DE102009039285A1

DE102009039285A1 - Mittel und Arbeitsverfahren zur Bodenverbesserung

Info

Publication number: DE102009039285A1
Application number: DE200910039285
Authority: DE
Inventors: Carsten Drebenstedt; Abdurasul Ishomov
Original assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Current assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2011-03-24

Abstract

Zur Bodenverbesserung werden erfindungsgemäß phosphathaltige Schlämme der Aufbereitungsrückstände vorgeschlagen, die bei der Nassaufbereitung von Phosphaterzen anfallen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel und ein Arbeitsverfahren zur Verbesserung landwirtschaftlich genutzter Böden.
Die Weltfläche an Ackerboden ist in den letzten Jahrzehnten praktisch nicht mehr gewachsen. Der für die Welternährung erforderliche Ertragszuwachs wird bei landwirtschaftlichen Produkten nur durch den Einsatz von Düngemitteln ermöglicht, insbesondere durch die Makronährstoffe Stickstoff, Phosphor und Kalium (N, P, K) Der Einsatz von Mineraldüngemitteln erfordert somit auch einen steigenden Bedarf an Phosphor, der nur aus mineralischen Lagerstätten gewonnen werden kann. Folge sind steigende Abbauvolumina von Phosphaterzen und eine Verkürzung der Lebensdauer der Lagerstätten. Eine Düngemittelproduktion allein aus Primärphosphaten ist deshalb weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll.
Bei der bergmännischen Aufbereitung von Phosphaten fallen als Nebenprodukte bedeutende Mengen an Schlämmen mit Rest-P₂O₅-Gehalten von 6 bis 15% an, die bisher ungenutzt deponiert werden. Hiermit geht ein signifikanter Flächenverbrauch einher. Das Potential der Lagerstätte wird nicht effektiv genutzt. Die Herstellung von Düngemitteln findet ausschließlich aus Primärlagerstätten statt.
Aus den US-Staaten Tennessee, Florida und North Carolina sind Versuche bekannt, Phosphatschlämme in reiner Form als Böden zu verwenden. Analogieschlüsse aus den Versuchen lassen sich nicht auf beliebige Böden, Aufbereitungsanlagen und Anwendungsregionen übertragen. Schlämme in reiner Form beeinträchtigen das Pflanzenwachstum häufig durch Zementation und Überangebote an bestimmten Nährstoffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel und ein Arbeitsverfahren zur Verbesserung landwirtschaftlich genutzter Böden anzugeben.
Erfindungsgemäß werden nach den Merkmalen des Anspruchs 1 phosphathaltige Schlämme der Aufbereitungsrückstände, die bei der Nassaufbereitung von Phosphaterzen anfallen, genutzt und nach den Merkmalen des Anspruchs 3 in den Boden als ein bodentypabhängiger Anteil an Phosphatschlamm eingemischt. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Verwendung von Phosphatschlämmen als Bodenzusätze in verschiedener Konzentration ist bisher nicht bekannt. Erst recht ist der Einfluss der Bodentypen auf den Erfolg einer Schlammzugabe nicht bekannt.
Die Schlämme der phosphathaltigen Aufbereitungsrückstände können für die Düngung verschiedener Ackerböden verwendet werden. Dadurch kann ein zusätzlicher Gewinn durch den Verkauf dieser Nebenprodukte erzielt und das Potential der Lagerstätte besser genutzt werden. Investitionen in neue Lagerstätten können verschoben werden. Weiterhin wird der Ernteertrag auf den behandelten Flächen erhöht. Der Flächenbedarf für die Deponierung der Aufbereitungsrückstände wird vermindert.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll anhand des Diagramm 1 und der Tabelle 1 näher erläutert werden.
Diagramm 1 veranschaulicht den Schlammanteil beispielhaft untersuchter Böden zum Wachstum und
Tabelle 1 gibt die agrochemischen Charakteristika dieser Böden wieder.
Im Rahmen der Entwicklung des Arbeitsverfahrens zur Bodenverbesserung wurden eingehende Untersuchungen der agrochemischen Parameter der Schlämme von Aufbereitungsrückständen einer Phosphataufbereitung in der Kysylkum (Usbekistan) auf ihre Eignung zur Bodenverbesserung anhand der Kultur Cyperus rotundus (Rundcyper), einer mehrjährigen, ausdauernden Pflanze mit knollenartiger Verdickung auf den Wurzeln und dreiflächigem feinen Stiel, vorgenommen. Dabei ging es um den Einfluss der Phosphatrückstände auf das Pflanzenwachstum und um die Umweltauswirkung der verabreichten Elemente als Feststoff oder Eluat. Der Phosphatgehalt des weiter nicht aufbereiteten oder angereicherten Schlamms aus der Phosphaterzwaschanlage fällt in großen Mengen an. Die Festphase des Schlamms enthält ca. 10,1% P₂O₅, 41,1% CaO, 5,3% MgO, 3,8% Al₂O₃, 3,5% K₂O, 5% CO₂, 0,92% Fe, Rest Füllstoffe und Spurenelemente.
Es wurden Versuchsfelder mit den Bodentypen Braunerde sowie Grau-, und Podsolboden Usbekistans angelegt, die mit gestaffelten Gaben von phosphathaltigen Aufbereitungsschlämmen versehen wurden. Durch die Untersuchung des Wachstumsverlaufs der Kultur Cyperus rotundus und des Gehaltes aschebildender Elemente in den Pflanzen bei Variation der Schlammkonzentration konnten die Schlammgehalte ermittelt werden, welche in Abhängigkeit von den verschiedenen Bodentypen das Pflanzenwachstum am stärksten fördern. Es wurde die erforderliche Analytik zu den Umweltauswirkungen durchgeführt.
Im Ergebnis wurde erfindungsgemäß erkannt, dass die zuvor als Abfall betrachteten Phosphatschlämme als Wertstoff für die Düngung verwendet werden können, wobei es ein bestimmtes Verhältnis gibt, bei der die Einarbeitung der phosphathaltigen Aufbereitungsrückstände in den Boden einen maximalen Ertragszuwachs gewährleistet. Das Verhältnis der Zugabe ist abhängig vom Bodentyp. Für die Grau- und Braunböden Usbekistans wurde ein optimaler Schlammanteil um 20% für das Pflanzenwachstum ermittelt, bei einer weiteren Erhöhung verringert sich das Wachstum wieder. Auf Podsolböden Usbekistans ist im Vergleich zu den anderen beiden Bodenarten die Steigerung der Wachstumsraten durch Schlammzugabe geringer, die Zeitdauer des Effekts jedoch länger. Das Wachstum lässt sich bis 25% Schlammanteil stetig verbessern. Im zugehörigen Diagramm 1 ist der Schlammanteil in den untersuchten Böden für ein optimales Pflanzenwachstum dargestellt.
Die Verwendung von Phosphatschlamm zur Bodenverbesserung und das Bodenverbesserungsverfahren sind nicht nur auf die Phosphatschlämme und die untersuchten Böden Usbekistans anwendbar, sondern ganz allgemein. Die agrochemischen Charakteristika der Beispielböden sind in der Tabelle 1 angegeben.
Wie Vergleichsuntersuchungen ergaben, sind Schlämme in reiner Form aufgrund verschlechterter physikalischer Bodeneigenschaften nicht als Böden für pflanzliche Kulturen geeignet.
Potentielle Anwendungsgebiete der Erfindung liegen in der Landwirtschaft und in der Flächenrekultivierung. Eine dosierte Zugabe phosphathaltiger Schlämme eignet sich vor allem für Agrarflächen mit nährstoffarmen Böden, welche eine Anreicherung an wachstumsrelevanten Mineralen erfahren. Im Rahmen der Rekultivierung von Bergbaufolgelandschaften können Flächen schneller mit Vegetation besiedelt werden.

Claims

Mittel zur Bodenverbesserung gekennzeichnet durch phosphathaltige Schlämme der Aufbereitungsrückstände, die bei der Nassaufbereitung von Phosphaterzen anfallen.
Mittel zur Bodenverbesserung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Phosphatanteil des Schlamms zwischen 6 Vol% und 15 Vol% der Festphase des Schlamms.
Arbeitsverfahren zur Bodenverbesserung mittels Phosphatbeigabe, dadurch gekennzeichnet, dass in den Boden ein bodentypabhängiger Anteil an Phosphatschlamm eingemischt wird.
Arbeitsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein bodentypabhängiger Anteil an Phosphatschlamm zwischen 17 Vol% und 27 Vol% eingemischt wird.
Arbeitsverfahren zur Bodenverbesserung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Braunerden ein Anteil von 21 Vol% +/– 2 Vol% Schlamm beigemischt wird.
Arbeitsverfahren zur Bodenverbesserung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Podsolböden ein Anteil zwischen 20 Vol% und 25 Vol% +/– 2 Vol% Schlamm beigemischt wird.
Arbeitsverfahren zur Bodenverbesserung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Grauböden ein Anteil von 19 Vol% +/– 2 Vol% Schlamm beigemischt wird.