KR100485446B1 - 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양개량제를 이용한 제2종 복합비료의 제조방법에 관한 것으로,

제철공장에서 부산물로 생산되는 고로슬래그를 가공한 규산질비료 약 30중량%와 요소 약 40중량%, 염화가리 약 24중량%, 마그네시아 약 2중량%, 울렉사이트(Ulexite) 약 1중량%, 황산 약 3중량%을 혼합하되,

그 제조방법을 고로슬래그를 분쇄 건조하여 제조한 규산질비료와 요소, 염화가리, 마그네시아, 울렉사이트를 혼합장치에 넣어 혼합하는 혼합공정과; 혼합물을 1차 입상화 장치에 투입에 황산(순도 45%이상) 3중량%을 투입하여 규산질비료 중 석회(CaO)와 황산(H₂SO₄)이 반응하여 반응열과 수분(H₂O)을 발생시키므로서 발생한 수분이 조립수의 역할을 대신하며 반응열은 요소표면을 녹여 규산질비료가 요소표면에 코팅되도록 하는 황산투입공정과; 입구측 5m 구간은 200~250℃, 출구측 25m 구간은 60~80℃를 유지하는 2차 입상화 및 건조장치를 통과시키는 2차 입상화 및 건조공정과; 상기 코팅조립 및 조립건조 공정에 의해 제조된 제품을 냉각기(Cooler)를 통과시켜 60℃ 이하로 냉각시키는 냉각공정과; 선별기로 3~5mm 크기의 제품만 선별하여 빈으로 이송시키고 나머지는 다시 혼합장치로 재투입하는 선별공정으로 이루어지도록 한 것이다.

Description

토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료 및 그 제조방법{Complex fertilizer containing soil-conditioning elements and manufacturing method therefor}

본 발명은 토양개량제를 이용한 제2종 복합비료의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수도용 추비에 규산질비료를 최대한 혼합하여 양분의 불균형 및 토양환경의 오염을 방지할 수 있는 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

규산질비료란 제철공장에서 선철을 제조할 때 철광석, 석회석, 코오크스, 사문암 및 기타 첨가제를 용광로에 넣고 1500℃ 이상으로 가열하여 선철을 분리하고 남은 고로슬래그를 Mill로 1.70mm체에 98% 이상, 600㎛체에 60% 이상 통과하도록 분쇄한 제품이나 이를 입상화 시킨 제품을 말한다.

이와 같은 규산질비료는 산화규소(SiO2)와 석회(CaO), 고토(MgO)를 다량함유하고 있어 수도작에 있어 토양개량 및 도복방지, 질소이용율 향상, 미질향상의 목적으로 오랜기간 널리 사용되어 지고 있다.

제2종 복합비료라 함은 무기질 질소비료, 무기질 인산비료, 무기질 가리비료 및 제1종 복합비료 중 2종 이상을 배합한 것을 말한다.

1) 질소전량, 가용성인산 또는 구용성인산, 수용성가리 또는 구용성가리중 2종이상 합계량 : 20%이상

2) 고토를 보증하고자 할 경우 수용성고토 또는 구용성고토 : 1.0%이상

3) 붕소를 보증하고자 할 경우 수용성붕소 또는 구용성붕소 : 0.05%이상

4) 망간을 보증하고자 할 경우 수용성 망간 또는 구용성 망간 : 0.1%이상

5) 석회를 보증하고자 할 경우 가용성 석회 : 10%이상

6) 규산을 보증하고자 할 경우 가용성 규산 : 5%이상

유해성분

1) 질소, 인산, 가리성분 합계량의 함유율 1%에 대하여,

황청산화물 : 0.025%

비 소 : 0.005%

아질산 : 0.02%

뷰렛태질소 : 0.01%

설파인산 : 0.005%

2) 가용성인산 함유율 1%에 대하여,

카드뮴 : 0.00018%

3) 석회질소를 원료로 사용하는 것에 있어서는

디시안디아미드태질소 : 1%이하

수도추비용 복합비료라 함은 제2종 복합비료의 종류로서, 수도(벼)의 파종 또는 이앙 이후에 주는 비료로 통상적으로 가지거름, 알거름, 이삭거름을 말하며 기존 제품의 경우 질소, 가리, 고토, 붕소만을 그 보증 성분으로 하고 있다.

그리고 질소의 보증은 요소의 단독 또는 유안(황산암모늄)을 혼합하여 사용하고 있다.

이는 요소의 물리적 성질에 기인한 것으로, 요소는 흡습성이 강하며 물에 대한 용해도가 높고, 고결의 발생이 심하여 기존 제품의 경우 질소 함량이 가장 높은 요소(N:46%)를 전량 사용시는 규산질비료분말로써 표면 코팅을 하는 등 특수한 공정처리가 필요하며, 그외에는 유안등 흡습이 잘안되는 원료를 혼합하여 사용하고 있다.

이로 인하여 배합비율상 질소, 가리, 고토, 붕소 이외의 성분을 추가로 보증하는 것이 어려우며 특히 규산 5%, 석회 10% 이상 보증하기 어렵다.

또 많은 양의 요소를 사용하여 비료를 입상화 시킬 때 조립수를 과도하게 사용하게 되면 요소가 완전히 녹아 입상화 시키기 어려운 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

제2종 복합비료, 수도추비용 비료 및 그 제조방법에 있어서, 보증질소를 요소전량(40% 이상)을 사용하여 입상화 시키는 방법과 토양개량, 질소 이용율 향상, 환경저항성 향상의 효과가 있는 규산질 비료로서 규산 5%, 석회 10% 이상 보증하는 제품을 생산하여 토양 물리, 화학성의 개선, 비료이용효율의 향상, 고품질 수도작 재배를 가능하도록 한 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료 및 그 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립수를 사용하지 않고 황산과 석회의 반응에서 얻어지는 반응열 및 수분을 이용한 입상화 방법과 요소를 표면용융시켜 입상화 시키는 방법, 규산질비료로서 요소입자를 코팅시킨 형태의 제품을 생산하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위한 수단으로, 제철공장에서 부산물로 생산되는 고로슬래그를 가공한 규산질비료 약 30중량%와 요소 약 40중량%, 염화가리 약 24중량%, 마그네시아 약 2중량%, 울렉사이트(Ulexite) 약 1중량%, 황산 약 3중량%을 혼합하되,

그 제조방법을 고로슬래그를 분쇄 건조하여 제조한 규산질비료와 요소, 염화가리, 마그네시아, 울렉사이트를 30:40:24:2:1의 비율로 혼합장치에 넣어 혼합하는 혼합공정과; 그 혼합물을 1차 입상화 장치에 투입해 이에 별도의 황산을 투입하되, 그 황산의 투입비율은 상기 혼합물과 황산이 97:3의 비율이 되도록 투입하여, 규산질비료 중 석회(CaO)와 황산(H₂SO₄)이 반응하여 반응열과 수분(H₂O)을 발생시키므로서 발생한 수분이 조립수의 역할을 대신하며 반응열은 요소표면을 녹여 규산질비료가 요소표면에 코팅되도록 하는 황산투입공정과; 입구측 5m 구간은 200~250℃, 출구측 25m 구간은 60~80℃를 유지하는 2차 입상화 및 건조장치를 통과시키는 2차 입상화 및 건조공정과; 상기 코팅조립 및 조립건조 공정에 의해 제조된 제품을 냉각기(Cooler)를 통과시켜 60℃ 이하로 냉각시키는 냉각공정과; 선별기로 3~5mm 크기의 제품만 선별하여 빈으로 이송시키고 나머지는 다시 혼합장치로 재투입하는 선별공정으로 이루어지도록 한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료를 제조하기 위한 장치는 고로슬래그를 분쇄하여 규산질비료를 만드는 장치와, 상기 규산질 비료와 요소, 염화가리, 마그네시아, 울렉사이트 및 황산을 혼합하여 이를 입상화시키는 장치로 나누어진다.

고로슬래그를 분쇄하여 규산질비료를 만드는 장치로는 고로슬래그를 공급하기 위한 호퍼와 상기효퍼의 하부에 설치되는 컨베이어와, 상기 벨트컨베이어에 의해 이송된 고로 슬래그를 Mill의 입구에 투입하기 위한 승강장치와 분쇄하기 위한 Mill, 상기 고로슬래그를 건조시키기 위한 건조장치, 상기 분쇄 건조된 고로슬래그를 선별하기 위한 스크린, 선별된 고로슬래그를 보관하기 위한 빈으로 구성된다.

이와 같은 구성의 장치에 의해 제조된 고로슬래그를 규산질 비료 분상이라 하며 화학성분 및 입도는 아래 표1과 같다.

가용성 규산	가용성 석회	구용성 고토	알칼리분	1.70mm 이하	600 ㎛ 이하
25% 이상	35% 이상	2% 이상	40% 이상	90% 이상	60% 이상

상기 규산질 비료와 요소, 염화가리, 마그네시아, 울렉사이트 및 황산을 혼합하여 이를 입상화시키는 장치로는 상기 원료 및 기타 성분 보증에 필요한 원료를 공급하기 위한 호퍼와 상기 호퍼에서 계량설비로 이송하기 위한 벨트 컨베어 및 승강장치, 상기 이송장치로 이송된 원료를 비율별로 계량할 수 있는 계량장치, 상기 계량장치를 통과한 원료를 혼합하는 장치, 상기 혼합된 원료를 조립기로 이송하는 벨트컨베이어, 스크류 컨베이어 승강장치, 황산과 반응시키며 1차 입상화시키는 조립장치, 황산을 공급하는 펌프장치 및 보관탱크, 상기 1차 조립을 마친 원료 중 요소를 녹이며 2차 조립 및 건조를 동시에 시킬 수 있는 조립기능을 가진 건조장치, 열풍을 공급하는 버너장치, 상기 조립건조 과정을 거친 제품을 냉각시킬 수 있는 쿨러(Cooler), 쿨러를 거친 제품을 선별하는 스크린을 구비한 선별장치와, 선별 된 제품 중 크기가 규격에 맞지 않는 것들을 다시 분쇄하는 분쇄장치로 구성된다.

이와 같이 선별장치에 의해 선별된 제품은 빈에 저장되어 있다가 포장기를 거쳐 적정량으로 계량되어지며 계량된 제품은 포장지에 포장되어 출하되는 것이다.

이하, 상기와 같은 장치에 의해 제조되는 본 발명 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료의 제조방법을 단계적으로 설명한다.

먼저, 고로슬래그를 분쇄 건조하여 제조한 규산질비료와 요소 및 염화가리, 마그네시아, 울렉사이트를 30:40:24:2:1의 비율로 계량 혼합하여 이를 입상화시키는 조립장치로 투입하고, 상기한 혼합물에 적정량의 황산(순도 45%이상) 즉, 상기 혼합물과 황산의 혼합비율이 97:3이 되도록 투입하여 1차 조립한다.

이때, 규산질 비료 중 석회(CaO)와 마그네슘, 황산(H₂SO₄)이 반응하여 반응열과 수분(H₂O)이 발생한다.

이때, 발생한 수분이 조립수의 역할을 대신하며 반응열은 요소표면을 녹여 규산질비료가 요소표면에 코팅되도록 도와준다.

이 반응식을 나타내면 아래와 같다.

CaO + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + 열

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O + 열

1차 입상화시킨 제품(요소입자에 규산질비료가 코팅된 형태)의 수분은 3% 이하이며 이를 2차 조립 및 건조를 동시에 시킬 수 있는 건조장치에 투입한다.

상기 장치의 구조는 열풍과 제품이 들어오는 입구쪽 5m는 1차 입상화 시키는 조립장치와 동일한 구조를 가지며 이후 25m는 건조를 위한 장치로 구성된다.

이때, 열풍의 온도는 입구쪽 200~250℃, 출구쪽 60~80℃를 유지한다.

상기 온도조건과 입구쪽 5m 구간에서 규산질비료로 코팅된 내부의 요소가 녹아 외부의 규산질비료와 결합하여 코팅을 견고하게 하고 이후 25m 구간에서 수분을 0.5% 이하로 건조시킨다.

상기 코팅조립, 조립건조 과정을 거친 제품은 냉각기(Cooler)를 거치면서 온도를 60℃ 이하로 냉각시키고 선별기를 통과하면서 3~5mm 제품만을 빈으로 이송시켜 크기가 규격에 맞지 않는 것들을 선별하여 1차 조립장치로 재투입한다.

빈에 저장된 제품은 자동포장과정을 거쳐 완제품으로 출하된다.

상기 방식으로 조립된 2종 복합비료 제품의 특징은 화학비료에 의한 토양산성화를 석회(CaO)가 예방하며, 규산성분은 수도작에 흡수되어 규화조직을 만들고 구조를 튼튼하게하여 도복을 예방하고 질소 등 비료성분의 이용효율을 증가시키는 특징을 갖는다.

특히, 벼에 있어서 규산은 추비를 주는 시기(이삭이 핀 후 수확때까지)에 가장 왕성한 흡수를 하므로 본 발명품은 수도작의 생육과정에 맞춤시기가 가능한 비료이다.

또한, 수분함량이 0.5% 이하이므로 수분에 의한 성분의 변화, 제품의 고결예방에 우수하다.

본 발명은 요소입자 표면에 규산질비료가 코팅된 형태이므로 표면강도가 우수하여 구형의 고유형태 유지에 유리하며, 요소에 의한 흡습, 고결에 강해 기계살포에 유리하다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

요소 40.22 중량%

규산질비료 31.70 중량%

염화가리 22.50 중량%

마그네시아 1.87 중량%

Ulexite 0.71 중량%

황산 3.00 중량%

상기와 같은 조성물을 본 발명의 제조방법에 의해 제조하여 생산된 제품의 화학성분을 분석하여 본 결과 아래 표 2와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

질소전량	수용성가리	구용성 고토	구용성 붕소	가용성 규사	가용성 석회	수분	pH
18.29%	13.71%	2.54%	0.23%	7.89%	11.76%	0.4%	8.5

상기와 같이 제조된 본 발명의 제품과 종래의 수도추비용 비료의 물리적 성질의 차이를 측정해 본 결과 아래 표3과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

구분	실시예 제품	A사 제품	B사 제품	C사 제품	D사 제품
흡습율(상대습도 100%,1시간)	2.14	2.62	2.20	2.57	2.85
경도(kg/㎤)	3.9	3.5	1.6	2.6	2.0
수분(%)	0.40	1.31	1.66	1.26	0.89

여기서, 상기한 투입원료 중 염화가리는, 비료 3요소중 칼륨(K)과 미량필수원소인 염소(Cl)의 공급원으로서, 칼륨은 모든 생물에게 필수적인 원소이고 식물의 생리적, 생화학적 작용에 있어서 가장 중요한 양이온이며, 염소는 광합성작용 중의 산소의 발생과 광인산화작용에 관여하며, 전자전달물질인 ATP를 활성화시키는 효소 ATPase를 활성화시키는 역할을 수행하는 역할을 하게 되는 것이고,마그네시아는, 식물의 필수 다량원소인 마그네슘(고토, Mg)의 공급원이며 토양 물리화학적 개량제로서, 광합성작용의 활성화에 있어서 모든 효소에 cofactor로서 작용하고 ATP와 ADP 및 효소분자의 pyrophosphate구조의 형성에 관여하는 역할을 하게 되는 것이다.또한, 울렉사이트는, 식물의 필수 미량원소인 붕소(B)의 공급원으로서, 붕소는 주로 붕산 또는 붕산염의 형태로 토양용액에 존재하거나 토양입자에 흡착되어 있고, 석회를 사용하면 붕소의 유효도가 훨씬 감소하여 붕소결핍을 유발시키는 원인이 되므로 토양개량제로 석회를 사용한 토양에 비료로서 공급이 반드시 요구되는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 규산질비료, 요소, 염화가리, 마그네시아, 울렉사이트를 혼합하여 제2종복합비료의 공정규격에 부합되는 수도추비용 비료를 생산하므로서, 화학비료와 토양개량효과가 있는 규산질비료를 동시에 시비가 가능한 규산 5%이상, 석회 10% 이상을 보증한 비료생산을 가능하게 한다.

벼는 추비를 사용하는 시기인 이삭이 핀 이후에 규산흡수를 왕성하게 하는데수도용 추비에 있어 규산을 5%이상 함유하게 되므로 벼의 생육단계와 일치하는 시비를 가능하게 하는 것이다.

이에따라 노동력을 절감시킬 수 있으며 규산이 벼에 흡수되어 조직을 강건하게하고 질소 등 화학비료의 효율을 향상시키고, 유실되는 화학비료의 양을 감소시켜 환경오염을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 화학비료의 시비에 따른 토양환경의 악화를 규산질비료가 30%이상 함유되므로서 개량되는 효과가 있으며 특히, 석회가 10%이상 보증되어 산성화를 방지할 뿐만 아니라 토양산도를 개량시키는 역할을 하게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 요소입자에 규산질비료를 코팅시켰으며, 조립수를 사용하지 않고 황산과 석회의 반응에 의하여 발생하는 수분과 열을 이용하여 조립시키므로서 수분이 0.5% 이하인 제품의 생산이 가능하고 요소 표면을 용융시켜 두 번의 조립공정을 거치게 되므로 표면경도가 높고, 조립수 절감으로 폐수발생이 전혀 없어 친환경적 공법이며, 고결발생이 적으며, 흡습이 잘 되지 않아 제품의 보관 및 이송은 물론, 농가에서 기계살포에 매우 유리하다.

Claims (2)

1. 제철공장에서 부산물로 생산되는 고로슬래그를 가공한 규산질비료 30중량%와 요소 40중량%, 염화가리 24중량%, 마그네시아 2중량%, 울렉사이트(Ulexite) 1중량%, 황산 3중량%를 혼합하되, 요소표면을 녹여 규산질비료가 요소표면에 코팅되게 함을 특징으로 하는 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료.
2. 고로슬래그를 분쇄 건조하여 제조한 규산질비료와 요소, 염화가리, 마그네시아, 울렉사이트를 30:40:24:2:1의 비율로 개량하여 혼합장치에 넣어 혼합하는 혼합공정과;

   그 혼합물에 순도 45%이상의 황산을 투입하되, 혼합물과 황산은 97:3의 비율이 되도록 하여,

   규산질비료 중 석회(CaO) 및 마그네슘(MgO)와 황산(H₂SO₄)이 반응하여 반응열과 수분(H₂O)을 발생시키므로서 발생한 수분이 조립수의 역할을 대신하며 반응열은 요소표면을 녹여 규산질비료가 요소표면에 코팅되도록 하는 황산투입공정과;

   입구측 5m 구간은 200~250℃, 출구측 25m 구간은 60~80℃를 유지하는 2차 입상화 및 건조장치를 통과시키는 2차 입상화 및 건조공정과;

   상기 코팅조립 및 조립건조 공정에 의해 제조된 제품을 냉각기(Cooler)를 통과시켜 60℃ 이하로 냉각시키는 냉각공정과;

   선별기로 3~5mm 크기의 제품만 선별하여 빈으로 이송시키고 나머지는 다시 혼합장치로 재투입하는 선별공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 토양개량성분을 함유한 수도추비용 복합비료의 제조방법