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Verfahren zur Herstellung eines organischen Stickstoffdüngemittels
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Mischdünger herzustellen, zu deren Bestandteilen
gleichzeitig schwammige, torfartige Stoffe und eine Säure im gebundenen Zustand
gehören, die im Falle der Salpetersäure durch vorherige Bindung von nitrosen Gasen
erhalten werden kann, die beispielsweise durch Oxydation des Ammoniaks oder durch
Synthese der Stickoxyde durch den elektrischen Lichtbogen gewonnen werden.
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Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß die Bindung solcher nitrosen
Gase s zu einem Stickstoffdüngemittel im Torf selbst erfolgt.
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Es wurde nämlich erkannt, daß organische Stoffe pflanzlicher oder
tierischer Herkunft in fein verteiltem Zustand und insbesondere solche Stoffe, die
ein schwammiges Gefüge besitzen, wie z. B. Holzsägemehl und Torf (Torf nach vorheriger
gänzlicher oder teilweiser Entfernung der bedeutenden darin enthaltenen Wassermenge)
sowie auch der beim Klären von Kanalisationsabwässern entstehende Schlamm u. dgl.,
die Eigenschaft besitzen, daß sie die (im wesentlichen bekanntlich aus Stickstoffdioxyd
bestehenden) nitrosen Gase kräftig aufnehmen, nachdem diese gegebenenfalls mit Wasserdampf
vermischt worden sind. Der Wasserdampf muß übrigens vorhanden sein, wenn das Produkt
überaus trocken ist, wobei gegebenenfalls auch ein Überschuß an Luft oder Sauerstoff
vorhanden sein kann. Die Aufnahme der nitrosen Gase durch die betreffenden organischen
Stoffe erfolgt unter Temperaturerhöhung, die unter Umständen so bedeutend sein kann,
daß, wenn dies übersehen wird, eine Entzündung des absorbierenden Stoffes auftritt.
Man vermeidet diese Gefahr dadurch, daß man den absorbierenden Körper in genügend
feuchtem Zustande verwendet, was bei Torf noch den Vorteil bietet, daß man ihn vor
der Verwendung nicht vollständig zu trocknen braucht. Man kann auch die Masse während
des Prozesses durch Einspritzung von Wasserdampf in ausreichender Menge genügend
feucht erhalten. Man kann die nitrosen Gase auch mit einem Überschuß an Luft oder
mit einem indifferenten Gase in genügender Menge, um die während der Absorption
frei werdenden Kalorien ständig abzuführen, verdünnen oder die Masse durch irgendein
anderes brauchbares Mittel, beispielsweise durch umlaufendes kaltes Wasser, kühlen.
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Die Absorption erfolgt in einer beliebigen, für diesen Zweck geeigneten
Vorrichtung, beispielsweise in einer mit Hürden versehenen Kammer, in welcher die
organischen Stoffe auf den Hürden aufliegen, oder in einer Darre oder auch in einer
den Trockenkammern ähnlichen Vorrichtung mit kontinuierlichem oder diskontinuierlichem
Betrieb o. dgl.
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Bei diskontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen erkennt man, daß die
Absorption der
nitrosen Gase aufgehört hat oder sich zu verschlechtern
beginnt, indem man die Farbe der austretenden Gase beobachtet; diese Farbe ist dann
dieselbe oder neigt -dazu, dieselbe zu werden wie die Farbe der eintretenden Gase.
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Da die so erhaltene, mit Stickoxyden gesättigte Masse stark sauer
ist, so ist es nicht möglich, sie ohne weiteres als Düngemittel zu verwenden; es
muß vielmehr ihr Säuregehalt neutralisiert werden. Zu diesem Zweck wird die Masse
entweder mit Ammoniak oder mit irgendeiner anderen Base behandelt, welche Stoffe
entweder im freien Zustand oder mit einer Säure verbunden verwendet werden, die
sich durch Salpetersäure austreiben läßt.
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Erfolgt die Behandlung durch einen Strom von gasförmigem Ammoniak,
so wird es im allgemeinen möglich sein, sie in denselben Vorrichtungen vorzunehmen,
die zur Absorption der nitrosen Gase gedient haben. Um eine zu beträchtliche Erhitzung
der Masse zu vermeiden, wird es unter Umständen nötig sein, besonders wenn der absorbierende
Stoff verhältnismäßig wenig feucht ist, das Ammoniak mit Luft oder einem sonstigen
gegenüber der Reaktion indifferenten Gas zu verdünnen. Das Ammoniak neutralisiert
nicht nur die an den organischen Stoff gebundene Säure, sondern reduziert ebenfalls
die organischen Stickstoffverbindungen, die sich während der Absorption der nitrosen
Gase gebildet haben. Das Produkt des Sättigungsprozesses ist ein organisches Stickstoffdüngemittel,
bei welchem ein Teil des organischen Stoffes in Wasser löslich geworden ist, und
zwar unter Bildung gefärbter, meist dunkelbrauner Lösungen, und in welchem der Stickstoff
teils als Ammoniakstickstoff, teils als Nitratstickstoff und teils als organischer
Stickstoff enthalten ist.
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Wenn man als Neutralisationsmittel statt gasförmigen Ammoniaks eine
Ammoniaklösung oder eine andere Base im freien oder gebundenen Zustand, z. B. die
verschiedenen technischen Carbonate, «ie Natrium-,-Kalium- oder Ammoniumcarbonat
oder auch zwei- oder dreibasische Phosphate verwendet, so wird man im allgemeinen
eine Knetvorrichtung verwenden müssen, um eine befriedigende Neutralisation zu erreichen.
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Vor Ausführung der Neutralisation des durch die Absorption der Stickoxyde
erzeugten Produktes könnte man übrigens auch nach dieser Absorption der Stickoxyde
eine Aufnahme von Phosphoroxyden, insbesondere wie sie in fein verteiltem Zustand
in den Gasen enthalten sind, die vom Aufschließen der Naturphosphate mit Kohle und
gegebenenfalls mit Kieselsäure oder Tonerde bei hoher Temperatur herrühren, vornehmen.
Da jedoch die durch die aufeinanderfolgende Absorption der Stickoxyde und der Phosphoroxyde
erzeugte Temperaturerhöhung Nachteile mit sich bringen kann, so wird es im allgemeinen
zweckmäßig sein, die Absorption der Phosphoroxyde vor der Absorption der Stickoxyde
vorzunehmen. In dem einen wie in dem anderen Fall wird die Menge des basischen Neutralisationsmittels
dem Gesamtbetrag der gebundenen Phosphor- und Stickoxyde entsprechen.
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Die hier beschriebene Behandlung ermöglicht nicht nur die unmittelbare
Bindung der Stickoxyde im Torf, sondern bietet auch den Vorteil, daß ein großer
Teil des Torfes löslich gemacht wird; das erhaltene Düngemittel kann nämlich bei
gewissen Torfarten bis zu go bis g2 % wasserlösliche Verbindungen enthalten.
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Beispiel i Über 5o kg lufttrockenen Torf holländischer Herkunft, der
noch 130/,) Feuchtigkeit enthält, wird im Überschuß Luft geleitet, die mit nitrosen
Gasen angereichert ist und je Kubikmeter 22 g Stickstoff als Stickstoffoxyde enthält.
Man erhält dabei 63 kg nitrierten Torf, dessen Gesamtstickstoffgehalt (Nitrat und
organischer Stickstoff) 4,3% beträgt.
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Diese 63 kg nitrierter Torf werden dann mit einem kalten, mit Ammoniak
angereicherten Luftstrom so lange behandelt, bis die Masse neutral wird. Man bindet
auf diese Weise 3,4 kg Ammoniak, und man erhält 64,5 kg eines Nitrat- und Ammoniakstickstoff
enthaltenden Düngemittels, das zum großen Teil (680/0 der ganzen Masse) in Wasser
löslich ist und an Ammoniakstickstoff 4,30 %, Nitratstickstoff 1,200/0, organischem
Stickstoff 3,00()/, enthält.
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Beispiel 2 5o kg Tannenholzsägemehl mit einem Rauminhalt von ungefähr
4001 werden mit 1251 Wasser angefeuchtet und in einem Absorptionskasten in zwei
Lagen von je o,2o m Stärke verteilt. Über diese wird dann langsam ein Gasstrom geleitet,
der Stickoxyde enthält, im Durchschnitt ii g Stickstoff je cbm. Wenn die aus der
Kammer tretenden Restgase beginnen, durch die nitrosen Dämpfe merklich gefärbt zu
werden, wird der Gasstrom unterbrochen, worauf man die Masse 12 Stunden lang stehen
läßt. Eine Durchschnittsprobe aus der behandelten Masse enthält dann 2,6 % Gesamtstickstoff.
In den Absorptionskasten wird darauf so lange ein mit Ammoniak gesättigter Luftstrom
geleitet, bis die austretenden Gase nach Ammoniak riechen. Die Temperatur in der
Vorrichtung steigt. Die Ammoniakzufuhr wird unterbrochen (während der Luftstrom
beibehalten wird), wenn die Temperatur 45' C zu übersteigen sucht. Nach vollständiger
Absorption läßt man die Vorrichtung 12 Stunden lang stehen,
worauf
man die 'Tasse aus dem Ofen herausnimmt und gleichmäßig macht. Man erhält auf diese
Weise 75 kg eines bräunlichen Produktes, das 7,40;'o Gesamtstickstoff, davon 3,6
0!0 Ammoniakstickstoff, enthält.
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Beispiel. 3 8o kg französischer Torf mit 18 0,/, `'Wasser werden in
einem Absorptionsapparat mit 25o cbm mit nitrosen Dämpfen gesättigten Gasen behandelt,
die 22 g Stickstoff je Kubikmeter als Oxyde enthalten. Das erhaltene Produkt wird
dann in derselben Vorrichtung der Einwirkung von 16o cbm mit Phosphoroxyden angereicherten
Gasen ausgesetzt, die je Kubikmeter Sog Oxyde, als P20, gerechnet, enthalten. Das
erhaltene Produkt wird dann mit einer konzentrierten wässerigen Lösung durchgeknetet,
die 4o kg Kaliumcarbonat enthält, und dann bei mäßiger Temperatur getrocknet. Man
erhält auf diese Weise 118 kg eines organischen Düngemittels, das 3,8 % Nitratstickstoff,
1,9 % organischen Stickstoff, 6,8 % wasserlösliches P.0,;, und 22,5 % Kz0 enthält.