AT500345A1

AT500345A1 - Biologisch wirksames kalkdüngemittel aus hochofenschlacken

Info

Publication number: AT500345A1
Application number: AT0102600A
Authority: AT
Original assignee: Voest Alpine Stahl Donawitz
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2005-12-15

Description

Biologisch wirksames Kalkdüngemittel aus Hochofenschlacken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von biologisch wirksamen Kalkdüngemittel aus Hochofenschlacke für land- und forstwirtschaftlich genutzte Böden.

Weiters umfaßt die Erfindung ein Kalkdüngemittel aus Hochofenschlacke.

Durch intensive Ackernutzung und dergleichen Fruchterstellung sowie in der Forstwirtschaft kann der pH -Wert im Boden abgesenkt sein und weist oft niedrige Werte zwischen pH3 und pH6 auf. Ertragsbedingt soll jedoch zum Beispiel in Ackerböden ein pH-wert von 6,5 angestrebt werden, wobei auch der Gehalt an pflanzenverfügbarem Phosphat den Wert 5 mg PO 5/100g wesentlich überschreiten soll. Dies begründet eine abgestimmte Düngung der Flächen.

Zur Anhebung des pH-Wertes von sauren Böden ist es bekannt, Kalkdüngemittel wie Branntkalk, karbonatische Düngekalke, Mischkalk, Dolomit und dergleichen einzusetzen, wobei jeweils die basisch wirksamen Bestandteile die Säurepufferkapazität eines Düngemittels darstellt.

Der Vermahlungsgrad bzw. eine Verwendung entsprechend feiner Siebfraktionen von Kalkdüngemitteln führt dabei zu einer Vergrößerung der Oberfläche und damit zu einer Beschleunigung der Umsetzung im Boden.

Durch eine schnelle Wirkung von Kalkdüngemitteln, insbesondere Branntkalk, kann es allerdings zu unterwünschten Auswirkungen wie erhöhte Mineralisation, Festlegung von Spurenelementen und insbesondere Zerstörung von Mikroorganismen im Boden kommen. Feinvermahlener Branntkalk reagiert bereits sehr schnell mit Wasser, so daß zur Vermeidung dieser Probleme eine Begrenzung der Aufwandmengen empfohlen wird. Dabei kann es jedoch bereits nach kurzer Zeit wieder zu einer Kalkunterversorgung und einem Absinken des pH-Wertes im Boden kommen, was eine erneute feindosierte Kalkdüngung erfordert. • · · · • · » « • · t · • * · · · ·

Hochofenschlacke in Sandform wurde bereits allein und in Verbindung mit Konverter- und Thomasschlacke als Düngemittel eingesetzt. Allerdings erschient einerseits die Löslichkeit der Wirkstoffe in Abhängigkeit vom pH-Wert des Bodens unbefriedigend, andererseits war eine Verfügbarkeit von Phosphat gering.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von biologisch wirksamem Kalkdüngemittel für land- und/oder forstwirtschaftlich genutzte Böden aus Hochofenschlacke zu schaffen, welches Kalkdüngemittel bei Erhalt der Mikroorganismen bzw.Mikrobiologie des Bodens dessen Säurepufferung, die Nährstoffwirkung auf die Pflanzen, die Phophorverfügbarkeit und den Pflanzenertrag langzeitlich sicherstellt.

Ferner setzt sich die Erfindung zum Ziel, ein Kalkdüngemittel der eingangs genannten Art zu schaffen, welches weite Dosierungstoleranzen ermöglicht und dessen Löslichkeit in der Zeit vom pH-Wert des Bodens abhängt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß die Möllerung des Hochofens derart vorgenommen wird, daß die abgestochene Schlacke Konzentrationen der Elemente, umgerechent in Oxidanteilen, in Gew.-% von

CaO 28,0 bis 36,0 MgO 6,0 bis 15,0 KO 1,0 bis4,0 2

MnO 0,6 bis 2,5

Na O bis 1,8 2

SiO 33,0 bis 41,0 2 AI O bis 15,0 2 3

Fe 03 bis 1,8 2 mit der Maßgabe aufweist, daß der Basizitätsgrad BA, das ist die Summe der basisch wirksamen Oxide gebrochen durch die sauer wirksamen Bestandteile 0,75 bis geringer als 1,0 beträgt, und daß die flüssige Schlacke mit einem Kühlmittel - 2 - verstärkt gekühlt und in amorpher Form zur Erstarrung gebracht wird, wonach eine Klassierung, insbesondere eine Siebtrennung bis zu einer maximalen Korngröße von 6 mm zur Erstellung des silikatischen Kalkdüngemittels erfolgt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in den ausgewogenen Anteilen von basisch wirksamen Bestandteilen und zwar CaO, MgO,

Na Ο, K 0, und jenen, die als Säure wirksam sind, in erster Linie SiO sowie in der 2 2 2 amorphen Struktur des Schlackensandes.

Gemäß den physikalisch-chemischen Gesetzmäßigkeiten der metallurgischen Reaktionen sind AI O Fe 0 und Cr 0 als amphotere Oxide anzusehen, welche sich 2 3„ 2 3 2 3 auch im Boden gleichartig verhalten.

Es wurde als erforderlich erkannt, daß der Basizitätsgrad der Schlacke kleiner als 1 eingestellt wird, um die nötige SiO^-Menge im vollkommen amorphen silikatischen

Kalk vorzusehen. Geringere Basizitätsgrade als 0,75 senken die Gehalte an basisch wirksamen Bestandteilen und sind nachteilig im Hinblick auf eine Ausgewogenheit des Düngers.

Es ist wichtig, daß die Schlacke verstärkt gekühlt wird, um eine amorphe Erstarrungsstruktur sicherzustellen, weil kristalline Bestandteile in sauren Böden nicht in ausreichendem Maße löslich sind. Aus Aufbringungsgründen ist es vorteilhaft, die Korngröße auf höchstens 6 mm einzustellen und derart j^n-dera$ ein leicht handhabbares silikatisches Kalkdüngemittel zu erstellen. Es hat sich gezeigt, daß die Düngemittelkörner porös sind und im Boden feuchtigkeitsbedingt sich Risse in den Körnern bilden, so daß eine feinere Vermahlung der Schlacke im Hinblick auf eine Langzeitdüngung nicht erforderlich ist.

Wenn die verstärkte Kühlung der flüssigen Schlacke durch Wasser mit einer Menge von größer als 15m3 /t Schlacke, vorzugsweise größer als 30m3 t/Schlacke, insbesondere größer als 35 m3/1 Schlacke und die Erstarrung ausschließlich in I • · · amorpher Form erfolgen, werden auch ungünstige chemische Reaktionen, zum Beispiel die Bildung von H_S weitgehend vermieden.

Die Gesamtwirkung des silikatischen Ca/Mg-Düngers kann durch Einengung der Grenzen der Schlackenbestandteile auf erhöhtes Niveau gebracht werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn die abgestochene Schlacke Konzentrationen, umgerechnet in Oxidanteilen, in Gew.-% von

CaO 29,5 bis 34,2 MgO 8,0 bis 12,0 KO 2 1,5 bis 2,9 MnO 1,5 bis 2,4 NaO 2 0,5 bis 1,5 SiO 2 36,1 bis 43,2 AIO 2 3 bis 14,0 Fe O bis 1,3 aufweist und daß der Basizitätsgrad BA 0,8 bis 0,95 beträgt.

Das weitere Ziel der Erfindung wird bei einem Kalkdüngemittel für land- und/oder forstwirtschaftlich genutzte Böden bestehend aus Hochofenschlacke dadurch erreicht, daß die Hochofenschlacke eine amorphe Form bzw. keine definierte Mineralzusammensetzung mit der Maßgabe besitzt, daß die Konzentration der jeweiligen Elemente umgerechnet in Oxidanteilen in Gew.-%

CaO 28,0 bis 36,0 MgO 6,0 bis 15,0 KO 1,0 bis4,0 2

MnO 0,6 bis 2,5

Na O bis 1,8 2

SiO 33,0 bis 41,0 2 - 4 - • · ♦ 1 * · · *·· · ···· ··· AI 0 bis 15,0 2 3

Fe O bis 1,8 2 3 beträgt, wobei die Schlacke einen Basizitätsgrad BA, das ist die Summe der basisch wirksamen Oxide gebrochen durch die sauer wirksamen Bestandteile von BA = 0,75 bis 1,0 aufweist und zur Erstellung des silikatischen Kalkdüngemittels die Korngröße auf höchstens 6 mm eingestellt ist.

Durch die amorphe Struktur der Schlacke und die Zusammensetzung ist sichergestellt, daß keine in verdünnten Säuren unlösliche Anteile vorliegen. Im Boden unter sauren Bedingungen wird sich also in der Zeitfolge das aus Hochofenschlacke gewonnene Düngemittel vollständig auflösen und damit die basische Wirkung gezielt freisetzen.

Im Vergleich mit dem erfindungsgemäßen silikatischen Kalkdüngemittel ist festzustellen, daß Branntkalk bereits mit Wasser sehr schnell reagiert. Durch ein Aufbringen von Branntkalk können insbesondere die Mikroorganismen zerstört werden, wobei durch Auswaschungseffekte ein oftmaliges Aufbringen von geringen Mengen als günstig erscheint.

Karbonatische Düngekalke lösen sich wie das erfindungsgemäße Düngemittel nur in Säuren, so daß diese in stark sauren Böden schneller und in schwach sauren Böden langsamer zur Wirkung kommen, Allerdings sind die karbonatischen Düngemittel weitgehend silikatfrei, so daß von diesen keinerlei Wirkung von Silizium auf Boden und Pflanzen ausgehen.

Die Kieselsäure übt bei zahlreichen Kulturpflanzen positive Effekte auf das Wachstum und die Morphologie aus. Es ist bekannt, daß eine Kieselräuredüngung die Widerstandskraft der Pflanze gegenüber pilzlichen und tierischen Schaderregern erhöht. Durch die Düngung auch mit Silikaten wird weiters die wichtige Phosphoraufnahme der Pflanze gefördert, weil Silizium im Boden die Phosphorverfügbarkeit steigert. Eine Basen- und Silikatzufuhr verbessert, wie ~5~ gefunden wurde, auch die Bodenstruktur und führt zu hohen Erträgen, wobei diese vorteilhafte Wirkung bei den erfindungsgemäßen silikatischen Kalkdüngemitteln aus Hochofenschlacke offensichtlich durch das pH-bedingte Lösungsverhalten über lange Zeitspannen erhalten bleibt.

Wenn die Konzentrationen der Elemente umgerechnet in Oxidanteilen in Gew.-%

CaO 29,5 bis 34,2 MgO 8,0 bis 12,0 KO 2 1,5 bis 2,9 MnO 1,5 bis 2,4 NaO 2 0,5 bis 1,5 SiO 2 36.1 bis 43,2 AIO 2 3 bis 14,0 Fe 0 bis 1,3 2 3 aufweist und der Basizitätsgrad BA 0,8 bis 0,95 beträgt, ist eine besonders wirkungsvolle und auf viele Kulturpflanzen abgestimmte Düngung erreichbar.

In Abhängigkeit vom pH-Wert des Bodens werden beim erfindungsgemäßen Dünger nicht nur die basisch wirksamen Bestandteile, insbesondere die Ca- und Mg-Bestandteile, mengenmäßig abgestimmt in der Zeitfolge freigesetzt, sondern es erfolgt auch die gewünschte Bereitstellung von wasserlöslichen Silikaten.

Das erfindungsgemäße biologische silikatische Kalkdüngemittel wirkt also selbstregulierend hinsichtlich des gewünschten pH-Wertes im Boden und steigert in diesem die Verfügbarkeit der Nährstoffe für Pflanzen bei vorteilhaftem Erhalt der Mikroorganismen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von biologisch wirkendem Kalkdüngemittel aus Hochofenschlacke für land-und/oder forstwirtschaftlich genutzte Böden, dadurch gekennzeichnet, daß die Möllerung des Hochofens derart vorgenommen wird, daß die abgestochene Schlacke Konzentrationen der Elemente, umgerechnet in Oxidanteilen, in Gew.-% von CaO 28,0 bis 36,0 MgO 6,0 bis 15.0 KO 2 1,0 bis 4,0 MnO 0,6 bis 2,5 NaO 2 bis 1,8 SiO 2 33,0 bis 41,0 AIO 2 3 bis 15 Fe 0 2 3 bis 1,8 mit der Maßgabe aufweist, daß der Basizitätsgrad BA, das ist die Summe der basisch wirksamen Oxide gebrochen durch die sauer wirksamen Bestandteile 0,75 bis geringer als 1,0 beträgt, und daß die flüssige Schlacke mit einem Kühlmittel verstärkt gekühlt und in amorpher Form zur Erstarrung gebracht wird, wonach eine Klassierung, insbesondere eine Siebtrennung bis zu einer maximalen Korngröße von 6 mm zur Erstellung des silikatischen Kalkdüngemittels erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte Kühlung durch Wasser mit einer Menge von größer als 15m1 /t Schlacke, vorzugsweise mit mehr als 30m1 /t Schlacke, insbesondere größer als 35m1 /t Schlacke und die Erstarrung ausschließlich in amorpher Form erfolgen - 7 - 1 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestochene Schlacke Konzentrationen der Elemente, umgerechnet in Oxidanteilen, in Gew.-% von CaO 29,5 bis 34,2 MgO 8,0 bis 15,0 KO 2 1,5 bis 2,9 MnO 1,0 bis 2,4 NaO 2 0,5 bis 1,5 SiO 2 3,61 bis 43,2 AI20 3 bis 14.0 Fe 0 bis 1,3 aufweist und daß der Basizitätsgrad BA 0,8 bis 0,95 beträgt.
4. Kalkdüngemittel für land-und/oder fortwirtschaftlich genutzte Böden bestehend aus Hochofenschlacke, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochofenschlacke eine amorphe Form bzw. keine definierte Mineralzusammensetzung mit der Maßgabe besitzt, daß die Konzentration der jeweiligen Elemene umgerechnet in Oxidanteilen in Gew.-% CaO 28,0 bis 36,0 MgO 6,0 bis 10,0 KO 2 1,0 bis 4,0 MnO 0,6 bis 2,5 NaO 2 bis 1,8 SiO 2 33,0 bis 41,0 AIO 2 3 bis 15,0 Fe O 2 3 bis 1,8 beträgt, wobei die Schlacke einen Basizitätsgrad BA , das ist die Summe der basisch wirksamen Oxide gebrochen durch die sauer wirksamen Bestandteile von BA = 0,75 bis geringer als 1,0 aufweist und zur Bildung des silikatischen Kalkdüngemittels die Korngröße auf höchstens 6 mm eingestellt ist.
5. Kalkdüngemittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die -e- Konzentration der jeweiligen Elemente, umgerechnet in Oxidanteilen in Gew.-% CaO 29,5 bis 34,2 MgO 8,0 bis 12,0 KO 1,5 bis2,9 2 MnO 1,0 bis 2,4 NaO 0,5 bis 1,5 SiO 36,1 bis 43,2 2 AI 0 bis 14,0 2 3 Fe O bis 1,3 2 3 aufweist und daß der Basizitätsgrad BA 0,8 bis 0,95 beträgt.
13. Juni 2000 - 9 - re: Österreichische Patentanmeldung A 1UZÖ/2UUU Voest-Alpine Stahl Donawitz Gn\b.H............. • · · · · ···· • · ······· · · · ·· · · · · ··· ······ · ♦ · · Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Kalkdüngemittel für land- und/oder forstwirtschaftlich genutzte Böden aus einer flüssigen Hochofenschlacke, deren Zusammensetzung über die Möllerung eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlacke mit Konzentrationen der Elemente, umgerechnet in Oxidanteilen, in Gew.-% von CaO 28,0 bis 26,0 MgO 6,0 bis 15,0 K20 1,0 bis 4,0 MnO 0,6 bis 2,5 Na20 bis 1,8 Si02 33,0 bis 41,0 ai2o3 bis 15 Fe203 bis 1,8 mit der Maßgabe, dass der Basizitätsgrad BA, das ist die Summe der basisch wirksamen Oxide gebrochen durch die sauer wirksamen Bestandteile auf 0,75 bis geringer als 1,0 eingestellt wird, worauf die flüssige Schlacke abgestochen wird und mittels Kühlung durch Wasser mit einer Menge von größer als 15 m3/t Schlacke in amorpher Form zur Erstarrung gebracht wird, wonach eine Klassierung, insbesondere eine Siebtrennung, bis zu einer maximalen Korngröße von 6 mm zur Erstellung des Kalkdüngemittels erfolgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch Wasser mit einer Menge von größer als 30 m3/t Schlacke, insbesondere größer als 35 m3/t Schlacke und die Erstarrung ausschließlich in amorpher Form erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abgestochene Schlacke Konzentrationen der Elemente, umgerechnet in Oxidanteilen, in Gew.-% von NACHGEREICHT CaO 29,5 bis 34,2 MgO 8,0 bis 12,0 K20 1,5 bis 2,9 MnO 1.0 bis 2,4 Na20 0,5 bis 1,5 Si02 36,1 bis 41,0 ai2o3 bis 14,0 Fe203 bis 1.3 aufweist und der Basizitätsgrad BA 0,8 bis 0,95 beträgt. 4. Körniges Düngemittel für land- und/oder forstwirtschaftlich genutzte Böden bestehend aus Hochofenschlacke, wobei a) die Hochofenschlacke amorph bzw. ohne definierte Mineralzusammensetzung vorliegt und b) die Konzentrationen der jeweiligen Elemente umgerechnet in Oxidanteilen in Gew.-% CaO 28,0 bis 36,0 MgO 6,0 bis 15,0 K20 1,0 bis 4,0 MnO 0,6 bis 2,5 Na20 bis 1,8 Si02 33,0 bis 41,0 ai2o3 bis 15,0 Fe203 bis 1,8 betragen, wobei die Hochofenschlacke einen Basizitätsgrad BA, das ist die Summe der basisch wirksamen Oxide gebrochen durch die sauer wirksamen Bestandteile von BA = 0,75 bis 1,0 aufweist, und c) die Korngröße auf höchstens 6 mm eingestellt ist und wobei d) die Körner porös sind. 5. Düngemittel nach Anspruch 4, wobei die Konzentrationen der jeweiligen Elemente umgerechnet in Oxidanteilen in Gew.-% NACHGEREICHT CaO 29,5 bis 34,2 MgO 8,0 bis 12,0 K20 1,5 bis 2,9 MnO 1,5 bis 2,4 Na20 0,5 bis 1,5 Si02 36,1 bis 41,0 • · ······· * · · ·· · · · · ··· ···♦♦♦ · ··· 203 bis 14, Fe203 bis 1,3 und der Basizitätsgrad BA 0,8 bis 0,95 betragen. Wien, am «ΛΒ Stahl Donawitz GmbH (jlurch: Voest-Alpi DipUlng(q Dipl*-Ing

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