DE1112741B

DE1112741B - Micronutrient fertilization and soil improvement

Info

Publication number: DE1112741B
Application number: DEJ18567A
Authority: DE
Inventors: Walter Jost
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-08-12
Filing date: 1960-08-12
Publication date: 1961-08-17

Description

Mikronährstoffdüngung und Bodenverbesserung Die Verwendung von anfallenden Schlacken aus metallerzeugenden oder metallverarbeitenden Betrieben zur Heilung von Mangelböden bzw. als Bodenverbesserungsmittel ist bekannt. Seit Jahrzehnten benutzt man die bei der Stahlerzeugung anfallenden Schlacken, welche einen beachtlichen Phosphorgehalt besitzen, die sogenannte Thomasschlacke, als Phosphatdüngemittel. Diese hat unter anderem auch neben der Phosphorsäure einen beachtlichen Gehalt an Mangan und anderen Spurenelementen. Es ist auch bekannt, Kupferschlacken als Mikronährstoifdüngemittel zu verwenden, wie solche in Kupferhütten anfallen, die Erze verarbeiten. Ferner ist es bekannt, auch Schlacken zu verwenden, die in den metallverbrauchenden Betrieben anfallen, aus denen man Kupferdüngemittel herstellt. Als bekannt ist auch noch zu erwähnen (deutsche Auslegeschrift 1012 933), daß man solche feingemahlenen Glasflüsse, die im wesentlichen aus Ferrosilikat bestehen, als Bodenverbesserungsmittel, also zur Erreichung einer erwünschten physikalischen Bodenstruktur, vorgeschlagen hat. In diesem Sinne sind auch Vorschläge bekanntgeworden, Ferrosilikatschlacken zu verwenden, die Blei oder Zinn enthalten.Micronutrient fertilization and soil improvement The use of accruing Slag from metal-producing or metal-processing plants for healing of deficient soils or as soil improvers is known. For decades one uses the slag from steel production, which is a considerable one Have phosphorus content, the so-called Thomas slag, as a phosphate fertilizer. In addition to phosphoric acid, this has a considerable amount of Manganese and other trace elements. It is also known to use copper slags as a micronutrient fertilizer to be used, such as those in copper smelters that process ores. Further it is known to use slag in the metal-consuming plants from which copper fertilizers are made. As is also still to be known Mention (German Auslegeschrift 1012 933) that such finely ground glass flows, which essentially consist of ferrosilicate, as a soil improver, that is to achieve a desired physical soil structure. In this sense, proposals have also become known to use ferrosilicate slags, which contain lead or tin.

Hieraus ergibt sich schon, daß es zur Herstellung von wirkungsvollen Mikronährstoffdüngemitteln nicht gleich sein kann, welche Schlackenart für die Erreichung des erwünschten Erfolges verwendet wird. Von primärer Bedeutung ist also nicht der Begriff »Schlacke« schlechthin, sondern bedeutungsvoll ist nur der Gehalt solcher Schlacken an Mikronährstoffen, und darüber hinaus ist gleichfalls von entscheidender Bedeutung, in welcher Verbindungsform diese einzelnen Metalle in diesen Schlacken vorliegen. Es ist ganz selbstverständlich, daß z. B. Schlacken, wie sie in der stahlerzeugenden Industrie (Thomasmehl) oder bei der Verhüttung von Kupfererzen anfallen, sich nicht nur durch verhältnismäßig hohe Schmelztemperaturen bilden können, sondern daß, durch diese hohen Temperaturen bedingt, dann in solchen Schlackenarten das enthaltene Metall nur in Silikatform (verschlackt) vorliegen muß. Auf diese Silikatform kommt es bei der vorliegenden Erfindung in besonderem Maße an, worauf weiter unten noch eingegangen wird. Es wurden auch bereits Vorschläge bekannt (deutsche Auslegeschrift 1007 789), zinkhaltige Rückstände, die in Zinkschmelzereien in Form von »Aschen« (Krätzaschen) anfallen, als Zinkdüngemittel zu verwenden. Zn hat aber bekanntlich einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, nämlich nur 419° C, woraus rein technisch schon die Tatsache ersichtlich ist, daß sich bei dieser niedrigen Schmelztemperatur überhaupt keine Schlacken im eigentlichen Sinne bilden können. Daher bezeichnet man solche Rückstände, wie sie in Zinkschmelzen anfallen, auch nicht mit Schlacken, sondern man spricht hier entweder von Zinkaschen oder von Krätzaschen. Der Zinkgehalt liegt hier überwiegend in oxydischer Form vor oder in feinsten Metallgranallen. Beide Verbindungsarten würden aber im Verwendungssinne die Zinkionen (die pflanzenaufnehmbare Form) im Boden zu schnell hergeben, es würde die Gefahr einer Zinkschwemme entstehen, die dann zur Boden- bzw. Pflanzenvergiftung führen müßte. Im gleichen Sinne behandelt dieses Thema auch die österreichische Patentschrift 206 906, die ebenfalls auf den Erfinder zurückgeht.From this it already follows that it is used to produce effective Micronutrient fertilizers can not be the same what type of slag for achieving of the desired success is used. So that is not of primary importance The term "slag" par excellence, but only the content of such is meaningful Slagging in micronutrients, and beyond, is equally crucial Meaning in which connection form these individual metals in these slags are present. It goes without saying that z. B. Slags, such as those in steel-producing Industry (Thomas flour) or incurred in the smelting of copper ores, do not can only form through relatively high melting temperatures, but that, through due to these high temperatures, then the contained in such types of slag Metal only has to be present in silicate form (slagged). This is the silicate form it is particularly relevant to the present invention, as will be discussed further below is received. Proposals have already been made known (German interpretation document 1007 789), zinc-containing residues, which in zinc smelters in the form of "ashes" (Dross ashes) accumulate to use as zinc fertilizer. But Zn is known to have a relatively low melting point, namely only 419 ° C, which is purely technical the fact that at this low melting temperature cannot form any slag in the actual sense at all. Hence referred to such residues, as they occur in zinc smelts, not even with slag, rather, one speaks here either of zinc ashes or of dross ashes. The zinc content is here predominantly in oxidic form or in the finest metal granules. Both types of connection would, however, in the sense of use, be the zinc ions (the plant-absorbable Form) in the soil too quickly, there would be a risk of zinc glut, which would then lead to soil or plant poisoning. Treated in the same way this subject also the Austrian patent specification 206 906, which is also on the Inventor goes back.

Die Forschung und Fachwissenschaft dringt immer weiter auf dem Gebiete der Bedeutung bestimmter Schwermetalle für die Pflanzenernährung vor. Von einigen Schwermetallen, wie z. B. Molybdän und Zink, denen man vor einigen Jahren noch keine besondereBedeutung zugemessen hatte, weiß man heute, daß dieselben gleichfalls von lebensentscheidender Bedeutung für Böden und Pflanzen sind. Hier wird in besonderem Maße auf die Bedeutung des Zn näher eingegangen. Zwar war man sich schon längere Zeit darüber im klaren, daß es ausgesprochene Zn-Mangelböden gibt, wie z. B. in Florida, aber auf der anderen Seite war man der Ansicht, daß die Anwendung dieses Schwermetalls Zn für den europäischen Raum kaum eineBedeutung habe. Hier mußte in den letzten Jahren eine wesentliche Korrektur erfolgen, denn russische Wissenschaftler, dieses geht aus »Spurenelemente in der Landwirtschaft« von Alexander P. W i n o g r a d o w (Akademie-Verlag, Berlin) hervor, haben gefunden, daß Zink auf die Erträge vieler Pflanzen positiv einwirkt, so bei Knoblauch, Erbsen, Bohnen, Hafer und bei Gerste auf Grauerde, wobei noch bemerkt wird, daß die Zinkgabe allerdings in der an sich problematischen Sulfatforrri gegeben wurde. Noch bedeutungsvoller ist allerdings das Zink für den tierischen Organismus. Besonders jene Organe sind reich an Zink, die größere Mengen Phosphatide und Nucleoproteide enthalten. Viel Zink findet man in der Leber (bis 100 urg/kg). Zwar ist Zink im Organismus wenig gespeichert, und es neigt darüber hinaus leicht zur Ausscheidung, woraus hervorgeht, daß die Zinkaufnahme - der Bedarf an diesem Metall ist im Verhältnis zum Kupfer 6- bis 7fach so hoch - für den tierischen Organismus durch das Futter regelmäßig erfolgen muß. (Somit ergibt sich auch wiederum die Notwendigkeit einer sinnvollen Zinkdüngung für das Grünland.) Eine besondere Rolle spielt augenscheinlich Zink bei der Befruchtung. DieGeschlechtsorgane, dieSamenbläschen, sind sehr zinkhaltig, und im Sperma wurden bis zu 2000 mg Zink je Kilogramm Trockensubstanz gefunden. Hieraus ist wohl die Bedeutung dieses Metalls beim Befruchtungsvorgang unschwer zu erkennen. Interessant ist auch die Feststellung von einigen Forschern, daß der Zinkgehalt in der Kuhmilch bei Beginn der Beweidung verhältnismäßig niedrig liegt und dann später wieder ansteigt. Vielleicht ist hier auch ein Zusammenhang mit der gefürchteten Weidetetanie gegeben. Andere Forscher berichten über die Einwirkung von Zink auf Fermentvorgänge. Wiederum andere fanden bei Insulinmangel im Pankreas der Diabetiker durchschnittlich weniger Zink als in normalen Organen. Ferner sei noch auf die Veröffentlichungen von Baumeister hingewiesen, und zwar: »Zink als Mikronährstoff für die Pflanzen« und »Zink als wichtiges Spurenelement für die Pflanze«.Research and specialist science are advancing further and further into the field the importance of certain heavy metals for plant nutrition. From a few Heavy metals such as B. molybdenum and zinc, which were not seen a few years ago had given special importance, we know today that the same of are of vital importance for soils and plants. Here is special Dimensions discussed the importance of Zn in more detail. It is true that one has been around for a long time Time in the clear that there are pronounced Zn-deficient soils, such as z. Am Florida, but on the other hand it was believed that applying this Heavy metal Zn has hardly any significance for the European area. Here in a significant correction has been made in recent years, because Russian scientists, this comes from "trace elements in agriculture" by Alexander P. W i n o g r a d o w (Akademie-Verlag, Berlin), found that Zinc has a positive effect on the yields of many plants, such as garlic, peas, Beans, oats and barley on gray earth, whereby it should be noted that the zinc is added however, the sulfate formula, which was problematic in itself, was given. Even more meaningful However, zinc is for the animal organism. Especially those organs are rich in zinc, which contain large amounts of phosphatides and nucleoproteins. Much Zinc is found in the liver (up to 100 urg / kg). It is true that there is little zinc in the organism stored, and it also tends to be easily excreted, from which it can be seen that that the zinc uptake - the need for this metal is in proportion to the copper 6 to 7 times as high - for the animal organism through the feed regularly must be done. (This again results in the need for a meaningful Zinc fertilization for the grassland. Zinc obviously plays a special role at fertilization. The sexual organs, the seminal vesicles, contain a lot of zinc, and up to 2000 mg of zinc per kilogram of dry matter were found in the semen. From this the importance of this metal in the process of fertilization is probably not difficult to recognize. It is also interesting to note by some researchers that the The zinc content in cow's milk is relatively low at the start of grazing and then increases again later. Perhaps there is also a connection with the given to the dreaded pasture tetany. Other researchers report the exposure of zinc on fermentation processes. Still others found insulin deficiency in the pancreas the diabetic, on average, has less zinc than in normal organs. Further be also referred to the publications of Baumeister, namely: “Zinc as Micronutrients for plants "and" Zinc as an important trace element for plants ".

Aus all dem Gesagten geht hervor, daß das Zink in der Kette Boden - Pflanze - Tier - Mensch eine sehr bedeutungsvolle Rolle spielt. Von großer Bedeutung ist aber ganz ohne Zweifel die Frage, in welcher Form man dieses an sich so leicht zur Vergiftung neigende Schwermetall dem Urquell allen Lebens, nämlich dem Boden, zuführt.From all of the above, it can be seen that the zinc in the chain is soil - Plant - animal - human plays a very significant role. Of great importance but without a doubt the question is in what form this in itself is so easy heavy metal tending to poison the source of all life, namely the soil, feeds.

Zink wurde bisher-wie schon anfangs erwähntin wirkungsvoller Form, in Form von Metallegierungsdüngern, dem Boden verabreicht. So sehr die positive Wirkung hier auch gesichert ist, so muß demgegenüber aber betont werden, daß eine solche Mikronährstoffdüngung auch entsprechend teuer ist. Die wirkende Substanz besteht hier vor allen Dingen in der Metallegierung, die vorwiegend aus Kupfer-Zink besteht. Im Gegensatz zu der bekannten Verwendung von Kupfer-Zink enthaltenden Legierungen oder Zinkaschen bzw. Kratzaschen als Mikronährstoffdüngemittel wird nun nach der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, Zinkabdeckschlacken, die in Metallschmelzereien oder Hüttenbetrieben, welche vorwiegend Messingrückstände verarbeiten, anfallen, als Mikronährstoffdüngemittel und Bodenverbesserungsmittel zu verwenden.As already mentioned at the beginning, zinc has been used in an effective form, in the form of metal alloy fertilizers, administered to the soil. So much for the positive Effect is also assured here, but on the other hand it must be emphasized that one such micronutrient fertilization is also correspondingly expensive. The active substance consists mainly in the metal alloy, which is mainly made of copper-zinc consists. In contrast to the known use of alloys containing copper-zinc or zinc ashes or scratch ashes as micronutrient fertilizers are now used according to the Present invention proposed zinc topping slags used in metal smelters or smelters that mainly process brass residues, to be used as a micronutrient fertilizer and soil improver.

DieseZinkabdeckschlacken weisen einen hohen Gehalt an Zink von etwa 41 % und mehr auf. Vor allem enthalten sie aber sowohl das Zink als auch die übrigen Metalle in verschlackter Silikatform (als Glasfluß) und stellen somit gegenüber den Zinklegierungsdüngemitteln oder Zinkaschen einen wesentlichen Fortschritt dar. Die Erfindung zeigt daher vollständig neue Wege. In diesen metallverarbeitenden Betrieben fallen Abdeckschlacken mit einem geringen Gehalt an Cu, demgegenüber aber einem verhältnismäßig hohen Gehalt an Zink an. Es handelt sich hier nicht nur um Abfallschlacken der Hüttenindustrie, sondern viele Werke der verarbeitenden Metallindustrie schmelzen die in ihren Metallgießereien anfallenden Gießereikrätzen in passenden Öfen selbst ein, um hierdurch das in den Abfallkratzen enthaltene Metall im eigenen Betrieb zurückzugewinnen und auch im eigenen Betrieb wieder zu verbrauchen. Eine solche dabei anfallende, sogenannte Abdeckschlacke hat z. B. nur etwa 1,2% Kupfergehalt, demgegenüber aber einen Zn-Gehalt von 41% und mehr.These zinc capping slags have a high zinc content of about 41 % and more. Above all, however, they contain both zinc and the other metals in slagged silicate form (as glass flux) and thus represent a significant advance over zinc alloy fertilizers or zinc ashes. The invention therefore shows completely new approaches. In these metalworking plants, covering slag is produced with a low content of Cu, but a relatively high content of zinc. This is not only about waste slag from the metallurgical industry, but many factories in the metal processing industry melt the foundry scratches that occur in their metal foundries themselves in suitable furnaces in order to recover the metal contained in the waste scratches in their own company and to use it again in their own company . Such a resulting so-called covering slag has z. B. only about 1.2% copper content, but in contrast a Zn content of 41% and more.

Dieser hohe Zinkgehalt ist dadurch zu erklären, daß hier messinghaltige Gießereikrätzen, Zinkkratzen bzw. messinghaltige Spänematerialien umgeschmolzen wurden, die bekanntlich einen hohen Zinkgehalt haben.This high zinc content can be explained by the fact that it contains brass Foundry scratches, zinc scratches or chip materials containing brass are remelted which are known to have a high zinc content.

Man kann hier daher nicht von einer Kupferschlacke sprechen, sondern hier liegt eine Zinkschlacke vor, die auch noch andere Metalle oder Metalloide mitführt, wie z. B. außer dem schon benannten Kupfer noch etwa 0,30% Cl, etwa 0,03% Pb, etwa 0,20% S und etwa 26,619/o und mehr Si 02.One cannot speak of a copper slag here, but rather here is a zinc slag that also carries other metals or metalloids, such as B. in addition to the copper already mentioned, about 0.30% Cl, about 0.03% Pb, about 0.20% S and about 26.619 / o and more Si 02.

Hier liegen also, wie aus dem hohen Gehalt an Kieselsäure ersichtlich ist, sämtlicheMetalle inSilikatform (Glasfluß) vor. Diese Tatsache ist für die erfindungsgemäßeVerwendung einer solchenZinkschlacke als Mikronährstoffdüngemittel und Bodenverbesserungsmittel von größter Bedeutung. Diese Silikatform sichert nämlich den langsamen, über Jahre dauernden Abbauprozeß der Zinkschlacke im Boden und vermeidet dadurch jede Möglichkeit einer toxischen Wirkung auf die Pflanzen oder Böden. Es ist selbstverständlich, daß solche Schlacken, bevor sie als Mikronährstoffdüngemittel Verwendung finden können, vorher durch passende Mühlen feinst vermahlen werden müssen.So this is where, as can be seen from the high silica content is, all metals in silicate form (glass flux). This fact is essential for use in accordance with the invention such zinc slag as a micronutrient fertilizer and soil improver of highest importance. This silicate form ensures that the slow one will last for years permanent degradation process of the zinc slag in the soil and thus avoids any possibility a toxic effect on the plants or soil. It goes without saying that such slags before they are used as micronutrient fertilizers must be finely ground beforehand using suitable mills.

Beim Institut für nichtparasitäre Pflanzenkrankheiten der Biologischen Bundesanstalt in Berlin-Dahlem wurde mit einer solchen Schlacke nach der Erfindung im Jahre 1960 ein wissenschaftlicher Versuch durchgeführt. Als Versuchsboden wurde der »Boden Niebüll« aus Schleswig-Holstein verwendet, der leicht kupferbedürftig ist. Der Versuch lief also auf einem Kupfermangelboden und ist außergewöhnlich interessant, wie hier der hohe Zinkgehalt - allerdings in Form von Silikat - eine entsprechende Wirkung gezeigt hat, die aus folgender Tabelle ersichtlich ist. Versuchsfrucht: Sommergerste Korn- 1000-Korn- Stroh- ertrag Gewicht ertrag g/Gefäß g g/Gefäß NPK ............. 35,4 37,6 30,4 Schlacke nach der Erfindung ....... 44,0 41,6 34,8 Pro Gefäß wurden 870 mg Zink in. Schlackenform nach der Erfindung gegeben. Eine genormte Flächeneinstreuung pro Hektar kann natürlich nicht angegeben werden, da, wie dieses auch z. B. bei Kupfer- oder Manganmangelböden bekannt ist, die einzelne Dosierungshöhe sich nach dem effektiven Mangel an dem betreffenden Schwermetall auszurichten hat. Aus diesem wissenschaftlichen Versuch geht wiederum zuerst einmal der Beweis hervor, daß man auf sogenannten Mangelböden nicht nur eine Metallart verwenden soll, sondern möglichst viele, die synergetische Wirkung aufeinander ausüben, und ferner, daß vor allen Dingen in der gebundenen Silikatform als Zinkabdeckschlacke, die nur langsam die Metallionen freigibt, eine toxische Wirkung auf die Pflanzen nicht eintreten kann.At the Institute for Non-Parasitic Plant Diseases of the Federal Biological Research Center in Berlin-Dahlem, a scientific experiment was carried out with such a slag according to the invention in 1960. The "Boden Niebüll" from Schleswig-Holstein, which needs a little copper, was used as the test soil. So the experiment ran on a copper deficiency floor and is extraordinarily interesting, as here the high zinc content - albeit in the form of silicate - has shown a corresponding effect, which can be seen from the following table. Test fruit: spring barley Grain 1000 grain straw yield weight yield g / vial gg / vial NPK ............. 35.4 37.6 30.4 Slag after the Invention ....... 44.0 41.6 34.8 870 mg of zinc in slag form according to the invention were given per vessel. A standardized area scattering per hectare can of course not be specified, since, as this also z. B. is known in copper or manganese deficiency soils, the individual dosage level has to be based on the actual deficiency of the heavy metal in question. From this scientific experiment the proof emerges first of all that one should not only use one type of metal on so-called deficient soils, but as many as possible that exert a synergetic effect on one another, and further that, above all, in the bound silicate form as zinc topping slag, the only slowly releases the metal ions, a toxic effect on the plants cannot occur.

Die Anwendung solcher Schlacken nach der Erfindung ist in besonderem Maße dazu geeignet, das lebenswichtige Schwermetall Zink über den Boden den Pflanzen, den Tieren und auch den Menschen in biologischer und daher in besonders gut aufnehmbarer Form zuzuführen. Ein solches Zinkdüngemittel wird sich auch in besonderem Maße unter anderem für den Weinbau eignen.The use of such slags according to the invention is special Dimensions suitable for the vital heavy metal zinc through the soil of the plants, the animals and also the people in a biological and therefore in a particularly easy to absorb Feed form. Such a zinc fertilizer is also particularly under other suitable for viticulture.

Der technische Fortschritt der Erfindung besteht in besonderem Maße darin, daß hier Mittel und Wege gezeigt werden, die zuerst einmal die gefürchtete Zinkvergiftung sicher ausschalten. Darüber hinaus hat dann die Verwendung der Zinkabdeckschlacken noch den Vorteil, daß ein solches Zinkdüngemittel neben dem Zink auch noch erwünschte Nebenmetalle besitzt, wie vor allem Kupfer. Diese beiden Metallarten ergänzen sich erfahrungsgemäß. Ferner kann ein solches Zinkdüngemittel, da es künftig aus zinkhaltigen Schlacken hergestellt wird, für den Verbraucher verhältnismäßig billig angeboten werden. Außerdem können auf diese Weise den Böden und Pflanzen Zink und die übrigen Metalle beim Ausstreuen auf die Kulturböden in einem Arbeitsgang zugeführt werden, wobei die Zinkabdeckschlacke eine lang andauernde allmähliche Versorgung der Pflanzen mit Spurenelementen gewährleistet, ohne daß Vergiftungen der Pflanzen oder schädliche Einwirkungen auf den Boden, z. B. durch Sulfatreste od. dgl., zu befürchten sind. Der Silikatrest der Zinkabdeckschlacken wird sich dagegen sowohl auf die Pflanzenernährung als auch auf den Boden in günstiger Weise auswirken.The technical progress of the invention is particularly significant in the fact that ways and means are shown here, the first of which is the dreaded Safely turn off zinc poisoning. In addition, then has the use of the zinc topping slags nor the advantage that such a zinc fertilizer is also desirable in addition to zinc Has secondary metals, like copper in particular. These two types of metal complement each other according to experience. Furthermore, such a zinc fertilizer, as it will be made from zinc-containing Slag is produced, offered to the consumer relatively cheap will. In addition, in this way zinc and the rest can be added to the soil and plants Metals are added in one operation when scattering on the cultivated soil, the zinc topping slag providing a long lasting gradual supply to the plants with trace elements guaranteed without poisoning the plants or harmful Actions on the ground, e.g. B. by sulfate residues. The like. Are to be feared. The silicate residue of the zinc topping slag, however, will affect both the plant nutrition as well as having a beneficial effect on the soil.

Claims

PATENT CLAIM: Use of zinc residues with a high content of Zinc as a micronutrient fertilizer, characterized in that zinc cover slips, those in metal smelters or in metallurgical plants, which mainly contain brass residues process, accumulate and the high zinc content of about 41% and more as well as the rest Contains metals in slagged silicate form (glass flux), finely ground Form can be used as a micronutrient fertilizer and soil improver. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1007 789, 1012 933; Austrian patent specification No. 206 906.