DE2228613B2

DE2228613B2 - Verfahren zur Herstellung eines Phosphat-Düngemittels

Info

Publication number: DE2228613B2
Application number: DE19722228613
Authority: DE
Inventors: Harold Portheawl Glamorganshire Wales Williams (Ver. Koenigreich)
Original assignee: BRITISH STEEL CORP LONDON
Current assignee: BRITISH STEEL CORP LONDON
Priority date: 1971-06-15
Filing date: 1972-06-13
Publication date: 1980-04-10
Also published as: FR2141944B1; DD99772A5; LU65519A1; IT960417B; GB1348686A; DE2228613A1; DE2228613C3; BE784937A; NL7208031A; FR2141944A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Phosphat-Düngemittels aus bei der Stahlherstellung anfallender Schlacke und Phosphatgestein.

Bei der Herstellung von Stahl aus Eisen mit hohem Phosphorgehalt (beispielsweise mindestens 1,5 Gewichtsprozent auf der Grundlage des Eisengewichtes) wird eine phosphorhaltige Stahlherstellungsschlacke erzeugt, die schon allein als Phosphatdünger für Pflanzen verwendet werden kann. Diese Schlacke weist eine sich ändernde Zusammensetzung auf. Typischerweise enthält sie Trikalziumphosphat, Kalziumsilikal und Oxyde von Kalzium. Eisen, Magnesium und Mangan als hauptsächliche Bestandteile. Der Phosphorgchalt der Schlacke entspricht im allgemeinen zwischen 9 und 17 Gewichtsprozent von P>O-, (d. h. Phosphorpentoxyd) auf der Basis des St-iilackengcwichtes, wobei II bis 13 Gewichtsprozent P>O-, üblicherweise vorhanden ist. Die Schlacke kann bei basischen oder sauren Böden zum Düngen verwendet werden. Der Nachschub derartiger Schlacken nimmt üb und wird aufgrund der zunehmen-.!cn Stahlproduktion aus Eisen mit niedrigem Phosphorgchalt. d. h. weniger als 1.5 Gewichtsprozent Phosphor auf der Basis des Eiscngcwichlcs. vollständig aufhören. Diese Eisenart kann in Stahl in Konverlern umgewandelt werden, in denen Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte l.iif' durch Lanzen in den Konverter geleitet wird. Ein derartiger Konverter kann der allgemein bekannte l.D-Konvertcr sein. Das Eisen kann gleichfalls in einem Ofen in Stahl umgewandelt werden. Die Herstellung von Stahl .ms einem läsen mit niedrigem Phosphorgehalt ergibt eine phosphalischc Stahlherstellungsschlackc, jedoch wird der Phosphorgchalt der Schlacke als zu niedrig angesehen, um die Verwendung der Schlacke als Düngemittel im praktischen halle zu ermöglichen. Dies ist der lall, da der Phosphorgehalt der Schlacke im wesentlichen /wischen 1.5 und 8 Gewichtsprozent P.·()-, auf der Basis des Schlnckengewichtes entspricht. Im TaIIc der l.D-Konvcrtcrschl"':kc liegt der Phosphorgehalt sehr niedrig und beträgt normalerweise /wischen I bis J Gewichtsprozent PjO-, auf der Basis des Schlackcngcwichtrs. wobei das Eisen, aus dem sie hergestellt wird, typischcrwcisc weniger als 0,1 Gcwichtspro/cnl Phosphor auf der Basis des Eisengewichtes enthält. Ks wäre von großem Wert, falls ein praktischer Weg gefunden werden könnte, um eine phosphatischc Slahlhersicllungsschlaikc für Dünge/wecke zu verwenden, und insbesondere eine ,Schlacke, die lediglich bis zu 8 Gewichtsprozent Ρ.Ό, auf der Basis des .Schlackengewichtes enthält.

Cicwisse phosphalischc Gesteine sind /ur Verwendung als Düngemittel geeignet. Der Phosphorgehall eines derartigen Gesteins (insbesondere eines Apatitgesicins. wie beispielsweise I Inorapatit-Gcslein). wird lediglich langsam freigegeben und enisprichi im allgemeinen 25 bis 35 Gewichtsprozent an P>O, auf der Basis des Gewichtes des Gesteins. Die maximale Freigabe oder Ausbeute des Phosphors wird bei sehr sauren Böden erreicht, d. h. Böden, die einen pH-Wert

τ kleiner als 5 aufweisen. Phosphatische Gesteine weisen folglich ein sehr begrenztes Anwendungsgebiet als Düngemittel auf, da derartige Böden nicht häufig anzutreffen sind. Dies bedeutet, daß phosphatische Gesteine (insbesondere Apatitgesteinc) nicht besonders

ι» zweckdienlich als Düngemittel für Weiden oder schwach saure oder schwach alkalische Böden sind, wie diese beispielsweise auf Hügeln oder anderen höheren Orten auftreten. Derartige Böden weisen in vielen Fällen einen pH-Wert von 5,9 bis 7 auf.

r> Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Phosphatdüngemittels anzugeben, bei dem eine phosphatische Stahlherstellungsschlackc e'i Ausgangsprodukt verwendet werden kann, deren Phosphorgchalt

.'ti jedoch zu niedrig ist, um die Verwendung dieser Schlacke als Düngemittel von vornherein zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird nun bei einem Verfahren der eingangs genannten Art crfind'jngsgcmäß dadurch

.'"· gelöst, daß die Schlacke und das Phosphatgestein in gemahlenem Zustand miteinander vermischt werden.

Aus der DE-OS 15 92 b44 ist zwar ein Verfahren zum Anreichern des Phosphors in Thomas-Schlacke, d. h. also in einer basischen Schlacke, die beim Thosmas-Pro-

Hi zcß anfällt, bekanni, bei dem vorgesehen ist, daß die Thomas-Schlacke und Phosphalgcstein vom Typ eines Aluminiumphosphats und gegebenenfalls eine geringe Menge an Kalk und/oder Kieselerde zusammengeschmolzen werden. Insbesondere soll hierbei die Zugabe

!*< an Aluminiumphosphalgesiein in einer solchen Menge erfolgen, daß durch dessen Reaktion mit dem Kalzium und Silicium dei >asischcn Schlacke aus dein Aluminium Gchlcnit und aus dem Phosphor überwiegend Nagelschmidtil gcbildei wird. Hierdurch soll erreicht werden.

in dall das Endprodukt einen sehr hohen Pro/enlantcil an in Zitronensäure löslichem Phosphat enthält.

Bei dem Verfahren nach der DE-OS I5 92M4 ist es also wesentlich, daß eine chemische Reaktion /wischen dem Aliiininiuniphosphitigcslcin und der geschmol/e-

ti ncn Schlacke hervorgerufen wird, weswegen auch die Tempcraliir des geschmolzenen Systems im Bereich von 1400 bis 1800 X liegen muli. Darüber hinaus werden der geschmolzenen basischen Schlacke geringe Mengen all Kalk und/oder Kieselerde zugegeben, um die

vi gewünschte chemische Reaktion r-/ch /u begünstigen. Es handcll sich somit beim Gegenstand der DE-OS !5 92 644 praktisch um ein Verfahren zur Herstellung einer.synthetischen basischen Schlacke.

Demgegenüber kann jedoch bei dem Verfahren nach

ν, vorliegender Erfindung auf einen Schmcl/pro/cll und damit auf eine chemische Reaktion zwischen den Ausgangskomponenicn völlig verzichtet werden und diese Tatsache stellt einen ganz wesentlichen Unterschied gegenüber dem bekannten Verfahren dar. Ein

Ni durch das crfindungsgcmäßc Verfahren hcrgestelllcs Düngemittel bietet in der praktischen Anwendung ganz erhebliche Vorteile. Durch den Schlackcnanteil der erfindungsgemäß hergestellten Mischung wird eine verhältnismäßig geringe Menge an Phosphorpcntoxvd

hi zusammen mit anderen Spurenelcmenicn relativ rasch freigegeben, während der Anteil an phosphalischcm Gestein größere Mengen an Phosphorpentoxyd über eine längere Zeitdauer freisetzi. In der Praxis bedeutet

dies, daß man aufgrund des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ein Düngemittel mit Langzeit-Nutzeffekt erhält, während das nach der DE-OS 15 92 644 bekannte Verfahren lediglich ein Endprodukt mit Kurzzeit-Nutzeffekt ergibt, da dieses Produkt einen sehr hohen Anteil an löslichem Phosphat enthält.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zur Phosphoranreicherung von Stahlherstellungsschlacken von besonderem Vorteil, die lediglich bis zu 8 Gewichtsprozent PiO, auf der Basis des Schlacker.gewichtes erhalten.

Die Schlacke und das Phosphatgestein werden als diskrete Teilchen von Gestein und diskrete Teilchen von Schlacke verwendet. Die Größen dieser Teilchen werden entsprechend den Umständen gewählt. Beispielsweise ist der Phosphorgehalt um so leichler verfügbar, je größer der Feinheitsgrad der Teilchen ist. Insbesondere zweckdienliche Teilchengrößenbereiche sind derart, daß 70 bis 80 Gewichtsprozent Schlackenteilchen und Gesteinsteilchen durch ein Sieb mit Maschenweite ΗΟμιη hindurchgelangen. Die Mengen an Schlacke und Gestein in dem Düngemittel werden gleichfalls entsprechend den Umständen gewählt. Beispielsweise ist, je größer die Gestcinsmenge ist, desto langer die Wirksamkeit des Düngemittels anbetracht der Talsache, daß das Gestein den Phosphor mit niedrigerer Geschwindigkeit freigibt. Praktische Mengen liegen /wischen 5 bis 95 Gewichtsprozent der Schlacke und 95 bis 5 Gewichtsprozent des GeMcins.

Die Stahlherstcllungsschlackc ist zweckdienlicherweise, jedoch nicht ausschließlich, eine Schlacke, die zwischen I bis !Gewichtsprozent P,O,auf der Basis des .Schlackengewichtes enthält, beispielsweise eine LD-Konveiierschlackc.

Beispiele phosphalischerGesieine· -nd

l'Uiorapatit

(nominell Ca

Chlorapatit

(nominell Ca

Frankolii

(nominell Ca₁₁(PCX₁)F,-ACaCO₁).

llydroxylapalil

(nominell Ca₁₁(PO₁WOI I)...

Wavcllit

(AI₁(OM)I(PO₁),-5 HO).

Pseudowavellit

(CaAI₁(PO₁HOHvII/)).

Karbonalhydroxyfluorapalil

(nominell Ca₁₁(PO^OI l.l ),· »CaC C)₁) und

Whiilockiibruschii

(nominellCaHPO₄-2H,O).

Die Verwendung eines Huorapaiitgcstcincs ist von besonderer Bedeutung, da diese Cieslcinsart die am wenigsten lösliche der kalziumphosphathaliigcn Gesteine ist und folglich nicht als praktisches Düngemittel für Wcio'eland und schwach saure Böden oder schwach alkalische Böden gehalten wird.

Das Düngemittel nach der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich weitere Bestandteile enthalten, die bisher bei der Herstellung von Düngemitteln bekannt waren oder verwendet wurden. Derartige Bestandteile schließen Substanzen ein, welche pestizide oder düngende Wirkungen aufweisen. Das Düngemittel kann auf jede gewünschte Weise dem Boden zugegeben werden, beispielsweise mittels einer der üblichen Maschinen zur Verleitung von festen Düngemilteln. Das Düngen kann vor der Saat erfolgen oder während eine Aussaat wächst, d. h. die Düngung kann auch bei einer vorhandenen Weide enolgen.

Das Düngemittel nach der vorliegenden Erfindung wird im folgenden durch praktische Beispiele näher erläutert, bei denen die Teilchen der LD-Konverierschlacke derart gemahlen wurden, daß 80 Gewichtsprozent der Teilchen durch ein Sieb mn Maschenweite 150 um liefen, und die Teilchen des phosphatischen Gesteines wurden derart gemahlen, daß 77 Gewichtsprozent der Teilchen ein Sieb mit Maschenweile 150 μπι durchliefen.

Beispiel I

Ein Düngemittel wurde hergestellt, indem (a) 5 Oev. ichtsprozent an Teilchen einer LD-Konvertersciilacke mit einem Phosphorgehalt von 2.11 Gewichtsprozent an PjOi auf der Basis des Schlackengewichtes mit (b) 95 Gewichtsprozent an Teilchen eines Phosphatgesteines mit einem Phosphorgehalt von 29,45 Gewichtsprozent an PjOi auf der Basis des Gesteinsgewichts zusammengemischt wurden. Das Phosphatgestein war ein Fiuorapalil-Geslein aus Tunesien.

Das fertige Düngemittel hatte einen Phosphorgehalt von 28,08 Gewichtsprozent an PjO-, auf der Basis des Gewichtes des Düngemittels.

Beispiel 2

Ein Düngemittel wurde in gleicher Weise wie das Düngemittel nach Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Phosphatgestein ein Fiuorapatitgcstein aus Marokko mit einem Phosphorgehalt von J3.3 Gewichtsprozent P-O-, auf der Basis des Gcsteinsgewichis war. Das feriige Düngemittel wies einen Phosphorgehalt von 31.76 Gewichtsprozent an PjO-, auf der Basis des Düngemittelgcwichicsauf.

Beispiel 3

Ein Düngemittel wurde hergestellt, indem (a) IO Gewichtsprozent an Teilchen einer LD-Konwnerschlacke mit einem Phosphor^ehalt .οι 2.5 Gcwichtsprozeni P,O-, auf der Basis des .Schlackengewichtes mit (b) 90 Gewichtsprozent eines Phusphalgeslcincs mit einem Phosphorgchall von 30 Gewichtsprozent an PjO-, auf der Basis des Gestcinsgcwichlcs vermischt wurden. Das Phosphalgcstcin war ein lluorapatilgeslcin aus Marokko.

Das feriige Düngemittel wies einen Phosphorgeh;ilt von 28.37 Gewichtsprozent an P,O-, auf der Basis des Düngemiiielgcwichles auf.

Beispiel 4

Ein Düngemittel wurde hergestellt, indem (;i) 25 Gc'vichlspro/enl an Teilchen einer I.D-Konverterschlacke mit einem Phosphorgchall von 1.9 Gewichtsprozent PjO-, auf der Basis des Schlackengcwichlcs mit (b) 75 Gewichtsprozent eines Phosphatgesteines mil einem Phosphorgehall von 29.9 Gewichlsprozent an PjO-, auf der Basis des Gcsteinsgcwichtcs vermischt wurden. Das phosphalische Gestein war ein Fluorapalitgesicin aus Tunesien.

Das feriige Düngcmillel wies einen Phosphorgehall von 22.9 Gewichispro/.enl an P>O, auf der Basis des Düngemitlelgcwichles auf.

Beispiel 5

Ein Düngemittel wurde hergestellt indem (a) 50 Gewichlsprozent an Teilchen einer I.D-Konverterschlacke mit einem Phosphorgehalt von 2.2 Gewichts-

prozent an PjO-, auf der Basis des Schlackengewichtes mit (b) 50 Gewichtsprozent eines Phosphatgesteines mit einem Phosphorgehalt von 29,5 Gewichtsprozent an PjO-, auf der Basis des Gesteinsgewichtes vermischt wurden. Das Phosphatgestein war ein Fluorapatiigcstein aus Tunesien.

Das fertige Düngemittel wies einen Phosphorgehalt von 18,8 Gewichtsprozent an PjOs auf der Basis des Düngerpi'.telgewichtes auf.

Durch die folgenden Versuchsergebnisse werden die Wirkungen der Düngemittel gemäß den Beispielen 1 und 2 erläutert.

Versuchsergebnisse

Verschiedene Düngemittel wurden ein Jahr lang auf hügligem Grasland in einer Höhe von 91,44 m oberhalb des Meeresspiegels untersucht. Der Boden wies einen pri-Wert von 5,9 und einen ausgesprochenen Phosphormangel auf, wie dies dadurch gezeigt wird, daß er 0,4%o an verfügbarem Phosphor enthielt. Die Düngemittel wurden je auf abgegrenzten !.andstücken verteilt.

Sieben Versuche wurden durchgeführt, und ein Kontroliversuch ohne Phosphor wurde gleichfalls durchgeführt. Die Bodenstücke waren in Blöcken von acht zusammengefaßt, so daß sämtliche Düngemitielversuche und der Kontrollversuch in jedem der Blöcke durchgeführt wurden. Die Blöcke wurden sechsmal wiederholt. Innerhalb eines jeden Blockes wurder. für jedes Landstück die Düngemittel nach einer Zufallsauswahl gewählt. Durch diese VersuchsbedingungLti wurden Variationen der Bodendicke und der Fruchtbarkeit innerhalb des Versuchsgeländes ausgeglichen. Da die Wirkung des Elementes Phosphor uniersucht wurde, wurde eine Stickstoff- und Pollasche-Grundaufbereitung bei sämtlichen Landstücken einschließlich des Kontrollandstiickes durchgeführt, so daß der Mangel an anderen Elementen die Resultate nicht verzerren konnte. Die Aufbereitung enthielt ohne Phosphor 25°/o Gewicht/Gewicht Nj und 16% Gewicht/Gewicht KjO.

Die Zusammensetzungen der im Versuch verwendeten Düngemittel und ihre gedüngten Mengen sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1

Versuch

Düngemittel

Mengen der Düngung

kg/ha Ciesamt-l'hosphor-

/ugahe in kg
l'hosphnr/ha

Düngemittel nach Beispiel I 871,8 11.3

lediglich das Phosphatgestein nach Beispiel 1 1494,5 19.3

Düngemittel nach Beispiel 2 772.2 11.3

lediglich das Phosphatgestein nach Beispiel 2 1320.2 19.3

Martinofcnschlacke mit einem Phosphorgchalt von 13 Gewichts- 1967.8 11,3

prozent/Gewicht P_:O< in der Form von Teilchen, von denen

96 Gewichtsprozent durch ein Sieb mit Maschenweite von

150;j.m laufen

Düngemittel von Versuch Nr. 5 3 362.7 19.3

Superphosphat in Körnern 373.6 3.9

Die Resultate der Grasausbeute einer Jahresernte der verschiedenen Düngemittel sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt. Diese Ergebnisse sind durch die Gehalte an Trockenbestandteilen ausgedrückt. Diese Gehalte wurden in der folgenden Weise bestimmt: 300 g Gras wurde bei 105"C 12 bis 14 Stunden

Tabelle 2

lang auf ein konstantes Gcwichl i'etrocknet. und anschließend wurde der Wert dor Gewichtsprozente trockener Bestandteile in kg/ha der Ernte für jedes Düngemittel auf der Basis des entsprechenden Gcwichtswcrtes des Kontrollversuches berechnet.

Versuch Nr.	Trockcn-
	lieslandteile
	kg/ha
I	(> 10.3
2	348.7
3	473.3
4	3⁷3,6
5	361.2
6	448.4
7	411.0

Aus den Ergebnissen für die Versuche I und 3 ist ersichtlich, daß die Düngemittel der Beispiele nach der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, die wirksamsten Düngemittel waren.

und 2. die

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines Phosphatdüngemittels aus bei der Stahlherstellung anfallender Schlacke und Phosphatgestein, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke und das Phosphatgestein in gemahlenem Zustand miteinander vermischt werden.