KR100612402B1 - 인산석고 슬러지를 이용하여 부산석회비료를 제조하는방법 및 이로부터 얻어진 부산석회비료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인산석고 폐슬러지 및 인산석고 정제과정에서 얻어지는 폐수 슬러지에 생석회(CaO)와 탄산칼슘, 제올라이트, 또는 이의 혼합물로부터 선택된 바인더를 첨가하여 부산석회비료(byproduct lime fertilizer)를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 토양 개량용 부산석회비료에 관한 것이다.

부산석회비료, 인산석고, 생석회, 슬러지, 토양 개량제

Description

인산석고 슬러지를 이용하여 부산석회비료를 제조하는 방법 및 이로부터 얻어진 부산석회비료{Method for preparing byproduct lime fertilizer by using sludge of gypsum of phosphoric acid and byproduct lime fertilizer prepared from the same}

도 1은 본 발명에 따른 부산석회비료의 생산 공정의 구체예를 도시한 도면이다.

본 발명은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제 과정에서 얻어지는 폐수 슬러지를 처리하여 부산석회비료를 제조하는 방법 및 이로부터 얻어진 부산석회비료에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제 과정에서 얻어진 폐수 슬러지에 생석회와 바인더를 혼합하여 토양개량제로서의 부산석회비료를 제조하는 방법 및 이로부터 얻어진 부산석회비료에 관한 것이다.

인은 인광석(Ca₃(PO₄)₂)을 원료로 코크스(C), 규석(SiO₂) 등을 분쇄 혼합하여 제조된다. 이때 인을 추출하고 남은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제 과정에서 얻어지는 폐수 슬러지는 적절한 활용방안이 없어 폐기되거나 방치되고 있는 실정이다. 석고장에 인산석고 폐슬러지가 지속적으로 축적될 경우 석고장의 협소한 장소로 인한 문제 및 안전문제가 생기게 되므로 이를 해결할 필요가 있다. 현재 인산 석고 폐슬러지 중 일부가 시멘트 원료로 재사용되거나 석고 제조용으로 부분적으로 사용되고 있지만, 이러한 재활용 비율은 극히 낮으며 폐수처리 과정에서 생성되는 슬러지는 방치되거나 폐기되고 있다.

인산석고 폐슬러지는 석고와 성상이 달라 석고로서는 판매가 불가능하다. 그러나, 폐슬러지에서 수분을 제외한 성분 중 CaO 함량이 약 30% 정도이므로 본 발명자는 이를 비료로 활용하여 산성화된 토양의 중성화를 위한 토양 개량제를 개발하고자 하였다.

본 발명에 따르면 폐자원을 재활용하여 저렴한 비용으로 석회비료를 제조함으로써 고부가가치 제품을 생산할 수 있으며, 슬러지에서 배출되는 폐수로 인하여 토양 및 지하수가 오염되는 문제를 해결하고, 폐기물의 재활용으로 인한 석고장의 관리부담을 절감할 수 있다.

또한, 현재 시판되고 있는 부산석회비료는 수중분해 및 시비상의 문제로 사용상 문제가 있으나, 본 발명은 생석회 및 탄산칼슘, 제올라이트와 같은 바인더를 첨가함으로써 상기한 문제를 해결할 수 있다. 본 발명에 따른 부산석회비료는 우수한 토양개량제로서 산성화된 토양이 중성화되게 하여 지력을 회복할 수 있도록 한다.

본 발명의 목적은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제 과정에서 얻어지는 폐수 슬러지를 재활용하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제 과정에서 얻어지는 폐수 슬러지를 처리하여 부산석회비료를 제조하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐자원을 재활용하는 동시에 저렴한 비용으로 석회비료를 제조함으로써 고부가가치 제품을 생산하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인광석을 이용한 인 추출 과정 중 얻어지는 슬러지와 이로부터 배출되는 폐수로 인하여 토양 및 지하수가 오염되는 문제를 해결하고, 폐기물의 재활용으로 인한 석고장의 관리부담을 절감하는 것이다.

본 발명은 인산석고 폐슬러지 및 인산석고 정제과정에서 얻어지는 폐수 슬러지에 생석회(CaO)와 시비 후 분해될 수 있는 탄산칼슘, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 바인더를 첨가하여 부산석회비료를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 부산석회비료를 제공한다.

본 명세서에서 폐슬러지란 인광석(Ca₃(PO₄)₂) 원료로부터 인을 추출하고 남은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제 과정에서 얻어지는 폐수 슬러지를 포함하는 것으로 해석된다.

폐슬러지의 함수비는 일반적으로 약 80~90%정도이기 때문에 본 발명에서는 폐슬러지에 생석회를 투입하여 폐슬러지 상의 인산석고와 생석회의 발열 반응을 유도하여 수분을 증발시킨다. 또한, 부산석회비료가 시비된 후 수분을 흡착하면서 팽창하여 분해되어 산성화된 토질을 중화시키기 위하여 바인더를 사용하여, 혼합 석회비료로서의 효과를 극대화하는데, 바인더 용도의 광물은 탄산칼슘, 제올라이트, 및 이들의 혼합물이다. 바인더로 사용되는 탄산칼슘과 제올라이트의 종류 및 물성, 탄산칼슘과 제올라이트 혼합물에서 두 물질의 혼합비는 특별히 제한되지 않는다.

제올라이트는 작은 격자형 입자들이 모여 있으며 미세구멍(Micropore)이 매우 잘 발달되어 있어, 시비 후 오염물질의 제거능이 매우 우수하다.

폐슬러지, 생석회, 및 바인더의 함량비는 폐슬러지의 함수비에 따라 결정되는데, 함수비에 따른 각 성분의 함량비는 당업자가 용이하게 결정할 수 있다. 인광석(Ca₃(PO₄)₂) 원료로부터 인을 추출하고 남은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제과정에서 얻어지는 폐수 슬러지는 일반적으로 수분 85%, T-P₂O₅ 4%, C-MgO 1%, S-CaO 5% 정도 함유한다. 탈수 공정을 거치지 않고 폐슬러지를 바로 이용할 경우(슬러지의 수분함량이 80 내지 90%일 때), 슬러지, 생석회, 및 바인더의 혼합비는 100 : 70~90 : 30~50이다. 생석회가 상기 함량을 초과할 경우 과잉 첨가에 의하여 비경제적이며, 상기 함량 미만일 경우는 흡수력이 떨어진다. 바인더가 상기 함량을 초과할 경우는 과잉 첨가에 의하여 비경제적이며, 상기 함량 미만일 경우는 시비 후 분해되는 바인더 함량이 작아 원하는 토질 개량 효과가 나타나지 않는다.

본 명세서에서 특별히 정의하지 않은 한 각 성분의 함량 및 함량비는 중량을 기준으로 한다.

바람직하기로는 탈수시설을 이용하여 폐슬러지의 함수비를 50% 또는 그 이하로 감소시킨 다음, 폐슬러지 100 중량부에 대하여 생석회 40 내지 60 중량부와 바인더 15 내지 35 중량부를 혼합하는 것이다. 폐슬러지의 함수비는 낮을수록 작업이 용이하며, 함수비가 낮아지면 첨가되는 생석회의 함량도 낮아지므로 석회비료 제조 비용이 절감된다.

상기 폐슬러지로부터 얻어진 부산석회비료가 상품화되기 위해서는 다음과 같은 부산석회비료의 규격을 만족하여야 한다.

- 알칼리분 45% 이상

- 수분 최대 함유량 20% 이하

- 알칼리분 함유율 1%에 대하여 Ni 0.01%, Cr 0.1%, Ti 0.04% (상한치 Ni 0.4%, Cr 4.0%, Ti 1.5%)

본 발명에 따라 폐슬러지, 생석회, 및 바인더를 혼합할 경우 생석회의 흡습성으로 인하여 수분 함량이 20% 이하로 감소될 수 있고, 알칼리분 또한 45% 이상으로서 상기와 같은 부산석회비료의 규격이 만족될 수 있다.

본 발명에 따른 부산석회비료의 제조 방법의 구체예를 도 1에 도시된 바에 기초하여 설명하면 다음과 같다.

임의로 일반적인 탈수시설을 이용하여 폐슬러지의 수분 함량이 50% 이하가 되도록 탈수한다. 혼합기에서 탈수된 폐슬러지 100 중량부에 생석회(CaO) 40 내지 60 중량부를 첨가하여 혼합하면, 생석회와 폐슬러지 중 수분이 반응하면서 발열반 응으로 인하여 폐슬러지의 수분이 증발된다. 그 다음 탄산칼슘, 제올라이트, 또는 이들의 혼합물을 15 내지 35 중량부 첨가하여 성형 및 분쇄하고, 스크린을 통과시켜 일정 크기로 미립화된 입자만을 선별하여 20% 이하의 수분 함량을 갖는 분말 타입의 부산석회 비료를 제조한다. 탈수 공정을 거치지 않은 폐슬러지를 바로 이용할 경우(슬러지의 수분함량이 80 내지 90%일 때), 슬러지, 생석회, 및 바인더의 혼합비는 100 : 70~90 : 30~50이다.

분말 형태의 부산석회비료는 당업자에게 일반적으로 알려진 제조설비(compaction)를 추가하여 판상 타입으로 제조될 수 있다. 이러한 판상 부산석회비료는 복합비료의 충진제로 사용될 수 있다.

부산석회비료는 분상 또는 과립상으로 제조될 수 있으며, 과립상이 복합비료의 충진제(filler)로 사용되기에 더 바람직하다.

이하 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이로 한정되는 것은 아니다.

실시예

인광석에서 인을 추출하고 남은 인산석고를 정제하는 과정에서 폐수 슬러지를 얻었다. 폐수 슬러지의 성분을 분석한 결과는 표 1과 같았다.

수분	T-P2O5	C-MgO	S-CaO	기타
85%	4%	0.8%	5%	0.2%

얻어진 폐수 슬러지를 필터 프레스를 거쳐 수분함량이 55%인 폐슬러지 1kg을 얻었다. 탈수된 폐슬러지의 성분은 다음과 같았다.

수분	T-P2O5	C-MgO	S-CaO
55%	19%	0.8%	20%

상기 폐슬러지 1kg에 500g의 생석회(태영석회주식회사 제)를 첨가하여 혼합하였다. 그 다음 탄산칼슘 분말(태영석회주식회사 제)을 250g 혼합하여 성형 및 분쇄하여 분말 타입의 부산석회를 제조한다. 상기에서 얻어진 분말형의 비료를 압축설비(compaction)를 이용하여 과립상으로 제조하였다.

일반적으로 바람직한 부산석회비료는 알칼리도 45% 이상, 수분 20% 이하이다. 본 발명에 따라 얻어진 부산석회비료의 분석결과는 다음과 같았다.

수분	T-P2O5	C-MgO	S-CaO	CaCO3
15.7%	18%	1.3%	51%	7%

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 얻어진 부산석회비료는 부산석회비료의 공시 규격(알칼리분 45% 이상, 수분 최대 함유량 20% 이하)을 만족하는 것을 알 수 있다.

본 발명은 인광석(Ca₃(PO₄)₂)으로부터 인을 추출하고 남은 인산석고 폐슬러지 또는 인산석고 정제 과정에서 얻어지는 폐수 슬러지를 활용하여 부산석회 비료를 제조함으로써 폐자원을 재활용하는 동시에 저렴한 비용으로 석회비료를 제조함으로써 고부가가치 제품을 생산할 수 있으며, 슬러지에서 배출되는 폐수로 인하여 토양 및 지하수가 오염되는 문제를 해결하고, 폐기물의 재활용으로 인한 석고장의 관리 부담을 절감하는 효과를 가진다. 현재 시판되고 있는 부산석회비료는 수중분해 및 시비상의 문제로 사용상 문제가 있었으나, 본 발명은 탄산칼슘, 제올라이트와 같은 수중 분해 바인더를 첨가함으로써 상기한 문제를 해결하였다. 본 발명에 따른 부산석회비료는 우수한 토양개량제로서 산성화된 토양이 중성화되도록 하여 지력을 바람직하게 회복시킨다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 인산석고 정제과정에서 얻어지는 폐수 슬러지 100 중량부에 생석회(CaO) 70 내지 90 중량부 및 탄산칼슘, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 수중 분해 촉진용 바인더 30 내지 50 중량부를 첨가하여 부산석회비료를 제조하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 폐수 슬러지를 탈수시켜 수분 함량이 50% 또는 그 이하가 되도록 한 다음, 슬러지 100 중량부에 대하여 생석회 40 내지 60 중량부와 바인더 15 내지 35 중량부를 첨가하여 부산석회비료를 제조하는 방법.
4. 인산석고 정제과정에서 얻어지는 폐수 슬러지의 수분 함량이 50% 또는 그 이하가 되도록 탈수하고; 탈수된 폐수 슬러지 100 중량부에 생석회(CaO) 40 내지 60 중량부 및 탄산칼슘, 제올라이트, 또는 이들의 혼합물을 15 내지 35 중량부 혼합하고; 상기 혼합물을 분쇄하고; 그리고, 스크린을 통과시켜 일정 크기로 미립화된 입자를 선별하여 부산석회비료를 제조하는 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조되고, 수분 함량이 20중량% 이하이고 알칼리분이 45% 이상인 부산석회비료.

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