DE4206877A1

DE4206877A1 - Duengemittelzusammensetzung mit zusatz, verfahren zu seiner herstellung sowie zusatz dafuer

Info

Publication number: DE4206877A1
Application number: DE4206877A
Authority: DE
Inventors: Jose R Castillo; Marilu S De Liendo
Original assignee: Intevep SA
Current assignee: Intevep SA
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1992-09-17
Also published as: NL193406C; GB2253621A; GB2253621B; CA2056649C; FR2673941B1; JPH06340483A; JPH07108835B2; FR2673941A1; NL9102046A; GB9124893D0; CA2056649A1; NL193406B

Description

Die Erfindung betrifft eine Düngemittelzusammensetzung mit Zusatz sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Außerdem erfaßt die Erfindung einen dafür besonders geeigneten Zusatz.

Bisher war eines der beim Handhaben, Transportieren und La gern von Düngemitteln (fertilizers) angetroffenen Hauptpro bleme die Tatsache, daß die Düngemittel zur Klumpenbildung neigen. Darüber hinaus haben bekannte Düngemittelzusammenset zungen keinen annehmbaren Grad von Härte oder Bruchwider standsfähigkeit. Es ist im Stand der Technik üblich, Zusätze zum Düngemittel zu geben, welche die Kristallisationsart des Düngemittels während der Bildung des Düngemittels zum ge wünschten Endprodukt ändern. US-PS 31 12 343, US-PS 41 60 782 und US-PS 42 04 053 offenbaren diverse Prozesse für die Be handlung von Düngemitteln mit Zusätzen, wie Formaldehyd, um das obengenannte Problem zu beseitigen. Formaldehyd wurde je doch von der US-Umweltschutzbehörde als giftige Chemikalie und als potentiell krebserzeugend eingestuft. Entsprechend werden alternative Zusätze für Düngemittel eingesetzt mit dem Ziel der Reduktion der Brüchigkeit des Düngemittels und sei ner Tendenz zur Klumpenbildung.

Der Erfinder hat sich das Ziel gesetzt, eine Düngemittelzu sammensetzung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, das sich durch hohe mecha nische Widerstandsfähigkeit oder Festigkeit und Anti-Fest back-Eigenschaften unter Beibehaltung guter Auflösungsfähig keit auszeichnet, gleichzeitig aber auch nicht giftig, nicht krebserzeugend und relativ preiswert herzustellen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Patentansprüche; die Unteransprüche geben günstige Ausgestal tungen dazu an.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den folgenden Darstellungen. Mit der Erfindung wer den die vorstehenden Ziele leicht erreicht.

Erfindungsgemäß umfaßt die Düngemittelzusammensetzung eine aus der Gruppe Harnstoff (urea), Ammoniumsulfat, Stickstoff- Kalium-Phosphorgranulate, Monoammoniumphosphat, Diammonium phosphat, Kaliumchlorid bzw. Mischungen davon ausgewählte Verbindung sowie ein aus der Gruppe Natriumlignate, Alkalime tallignate, Ammoniumlignate bzw. Mischungen davon ausgewähl tes, schwefelfreies, wasserlösliches Lignatsalz in einer Menge zwischen 0,1 bis 5,0 Gew.-% in der endgültigen Dünge mittelzusammensetzung; diese Düngemittelverbindung (formula) weist eine hohe mechanische Festigkeit und eine niedrige Ten denz zur Klumpenbildung auf, ohne daß die Auflösung beein trächtigt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung ist das wasserlösliche Lignatsalz ein Abfallprodukt von Papierfabriken, insbesondere in Form eines schwefelfreien Natriumlignates. Bevorzugte Verbindungen zur Verwendung bei der Düngemittelzusammensetzung sind Harnstoff, Ammoniumsul fat, Kaliumchlorid, Monoammoniumphosphat und Diammoniumphos phat, wobei Harnstoff ein allgemeiner Stickstoffträger ist. Durch Verwendung eines Zusatzes von Lignatsalz ist das resul tierende Düngemittel durch eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Druck und Stoß sowie durch eine reduzierte Neigung zur Klumpenbildung gekennzeichnet.

Das Verfahren zum Herstellen einer Düngemittelzusammensetzung umfaßt das Mischen der Verbindung und des Lignatsalzes zu einer homogenen Mischung, anschließendes Erhitzen der Mi schung in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen 120°C und 160°C sowie danach das Verarbeiten der Mischung, um daraus eine gewünschte Feststoffpartikelform zu erhalten. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der vorlie genden Erfindung resultiert das Kaliumchlorid aus der Verar beitung von Papierpulpe.

Das erfindungsgemäße Düngemittel und das Verfahren zum Her stellen desselben resultiert in einer nicht giftigen, nicht krebserzeugenden Düngemittelverbindung, die durch hohe mecha nische Festigkeit und gute Anti-Festback-Eigenschaften ge kennzeichnet ist.

Ein als "Natronlauge" (soda liquor) bezeichnetes, in Papier fabriken entstehendes Abfallmaterial besteht im wesentlichen aus einer Lösung von Lignaten. In der Behandlungsstufe in Pa pierfabriken werden die Rohmaterialien mit Natriumhydroxid verarbeitet, was in Natronlauge resultiert, in der die Li gnate hauptsächlich Nariumlignate sind.

Um den wasserlöslichen Lignatsalzzusatz zu erhalten, der in der Düngemittelzusammensetzung nach der vorliegenden Erfin dung benutzt werden soll, wird die Natronlauge entwässert, um eine Wasserlösung mit einer Konzentration von Natriumlignat zwischen 48 und 55 Gew.-% zu erzeugen, oder das Wasser wird völlig eliminiert, wodurch ein wasserfreies Lignatpulver ent steht.

Während Natriumlignate als Zusätze im Düngemittel nach der vorliegenden Erfindung besonders geeignet sind, sollte er wähnt werden, daß auch andere Lignate, wie z. B. Alkalimetal lignate und Ammoniumlignate, verwendet werden können. Weiter hin können die Lignate andere Materialien, wie z. B. Poly saccharide und/oder Monosaccharide und/oder Salze von Säuren enthalten, die durch das Zersetzen von Kohlenwasserstoffen während des Papierherstellungsprozesses entstehen. Diese kön nen im Lignat vorhanden sein, ohne daß dessen Eigenschaften bezüglich mechanischer Festigkeit und Anti-Festbackens geän dert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird das Lignatsalz von einem bei der Papierherstellung benutzten Rohmaterial abgeleitet, das vorzugsweise Zucker rohrbagasse ist; es können jedoch auch andere pflanzliche Ma terialien verwendet werden, die wenigstens 15 Gew.-% Lignin enthalten.

Gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird das wasserlösliche Lignatsalz mit einer aus der Gruppe Harnstoff, Ammoniumsulfat, Stickstoff-Kalium-Phosphorgranulate, Monoam moniumphosphat, Diammoniumphosphat, Kaliumchlorid und Mi schungen davon ausgewählten Verbindung vermischt. Wie oben erwähnt, wird das wasserlösliche Lignatsalz aus der Alkalime tallignate, Ammoniumlignate bzw. Mischungen davon enthalten den Gruppe in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-% in der fer tiggestellten Düngemittelzusammensetzung ausgewählt; die Dün gemittelverbindung erhält so eine hohe mechanische Festigkeit und eine geringe Neigung zur Klumpenbildung, ohne daß die Lö sungsfähigkeit derselben beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß ist das bevorzugte wasserlösliche Lignatsalz ein schwefelfreies Natriumlignat, und die Verbindung, mit der es vermischt wird, ist vorzugsweise Harnstoff. Wird Harnstoff verwendet, sollte das Lignatsalz in der endgültigen Düngemit telzusammensetzung eine Menge zwischen 0,1 und 1,0 Gew.-% aufweisen. Wenn aber Ammoniumsulfat verwendet wird, ist das wasserlösliche Lignatsalz in der endgültigen Düngemittelzu sammensetzung in einer Menge zwischen 2,6 und 4,8 Gew.-% vor handen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Verbindungen und das wasserlösliche Lignatsalz miteinander vermischt, bis sich eine homogene Mischung ergibt. Die homogene Mischung wird daraufhin auf eine Temperatur zwischen 120°C und 160°C erhitzt und danach zu Feststoffpartikeln verarbeitet.

Wie oben erwähnt, wird das Lignatsalz aus Abfallmaterialien gewonnen, die bei der Papierherstellung entstehen, und das beim Verarbeiten benutzte Rohmaterial ist üblicherweise Zuckerrohrbagasse.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.

Die Eigenschaften des Düngemittels der erfindungsgemäßen Zu sammensetzung sind mit bekannten Düngemittelzusammensetzungen vergleichbar, und dies wird im folgenden unter Bezug auf Bei spiele demonstriert werden. Die Härte oder mechanische Fe stigkeit des Düngemittels hat zwei Komponenten. Die erste Komponente, die Druckfestigkeit, ist eine statische Kraft, und die zweite Komponente, die Stoßfestigkeit, ist eine dyna mische Kraft.

Die Druckfestigkeit wird gemäß dem Chatillon-Härteverfahren (Chatillon Hardness Compression) bestimmt, wobei ein von John Chatillon & Sons unter der Modellnummer LTCM-3 gemäß der Norm S-115 des International Fertilizer Development Center herge stelltes Gerät verwendet wird. Die Stoßfestigkeit wird gemäß der Norm F-118 des International Fertilizer Development Cen ter bestimmt.

Die Neigung zur Klumpenbildung wird mittels beschleunigter Festback-Tests (accelerated caking tests) bestimmt. Diese Tests bestehen darin, daß eine bestimmte Menge von Prills im Inneren eines Hohlzylinders eingebracht und zwischen zwei Plexiglaskolben festgehalten wird. Nach einer festgelegten Zeit ergibt sich ein kleiner Kuchen, der dann gebrochen wird. Die zum Brechen des Kuchens benötigte Kraft wird mit einem Penetrometer bestimmt. Je niedriger diese Kraft ist, desto geringer ist die Neigung zum Festbacken.

Die voranstehenden Beispiele demonstrieren die Qualität des Düngemittels nach der vorliegenden Erfindung, wenn es mit be kannten Düngemitteln verglichen wird.

Beispiel I

Eine Natronlauge ("soda liquor") mit einem Gesamtfeststoffge halt von 8 Gew.-% wurde entwässert, wodurch sich eine Lösung mit einem Feststoffgehalt von 51 Gew.-% ergab. Die konzen trierte Natronlauge wurde mit festem Harnstoff in zwei ver schiedenen Losen vermischt, wodurch sich in Test 1 ein End produkt mit 0,5 Gew.-% Lignatsalz und in Test 2 ein Endpro dukt von 0,7 Gew.-% Lignatsalz ergab. Jedes dieser Testdünge mittel wurde daraufhin vermischt, so daß eine homogene Mi schung erhalten wurde, und danach wurden die Mischungen in einem Ofen bei einer Temperatur von 140°C geschmolzen. Man konnte beobachten, daß die Lignate sehr löslich im geschmol zenen Harnstoff wurden, und daß die Harnstoff-Lignat-Lösungen keinerlei Trübung aufwiesen. Danach wurde die Mischung abge kühlt und zu Partikeln mit diversen Durchmessern weiterverar beitet (prilled). Nach der Perlenbildung wurden die Partikel (prills) gesiebt, um sie nach der Größe in Siebfeinheit (mesh) 10, 12 und 14 zu trennen.

Eine weitere Düngemittelzusammensetzung (Test 3) wurde durch Hinzufügen eines pulverförmigen Lignatsalzes zu Harnstoff ge bildet, so daß eine endgültige Düngemittelzusammensetzung mit Lignatsalz von 0,5 Gew.-% entstand. Die Mischung wurde daraufhin gut durchmischt und eine homogene Mischung gebil det, die erhitzt, zu Partikeln weiterverarbeitet und getrennt wurde, genau wie in den Tests 1 und 2. Um das Verhalten der Düngemittelzusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren, wurde ihre Druckfestigkeit gemäß dem Chatillon-Härteverfahren bestimmt und mit zwei vorhandenen Düngemittelzusammensetzungen mit Harnstoff und einem Zusatz bzw. nur mit Harnstoff verglichen. Die beiden vorhandenen Düngemittelzusammensetzungen waren wie folgt: UF-85® von Allied Chemicals (USA) und Norlig-HR® von Daishowa Chemicals (USA). Die Ergebnisse der Drucktests sind in Tabelle aufgeführt, worin U.S. Standard Mesh als US-Siebnormfeinheit bezeichnet ist.

Tabelle I

Wie man aus Tabelle I ersehen kann, weisen die Düngemittel nach der vorliegenden Erfindung eine Druckfestigkeit auf, die höher ist als die aller bekannten Düngemittelzusammensetzun gen. Zusätzlich wurde auch die Stoßfestigkeit gemäß der IFDC-118-Norm gemessen, und die Ergebnisse sind im folgenden in Tabelle II gezeigt, worin die Stoßfestigkeit in Bruchteilchen nach Gew.-% (prills fractured wt.%) erscheint.

Wie man aus Tabelle II sehen kann, sind die Stoßfestigkeiten der Düngemittelzusammensetzungen nach der vorliegenden Erfin dung vergleichbar mit denen der bekannten Düngemittelzusam mensetzungen.

Tabelle II

Beispiel II

Die in Beispiel I eingesetzten Düngemittel wurden caking tests (Festback-Tests) unterworfen gemäß dem oben beschriebe nen Verfahren, und die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle III dargestellt.

Tabelle III

Wieder kann man sehen, daß die Festback-Neigungen der Dünge mittelzusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung zu mindest vergleichbar mit und in vielen Fällen besser als die Festback-Neigungen der bekannten Düngemittelzusammensetzungen sind.

Beispiel III

Um die Wirksamkeit anderer Zusammensetzungen des Düngemittels nach der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren, wurde ein Natriumlignat-Pulver mit Stickstoff-Kalium-Phosphor-Gra nulaten mit den Anteilen (formula) von 15-15-15-Feststoff gemischt, um daraus eine endgültige Lignatzusammensetzung von 5 Gew.-% zu erzeugen. Eine zweite Zusammensetzung (formulation) wurde durch Mischen eines Stickstoff-Kalium- Phosphor-Granulats mit der Formulation 13-26-06 mit Natriumlignaten gemischt, wodurch sich eine Endzusammensetzung von 2,8 Gew.-% Lignat ergab. Wiederum wurden Festback-Tests durchgeführt, um die Wirkung des Zusatz es nach der vorliegenden Erfindung auf diese Düngemittelzusammensetzungen bzw. dieser Kompostzusammensetzung zu vergleichen, und die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle IV aufgeführt.

Tabelle IV

Aus Tabelle IV kann man ersehen, daß die Zusatzverbindung eines Lignatsalzes gemäß der vorliegenden Erfindung die Fest backtendenzen bekannter Düngemittel erheblich reduziert.

Diese Erfindung kann auch in anderen Formen ausgeführt oder auf andere Weise durchgeführt werden, ohne daß von derem Geist oder von deren wesentlichen Eigenschaften abgewichen wird. Die vorliegende Ausführungsform ist daher in jeglicher Hinsicht nur als beispielhaft und als nicht einschränkend an zusehen, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die An sprüche angegeben wird, und wobei alle Änderungen innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereiches hierunter fallen.

Claims

1. Düngemittelzusammensetzung mit Zusatz, dadurch gekennzeichnet, daß die Düngemittelzusammensetzung eine aus der Gruppe Harnstoff, Ammoniumsulfat, Stickstoff-Kalium-Phosphor granulate, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Kaliumchlorid und/oder Mischungen davon ausgewählte Verbindungen enthält sowie ein aus der Gruppe Natrium lignate, Alkalimetallignate, Ammoniumlignate und/oder Mischungen davon ausgewähltes, schwefelfreies, wasser lösliches Lignatsalz in einer Menge zwischen 0,1 bis 5,0 Gew.-% der endgültigen Düngemittelzusammensetzung, wobei die Düngemittelverbindung eine hohe mechanische Festigkeit und eine niedrige Tendenz zur Klumpenbildung aufweist ohne Beeinträchtigung der Auflösungsfähigkeit.

2. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das wasserlösliche Lignatsalz ein schwefelfreies Natriumlignat ist.

3. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verbindung Harnstoff ist und das wasserlösliche Lignatsalz in einer Menge zwischen 0,1 und 1,0 Gew.-% in der endgültigen Düngemittelzusammen setzung vorliegt.

4. Düngemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verbindung Ammoniumsulfat ist und das wasserlösliche Lignatsalz in einer Menge zwischen 2,6 und 4,8 Gew.-% in der endgültigen Düngemittelzusam mensetzung vorliegt.

5. Verfahren zum Herstellen einer Düngemittelzusammenset zung mit Zusatz, insbesondere eines Düngemittels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Auswahl einer Verbindung aus der Gruppe Harn stoff, Ammoniumsulfat, Stickstoff-Kalium-Phos phorgranulate, Monoammoniumphosphat, Diammoni umphosphat, Kaliumchlorid und/oder Mischungen davon;
b) Hinzufügen eines aus der Gruppe Nariumlignate, Alkalimetallignate, Ammoniumlignate und/oder Mischungen davon ausgewählten, schwefelfreien, wasserlöslichen Lignatsalzes zu dieser Verbin dung in einer Menge zwischen 0,1 bis 5,0 Gew.-% in der endgültigen Düngemittelzusammensetzung;
c) Mischen der Verbindung und des Lignatsalzes zu einer homogenen Mischung und
d) Verarbeiten der Mischung zu einer gewünschten Feststoffpartikelform.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwefelfreies Natriumlignat als Lignatsalz einge setzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung von Verbindung und Lignatsalz vor dem Ver arbeiten zur gewünschten Feststoffpartikelform erhitzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die "Natronlauge" verarbeitet und das Lignatsalz erhal ten wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß Natronlauge entwässert und eine Wasserlösung mit einer Konzentration von Natriumlignat zwischen 40 und 60 Gew.-%, bevorzugt 48 und 55 Gew.-% hergestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekenn zeichnet durch den Einsatz wasserfreien Lignatpulvers.

11. Verfahren nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeich net, daß als "Natronlauge" Abfallauge aus der Behand lung von Zuckerrohrbagasse mit Natriumhydroxid zum Er zeugen von Papierpulpe eingesetzt wird.

12. Zusatz für eine Düngemittelzusammensetzung, insbeson dere für ein Düngemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bzw. für den Einsatz beim Verfahren nach wenig stens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß ein schwefelfreies, wasserlösliches Lignatsalz aus der Gruppe Natriumlignate, Alkalimetal lignate, Ammoniumlignate und/oder Mischungen davon in einer Menge zwischen 0,1 bis 5,0 Gew.-% in der endgül tigen Düngemittelzusammensetzung enthält und daß die Düngemittelzusammensetzung eine hohe mechanische Wider standsfähigkeit sowie eine niedrige Neigung zur Klum penbildung besitzt ohne Beeinträchtigung der Fähigkeit zur Auflösung.