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Verfahren zur Herstellung eines Langzeitdüngemittels
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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines körnigen Langzeitdüngemittels.
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Man hat bis jetzt eine Fülle anorganischer und organischer Düngemittel
entwickelt, die die Ertragfähigkeit landwirtschaftlich genutzter Böden enorm gesteigert
haben. Diese Düngemittel sind zur Anwendung in Wüsten- oder Steppengegenden jedoch
wenig geeignet. Die hohen Tagestemperaturen, der Mangel an Regen, die Durchlässigkeit
des Bodens für Wasser, die durch den Wind bewirkte stete Bevegung der Bodenoberfläche,
das Fehlen eines schattenspendenden Busch-oder Baumbestandes lassen kaum Pflanzenwuchs
zu, um die Versorgung der Bewohner solcher Regionen mit Lebensmitteln zu sichern.
Unter diesen Bedingungen müssen Düngemittel über die für normal übliche Kulturböden
nötigen Erfordernisse hinausgehende Eigenschaften besitzen wie z.B. hohe Wasserhaltung,
Beständigkeit und Druckfestigkeit.
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Man hat schon versucht, Spurenelemente in Glas einzuschmelzen und
sie so in den Böden zu verteilen. Diese Glaspartikel erwiesen sich aber als zu viderstandsfähig
gegenUber einer Zersetzung im Boden. Auch Kaliwasserglaslösung wurde mit Spurenelementen
versetzt, getrocknet und so in Böden gebracht; das Produkt war jedoch zu rasch zerfließlich.
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Nach der DT-PS 1 082 284 wird das Versetzen von granulierten Düngemitteln
auf Glasbasis mit Spurenelementen verbessert. Ein Langzeitdüngemittel kann dieses
Granulat nicht sein, da seine Herstellung zu teuer ist und es nur in geringen Prozenten
üblichen Düngemitteln beigegeben wird.
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Übliche, für andere Zwecke entwickelte, Schaumglasgranulate eignen
sich nicht für den Einsatz als Langzeitdüngemittel, da sie 1. zu teuer für die Verwendung
im Boden sind und/oder 2. zu stark alkalisch wirken und/oder 3. zu wenig saugfähig
sind und/oder 4. keine genügend harte Außenschale besitzen und/oder 5. in der Zusammensetzung
aufgrund zu hoher Gehalte an pflanzenschädlichen Oxyden unbrauchbar sind.
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Mit saugfähigen organischen Schaumkunststoffen ließ sich eine Verbesserung
der Wasserhaltung in Wüstenböden erreichen; diese sind jedoch ebenfalls keine Langzeitdüngemittel
im Sinne der Erfindung, da sie die für das Wachstum der Pflanzen notvendigen mineralischen
Nährstoffe über Jahre hinweg nicht liefern können.
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Daher hat die Erfindung die Aufgabe, die vorgenannten Nachteile zu
überwinden und unter den klimatischen Bedingungen der hauptsächlich in Tropen und
Subtropen liegenden WUsten-und Steppenregionen bei Vorhandensein von Wasser mit
einem körnigen Langzeitdüngemittel hervorragende Wachstumsbedingungen für Pflanzen
aller Art zu gewährleisten.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß natürlich vorkommende Sande
und/oder Erden feingemahlen und mit pulvrigen Alkali- und/oder Erdalkaliphosphaten,
sovie pulvrigem Alkalisilikatpulver, das 10 - 20% gebundenes Wasser und sonstige
Treibmittel enthält, gemischt, die Mischungen unter Zusatz hitzebeständiger Bindemittel
granuliert, die Granalien nach Bedarf getrocknet, nach Korngrößenbereichen sortiert
und unter Vervendung von Trennmitteln, die ein Zusammenklumpen bei Erweichungstemperaturen
verhindern, in an sich bekannter Weise in einem Drehrohr bei Temperaturen oberhalb
6000C zu einem Schaumglasgranulat mit einer Wassersaugfähigkeit
von
10 bis 50 Vol.% verschäumt werden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die Sande und/ oder Erden
auf Korngrößen unter 60 /um mit einem Überkornanteil von 10% gemahlen.
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Der Anteil der möglichst auf Zementfeinheit gemahlenen Sande und/oder
Erden an der Stoffrezeptur beträgt zwischen 30 und 80 Gewichtsprozent.
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Die Zusammensetzung des Langzeitdüngemittels kann in weiten Bereichen
unterschiedlich sein. Sie ist weitgehend abhängig von der Zusammensetzung der am
Herstellungsort vorhandenen Sande und/oder Erden, die bevorzugt verwendet werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden Sande und/oder
Erden folgender Zusammensetzung (in geglühtem Zustand): 30 - 6ru/0 Silo, 10 - 60%
CaO, O - 90% Po05, 0 - 10% Nach, 0 - 5°% K20, O - lnE MgO, O - 5% Fe2C3, 0 - 10%
Al A1203, 0 - 4°S andere Metalloxyde verwendet.
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Weiterhin sollen als Restanteil des saugfähigen Langzeitdüngemittels
ungefähr gleiche Teile natürlicher und/oder künstlich hergestellter Alkali- und/oder
Erdalkaliphosphate und handelsüblicher Alkalisilikate mit 10 - 20 Gew.% gebundenem
Wasser in Mahlfeinheit von bis zu 100 /um verwendet werden.
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Nach einem bevorzugten Merkmal wird ein aus Mischlösungen von Kali-
und Natronwasserglas unter Beigabe zusätzlicher Treibmittel in Mengen von 0,5 -
9,0 Gew.% wie Zucker, Melasse, Glycerin u.a. hergestelltes und auf einen Wassergehalt
von 10 bis 20 Gew.% getrocknetes Alkalisilikatpulver verwendet.
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Hierdurch wird die Verschäumung des Grüngranulats oberhalb der Erweichungstemperatur
der Phosphate und Alkalisilikate verbessert.
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Bei einer speziellen Durchführung des Verfahrens werden wäßrige Lösungen
von Alkaliphosphaten und Alkalisilikaten zusammen mit Treibmittellösungen gemischt
und getrocknet, wobei ein Mischpulver mit 10 bis 20 Gew.% gebundenem Wasser und
zusätzlichen Treibmitteln resultiert.
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Die Herstellung der sogenannten Grüngranulate kann mittels aller zur
Granulation geeigneten Geräte erfolgen, z.B. mit Granuliertellern, Granulierrohren
oder - einem bevorzugten Merkmal gemäß - mit Messergranulatoren, die ein sehr kleines
Korn liefern.
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Als hitzebeständiges Bindemittel für die Granulierung eignet sich
besonders handelsübliches mit Wasser verdünntes Wasserglas mit einem Feststoffgehalt
von 5 - 20 Gew.%, wobei die Verdünnung mit Wasser erfolgt. Vorteilhaft wird das
Wasserglas mit einer 0,5 bis 2 gew.%-igen Zucker-, Melasse- oder Glycerinlösung
verdünnt.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung werden als Trennmittel beim
Trocknen und/oder Verschäumen des Granulats entveder am Ort der Fertigung vorkommende
feingemahlene Sande und/oder Erden oder aber Schlackenmehl, kreide, walke, Zemente,
Magnesiumoxyd, Talkum oder deren Mischungen verwendet. um ein Verklumpen der schäumenden
Granulate zu verhindern.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zur Verschäumung
ein zunderfestes Metalldrehrohr mit direkter Flammenbeheizung und einem hitzefesten
Isoliermantel vervendet vird.
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Hat man Grüngranulate zu verschäumen, die ein verschäumtes Korn mit
mehr als 4 mm Durchmesser ergeben, ist - gemäß einem anderen Merkmal - die Nachschaltung
eines kühlrohre notwendig.
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Die Schüttdichte des Langzeitdüngemittels liegt zwischen 0,15 und
0,40 kg/dm3 und die Korngröße kann zwischen 0,5 mm und 20 mm, vorzugsweise zvischen
1 und 6 mm, in engen Bereichen variiert werden.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf die Verwendung des körnigen
Langzeitdüngemittels in stark wasserdurchlässigen oder sandigen Böden.
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Die Wirksamkeit des Langzeitdüngemittels beruht auf der Fähigkeit,
zvischen 10 und 50 Vol.% Wasser zu speichern und dieses mit großer Hartnäckigkeit
bei geringer Bodenüberdekkung auch bei Tagestemperaturen bis zu 600C zu halten.
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Dieses gespeicherte Wasser löst aus der großen GesamtflSche der sehr
dünnen Zellvände, die sich im Laufe der Jahre verbrauchen, die für das Wachstum
der Pflanzen günstigen Mineralstoffe.
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Man konnte feststellen, daß sich die Wurzelenden der Pflanzen mit
ihren Saugnäpfen in Poren des Langzeitdüngemittels der Erfindung einbohren. Beim
Herausziehen von Pflanzen aus mit dem Langzeitdüngemittel gemischtem Sandboden blieben
die Körner an den Wurzelenden hängen.
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Da bei der Herstellung des Granulats gemäß der Erfindung Trennmittel
verwendet werden, die beim Verschäumen im Erveichungszustand
des
Glases, ohne selber zu schmelzen, teilweise in die Oberfläche eingeschmolzen werden
und so eine harte, dickere Schale mit Poren ergeben, bleibt das Wassersaugvermögen
auch dann erhalten, wenn im Laufe der Zeit durch den Abbau der Zellwände im Innern
der Körner sich die Hohlräume vergrößert haben. Die harte Schale ist auch genügend
viderstandsfähig, um bei der Bodenbearbeitung nicht zerstört zu werden.
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Von der Art der Bepflanzung hängt es ab, wie das Langzeitdüngemittel
bei möglichst sparsamem Verbrauch im Boden eingesetzt vird. Für Gräseroder Getreide
ist die flächige Verteilung notvendig, vobei 3 - 20% des Bodens bis max. 12 cm Tiefe
aus Langzeitdüngemittel bestehen soll. Bei Gemüse, Kartoffeln usv. ist die Einbringung
in Furchen vorteilhaft, vobei die Furche mit einem Gemisch des erfindungsgemäßen
Schaumglasgranulats und Erde im Verhältnis von 1 : 1 bis 5 teilweise gefüllt und
dann mit Erde überdeckt vird. Die Samen oder auch Pflänzchen werden in diese Furchen
gesetzt.
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Werden Bäume gepflanzt, so ist die Pflanzgrube mit einem Gemisch von
3 - 20% Langzeitdüngemittel und 80 - 97% Erde zu füllen. Bei Versuchen dieser Art
vurde ein sehr schnelles Wachstum beobachtet. Die Anwendung des Langzeitdüngemittels
schließt natürlich den zusätzlichen Einsatz stickstoffhaltiger Natur- oder Kunstdünger
nicht aus.
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Beide ergänzen sich vorzüglich und führen bei künstlicher Bewässerungsmöglichkeit
in bisher sterilen Böden vor allem der Subtropen - und Tropenregionen zu öfteren
Ernten im Jahr.
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Beispiel 1: 70 kg einer am Ort der Fertigung vorkommenden sandigen
Erde (Zusammensetzung: 39 Gew.% SiO2, 34% CaO, 8% Al203 7% MgO, 6% Fe203, 4% K20
und Na2O, 2% andere Metalloxide) werden in einer Mühle auf eine Korngröße von unter
60 /um mit einem Überkornanteil von 8% feingemahlen. In einer anderen Mühle werden
15 kg Kaliumphosphat und 15 kg eines Mischsilikats aus handelsüblichem Kali- und
Natronsilikat, das neben 15 Gew.% gebundenem Wasser auch 1,2 Gew.% molekular verteilten
Zucker enthält, auf Korngrößen unter 100 /um gemahlen. Beide Mahlprodukte werden
in einem Mischer intensiv gemischt.
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Die Mischung wird unter Zugabe von 6 kg verdünntem handelsüblichen
Natronwasserglas mit 10 Gew.% Feststoffanteil in einem Messergranulator auf Korngrößen
von 0,1 bis 1 mm granuliert und unter Zugabe von 25 kg Trennmitteln aus der oben
genannten feingemahlenen Erde in einem Drehrohr bei 0 200 C getrocknet. Aus dem
Trocknungsdrehrohr läuft das sogenannte Grün granulat in das auf 7800C erhitzte
Verschäumungsdrehrohr, das in 4 Minuten passiert wird, wobei das Granulat auf Korngrößen
von 0,6 - 4 mm aufschäumt. Das anfallende Schaumglasgranulat hat ein Schüttgewicht
von 0,25 kg/dm3 und eine Wassersaugfähigkeit von 30 Vol.X.
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Das so gewonnene Langzeitdüngemittel wurde in einer Wüstengegend mit
einem dort vorhandenen, sehr wasserdurchlässigen Kalkmergelboden im Verhältnis 1
: 3 gemischt und in Pflanzgruben von Rosenstauden eingefüllt. Bei Tagestemperaturen
von 50 - 650C und einer jeden zweiten Tag erfolgten Bewässerung gediehen die Rosenstauden
ausgezeichnet und begannen in der dritten Woche zu blühen.
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Vergleichsweise unter gleichen Bedingungen gepflanzte Rosenstauden
ohne das erfindungsgemäße Langzeitdüngemittel waren nach drei Wochen verdorrt.
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Beispiel 2: 2 m3 nach Beispiel 1 hergestelltes Langzeitdüngemittel
wurden auf einem 300 m2 großen Ödlandgrundstück in einer klimatischen Trockenzone
nach Auflockerung des sehr vasserdurchlässigen Sandbodens verteilt und nach Säen
von 10 kg kalifornischem Wüstengrassamen mit durchschnittlich 3 cm Erde bedeckt.
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Jeden Abend vurde das Grundstück mit aus demBoden gepumpten Grundvasser
gespritzt. Nach einer Keimzeit von 8 - 10 Tagen entvickelte sich ein dichter Grasbevuchs,
der die hohen Tagestemperaturen von 50 - 60°C ohne weiteres überstand, vährend ein
kleineres Vergleichsgrundstück trotz gleicher Behandlung und Wassergabe ohne LangzeitdUngemittel
nach erfolgter Keimung des Grases wieder verdorrte.
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Bei Bodenuntersuchungen zeigte sich bei Vervendung des Langzeitdüngemittels
eine starke Dauerfeuchtigkeit der Versuchsfläche, vährend die Vergleichsfläche einen
Tag nach dem Spritzen wieder bis in eine Tiefe von 20 cm völlig trokken lag.