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Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemi(t#hWt Bekanntlich besteht
in der Landwirtschaft das Bedürfnis für Düngemittel, welche geeignet sind, die Gründüngung
oder auch die Stallmistdüngung mehr oder weniger zu ersetzen. Man hat erkannt, daß
es notwendig ist, bei dem herrschenden Mangel an natürlichen Düngestoffen der zunehmenden
Verarmung der Böden an Humusstoffen entgegenzuarbeiten. Gewaltige Lager, in denen
große Vorräte an Humusstoffen aufgespeichert sind, werden durch die großen Braunkohlen-,
Torf- oder ähnlichen Vorkommen gebildet.
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Es hat an Versuchen nicht gefehlt, die in diesen Vorkommen aufgespeicherten
Humusstoffe für die Düngung der humusarmen Ackerböden nutzbar zu machen. Manche
Vorschläge laufen darauf hinaus, auf derartige Humusstoffe alkalisch wirkende Stoffe
einwirken zu lassen. Der Zweck dieser Behandlung ist die Neutralisierung der Humussäure
und der verwandten sauren Verbindungen, wobei der größte Teil der Humusstoffe wasserlöslich
wird. Insbesondere durch Einwirkung von Ammoniak auf Humuskohle wird unter bestimmten
Bedingungen wasserlösliches Ammoniumhumat gebildet, das für die Pflanzendüngung
ungemein wertvoll ist, da es eine bessere Verteilung der Humusstoffe im Boden gestattet
und da verhältnismäßig kleine Gaben von Ammoniumhumat genügen, um die Bodenfeuchtigkeit
besser zu konservieren und der Trockenheit besser zu widerstehen. Brühen, welche
durch Auflösen von Ammoniumhumat in Nasser erzeugt worden sind, vermögen auf humusarmen
Böden ähnliche Wirkungen wie Stalljauche hervorzurufen. Düngeversuche im großen
Maßstabe, welche auf sandigen Böden ausgeführt sind, haben die geschilderten Vorteile
bestätigt und gezeigt, daß das Düngen mit Ammoniumhumat die Böden weitgehend verbessert.
Die Wirkung wird verstärkt, wenn 4 man neben derartigem Ammoniumhumatdünger noch
Mineraldünger bekannter Zusammensetzung, die Stickstoff, Kali und Phosphorsäure
enthalten, verwendet.
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Es ist bereits vorgeschlagen «-orden, die sogenannte Schmierkohle,
die in der Regel beträchtliche Mengen Feuchtigkeit bo bis q00'1" oder mehr) enthält,
mit ammoniakhaltigen Gasen zu behandeln, um durch die Kohle das Ammoniak zu binden
und daran anschließend das an die organischen Säuren gebundene Ammoniak durch Kochen
mit Kalk frei zu machen und der beabsichtigten Verwendung zuzuführen. Bei diesem
Verfahren, das zu feuchten und schmierigen Reaktionsprodukten führt, wurde die Gewinnung
von mahlfähigen, stickstoffhaltigen Düngemitteln weder beabsichtigt noch erreicht.
Der Zustand der bei der Behandlung mit ammoniakhaltigen Gasen entstehenden Produkte
ist ja für das Verfahren nebensächlich, E da die Reaktionsprodukte sowieso hinterher
mit Kalk gekocht werden müssen,
Ammoniak auszutreiben. Es ist ferner
bekannt, auf Torf, der in nassem Zustand carbonisiert worden ist, ammoniakhaltige
Gase einwirken zu lassen, um ein Düngemittel zu erhalten. Bei diesem Verfahren wird
der Torf zunächst naß verkohlt, und der erhaltene, naß verkohlte Schlamm wird vom
Wasser durch Pressen nach Möglichkeit befreit. Hierbei entsteht ein Produkt, das
etwa 65 % Wasser oder mehr enthält und das, gegebenenfalls nach weiterem
Trocknen, der Behandlung mit ammoniakhaltigen Gasen unterworfen wird. Es sind auch
Verfahren bekannt, nach denen rezente und fossile Pflanzenkörper in Gegenwart von
Ammoniak oder anderen Kernnährstoffen und sauerstoffhaltigen Gasen einer Druckoxydation
im Autoklaven unterworfen werden. lach einem anderen bekannten Verfahren werden
Torf, Braunkohle o. dgl. mit geringen Mengen von Alkalien versetzt, hierauf mit
naszierendem Sauerstoff, der aus zugesetzten sauerstoffhaltigen Verbindungen in
Wechselwirkung mit der organischen Substanz entsteht, behandelt und nach beendeter
Sauerstoffentwicklung mit Kulturen aerober, aus Ammoniak eiweißbildender Hefen vermischt.
Im Gegensatz, zu diesen bekannten Verfahren werden nach der vorliegenden Erfindung
mahlfähige, wasserlösliche Humate enthaltende Düngemittel durch Einwirkung von gasförmigem
Ammoniak auf Humuskohle oder verwandte Stoffe, ,die freie Humitssäuren oder ähnliche
saure organische Verbindungen enthalten, dadurch hergestellt, daß man die Ausgangsstoffe
der Behandlung mit Ammoniak in wasserarmem Zustand mit einem Wassergehalt von 150/,
oder weniger unterwirft und die Einwirkung des Ammoniaks auf das Ausgangsmaterial
in der nachstehend beschriebenen Weise in schachtförmigen Vorrichtungen vornimmt,
die mit der Kohle gefüllt sind und in denen man das Ammoniak von unten nach oben
führt. Hierbei verläuft überraschenderweise die Einwirkung des gasförmigen Ammoniaks
auf die getrocknete Humuskohle glatt und vollständig, wobei unmittelbar ein mahlfähiges
Produkt entsteht, das Humate in wasserlöslicher Form enthält und als wertvoller
Humusdünger unmittelbar verwendet werden kann, im Gegensatz zu den bekannten Produkten,
die nicht in mahlfähigem Zustand anfallen und bei deren Erhitzung zwecks Trocknung
wasserunlösliche Bestandteile gebildet werden. Es hat sich gezeigt, daß gasförmiges
Ammoniak mit getrockneter Humuskohle sehr energisch und unter starker Wärmeentwicklung
reagiert, wobei q. bis 60/0 Stickstoff gebunden werden, und daß bei Vornahme dieser
Umsetzung in geeigneten Apparaten unmittelbar eine spröde und mahlfähige Masse entsteht,
was bei der Verarbeitung der Humuskohle o. dgl. auf Düngemittel von außerordentlicher
Bedeutung ist. Läßt man Ammoniakwasser auf Humuskohle oder Ammoniakgas auf feuchte
Humuskohle einwirken, so entstehen immer schmierige Produkte, deren Trocknung recht
schwierig ist. Dazu kommt, daß das Trocknen dieser Produkte riiik, Stickstoffverlusten
verbunden ist, sobald _',man Temperaturen, welche über 6o° C liegen, überschreitet.
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Durch das vorliegende Verfahren ist es möglich, die schwierige und
kostspielige Trocknung und Verluste an Stickstoff bei der Herstellung von Ammoniumhumat
auszuschalten. Dabei ist überraschenderweise die Stickstoffbindung bei der Einwirkung
von Ammoniakgas auf trockene Humuskohle ebenso vollständig, als wenn man Ammoniak
auf feuchte Humuskohle zur Einwirkung bringt. Im letzteren Falle entstehen aber
selbst bei Verwendung von gasförmigem Ammoniak schmierige Reaktionsprodukte, sobald
die Humuskohle mehr als 2o °(" Wasser enthält. Diese Reaktionsprodukte sind nicht
mahlfähig und müssen erst getrocknet werden, was die eben beschriebenen Nachteile
nach sich zieht. Es wurde festgestellt, daß ein Wassergehalt der Ausgangskohle bis
zu etwa i2°j" für die Mahlfähigkeit des Ammoniumhumates nicht mehr schädlich ist.
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Der Gang des Verfahrens ist folgender: Grubenfeuchte Humuskohle, welche
durchschnittlich 5o bis 6o°,`, Wasser enthält, wird nach einem beliebigen Verfahren
auf einen Gehalt von etwa io °,h Wasser heruntergetrocknet. Dabei sind besondere
Vorsichtsmaßnahmen nicht erforderlich. Wenn die Kohle zerfällt und größere Anteile
an Staub entstehen, so schadet dies nichts, denn es wurde weiterhin gefunden, daß
diese pulverige Beschaffenheit des getrockneten Materials der Einwirkung von Ammoniakgas
keine Schwierigkeiten bereitet, insbesondere wenn man in folgendem Apparat oder
nach einem gleichen Prinzip arbeitet.
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In dem oben offenen Standrohr A, welches z. B. aus einem dünnwandigen
eisernen Zylinder besteht, ist in der Mitte bei B ein Rost eingebaut, welcher als
gasdichter Schieber ausgebildet ist. Man kann also mittels des Griffes C den Rost
aus dem Rohr A herausziehen. Bei D
befindet sich ein dicht schließender
Schieber zum Entleeren des Standrohres nach unten. Bei F ist ein Sieb angebracht,
welches das Innere des Standrohres gegen die Luffkammer F abtrennt. Diese Luftkammer
F hat ein Zuleitungsrohr K für Ammoniakgas bzw. für Preßluft. Das Standrohr ist
an mehreren Stellen mit Thermometern ausgerüstet, T, welche die Kontrolle über das
Fortschreiten der Reaktion bei der Ammoniakbehandlung gestatten. Außerdem ist die
Luftkammer F mit einem Ouecksilbermanometer G verbunden, damit man den Widerstand
der Beschickung messen und den Druck der Preßluft regulieren kann.
Man
verfährt folgendermaßen: Der Schieber D wird geschlossen, der Rost
B
wird herausgezogen, so daß das Standrohr bis zum Sieb E offen ist. Nun wird
die auf etwa =o 0/0 Wasser heruntergetrocknete Humuskohle zunächst bis
B eingefüllt, dann wird der Rost B
vorgeschoben und der obereTeil des
Standrohres ebenfalls mit Humuskohle gefüllt. Sowohl die obere Abteilung H als auch
die untere Abteilung J erhält etwa die gleiche Menge Humuskohle. Das Standrohr bleibt
oben offen.
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Man läßt nun durch das Zuleitungsrohr K in die Luftkammer F Ammoniakgas
eintreten. Das Ammoniakgas tritt durch das Sieb E in die Kohleschicht. Dabei werden
die sauren Bestandteile der Humuskohle neutralisiert und das Ammoniak gebunden.
Die Reaktion geht sehr energisch vor sich, und man sieht an denThermometern die
Temperatur stark ansteigen. Eine nach oben hin scharf abgegrenzte heiße Reaktionszone
bewegt sich langsam nach oben. Sie gelangt schließlich in die Nähe des Rostes B,
worauf der Ammoniakstrom unterbrochen wird. Man stellt jetzt Luft an und bläst durch
das Rohr K in die Luftkammer F Preßluft mit einem Druck von 3o bis 40 mm Quecksilbersäule.
Man sieht an diesem geringen Druck, daß die Masse trotz der mulmigen Beschaffenheit
der getrockneten Humuskohle genügend porös und durchlässig ist und nur wenig Widerstand
leistet.
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Das Lufteinblasen hat den Zweck, das Ammoniakgas, das die Hohlräume
im Reaktionsraum J noch erfüllt, auszutreiben. Dieses Gas -wird nach oben in den
Reaktionsraum H geblasen und wird dort absorbiert. Das Lufteinblasen hat aber noch
einen zweiten Zweck. Die Luft transportiert die Reaktionswärme aus J nach
H. In H findet noch eine weitere Trocknung der Humuskohle statt. Die
Temperatur in H steigt an, und es entweicht aus dem offenen Teil des Standrohres
Wasserdampf. Bemerkenswert ist, daß Ammoniakgas nicht mit entweicht. Man bläst so
lange Luft ein, bis die Temperatur im oberen Teil H des Standrohres wieder zurückgeht
und keine Wrasen mehr entweichen.
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Nun wird der Schieber D geöffnet. Das fertige Ammoniumhumat fließt
aus dem Reaktionsraum J als trockenes, sprödes und vorzüglich mahlfähiges Material
wie Sand heraus. Aus H stürzt dagegen durch den Rost kein Material nach.
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Nun wird der Schieber D geschlossen, alsdann wird der Rost B herausgezogen,
wobei die Humuskohle aus dem oberen Reaktionsraum H in den unteren Reaktionsraum
J gelangt. Der' Rost B wird zurückgeschoben, und das Standrohr wird in H frisch
beschickt, alsdann wiederholt sich der Vorgang von neuem.
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Das Reaktionsprodukt enthält je nach der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials
q. bis 60/0 gebundenen Stickstoff. Es ist vollkommen staubtrocken und vorzüglich
mahlfähig. Die Humussubstanzen sind größtenteils wasserlöslich und können als Humusdünger
Verwendung finden. Versuche haben ergeben, daß das Ammoniumhumat mit anderen neutral
reagierenden Mineraldüngern mischbar ist, ohne daß seine Wasserlöslichkeit zurückgeht.
Dabei ist es aber wesentlich, nur solche Mineraldünger zu verwenden, welche keine
freie Säure enthalten. Beispielsweise ist ein Superphosphat, welches freie Phosphorsäure
enthält, zum Mischen mit Ammoniumhumat ungeeignet, weil die Phosphorsäure auf das
Ammoniumhumat unter Bildung von Ammonphosphat und Rückbildung von unlöslicher Humussäure
einwirken würde. Dagegen wurde ermittelt, daß schwach alkalisch reagierende Mineraldünger,
z. B. Diammonphosphat, auf das Ammoniumhumat ohne Einfluß sind.