Verfahren zur Herstellung eines stickstoffhaltigen Humuskörpers. Mit der rasch zunehmenden Produktion von synthetischem Ammoniak muss jede neue Möglichkeit begrüsst werden, dieses zu festen Düngemitteln weiter zu verarbeiten. Vom agrikulturchemischen Standpunkt aus ist es hierbei wünschenswert, solche Bindungsfor men zu finden, bei denen mit dem Ammoniak keine bodenfremden oder gar den Boden in urigünstigem Sinne verändernden, zum Bei spiel säuernden Ballaststoffes auf den Acker gebracht werden.
Ferner dürfte in der kommenden Entwicklung der Kunstdünger wirtschaft das Bedürfnis wachsen, die For men der Mineraldüngung mehr als bisher den organischen Naturdüngern anzugleichen, ins besondere für solche Länder, bei denen aus andern Gründen die innige Verknüpfung von Acker- und Viehwirtschaft undurchführbar ist.
Aus diesen Erwägungen heraus wurde auf den alten Vorschlag zurückgegriffen, Torf und andere huminsäurehaltige Natur stoffe zur Bindung des Ammoniaks auszu- nutzen. Aber die Aufnahmefähigkeit dieser Körper für Ammoniak ist für praktisebe Zwecke gering.
Sieht man von der 11eiige Ammoniak ab, die rein physikalisch gebun den, also im Wassergehalt des Torfes gelöst oder an der Oberfläche reversibel adsorbiert ist, und daher leicht wieder zu Verlust geht und physiologisch schädlich wirken kann, so ist die rein chemische Bindungskraft des Torfes für Ammoniak nur sehr beschränkt und entspricht dessen Gehalt an freien Flu- minsäuren. Beziffert man das Äquivalent- gewicht des Torfes mit durchschnittlich<B>300</B> (vergl. Sven Oden, "Die Huminsäuren")
und nimmt ihn als ausschliesslich aus solchen Huminsäuren bestehend an, so müsste der maximale Stickstoffgehalt eines solchen Pro duktes etwa .1,5 % , bezogen anf die Trocken substanz, betragen. Versuche zeigten, dar man kaum über 3 % hinauskommen kann. Ein solcher Stickstoffgehalt ist aber als für einen modernen Stickstoffdünger bei weitem zu gering anzusehen. Der Grundgedanke vorliegender Erfin dung besteht nun darin, durch Behandlung mit oxydierenden Gasen bei niedrigen Tem peraturen die Zahl der Gruppen sauren Cha rakters in der Ausgangssubstanz zu erhöhen und damit auch die Bindungsfähigkeit für Ammoniak.
Zu diesem Zwecke wird das autoxy dative Vermögen der Huminsäure in Anspruch genommen und Luft oder elemen tarer Sauerstoff anderer Gemische als Oxy dationsmittel benutzt. Als geeignete Arbeits temperaturen haben sich insbesondere solche zwischen 50 und 250' bewährt. Doch sind auch tiefere Temperaturen bei entsprechend verlängerten Reaktionszeiten bereits brauch bar. Wärmezufuhr von aussen ist nur zum Einleiten der Reaktion erforderlich. Ist sie im Gange, so genügt die freiwerdende Reak tionswärme zum Aufrechterhalten der Tem peratur. Diese kann geregelt werden durch Änderung der Luftmenge oder ihrer Zusam mensetzung. Ein Teil der Reaktionswärme kann auch dazu benutzt werden, das im Aus gangsmaterial enthaltene Wasser zu ver dampfen.
Die Behandlung mit Ammoniak kann gleichzeitig mit der Oxydation erfolgen oder sich an die oxydative Behandlung an schliessen. Als besonders zweckmässig hat es sich jedoch erwiesen, beide Operationen gleichzeitig erfolgen zu lassen. In diesem Falle wird ein Ammoniak-Luftgemisch bei der gewählten Temperatur über das Aus gangsmaterial geleitet und die Ammoniak konzentration so eingestellt, dass ein mög lichst ammoniakfreies Gas den Reaktions raum verlässt. Zur Regelung der Oxydations geschwindigkeit können Zuschläge positiv oder negativ katalytischer Art verwendet werden.
Als positive Katalysatoren kommen Alkali-, Erdalkali- oder Schwermetallsalze in Frage, zum Beispiel Kaliumchlorid, Ei sen-, Mangansalze und andere, negative Ka talysatoren sind Oxyde, Hydroxyde und Karbonate. Auch können der Luft und dem Ammoniak-Luftgemisch andere Gase, wie Wasserdampf, Kohlensäure usw. zugemischt werden.
Die Reaktion kann auch statt im trockenen Zustande mit den in Wasser oder andern Flüssigkeiten suspendierten Aus gangsstoffen vorgenommen werden, wobei man besonders bequem die freiwerdende l'ic,- a a ktionswärme abführen kann. InsbesonrIen- kann es auch hierbei vorteilhaft sein, unter erhöhten Drucken zii arbeiten.
Besonders zweckmässig ist es zum Beispiel, den nach dem Druckwasserspritzverfahren gewonnenen Torfbrei der weiteren Nassbehandlung mit Ammoniak und Luft, eventuell unter Druck, zu unterwerfen. Als Ausgangsmaterial dient huminkörperhaltiges Material, insbesondere Huminsäure, solche enthaltende oder humin- säureartige Stoffe, wie Torf, Braunkohle, vermodertes Holz oder solche Stoffe, die Huniinsäure zu bilden vermögen, wie Torf, huminreiche Kohle, Lignin usw.
Das Ausgangsmaterial kann in nassem Zustand kurzzeitig auf 200 erhitzt und da durch einer nassen Inkohlung unterworfen werden. Hierauf erfolgt die Behandlung mit einem Ammoniak-Luftgemisch. Zur Erhit zung kann gespannter Dampf verwendet werden.
Die gemäss vorliegender Erfindung ge wonnenen Produkte enthalten 10 bis 20 Stickstoff und darüber. Sie sind für sich oder im Gemisch mit andern Pflanzennähr stoffen als Dünger und Bodenverbesserung in Aussicht genommen. Die erhaltenen Pro dukte können auch zum Härten von Metallen nach der Einsatzhärtung verwendet werden. Sie vertreten dann die Stelle von zum Bei spiel Lederkohle, Cyaniden usw. und ihre -\ÄTirli:ung beruht darauf, dass bei den in Frage kommenden Temperaturen von zum Beispiel 800 Cy anwasserstoff, der bekannt lieh ein vorzügliches Härtemittel ist, abge spalten wird.
Die gemäss des Erfindung er haltenen Kohlenstoff-Stickstoffverbindungen können auch durch Erhitzung mit Alka.li- hydroxyden oder -karbonaten unter Luft abschluss auf Temperaturen oberhalb<B>700'</B> in Cyanide umgewandelt werden.
Bei der Ausführung des trockenen Ver fahrens gewinnt man ein stickstoffreiches Produkt, das aber eine sehr geringe Schütt- dichte von. 0,2 bis 0,3 besitzt, während beim Nass"erfahren ein stickstoffärmeres Produkt mit einem Schüttgewicht von 0,8 bis 0,9 er- halten wird.
Es ist daher vorteilhaft, das Verfahren in zwei Stufen auszuführen, der art, dass man zuerst im Nassprozess ein dich tes Material mit weniger Stickstoff herstellt iiiict dieses einer trockenen Nachbehandlung iiiit Ammoniak-Luft unterwirft, um ein höherwertiges Produkt mit grosser Schütt- dichte zu erzielen.
Man behandelt also zweckmässig das Ma lerial zuerst im nassen Zustand im Autoklav mit Ammoniak und Sauerstoff bezw. sauer stoffhaltigen Gasen und unterwirft es hin terher nach der Filtration einer trockenen Nachbehandlung mit Luft-Ammoniakgemi- schen.
Process for the production of a nitrogenous humus body. With the rapidly increasing production of synthetic ammonia, every new possibility to process it into solid fertilizers must be welcomed. From the point of view of agricultural chemistry, it is desirable to find binding forms in which ammonia does not bring any non-soil or even the soil in a traditionally favorable sense, for example acidifying fiber onto the field.
Furthermore, in the coming development of the artificial fertilizer economy, the need will grow to adapt the forms of mineral fertilization more than before to organic natural fertilizers, especially for those countries where, for other reasons, the intimate connection between arable and livestock farming is impracticable.
Based on these considerations, the old suggestion was reverted to using peat and other natural substances containing humic acids to bind ammonia. But the ammonia absorption of these bodies is low for practical purposes.
If one disregards ammonia, which is purely physically bound, i.e. dissolved in the water content of the peat or reversibly adsorbed on the surface, and therefore easily lost again and can have a physiologically harmful effect, then the purely chemical binding force of the peat is for Ammonia is only very limited and corresponds to its free fluoric acid content. If you put the equivalent weight of the peat at an average of <B> 300 </B> (see Sven Oden, "The Humic Acids")
and assuming it to consist exclusively of such humic acids, the maximum nitrogen content of such a product should be around 1.5%, based on the dry matter. Tests have shown that you can hardly go beyond 3%. However, such a nitrogen content is to be regarded as far too low for a modern nitrogen fertilizer. The basic idea of the present invention is to increase the number of groups of acidic characters in the starting substance by treatment with oxidizing gases at low temperatures and thus also the binding capacity for ammonia.
For this purpose, the autoxy dative capacity of humic acid is used and air or elementary oxygen in other mixtures is used as an oxidizing agent. In particular, those between 50 and 250 'have proven suitable working temperatures. However, lower temperatures are already usable with correspondingly longer reaction times. External heat supply is only required to initiate the reaction. If it is in progress, the heat of reaction released is sufficient to maintain the temperature. This can be regulated by changing the amount of air or its composition. Part of the heat of reaction can also be used to evaporate the water contained in the starting material from ver.
The treatment with ammonia can take place at the same time as the oxidation or follow the oxidative treatment. However, it has proven to be particularly useful to have both operations carried out at the same time. In this case, an ammonia-air mixture is passed over the starting material at the selected temperature and the ammonia concentration is adjusted so that an ammonia-free gas as possible leaves the reaction chamber. To regulate the rate of oxidation, positive or negative catalytic additives can be used.
The positive catalysts are alkali, alkaline earth or heavy metal salts, for example potassium chloride, iron, manganese salts and other negative catalysts are oxides, hydroxides and carbonates. Other gases such as water vapor, carbonic acid, etc. can also be added to the air and the ammonia-air mixture.
Instead of being carried out in the dry state, the reaction can also be carried out with the starting materials suspended in water or other liquids, in which case the heat of action released can be dissipated particularly conveniently. In particular, it can also be advantageous here to work under increased pressures.
It is particularly useful, for example, to subject the peat slurry obtained by the pressurized water spraying process to further wet treatment with ammonia and air, possibly under pressure. The starting material used is material containing humic acid, in particular humic acid, substances containing or containing humic acid, such as peat, lignite, rotten wood or substances that are capable of forming humic acid, such as peat, humic coal, lignin, etc.
The starting material can be briefly heated to 200 in the wet state and then subjected to wet carbonization. This is followed by treatment with an ammonia-air mixture. Pressurized steam can be used for heating.
The products obtained according to the present invention contain 10 to 20 nitrogen and above. They are envisaged for themselves or in a mixture with other plant nutrients as fertilizer and soil improvement. The products obtained can also be used for hardening metals after case hardening. They then take the place of, for example, leather charcoal, cyanides, etc. and their - \ ÄTirli: ung is based on the fact that at the temperatures in question of, for example, 800 cyanide, which is known to be an excellent hardening agent, is split off.
The carbon-nitrogen compounds obtained according to the invention can also be converted into cyanides by heating with alkali hydroxides or carbonates in the absence of air to temperatures above 700 '.
When carrying out the dry process, a nitrogen-rich product is obtained, but it has a very low bulk density of. 0.2 to 0.3, while the wet experience results in a low-nitrogen product with a bulk density of 0.8 to 0.9.
It is therefore advantageous to carry out the process in two stages, such that a dense material is first produced in the wet process with less nitrogen and then subjected to a dry aftertreatment with ammonia air in order to achieve a higher-quality product with a high bulk density .
It is therefore appropriate to treat the ma lerial first in the wet state in the autoclave with ammonia and oxygen respectively. oxygen-containing gases and afterwards subjects it to a dry aftertreatment with air-ammonia mixtures after filtration.