DE2411012A1 - Substanzen zur bodenverbesserung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

SOCIETA¹ ITALIANA RESIN? S.I.R. S.p.A.

Mailand / Italien

"Substanzen zur Bodenverbesserung und Verfahren zu ihrer Herstellung"

Priorität: 8. März 1973 - Italien - Nummer 21319-A/73

Gegenstand der Erfindung sind hochwirksame, leicht und wirtschaftlich einzusetzende Substanzen zur Verbesserung kompakter Böden . sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.

Wie bekannt, gibt es in zahlreichen Ländern weite Gebiete mit besonders kompakten, vorzugsweise lehmigen und zum Anbau wenig geeigneten Böden.

Die Struktur solcher Böden gestattet aufgrund der Anordnung der Bodenteilchen praktisch keinen Luft- und Wasserdurchtritt.

In die erwähnten Böden kann Wasser nur in kleinen Mengen eindringen und beviirkt dort ein Aufquellen der lehmigen Teilchen, was zu einem Verschluß der Poren führt und das weitere Eindringen von Wasser und die Durchlüftimg verhindert.

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In der Regenperiode besteht daher praktisch keine Möglichkeit, daß sich die erforderliche Wasserreserve in der anbaufähigen Bodenschicht ansammelt.

Andererseits steigt das während der Trockenperiode in den Böden, vorhandene Wasser über durchlaufende Kapillargefäße, die für kompakte Lehmböden stets kennzeichnend sind, an die Oberfläche, wobei auch die in ihm aufgelösten Salze mitgeführt werden.

Die Böden, nehmen auf diese V/eise jenen Zustand der Trockenheit· an, der zur Bildung von tiefen Rissen und zu einem Verbacken der Lehmteilchen zu einer harten und sehr kompakten Masse führt.

Unter diesen Bedingungen wird der biologische Kreislauf erschwert, und zwar nicht nur infolge des Wassermangels, -und der ungenügenden Durchlüftung, sondern auch wegen der hohen Salzkonzentration an der Oberfläche.

Bei den Böden, die stattdessen eine körnig-poröse Struktur aufweisen, dringen V/asser und Luft leicht in die Zwischenräume zwischen die"einzelnen Krümel ein, wodurch die vorerwähnten Nachteile nicht auftreten.

Die vorerwähnten Böden sind insbesondere durch weitgehend stabile Wasserreserven ausgezeichnet, was sich auf die Kulturen sehr vorteilhaft auswirkt," die auf diese Weise leicht auch lange Trockenperioden überstehen können. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Verdunstung bei diesen Böden auf den oberen Teil der anbaufä-

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higen Bodenschicht begrenzt ist, da die erwähnten Böden kein System von durchlaufenden Kapillargefäßen aufweisen, wie dies stattdessen bei den kompakten Böden der Fall ist.

In der Bodentechnik,, die es sich zum Ziel setzt, die Eigenschaften kompakter, insbesondere lehmiger Böden zu verbessern und sie anbaufähig zu machen, greift man häufig auf Salze zurück, normalerweise Eisen(lll)-Salze, wie Ammoniumeisenalaun und Eisen(lll)-sulfat. Diese Salze bewirken die Zusammenballung der kleinen lehmigen Teilchen in Form von Krümeln, wobei der Boden eine annäh.ernd körnige Struktur annimmt, was eine merkliche Verbesserung der Wasserdurchlässigkeit und der Durchlüftung dieses Bodens zur Folge hat. , . .

Zu? Erreichung des angestrebten Ziels ist jedoch die Verwendung erheblicher Mengen der vorbeschriebenen Salze erforderlich. Diese Salze sind außerdem durch eine zeitlich begrenzte Wirksamkeit gekennzeichnet und sind vor allem nur mit Schwierigkeiten in die zu verbessernden Böden einzubringen. "

Diese Umstände haben insgesamt Nachteile zur Folge, die sich auf die Wirtschaftlichkeit und daher auf die Anwendbarkeit dieses Verfahrens äußerst ungünstig auswirken.

Man hat nun Substanzen zur Verbesserung kompakter Böden auf .der Basis von Eisen(III)-Salzen gefunden, die gegenüber den reinen Eisen(IIl)-Salzen durch eine größere und anhaltendere Wirksamkeit und eine leichtere und wirtschaftlichere Einbringung in diese

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Böden gekennzeichnet sind.

Gegenstand dieser Anmeldung sind daher Substanzen zur Verbesserung kompakter Böden, die leicht in diese Böden einbringbar sind und die Eigenschaft haben, rasch auf den physikalischen Zustand der Böden einzuwirken und eine sofortige und wirksame Zusammenballung der kleinen Lehmteilchen zu bewirken, so daß diese Böden eine körnige Struktur annehmen, die durch eine hohe Wasser- und Luftdurchlässigkeit gekennzeichnet ist.

Die erfindungsgemäßen Substanzen zur Verbesserung kompakter Böden bestehen aus dem Produkt einer Wechselwirkung bzw. Verbindung von kleinen Polystyrolschaumteilchen mit einem oder mehreren Eisen-(Ill)-Salzen. "

Nach dem Stand der Technik ist bereits bekannt, daß verschäumtes Polystyrol zur Verbesserung kompakter Böden verwendet werden kann. Diese Ausführungsform hatte jedoch keinen großen Erfolg, und zwar sowohl wegen der sehr begrenzten Wirksamkeit des Polystyrolschaums als auch hauptsächlich wegen seiner geringen Affinität zu den Böden in dem Sinne, daß es nicht zur Bildung von hinreichend kompakten Erdkrümeln kommt, die der auswaschenden Wirkung des Regens Widerstand leisten können.

Erfindungsgemäß wurde gefnnden, daß Polystyrolschaum vorteilhafterweise und mit hoher Wirksamkeit und Affinität zur Verbesserung von kompakten Böden eingesetzt werden kann, wenn erreicht wird, daß er eine bestimmte Art von Verbindung mit einem oder mehreren Eisen-

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(III)-Salzen eingeht.

Es wurde außerdem gefunden, daß die EiSCn(III)-SaIZe, deren Verwendung zur Verbesserung kompakter Böden an sich bereits bekannt ist, nach dem Eingehen einer bestimmten Verbindung mit den Polystyrolschaumteilehen eine" Erhöhung ihrer Wirksamkeit erfahren und außerdem leichter und in geringerer Menge als-bei nicht vorhandener Verbindung dieser Salze mit dem Polystyrolschaum in die Boden eingebracht werden können.

In der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird als Eisen(IIl)-Salz Eisenalaun (Ammonium-Eisen-Doppelsulfat) verwendet, der auf das verschäumte Polystyrol aufgebracht wird, dessen gemessene Dichte 8 bis 30 Tcg/nr beträgt und in Form von Teilchen mit einer Korngröße von 0,01 bis 3 mm verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform ist noch von besonderer Bedeutung, daß bei der . Verbindung von Eisenalaun mit Polystyrolschaum die jeweiligen Mengen so dosiert werden, daß das Gewichtsverhältnis Alaun : PoIystyrolsehaum im Bereich von 3:1 'bis 30 : .1 liegt.

Die-Form der Polystyrolschaumteilchen ist jedoch für die erfindungsgemäßen Ziele nicht wesentlich.

Es können daher leicht Kügelchen und im allgemeinen regelmäßige Formen verwendet werden, aber auch Erzeugnisse ganz unregelmäßiger und ungleichartiger Form, wie sie bei der unmittelbaren Zerkleinerung von Polystyrolschaum anfallen, liefern befriedrigende Ergebnisse.

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Ein wirtschaftlich vorteilhafter Gesichtspunkt der Erfindung liegt darin, daß als Polystyrolschaum auch ohne weiteres ein bereits genutztes Produkt verwendet werden kann, falls es nur die vorbeschriebene Dichte und Korngröße aufweist. Anstelle des Alauns in der Verbindung mit dem Polystyrol können auch andere Eisen(lll)-Salze allein oder als Gemisch verwendet werden, aber die in diesem Fall zu erzielenden Ergebnisse sind weniger interessant.

Die Einzelheiten der Verfahrensweise bei der Herstellung der erfindungsgemäßen bodenverbessernden Substanzen üben keinen wesentlichen Einfluß auf diese Substanzen aus. So kann die Verbindung zwischen Eisen(IIl)-Salz und Pqlystyrolschaumteilchen auch dadurch erzielt werden, daß. ein konzentrierte Salzlösung von' vorzugsv/eise 30 bis 55 Gewichtsprozent in einem Trockenmischer bei einer Temperatur von 100 bis 125°C auf diese Teilchen aufgesprüht wird. Gegebenenfalls läßt man vorzugsweise trockenes Inertgas durchströmen, um die Wasserverdunstung zu erleichtern.

Es kann z.B. auch die Wirbelschichttechnik herangezogen werden, oder man kann das Salz direkt auf den Polystyrolschaumteilchen in Kontakt mit einer gesättigten Lösung dieses Salzes auskristallisieren lassen.

Auch im Hinblick auf die zu verwendenden Reaktoren gibt es keine besonderen Schwierigkeiten.

Es können beispielsweise ummantelte Behälter, Pelletisierungstrommeln und Vorrichtungen eingesetzt werden,' die zur Verwendung

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in der Wirbelschichttechnik geeignet sind.

Zur Einbringung der erfindungsgemäßen bodenverbessernden Substanzen in die Böden wird im wesentlichen folgendermaßen vorgegangen: zur Verbesserung der Oberflächenschicht wird das Produkt nach dem Eggen in den Boden eingelagert; anschließend wird ein zweites,Mal geeggt, um die Substanz mit Erdreich zu bedecken; zur Tiefenverbesserung wird das Produkt hingegen beim Ackern verteilt. Natürlich muß die Einbringung der bodenverbessernden Substanz dann erfolgen,, wenn das Erdreich feucht ist; es hat in diesem Zustand eine krümelige Beschaffenheit.

Die. jeweils verwendeten Mengen .der bodenverbessernden Substanzen ändern sich natürlich mit"dem Grad der Kompaktheit des Bodens, übersteigen aber normalerweise jKX) bis 3Q00 kg je Hektar nicht.

Zahlreich und beträchtlich sind die Vorteile, die sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen bodenverbessernden Substanzen gegenüber den nach dem Stand der Technik bekannten Produkten ergeben. Die erfindungsgemäßen bodenverbessernden Substanzen zeichnen sich insbesondere neben ihrer hohen Wirksamkeit und ihrer leichten und wirtschaftlichen Herstellungsmöglichkeit dadurch aus, daß sie in einem vollständig trockenen Zustand und in Form von kleinen homogenen Körnchen anfallen, die ein Verbacken ausschließen.

Die Substanzen können deshalb gleichmäßig auf die Böden verteilt und gleichmäßig in sie eingelagert werden. Aufgrund der zusammenballenden Wirkung, welche die erfindungsgemäßen Substanzen auf

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die lehmigen Teilchen ausüben, nehmen die Böden eine völlig gleichmäßige körnige Struktur an, wobei ein optimales Verhältnis zwischen dem von den Bodenkrürrieln eingenommenen Raum und den Zwischenräumen erreicht wird. Als Folge der Regelmäßigkeit der so erhaltenen Struktur und Porosität verbessert sich die Wasser- und Luftdurchlässigkeit, was eine beträchtliche Produktionssteigerung der verschiedenen Kulturen und möglicherweise einen Anbau auf Böden ermöglicht, die vorher nicht anbaufähig waren.

Ein weiterer nicht zu übersehender Vorteil liegt in der zeitlichen Stabilität der durch die Wirkung der erfindungsgemäßen bodenverbessernden Substanzen gebildeten Bodenkrümel, die auch eine beträchtliche Stabilität der mit- ihnen behandelten Böden gewährleisten.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele erläutert, die jedoch in keiner Weise eine Einschränkung darstellen. ~"

In den Vergleichsbeispielen 2 und 3 werden die Wirkungen von Eisenalaun bzw. nicht kombiniertem Polystyrolschaum als bodenverbessernde Substanzen aufgezeigt.

In Beispiel 4, ebenfalls einem Vergleichsbeispiel, wird dagegen die bodenverbessernde Wirkung eines mechanischen Gemisches von Alaun und Polystyrolschaum gezeigt, die nicht miteinander verbunden sind bzw. bei dem das Polystyrol nicht mit Alaun beladen worden ist.

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Beispiel 1
Ein schräg angeordneter rotierender und mit einem Heizmantel ver-

sehener flacher Kessel wurde mit 10 Liter eines wiederverwendeten, zerkleinerten Polystyrolschaums mit einer gemessenen Dichte von 20 kg/nr in Form von Körnchen mit einer Korngröße von 0,05 bis 0,8 mm beschickt.

Die Polystyrolteilchen wurden anschließend mittels des Heizmantels auf 120°C erwärmt. Während des Erwärmens wurden die Teilchen durch Betätigung der Rotationsvorrichtung in Bewegung gehalten.

Auf die Oberfläche der Teilchen wurde dann bei 120⁰C und während der Drehbewegung eine-, 50g©wichtsprozentige wässrige Lösung von Ammoniurneisenalaun /Fe₂(S0^)-,· (NH₂^)pSO^·24HpO_/ mit einer Zugabegeschwindigkeit von 2 kg/Stunde zwei Stunden lang aufgesprüht. .

Unter ständigem Drehen des Kessels wurde die Temperatur von 120 C für weitere zwei Stunden aufrechterhalten und dann auf Umgebungstemperatur (ca. 25°C) erniedrigt. Das dem Behälter entnommene Material hatte die Form eines homogenen, rieselfähigen, feinverteilten Pulvers dunkelvioletter Farbe mit'einem Alaungehalt von 91 Gewichtsprozent.

In einem Laborversuch wurde eine Probe dieses Materials mit Bentoni t Typ ULTRAGEL 300 der Firma Settirnio Cinicola in einer Menge von 5 Gewichtsprozent, bezogen auf Bentonit, vermischt. Man befeuchtete dieses Gemisch und ließ es 30 Stunden ruhen. Anschliessend wurde ein Test zum Vergleich des Filtrationsvermögens mit

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reinem Bentonit ausgeführt.

Der behandelte Bentonit zeigte eine Zunahme des Filtrationsvermögens von etwa 550 Prozent.

Wurde das Erzeugnis auf demPeld bei einem lehmig-alkalischen Boden in einer Tiefe von 20 cm und in einer Menge von 15OOO kg/ha angewandt, so wurde bei den Gerste- und Haferkulturen eine Produktionüsteigerung von etv/a I65 bzw. etwa I50 Prozent gegenüber dem nicht behandelten Boden festgestellt. *

Beispiel 2 (zum Vergleich)

Es wurde ein Laboratoriumsyersuch nach Beispiel 1 ausgeführt, wobei jedoch dem Bentonit nur Ammoniumeisenalaun in einer Menge von etwa 4,5 Gewichtsprozent, bezogen auf denBentonit, beigemischt wurde und das Gewichtsverhältnis zwischen Bentonit und Alaun etwa das gleiche wie in Beispiel 1 war.

Das Gemisch wurde wie in Beispiel 1 behandelt.

Anschließend wurde der Test zum Vergleich zwischen dem Piltrationsvermögen des behandelten Bentonits und dem des reinen Bentonits durchgeführt. Der behandelte Bentonit ergab eine Zunahme des Filtrationsvermögens von etwa 375 Prozent.

Wurde ein Anwendungsversuch auf dem Feld unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt und wurden hierfür 1.3500 kg Arrmioniurneisenalaun je Hektar verwendet, so ergab sich bei den

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Gerste- und Haferkulturen eine Produktionssteigerung von etwa 95 bzw. etwa 70 Prozent.

Beispiel 3 (zum Vergleich)

Es wurde ein Laboratoriumsversuch nach Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch dem Bentonit lediglich Polystyrolschaum beigemischt wurde, der die gleichen Eigenschaften aufwies wie der in der Verbindung mit Alaun nach Beispiel 1 verwendete, und zwar in einer Menge von 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Bentonit. Es wurde auf diese Weise etwa das gleiche Verhältnis zwischen Bentonit und Polystyrolschaum hergestellt wie in Beispiel 1.

Das Gemisch wurde anschießend wie in Beispiel 1 behandelt. Anschließend wurde der Test zum Vergleich des Filtriervermögens des behandelten Bentoni ts mit dem des reinen Bentoni ts durchgeführt·. Der behandelte Bentonit ergab eine Zunahme des Filtrationsvermögens von nur etwa 20 Prozent.

Wurde ein Anwendungsversuch im Feld unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel.1 durchgeführt und wurden hierzu 1500 kg/ha' Polystyrolschaum der gleichen Art verwendet, wie er zur Herstellung der bodenverbessernden Substanz nach Beispiel 1 eingesetzt worden war, so ergab sich für Gerste- und Haferkulturen eine Produktionssteigerung von nur etwa 15 bzw. etwa 20 Prozent.

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Beispiel 4 (zum Vergleich)

Es wurde ein Laborversuch nach Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch dem Bentonit eine mechanische Mischung aus Ammoniumeisenalaun und Polystyrolschaum der gleichen Art und in den gleichen Gewichfcsverhältnissen wie in Beispiel 1 einverleibt wurde, zwischen denen keine Verbindung hergestellt worden war.

Gemäß Beispiel 1 wurde ein Test zum Vergleich des Filtrationsvermögens des behandelten Bentonits mit dem des reinen Bentonits durchgeführt.

Der behandelte Bentonit zeigte eine Zunahme des Filtrationsvermögens von etwa 390 Prozente..,

Wurde ein Anwendungsversuch im Feld unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt und hierzu I5OOO kg/ha des mechanischen Gemisches verwendet, so wurde bei den Gerste- und Haferkulturen eine Produktionssteigerung von nur etwa 105 bzw. etwa ■90 Prozent festgestellt.

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Claims (8)

1. Paten tans.prüohe

   ^fl) Substanzen zur Bodenverbesserung, insbesondere von kompakten Böden mit überwiegend lehmiger Beschaffenheit, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Produkte einer Wechselwirkung bzw. Verbindung von kleinen Polystyrolschaumteilchen mit einem oder mehreren Eisen(III)-Salzen handelt.
2. 2. Bodenverbessernde Substanzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen(III)-Salz Ammoniumeisenalaun ist.
3. 3. Bodenverbessernde Substanzen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polystyrolschaumteilchen eine gemessene Dichte von 8 bis 30 kg/nr aufweisen.
4. 4. Bodenverbessernde Substanzen nach Anspruch 2 und J>, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Ammoniumeisenalaun zu den Polystyrolschaumteilchen im Bereich von 3 : 1 bis 30 : 1 liegt.
5. 5. Bodenverbessernde Substanzen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polystyrolschaumteilchen eine Korngröße von 0,01 bis 3 mm aufweisen.
6. 6. Verfahren zur Herstellung von bodenverbessernden Substanzen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Arnmoniumeisenalaunlösung mit einer Konzentration von 30 bis 55 Gewichtsprozent auf die Polystyrolschaumteilchen aufsprüht, wobei die Temperatur zwischen 100 und 125°C gehalten und gegebenenfalls

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   im Gegenstrom eines Inertgases aufrechterhalten wird.
7. 7. Verfahren zur Herstellung von bodenverbessernden Substanzen nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß man die Polystyrolschaumteilchen mit einer gesättigten Ammoniumeisenalaunlösung in Kontakt bringt und den Alaun direkt auf den Polystyrolteilchen auskristallisieren läßt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 und "J₃ dadurch gekennzeichnet, daß eine Alaunlösung r/dt einer Konzentration von' JO bis 55 Ge-" wichtsprozent angewendet wird.

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