DE4126804A1 - Verfahren zur herstellung von granuliertem ammoniumsulfat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von granuliertem Ammoniumsulfat mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften, das als Düngemittel in der Land- und Forstwirtschaft verwendet wird.

Ammoniumsulfat fällt in großer Menge als Nebenprodukt bei organisch-chemischen Umsetzungen, wie beispielsweise bei der Caprolactam- und der Acrylnitrilproduktion, sowie bei der Gasreinigung an. Ammoniumsulfat wird hauptsächlich als Düngemittel verwendet. Infolge seiner feinen Korngröße und hohen Hygroskopizität ist die Lagerung, der Transport und das Ausbringen des Salzes mit Problemen, wie das Zusammenbacken, die Staubentwicklung, die geringe Streubereite u. a., verbunden.

Aus diesen Gründen wird in zunehmendem Maße das Ammoniumsulfat kompaktiert, granuliert und konditioniert. Das Salz besitzt jedoch eine geringe Plastizität und läßt sich daher schwer kompaktieren. Es werden ihm deshalb verschiedene Stoffe als Preßhilfs- bzw. Bindemittel zugesetzt. Diese Mittel bewirken die Reduzierung des zur Kompaktierung des Salzes erforderlichen Preßdruckes oder den Erhalt von Granulaten mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften. Die gleichzeitige Wirkung als Preßhilfs- und Bindemittel ist jedoch auch möglich. W. Pietsch nennt in "Roll pressing" (Hyden & Sons Ltd.; London, 1976) eine Vielzahl von Stoffen, die als Binder, Gleitmittel usw. für Dünger eingesetzt werden.

Es ist bekannt, Ammoniumhydrogensulfat (US 3 51 455) und dreiwertige Metallsalze, insbesondere Alaune (JP 76 76 199; AU 4 92 758; US 45 89 904; FR 14 69 715) Ammoniumsulfatlösungen mit dem Ziel zuzusetzen, größere Kristalle zu erzeugen.

Ferner ist bekannt, zur Erhöhung der Granulatfestigkeit und zur Vergrößerung der Ammoniumsulfatkristalle bei der Teller- und Trommelgranulation des Salzes der Lösung Kalziumsulfat und hydrophile, oberflächenaktive Substanzen, beispielsweise Tone wie Attapulgit und Bentonit, in Konzentrationen bis zu jeweils 5% zuzusetzen (EP 13 108).

Für die Granulation von Ammoniumsulfat werden desweiteren in der Literatur ammonisiertes Superphosphat in Konzentrationen von 1 bis 5% genannt (SU 2 47 324; SU 3 58 303). Um die erforderliche Härte der Granulate zu erreichen, wird dem Dünger Gips als weitere Komponente zugegeben (SU 3 58 303; Penkov, E. J. u. a.: Khim. Prom. (Moskau) 1973, 49 (6), S. 430-1). Diese Dünger mit einem stark reduzierten Stickstoffgehalt bewirken eine systematische Verschlechterung der Bodenqualität, verursacht durch den Gipsanteil.

Die gleichen Nachteile besitzen die in den Patentschriften EP 13 108, DE 26 03 917 und CS 1 75 093 genannten Stoffe, wie Bentonit mit Gips, Kaliumverbindungen und Flugstaub aus der Kohleverbrennung.

Weiterhin werden für die Preßgranulation von Ammoniumsulfat amphotere Oxide, leicht alkalisch sowie hygroskopisch reagierende Salze (DE 12 47 352), Kalziumnitrat (DE 26 03 917) und Aluminiumhydroxid, modifiziert mit siliziumdioxidhaltigen Stoffen (SU 8 52 847; JP 62 290 709) verwendet. Mit dem Zusatz dieser Stoffe zum Salz ist eine teilweise Reaktion unter Freisetzung von Ammoniak und damit die Reduzierung des Stickstoffgehaltes des Düngemittels verbunden.

Als Preßhilfsmittel für Ammoniumsulfat werden auch empfohlen Huminsäuren und ihre Salze (SU 3 04 233; Belikov, V. J. u. a.: Khim. Tverd. Topl. 1974 (1), S. 126-7), huminsäurehaltige Gras- und Waldtorfe (US 36 17 237), proteinhaltige Substanzen, fett- und ölhaltige Komponenten (JP Kokai 59 92 988). Bei Konzentrationen bis 5% der Zusatzstoffe wird der Stickstoffgehalt des Düngers stark reduziert.

In den Patentschriften SU 1 67 766, SU 2 47 324, SU 5 60 824 und SU 6 01 574 wird der Zusatz von Harnstoff zum Ammoniumsulfat beschrieben. Nachteil dieser Verfahren ist die erhöhte Hygroskopizität des Ammoniumsulfates, wodurch sich dessen Lager-, Transport- und Streueigenschaften verschlechtern.

Weiterhin werden wassersorbierende Polymere, wie Vinylacetat- Methylacrylat-Polymere (JP Kokai 80 57 454) sowie alkalische Magnesiumverbindungen (CS 1 30 016) für die Aufbau- bzw. Tellergranulation ammoniumsulfathaltiger Mischdünger verwendet. Stärke wird zur Aufbaugranulation, nicht Preßgranulation, von Mischdüngern (FR 15 20 587) und im Gemisch mit langkettigen Aminen als Antibackmittel für granulierte Dünger (DD 2 66 055, DD 2 66 091, DE 20 37 647) eingesetzt.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem bestand darin, dem schwer kompaktierbaren Ammoniumsulfat Stoffe zuzusetzen, die die Düngequalität des Salzes nicht herabsetzen, die den zur Kompaktierung erforderlichen Preßdruck verringern und mit denen gleichzeitig granuliertes Ammoniumsalz herstellbar ist, das verbesserte Lager-, Transport- und Streueigenschaften aufweist.

Erfindungsgemäß werden dem zu granulierenden kristallinen Ammoniumsulfat 0,1 bis 5 Masseanteile in %-Stärke oder Stärkederivate zugegeben. Als Stärkederivate werden vorzugsweise Dextrine, Oxystärken, Stärkeacetate oder Gelierstärken verwendet.

Nach der Granulation des Ammoniumsulfates erfolgt zweckmäßigerweise eine thermische Nachbehandlung bei 110 bis 175°C.

Während aus der Literatur bekannt ist, daß mit steigender Menge eines Preßhilfsmittels auch die Kornfestigkeit ansteigt, gibt es bei Stärke und ihren Abbauprodukten erstaunlicherweise beim Kompaktieren mit Ammoniumsulfat ganz andere Effekte. Es wirken mehrere Einflüsse, die sich gegenseitig überlagern, in deren Ergebnis die statische Kornfestigkeit entweder sinkt oder steigt. Diese Einflüsse sind synergistisch und scheinen mit der Salzstruktur des Ammoniumsulfats zusammenzuhängen.

Während bei reiner Stärke die Kornfestigkeit des Ammoniumsulfats beim Absenken der Konzentration von 5 auf 1% steigt und dies bei den Gelierstärken sogar noch bei 0,1% deutlich sichtbar ist, zeigen Trockensirup und Dextrine einen gegenteiligen Effekt. Hier nimmt die Kornfestigkeit von 0,1 zu 5% deutlich zu.

Wird das Gemisch bei Normaltemperatur kompaktiert, granuliert und dann über einen längeren Zeitraum gelagert, so ist erstaunlicherweise bei allen Produkten und Konzentrationen eine Steigerung der Kornfestigkeit zu verzeichnen, obwohl nach dem Kompaktieren gegenläufige Tendenzen sichtbar wurden.

Ähnliche nicht klärbare Effekte werden bei Temperatureinwirkung beobachtet, wodurch eine Übernahme von Ergebnissen der Aufbaugranulation anderer Dünger mit Stärke nicht möglich ist.

Neben der Funktion eines guten Preßhilfsmittels ist Stärke mit ihren Derivaten auch zur Konditionierung geeignet, obwohl sie ja eine quellbare Substanz ist und eigentlich verstärkt Wasser aufnehmen müßte.

Die verstärkte Wasseraufnahme in Abhängigkeit von der Preßhilfsmittelkonzentration wird nur bei Stärke selbst und bei Trockensirup beobachtet, obwohl reines Ammoniumsulfat wesentlich mehr Wasser aufnimmt.

Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Gemische aus Ammoniumsulfat und 0,1 bis 5% Stärke bzw. Stärkederivate wurden mit Preßdrücken von 100 bis 150 MPa bei Raumtemperatur kompaktiert und granuliert.

Die Charakterisierung der Granulate erfolgte mit Hilfe der statischen Kornfestigkeit, der Abriebfestigkeit und des Wasseraufnahmevermögens. Für die Messung der statischen Kornfestigkeit mit 2,5 mm Steckkörnern wurde ein Festigkeitsprüfer verwendet. Der Fehler der Methode beträgt ±1,9 N.

Die Bestimmung der Abriebfestigkeit der Granulate erfolgt mit einer Siebpfannentestapparatur. Dazu wurden 50± 0,1 g Granulat der Kornfraktion 1,6 bis 4 mm eingesetzt. Das Wasseraufnahmevermögen der Granulate wurde unter statischen Bedingungen bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 84% über einen Zeitraum von mehreren Tagen ermittelt. Die Ergebnisse aller Untersuchungen sind den nachfolgenden Tabellen zu entnehmen.

Tabelle 1

Einfluß des Preßdruckes und der Stärkemenge auf die Eigenschaften der Granulate

Tabelle 2

Einfluß verschiedener Stärkederviate, verpreßt bei 100 MPa Preßdruck, auf die Eigenschaften der Granulate

Tabelle 3

Statische Kornfestigkeiten von Ammoniumsulfatgranulat, hergestellt mit 100 MPa Preßdruck und unterschiedlicher thermischer Nachbehandlung

Tabelle 4

Statische Kornfestigkeit unter Einfluß einer längeren Lagerzeit und Einwirkung von Luftfeuchtigkeit von 60 bis 70%

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von granuliertem Ammoniumsulfat mit verbesserten Lager-, Transport- und Streueigenschaften durch Kompaktierung unter Zugabe von Preßhilfsmitteln beziehungsweise Bindemitteln, gekennzeichnet dadurch, daß dem zu granulierenden kristallinen Ammoniumsulfat 0,1 bis 5 Masseanteile in %-Stärke oder Stärkederivate zugegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Stärkederivate Dextrine, Oxystärken, Stärkeacetate oder Gelierstärken verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß nach der Granulation eine thermische Nachbehandlung bei 110 bis 175°C erfolgt.