Die Herstellung von mineralischen Düngemitteln als Granulat ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Gegenüber flüssigem oder feinpulvrigen Düngemitteln haben Düngemit- telgranulate Vorteile hinsichtlich Transport, Lagerung und Handhabung. Granulate sind daher eine der gebräuchlichsten Anwendungsformen von Düngemitteln.

An die Herstellung von Düngemittelgranulaten werden ver- schiedene Anforderungen gestellt. Zum einen soll das Granu- lat möglichst formgenau herstellbar sein. Eine möglichst gleiche Größe stellt definierte, gleichmäßige Zerfallsei- genschaften sicher, was für eine gezielte Nährstoffzufüh- rung notwendig ist. Da zudem Überkorn die maschinelle Aus- bringung des Düngemittels beeinträchtigen kann, muss dieses nach der Granulatherstellung vom Gutkorn getrennt und gege- benenfalls dem Produktionsprozess rückgeführt werden. Wei- terhin wird eine gute Bindung innerhalb des Granulatkornes verlangt, um auch nach längerer Lagerung Staubverluste beim Ausbringen des Düngemittels zu vermeiden. Schließlich soll das Granulat leicht und damit wirtschaftlich herstellbar sein.

Im Stand der Technik ist es bekannt, bei der Granulather- stellung von Düngemittel mit Methylenharnstoff ein Binde- mittel beizumengen. Diese Bindemittel haben aber in der Re- gel keine Nutzwirkung zur Nährstoffeinbringung und können unter Umweltgesichtspunkten eine Belastung darstellen. Die Verwendung von Bindemitteln ist daher aus ökonomischen und ökologischen Gründen nachteilig.

Weiterhin besteht das Problem, dass Methylenharnstoff kei- ner hohen thermischen Belastung ausgesetzt werden kann, da sich dieser leicht zersetzt und dabei Ammoniak freigesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Düngemittelgranulates mit Methylenharnstoff anzugeben, mit welchem das Düngemittel- granulat wirtschaftlich, mit hohem Nährstoffgehalt und zu- gleich ohne wesentliche Schädigung des Methylenharnstoffes erzeugbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Verfahren ist die Erfin- dung dadurch gekennzeichnet, dass der Methylenharnstoff alleine oder zusammen mit weiteren Düngemittelkomponenten als Düngemittelgrundstoff bei Umgebungstemperatur in einen Extruder eingeleitet wird, dass der Düngemittelgrundstoff in dem Extruder erwärmt und Wasser zugesetzt wird, dass bei der erhöhten Temperatur der Düngemittelgrundstoff mit dem Wasser zu einer plastischen Masse verarbeitet wird und dass die plastische Masse zu Granulat geformt und auf Umgebungs- temperatur abgekühlt wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Methylenharn- stoff bei einer erhöhten Temperatur stark wasserlöslich ist und mit geringen Mengen Wasser eine pasteuse, plastische Masse bildet. Diese pasteuse, plastische Masse ist zur Ex- trusion hervorragend geeignet und kann zudem weitere pul- verförmige Düngemittelkomponenten aufnehmen und einbinden.

Bei einer Abkühlung dieser pasteusen, plastischen Masse auf Umgebungstemperatur, also eine Temperatur zwischen 5 bis o 20 C, nimmt die Löslichkeit von Methylenharnstoff in Wasser stark ab, so dass ein ausreichend festes Granulat ohne aufwendige thermische Trocknung gebildet werden kann.

Im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung sind als Methy- lenharnstoff insbesondere Dimethylentriharnstoff, Trimethy- lentetraharnstoff, Tetramethylenpentaharnstoff und Penta- methylenhexaharnstoff sowie Mischungen hieraus zu verste- hen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass ein Düngemittelgranulat ohne Bindemittel und eine wesentliche thermische Beanspruchung herstellbar ist. Der eingesetzte pulvrige Methylenharnstoff dient als eine Art Bindemittel, wobei dieses jedoch selbst von den Pflanzen als Nährstoff aufnehmbar ist. Der Zusatz anderer bzw. weiterer Binde- mittel ist grundsätzlich nicht notwendig. Mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren können nichtstaubende und besonders abriebfeste Granulate mit Größen zwischen 0,2 bis 4 mm her- gestellt werden, wobei diese Granulate unabhängig von deren Größe nahezu gleichbleibende gute Zerfallseigenschaften aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich somit insbesondere zur Verarbeitung von pulvrigen Düngemittelmi- schungen sogar mit Eisen II, welches bekanntlich sehr tem- peraturempfindlich ist. Des weiteren ist sogar eine Umar- beitung von fertigen Granulaten in kleinere oder größere Granulatgrößen ohne Veränderung des Nährstoffgehaltes mög- lich.

Grundsätzlich kann ein Düngemittelgranulat mit bis zu 100 % Methylenharnstoff hergestellt werden. Ein besonders guter Zusammenhalt innerhalb des Granulatkornes wird erfindungs- gemäß aber dadurch erreicht, dass die Masse aus 10 % bis 60 % Methylenharnstoff gebildet wird. Abhängig von der Eigen- schaft der weiteren Düngemittelkomponenten kann der geeignete Gehalt an Methylenharnstoff in einfacher Weise durch Versuche bestimmt werden.

Mit dem erfindungsgemäßem Verfahren können zusammen mit dem Methylenharnstoff beliebige weitere mineralische Salze so- wie Spurenelemente und sogar organische Düngemittelkompo- nenten in gewissem Umfang mitverarbeitet werden.

Hinsichtlich der mineralischen Salze sind die Düngemittel- komponenten insbesondere aus der nachfolgend genannten Gruppe ausgewählt. Diese Gruppe besteht aus Ammoniumnitrat, Ammoniummolybdat, Ammoniumsulfat, Borsäure, Calciumnitrat, Cobaltsulfat, Colemanit, Dicalciumphosphat, Eisensulfat mo- nohydrat, Eisensulfat heptahydrat, Eisen EDTA, Harnstoff, Kaliumnitrat, Kaliumsulfat, Kaliumhydrogenphosphat, Kiese- rit, Kobaldsulfat, Kupfer EDTA, Kupfersulfat, Magnesium- oxid, Magnesiumphosphat, Mangansulfat, Mangan EDTA, Monoam- moniumphosphat, Natriummolybdat, Steinmehl, Zinksulfat und Zink EDTA.

Damit können N-, P-oder K-Düngemittel hergestellt werden.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die mineralischen Salze zur Bildung eines NPK-Düngemittels ausgewählt werden.

Eine besonders schnelle und schonende Verfahrensdurchfüh- rung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Dünge- mittelgrundstoff in dem Extruder auf eine Temperatur zwi- o o schen 50 C und 120 C, insbesondere zwischen 00 60 C bis 80 C, erwärmt wird. In diesem Temperatur- bereich wird einerseits eine gute Löslichkeit des Methylen- harnstoffes in Wasser erreicht, während andererseits die thermische Belastung zumindest bei einer Extruderdurchlauf- zeit von unter zwei Minuten noch ausreichend gering ist. In dem genannten Temperaturbereich konnte in dieser Zeitspanne keine nennenswerte Veränderung des Methylenharnstoffes oder eine Oxidation des Eisen II zu Eisen III als weitere Kompo- nente festgestellt werden.

Grundsätzlich kann das Verfahren auch unter Zugabe einer gewissen geringen Menge. eines zusätzlichen Bindemittels durchgeführt werden. Im Vergleich zu bisherigen Verfahren kann aufgrund der erfindungsgemäßen Wirkung bei der Her- stellung von Düngemittelgranulat die Zugabe solcher nicht zur Nährstoffversorgung dienenden Komponenten jedoch dra- stisch reduziert werden. Nach der Erfindung ist es jedoch besonders vorteilhaft, dass die Verarbeitung zur plasti- schen Masse ohne Zugabe eines Bindemittels durchgeführt wird.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass zur Herstellung der plastischen Masse 1 % bis 10 % Wasser, vorzugsweise 3 % bis 6 % Wasser zugesetzt wird. Ein derartiger Wasseranteil gewährleistet bei den angegebenen Temperaturbereichen einerseits eine ausreichende Löslich- keit und damit ein gutes Bilden der plastischen Masse, wäh- rend andererseits nach Bildung des Granulates keine oder eine allenfalls sehr kurze thermische Trocknung notwendig ist. Dies ist sowohl hinsichtlich des Energieverbrauchses als auch zur Vermeidung einer thermischen Belastung der Düngemittelkomponenten vorteilhaft.

Es ist erfindungsgemäß, dass zum Bilden der plastischen Masse ein Mehrwellen-Extruder eingesetzt wird. Mit einem Extruder kann das gesamte Verfahren in einer einzelnen Vor- richtung durchgeführt werden. Dabei werden die einzelnen Düngemittelkomponenten in den Extruder zugeführt, dort ver- mischt und unter der mechanischen Bearbeitung oder zusatz- lich durch Heizelemente erwärmt. Nach Zusetzung des Wassers wird durch Einwirkung vom Misch-und Knetextruder die pla- stische Masse gebildet und am Ausgang des Extruders durch ein Formwerkzeug entsprechend der gewünschten Granulatgröße unter gleichzeitiger Abkühlung ausextrudiert. Das Verfahren kann in einem Mehrwellen-Extruder mit insbesondere zwei kämmenden Extruderschnecken besonders schnell und damit schonend durchgeführt werden. Für einen gleichmäßigen Mate- rialaustrag ist insbesondere ein gegenläufig angetriebener Doppelwellenextruder bevorzugt.

Grundsätzlich kann zwar die Granulatbildung auch getrennt von dem Extruder in einer separaten Vorrichtung, etwa durch Agglomerieren erfolgen. Es ist jedoch bevorzugt, dass vor einem Austrittsende des Extruders die plastische Masse ge- kühlt und bei Austritt aus dem Extruder zu dem Granulat abgelängt wird. Hierzu wird einem Formwerkzeug am Extruder- austritt ein Schneidwerkzeug zugeordnet, welches das aus- tretende Extrudat ablängt. Dabei ist es bevorzugt, wenn das o Extrudat auf ca. 60 C bei Austritt abgekühlt wird.

Zur Verbesserung der Abriebfestigkeit des Granulates ist es nach einer weiteren Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass das Granulat rondiert wird. Hierzu kann eine hinlänglich bekannte Rondiermaschine verwendet werden.

Zur bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird ein zwei- welliger Misch-und Knetextruder in Kombination mit einem Rondiergerät eingesetzt, welche nachfolgend beschrieben werden.

Der Extruder umfasst zwei nebeneinanderliegende, ineinan- dergreifende Schneckenwellen, die aus Schneckenbüchsen und Knetelementen verschiedener Steigung und Länge zusammenge- setzt sind.

Sie streifen sich gegenseitig und das Gehäuse mit engem Spiel ab, wodurch zwangsläufig eine Selbstreinigung er- reicht wird ohne tote Ecken im Schneckengrund oder über dem Sattel. Das System ist weitgehend unabhängig von der Rei- bung zwischen Produkt und Gehäusewandung, so dass es auch bei starker Unterfüllung noch einwandfrei arbeitet.

Mit den Knetelementen, die in Anordnung, Zahl, Steigungs- richtung und Versatzwinkel variiert werden können, lassen sich die für das jeweilige Verfahren notwendigen Effekte gezielt herbeiführen. Die freien Querschnitte verändern sich während einer Umdrehung im Verhältnis 5 : 3. Dabei wir- ken in und auf das Produkt Scherkräfte aus den Geschwindig- keitsgefällen und formverändernde Normalkräfte aus der Vo- lumenänderung. Letztere zwingen das Produkt in die benach- barte Zone. Durch entsprechenden Versatz der Knetelemente wird der überwiegende Materialanteil axial stromabwärts gefördert oder in einem"Pilgerschritt"zuruckgefördert. So werden Längsmischwirkungen, Energieeinleitung und Verweil- zeitspektrum gezielt beeinflusst.

Die Extruderschnecken werden aus einzelnen, auf Wellen auf- gezogene ein-und zweigängigen Schneckenbüchsen und Knet- blöcken zusammengesetzt, so dass eine optimale Anpassung möglich ist, ebenso ein rascher auch partieller Austausch einzelner Elemente. Die Schneckenwellen sind zwischen Ge- triebe und Verfahrensteil gekuppelt, so dass sie abgezogen werden können.

Der Verfahrensteil ist aus einzelnen Gehäuseschüssen zusam- mengesetzt, wodurch eine individuelle Anpassung an die er- forderliche Verfahrenslänge möglich ist. Bei verschleißen- den oder korrosiven Produkten erhalten die Gehäuse leicht auswechselbare Büchsen aus entsprechenden Werkstoffen. Die Gehäuse besitzten Längsbohrungen für Umlauftemperierung durch Wärmeträger. Jeder Gehäuseschuss sowie die Schnek- kenwellen können getrennt temperiert werden. Eine Wasser- zuleitung kann an einer oder mehreren Stellen des Gehäuses erfolgen.

Die Entfernung flüchtiger Mischungsbestandteile ist über entsprechende Gehäuseöffnungen mit oder ohne Vakuum mög- lich. Die Abdichtung gegenüber den stromauf-und abwärtsge- legenen, benachbarten Zonen erfolgt durch das Produkt. Zur Erfassung von Mischguttemperaturen und Druck können in Ge- häusebohrungen Fühler vorgesehen werden. Die Mischgutkom- ponenten werden entsprechend den technologischen Erforder- nissen entweder volumetrisch oder gravimetrisch als Vor- mischung oder Einzelkomponenten in einen gemeinsamen Ein- lauf dosiert oder in Teilströmen an mehreren Stellen zuge- geben. Das Produkt wird unter Druck axial mit direkter Ver- formung über angeflanschte Granuliervorrichtungen ausgetra- gen.

Anschließend wird das Granulat einem Rondiergerät zuge- führt. Das Rondiergerät ist für den Chargenbetrieb zur Ausrundung von feucht extrudierten Produkten oder vorge- formter Extrudaten mit Durchmesser von 300 bis 3000 Fm ausgelegt.

Im Rondiergerät werden vorgeformte Produkte in eine gleichmäßige, spiralbahnförmige Umwälzbewegung versetzt.

Diese Bewegung wird durch die Überlagerung von Luftstrom-, Zentrifugal-bzw. Gravitationskräften erreicht.

In der Rollphase der Produkte nehmen die Reibungskräfte der Rotorscheibe und der Behälterwand Einfluss auf die Form des Produktes. Die Produkte werden durch die Einfüllstutzen auf die drehende Rotorscheibe aufgegeben. Die aus der Drehbewe- gung resultierende Zentrifugalkraft fördert das Produkt ge- gen die Behälterwand.

Die Rotation der Rotorscheibe, das nachdrängende Produkt und die vom seitlichen Luftspalt eintretende Luft erzeugen eine kreisende Produktbewegung an der Behälterwand. Nach einer Verweilzeit, die von der Drehzahl der Rotorscheibe und der Produktbeschaffenheit bestimmt wird, wird das Ge- rät über die Entleerklappe entleert. Zur Verlängerung der Verweilzeit können mehrere Rondiergeräte kaskadenartig übereinander installiert werden.

Bei einer versuchsweisen Durchführung des Verfahrens auf dem oben beschriebenen Extruder wurden folgende Ergebnisse er- mittelt.

Mit steigender Gehäusetemperatur erhöht sich die Intensität der Plastifizierung, bis es bei zu hohen Temperaturen von o o weit über 100 C, etwa über 120 C, das Produkt zer- setzt. Der Druck und die spezifische Energie sinken durch die von außen zugeführte Konvektionswärme, welche eine Vis- kositätserniedrigung der plastischen Masse bewirkt. Die Dichte bleibt nahezu konstant, wogegen die Temperatur bis zur Zersetzung ansteigt. Bei deutlich erhöhter Drehzahl auf 200 1/min lässt sich auch bei niedrigen Gehäusetemperaturen ein Produkt extrudieren, da bei gleicher Materialtemperatur und entsprechend kurzer Verweilzeit das Material sich nicht mehr zersetzt.

In den Versuchsreihen konnten Granulate der unterschied- lichsten Formulierung und Zusammensetzung hergestellt wer- den mit sehr guten Zerfallseigenschaften und einem Stauban- teil von unter <0,2 %. Es hat sich weiter ergeben, dass ich durch die mechanische und thermische Behandlung keine Ver- änderung des Methylenharnstoffes und keine Oxidation des Eisen II zu Eisen III aufgetreten ist. Weiter wurde festge- stellt, dass die Produktqualität gleichbleibend ist und die Granulate eine hohe Homogenität aufweisen. Es wird ermög- licht, die vom Anwender geforderten Qualitätsparameter wie hohe Festigkeit und ein nach der Ausbringung schneller Zer- fall in einem Produkt zu vereinigen.

Bei diesen extrudierten Düngemitteln wurde neben der großen Festigkeit, der guten Transport-und Lagerfähigkeit auch ein rascher Zerfall nachgewiesen.

Aufgrund von Recherchen in anderen Produktionsbereichen wurde festgestellt, dass ein Vorteil gegenüber anderen Verfahren darin besteht, dass der Extruder flexibler, schneller und mit einem geringeren Restvolumen im Prozess betrieben werden kann. Durch den Gutkornanteil, der bei 90 bis 98% liegt, fallen nur geringe Mengen an, die in den Pro- zess zurückgeführt werden können.

In bisherigen Verfahren wurden aufgrund der chemischen und physikalischen Eigenschaften Düngemittel extrudiert, deren Rohstoffe erhebliche Mengen Binde-oder Plastifizierungs- mittel zugesetzt wurden. Da es sich hierbei nicht um Nähr- stoffträger handelt, ist das Spektrum der Formulierung ein- geschränkt. Bei erfindungsgemäß hergestellten Düngemitteln ist dies nicht notwendig. Vielmehr hat Methylenharnstoff einen besonders hohen Stickstoffanteil.