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Verfahren zur Herstellung von ballastfreien Spurenelement-Düngemitteln
aus Metallabfällen, insbesondere aus Metallschrott Die Bedeutung der Spurenelemente-
für die Gesunderhaltung von Boden, Pflanze, Tier und Mensch ist allgemein bekannt.
Wir wissen heute, daB die Mikronährstoffe (Spurenelemente) genau so dem Gesetz des
Minimums unterliegen wie die Makronährstoffe.
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Der Wichtigkeit des Gesamtproblems entsprechend hat man in den letzten
Jahrzehnten immer wieder neue Wege beschritten, um dem Boden die fehlenden Mikronährstoffe
zuzufügen. Am Ende der 3oiger Jahre wurden Ersatzstoffe gesucht und auch gefunden,
die das damals knapp gewordene Kupfersulfat, welches zur Heilung von Kupfermangelböden
Verwendung findet, ersetzen. Zuerst wurden Abraummassen der kupfererzeugenden Industrie,
später Schlacken, wie solche beim Verhütten von Kupfererzen anfallen, als Ersatzstoffe
verwendet. Auch Fabrikationsrückstände aus der kupferverarbeitenden Industrie, vorwiegend
aus Legierungen bestehend, wurden und werden auch heute noch für die Heilung von
ICupfermangelböden verwendet. Alle diese verwendeten Vormaterialien hatten mehr
oder weniger etwas gemeinsam, nämlich die Gehalte an den Mikronährstoffen waren
auf der einen Seite gering und dementsprechend lagen die Gehalte an Ballaststoffen
sehr hoch. Zum Teil war dieses, auch dadurch erklärlich, daB man lange Jahre hindurch
die Ansicht vertreten hat, solche Mikronährstoffe brauchten nur in sehr geringen
Spuren im Boden vorhanden zu sein, weshalb man
sie auch damals als
»Spurenelemente« bezeichnete.
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Die wissenschaftlichen Ergebnisse der Forschungen in den letzten Jahren
haben jedoch bewiesen, daß, im Gegensatz zu früheren Ansichten, nur dann die angestrebte
Gesundung des Bodens sichergestellt wird, wenn die Dosierung dieser Mikronährstoffe
auch in der notwendigen Höhe erfolgt. Jedenfalls haben mehrjährige Versuche an den
in Frage kommenden Instituten den Beweis erbracht, daß die Höhe z. B. des vorhandenen
bzw. verabreichten Nährstoffes Kupfer auch die Ernteergebnisse zwangläufig beeinfluSt.
So wird man z. B. für echte Kupfermangelböden die Mischung so vornehmen, daß in
den verwendeten Makronährstoffdüngemitteln mindestens q. kg Reinkupfer je ha enthalten
sind. Bei Grenzböden wird man mit der Gesamtmenge der Makrodüngemittel je ha entsprechend
weniger Kupfer, z. B. 2 kg, dem Boden verabreichen und im prophylaktischen Sinne
die Dosierung mit dem Hauptdüngemittel so vornehmen, daß dem Boden etwa 1 kg ReinkupfeT
je ha zugeführt wird.
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Die Verwendung der einzelnen Düngemittel, auch der Mikronährstoffdüngemittel,
zeigt in den letzten Jahren eine ganz klare Tendenz, nämlich möglichst kochkonzentrierte
Nährstoffe dem Acker zuzuführen. Man geht hierbei von der richtigen Erkenntnis aus,
daß nur solche Stoffe die effektiv zum Aufbau der Pflanze notw=endig sind, als Nährstoffe
bezeichnet werden können (vgl. »Kupfer-Düngemittel in der Prüfung« von Prof. Dr.
H. K an -nenberg, Bremen-Lesum, aus »Deutsche Landwirtschaftliche Presse« Nr. 4
vom 28. 1. 1956). Alle übrigen Stoffe, die diesem Zwecke nicht dienen, sind Ballaststoffe.
Die letzteren verteuern den Herstellungsprozeß, da sie unnötige Vermahlungskosten
verursachen. Entsprechende Verteuerungen treten bei solchen ballasthaltigen Düngemitteln
außerdem noch durch Verpackungen, Transporte, Lagerungen und nicht zuletzt noch
durch das Ausstreuen auf den Acker ein.
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Solchen gesteigerten Anforderungen im Sinne einer ballastfreien Mikronährstoffdüngung
genügt selbst das Kupfersulfat nicht mehr. Auch in diesem Kupferdüngemittel liegt
der Wirkstoff Kupfer bekanntlich nur zu 25 % vor, während die restlichen 75% Ballaststoffe
sind, die aus dem Kristallwasser und dem Schwefelsäurerest bestehen.
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Eine Änderung in der Herstellung von Mikronährstoffdüngemitteln trat
erst in dem Augenblick ein, als der Vorschlag gemacht wurde, die für die Düngung
erforderlichen Metallsalze nicht auf dem bisherigen chemischen Wege herzustellen,
sondern fein zerkleinerte, aufhereitete Schwermetalle, besonders eignen sich hierzu
die Kupferlegierungen, mit Ammonsulfat zu vermischen. Durch die Einwirkung des letzteren
bilden sich dann die Metallsalze automatisch. Künftig kann man durch Einmischen
solcher feinen Metallteilchen dem Endverbraucher ein Düngemittel bieten, welches
nicht nur die lebensnotwendigen Makro-, sondern auch die Mikronährstoffdüngemi.ttel
enthält, das der Bauer in einem Arbeitsgang auf den Acker ausstreuen kann. So- bedeutungsvoll
dieses vorerwähnte Verfahren für die Gesunderhaltung der Böden ist, so entstanden
berechtigte Bedenken, daß bei dem großen Bedarf an Mikronährstoffen künftig die
Abfälle der verarbeitenden Industrien diesen nicht mehr decken können. Es mußten
also neue Mittel und Wege gesucht werden, diesen erhöhten Bedarf an Mikronährstoffen
auch zu sichern. Liefert doch gerade dieses Verfahren, die Herstellung von Metallsalzen
durch ammoniakhaltige Düngemittel, auf der anderen Seite auch die Erklärung, warum
in unseren Böden heute ein großer Bedarf an Mikronährstoffen eingetreten ist. Durch
das jahrzehntelange turnusmäßige Ausstreuen von ammonikhaltigen Düngemitteln sind
nämlich die von Natur aus in den Böden vorhandenen Schwermetalle, auch die schwer
löslichen Metallverbindungen, vorzeitig in Salzforrn umgewandelt worden. Liegen
aber erst solche Metallverbindungen im Boden in Salzform vor, so ist der Vorrat
derselben durch Ernteentzug, Auswaschung usw. sehr schnell verbraucht.
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Die vorliegende Erfindung baut sich bewußt auf den Erfahrungen der
Vergangenheit auf. Sie verwendet zuerst einmal Vormaterialien, die in qualitativer
und quantitativer Hinsicht dem Verwendungssinne entsprechen. Darüber hinaus hat
sie ein Herstellungsverfahren zum Gegenstand, dessen Maßnahmen zwar als solche für
andere Zwecke schon früher bekannt waren, im Verwendungssinne jedoch noch nicht
angewendet worden sind. Im übrigen ist das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte
Mikrodüngemittel hundertprozentig ballastfrei.
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Die vorliegende Erfindung verlegt die Herstellung von Mikronährstoffdüngemitteln
@in die Metallhütte bzw. in die Metallschmelzerei. Das Verfahren zur Herstellung
eines solchen Mikronährstoffdüngemittels gemäß der Erfindung wird wie folgt durchgeführt:
Als Vormaterial dienen Metallabfälle, vor allem Dingen aber der sogenannte Rücklaufschrott,
wie dieser in großen Mengen auf dem Markt zur Verfügung steht. Solche Schwermetalle
wurden bisher entweder zu den Kupferhütten geschickt, damit die in denselben vorhandenen
Metallverunreinigungen entfernt werden (Herstellung von RaffinadekupfeT), oder man
verwendete den Rücklaufschrott auch direkt in einer Metallschmelze, woraus dann
entsprechende Metallgegenstände erschmolzen w!urden. Diese Verfahren sind: z. B.
in dem bekannten Fachwerk von Edmund R. Thews : »Metallurgische Verarbeitung von
Altmetallen und Rückständen«, Bd.II, r951, Carl Hanser Verlag, München, beschrieben.
In diesem Werk ist nicht nur die Verarbeitung solcher Schrott- und Abfallmateriafien
eingehend: erwähnt, sondern es sind auch die technischen Möglichkeiten geschildert,
wie man bisher solche Schrottmassen zu Sondermessing oder gegossenen Gegenständen
verarbeiten kann.
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In diesem Zusammenhang wird noch darauf hingewiesen, daß die Verwendung
von Metallegierungen als Mikrodüngemittel bekannt ist. Man hat solche Metallegierungen
schon früher in den Fabrikationsrückstän.
den für die Herstellung
von Mikronährstoffdüngernitteln angewendet. Man hat aber auch solche aus Legierungen
bestehenden Metallgegenstände z. B. mit anderen Streckmitteln in passenden Mühlen
.mitvermahlen lassen, um einen entsprechenden Gehalt an dem lebenswichtigen Wirkstoff
Kupfer od. dgl. zu erreichen. Allerdings haftete diesen früheren Verfahren auch
der Mangel an, da.ß die Gehalte an den Mikronährstoffen denkbar gering sind, -und
die Ballaststoffe demgegenüber prozentual sehr hoch lagen. Beim Beschicken solcher
Mahlmühlen z. B. errechnete man die Zugabe von solchen Metallen bzw. Legierungsgegenständen
so, daß das vermahlene Endprodukt einen Kupfergehalt von nur 0,4% hatte, also im
Sinne der Kupferdüngung 99,6% Ballaststoffe vorhanden waren.
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Die vorliegende Erfindung, die sich das Ziel gesetzt hat, Mikronährstoffdüngemittel
künftig hundertprozentig ballastfrei herzustellen, geht daher schon im Anfang bei
den verwendeten Vormaterialien, Metallabfällen und Schrottmassen, bewußt andere
Wege. Diese Schrottmassen werden entsprechend der erforderlichen metallischen Zusammensetzung
des herzustellenden Spurenelementdüngemittels erfindungsgemäß zuerst einmal von
Hand aus sortiert. Man wird, also aus solchen Schrottgegenständen, die z. B. für
ein Kupferdüngemittel benötigt werden, entsprechend die anderen Metallteile, die
z. B. aus Blei, Zinn, Eisen usw. bestehen, zuerst einmal durch Auslesen von Hand
entfernen. Das ausgesuchte, für ein Kupferdüngemittel besonders gut geeignete Vormaterial
wird dann anschließend erfindungsgemäß in einem Schmelzbad niedergeschmolzen. Es
ist bekannt, daß, wenn sich diese Metallgegenstände im Schmel7bad verflüssigen,
dann alle Ballaststoffe, die in solchen Schrottmassen enthalten sind', wie z. B.
Kesselstein, Verpackungsrückstände, Cle und sonstige Verunreinigungen., an die Oberfläche
des flüssigen Metallbades kommen (auf Grund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes).
Diese sich auf dem flüssigen Metallbad ansammelnden Verunreinigungen bezeichnet
man als Krätze oder Abschaumschlacken. Befindet sich ein solches Metallbad in diesem
flüssigen Zustand, so wird, man, bevor man diese Krätzeschicht entfernt, zuerst
einmal eine Schöpfprobe machen, um festzustellen, ob irgendein Metall im Verwendungssinne
vielleicht noch in das flüssige Metallbad mnit hineingegeben werden soll. Sollte
diese Schöpfprobe feststellen, daß z. B. zu wenig Kupfer in dem Bad vorhanden ist,
so kann der Kupfergehalt unschwer erhöht werden, indem man z. B. Gegenstände mixt
einem an sich hohen Kupfergehalt in das flüssige Metallbad gibt. Ist die Brauchbarkeit
der Metallzusammensetzung gegeben, so werden die auf dem Metallbad befindlichen
Verunreinigungen nunmehr restlos abgeschlackt und im Schmelzbad verbleibt eisne
reine Metallegierung, welche nunmehr entsprechend vergossen werden kann. Da man
im Verwendungssinn eine möglichst große Oberfläche der einzelnen Metallteilchen
anstrebt, so kann man das flüssige Metallbad durch an sich bekannte Maßnahmen, z.
B. Verblasen, Verstäuben, Verspritzen, Granulieren u. dgl., und so zu Produkten
von geringem Korndurchmesser verarbeiten. Die wissenschaftlich durchgeführten Versuche
haben in den letzten Jahren ergeben, daß solche Mikron.ährs.toffdüngemittel eine
;große Oberfläche besitzen müssen. Je größer diese Oberfläche ist - es ist zu empfehlen,
ein Metallmehl herzustellen -, je besser ist bei der Vermischung mit ammoniakhaltigen
Düngemitteln dann,die angestrebte Metallsalzbildung. -Das auf diese Weise über das
Schmelzbad und durch Verblasen, Zerstäuben,- Verspritzen, Granulieren od. dgl. Maßnahmen
hergestellte ballastfreie Metallmehl od..dgl. wird dann erfindungsgemäß mit bekannten
Düngemitteln in den jeweils erforderlichen Mengenverhältnissen vermischt. Durch
diese technischen Vorgänge wurde als Beispiel die Herstellung eines Mikronährstoffdüngemittels
gezeigt, wie es sich für K!upfermangelböden eignet. Natürlich kann man mit demselben
Verfahren auch für andere Mangelböden solche Spurenelementdüngemittel herstellen.
Der Unterschied besteht lediglich darin, daß man z. B. bei Mangan-, Magnesium-,
Zink-, Kobalt- und anderen Mangelböden die jeweilige Metallkomponente entsprechend
erhöht.
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Die dem erfindungsgemäß hergestellten Spurenelementdüngemittel im
übrigen für die Endverwendung in der Landwirtschaft noch fehlenden weiteren ,metallischen,
Spurenelemente werden dem flüssigen Metallbade zugesetzt und etwaige dadurch in
das Metallbad eingebrachte Verunreinigungen werden aus dem flüssigen Bade entfernt.
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Die Herstellung von Spurenelementdüngemitteln, wobei Metallschrott
und Metallabfälle als Vormaterial durch ein Schmelzbad behandelt werden, bietet
schon große wirtschaftliche Vorteile. Es darf aber nicht verschwiegen werden, daß
auch die Wirkung auf den Kulturboden bzw. auf die Pflanzen durch die Produkte dieses
der Erfindung zugrunde liegenden Verfahrens wesentlich besser ist als bei den Produkten,
die nach bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Kupferdüngemitteln gewonnen
werden. Augenscheinlich ist aus der nachfolgenden Untersuchungstabelle, die von
dem Landwirtschaftlichen Untersuchungsamt und Versuchsanstalt Weser-Ems aufgestellt
worden ist, der Unterschied des Ertrages durch die Spurenelementdüngung unter Vierwendung
von nach bisher bekannten Verfahren mit hohem Ballastanteil hergestellten Mitteln
und der nach vorliegender Erfindung ohne Ballaststoffe hergestellten Mikronäh.rstoffdüngemitteln
ganz erheblich. Hier zeigt sich beim Ernteertrag - auf diesen kommt es letzten Endes
nur an - ein sehr günstiges Bild, woraus zu vermuten ist, daß die M.tgabe von Ballaststoffen
die Mikrodüngung negativ beeinflußt, während die Verwendung von Mikrodüngemitteln,
die über ein Schmelzbad nach vorliegender Erfindung hergestellt worden sind, erhebliche
Ertragssteigerungen erbracht hat. Zur Anwendung gelangten drei verschiedene Kupferschlackenmehlpräparate,
welche mit »Y«, »Z« und Kupferdüngemehl »Excello« bezeichnet
sind.
Diese Kupferschlackenmehlprodukte zeichnen sich alle drei durch einen hohen Anteil
an Ballaststoffen aus. Der Wirkstoff Kupfer, der für Kupfe.rmangelböden letzten
Endes von größter Bedeutung ist, liegt bei den vergleichsweise ange-%vendeten Kupferschlackenmehlen
»Y« und »Z« in der Höhe von 0,4 bis 1% Cu vor. Das Kupferdüngemehl »Excello« führt
den Wirkstoff Kupfer mit a,5%. Als Vergleichsb-asi,s wurde wie immer Kupfersulfat
verwendet.
| Zusammenfassung der Ertragszusammenstellungen i954/56 (Feldversuche) |
| 1954 1955 1956 Durch- p cu |
| DR Vergleichsdüngung Hafer Roggen Kartoffeln schnitt -100 |
| dz/ha dz/ha dz/ha 1954/1956 |
| 1 NPK-Düngung ohne Kupfer ............... 23,96 30,88
47,45 34,=0 loo |
| 11 -I- 0,4 kg/haCualsKupfersulfat 29,r6 3253 4975 37,15 =o9 |
| 9 -f- 0,4 kg/ha Cu als Kupfer- |
| schlacke »Excello« .... 25,29 30,8= 50,89 3566 105 |
| 1o + 0,4 kg/ha metallisches Cu in |
| Ammonsulfatmischung. 29,48 3445 52,68 38,87 114 |
| 8 -I- 0,4 kg/ha Cu als Kupfer- |
| schlacke »Y« ........ 28,51 336o 49,=5 3709 =o9 |
| 5 > > -f- 0,4 kg/ha Cu als Kupfer- |
| schlacke »Z« . . . . . .. . . 27,81 32,47 47,77 36,o2
1o6 |
| 7 -f- 2,o kg/ha Cu als Kupfer- |
| sulfat ............... 31,38 34,7= 54,10 40,o6 117 |
| 3 + 2,o kg/ha Cu als Kupfer- |
| schlacke »Excello« .... 3o,86 33,38 53,30 39,=8 ==5 |
| 6 + 2,o kg/ha metallisches Cu in |
| Ammonsulfatmischung. 32,78 36,65 55,41 41,61 122 |
| 2 + 2,o kg/ha Cu als Kupfer- |
| schlacke »Y« . . . . . . . . . 3357 3855 51,57 4=,23 121 |
| 4 -;- 2,o kg/ha Cu als Kupfer- |
| schlacke »Z«. . . . . . . . . . 30,18 31,51 50,46 3738
110 |
Die Zusammensetzung eines nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten, ballastfreien
Spurenelementd'üngemittels ist etwa folgende, wobei bemerkt wird, daß die einzelnen
Metallkomponenten während des Schmelzbades noch nach oben oder unten variieren können,-
78'/o Cu, 15 % Zn, 2 0/ö Mg, 1,3% Si, 1% Fe, 0,8% Sn, 0,5'% Ni, o-,18% Al, 0,1%
Co, 0,45% Mn, o,o2% Cr, der Rest kann aus P, Mo, W, V, Ti bestehen.
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Die vorliegende Erfindung trägt somit im wesentlichen dazu bei, die
Mikronährstoffdüngem:ittel zu verbessern. Durch die restlose Entfernung aller Ballaststoffe
werden künftig auch alle unnötigen Fabrikations-, Verpackungs-, Transport-, Vermahlungs-undEinstreuungskostenaufeinMinimum
beschränkt. Dem Bauern wird nicht mehr zugemutet, daß er Ballaststoffe bezahlen
so11, die nicht nur für den Boden und für die Pflanze vollständig unnötig sind,
sondern er läuft auch nicht Gefahr, daß er Ballaststoffe einstreut, die eventuell
eine Erntedepression verursachen. Durch die Auslese der Vormaterialien hat man es
in der Hand, das jeweils, für die betreffenden Bodenarten benötigte Mikronährstoffdüngemittel
in konzentrierter, fast reiner, ballastfreier Form nach dem Verschmelzen und, Granulieren
herzustellen, wobei das fein verteilte Produkt mit Makronährstoffen unmittelbar
vermischt wird. Nach dem Verfahren der Erfindung werden, somit ballastfreie Mikronährstoffdüngemittel
aus billigen, in großen Mengen anfallenden Abfallmaterialien gewonnen, wobei die
Zusammensetzung der Düngemittel ,den jeweils zu düngenden Böden in einfacher Weise
durch Verwendung entsprechend zusammengesetzter Vormaterialien angepaßt wird. Die
erfindungsgemäß hergestellten Mikronährstoff düngemittel haben gegenüber den bisher
bekannten, ballastreichen Spurenelementdüngemitteln erhebliche Ertragssteigerungen
auf landwirtschaftlichen Kulturböden erbracht.