Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Kalidüngemittelgranulat anzugeben, das bei hohen relativen Luftfeuchtigkeiten stabil lagerfähig bleibt, ohne dass die oben genannten Probleme auftreten. Weiterhin sollte das verbesserte Kalidüngemittelgranulat auch eine ausreichende Festigkeit aufweisen, so dass eine Unterkornbildung weitgehend vermieden wird. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung sich die Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung solcher Kalidüngemittelgranulate anzugeben, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren, das in Anspruch 8 genannte Granulat und die in Anspruch 12 definierte Vorrichtung gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.

Der Begriff Kalidüngemittel, so wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfasst die üblichen bekannten kaliumhaltigen Düngemittel, wie beispielsweise Kaliumnitrat, Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Kaliumcarbonat und die gemischten Kalium enthaltenden Salze, wie Kaliummagnesiumchlorid, Kaliummagnesiumchloridsulfat, Kaliummagnesiumsulfat und ähnliche. Besonders bevorzugt sind die Kalidüngemittel, die vorzugsweise Kaliumchlorid bzw. Kaliumsulfat enthalten und Mischungen mit diesen Komponenten als Hauptbestandteilen.

1 zeigt ein Fließschema eines üblichen Kalidüngemittelgranulatherstellungsverfahrens.

2 zeigt ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kalidüngemittelgranulats.

3 zeigt bevorzugte Vorrichtungen zum Beschichten der Granulate. 3a zeigt dabei eine schematische Ansicht eines vibrierenden Fließbett-Trockners/Kühlers und 3b zeigt eine schematische Seiteneinsicht eines höhenverstellbaren Wehrs mit herausnehmbarer Bedienungseinrichtung.

4 zeigt ein weiteres Fließschema eines Verfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren haben die angegebenen Bezugszeichen die folgende Bedeutungen:

1: Abluft

2: Schüttgut

3: Anströmboden

4: höhenverstellbares Wehr mit herausnehmbarer Bedüsungseinrichtung (Verstellbereich 10–15 cm, auf Grundrahmen montiert, Abdichtung zum Schwingboden, mit flexibler Schürze)

5: Zuluft

6: Federbeine (Vibration)

7: Sprühkegel

8: Grundrahmen

Die in 3b gezeigten Düsen sind Flüssigkeitsdüsen, die einen Abstand von 20 bis 40 cm aufweisen. Die Zerstäubungsform ist ein kreisförmiger Vollkegel (ca. 30° bis 60°). Der Düsendruck beträgt 1 bis 8 bar und die Einzelansteuerung der Düsen erfolgt mit Drucküberwachung.

Ausgehend von der bekannten Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Kalidüngemittelgranulate wurden Untersuchungen durchgeführt, worauf die Feuchtigkeitsaufnahme der Düngemittelgranulate zurückzuführen ist. Dabei wurde festgestellt, dass die in Kalidüngemittelgranulaten vorliegenden Erdalkalichloride, die übliche Begleitkomponenten der natürlichen Salze sind, selbst in geringen Mengen die Feuchtigkeitsaufnahme der Kalidüngemittelgranulate stark beeinflussen. Insbesondere Magnesiumchlorid und Calciumchlorid haben einen starken Einfluss auf das Feuchtigkeitsaufnahmevermögen von Kalidüngemittelgranulaten. Dieser Einfluss ist in der nachfolgenden Tabelle aufgezeigt.

Selbst ein Anteil von lediglich 0,1 Masse-% Erdalkalichlorid führt demnach zu einer sehr deutlichen Feuchtigkeitsaufnahme des Kalidüngemittelgranulats.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung, die auf dem vorstehend genannten Befund fertiggestellt wurde, detailliert beschrieben. Dabei wird zunächst auf das erfindungsgemäße Verfahren eingegangen. Ausführungen, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemacht werden, gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Produkt und die erfindungsgemäße Vorrichtung (jeweils äquivalent, soweit anwendbar) und umgekehrt.

Erfindungsgemäß wird ein übliches Rohgranulat eines Kalidüngemittelgranulats verwendet. Bevorzugt umfasst dieses Rohgranulat die eingangs genannte Fraktion der Korngröße von 1 bis 5 mm. Dieses wird zunächst mit einer silikathaltigen oder carbonathaltigen Lösung behandelt. Bevorzugt als derartige Lösung sind wässrige Lösungen, insbesondere wässrige Lösungen, die Kaliwasserglas, Soda, Natronwasserglas oder Pottasche enthalten. Bevorzugte Lösungen enthalten die silikatischen oder carbonathaltigen Komponenten in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 14 bis 20 Gew.-%. Diese Lösung wird durch in der Technik bekannte Verfahren auf das Rohgranulat aufgebracht, beispielsweise durch Sprühaufbringung oder durch Einmischung in einem Intensivmischer. Die Menge der anzuwendenden Lösung ist bevorzugt 1 bis 2,5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse an Rohgranulat und aufgebrachter Lösung, vorzugsweise 1,3 bis 2,0 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 1,5 bis 1,8 Gew.-%. Die Behandlung des Rohgranulats mit der oben beschriebenen Lösung führt zu einer Umwandlung der im Rohgranulat enthaltenden Erdalkalichloride zu silikatischen oder carbonathaltigen Verbindungen, die nicht hygroskopisch sind. Durch diesen Verfahrensschritt wird bereits eine wesentliche Reduktion der Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit des Rohgranulats erhalten. Überraschend ist dabei, das durch eine derart einfache nasschemische Reaktion ein positiver Effekt ausgeübt werden kann, ohne das zusätzliche Additive, wie Magnesiumoxid oder Calciumoxid oder Branntkalk oder gebrannter Dolomit dem Granulat zugesetzt werden müssen, wie in der oben genannten europäischen Patentanmeldung vorgeschlagen. Gleichzeitig führt die Aufbringung der Flüssigkeitsmenge zu einer weiteren Bindung von gegebenenfalls enthaltenen Feinkornanteilen, so dass darüber hinaus auch die Aufbringung der Flüssigkeit als solche einen positiven Effekt auf das Rohgranulat ausübt.

Nach Aufbringung der oben beschriebenen Lösung erfolgt erfindungsgemäß der Eintrag von kinetischer Energie durch eine Vibrationsbehandlung. Diese Vibrationsbehandlung, im Gegensatz zu Kompaktierungsvertahren, die in Pressen mit hohen Drücken durchgeführt werden, ist apparativ relativ einfach und führt zu einer gezielten Kornverformung. Durch den eher punktuellen Energieeintrag durch das Vibrationsverfahren wird eine Glättung der Oberfläche der Granulatkörner erzielt, was zu einer Rundung der Körner führt und in einer Reduktion der spezifischen Oberfläche resultiert. Daraus resultiert eine deutlich verbesserte Abriebfestigkeit bei einer gleichzeitig noch weiter verringerten Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit.

Insgesamt wird durch den zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahren die positive Wirkung des Schritts der Behandlung der carbonathaltigen oder silikathaltigen Lösung noch einmal verstärkt und weiterhin auch die mechanischen Eigenschaften der Granulate verbessert. Somit wird noch einmal deutlich die Abriebneigung der Granulate bei Transport- und Umschlagverfahren verringert, die Fließeigenschaften der Granulate beim Umschlag verbessert und die Verhärtungsneigung bei der Lagerung durch Reduzierung flächiger Kontaktstellen verringert.

Im Gegensatz zur Kompaktierung, wo Kristallverformungen durch hohe Anpressdrücke der Walzen (180 bis 300 bar) erzwungen werden, kann überraschenderweise im erfindungsgemäßen Verfahren die Kornverformung der befeuchteten Granulate durch Schwingungen im Frequenzbereich von 10 bis 70 Hz, vorzugsweise 15 bis 30 Hz erzielt werden, bei Amplituden von 2 bis 20 mm, vorzugsweise 2 bis 10 mm und insbesondere bevorzugt 5 bis 8 mm.

Es hat sich dabei gezeigt, dass die befeuchteten Granulate eine Verweilzeit in der Vibrationsbehandlungszone von 10 bis 180 s aufweisen sollten, um eine ausreichende Verfestigung sicher zustellen. Längere Verweilzeiten sind jedoch prinzipiell nicht störend, sondern lediglich im Hinblick auf die Verfahrensökonomie nachteilig.

Die ausreichenden relativ geringen Verweilzeiten eröffnen jedoch zusätzliche Möglichkeiten der Integration des Verfahrensschrittes der Vibrationsbehandlung in andere Prozessstufen, was zu einer weiteren Vereinfachung des Prozesses und zu einer Verringerung der Investitions- und Betriebskosten führen kann. So ist es beispielsweise möglich, die Vibrationsbehandlung nicht in einer extra zur Verfügung gestellten Vibrationszone durchzuführen, sondern in einen Einlaufbereich eines vibrationsgestützten Fließbett-Trockners zu verlagern.

Insgesamt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren also die beiden wesentlichen Stufen der Aufbringung einer carbonathaltigen oder silikathaltigen Lösung und die Vibrationsbehandlung zur Kornverformung und Kornverfestigung, wie oben beschrieben.

Im Anschluss an die genannten erfindungswesentlichen Verfahrensschritte können übliche Nachbehandlungen vorgenommen werden, die im folgenden kurz beschrieben werden.

Im Anschluss an die Vibrationsbehandlung kann eine Trocknung der befeuchteten Granulate durchgeführt werden. Diese Trocknung kann in üblichen Vorrichtungen durchgeführt werden, wie beispielsweise in Wirbelschichtapparaturen oder in vibrationsgestützten Fließbett-Trocknern. An die Trocknung schließt sich üblicherweise als nächste Prozessstufe eine Kühlung an, wobei das über 100°C heiße Granulat auf etwa 40°C abgekühlt und damit weitgehend entbrüdet wird.

Die abschließende Behandlungsstufe der Granulate bildet üblicherweise eine Beschichtung mit organischen Substanzen, wie beispielsweise Ölen, Aminen, Öl-Amingemischen und Wachsen, um durch teilweise Beschichtung der Granulatoberfläche die Freifließbarkeit und die Lagerfähigkeit der Granulate über noch größere Zeiträume zu gewährleisten. Die dazu notwendigen Verfahrensführungen und Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Die Beschichtung wird üblicherweise gezielt in Mischern durch geführt, wie beispielsweise in 1 gezeigt. Alternativ kann die Beschichtung auch in einen vibrationsgestützten Fließbett-Trockner verlegt werden, wie in 2 angedeutet. Dazu wird entsprechend 3 ein höhenverstellbares Wehr im Übergangsbereich Trocknung/Kühlung mit einer in Richtung Austrag befestigten mindestens 10 cm breiten Überstandsleiste versehen, unter die eine während des Prozesses auch auswechselbare hydraulische Bedüsungseinrichtung installiert werden kann. Die Düsen können einzeln in Abhängigkeit vom Durchsatz druckgesteuert und so eingestellt werden, dass das ca. 10 bis 15 cm hohe Granulatfließbett nicht durchstrahlt wird. Entsprechend der Konsistenz des Beschichtungsmittels ist möglicherweise ein Aufschmelzen, z. B. bei Wachsen oder eine Temperierung bei Öl-Amingemischen, notwendig.

Wird im erfindungsgemäßen Verfahren eine Beschichtung vorgesehen, so erfolgt diese Beschichtung mit den üblichen organischen Substanzen, wobei beispielsweise Palmitin oder Stearinwachs bevorzugt ist. Üblicherweise werden für eine organische Beschichtung Fettamine mit einer Kettenlänge von 16 bis 18 C-Atomen, Mineralöle, Fettsäuren (z. B. Palmitinsäure) bzw. Wachse (z. B. Stearin) verwendet. Die beschichtete Menge beträgt in der Regel 1 bis 3 kg Beschichtungssubstanz pro t Granulat, vorzugsweise etwa 2 kg Beschichtungssubstanz pro t Granulat.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Produkt näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Kalidüngemittelgranulat ist ein Produkt, erhältlich durch das oben beschriebene Verfahren der vorliegende Erfindung. Dieses Produkt zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zum Stand der Technik die Abriebfestigkeit erhöht und die Feuchtigkeitsaufnahme verringert ist, wie in den folgenden Beispielen gezeigt. Gleichzeitig enthält das erfindungsgemäße Produkt dabei keine zusätzlich eingeführten Additive, wie eingangs genannt, insbesondere kein MgO bzw. kein CaO, das als Feuchtigkeitsaufnahme hemmendes Additiv in der oben diskutierten europäischen Anmeldung zugegeben wird. Das erfindungsgemäße Produkt, erhalten nach den wesentlichen Verfahrensstufen, wie oben beschrieben, weist vorzugsweise einen Abriebwert von < 4% auf, insbesondere bevorzugt von < 3,8% und insbesondere bevorzugt < 3% Der Abriebwert wird nach dem Kalistandard (Werkstandard KALI 97–147, 08/87) bestimmt. Dieser Abriebwert ist der Anteil < 0,5 mm in Masse-% der Einsatzmenge, der nach einer Exponierung des Probenmaterials in einer Schwingungsvorrichtung (Frequenz 240 min^–1, Amplitude 30 mm) in einer Pfanne mit 36 Stahlkugeln durch anschließende Siebung ermittelt wird. Die Abriebwerte nach der Methode Busch, die ebenfalls gebräuchlich ist, liegen in der Regel im Mittel um 10 bis 15% unter denen nach der Methode Kalistandard.

Die Feuchtigkeitsaufnahme, gemessen unter Standardbedingungen einer Temperatur von 20°C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 70%, bei einer Lagerdauer von 8 Tagen, beträgt beim erfindungsgemäßen Produkt vorzugsweise weniger als 2%, insbesondere bevorzugt weniger als 1,5% und insbesondere bevorzugt weniger als 1%. Durch zusätzliches Aufbringen der oben beschriebenen Beschichtungsschicht, d. h. durch Teilbeschichtung mit den oben beschriebenen organischen Substanzen, kann die Feuchtigkeitsaufnahme noch weiter reduziert werden, bevorzugt auf Werte von weniger als 1,8%, insbesondere bevorzugt weniger als 1% und stärker bevorzugt noch auf weniger als 0,8%.

Diese Werte gelten für ein Düngemittelgranulat, das nicht mit einer wasserabweisenden organischen Substanz teilbeschichtet ist.

Überraschend ist dabei, dass erfindungsgemäß das Kalidüngemittelgranulat keine oxidischen Zusätze enthalten muss, wie Calciumoxid oder Magnesiumoxid, die in der oben genannten EP 1048643 A2 als wesentliche Komponente zur Reduktion der Feuchtigkeitsaufnahme beschrieben sind. Da jedoch der Zusatz solcher Materialien mit den eingangs beschriebenen Problemen assoziiert ist, stellt die vorliegende Erfindung also ein insgesamt verbessertes Kalidüngemittelgranulat zur Verfügung.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt weiterhin dazu, dass, wie eingangs beschrieben, die spezifische Oberfläche der Granulatkörner verringert und die Kornform leicht verändert wird. Während die üblichen Granulate eckige, spitz zulaufende Formen aufweisen (aufgrund der bei der üblichen Behandlung entstehenden Bruchflächen), weist das Produkt der vorliegenden Erfindung eine eher runde Kornform auf, durch die Modifikation der Granulatkornoberfläche durch den Eintrag von kinetischer Energie durch das Vibrationsbehandlungsverfahren.

Insgesamt resultiert daraus ein Produkt mit einer verbesserten Lagerstabilität, insbesondere da die Feuchtigkeitsaufnahme verringert ist, was unerwünschte Verhärtung des Granulats (Verbacken) verhindert. Gleichzeitig ist durch die erhöhte Granulatfestigkeit die Staubentwicklung bei der Handhabung des Granulats verringert, was die Anwendbarkeit verbessert und gleichzeitig zu einer höheren Handhabungssicherheit beiträgt.

Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäße Produkt also durch eine bislang unerreichte Kombination an mechanischer Festigkeit und geringer Feuchtigkeitsaufnahme aus, wobei sichergestellt ist, dass keine oxidischen Additive eingesetzt werden müssen.

Im folgenden wird die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst als wesentliche Elemente zunächst einen Apparat, mit welchem die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebene Flüssigkeit (carbonathaltig oder silikathaltig) auf das Rohdüngemittelgranulat aufgebracht wird. Dieser Apparat ist bevorzugt ein Mischer, in welchem das Rohdüngemittelgranulat bewegt wird, während die Flüssigkeit zugegeben wird. Die Zugabe der Flüssigkeit kann entweder durch eine Einlassöffnung im Mischer erfolgen oder bevorzugt durch vorgesehene Sprühdüsen, wodurch eine bessere Verteilung der einzubringenden Flüssigkeit erreicht wird. Die Art des Mischers ist prinzipiell nicht beschränkt, bevorzugt sind jedoch Intensivmischer.

Das zweite Element der erfndungsgemäßen Vorrichtung ist eine Vibrationseinrichtung, in welcher die mit der Flüssigkeit versehenen Rohgranulatkörner behandelt werden, um die kinetische Energie durch Vibrationsschwingungen einzubringen. Dieses Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bevorzugt entweder eine Schwingrinne, so ausgestaltet, dass die mit der Flüssigkeit behandelten Rohdüngemittelgranulatkörner einer Frequenz von 15 bis 70 Hz bei einer Amplitude von 2 bis 20 mm ausgesetzt werden, bei einer Verweilzeit von 10 bis 180 s. Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen bevorzugten Bereiche für diese Parameter gelten auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Alternativ ist der Apparat zur Einbringung der kinetischen Energie als Einlaufzone eines vibrationsgestützten Trockners ausgestaltet. Dies vereinfacht insbesondere den apparativen Aufwand, da sich an den Eintrag der kinetischen Energie durch Vibration üblicherweise eine Trocknung in einem Trockner anschließt, beispielsweise einem Fließbett-Trockner oder einem vibrationsgestützten Trockner.

Optional umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weiterhin noch eine Vorrichtung zur Aufbringung der oben beschriebenen Beschichtungsschicht aus einem Amin, Öl, Wachs oder einem Gemisch davon. Diese Vorrichtung, die beispielsweise unterhalb der Trocknungseinheit angebracht werden kann, ist bevorzugt auch eine Sprühdüseneinrichtung, vorgesehen beispielsweise in einem höhenverstellbaren Wehr im Übergangsbereich Trocknung/Kühlung eines Fließbett-Trockners. Die Aufbringung erfolgt bevorzugt durch auswechselbare hydraulische Bedüsungseinrichtungen, wobei die Düsen vorzugsweise einzeln in Abhängigkeit vom Durchsatz druckgesteuert werden können. Üblicherweise erfolgt die Einstellung dabei so, dass das ca. 10 bis 15 cm hohe Granulatfließbett nicht durchstrahlt wird. Gegebenenfalls umfasst diese Einheit noch einen Apparat, der zur Erwärmung des aufzubringenden organischen Beschichtungsmittels dient, da beispielsweise bei Wachsen ein Aufschmelzen und bei Ölen oder Öl/Amin-Gemischen ein Temperieren notwendig ist.