DE2228613B2 - Verfahren zur Herstellung eines Phosphat-Düngemittels - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Phosphat-DüngemittelsInfo
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- C05B5/00—Thomas phosphate; Other slag phosphates
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Phosphat-Düngemittels aus bei der Stahlherstellung
anfallender Schlacke und Phosphatgestein.
Bei der Herstellung von Stahl aus Eisen mit hohem Phosphorgehalt (beispielsweise mindestens 1,5 Gewichtsprozent
auf der Grundlage des Eisengewichtes) wird eine phosphorhaltige Stahlherstellungsschlacke
erzeugt, die schon allein als Phosphatdünger für Pflanzen verwendet werden kann. Diese Schlacke weist
eine sich ändernde Zusammensetzung auf. Typischerweise enthält sie Trikalziumphosphat, Kalziumsilikal
und Oxyde von Kalzium. Eisen, Magnesium und Mangan als hauptsächliche Bestandteile. Der Phosphorgchalt
der Schlacke entspricht im allgemeinen zwischen 9 und 17 Gewichtsprozent von P>O-, (d. h. Phosphorpentoxyd)
auf der Basis des St-iilackengcwichtes, wobei II bis 13
Gewichtsprozent P>O-, üblicherweise vorhanden ist. Die
Schlacke kann bei basischen oder sauren Böden zum Düngen verwendet werden. Der Nachschub derartiger
Schlacken nimmt üb und wird aufgrund der zunehmen-.!cn
Stahlproduktion aus Eisen mit niedrigem Phosphorgchalt. d. h. weniger als 1.5 Gewichtsprozent Phosphor
auf der Basis des Eiscngcwichlcs. vollständig aufhören. Diese Eisenart kann in Stahl in Konverlern umgewandelt
werden, in denen Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte l.iif' durch Lanzen in den Konverter
geleitet wird. Ein derartiger Konverter kann der allgemein bekannte l.D-Konvertcr sein. Das Eisen kann
gleichfalls in einem Ofen in Stahl umgewandelt werden. Die Herstellung von Stahl .ms einem läsen mit
niedrigem Phosphorgehalt ergibt eine phosphalischc Stahlherstellungsschlackc, jedoch wird der Phosphorgchalt
der Schlacke als zu niedrig angesehen, um die Verwendung der Schlacke als Düngemittel im praktischen
halle zu ermöglichen. Dies ist der lall, da der
Phosphorgehalt der Schlacke im wesentlichen /wischen 1.5 und 8 Gewichtsprozent P.·()-, auf der Basis des
Schlnckengewichtes entspricht. Im TaIIc der l.D-Konvcrtcrschl"':kc
liegt der Phosphorgehalt sehr niedrig und beträgt normalerweise /wischen I bis J Gewichtsprozent
PjO-, auf der Basis des Schlackcngcwichtrs. wobei das Eisen, aus dem sie hergestellt wird,
typischcrwcisc weniger als 0,1 Gcwichtspro/cnl Phosphor
auf der Basis des Eisengewichtes enthält. Ks wäre von großem Wert, falls ein praktischer Weg gefunden
werden könnte, um eine phosphatischc Slahlhersicllungsschlaikc
für Dünge/wecke zu verwenden, und insbesondere eine ,Schlacke, die lediglich bis zu 8
Gewichtsprozent Ρ.Ό, auf der Basis des .Schlackengewichtes
enthält.
Cicwisse phosphalischc Gesteine sind /ur Verwendung
als Düngemittel geeignet. Der Phosphorgehall eines derartigen Gesteins (insbesondere eines Apatitgesicins.
wie beispielsweise I Inorapatit-Gcslein). wird
lediglich langsam freigegeben und enisprichi im allgemeinen 25 bis 35 Gewichtsprozent an P>O, auf der
Basis des Gewichtes des Gesteins. Die maximale Freigabe oder Ausbeute des Phosphors wird bei sehr
sauren Böden erreicht, d. h. Böden, die einen pH-Wert
τ kleiner als 5 aufweisen. Phosphatische Gesteine weisen
folglich ein sehr begrenztes Anwendungsgebiet als Düngemittel auf, da derartige Böden nicht häufig
anzutreffen sind. Dies bedeutet, daß phosphatische Gesteine (insbesondere Apatitgesteinc) nicht besonders
ι» zweckdienlich als Düngemittel für Weiden oder schwach saure oder schwach alkalische Böden sind, wie
diese beispielsweise auf Hügeln oder anderen höheren Orten auftreten. Derartige Böden weisen in vielen
Fällen einen pH-Wert von 5,9 bis 7 auf.
r> Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Phosphatdüngemittels anzugeben, bei dem eine
phosphatische Stahlherstellungsschlackc e'i Ausgangsprodukt
verwendet werden kann, deren Phosphorgchalt
.'ti jedoch zu niedrig ist, um die Verwendung dieser
Schlacke als Düngemittel von vornherein zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird nun bei einem Verfahren der eingangs genannten Art crfind'jngsgcmäß dadurch
.'"· gelöst, daß die Schlacke und das Phosphatgestein in
gemahlenem Zustand miteinander vermischt werden.
Aus der DE-OS 15 92 b44 ist zwar ein Verfahren zum
Anreichern des Phosphors in Thomas-Schlacke, d. h. also in einer basischen Schlacke, die beim Thosmas-Pro-
Hi zcß anfällt, bekanni, bei dem vorgesehen ist, daß die
Thomas-Schlacke und Phosphalgcstein vom Typ eines Aluminiumphosphats und gegebenenfalls eine geringe
Menge an Kalk und/oder Kieselerde zusammengeschmolzen werden. Insbesondere soll hierbei die Zugabe
!*< an Aluminiumphosphalgesiein in einer solchen Menge
erfolgen, daß durch dessen Reaktion mit dem Kalzium und Silicium dei
>asischcn Schlacke aus dein Aluminium
Gchlcnit und aus dem Phosphor überwiegend Nagelschmidtil
gcbildei wird. Hierdurch soll erreicht werden.
in dall das Endprodukt einen sehr hohen Pro/enlantcil an
in Zitronensäure löslichem Phosphat enthält.
Bei dem Verfahren nach der DE-OS I5 92M4 ist es
also wesentlich, daß eine chemische Reaktion /wischen
dem Aliiininiuniphosphitigcslcin und der geschmol/e-
ti ncn Schlacke hervorgerufen wird, weswegen auch die
Tempcraliir des geschmolzenen Systems im Bereich
von 1400 bis 1800 X liegen muli. Darüber hinaus werden
der geschmolzenen basischen Schlacke geringe Mengen all Kalk und/oder Kieselerde zugegeben, um die
vi gewünschte chemische Reaktion r-/ch /u begünstigen.
Es handcll sich somit beim Gegenstand der DE-OS
!5 92 644 praktisch um ein Verfahren zur Herstellung
einer.synthetischen basischen Schlacke.
Demgegenüber kann jedoch bei dem Verfahren nach
ν, vorliegender Erfindung auf einen Schmcl/pro/cll und
damit auf eine chemische Reaktion zwischen den Ausgangskomponenicn völlig verzichtet werden und
diese Tatsache stellt einen ganz wesentlichen Unterschied gegenüber dem bekannten Verfahren dar. Ein
Ni durch das crfindungsgcmäßc Verfahren hcrgestelllcs
Düngemittel bietet in der praktischen Anwendung ganz erhebliche Vorteile. Durch den Schlackcnanteil der
erfindungsgemäß hergestellten Mischung wird eine verhältnismäßig geringe Menge an Phosphorpcntoxvd
hi zusammen mit anderen Spurenelcmenicn relativ rasch
freigegeben, während der Anteil an phosphalischcm Gestein größere Mengen an Phosphorpentoxyd über
eine längere Zeitdauer freisetzi. In der Praxis bedeutet
dies, daß man aufgrund des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ein Düngemittel mit Langzeit-Nutzeffekt
erhält, während das nach der DE-OS 15 92 644 bekannte Verfahren lediglich ein Endprodukt
mit Kurzzeit-Nutzeffekt ergibt, da dieses Produkt einen sehr hohen Anteil an löslichem Phosphat enthält.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zur Phosphoranreicherung von Stahlherstellungsschlacken
von besonderem Vorteil, die lediglich bis zu 8 Gewichtsprozent PiO, auf der Basis des
Schlacker.gewichtes erhalten.
Die Schlacke und das Phosphatgestein werden als diskrete Teilchen von Gestein und diskrete Teilchen von
Schlacke verwendet. Die Größen dieser Teilchen werden entsprechend den Umständen gewählt. Beispielsweise
ist der Phosphorgehalt um so leichler verfügbar, je größer der Feinheitsgrad der Teilchen ist.
Insbesondere zweckdienliche Teilchengrößenbereiche sind derart, daß 70 bis 80 Gewichtsprozent Schlackenteilchen
und Gesteinsteilchen durch ein Sieb mit Maschenweite ΗΟμιη hindurchgelangen. Die Mengen
an Schlacke und Gestein in dem Düngemittel werden gleichfalls entsprechend den Umständen gewählt.
Beispielsweise ist, je größer die Gestcinsmenge ist,
desto langer die Wirksamkeit des Düngemittels anbetracht der Talsache, daß das Gestein den Phosphor
mit niedrigerer Geschwindigkeit freigibt. Praktische Mengen liegen /wischen 5 bis 95 Gewichtsprozent der
Schlacke und 95 bis 5 Gewichtsprozent des GeMcins.
Die Stahlherstcllungsschlackc ist zweckdienlicherweise,
jedoch nicht ausschließlich, eine Schlacke, die
zwischen I bis !Gewichtsprozent P,O,auf der Basis des
.Schlackengewichtes enthält, beispielsweise eine LD-Konveiierschlackc.
Beispiele phosphalischerGesieine· -nd
l'Uiorapatit
(nominell Ca
Chlorapatit
(nominell Ca
Frankolii
(nominell Ca11(PCX1)F,-ACaCO1).
llydroxylapalil
(nominell Ca11(PO1WOI I)...
Wavcllit
(AI1(OM)I(PO1),-5 HO).
Pseudowavellit
(CaAI1(PO1HOHvII/)).
Karbonalhydroxyfluorapalil
(nominell Ca11(PO^OI l.l ),· »CaC C)1) und
(nominellCaHPO4-2H,O).
Die Verwendung eines Huorapaiitgcstcincs ist von
besonderer Bedeutung, da diese Cieslcinsart die am wenigsten lösliche der kalziumphosphathaliigcn Gesteine
ist und folglich nicht als praktisches Düngemittel für Wcio'eland und schwach saure Böden oder schwach
alkalische Böden gehalten wird.
Das Düngemittel nach der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich weitere Bestandteile enthalten, die
bisher bei der Herstellung von Düngemitteln bekannt waren oder verwendet wurden. Derartige Bestandteile
schließen Substanzen ein, welche pestizide oder düngende Wirkungen aufweisen. Das Düngemittel kann
auf jede gewünschte Weise dem Boden zugegeben werden, beispielsweise mittels einer der üblichen
Maschinen zur Verleitung von festen Düngemilteln. Das Düngen kann vor der Saat erfolgen oder während eine
Aussaat wächst, d. h. die Düngung kann auch bei einer vorhandenen Weide enolgen.
Das Düngemittel nach der vorliegenden Erfindung wird im folgenden durch praktische Beispiele näher
erläutert, bei denen die Teilchen der LD-Konverierschlacke derart gemahlen wurden, daß 80 Gewichtsprozent
der Teilchen durch ein Sieb mn Maschenweite 150 um liefen, und die Teilchen des phosphatischen
Gesteines wurden derart gemahlen, daß 77 Gewichtsprozent der Teilchen ein Sieb mit Maschenweile 150 μπι
durchliefen.
Ein Düngemittel wurde hergestellt, indem (a) 5 Oev. ichtsprozent an Teilchen einer LD-Konvertersciilacke
mit einem Phosphorgehalt von 2.11 Gewichtsprozent an PjOi auf der Basis des Schlackengewichtes
mit (b) 95 Gewichtsprozent an Teilchen eines Phosphatgesteines mit einem Phosphorgehalt von 29,45 Gewichtsprozent
an PjOi auf der Basis des Gesteinsgewichts
zusammengemischt wurden. Das Phosphatgestein war ein Fiuorapalil-Geslein aus Tunesien.
Das fertige Düngemittel hatte einen Phosphorgehalt von 28,08 Gewichtsprozent an PjO-, auf der Basis des
Gewichtes des Düngemittels.
Ein Düngemittel wurde in gleicher Weise wie das Düngemittel nach Beispiel I hergestellt, mit der
Ausnahme, daß das Phosphatgestein ein Fiuorapatitgcstein aus Marokko mit einem Phosphorgehalt von J3.3
Gewichtsprozent P-O-, auf der Basis des Gcsteinsgewichis
war. Das feriige Düngemittel wies einen Phosphorgehalt von 31.76 Gewichtsprozent an PjO-, auf
der Basis des Düngemittelgcwichicsauf.
Ein Düngemittel wurde hergestellt, indem (a) IO Gewichtsprozent an Teilchen einer LD-Konwnerschlacke
mit einem Phosphor^ehalt .οι 2.5 Gcwichtsprozeni
P,O-, auf der Basis des .Schlackengewichtes mit
(b) 90 Gewichtsprozent eines Phusphalgeslcincs mit einem Phosphorgchall von 30 Gewichtsprozent an PjO-,
auf der Basis des Gestcinsgcwichlcs vermischt wurden.
Das Phosphalgcstcin war ein lluorapatilgeslcin aus
Marokko.
Das feriige Düngemittel wies einen Phosphorgeh;ilt
von 28.37 Gewichtsprozent an P,O-, auf der Basis des
Düngemiiielgcwichles auf.
Ein Düngemittel wurde hergestellt, indem (;i) 25
Gc'vichlspro/enl an Teilchen einer I.D-Konverterschlacke
mit einem Phosphorgchall von 1.9 Gewichtsprozent PjO-, auf der Basis des Schlackengcwichlcs mit
(b) 75 Gewichtsprozent eines Phosphatgesteines mil einem Phosphorgehall von 29.9 Gewichlsprozent an
PjO-, auf der Basis des Gcsteinsgcwichtcs vermischt
wurden. Das phosphalische Gestein war ein Fluorapalitgesicin
aus Tunesien.
Das feriige Düngcmillel wies einen Phosphorgehall von 22.9 Gewichispro/.enl an P>O, auf der Basis des
Düngemitlelgcwichles auf.
Ein Düngemittel wurde hergestellt indem (a) 50 Gewichlsprozent an Teilchen einer I.D-Konverterschlacke
mit einem Phosphorgehalt von 2.2 Gewichts-
prozent an PjO-, auf der Basis des Schlackengewichtes
mit (b) 50 Gewichtsprozent eines Phosphatgesteines mit einem Phosphorgehalt von 29,5 Gewichtsprozent an
PjO-, auf der Basis des Gesteinsgewichtes vermischt wurden. Das Phosphatgestein war ein Fluorapatiigcstein
aus Tunesien.
Das fertige Düngemittel wies einen Phosphorgehalt von 18,8 Gewichtsprozent an PjOs auf der Basis des
Düngerpi'.telgewichtes auf.
Durch die folgenden Versuchsergebnisse werden die Wirkungen der Düngemittel gemäß den Beispielen 1
und 2 erläutert.
Versuchsergebnisse
Verschiedene Düngemittel wurden ein Jahr lang auf hügligem Grasland in einer Höhe von 91,44 m oberhalb
des Meeresspiegels untersucht. Der Boden wies einen pri-Wert von 5,9 und einen ausgesprochenen Phosphormangel
auf, wie dies dadurch gezeigt wird, daß er 0,4%o an verfügbarem Phosphor enthielt. Die Düngemittel
wurden je auf abgegrenzten !.andstücken verteilt.
Sieben Versuche wurden durchgeführt, und ein Kontroliversuch ohne Phosphor wurde gleichfalls durchgeführt.
Die Bodenstücke waren in Blöcken von acht zusammengefaßt, so daß sämtliche Düngemitielversuche
und der Kontrollversuch in jedem der Blöcke durchgeführt wurden. Die Blöcke wurden sechsmal
wiederholt. Innerhalb eines jeden Blockes wurder. für jedes Landstück die Düngemittel nach einer Zufallsauswahl
gewählt. Durch diese VersuchsbedingungLti wurden Variationen der Bodendicke und der Fruchtbarkeit
innerhalb des Versuchsgeländes ausgeglichen. Da die Wirkung des Elementes Phosphor uniersucht wurde,
wurde eine Stickstoff- und Pollasche-Grundaufbereitung bei sämtlichen Landstücken einschließlich des
Kontrollandstiickes durchgeführt, so daß der Mangel an anderen Elementen die Resultate nicht verzerren
konnte. Die Aufbereitung enthielt ohne Phosphor 25°/o
Gewicht/Gewicht Nj und 16% Gewicht/Gewicht KjO.
Die Zusammensetzungen der im Versuch verwendeten Düngemittel und ihre gedüngten Mengen sind in der
folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.
Versuch
Düngemittel
Mengen der Düngung
kg/ha Ciesamt-l'hosphor-
/ugahe in kg
l'hosphnr/ha
l'hosphnr/ha
Düngemittel nach Beispiel I 871,8 11.3
lediglich das Phosphatgestein nach Beispiel 1 1494,5 19.3
Düngemittel nach Beispiel 2 772.2 11.3
lediglich das Phosphatgestein nach Beispiel 2 1320.2 19.3
Martinofcnschlacke mit einem Phosphorgchalt von 13 Gewichts- 1967.8 11,3
prozent/Gewicht P:O<
in der Form von Teilchen, von denen
96 Gewichtsprozent durch ein Sieb mit Maschenweite von
150;j.m laufen
Düngemittel von Versuch Nr. 5 3 362.7 19.3
Superphosphat in Körnern 373.6 3.9
Die Resultate der Grasausbeute einer Jahresernte der
verschiedenen Düngemittel sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt. Diese Ergebnisse sind durch
die Gehalte an Trockenbestandteilen ausgedrückt. Diese Gehalte wurden in der folgenden Weise
bestimmt: 300 g Gras wurde bei 105"C 12 bis 14 Stunden
lang auf ein konstantes Gcwichl i'etrocknet. und
anschließend wurde der Wert dor Gewichtsprozente trockener Bestandteile in kg/ha der Ernte für jedes
Düngemittel auf der Basis des entsprechenden Gcwichtswcrtes
des Kontrollversuches berechnet.
Versuch Nr. | Trockcn- |
lieslandteile | |
kg/ha | |
I | (> 10.3 |
2 | 348.7 |
3 | 473.3 |
4 | 373,6 |
5 | 361.2 |
6 | 448.4 |
7 | 411.0 |
Aus den Ergebnissen für die Versuche I und 3 ist ersichtlich, daß die Düngemittel der Beispiele
nach der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, die wirksamsten Düngemittel waren.
und 2. die
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines Phosphatdüngemittels aus bei der Stahlherstellung anfallender Schlacke und Phosphatgestein, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke und das Phosphatgestein in gemahlenem Zustand miteinander vermischt werden.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3129188A1 (de) * | 1981-07-24 | 1983-02-10 | Thomasmehlgesellschaft mbH, 5000 Köln | Verfahren zur herstellung staubfreier kalk- und phosphathaltiger duengemittel |
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-
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GB1348686A (en) | 1974-03-20 |
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