DE2519164B1 - Plant soil substitute - Google Patents

Description

In der US-PS 37 58 287 (1973) von S c h e e I wird der Versuch unternommen, sowohl Küchenabfälle als auch Faulschlamm zur Erzeugung eines Düngemittels zu verwenden. In diesem Patent wird ein spezielles Mineral, das aus Magnesium und Eisenoxlden (Olivin) zusammengesetzt ist, mit einer konzentrierten Schwe- In US-PS 37 58 287 (1973) by S c h e I, the attempt is made to use both kitchen waste and digested sludge to produce a fertilizer. In this patent is a special mineral made up of magnesium and iron oxides (Olivine) is composed, with a concentrated swelling

felsäure gemischt, um eine Paste herzustellen, die anschließend mit einer Kombination aus zerkleinerten Küchenabfällen und Faulschlamm gemischt wird.rock acid mixed to make a paste, which is then mixed with a combination of shredded kitchen waste and digested sludge is mixed.

Stoffmischungen, die die physikalischen Eigenschaften von Pflanzenerde nachbilden, sind jedoch bisher nicht bekannt. Insbesondere ist die Nachbildung einer molekularen Gitterstruktur, die eine kontinuierliche Versorgung der Pflanzenwurzeln mit den für das Pflanzenwachstum wichtigen mineralischen Nährstoffen gewährleistet, bisher nicht gelungen. Mixtures of substances that have the physical properties of potting soil reproduce, but are not yet known. In particular, the replica is a molecular lattice structure that provides a continuous supply of plant roots with the mineral nutrients that are important for plant growth, so far not successful.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pflanzenerde-Ersatzstoff anzugeben, der alle für das Pflanzenwachstum wesentlichen Eigenschaften besitzt und in einfacher Weise und wirtschaftlich auch in größerem Umfang herstellbar ist. The object of the invention is to provide a plant soil substitute, which has all the properties essential for plant growth and in a simple way Is wise and economical to produce on a larger scale.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Pflanzenerde-Ersatzstoff aus einer entwässerten und auf einen Teilchendurchmesser von nicht größer als 2 mm zerkleinerten Mischung von Abfällen des Erzabbaus, organischem Faulschlamm, pulverisierten Küchenabfällen und pulverisiertem Müll besteht. According to the invention, this object is achieved in that the plant soil substitute from a dehydrated and to a particle diameter not larger than 2 mm crushed mixture of waste from ore mining, organic digested sludge, pulverized Kitchen waste and powdered rubbish.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß dem Pflanzenerde-Ersatzstoff zusätzlich noch Sand und/oder Kalk hinzugefügt ist. Advantageous developments of the invention are that the Plant soil substitute is also added sand and / or lime.

Die erfindungsgemäße Pflanzenerde stellt ein synthetisches Erdmedium mit Mutterbodenqualität dar. Die Kosten der Herstellung der Pflanzenerde werden durch Verwendung von Stoffkomponenten, die als Abfallprodukte vorkommen, verringert. Außerdem werden viele bei der Beseitigung von organischen Abfallprodukten nach bekannten Methoden auftretenden Probleme eliminiert, während gleichzeitig ein großer Anteil des organischen Nährwerts dieser Abfallstof'e konserviert und auf wirtschaftliche Weise zu einem synthetischen Mutterboden verarbeitet wird. Neben der Erzeugung der synthetischen Pflanzenerde wird als weiterer erfindungsgemäßer Vorteil eine wirtschaftlich sinnvolle Beseitigung von Küchenabfällen, Faulschlamm und Minenabfällen erreicht. Durch die Verarbeitung von Küchenabfällen, Faulschlamm und Minenabfällen wird die Notwendigkeit der Verbrennung von Küchenabfällen bzw. der Errichtung von Müllkippen erheblich reduziert, ebenso erübrigt sich die Eingabe von Faulschlamm in Flüsse oder andere Gewässer. Durch die Erzeugung des Pflanzenerde-Ersatzstoffes lassen sich große Mengen von Küchenabfällen, Müll und Faulschlamm mit geringeren als bisher üblichen Kosten beseitigen. Der Pflanzenerde-Ersatzstoff bildet die Matrix der natürlich vorkommenden Pflanzenerde unter Verwendung von organischen und anorganischen Materialien nach, die bisher als Abfallprodukte angesehen wurden. The plant soil according to the invention is a synthetic soil medium with topsoil quality. The cost of making the potting soil will be by using material components that occur as waste products. Also, many are well known in the disposal of organic waste products Methods eliminated problems while at the same time a large proportion the organic nutritional value of these waste materials is preserved and economical Way is processed into a synthetic topsoil. In addition to generating the Synthetic potting soil becomes an economical one as a further advantage according to the invention sensible disposal of kitchen waste, digested sludge and mine waste achieved. By processing kitchen waste, digested sludge and mine waste, the Necessity to incinerate kitchen waste or to set up rubbish dumps significantly reduced, and the input of digested sludge into rivers is no longer necessary or other bodies of water. Let through the production of the potting soil substitute large amounts of kitchen waste, rubbish and digested sludge with less than before Eliminate usual costs. The potting soil substitute forms the matrix of the natural occurring potting soil using organic and inorganic materials that were previously considered to be waste products.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In the following, embodiments of the invention are based on the Drawing described in more detail.

Es zeigt F i g. 1 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Pflanzenerde-Ersatzstcffes, F i g. 2 ein Flußdiagramm der verschiedenen Resourcen, Operationen und Produkte, die bei der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, F i g. 3 eine dreiecksförmige Darstellung der Erdtexturklassifikation, Fig.4 eine Darstellung der Kristallstruktur eines lehmigen Mutterbodens und F i g. 5 eine chemische Darstellung der in F i g. 3 dargestellten physikalischen Struktur.It shows F i g. 1 is a flow diagram of the method for generating the Plant soil substitutes according to the invention, FIG. Figure 2 is a flow chart of the various Resources, Operations, and Products Used in the Present Invention find, F i g. 3 a triangular representation of the earth texture classification, FIG. 4 a representation of the crystal structure of a loamy topsoil and FIG. 5 a chemical representation of the in F i g. 3 physical structure shown.

Die vorliegende Erfindung gestattet eine Verwen- dung eines weiten Spektrums von Abfallmaterialien, die durch industrielle und häusliche Quellen erzeugt werden. Die möglichen Quellen für derartige Abfallmaterialien sind in dem Flußdiagramm nach F i g. 2 dargestellt. Die Transporteinrichtungen, mittels derer die verschiedenen Materialien zum Fabrikationsort des Mutterbodens gebracht werden, bestehen z. B. aus Rohrleitungen, Lastschiffen, Güterzug- und -straßenverkehrseinrichtungen. The present invention allows a use a vast expanse Range of waste materials generated by industrial and domestic sources will. The possible sources for such waste materials are in the flow chart according to FIG. 2 shown. The transport facilities by means of which the various Materials are brought to the place of manufacture of the topsoil, consist z. B. from pipelines, cargo ships, freight train and road transport facilities.

Zusätzlich zur Herstellung des Mutterbodens lassen sich mehrere andere wertvolle Produkte aus den Materialquellen des in F i g. 2 dargestellten Systems wiedergewinnen. So befinden sich z. B. verschiedene Schwermetalle, entgiftetes Wasser, Papier und Glas unter der Vielzahl der Produkte, die bei einem totalen Recycling System wiedergewonnen werden. In addition to making the topsoil, several others can be used valuable products from the material sources of the in F i g. 2 illustrated system regain. So are z. B. various heavy metals, detoxified water, Paper and glass are among the multitude of products that are totally recycled System to be recovered.

In F i g. 1 sind die Minenabfälle 10 dargestellt, die bei der physikalischen Gewinnung von Mineralien aus Erz entstehen, wie sie von Minenabfall-Trichterwagen entladen werden. Die Abfälle können entweder von Tagebauminen oder von Untertagminen herrühren, wobei die Abfälle dann durch Tunnel-, Stollentreib- oder Füllarbeiten entstehen. In Fig. 1 the mine waste 10 is shown, which in the physical Extraction of minerals from ore as they arise from mine waste hopper wagons be discharged. The waste can either be from opencast mines or from underground mines originate, with the waste then by tunnel, tunnel driving or filling work develop.

Unabhängig von dem Ort, an dem sich die Mine befindet, lassen sich die Minenabfälle leicht an einen Ort transportieren, an dem eine Faulschlammbehandlung und eine Müllkippe oder Müllgrube für feste Abfälle geführt werden. An einem derartigen Ort wird der Faulschlamm 12 in einen Tank 14 eingegeben, in dem die Minenabfälle 10 etwa 5 bis 30% ihres Gewichts Faulschlamm absorbieren. Regardless of where the mine is, you can easily transport the mine waste to a place where digested sludge treatment and a dump or dump for solid waste. On one of these Place the digested sludge 12 is entered into a tank 14 in which the mine waste 10 absorb about 5 to 30% of their weight digested sludge.

Die Vermischung der Abfälle 10 mit dem Faulschlamm 12 dient zwei Säcken. Erstens werden die Pflanzennahrungsstoffe innerhalb des Schlammes in die Abfälle eingeführt, wobei sich ein organisch angereichertes Material ergibt. Zweitens werden durch den Tank 14 die flüssigen Bestandteile des Faulschlammes durch ein Filterbett 15 herausgefiltert, das sich natürlich am Boden des Tanks 14 befindet Eine gereinigte Flüssigkeit 16, die im wesentlichen aus Wasser besteht, fließt durch den Boden des Tanks 14 in einen Auffangtank 18, in dem sich irgendwelche Sedimente oder andere festen Ablagerungen in eine Position 19 am Tankboden begeben. Vom Auffangtank 18 wird das gereinigte Wasser durch eine Röhre 20 in einen Fluß oder ein Reservoir gegeben, wo es nach einer Behandlung, als Trink- oder Industriewasser weiterverwendet werden kann. The mixing of the waste 10 with the digested sludge 12 serves two purposes Sacks. First, the plant nutrients are inside the sludge in the Waste introduced, resulting in an organically enriched material. Secondly the liquid components of the digested sludge are passed through the tank 14 Filter bed 15 filtered out, which of course is located at the bottom of the tank 14 A purified liquid 16, which consists essentially of water, flows through the bottom of the tank 14 into a collecting tank 18 in which there is any sediment or place other solid deposits in position 19 on the bottom of the tank. From the collecting tank 18 the purified water is passed through a pipe 20 into a river or reservoir given where it is reused after treatment, as drinking or industrial water can be.

Es ist ersichtlich, daß eine zweifache Verwendung des Faulschlammes erfolgt: Einmal werden die organischen Mineralnährstoffe den Minenabfällen hinzuaddiert, um ein angereichertes Material herzustellen, zum anderen wird das Filtrat oder die flüssige Komponente für eine erneute Verwendung in die regionale Wasserversorgung zurückgegeben. It can be seen that the digested sludge is used twice occurs: Once the organic mineral nutrients are added to the mine waste, To produce an enriched material, on the other hand, the filtrate or the liquid component for reuse in the regional water supply returned.

Vom Tank 14 werden die angereicherten Minenabfälle in einen Misch- und Dehydriertank 22 eingegeben. Im Tank 22 werden die angereicherten Abfälle sorgfältig mit 10 bis 50 Gewichtsprozent pulverisierter Küchenabfälle und Müll gemischt, die in den Tank 22 aus einer Zerkleinerungs- und Homogenisiereinheit 24 für feste Abfälle zugeführt werden. The enriched mine waste is transferred from the tank 14 to a mixed and dehydration tank 22 entered. In the tank 22, the enriched waste is carefully mixed with 10 to 50 percent by weight of powdered kitchen scraps and garbage that into the tank 22 from a crushing and homogenizing unit 24 for solid waste are fed.

Bezüglich der entsprechenden Mengen der einzelnen Komponenten des Mutterbodens besteht eine wünschenswerte allgemeine Regel darin, daß das Verhältnis des Gewichts der Minenabfälle zu den Gewichtszusätzen des (a) Faulschlamms und (b) der Küchenabfälle und/oder des Mülls größer oder gleich eins sein sollten. With regard to the corresponding amounts of the individual components of the Topsoil is a desirable general rule that the ratio the weight of the mine waste to the weight additives of (a) digested sludge and (b) of kitchen waste and / or garbage should be greater than or equal to one.

Ein derartiges Verhältnis stellt sicher, daß in einer genügend großen Menge des Erd-Grundmaterials, insbesondere der Minenabfälle, die entscheidende physikalische Matrix eines natürlichen Mutterbodens im Endprodukt vorhanden ist.Such a ratio ensures that in a sufficiently large Amount of the earth's base material, especially mine waste, the decisive physical one Matrix of natural topsoil is present in the end product.

Durch Experimente wurde herausgefunden, daß der nach der Konzentration des organischen Materials. das für eine bestimmte landwirtschaftliche Anwendung erwünscht ist, die folgenden Verhältnisgruppen von (a) Minenabfällen zum (b) Faulschlamm zu (c) den Tischenabfällen und dem Müll als erstrebenswerte Verhältnisse gelten: 100:5: 100 :5:10,80 :30 :50, 100 :30:10, 100:5:10,100:10:5 und 80 :50:30. In Prozentzahlen ausgedrückt wurde festgestellt, daß sich günstige Erdzusammensetzungen ergeben, wenn die Minenabfälle zwischen 51 und 87 Gewichtsprozent der Mischung liegen, die Faulschlammbestandteile zwischen 4 und 16 Gewichtsprozent liegen, und wobei die zerkleinerten Küchenabfälle und Müll zwischen 9 und 33 Gewichtsprozent betragen. It was found through experiments that that after the concentration of the organic material. that for a specific agricultural application it is desirable to have the following ratio groups of (a) mine waste to (b) digested sludge to (c) the table waste and the rubbish are considered desirable ratios: 100: 5: 100: 5: 10.80: 30: 50, 100: 30: 10, 100: 5: 10.100: 10: 5 and 80: 50: 30. In percentages Expressed it was found that favorable soil compositions result, when the mine waste is between 51 and 87 percent by weight of the mixture, the Digested sludge components are between 4 and 16 percent by weight, and where the shredded kitchen waste and garbage are between 9 and 33 percent by weight.

Aus den Tankzeilen 20 wird die flüssige Komponente durch eine Röhre 23 zurück in das Filterbett 15 zurückgepumpt. From the tank rows 20, the liquid component is through a tube 23 pumped back into the filter bed 15.

Die feste Komponente der im Tank 22 enthaltenen Mischung wird auf ein Fließband 26 geladen, auf dem die Mischung erhitzt werden kann, um eventuell in der Mischung verbliebene Feuchtigkeit zu verdampfen. Das Erzeugnis auf dem Band 26 enthält pulverisierte Küchenabfälle und Müll mit einer bevorzugten Korngröße von kleiner 10 mesh oder bis einer maximalen Korngröße von 2,0 mm. The solid component of the mixture contained in the tank 22 is on a conveyor belt 26 is loaded on which the mixture can be heated to eventually to evaporate any moisture remaining in the mixture. The product on the belt 26 contains powdered kitchen scraps and trash with a preferred grain size from less than 10 mesh or up to a maximum grain size of 2.0 mm.

In dem in der Einheit 24 stattfindenden Zerkleinerungsprozeß, der, sofern gewünscht, nach der Verwendung des Fließbandes 26 noch einmal wiederholt werden kann, wird ein wählbares Zerkleinern des festen Materials in der gegebenen Mischung auf eine uniforme Partikelgrößenverteilung durchgeführt, die Teilchen mit im wesentlichen kolloidaler Größe bis zu Teilchen mit einem Durchmesser von 2,0 mm besitzt. Wie aus der folgenden Tabelle hervorgeht, gewährleistet eine derartige Verteilung der Teilchengröße das Vorhandensein eines Spektrums verschiedener und erwünschter physikalischer und chemischer Eigenschaften innerhalb der schließlich hergestellten synthetischen Muttererde. In the comminution process taking place in unit 24, the if desired, repeated one more time after using the assembly line 26 can be an optional crushing of the solid material in the given Mixing carried out on a uniform particle size distribution, the particles with essentially colloidal in size to particles 2.0 in diameter mm owns. As can be seen from the following table, such a guarantee Distribution of particle size the presence of a spectrum of different and desired physical and chemical properties within the eventual produced synthetic mother earth.

Tabelle 1 Erdbestandteil Durchmesserbereich Sehr grober Sand 2,0-1,0 Grober Sand 1.0-0,5 Mittlerer Sand 0,5-0,25 Feiner Sand 0,25-0,10 Sehr feiner Sand 0,10-0,05 Schlamm 0,05-0,002 Lehm (Ton) <0,002 Wird eine spezielle Texturklasse der Erde gewünscht, so kann ein geeignetes Sieb mit entsprechender Maschengröße vor oder hinter dem Förderband 26 (vgl.Table 1 Soil constituent diameter range Very coarse sand 2.0-1.0 Coarse sand 1.0-0.5 Medium sand 0.5-0.25 Fine sand 0.25-0.10 Very fine sand 0.10-0.05 mud 0.05-0.002 loam (clay) <0.002 Will be a special class of texture the soil is desired, a suitable sieve with the appropriate mesh size can be used in front of or behind the conveyor belt 26 (cf.

F i g. 1) angebracht sein, um irgendeinen der Erddurchmesser nach Tabelle 1 zu erzielen. Nachdem diese Durchmesser der Erdbestandteile erreicht wurden und geeignet getrennt wurden, lassen sie sich entsprechend der dreieckförmigen Darstellung der F i g. 3 mischen, um irgendeine gewünschte Texturklasse der Erde zu gewinnen. Beispiele von Mischungen, die zur Herstellung drei üblicher Typen von Muttererde verwendet werden können, sind in der folgenden Tabelle dargestellt: Tabelle 2 Sand Schlamm Ton Texturklasse 65 25 10 sandiger Lehm 20 20 60 Ton 20 70 10 Schlamm-Lehm Es sei darauf hingewiesen, daß die Teilchen der Lehm(Ton)-Größe notwendige Komponenten jeder Erdmischung darstellen. Dadurch ist sichergestellt, daß die Erde eine genügend große molekulare Oberfläche und eine Gitterstruktur besitzt, die die genügend große Wasser- und Nährmittelaufnahme und einen lonenaustausch sicherstellt, der für eine umfassende physikalische und chemische Unterstützung des Pflanzenwachstums erforderlich ist.F i g. 1) be attached to any of the earth's diameters according to Table 1 to achieve. After these diameters of the constituent parts of the earth have been reached and have been suitably separated, they can be separated according to the triangular representation the F i g. Mix 3 to get any desired soil texture class. Examples of mixtures used to make three common types of mother earth used are shown in the following table: Table 2 Sand Mud clay texture class 65 25 10 sandy loam 20 20 60 clay 20 70 10 mud-loam It should be noted that the clay (clay) size particles are necessary components represent any soil mixture. This ensures that the earth has a sufficient has a large molecular surface and a lattice structure that is sufficiently large Ensures water and nutrient uptake and an ion exchange that is necessary for a extensive physical and chemical support for plant growth is required is.

Durch die Verwendung von Faulschlamm und pulverisierten Küchenabfällen werden Kohlenwasserstoffe und andere organische Nährstoffe, die für das Wachstum erwünschter Erdbakterien und Algen erforderlich sind. Die organischen Bestandteile im Faulschlamm sind außerdem für die Wasser- und Nährstoffaufnahme des Endproduktes, das unter dem Handelsnamen Protosoil bekannt ist, förderlich. By using digested sludge and powdered kitchen waste are hydrocarbons and other organic nutrients necessary for growth desirable soil bacteria and algae are required. The organic ingredients in the digested sludge are also for the water and nutrient absorption of the end product, known under the trade name Protosoil, is beneficial.

Zum Zeitpunkt der Verwendung werden im allgemeinen Sand und feiner Kies der erfindungsgemäßen Mischung beigefügt. Auf diese Weise wird die für eine Luft- und Wasserbewegung erforderliche Permeabilität und Erdtextur erzielt, außerdem wird dadurch die Bröckligkeit und die Lockerheit hergestellt, die für ein leichtes Pflanzenwachstum und eine mechanische Bearbeitung des Bodens erforderlich sind. At the time of use, sand and become finer in general Gravel added to the mixture according to the invention. That way, the for one Air and water movement achieved required permeability and earth texture, as well this creates the friability and looseness necessary for a light Plant growth and mechanical processing of the soil are required.

Unter den verschiedenen Arten von Minenabfällen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, befinden sich: a) kieselsäurehaltiges Material, d. h. Materialien, die hauptsächlich aus Silikat (Siliciumdioxid) SiO2 bestehen. Among the various types of mine waste included in the present invention Processes that can be used are: a) siliceous material, d. H. Materials that mainly consist of silicate (silicon dioxide) SiO2.

Diese Materialien umfassen auch Quartz SiO2 und Opal SiO2 H2 kieselhaltiges Material enthält im allgemeinen etwa 90% Silikat mit etwa 10% Tonerde und Magnesium. Alle diese Materialien sind chemisch relativ inert. In dem Umfang, in dem kieselsäurehaltiges Material in dem vorliegenden Verfahren verwendet wird, stellt diese Verwendung die Wiederentdeckung eines Gegenstandes dar, der ansonsten eine geringe, wenn überhaupt eine Rolle im Lebenszyklus der Umwelt spielt.These materials also include Quartz SiO2 and Silica Opal SiO2 H2 Material generally contains about 90% silicate with about 10% alumina and magnesium. All of these materials are relatively inert chemically. To the extent that it contains silicic acid Material used in the present process constitutes this use Rediscovery of an item that is otherwise minor, if any plays a role in the life cycle of the environment.

Es sei bemerkt, daß die Rolle des kieselsäurehaltigen Materials in dem Mutterboden in erster Linie physikalischer (im Gegensatz zu chemischer) Natur ist, da es die feine Erdtextur liefert, die zur Wasser- und Nährstoffaufnahme erforderlich ist. Diese Aufnahme oder Speicherung leitet sich von der größeren Oberfläche pro Volumeneinheit her, die durch die kleine Teilchengröße vorhanden ist, in der die kieselsäurehaltigen Materialien im allgemeinen auftreten. Die Verwendung derartiger Materialien als ein Grundmaterial des erfindungsgemäßen Mutterbodens ist insbesondere für diejenigen Erdanwendungen angezeigt, bei denen eine gewisse Stärke und Festigkeit der Erdstruktur erforderlich ist, z. B. in denjenigen Verwendungszwecken, bei denen Bäume, Büsche und andere Pflanzen mit großen physikalischen Abmessungen als hauptsächlicher landwirtschaftlicher Gegenstand derjenigen Region in Frage kommt, in der der synthetische Mutterboden Verwendung finden soll. It should be noted that the role of the siliceous material in the topsoil is primarily of a physical (as opposed to chemical) nature is because it provides the fine earth texture necessary for water and nutrient absorption is. This uptake or storage derives from the larger surface per Unit of volume, which is present by the small particle size in which the siliceous materials generally occur. The use of such Materials as a base material of the topsoil according to the invention are particularly Indicated for those earth applications that require some strength and rigidity the structure of the earth is required, e.g. B. in those uses where Trees, bushes and other plants with large physical dimensions as the main ones agricultural object of the region in question in which the synthetic Topsoil Should be used.

b) Feldspathaltige Materialien, d. h. Materialien, die im wesentlichen aus Aluminiumsilikat bestehen, wie z. B. b) Materials containing feldspar, d. H. Materials that are essentially consist of aluminum silicate, such as. B.

(l) Orthoklas und Mikroklinerfeldspat, dessen bekannte Formel KAL2Si30x lautet, (2) die Plagioklasgruppe des Albits Na2AL3Si30s und (3) Anorthit CaAlzSizOs.(l) Orthoclase and Mikroklinerfeldspar, whose well-known formula is KAL2Si30x reads, (2) the plagioclase group of the albite Na2AL3Si30s and (3) anorthite CaAlzSizOs.

Sofern feldspathaltige Materialien verwendet werden, bestehen die resultierenden Minenabfälle im allgemeinen aus feinzerkleinerten Aluminiumsilikaten des Caliums, Sodiums oder Calciums. Diese Feldspate besitzen zusätzlich zu den kleinen Partikelgrößen noch chemische Eigenschaften, von denen eine der lonenaustausch ist. Das heißt in Gegenwart eines Kohlendioxids (aus der Luft), das sich in dem in die Erde eingedrungenen Oberflächenwasser auflöst, entsteht eine Kohlensäurelösung H2CO3, die den Feldspat in einen wäßrigen Aluminiumsilikatton umsetzt, wie sich aus folgender Gleichung ergibt: 2KAI2Si30s (Feldspat) + H2C03(Kohlensäure) + H20 (Wasser) < K2C03 (Pottasche) +AI2O3 2SiO2 2H20(Ton) +4SiO2(Silikat). If materials containing feldspar are used, the resulting mine waste generally from finely crushed aluminum silicates of potassium, sodium or calcium. These feldspars possess in addition to the small ones Particle sizes still have chemical properties, one of which is ion exchange. That means in the presence of a carbon dioxide (from the air), which is in the in the Dissolves surface water that has penetrated into the earth, a carbonic acid solution H2CO3 is created, which converts the feldspar into an aqueous aluminum silicate clay, as follows The equation gives: 2KAI2Si30s (feldspar) + H2C03 (carbonic acid) + H20 (water) < K2C03 (potash) + AI2O3 2SiO2 2H20 (clay) + 4SiO2 (silicate).

Die Pottasche düngt den Ton mit Nährstoff- und Wassereinschlüssen und stellt auf diese Weise einen lonenaustausch her. In anderen Worten, die Gitterstruktur des aus feldspathaltigem Material gebildeten Tons ist so ausgebildet, daß dessen chemische Gitterstruktur große Mengen von Feuchtigkeit und mineralischen Nährstoffen absorbiert. Die Abgabe dieser Feuchtigkeit und dieser Nährstoffe erfolgt nicht auf schnelle Weise, wie z.B. bei konventionellen Düngern, sondern sie erfolgt über einen ausgedehnten Zeitbereich, mit einer von der Wechselwirkung der Pflanzenwurzel mit der Gitterstruktur bestimmten Geschwindigkeit, wobei eine Nährstoffbelieferung der Pflanzen über eine Periode von mehreren Jahren ermöglicht wird. Gemäß diesen Eigenschaften eignet sich feldspathaltiges Material als Grundstoff für den synthetischen Mutterboden bei solchen landwirtschaftlichenAnwendungen, bei denen eine jährliche Nahrungsmittelernte, z. B. bei Weizen, Roggen, Mais oder Gerste über einen ausgedehnten Zeitraum angepflanzt wird. The potash fertilizes the clay with inclusions of nutrients and water and in this way creates an ion exchange. In other words, the lattice structure the clay formed from feldspathic material is designed so that its chemical lattice structure large amounts of moisture and mineral nutrients absorbed. The release of this moisture and these nutrients does not occur fast way, as e.g. with conventional fertilizers, but it is done via a extended time range, with one of the interaction of the plant root with the lattice structure determined speed, with a supply of nutrients to the Planting over a period of several years is made possible. According to these properties feldspar-containing material is suitable as a raw material for synthetic topsoil in those agricultural applications where an annual food harvest, z. B. planted in wheat, rye, corn or barley over an extended period of time will.

c) Lehmhaltiges Material, d. h. solche Materialien, die im wesentlichen aus beschichteten, wäßrigen Aluminium (oder Magnesium) Silikaten bestehen. Diese Materialien enthalten Tonmineralien aus Kaolinit Si205 (OH4 und Montmorillonit AlSi20s(0H) x x(H20), in denen die dominierenden Verunreinigungen aus Calcium, Magnesium oder Eisen bestehen. Die Verwendung von lehmhaltigen Materialien als Basis für den synthetischen Mutterboden ist für solche landwirtschaftlichen Verwendungszwecke angezeigt, bei denen eine schnelle Nährstoffzufuhr erforderlich ist. So könnten z. B. so extreme Bedingungen des Ursprungsbodens, wie sie z. B. in Wüsten gegeben sind, ein lehmhaltiges Basismaterial erforderlich machen, um eine schnelle und unmittelbare Matrix aus Tonmaterialien herzustellen, die geeignet sind, ihre Eigenschaften direkt an die Erde abzugeben. c) clay-containing material, d. H. such materials that are essentially consist of coated, aqueous aluminum (or magnesium) silicates. These Materials contain clay minerals from kaolinite Si205 (OH4 and montmorillonite AlSi20s (0H) x x (H20), in which the dominant impurities consist of calcium, magnesium or Iron exist. The use of clay-containing materials as the basis for the synthetic Top soil is indicated for such agricultural uses who require a rapid supply of nutrients. So could z. B. so extreme Conditions of the soil of origin, as they are z. B. are given in deserts, a clayey one Base material required to make a quick and immediate matrix Manufacture clay materials that are suitable for their properties directly to the To give up earth.

Ein Beispiel eines lehmhaltigen Materials aus Montomorillonit-Ton erscheint in den F i g. 4 und 5. Die F i g. 4 ist eine Darstellung eines lehmhaltigen Montomorillonit-Tonminerals. das aus einer dreischichtigen Einheitszelle 30 und 30' besteht, die zwei Siliciumatomtetraeder 34 auf jeder Seite eines Aluminiumatomtreaders 34 enthält, die durch Sauerstoffatome (nicht dargestellt) angekoppelt sind. Der Zwischenraum 36 zwischen den Einheitszellen 30 und 30' ist ausdehnbar und gestattet das Vorhandensein sich ändernder Mengen von Wasser und austauschbarer lonen, wie z. B. An example of a clay containing material from Montomorillonite clay appears in the fig. 4 and 5. F i g. 4 is an illustration of a clayey Montomorillonite clay minerals. that of a three-layer unit cell 30 and 30 'consists of the two silicon atom tetrahedra 34 on each side of an aluminum atom reader 34 contains which are coupled by oxygen atoms (not shown). Of the Space 36 between unit cells 30 and 30 'is expandable and permitted the presence of varying amounts of water and exchangeable ions, such as z. B.

Calcium, Magnesium und Sodium und anderer lebenswichtiger Pflanzennährstoffe.Calcium, Magnesium and Sodium and other vital plant nutrients.

In Fig. 5 ist eine zweidimensionale chemische Darstellung der Kristallstruktur von F i g. 4 gezeigt, die den ausdehnbaren Zwischenraum 36 zwischen den dreischichtigen Einheitszellen 30 und 30' angibt. In Fig. 5 is a two-dimensional chemical representation of the crystal structure from F i g. 4 showing the expandable space 36 between the three-layer Indicating unit cells 30 and 30 '.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß der expandierbare Zwischenraum 36, in dem sich die Feuchtigkeit und die lebenswichtigen Pflanzennährstoffe speichern und nach einer ausgedehnten Zeitperiode wieder abgegeben werden, den wesentlichen Funktionsunterschied zwischen dem erfindungsgemäßen synthetischen Mutterboden und einem reinen Erddünger darstellt. Die Bedeutung dieser Tatsache muß erkannt werden, um die landwirtschaftliche und damit auch für die menschliche Existenz entscheidende Wichtigkeit der vorliegenden Erfindung voll zu verstehen. At this point it should be noted that the expandable space 36, in which the moisture and vital plant nutrients are stored and released again after an extended period of time, the essential Functional difference between the synthetic topsoil according to the invention and represents a pure earth fertilizer. The importance of this fact must be recognized about the agricultural and thus also decisive for human existence To fully understand the importance of the present invention.

Verwendungsseitig sollten dem synthetischen Mutterboden, um einen geeigneten pH-Wert (6,0 bis 8,0) zu erhalten, geeignete Dünger und Erdverbesserungsmaterialien, wie z. B. Kalk, hinzugefügt werden. Der Zusatz von Kalk CaCO3 liefert nicht nur einen Zusatz des Nährstoffes Calcium, sondern hebt auch den pH-Wert auf einen Wert an, der für das Wachstum der Erdmikroorganismen günstig ist. Zusätzlich hilft der Kalk bei der Erzeugung der Kohlensäure H2CO3, die die Umwandlung des Silikats und des Aluminiumsilikats in Tonmineralien fördert. On the usage side, the synthetic topsoil should be used to provide a maintain suitable pH (6.0 to 8.0), suitable fertilizers and soil conditioners, such as B. lime can be added. The addition of lime not only delivers CaCO3 an addition of the nutrient calcium, but also raises the pH value to a value which is favorable for the growth of the terrestrial microorganisms. In addition, the Lime in the production of the carbonic acid H2CO3, which is the conversion of the silicate and promotes aluminum silicate in clay minerals.

Bezüglich des Wertes der Stoffdichte, die für die meisten Anwendungen wünschenswert ist, wurde herausgefunden, daß durch Zerkleinern und Mischen des synthetischen Mutterbodens ein geeigneter Wert erreichbar ist, bei dem das Volumen des festen Materials das Volumen der Luftzwischenräume innerhalb eines gegebenen Volumens annähert. Regarding the consistency value, which is common for most applications is desirable, it has been found that by crushing and mixing the synthetic Topsoil a suitable value is attainable, at which the volume of the solid Material approximates the volume of the air spaces within a given volume.

Im Rahmen der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, daß ansonsten vollständig weggeworfene Materialien in solcher Weise zusammengemischt werden, daß eine geeignete Nachbildung eines Mutterbodens entsteht. In the context of the invention, it is particularly advantageous that otherwise completely discarded materials are mixed together in such a way that a suitable replica of a topsoil is created.

Aus einem anderen Blickwinkel läßt sich auch sagen, daß die zur Erzeugung von Abfallmaterialien eingesetzte Energie auf die erfindungsgemäße Weise durch Erzeugung eines synthetischen Mutterbodens eine Weiterverwendung findet, wobei der Mutterboden zur Erzeugung lebenserhaltender landwirtschaftlicher Produkte dient. Diese Produkte beinhalten dann eine zeitlich über den Jahreslauf integrierbare Energiequelle von erheblicher Größe.From another point of view it can also be said that the production energy used by waste materials in the manner according to the invention by generation a synthetic topsoil finds a further use, whereby the topsoil serves to produce life-sustaining agricultural products. These products then contain an energy source that can be integrated over the course of the year considerable size.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Pflanzenerde-Ersatzstoff, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß er aus einer entwässerten und auf einen Teilchendurchmesser von nicht größer als 2 mm zerkleinerten Mischung von Abfällen des Erzabbaus, organischem Faulschlamm, pulverisierten Küchenabfällen und pulverisiertem Müll besteht. Claims: 1. Plant soil substitute, d a du r c h g e -k It is noted that it consists of a dehydrated and a particle diameter of crushed mixture of ore mining waste, organic, not larger than 2 mm It consists of digested sludge, powdered kitchen waste, and powdered garbage. 2. Pflanzenerde-Ersatzstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Bestandteil Sand enthalten ist. 2. Plant soil substitute according to claim 1, characterized in that that sand is included as a further component. 3. Pflanzenerde-Ersatzstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Bestandteil Kalk enthalten ist. 3. Plant soil substitute according to claim 1 and 2, characterized in that that lime is included as a further component. Die Erfindung betrifft einen Pflanzenerde-Ersatzstoff. The invention relates to a plant soil substitute. Ein grundlegendes Problem des Ackerbaus besteht seit langer Zeit darin, Land zu gewinnen, das Mutterboden enthält, der genügend angereichert ist und Pflanzenwachstum ebenso wie Ernteerträge ermöglicht. A fundamental problem in agriculture has existed for a long time in gaining land containing topsoil that is sufficiently enriched and enables plant growth as well as crop yields. Zur Lösung des genannten Problems wurden bisher verschiedenartige Düngemittel entwickelt, die die natürliche Zusammensetzung der Erde anreichern sollten, um die Möglichkeit des Pflanzenanbaus und -wachstums zu erhöhen. Diese Lösung kann für einige Landgebiete adäquat sein, in denen der Mangel an Mineralstoffen nicht so groß ist. In den meisten Gebieten ist jedoch der reine Zusatz von Düngemittel nicht ausreichend, um aus einem nichtbestellbaren einen bestellbaren Boden herzustellen. To solve the above problem, various types have been used so far Developed fertilizers to enrich the natural composition of the earth, to increase the possibility of plant cultivation and growth. This solution can may be adequate for some land areas where the lack of minerals is not is so big. In most areas, however, is the pure addition of fertilizers not sufficient to turn a floor that cannot be ordered into a floor that can be ordered. Bekannt ist die chemische Synthese von verschiedenen bestellbaren Mutterbodenqualitäten. Die Unwirtschaftlichkeit einer derartigen direkten chemischen Synthese verbietet jedoch eine Produktion in größerem Umfang. The chemical synthesis of various can be ordered is known Topsoil qualities. The inefficiency of such a direct chemical However, synthesis prohibits large-scale production. Es ist ferner bekannt, daß Erde nur dann ein geeignetes Medium für das Pflanzenwachstum darstellt, wenn sie eine komplexe Kombination chemischer und physikalischer Eigenschaften besitzt, vgl. z. B. D 0 n a -h u e et al. in »SOILS, an introduction to soils and plant growth«, Prentice-Hall, 1971, S. 52 bis 66. Das physikalische Medium muß derartig beschaffen sein, daß die mineralischen Nährstoffe innerhalb der Erde von der Pflanze und der umgebenden Mikroflora und -fauna nicht schnell verbraucht werden, sondern eine uniforme Freisetzung von wesentlichen mineralischen Nährstoffen durch eine entsprechende Gitterstruktur ermöglichen. It is also known that only then earth is a suitable medium for Plant growth represents when they are a complex combination of chemical and has physical properties, see e.g. B. D 0 n a -h u e et al. in »SOILS, an introduction to soils and plant growth ", Prentice-Hall, 1971, pp. 52 to 66. Das physical medium must be such that the mineral nutrients within the soil from the plant and the surrounding microflora and fauna not are consumed quickly, but a uniform release of essential mineral Enable nutrients through an appropriate grid structure. Aus der US-PS 31 72 752 ist ein Düngemittel bekannt, das eine zeitlich ausgedehntere Freisetzung der Nährstoffe als konventionelle Düngemittel besitzt und die Funktion einer natürlichen Erdmatrix annähert. From US-PS 31 72 752 a fertilizer is known that a time has a more extensive release of nutrients than conventional fertilizers and approximates the function of a natural earth matrix. Außerdem ist es bekannt, Abfallprodukte, wie z. B. It is also known to use waste products, such as. B. Faulschlamm oder chemische und verschiedene mineralische Abfälle, wie z. B. Feldspat, Graphit und Basalt zur Herstellung von Düngemitteln zu verwenden.Digested sludge or chemical and various mineral wastes, such as B. feldspar, graphite and basalt to use for the production of fertilizers. Unter den ersten bekannten Anstrengungen befindet sich die US-PS 10 29 378 (1912) von L aw ton, in dem ein Fermentierungsprozeß offenbart ist, der sich über eine Periode von 3 bis 6 Wochen erstreckt, und in dem einige Grundstoffe der vorliegenden Erfindung, z. B. Among the first known efforts is the US PS 10 29 378 (1912) by L aw ton, in which a fermentation process is disclosed, the extends over a period of 3 to 6 weeks, and in which some basic substances of the present invention, e.g. B. Gestein, Küchenabfälle, Faulschlamm und andere organische Materialien, in einem Wärmefermentierungstank zusammengemischt werden, um letztlich einen Dünger zu erzeugen. Das hierbei verwendete Gestein wird dabei aufgelöst, um die verschiedenen Düngenahrungsstoffe daraus auszulaugen. Es handelt sich dabei um einen chemischen Prozeß, in dem die Grunderdematrix des zerkleinerten Gesteins vollständig aufgelöst ist. Das Patent von L a w t o n offenbart also einen Belüftungs-, Wärme- und Zerfallsprozeß, in dem das Endprodukt aus einem Dünger (d. h. einem Erdzusatz) und nicht aus Erde besteht.Rocks, kitchen waste, digested sludge and other organic materials, are mixed together in a heat fermentation tank to ultimately produce a fertilizer to create. The rock used here is dissolved in order to remove the various Leach fertilizers from it. It is a chemical one Process in which the ground-earth matrix of the crushed rock is completely dissolved is. The patent from L a w t o n thus discloses a ventilation, heating and disintegration process, in which the end product is made from a fertilizer (i.e. a soil additive) rather than soil consists. InderUS-PS1260103(1918)von Wallace istdie Verwendung feinzermahlener Mineralien offenbart, die zu Küchenabfällen hinzugegeben werden, um einen Dünger herzustellen. Die Küchenabfälle werden mit einer bestimmten Menge eines trockenen Mineralstoffes gemischt, der in der Lage ist, die freie Flüssigkeit der Küchenabfälle aufzunehmen. Diese Mischung wird dann gemahlen, um eine Konsistenz zu erzeugen, bei der nicht gefüllte Lufträume und Durchgänge durch die Mischung vorhanden sind. Die Mischung wird dann mittels aerobischer Bakterien unter steuerbaren Bedingungen, hinsichtlich der Luft und des Feuchtigkeitsgehaltes so fermentiert, daß ein schnelles Anwachsen der Bakterien erzielt wird, bis das Küchenabfallmaterial weitgehend fermentiert ist. Wallace U.S. Patent 1260103 (1918) uses grinders Minerals disclosed that are added to kitchen waste to make a fertilizer to manufacture. The kitchen waste will be with a certain amount of a dry Mixed mineral that is able to free liquid kitchen waste to record. This mixture is then ground to create a consistency in which there are unfilled air spaces and passages through the mixture. The mixture is then aerobic bacteria under controllable conditions, fermented in terms of air and moisture content so that a fast Bacterial growth is achieved until the kitchen waste material has largely fermented is. In der US-PS 1617014(1927)von D e r I e t h ist die Verwendung von Kieselgur in Zusammenhang mit Faulschlamm offenbart, um einen Dünger zu erzeugen. In US-PS 1617014 (1927) by D e r I e t h the use of Diatomaceous earth disclosed in connection with digested sludge to produce a fertilizer. D e r 1 e t h zeigt, daß durch die Einführung des Kieselgurs in den Faulschlamm vor dessen Belüftung eine Nitrierung und Koagulierung der in dem Faulschlamm suspendierten festen Teilchen erfolgt.D e r 1 e t h shows that the introduction of kieselguhr in the Digested sludge before its aeration nitration and coagulation of the digested sludge suspended solid particles takes place. Fette und Öle werden durch das Kieselgur absorbiert und die anschließende Filtrierung des Schlammes wird dadurch vereinfacht. Der nitrierte Schlamm, der Kieselgur mit den vom Faulschlamm entfernten festen Teilchen enthält, besitzt einen großen Wert als Düngemittel.Fats and oils are absorbed by the kieselguhr and the subsequent This simplifies the filtration of the sludge. The nitrated mud, the diatomite with the solid particles removed from the digested sludge, has a large Value as a fertilizer. In der US-PS 31 35 595 (1964) von W i 11 i a m s ist die Verwendung von Metallminenabfällen zur Erzeugung eines Düngers offenbart. Die Absicht von W i 11 i a m s ist darauf gerichtet, die natürlichen, wasserlöslichen Elemente aus dem pulverisierten Gestein und Erzminenabfällen zurückzugewinnen, um derartige wasserlösliche Elemente zur Verwendung in einem wirkungsvollen Erddünger zu gewinnen. Jedoch wird, wie in dem Patent von L a w t o n, kein Versuch unternommen, das pulverisierte Gestein als Grundmaterial für eine Erdmatrix zu verwenden. In US-PS 31 35 595 (1964) by W i 11 i a m s is the use of metal mine waste for the production of a fertilizer. The intention of W i 11 i a m s is aimed at making out the natural, water-soluble elements the pulverized rock and ore mine waste to recover such water-soluble To extract elements for use in an effective soil fertilizer. However, As in the patent from L av t o n, no attempt was made to the pulverized rock to be used as a base material for an earth matrix. Aus der US-PS 35 33 775 (1970) von B r o w n ist die Verwendung von Faulschlamm und Gemeindeabfälien in Verbindung mit der Anwendung beachtlicher Hitze bekannt, um einen stickstoffreichen Dünger zu gewinnen. Dieses Patent illustriert anschaulich die derzeitigen Anstrengungen auf dem Gebiet der Erfindung, es gibt jedoch keinen Hinweis für eine Verwendung von Gestein oder ähnlichem geeigneten Silikatmaterial, das die notwendige Kristall- oder Gitterstruktur besitzt, die erforderlich ist, um die Langzeit-Nährstoffzufuhrfunktion des natürlichen Mutterbodens anzunähern. From US-PS 35 33 775 (1970) by B r o w n is the use of Digested sludge and municipal waste in connection with the application of considerable heat known to produce a nitrogen-rich fertilizer. This patent illustrates Illustrating the current efforts in the field of the invention, there are however, there is no indication of the use of rock or the like suitable Silicate material that has the necessary crystal or lattice structure required is to approximate the long-term nutrient supply function of the natural topsoil.