorn
klassiert, das vermahlen und ebenfalls im Kreislauf zurückgeführt wird.
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Die Erfindung betrifft im wesentlichen eine Verbesserung dieses Verfahrens
mit dem Ziel einer Erhöhung des Anfalles an Granalien von der Korngröße des Endproduktes
oder aber eine Verringerung der Ausmaße bei Neuanlagen zu erreichen. Ferner hat
die Erfindung eine Erhöhung der in den Ammoniumsulfatgranalien, insbesondere bei
der Benutzung als Düngemittel, zur Verfügung stehenden Ammoniakmenge zum Ziel. Außerdem
werden geeignete Granalien von höherem Feuchtigkeitsgehalt gewonnen, um so die Kontrolle
während des ganzen Prozesses zu vereinfachen.
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Bei dem erwähnten bekannten Verfahren wird ein wäßriger Brei von
feinen Ammoniumsulfatkristallen hergestellt, indem eine Lösung von Ammoniumsulfat
in einem Konzentrator oder Verdampfer mit versenkter Flamme eingedampft wird, so
daß äußerst feine Kristalle anfallen. Große Mengen Abgas entstehen unter der Oberfläche
der Lösung durch die Gasverbrennung, und das durch die Ammoniumsulfatlösung streichende
Abgas verursacht beträchtliche Aufwirbelung, schlagartige Entwässerung und starke
Kristallkeimbildung bei geringem Wachstum dieser Keime.
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Bei dieser Arbeitsweise kann ein Brei mit über 3O0/o bis zu 80 oder
850/0 an festen Kristallen erhalten werden. Vorsichtsmaßnahmen zur Entfernung von
Kri stallisationsverzögerern, wie dreiwertiges Eisen, Aluminium usw., brauchen nicht
getroffen zu werden, vielmehr hat es sich als zweckmäßig erwiesen, derartige Verzögerer
zuzusetzen, um die Kristallgröße herabzusetzen.
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Um feste Granalien zu bilden, die einen möglichst geringen toten
Raum zwischen ihren Kristallen aufweisen, ist es wesentlich, daß die zu verkittenden
Kristalle eine Mindestgröße haben und keine nadelartige Form aufweisen. Der tote
Raum soll wegen der
benutzten sehr kleinen Kristalle von z. B. 1 bis 50, in der Hauptsache
gewöhnlich 5 bis 10 Mikron, mittlerer Länge so klein wie möglich sein. Die Gegenwart
von Kristallwachstumsverzögerern verhindert die Bildung irgendwelcher auch noch
so kleiner Kristalle sowohl während des Mischvorganges als auch während der Trocknungsstufe.
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Gemäß der Erfindung werden zur Unterstützung der Granulatbildung
geringe, etwa 0,1 bis 1,00/o, vorzugsweise nicht wesentlich über 0,1 0/o, betragende
Mengen Ammoniak, insbesondere in Form von wäßrigem Ammoniak, in der Mischzone zugesetzt,
worauf die über 0,10/0 hinausgehenden Ammoniakmengen aus den Ammoniumsulfatgranalien
in der Trocken zone entfernt und zur Granulatbildung in die Mischzone zurückgeführt
werden. Um es anders auszudrücken, wird eine viertel Tonne Mischtrogeinspeisung
etwa 11 konzentrierte Ammoniumhydroxydlösung erfordern. Wenn ein Uberschuß zugesetzt
wird, kann er durch ein Waschsystem aus den von dem Trockner kommenden Abgasen entfernt
und an den Kopf oder Ausgangspunkt des Systems zurückgeführt werden.
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Die Benutzung dieser geringfügigen Menge an Ammoniumhydroxyd führt
zu einer scheinbaren
Trocknung der Granalien, so daß sie dem unbewaffneten
Auge völlig trocken erscheinen, während ihr Feuchtigkeitsgehalt tatsächlich beträchtlich
höher ist, als er ohne diesen Ammoniumhydroxydzusatz zugelassen werden könnte. Vermutlich
wird die Feuchtigkeit von der Oberfläche in den Kern der Granalie getrieben. Der
größte zulässige Feuchtigkeitsgehalt des Mischtrogaustrages ohne diesen Zusatz beträgt
ungefähr 20/0, während bei Anwendung der Erfindung der Feuchtigkeitsgehalt auf 40/o
gesteigert werden kann. Als weiterer Vorteil der Erfindung wurde festgestellt, daß
während der Trocknungsstufe nur eine geringfügige oder gar keine Zusammenballung
eintritt.
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Die Verwendung von Ammoniak bei der Herstellung von granulierten
Ammonsalzdüngemitteln ist an sich bekannt. So wurde bei der Herstellung von Mischdüngern
aus Ammonnitrat und einer anderen Salzkomponente vorgesehen, dieEigenschaft des
Ammonnitrates, mit Ammoniak bei Temperaturen unter 250 C die sogenannte Diverssche
Lösung zu bilden, auszunutzen, um bei der Vermischung von Ammonnitrat mit Kalksteinmehl
auftretende Fehlzersetzungen unter Entwicklung von Ammoniak und Kohlensäure zu vermeiden.
Dabei werden jedoch 4 bis 6 Gewichtsteile Ammoniak, und zwar vorzugsweise in verflüssigtem
Zustande bei - 300 C angewandt. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich,
abgesehen von der andersartigen Arbeitsweise, nicht um die Beeinflussung irgendwelcher
chemischen Reaktionen, denn die Maßnahme findet überhaupt erst Anwendung, wenn das
Ammonsulfat chemisch schon als solches vorliegt.
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Auch ist das Arbeiten mit wäßrigem Ammoniak zweifellos wesentlich
angenehmer als dasjenige mit verflüssigtem Ammoniakgas.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren wird Ammoniak dazu verwendet,
die Oberfläche der bereits vorliegenden Granalien bzw. Kristalle unter Bildung einer
Hülle um jedes Teilchen zu verändern, wobei die scharfen Kanten der einzelnen Teilchen
in Lösung gehen und zur Abrundung der Teilchen führen. Das Düngesalz, wie Harnstoff,
Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat, Kaliumchlorid od. dgl., liegt also im festen, trockenen
Zustande vor und wird mit gasförmigem Ammoniak im Überschuß 10 Minuten lang behandelt.
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Im Gegensatz hierzu wird bei dem Verfahren nach der Erfindung nur
eine geringfügige Menge Ammoniak, und zwar vorzugsweise in wäßriger Form, in einer
anderen Stufe, nämlich schon vor Bildung der Granalien, auf den wäßrigen Brei der
Ammonsulfatkristalle zur Einwirkung gebracht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an
Hand der Zeichnung erläutert.
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Verschiedene zusätzliche Ventile, Pumpen und andere übliche erforderliche
Einrichtungen sind aus Gründen der Klarheit in der Zeichnung fortgelassen. Verschiedene
geringe Abänderungen können vorgenommen werden, um das Verfahren den jeweiligen
Bedingungen anzupassen.
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Eine Ammoniumsulfatlösung wird durch Leitung 11 dem Verdampfer 10
mit versenkter Flamme zugeleitet. Gas und Luft werden durch die Leitungen 12 und
13 eingeführt und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 14 im Brenner 16 verbrannt.
Die heißen Verhrennungsgase steigen durch das Ammoniumsulfat auf und entfernen das
Wasser unter Erhöhung der Konzentration des Ammoniumsulfats. Kristallwachstumsverzögerer
können der Ammoniumsulfatlösung mittels einer Leitung 15 zugesetzt werden. Die Verbrennungsgase
und der Wasserdampf werden über die Leitung
17 abgesaugt. Bei der erreichten Konzentration
tritt Kristallisation ein.
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Der kristallhaltige Brei kann unmittelbar dem Mischtrog 19 über die
Leitungl8, zweckmäßiger jedoch über die Leitungen 18 und 52 durch einen Eindicker
und dann dem Mischtrog zugeführt werden.
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Wenn man in dieser bevorzugten Weise arbeitet, kann das Ventil 56
je nach dem gewünschten Eindickungsgrad des Breies ganz oder teilweise geschlossen
werden. Die Mutterlauge wird über die Leitung 55 entfernt und gelangt zurück zum
Verdampfer 10. Der eingedickte Brei wird über die Leitungen 54 und 18 zum Mischtrog
19 geleitet.
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Rücklauffeingut wird über die Leitung 20 in den Mischtrog eingeführt,
wo es mit dem Kristallbrei so vollständig durchgemischt wird, daß die feinen Kristalle
an den größeren Teilchen festhaften. Auf diese Weise nimmt eine Granalie an Größe
zu. Das konzentrierte Ammoniumhydroxyd wird dem Mischtrog aus dem Vorratsbehälter
60, durch eine Meßeinrichtung 61, z. B. ein Rotometer, das zweckmäßig mit Ventilen
62 und 63 versehen ist, und schließlich durch die Einspeisleitung 64 zugesetzt.
Die so gebildeten Granalien werden über die Leitung 21 zum Drehrohrtrockner 22 geleitet.
Die zur Entfernung der letzten Prozente Feuchtigkeit benutzten Gase werden vorzugsweise
erhitzt, um eine raschere Verdampfung zu bewirken. Es ist sehr zweckmäßig, Rauchgas
von einem holländischen Ofen 23 zu benutzen, dem das zu verbrennende Gas durch die
Leitung 24 zugeführt wird. Die Trocknungsgase gelangen in den Zyklonabscheider 27,
der kleine mitgerissene Teilchen von Ammoniumsulfat entfernt, und das Gas wird dann
über die Leitung 28, das Gebläse 29 und die Leitung 30 dem Wäscher 31 zugeleitet,
wo etwa vorhandenes Ammoniak durch Waschen mit Wasser aus der Leitung 32 wiedergetonnen
wird. Das Wasser wird z. B. durch die Leitung 33 entfernt. Die gewaschenen Gase
werden durch die Leitung 35 abgezogen. Die abgetrennten feinen Ammoniumsulfatteile
gelangen über die Leitung 20 in den Mischtrog.
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Das erzeugte Ammoniumsulfat gelangt aus dem Trockner 22 über die
Leitung 34 durch geeignete Mittel, z. B. den Elevator 37 und die Leitung 38, zu
einer Siebvorrichtung 36, die das Granalienprodukt in drei verschiedene Gruppen
zerlegt: 1. Feinere Granalien als erwünscht (Feingut), 2. Granalien innerhalb des
erwünschten Korngrößenbereiches (Fertiggut), 3. Größer als erwünscht (Grobgut).
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Diese drei Gruppen werden in den Trichtern 39, 40 und 41 aufgefangen.
Die großen Granalien vom Trichter 41 (Grobgut) gelangen über die Leitung 42, die
Einspeisvorrichtung 43 und die Leitung 44 zum Brecher 46, wo sie zerkleinert werden.
Die zerkleinerten Ammoniumsulfatgranalien gelangen über die Leitung47 zur Leitung
48, mittels derer sie zusammen mit den kleinen Granalien (Feingut) vom Trichter
39 zum Mischtrog 19 geführt werden. Das Ammoniumsulfatprodukt vom Trichter 40 (Fertiggut)
gelangt über die Leitung 49 zu geeigneten Einrichtungen, um es auf Lager zu bringen
oder ahzusacken, z. B. auf das Förderband 50 und die Waage 51.
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Im Rahmen der Erfindung können Granalien von beinahe jeder gewünschten
Korngröße lediglich in Abhängigkeit von der Anzahl von Kreisläufen der Granalien
zum Mischtrog hergestellt werden.
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Ein mit und ohne Zusatz von Ammoniumhydroxyd in dieser Stufe durchgeführter
Vergleichsversuch lieferte folgende Ergebnisse:
| Gewichtsprozent Gewichtsprozent Umlaufende Gewichtsprozent |
| Wasser Wasser Belastung, Granalienprodukt |
| im eingespeisten Brei im Misdltrogaustrag Keime zu Brei im
Trodtneraustrag |
| Mit Ammoniumhydroxyd .. 28,1 3,3 10,5:1 83,5 |
| Ohne Ammoniumhydroxyd 19,5 2,0 10,9:1 62,2 |
Diese erhöhte Toleranz im Feuchtigkeitsgehalt des Mischtrogaustrages bedeutet, daß
die Menge neu eingespeisten Materials zum Mischtrog beträchtlich erhöht werden kann,
während gleichzeitig die Menge des erforderlichen Kreisl auffeingutes herabgesetzt
ist. Es wurde festgestellt, daß, während ein befriedigendes Kreislaufverhältnis
von Feingut zu neuer Beschickung bei der bekannten Arbeitsweise 10:1 betrug, es
bei Anwendung der Erfindung bis zu 5 : 1 herabgesetzt werden konnte. Dies bedeutet
eine Verringerung an Ausmaß und Kosten in mehrerer Hinsicht bei der Anlage insbesondere
beim Mischtrog, Trockner und Förderer für ein gegebenes Produktgewicht. Die Toleranz
dieser zusätzlichen Feuchtigkeit macht auch das Verfahren leichter durchführbar
und hinsichtlich der Feinheit der Kontrolle weniger kritisch.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von als Düngemittel
geeigneten Ammoniumsulfatgranalien durch Zusammenballen kleinerer, in Form eines
wäßrigen
Breies vorliegender Ammoniumsulfatkristalle mit verhältnismäßig trockenen
Ammoniumsulfatkristallen und Trocknen der gebildeten Granalien, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Unterstützung der Granulatbildung geringe, etwa 0,1 bis 1,00/o, vorzugsweise
nicht wesentlich über 0,10/o, betragende Mengen Ammoniak, insbesondere in Form von
wäßrigem Ammoniak, in der Mischzone zugesetzt werden, worauf die über 0,1 0/0 hinausgehenden
Ammoniakmengen aus den Ammoniumsulfatgranalien in der Trockenzone entfernt und zur
Granulatbildung in die Mischzone zurückgeführt werden.