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Verfahren zur Herstellung von Metallmehle enthaltenden Mikronährstoffdüngemitteln
für Mangelböden Es ist bekannt, daß die Verarmung der landwirtschaftlichen Kulturböden
an wichtigen Mikronährstoffen bzw. Schwermetallen ständig fortschreitet und vielfach
bereits einen für die Ernährungsbasis der Menschheit bedrohlichen Umfang angenommen
hat. Die Verarmung der Böden an lebenswichtigen Schwermetallen ist hauptsächlich
auf die moderne Intensivwirtschaft mit ihren gesteigerten Ernten und höher gezüchteten
Pflanzenarten sowie auch darauf zurückzuführen, daß der frühere natürliche Kreislauf
dieser wichtigen Mikronährstoffe bzw. Spurenelemente innerhalb des landwirtschaftlichen
Hofes unterbrochen ist und dieser Kreislauf sich nun in eine Einbahnstraße vom Hof
zum Markt entwickelt hat. Auch die bevorzugte Düngung mit Makronährstoffen, dergegenüber
die Mikronährstoffdüngung vielfach vernachlässigt worden ist, hat das harmonische
Verhältnis im Boden gestört. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Makronährstoffe
in immer reinerer, konzentrierterer Form hergestellt und ausgestreut werden, also
die früher vorhandenen nützlichen Nebenbestandteile an Spurenelementen nicht mehr
enthalten. Auch die erhöhte Kalkgabe bedeutet für die harmonische Düngung im Boden
oftmals eine Gefahr, da bekanntlich Kalk gerade die wichtigsten Mikronährstoffelemente,
wie z. B. Kupfer, Mangan u. a., im Boden sehr leicht festlegt. Andererseits hat
man neuerdings erkannt, daß sich unter den Makronährstoffdüngemitteln Stoffe befinden,
die, wie z. B. schwefelsaures Ammoniak, Kalkammonsalpeter oder Kalisalze, chemisch
so aggressiv sind, daß sie nicht nur Metallverbindungen angreifen, sondern sogar
die gediegenen, reinen Schwermetalle bei Anwesenheit von Luft und Feuchtigkeit ohne
weiteres Zutun in leichtlösliche Metallsalze umformen. Die hohen Ernteerträge in
den ersten Jahrzehnten der Anwendung von Stickstoff- oder Kalidüngemitteln dürfen
daher nicht nur diesen Makronährstoffen zugeschrieben werden, sondern sind auch
dadurch zu erklären, daß dabei lebenswichtige Mikronährstoffe bzw. Schwermetalle
infolge der vorerwähnten Umwandlung in metallische Salze den Pflanzen reichlich
zur Verfügung gestanden haben.
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Aus obigem geht die große volkswirtschaftliche Bedeutung einer wirkungsvollen,
hinreichenden Mikronährstoffdüngung hervor sowie auch die Tatsache, daß die Nachfrage
nach guten, brauchbaren Mikronährstoffen allein in den letzten Jahren stark angestiegen
ist. Bisher hat man für die Herstellung von Mikronährstoffdüngemitteln zumeist metallhaltige
Rückstände in Form von Schlacken verwendet, die entweder der metallerzeugenden Industrie
entstammen, insbesondere bei der Erschmelzung von Kupfer aus Erzen anfallen, oder
aber auch in der metall-, insbesondere kupferverarbeitenden Industrie anfallen.
Diese metallhaltigen Schlacken aus den metallerzeudenden und -verbrauchenden Industrien
können aber künftig die gesteigerte Nachfrage nach wirksamen Mikronährstoffdüngemitteln
allein nicht mehr decken, zumal sie nicht voll befriedigen können. In diesem Zusammenbang
sei erwähnt, daß in den letzten Kriegs- und Nachkriegsjahren Kupferdüngemittel mit
nur verhältnismäßig geringen Gehalten an Kupfer, nämlich nur bis zu 0,4%, auf den
Markt gebracht wurden. Die Praxis hat aber ergeben, daß ein derart niedriger Gehalt
an lebenswichtigen Schwermetallen unzureichend ist. Der Wirkstoff Kupfer - bei Kupfermangelböden
kommt es nur auf den Gehalt dieses Schwermetalles an - liegt dabei nämlich in so
geringer Menge vor, daß, wenn man eine Dosierung von 8 kg pro Hektar Reinkupfer
sicherstellen will, etwa 2 t eines solchen Materials pro Hektar auf den Acker gebracht
werden müssen. Die damit verbundenen Kosten für die Verpackung, den Transport, die
Lagerung und das Ausstreuen eines solchen Mikronährstoffdüngemittels und nicht zuletzt
auch die Lohnkosten stehen dabei in keinem Verhältnis zu dem angestrebten Erfolg.
Ähnliches gilt zum Teil auch noch für die in jüngerer Zeit bekannte Herstellung
von aus Fabrikationsrückständen gewonnenen, Metallmehle enthaltenden Mikronährstoffdüngemitteln,
wenngleich damit bereits ungleich größere Ernteertragssteigerungen wie mit metallhaltigen
Schlackenmehlen zu erreichen sind. Es liegt daher ein großes volkswirtschaftliches
Interesse vor, die Basis für die Herstellung von lebenswichtigen Mikronährstoffdüngemitteln
zu erweitern.
Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein. Ihr
liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel und Wege .zu finden, um die Versorgungsbasis
an lebenswichtigen Mikronährstoffdüngemitteln zukünftig noch wesentlich zu verbreitern.
Das wird nach der vorliegenden Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß die
in Müllverbrennungsanlagen durch Verschlacken und Wassergranulieren anfallenden
Müllschlackengranulatemit hochkonzentrierten, insbesondere Kupfer, Zink, Messing,
Mangan, Kobalt oder Molybdän enthaltenden Metallmehlen innig vermischt, mit diesen
Metallmehlen gemeinsam fein vermahlen und dadurch an Mikronährstoffen angereichert
werden. Auf diese Weise kommt man zu einem Metallmehle enthaltenden Mikronährstoffdüngemittel,
das einerseits von bisher kaum verwertbaren, in großer Menge anfallenden Abfallstoffen,
nämlich dem Müll, ausgeht und vergleichsweise leicht und kostensparend herzustellen
ist sowie andererseits überraschend große Ernteertragssteigerungen und erhöhte Schwermetallaufnahmen
durch die Pflanze erbringt, was die Praxis bereits bestätigt hat und aus den weiter
unten mitgeteilten Versuchsergebnissen hervorgeht. Dabei ist auch wesentlich, daß
solche Müllschlackenmehle sich als ein besonders geeignetes Adsorptionsmaterial
für die vorerwähnten Schwermetallmehle erwiesen haben und eine feinere und gleichmäßigere
Verteilung der Mikronährstoffe im Boden gewährleisten.
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Es ist zwar bereits versucht worden, den in zunehmendem Umfang anfallenden
städtischen Müll für Düngezwecke nutzbar zu machen, z. B. zu kompostieren. Auch
ist dabei schon vorgeschlagen worden, die in Müllverbrennungsanlagen anfallenden
Verbrennungsrückstände bzw. Schlacken mit Zuschlägen von Kalk, Rohphosphaten und
Kalisalzen zu vermischen, um auf diese Weise eine bessere Verwitterung bzw. entsprechend
verbesserte Abbaumöglichkeit dieser Rückstandsstoffe zu erhalten oder aber die in
solchen Rückstandsmehlen vorhandenen Hauptnährstoffe, wie z. B. Phosphorsäure, gegebenenfalls
anzureichern. Die auf diese Weise gewonnenen Düngemittel stellen also jeweils Haupt-
bzw. Makrodüngemittel dar, die in der für letztere allgemein bekannten Weise verwendet,
d. h. auf entsprechenden Böden- ausgestreut werden sollen. Demgegenüber geht es
-jedoch bei der vorliegenden Erfindung um die Verwendung von in Müllverbrennungsanlagen
durch Verschlacken und Wassergranulieren anfallenden Müllschlackengranulaten, die
- nachdem sie mit hochkonzentrierten, Mikronährstoff-Schwermetalle enthaltenden
Metallmehlen innig vermischt und damit gemeinsam fein vermahlen werden - auf solchen
Böden eingesetzt bzw. ausgestreut werden, die einen Mangel an lebenswichtigen Spurenelementen
bzw. Mikronährstoffen aufweisen.
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Für die vorliegende Erfindung ist wesentlich, daß sich in städtischem
Müll neben anderen zahlreichen Abfallstoffen auch metallische Substanzen befinden,
die, wie insbesondere die Schwermetalle Kupfer, Messing, Zink, nicht aus dem Müll
vor dessen Verbrennung entfernt werden können, im Gegensatz etwa zu dem auf magnetischem
Wege vergleichsweise leicht entfernbaren Eisen. Die vorerwähnten Schwermetalle werden
durch den Verbrennungsprozeß teilweise in die Silikatform übergeführt. Ferner bilden
sich in der Müllschlacke auch feine metallische Granulate, während ein anderer Teil
dieser Schwermetalle, bedingt durch den Verbrennungsprozeß, in die oxydische Form
übergeht. Die in solchen Müllverbrennungsanlagen anfallenden heißen Schlacken werden
zwecks schnellerer Abkühlung und Granulierung in ein Wasserbad geleitet. -Dieses
Granulat verbleibt jedoch nicht bis zur vollständigen Abkühlung im Wasserbad, sondern
wird nach dem Abschrecken, also noch in warmem Zustand, daraus mechanisch entfernt,
damit die so gewonnenen Massen abtrocknen können, was für die anschließende Vermahlung
von Bedeutung ist. Eine typische Zusammensetzung solcher Müllschlackengranulate
läßt die folgende Analyse erkennen: 0,19% - Kupfer, 0,023 % Kobalt, Spuren von Molybdän,
5,45% Eisen, 0,07% Mangan, 6,84% Kalk (Ca0), 0,28% Zink, 0,88% Schwefel, 43,5% Kieselsäure.
Solche Müllschlackengranulate werden alsdann mit hochkonzentrierten, insbesondere
Kupfer, Zink, Messing, Mangan, Kobalt oder Molybdän enthaltenden Metallmehlen innig
vermischt und beispielsweise in einer entsprechend beschaffenen Rohrmühle feinst
vermahlen. Das so gewonnene Endprodukt besitzt ein feinkörniges, mehlförmiges. Gefüge,
wodurch seine Aufschließung im Boden erleichtert wird. Auch die dem Müllschlackengranulat
beigefügten Metallmehle sind während des vorerwähnten Mahlvorganges noch feiner
aufgeschlossen worden, was für die angestrebte Wirkung auf Mangelböden bzw. für
die Erntesteigerung von großer Bedeutung ist.
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Der mit der vorliegenden Erfindung erzielbare technische Fortschritt
besteht nicht nur darin, daß damit eine weitere Mikronährstoffquelle für die Düngung
von Mangelböden erschlossen worden ist, sondern vor allem auch darin, daß die erfindungsgemäß
hergestellten Mikronährstoffdüngemittel sich als außerordentlich wirksam und ertragsteigernd
auf Mangelböden, insbesondere Kupfermangelböden, erwiesen haben. Das geht auch aus
beim Agrikulturchemischen Institut der Universität Gießen im Jahre 1960 durchgeführten
zahlreichen Gefäßversuchen mit Getreide hervor, deren Ergebnisse in der folgenden
Tabelle aufgeführt sind:
| Gefäßversuch 1960 (Sommergerste) |
| VR-Düngung Gesamtertrag I Stroh I Körner |
| absolut trocken |
| 1. NPK .......... ........... . ............ 2,7 ± 0,66
2,7 ± 0,66 I 0 . |
| 2. NPK -I- Müllschlacke ohne Cu . . . . . . . . . . . . . .
. . . 36,3 ± 5,29 35,2 ± 4,93 1,2 ± 0,78 |
| 3. NPK -I- Müllschlacke mit Cu als Excello (2,5 %)
71,2 ± 1,52 37,3 ± 0,77 1 33,9 ± 0,82 |
| 4. NPK + Excello (2,5%) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 66,5 ± 3,60 35,U ± 1,47 31,5 ± 2,17 |
| 5. NPK -f- Excello (2,59/o) -I- 4 0(o Müllschlacke
.... 72,4 -1- 1,52 36.9 ± 0,6 35,5 ± 0,78 |
Die obige Zahlentafel läßt erkennen, daß die unter Verwendung des
erfindungsgemäß hergestellten Mikronährstoffdüngemittels durchgeführten Versuchsreihen
3 und 5 jeweils besonders hohe Erträge sowohl an Stroh als auch insbesondere an
Körnern lieferten bei zugleich größtmöglichem, in der Tabelle nicht besonders aufgeführtem
Kupfergesamtentzug pro Gefäß. Dabei ist wesentlich, daß diese Erträge jeweils auch
erheblich gegenüber den bei den Versuchsreihen 2 und 4 gefundenen Ertragswerten
liegen, die also bei der Düngung mit unangereicherten Müllschlackenmehlen bzw.mit
dem bekannten, vom Erfinder hergestellten Mikronährstoffdüngemittel »Excello« festgestellt
werden konnten.
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Die vorerwähnten Gefäßversuche wurden durch entsprechende Nachbauversuche
am gleichen Institut im Jahre 1961 ergänzt. Es handelt sich dabei also um Versuche,
die in dem auf die ersten Versuche folgenden Jahr ohne erneute Düngung mit den zu
prüfenden Düngemitteln durchgeführt worden sind. Lediglich die NPK-Düngung wurde
bei dem Nachbauversuch erneut gegeben. Während die Versuche im Jahre 1960 mit Sommergerste
durchgeführt wurden, wurde bei dem Nachbauversuch Hafer angebaut. Die Ergebnisse
dieses Nachbauversuchs zeigt die folgende Tabelle:
| Nachbauversuch 1961 (Hafer) |
| -Düngung 1960 Gesamtertrag Stroh Körner |
| VR |
| absolut trocken |
| 1. NPK (l961) ................................. 31,8 ± 3,51
I 31,6 ± 3,47 I 0,2 ± 0,05 |
| 2. NPK -- Müllschlacke ohne Cu . . . . . . . . . . . . . .
. . . 74,6 ± 4,97 i 61,6 ± 3,82 ' 13,2 ± 1,17 |
| 3. NPK -!- Müllschlacke mit Cu als Excello (2,5°/o) 96,0 ±
0,94 i 49,9 ± 0,64 46,1 ± 0,32 |
| 4. NPK --- Excello (2,5%) . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 92,5 ± 3,11 48,1 ± 1,85 44,5 ± 1,26 |
Aus obigem ergibt sich, daß auch bei dem Nachbauversuch die mit der in Spalte 3
aufgeführten Düngung erzielte Ertragssteigerung überwiegt. Die gegenüber 1960 insgesamt
erzielte, insbesondere bei der Mikronährstoffdüngung erreichte Ertragsverbesserung
beim Nachbauversuch ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß die Mikronährstoffe
im Jahre 1961 in verstärktem Maße zur Wirkung gekommen sind.
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Für die erfindungsgemäße Herstellung von Mikronährstoffdüngemitteln
mit einem bestimmten Kupfer-Endgehalt ergeben sich bei Verwendung von Müllschlackengranulaten
der oben erwähnten typischen Zusammensetzung mit einem Cu-Gehalt von 0,19% einerseits
und hochkonzentrierten Metallmehlen mit einem Cu-Gehalt von etwa 60"/'& andererseits
die folgenden Mischungsverhältnisse: Im Falle eines Kupfer-Endgehaltes von 2,5 %
werden zu 100 Teilen Müllschiackengranuiat 4 Teile Metallmehl zugegeben, so daß
das Mischungsverhältnis 25: 1 beträgt. Bei einem Kupfer-Endgehalt von 1,1%
beträgt dieses Verhältnis 65: 1. Soll das Endprodukt unter besonderen Umständen
nur 0,4 % Cu enthalten, so ergibt sich dafür unter den gleichen Voraussetzungen
wie oben ein Mischungsverhältnis von etwa 284: 1.