DE1542149A1

DE1542149A1 - Verfahren zur Herstellung von koernigem Material

Info

Publication number: DE1542149A1
Application number: DE1966F0050848
Authority: DE
Inventors: Curtis Murray Francis; Nunn Russell James; Harris Gordon John; Lewis Kenneth William Seymour; Smith Peter Sidney; Coates Roy Victor; Train Peter William
Original assignee: Fisons Ltd
Current assignee: Fisons Ltd
Priority date: 1965-12-08
Filing date: 1966-12-03
Publication date: 1970-09-10
Also published as: BE690554A; GB1168444A; GB1161221A; US3533776A; DE1542149B2; NL6617144A

Description

PATENTANWÄLTE

15 U 21L 9

dr.w.Schalk· dipl.-ing.peterWirth i^t«. i*w

DIPL.-ING. G. E. M.DANNENBERG · DR.V. SCHMIED-KOWARZIK.

6 FRANKFURT AM MAIN

OR. ISCHKNHEIMIIl STR. 39

52020/65 AJA Wd/Bi

Fisons Fertilizers Limited,

Harvest House,

Felixstowe« Suffolk, England

Verfahren zur Herstellung von körnigem Material

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von nicht-zusammenbackenden und/oder mechanisch beständigen Körnchen.

Schon lange wird körniges Material, wie beispielsweise Düngemittel, Ammoniumnitrat etc. hergestellt, und es wurden zahlreiche Verfahren entwickelt, damit die Körnchen beim lagern unter anderem nicht sich zusammenballen oder zusammenbacken und andere vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Bei den bekannten Verfahren wurden die hergestellten Körnchen entweder mit einem Überzug oder . einem Bestäubungsmittel behandelt, um die Oberflächeneigenschaften der Körnchen zu modifizieren oder es wurde ein Modifikationsmittel mit den Komponenten des Produktes vor der Granulierung zugegeben*

JSfl wurde nun gefunden, daß die Behandlung von körnigem Material

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zur Verringerung des Zusammenbackens etc. am wirksamsten ist, wenn die Körnchen im flüssigen Zustand, beispielsweise vor der Erstarrung, mit dem staubförmigen Behandlungsmittel in Berührung kommen. In diesem Fall befindet sich das Behandlungsmittel nicht nur auf der Oberfläche de» Körnchens, sondern ist zumindest teilweise vom Körnchen absorbiert, wobei die Vorteile beider bisher angewendeten Verfahren zur Geltung kommen.

Die vorliegende Erfindung betrifft also ein Verfahren.zur Herstellung von Körnchen, wobei diese im flüssigen Zustand mit dem staubförmigen Mittel behandelt werden.

Die einfachste und bevorzugteste Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Körnchen während der Herstellung mit dem Staub behandelt werden.

Zunächst wird die einfachste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Danach werden die flüssigen Tropfen, die die Körnchen bilden sollen, vor der Erstarrung, bei der die kornförmigen Produkte entstehen, mit dem staubförmigen Material in Berührung gebracht.

Seit langem ist die Granulierung geschmolzener Werkstoffe, bei der die Tropfen der Schmelze durch einen Kühlturm fallen, be·*· kannt. Dieses Verfahren wird nun im allgemeinen als "Prilling¹¹ bezeichnet. Erfindungsgemäß wird ein Staubstrom in das Kühl- oder ^lfPrilling"-Gefäß eingeführt, damit die Tropfen noch im flüssigen Zustand durch eine staubhaltige Gaszone streichen. Die staubhaltige

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Gaszone kann das gesamte oder nur einen !Teil des "Prilling"-Gefäße8 ausfüllen. Diese Zone kann stationär sein, wenn der •Staubgehalt aufrechterhalten wird. Doch gewöhnlich weist die s taub halt ige Zone einen Gasstrom auf, der im allgemeinen entgegengesetzt zu der Fallrichtung der Tropfen verläuft. Sie optimale Strömungsgeschwindigkeit des Gases hängt von mehreren Faktoren ab, wie beispielsweise die Eigenschaften des Staubes und die Größe der Tropfen. Ia allgemeinen beträgt die Strömungsgeschwindigkeit des Gases jedoch 45 bis 9o om/seo. Aus ähnlichen Gründen kann der Staubgehalt des Gases ebenfalls variieren; er sollte gewöhnlich o,ooo16 bis o,op4 g/ccm betragen.

Die Teilchengröße des Staubes kann ebenfalls innerhalb eines großen Bereiches schwanken, sie sollte jedoch im allgemeinen so klein wie möglich gehalten werden, beispielsweise weniger als

Es können Stoffe der verschiedensten Art nach der vorliegenden Erfindung behandelt werden. lach der bevorzugten Aus führungs form wird dafür ein Düngemittel, wie Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfatnitrat, Ar.imoniumphosphat, Mischungen von Ammoniumnitrat mit beispielsweise Mon#- oder Diammoniumphosphat, Kaliumchlorid mit oder ohne anderen Stoffen, Kaliumphosphat, Kaliumnitrat, Natriumnitrat, Harnstoff oder Mischungen dieser Stoffe mit oder ohne anderen Stoffen verwendet. Der Stoff muß kein Düngemittel sein, sondern es können beispielsweise Ammoniumnitrat (nicht zum Gebrauch als Düngemittel), Alkalimetallhydroxyde und andere schmelzbaren Chemikalien verwendet werden.

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Als Staub kann jedes Material gewählt werden, das eich zur Aufnahm· oder als Überzug des körflgen Materials eignet.

Falls die Körnchen, die als Düngemittel oder für andere Zwecke verwendet werden können, aus Ammoniumnitrat bestehen oder Ammoniumnitrat enthalten, so führt die Einverleibung von verschiedenen Metallsalzen oder -Verbindungen bekanntlich zu besonderer Haltbarkeit, Beständigkeit gegenüber Temperatursohwankungen ("Thermal cycling"), Verringerung des Zusammenbackeiis und anderen vorteilhaften Eigenschaften. Besonders geeignet sind Magnesiumsalze und Verbindungen, wie Magnesiumoxid und Magnesiumkarbonat . Es können auch andere Stoffe, wie Aluminiumsalze und -verbindungen verwendet werden. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diese und andere Materialien leicht von den Körnchen absorbiert.

Nach einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden Tropfen aus geschmolzenem Ammoniumnitrat oder einem Ammoniumnitrat enthaltenden Stoff im flüssigen Zustand mit einem staubförmigen Mittel in Berührung gebracht, das aus einem

magnesiumhal-

Magnesiumsalz oder einer Magnesiumverbindung oder aus tigern Ton oder Talk

jjm. besteht. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dringt das Behandlungsmittel zumindest teilweise in die Tropfen oder Körnchen ein. In einigen Fällen zeigt die Prüfung des körnigen Produktes, daß die auf diese Weise angewendeten Magnesiumverbindungen im ganzen Körnchen gleichmäßig "gelöst" Mer dispergiert vorliegt.

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3u besonders geeigneten Staubarten zählen Magnesiumoxyd (rein oder handelsüblich), Magnesiumcarbonat (rein oder handelsüblich)_s Attapulgit, Talk und/oder Calciummontmorillonit oder Mischungen dieser Stoffe miteinander oder gegebenenfalls mit anderen Stoffen.'

Selbstverständlich ist es am einfachsten, die erfindungsgemäße Behandlung während der Herstellung der Körnchen vorzunehmen. Gegebenenfalls kann die Behandlung jedoch auch mit geformten Körnchen durchgeführt werden, wenn diese vorher flüssig gemacht werden. Das kann beispielsweise erfolgen, indem die Körnchen durch einen Turm fallen, dessen oberer Teil eine Heizzone enthält, in der die Körnchen mindestens teilweise flüssig werden und dann mit dem staubhaltigen Gas in Berührung kommen.

Der Grad der Staubaufnahme der Tropfen des geschmolzenen Materials hängt von zahlreichen Paktoren ab, zu denen auch die Staubart zählt. Es ist wichtig, daß man den Grad der Staubaufnahme kontrollieren bzw. regeln kann und.es wurde überraschenderweise gefunden, daß ein Verfahren zur Regelung des Grades der Staubaufnahme der Tropfen darin besteht, daß der Staub mit einem geeigneten modifizierenden Material gemischt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft also auch ein Verfahren zur Herstellung von Körnchen aus geschmolzenem Material, wobei<die Tropfen des geschmolzenen Materials durch eine Zone mit sty&bhaltigem Gas fallen und die gebildeten Körnchen anschließend auf-•gefangen werden, und wobei der Staub dee stmubhaltigen Gase» mit

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einem Stoff gemischt ist, der die Menge des von den Tropfen des geschmolzenen Materials aufgenommenen Staubes verändert. Der Staub ist vorzugsweise ein Material der oben bezeichneten Art, wobei der Grad der Aufnahme an Staub regelbar ist, damit die gewünschte Behandlung 4er Körnchen erzielt wird.

Das Modifizierungsmaterial besteht vorzugsweise aus einem anderen Staub oder aus mehreren Staubarten, so daß eine Staubmischung entsteht, bei der mindestens eine der Staubkomponenten leichter von den Tropfen aufgenommen wird, als mindestens eine der anderen Staubkomponenten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die als Mischung verwendeten Staubarten von dem geschmolzenen Material im gleichen Verhältnis aufgenommen werden, in dem sie in der Mischung vorliegen, obgleich die geschmolzenen Tropfen die einzelnen Staubarten in unterschiedlichem Maße aufnehmen. Darüberhinaus kann diese Aufnahme variiert werden, indem die Verhältnisse der einzelnen Staubarten in der Staubmischung verändert werden.

Zu typischen Staubmischungen zählen Mischungen aus Talk oder auch Kaolin mit Montmorillonit, Attapulgit, Magnesiumoxyd und/oder Magnesiumcarbonat. Eine bevorzugte Staubmischung 3nM±*kix«KX enthält

zwar

Talk und Montmorillonit und/sK-tX£EI 5 bis 60 Gew.-96 Talk, bezogen auf ,das Gewieht des Montmorillonita.

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Als Modifizierungsmaterial kann auch ein oberflächenaktives Mittel wie ein CaIciumstearst verwendet werden. Ein oberflächenaktives ,Mittel wird vorzugsweise in einer Menge von o,1 bis 2 Gew.-ji bezogen auf das Staubgewicht, verwendet. Der mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelte Staub kann erhalten werden, indem die beiden Materialien miteinander vermählen werden oder indem eine Lösung oder Suspension des oberflächenaktiven Mittels auf den Staub gesprüht und dieser dann getrocknet wird·

In den folgenden Beispielen wurden die Versuche wie folgt durchgeführtι

In das nach unten sich verjüngende Ende einer 1,5 m hohen Säule (Tum) die ein 6o cm hohes Staubbett aus dem in der folgen Tabelle aufgeführten Material enthielt, wurde Luft eingeführt. Die maximale Teilchengröße betrug 15 m · Die Luftzufuhr hielt das Bett am Fuß der Säule in Wirbelbewegung, wobei auch Staub in den Luftstrom gebracht wurde. Der Luftfluß in der Säule ist der Tabelle su entnehmen. Der Staubgehalt der in der Säule aufwärtsströmenden Luft betrug etwa 0,0008 bis o,ooi6 g/com.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung:

Beispiel 1

99 bis loojCiges wasserfreies geschmolzenes Ammoniumnitrat wurde bei 18o°C aus einer Düse (o,794 mm Durchmesser) in einer Menge von 5 bis 1o Tropfen

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Bad original

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je Sekunde dem oberen Ende des Turms zugeführt und die gebildeten Körnchen von dem Fuß der Säule entfernt.

Die Haltbarkeit des Produktes wurde bestimmt, indem die Anzahl der Temperaturechwankungen zwischen 0 und 7o°C bis zum Zerbröckeln der hergestellten Körnchen festgestellt wurde. Diese Werte, die ein Maß für die Beständigkeit des Produktes gegenüber Temperaturschwankungen sind, sind der folgenden Tabelle zu entnehmen»

Behandeltes Massenbezw. Strömungsge- Feuchtigkeits- Anzahl der Material Schüttdichte schwindigkeit gehalt des Temp.-

des Staubes Produktes Schwankung

(g/ocm) «fek K VaJSS. d.

Körnchen

Magnesiumoxyd (handelsüblich) o,85 o,64 1,69 144 Magnesiumoxyd (rein) 0,08 o,45 1,11 144 Attapulgit o,28 o,64 o,54 18o

Zum Vergleich wurde das Verfahren wiederholt, wobei das Ammoniumnitrat unter Verwendung eines üblichen "Prill-Turmes¹¹ hergestellt wurde. Die Haltbarkeit wurde wie oben bestimmt, wobei das Produkt nach 5 TemperaturSchwankungen zwischen O bis 7o°C zerbröckelte.

Beispiel 2

Bin geschmolzenes, 99,5 bis 99,9 # Ammoniumnitrat enthaltende» Material wurde bei einer Temperatur von 169 bis 18o°C am oberen

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Ende des Turmes durch eine Anzahl von Düsen zugeführt. Es wurde gefunden, daß im wesentlichen kugelförmige Körnchen von Ammoniumnitrat entstehen, wobei die Durchflußmenge des Ammoniumnitrats ■ in dem weiten Bereich zwischen einzelnen Tropfen bis zu einem flüssigen Strom I$©g% lag.

In der folgenden Tabelle wird die Staubaufnahme von geschmolzenen Körnchen mit Staubarten verglichen, die verschiedene Anteile Talk und Fullererde besitzen. Die Anzahl der Temperaturschwankungen (32⁰C) bis zum Zerbröckeln der Körnchen ist ebenfalls angegeben (E).

Zusammensetzung des geschmolzenen Materials	Zusammensetzung der Staubarten <>*	Talk	5	Staubauf nahme	,8	14	56	E	mehr
	IHiller- erde	1o	3	*	,5	6	56		mehr
99,7 NH₄NO₅	9o	2o	1	-	,4	4	15	oder
o,3 H₂O	80	25	0	—	,2		15	oder
	75	3o	1	-				- 45
	7o		6	•	2oo	- 3o	mehr
		VJl	4		2oo		mehr
79,4 NH₄NO₃	95	1o		oder
2o,3 NH₄H₂PO₄ o,3 H₂O	9o			oder

Der Bereich der Teilchengröße der Staubarten lag I00 $> tiefer als loo^. Der Hauptbestandteil der IHillererde war Montmorillonit (etwa 7o bis 95

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Die obige Tabelle zeigt, daß die Staubaufnahme durch Yariieren der Mengen der Bestandteile der Staubmischung innerhalb weiter Bereiche geregelt werden kann.

Beispiel 3

Geschmolzener Harnstoff wurde bei einer Temperatur von 134⁰C aus einer Düse mit einem Durchmesser von o,794 mm am oberen Ende des Turms in eine staubhaltige Gasζone, die Horwegen-Talk enthielt, in einer Menge von 5 bis 1o Tropfen je Sekunde abgegeben. Die Tropfen aus dem geschmolzenen Harnstoff nahmen 13,1 i» ihres Gewichts an Talk auf und bildeten Körnchen, die nicht zusammenbacken.

Dieser Versuch wurde wiederholt, wobei ein Talk verwendet wurde, der o,25% seines Gewichtes Calciumstearat enthielt. In diesem lall betrug die Aufnahme nur 8,3 #, jedoch besaß*en die Körnchen ebenfalls keine Neigung zum Zusammenbacken ·

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Claims

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Fisons Fertilizers Limited

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung modifizierter Körnchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnchen im flüssigen Zustand mit einem staubföraigen Material behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Tropfen eines geschmolzenen Materials durch einen Kühl turm fallen gelassen und im flüssigen Zustand durch eine .das staubförmige Material enthaltende Gaszone in den Turm geleitet werden·

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der staubhaltigen Gaszone ein Gasstrom, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 0,45 bis 0,9 m/sek im Gegenstrom zur Fallrichtung der Tropfen vorgesehen ist.

4. Verfahren .nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Staubgehalt des Gases von 0,00016 bis 0,004 g/ccm angewendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilchengröße des Staubes von weniger als 100 ja angewendet wird·

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-a -

6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als geschmolzenes Material ein Düngemittel ^ie vorzugsweise Ammoniumnitrat oder Ammoniumsulfatnitrat, Ammoniumphosphat, Mischungen von Ammoniumnitrat, beispielsweise mit Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat oder Kaliumchlorid, gegebenenfalls mit noch anderen Stoffen, Kaliumphosphat, Kaliumnitrat, Natriumnitrat und Harnstoff oder Mischungen dieser Stoffe, gegebenen-, falls mit anderen Stoffen verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als staubförmiges Material ein solches verwendet wird, das einen Magnesium enthaltenden Ton oder Kalk, ein Aluminiumsalz, Aluminiumoxyd, ein Magnesiumsalz oder Magnesiumoxyd, vorzugsweise Magnesiumcarbonat, Attapulgit, Talk und/oder Calciummontmorillonit gegebenenfalls noch mit anderen Stoffen, enthält.

Θ.Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als staubförmiges Material ein solches verwendet wird, das mit einem Modifizierungsmittel gemischt ist.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Modifizierungsmittel anderer Staub bzw. Stäube verwendet werden, wobei sich mindestens eine Staubkomponente der erhaltenen Staubmischung leichter von den Tropfen aufnehmen läßt, als mindestens eine andere Staubkomponente.

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10, Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Staubmischung eine solche verwendet wird, die entweder eine Mischung aus Kalk oder aus Kaolin mit Montmor-illonit, Attapulgit, Magnesiumoxyd und/oder Magnesiumcarbonat, vorzugsweise aus Talk und Montmorillonit enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung verwendet wird, die 5 Ms 60 Gew.% Talk, bezogen auf das Gewicht des Montmorillonits enthält.

12, Verfahren nach Anspruch 8_f dadurch gekennzeichnet, daß als Modifizierungsmittel ein oberflächenaktives Mittel, vorzugsweise Calciumstearat verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Staubes, verwendet wird.

Der Patentanwalt:

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