KR101887133B1 - 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료 및 이의 제조방법 - Google Patents

천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 1회의 비료 시비로 시비 횟수를 줄일 수 있어 비용 절감 및 비료 시비의 효율성을 높일 수 있는 유기농 복합비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료는, 기존에 수 회의 비료 시비가 필요했던 것을 1회의 비료 시비로 시비 횟수를 줄일 수 있어 비용 절감 및 비료 시비의 효율성을 높일 수 있다는 장점이 있고, 영양제 등 추가비료를 별도로 시비할 필요가 없다는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료는 산성화된 토양을 중화시켜 토양이 개질되는 효과를 가질 수 있다.

Description

천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료 및 이의 제조방법 {Polynutrient fertilizer comprising natural phosphate, and manufacturing method thereof}
본 발명은 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1회의 비료 시비로 시비 횟수를 줄일 수 있어 비용 절감 및 비료 시비의 효율성을 높일 수 있는 유기농 복합비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
토양 중의 미네랄은 눈, 비와 같은 기상현상에 의한 용탈, 세탈 등으로 지하수 및 하천에 유실되고, 한정된 장소에서의 지속적인 작물재배에 의하여 고갈되어 시간이 갈수록 농작물의 수확량과 영양함량은 점점 떨어지게 된다. 이 중에서 미량요소는 식물체가 요구하는 양이 극히 미량이나 어느 한 성분이라 할지라도 균형이 깨지거나 상당량 결핍되면 농작물의 생리장애 현상을 일으키고, 이러한 생리장애는 쉽게 회복되지 않아 결과적으로 막대한 경제적 손실을 입힌다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 토양 중 유실 및 고갈된 미네랄을 인위적으로 보충하게 되는데 이러한 물질을 비료라고 일컫는다.
일반적으로 비료는 식물에 영양을 주거나 식물의 재배를 돕기 위하여 토양의 화학적 변화를 유도하거나 식물에 영양을 주는 물질을 말하며, 비료는 주성분에 의해 단비, 복합 비료, BB비료, 질소질 비료, 인산질 비료, 가리질 비료, 미량 요소 비료로 크게 나뉜다.
일반적으로 인산질 비료는 인산염을 포함하는데 이는 화학처리된 비료로써 환경 문제 등 여러 가지 문제를 야기하고 있었다. 그러나, 이를 대체할 수 있는 기술의 부재로 인산염이 포함되어 있는 불용성 인광석을 전량 수입하여 황산 등으로 화학 처리 후 인산질 비료를 생산하여 사용하고 있는 실정이었다.
한편, 국내에서는 인광석이 부재한 것으로 알려졌었으나, 경북 봉화에서 인광석을 화학처리를 하지 않아도 식물이 흡수할 수 있는 구연산에 용해 가능한 즉, 구용성 인광석(중합인회석)이 발견된 바 있다. 이와 관련하여, 한국특허등록 제0440538호에서는 상기 중합인회석에서 인산을 정량할 수 있는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 중합인회석 분말을 인산질 기초비료로 사용하는 경우 농작물을 재배하는 과정에는 인산질 비료를 시비한 후 또 다른 기초비료를 다시 시비 해야 하는 번거로움과 비용의 추가 부담의 문제가 있었다.
이에 1회의 비료 시비로 추가 시비의 필요가 없는 복합비료에 대한 연구가 필요한 실정이었다.
한국특허등록 제440538호
본 발명은 화학처리 없는 천연 인산염이 포함된 천연비료를 사용함으로써 비용 절감 및 비료 시비의 효율성을 높일 수 있는 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료는, 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 포함하는 비엘미네랄; 및 액상미네랄을 포함하고, 상기 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 혼합, 가열, 및 교반하여 추출된 것일 수 있다.
그리고, 상기 비엘미네랄과 액상미네랄은 9:1 중량비로 포함될 수 있다.
또한, 상기 비엘미네랄의 중합인회석 분말 및 일라이트 분말은 325 내지 500 메쉬일 수 있다.
한편, 상기 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 100 ℉ 에서 10시간 동안 가열 및 교반하여 추출된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료의 제조방법은, 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 혼합, 교반하여 비엘미네랄을 제조하는 단계; 일라이트 분말과 구연산 수용액을 가열하며 교반하고, 교반 후 수득된 생성물을 탈수하여 액상미네랄을 제조하는 단계; 상기 비엘미네랄과 액상미네랄을 9:1 중량비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 이를 가열 및 교반하는 단계; 및 상기 가열 및 교반된 혼합물을 과립형 펠렛 제조장치에 주입하여 과립형태 펠렛 형태의 유기농 복합비료를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 비엘미네랄의 중합인회석 분말 및 일라이트 분말은 325 내지 500 메쉬일 수 있다.
상기 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 100 ℉ 에서 10 시간 동안 가열하며 교반한 것일 수 있다.
본 발명에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료는, 기존에 수 회의 비료 시비가 필요했던 것을 1회의 비료 시비로 시비 횟수를 줄일 수 있어 비용 절감 및 비료 시비의 효율성을 높일 수 있다는 장점이 있고, 영양제 등 추가비료를 별도로 시비할 필요가 없다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료는 산성화된 토양을 중화시켜 토양이 개질되는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중합인회석 원료의 제조 공정도 및 성분원소 함량을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일라이트 원료의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘미네랄의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상미네랄의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은, 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 포함하는 비엘미네랄; 및 액상미네랄을 포함하고, 상기 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 혼합, 가열, 및 교반하여 추출된 것인 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 혼합, 교반하여 비엘미네랄을 제조하는 단계; 일라이트 분말과 구연산 수용액을 가열하며 교반하고, 교반 후 수득된 생성물을 탈수하여 액상미네랄을 제조하는 단계; 상기 비엘미네랄과 액상미네랄을 9:1 중량비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 이를 가열 및 교반하는 단계; 및 상기 가열 및 교반된 혼합물을 과립형 펠렛 제조장치에 주입하여 과립형태 펠렛 형태의 유기농 복합비료를 제조하는 단계를 포함하는 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료의 제조방법이 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료 및 이의 제조방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
종래 황산 등으로 화학 처리된 인산질 비료는 환경 문제, 수회의 비료 시비가 필요한 등의 여러 가지 문제점이 있었다.
이에 본 발명자들은 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 포함하는 비엘미네랄과 액상미네랄을 포함하는 경우, 기존에 수 회의 비료 시비가 필요했던 것을 1회의 비료 시비로 시비 횟수를 줄일 수 있어 비용 절감 및 비료 시비의 효율성을 높일 수 있다는 장점이 있고, 영양제 등 추가비료를 별도로 시비할 필요가 없으며, 산성화된 토양을 중화시켜 토양이 개질되는 효과를 가진다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
본 발명에서 사용될 수 있는 중합인회석의 제조 공정도는 도 1에 나타내었다. 이러한 중합인회석의 화학식은 Ca6P6O21Mg3[Fe(Cn)6]2 이고, 화학명은 철시아니드 인산 칼슘(Ferricyanide Calcium Phosphate)이다.
화학비료의 주요한 문제점은 토양의 고착화로 인한 토양공해, 및 자원낭비적인 비경제성 하천의 오염을 해결할 수 없다는 점에 있으며, 화학비료를 시비할 경우 식물에 흡수 이용되는 양은 15% 내외라고 연구보고 되어 있는데, 이의 원인은 화학 처리하여 불용성 인산염을 수용성이나 구용성으로 바꾸어 식물이 흡수할 수 있도록 하였으나, 화학비료가 토양에 뿌려졌을 때 토양의 철, 망간, 붕소, 아연, 구리, 몰리브덴, 마그네슘, 규소 등의 요소들이 화학비료에 흡착되어 다시 불용성으로 고착화 시키는 과정을 겪게 되기 때문이다.
이에 대비하여 본 발명에 따른 천연 인산질 비료로 사용되는 중합인회석은 시비한 비료의 90%이상을 식물이 흡수하며, 토양의 고착화가 없음은 물론 산성화된 토양이 원래대로 환원되는 획기적인 토질 개량제의 역할까지 할 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용될 수 있는 일라이트 원료의 제조 공정도를 도 2에 나타내었다.
이러한 일라이트는 물, 토양, 대기 중에서 각종 중금속 및 유독가스를 흡착/탈취/분해 하는 기능이 뛰어나며, 토양의 지력을 향상시키고, 뿌리의 활착을 좋게하며, 바이러스 박테리아, 곰팡이 균등의 정균 작용을 할 수 있다.
또한, 20가지 이상의 미량원소들이 함유되어 있으므로 식물의 필수 영양소를 충분히 공급하여 채소와 곡물, 과수 등의 열매의 당도와 품질을 향상시킬 수 있다. 그리고, 물속의 부유물질을 흡착하고 음이온을 띠고 있으므로 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집침전을 유발하여 수질을 깨끗이 하고 식물에 부족한 미네랄을 풍족하게 공급할 수 있다.
상술한 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 포함하는 비엘미네랄을 제조할 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘미네랄의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
한편, 상기 비엘미네랄의 중합인회석 분말 및 일라이트 분말은 325 내지 500 메쉬일 수 있다. 이는 325 메쉬 미만인 경우 물에 희석하여 분무로 시비하는 것이 어려운 문제점이 있고, 500 메쉬 초과인 경우에는 식물의 흡수율이 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.
상술한 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 포함하는 비엘미네랄은 화학 처리된 인산질 비료를 대신하여 1년에 단 1회의 시비로 모든 기초비료의 시비를 대신 할 수 있는 천연 인산질의 기초비료로 사용될 수 있다.
한편, 상기에서 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 100 ℉ 에서 10시간 동안 가열 및 교반하여 추출될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상미네랄의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
상기와 같이 일라이트에 20% 구연산 수용액을 혼합하여 100℉로 10시간 동안 가열 및 교반하여 추출한 미네랄 성분은 Fe(6353ppm), Mg(1358ppm), Si(680ppm), Al(4822ppm), Ca(632ppm), K(1953ppm), Mn(230ppm), Ti(225ppm), Zn(53ppm), P(95ppm), Co(2ppm), Cu(35ppm), S(75ppm), 및 Na(105ppm)로 이루어질 수 있다.
이러한 미량 원소들이 식물에 미치는 효능 및 기능은 하기 표 1과 같다.
원소 성분명 효능 및 기능
Fe 철 염록소 생선촉진, 호흡관련효소 구성, 식물성장 촉진
Mn 망간 산화효소 작용 향상, 엽록소 생성 촉진, 체내 산화환원작용 촉진
N 질소 양분 흡수 및 동화작용 촉진, 단백질 구성 조정 성분, 뿌리 발육
P 인 핵단백질 구성 성분, 호흡작용, 발아 및 분열 촉진
K 칼륨 탄수화물의 합성, 동화작용, 체내 수분생리조절
Ca 칼슘 체내의 유기산 중화, 뿌리 발육 촉진
Mg 마그네슘 엽록소 구성 성분, 인산의 이동관계
Si 규산 줄기, 잎의 표피 세포 규화 촉진
B 붕소 세포 분열 촉진, 화분의 수정 향상
Zn 아연 단백질, 전분의 합성도모, 산화 환원 효소 생성
Cu 구리 호흡작용 관계
Mo 몰리브덴 질소 환원, 단백질 합성, 근류균의 생육 신장
Cl 염소 섬유화 작용 신장, 병해 저항성 신장
본 발명에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료는 상술한 비엘미네랄과 액상미네랄은 9:1 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료의 제조방법은, 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 혼합, 교반하여 비엘미네랄을 제조하는 단계; 일라이트 분말과 구연산 수용액을 가열하며 교반하고, 교반 후 수득된 생성물을 탈수하여 액상미네랄을 제조하는 단계; 상기 비엘미네랄과 액상미네랄을 9:1 중량비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 이를 가열 및 교반하는 단계; 및 상기 가열 및 교반된 혼합물을 과립형 펠렛 제조장치에 주입하여 과립형태 펠렛 형태의 유기농 복합비료를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기에서 중합인회석 분말은, 합인회석(Limestone)광산 굴삭기로 원석을 채광하고, 중합인회석 이외 규석이나 이물질 등을 골라내는 선별작업 후, 광석을 햄머크러셔에 넣기 위해 컨베이어 벨트에 로딩, 햄머크러셔에 골재모양 분쇄 후, 롤분쇄기(Roll mill)에서 altho 분쇄작업을 거치고, 메쉬(Mesh)입자별로 구분되어 석회광석 분말 생산 하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
한편, 일라이트 분말의 경우는 일라이트를 채광, 일라이트 이외의 규석이나 석회물질을 골라내는 선별 작업 후, 광석을 햄머크러셔에 넣기 위해 컨베이어 벨트에 로딩, 햄머크러셔에 골재모양 분쇄 후, 롤분쇄기(Roll mill)에서 미세 분쇄작업 후, 메쉬(Mesh) 입자별로 구분되어 광석 분말을 생산하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
또한, 상기 분말 중합인회석과 분말 일라이트를 교반기에 주입 후, 분말 중합인회석과 분말 일라이트를 7:3 중량비로 혼합하도록 교반기를 세팅 후, 상기 비율로 혼합된 상태의 비엘미네랄을 추출하는 단계를 거쳐 비엘미네랄을 제조할 수 있다.
한편, 액상미네랄은 일라이트를 채광 후, 선별 작업, 광석을 햄머크러셔에 넣기 위해 컨베이어 벨트에 로딩, 햄머크러셔에 골재모양 분쇄 후, 롤분쇄기(Roll mill)에서 미세 분쇄작업 후, 교반탱크에 분체된 325메쉬(mesh)의 일라이트 분말을 넣고 20% 구연산 수용액을 100℉ 온도에서 10시간 동안 교반 후 수득된 슬러지 형태의 생성물을 탈수하여 미네랄 수용액을 수득할 수 있다.
마지막으로, 상기 비엘미네랄과 액상미네랄을 9:1 중량비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 이를 가열 및 교반하는 단계; 및 상기 가열 및 교반된 혼합물을 과립형 펠렛 제조장치에 주입하여 과립형태 펠렛 형태의 유기농 복합비료를 제조할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 포함하는 분말미네랄; 및 액상미네랄을 포함하고,
    상기 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 혼합, 가열, 및 교반하여 추출된 것인 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분말미네랄과 액상미네랄은 9:1 중량비로 포함되는 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분말미네랄의 중합인회석 분말 및 일라이트 분말은 325 내지 500 메쉬인 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 100 ℉ 에서 10 시간 동안 가열 및 교반하여 추출된 것인 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료.
  5. 중합인산 칼슘을 포함하는 중합인회석 분말과 일라이트 분말을 7:3 중량비로 혼합, 교반하여 분말미네랄을 제조하는 단계;
    일라이트 분말과 구연산 수용액을 가열하며 교반하고, 교반 후 수득된 생성물을 탈수하여 액상미네랄을 제조하는 단계;
    상기 분말미네랄과 액상미네랄을 9:1 중량비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 이를 가열 및 교반하는 단계; 및
    상기 가열 및 교반된 혼합물을 과립형 펠렛 제조장치에 주입하여 과립형태 펠렛 형태의 유기농 복합비료를 제조하는 단계를 포함하는 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분말미네랄의 중합인회석 분말 및 일라이트 분말은 325 내지 500 메쉬인 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 액상미네랄은 일라이트와 구연산을 100 ℉ 에서 10 시간 동안 가열하며 교반하는 것인 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료의 제조방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 천연 인산염이 포함된 유기농 복합비료.
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