KR100835890B1

KR100835890B1 - 중합인산염을 이용한 인산비료 조성물 및 제조제법

Info

Publication number: KR100835890B1
Application number: KR1020060040823A
Authority: KR
Inventors: 장정만
Original assignee: 장정만
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2008-06-09
Also published as: KR20070108586A

Abstract

본 발명은 중합 인산염을 이용한 인산비료 조성물 및 제조방법으로 그 조성물의 구성은 인(燐)화합물, 알칼리 탄산염 및 미량원소(minor element)성분인 붕소화합물, 망간화합물, 몰리브덴화합물 외 ZnCO₃, CuSO₄, NaEDTA를 조합하며, 이를 배합조에 넣어 고루 믹싱(mixing)하고 숙성 후에 용해로에 넣어 용해점인 1,000℃∼1,200℃ 온도의 축합으로 3시간∼4시간 용융시켜 유리상으로 제조된다. 이를 분쇄하여 입상, 분상으로 하고 액화처리공정으로 액상 제조하는 저렴한 인산비료조성물 및 제조방법에 관한 것으로, 식물성장의 3원소로 중요한 식물영양적인 성분과 미량요소(minor element)성분이 식물의 뿌리와 줄기와 잎을 강건케 하며, 광합성과 탄소동화작용으로 개화와 착과 및 식물의 성장발육과 품질의 상위성을 높여 수확증대에 지대한 영향을 준다.

중합인산염, 용해로, 인산비료, 입상, 분상, 액상

Description

중합인산염을 이용한 인산비료 조성물 및 제조제법{phosphates polymerization of use phosphatic manure a component and method production.}

도1은 본 발명의 제조 공정도

본 발명은 식물생육에 필요한 필수원소(essential element)의 하나인 인(燐:phosphorus)을 주성분으로 인(燐) 화합물과 미량원소(minor element)성분인 알칼리 탄산염 및 붕소 화합물, 망간 화합물 외 ZnCO₃, CuSO₄, NaEDTA를 조합하여, 제조되는 중합인산비료조성물 및 제조방법에 관한 것이다. 인산(燐酸)은 핵산, 단백질, 인지질 등의 구성분으로 식물의 조직을 만들 뿐만 아니라 탄소동화작용, 호흡작용, 전분이나 당의 합성분해 등의 생화학적 작용에 중요한 역할을 담당하는 성분이다. 인산(燐酸)은 가지와 잎의 생장을 충실하게하고 과실의 단맛을 높이는 대신 신맛을 적게 하며 과실의 성숙도를 촉진시키고 저장성을 높여 준다.

인산(燐酸)의 공급이 부족하면 핵산의 합성이 감소될 뿐 아니라 단백질 합성에도 큰 영향을 미치게 되며, 인이 결핍된 가장 특징적인 징후는 잎이 짙은 녹색을 띠는 현상이며, 식물의 근계(根系:Root System)의 발달이 제한되어 줄기는 가늘어지고 성장발육이 안되어 키도 작아진다. 과수(果樹)는 새가지나 잔뿌리의 생장이 억제되며 발아와 발육이 부진해 진다. 열매와 종자의 형성이 감소되어 수확량의 감소와 종자의 품질이 저하된다.

인산비료의 생산방식 및 공급원이 서로 다르기 때문에 인산비료의 종류도 많고 그 용해도 및 유효성도 차이가 많다. 인산비료의 공급원은 주로 인광석 슬래그인데 이는 광석의 일종으로 과거 지질시대에 생물체의 인이 축적되어 형성된 것으로 탈인작업을 거친 뒤 슬래그 형태를 사용함으로서 수용성 인의 함유량은 매우 낮다 .

특허공개번호 2004-0010645호(2004.01.31)에 인산비료용 원료 및 그 제조방법으로 용선의 탈인반응으로 생성된 인산을 함유하는 슬래그로 이루어지는 우수한 비료특성을 갖는 인산비료용 원료 및 그 제조방법을 제공한 것이나, 특허등록 0482410호의 추비용 인산비료조성물 및 그 제조방법에 의하면 육골분과 어분, 설탕, 인산화합물, 칼리화합물과 유기물을 혼합하여 50∼70℃에서 20∼30시간 발효시키는 제법이 등록되어 있으나, 본 발명과는 상반된 차이점이 발견되었다. 본 발명자는 오랜 기간을 인산염화합물과 미량요소(minor element)성분을 용융시킨 수용성 인산비료를 연구하였고 본 발명을 완성 하였다.

본 발명의 목적은 식물의 여러 효소작용의 기본적 역할을 담당하는 인화합물을 이용한 수용성 인산비료를 저렴하게 농경지에 공급함으로서, 광합성, 호흡작용, 전분 또는 당분의 합성 및 분해, 아미노산이나 아마이드기 화합물의 생성, 에너지의 전달로서 작물의 뿌리를 강하게 신장시켜 작물을 강건하게 하며, 또한 미량요소(minor element)성분을 함유함으로서 식물의 줄기와 잎을 튼튼히 하여 수확증대에 기여하는 입상, 분상, 액상의 인산비료를 제공하는 것이다.

기존의 인산질 비료는 인산을 함유하는 슬래그로 제조되므로 시용 후 작물에 흡수되는 비율이 20％를 넘지 못한다. 식물영양 원소가 토양 중에서 이동하는 행위는 정확한 시비방법을 결정하는 중요한 지표이다. 영양원소는 주변에서 식물에 흡수되므로 주변 중의 영양원소는 점차 적어진다. 인산의 양분 이동방식은 고농도에서 저농도로 확산(diffusion)되는 매우 느린 방식이므로 뿌리 주위 밖의 양분 흡수능력은 매우 약하다. 본 발명은 수용성 인산비료를 제조함으로서 작물의 영양소 흡수율을 높이고, 엽면시비로 작물의 생장조건을 증폭시켜 수확증대에 기여 한다.

이하 본 발명의 화합조성물 및 첨부된 도표를 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 제조공정도 도표이다.

도 1의 제조공정은 선택된 조성물을 이를 반응조에 넣고 믹서기(MIXER機)로 고루 혼합하여 반응이 끝나면 전기로나 가스, 오일용해로에 연속 투입되며, 1,200℃이하의 온도로 3∼4시간에 충분히 용해되며, 로 내에서 자동온도센서(SENSER)를 통한 용해점인 1,000℃∼1,200℃ 온도의 축합용융으로 출탕된 용융물을 주물밧드에 담아 서냉장치를 통하여 냉각시켜 유리상의 결정물을 얻는데, 이를 입상, 분상으로 분쇄하여 포장하고, 냉각 분쇄된 분쇄물(분상)을 순수 제조장치를 통한 순수(H₂O)를 넣고 90∼110℃온도에서 3∼4시간 용해, 냉각, 여과하여 비중 1.180∼1.210의 액상으로 제조하여 액상으로 분류하여 계량, 포장, 검사과정을 거쳐 인산화합물을 주종으로 제조한 인산비료로 생산 공급하는 것이다.

본 발명은 인화합물, 알칼리 탄산염 및 붕소화합물, 망간 화합물, 몰리브덴화합물을 조합, 용융하여 입상, 분상, 액상의 수용성 인산염 비료를 제공하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 인(燐)화합물은 H₃PO₄, P₂O₅, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄, NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, Na₅P₃O₁₀, Na₄P₂O₇, K₄P₂O₇, (NaPO₃)nP₂O₅, 에서 1종 이상 선택되는 인화합물이다.

본 발명에서 사용되는 알칼리 탄산화합물은 Na₂CO₃, CaCO₃, NaHCO₃, K₂CO₃에서 1종 이상 선택되는 알칼리 탄산화합물이다. 상기 인화합물과 알칼리 탄산화합물의 일반적인 반응식은 다음과 같다.

2NaHCO₃ → Na₂CO₃+CO₂+H₂O

3Ca(H₂PO₄)₂+4NaHCO₃ → Ca(PO₄)₂+4NaH₂PO₄+4CO₂+4H₂O

3Ca(H₂PO₄)₂+8NaHCO₃ → Ca₃(PO₄)₂+4Na₂HPO₄+8CO₂+8H₂O

Na2H₂P₂O₇+2NaHCO₃ → 2Na₂HPO₄+2CO₂+H₂O

Na2H₂P₂O₇+2NaHCO₃ → Na₄P₂O₇+2CO₂+2H₂O

미량요소(minor element)성분으로는 붕소화합물 H₃BO₃, Na₂B₄O₇ 중에서 1종이 선택되는 것이며, 망간화합물은 MnO₂, MnCO₃, MnSO₄ 중에서 1종이 선택되며, 몰리브덴화합물은 Na₂MoO₄, (NH₄)₆Mo₂₄에서 1종이 선택되고, 아연화합물의 ZnCO₃, 동(銅)화합물의 CuSO₄, 킬레이트제로서 NaEDTA를 선택하여, 인화합물 40∼59wt％, 알칼리 탄산화합물 40∼65wt％, 붕소화합물 0.5∼2wt％, 망간화합물 0.1∼1wt％, 몰리브덴화합물 0.001∼0.05wt％, ZnCO₃ 0.05∼0.5wt％, CuSO₄ 0.05∼0.5wt％, NaEDTA 0.01∼0.2wt％를 배합한 것이 본 발명의 인산비료 조성물이다.

붕소(硼素)화합물은 전분의 가인산분해효소(可燐酸分解酵素)의 작용을 돕고, 붕소는 식물의 생식생장에 대하여 중요한 역할을 하며, 화분의 발아와 생장에 극히 필요하고, 마그네숨과 함께 콩과식물의 뿌리혹 형성에도 관여한다. 망간(Mn)화합물은 식물의 엽록소의 형성 및 탄소동화작용에 필수적인 역할을 하며, 효소의 작요을 활발하게 한다. 몰리브덴(Mo)화합물은 질소효소와 질산환원효소에게는 필수적이며, 식물체내에 존재하는 어떤 효소계에 있어서도 필수적인 원소이다. 아연(Zn)은 탄소탈수효소(carbonicanhydrase)의 작용을 돕고, Glucose가 인산화 될 때 필요한 촉매소의 부분적 역할을 하며, auxin의 선구물질인 tryptophane의 합성을 돕는다. 구리(Cu)는 어느 식물에나 널리 존재하며 각종 효소, 즉 poly and monophenol oxidase, ascorbic acid oxidase, tyrosinase등의 구성성분이 되고, 생육초기와 개화기에도 필수적인 원소이다. 이디티에이(NaEDTA)는 토양의 pH가 5.2이상이 되면 토양의 철분 흡수율이 떨어지는데 EDTA나 NaEDTA를 첨가하면 EDTA Fe의 착염(錯鹽: Chelate)을 형성하여 산화를 방지하고 식물에 철분을 공급할 수 있다.

다음은 본 발명의 실시 예로서 더욱 상세히 설명하고자 한다.

(실시예1)

인산(H₃PO₄) 30kg, 트리포리인산소다(Na₅P₃O₁₀) 30kg, 무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 60kg, 탄산칼슘(CaCO₃) 1kg, 붕소(H₃BO₃) 0.5kg, 이산화망간(MnO₂) 0.5kg, 몰리브덴산 소오다(Na₂MoO₄) 0.01kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.05kg, 황산동(CuSO₄) 0.1kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.05kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조한다.

(실시예2)

실시예 1을 통하여 용융되어 냉각 분쇄된 분쇄물(분상)을 순수 제조장치를 통한 순수(H₂O) 150ℓ에 40kg을 넣고 90∼110℃온도에서 3∼4시간 용해, 냉각, 여과하여 비중 1.210의 액상으로 제조 하였다.

(실시예3)

무수인산(P₂O₅) 15kg, 제1인산소다(NaH₂PO₄) 15kg, 제2인산소다(Na₂HPO₄) 25kg,무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 40kg, 탄산카리(K₂CO₃) 15kg, 붕산(Na₂B₄O₇) 0.5kg, 탄산망간(MnCO₃) 0.5kg, 몰리브덴산 암모늄((NH₄)₆Mo₂₄) 0.02kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.15kg, 황산동(CuSO₄) 0.2kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.15kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조한다.

(실시예4)

실시예 3을 통하여 용융되어 냉각 분쇄된 분쇄물(분상)을 순수 제조장치를 통한 순수(H₂O) 150ℓ에 40kg을 넣고 90∼110℃온도에서 3∼4시간 용해, 냉각, 여과하여 비중 1.190의 액상으로 제조 하였다.

(실시예5)

제3인산소다(Na₃PO₄) 35kg, 피로인산소다(Na₄P₂O₇ ) 25kg,무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 40kg, 중탄산소다(NaHCO₃) 15kg, 붕산(Na₂B₄O₇) 0.5kg, 황산망간(MnSO₄) 0.5kg, 몰리브덴산 암모늄((NH₄)₆Mo₂₄) 0.02kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.25kg, 황산동(CuSO₄) 0.5kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.1kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조한다.

(실시예6)

실시예5를 통하여 용융되어 냉각 분쇄된 분쇄물(분상)을 순수 제조장치를 통한 순수(H₂O) 150ℓ에 40kg을 넣고 90∼110℃온도에서 3∼4시간 용해, 냉각, 여과하여 비중 1.180의 액상으로 제조 하였다.

(실시예7)

제1인산암모늄(NH₄H₂PO₄) 20kg, 인산(H₃PO₄) 40kg, 무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 35kg, 붕소(H₃BO₃) 1kg, 이산화망간(MnO₂) 0.8kg, 몰리브덴산 소오다(Na₂MoO₄) 0.01kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.2kg, 황산동(CuSO₄) 0.3kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.05kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조한다.

(실시예8)

인산(H₃PO₄) 25kg, 제2인산암모늄((NH₄)₂HPO₄) 15kg, 탄산칼슘(CaCO₃) 1kg, 무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 64kg, 붕소(H₃BO₃) 0.5kg, 이산화망간(MnO₂) 0.5kg, 몰리브덴산 소오다(Na₂MoO₄) 0.02kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.05kg, 황산동(CuSO₄) 0.5kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.05kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조 한다.

(실시예9)

인산(H₃PO₄) 20kg, 피로인산칼륨(K₄P₂O₇) 30kg, 무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 50kg, 탄산칼슘(CaCO₃) 1kg, 붕소(H₃BO₃) 0.5kg, 이산화망간(MnO₂) 0.5kg, 몰리브덴산 소오다(Na₂MoO₄) 0.01kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.25kg, 황산동(CuSO₄) 0.3kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.1kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조 한다.

(실시예10)

무수인산(P₂O₅) 25kg, 헥사메타인산소다((NaPO₃)nP₂O₅) 35kg, 무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 45kg, 탄산카리(K₂CO₃) 15kg, 붕산(Na₂B₄O₇) 0.5kg, 탄산망간(MnCO₃) 0.5kg, 몰리브덴산 암모늄((NH₄)₆Mo₂₄) 0.02kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.15kg, 황산동(CuSO₄) 0.2kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.15kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조한다.

(실시예11)

무수인산(P₂O₅) 35kg, 헥사메타인산소다((NaPO₃)nP₂O₅) 25kg, 무수탄산나트륨(Na₂CO₃) 40kg, 중탄산소다(NaHCO₃) 15kg, 붕산(Na₂B₄O₇) 0.5kg, 황산망간(MnSO₄) 0.5kg, 몰리브덴산 암모늄((NH₄)₆Mo₂₄) 0.03kg, 탄산아연(ZnCO₃) 0.35kg, 황산동(CuSO₄) 0.05kg, 이디티에이(NaEDTA) 0.1kg을 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 전기로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨다. 용융중합이 끝나면 액체상태의 용융물을 주물밧드에 담아 자연 냉각 시킨 후, 분쇄하여 입상과 분상의 인산염 비료를 제조한다.

(실시예12)

실시예11을 통하여 용융되어 냉각 분쇄된 분쇄물(분상)을 순수 제조장치를 통한 순수(H₂O) 150ℓ에 40kg을 넣고 90∼110℃온도에서 3∼4시간 용해, 냉각, 여과하여 비중 1.200의 액상으로 제조 하였다.

상기의 실시예를 통하여 얻어진 입상인산비료는 P₂O₅로서 67∼69％의 함량을 갖고 있으며 통상 pH도 7.0∼7.10으로 중성적인 지수를 유지 하였다. 또한, 액상인산비료도 P₂O₅로서 18∼20％의 함량과 pH도 6.72∼6.80의 중성지수를 갖고 있었다. 중금속함유량도 음용수용 기준에 적합한 납 (Pb)15ppm이하, 카드뮴(Cd)2ppm이하, 비소(As)2ppm이하, 수은(Hg)0.2ppm이하로 측정 되었다.

실시예1을 통하여 얻어진 입상인산비료 1kg를 뿌리기 좋게 모래와 섞어서 300여평의 방울토마토 비닐하우스 경작지에 산포 하였다. 파종 후 약 25일 육묘중의 이식 후에는 액상인산비료 1ℓ를 절반씩 나누어 1달에 2번 500:1로 용수에 희석하여 분무식으로 골고루 살포하였다. 결과, 착과가 증진 되었고 착색도가 좋고 개량된 토양효과를 얻어 방울토마토의 과육이 두껍고 크기가 배가 되며 과중(果重)이 평균 25g이상을 상회하여 예년의 30％ 증수효과로 양질의 방울토마토를 수확 하였다. 주위의 하우스에 풋마름병(靑枯病)으로 인한 피해가 막심 하였으나 병충해에도 강함이 입증 되었다. 참외와 메론의 경작에도 시비한 결과, 감미(甘味)가 강하고 향기가 짙었으며, 병충해에 가장 약한 메론은 병충해의 발생이 없었다.

또한 실시예2의 액상 규산비료 1ℓ를 물 500ℓ에 희석하여 옆면시비용으로 1,000평의 고추 밭작물에 살포하여 고추탄저병을 예방하였고 20％의 증수효과를 보았으며, 과수원에 동일한 방법으로 산포한 결과 병충해 발생이 없어 사과에 윤기가 있으며 당도가 높고 신선도가 오래가서 저장이 용이하며 낙과현상이 없어져 20％의 증수효과를 보았다.

본 발명의 인산비료는 전 작물(과수, 채소 등)의 생육기간에 사용할 수 있는 식물종합영양제로서 작물에 흡수가 용이한 수용성으로서 초기 발육 특히 뿌리발육에 효과가 빠르고 옆면 시비를 통한 식물의 줄기와 잎을 굳세게 하여 직립 하도록 하여 각종 생리병 예방과 도복과 병균의 감염이 방지되고 충해에 대한 내병성이 강해져 우수품질과 수확증대로 인산염을 이용하여 저렴한 고온에서 용유된 수용성인산비료를 개발함으로서 농가의 소득증대의 효과를 볼 수 있다.

Claims

인화합물 40∼59wt％, 알칼리 탄산화합물 40∼65wt％, 붕소화합물 0.5∼2wt％, 망간화합물 0.1∼1wt％, 몰리브덴화합물 0.001∼0.05wt％, ZnCO₃ 0.05∼0.5wt％, CuSO₄ 0.05∼0.5wt％, NaEDTA 0.01∼0.2wt％를 조성물로 이를 고루 혼합하여 반응조에 넣어 교반하면서 반응시킨 후, 용해로에 투입하여 1,000∼1,200℃온도를 유지시켜 3∼4시간 용융시킨 후, 용융로 내에서 출탕, 서냉, 냉각과정을 거쳐 유리상으로 제조되고, 이를 분쇄하여 입상, 분상으로 분류 제조하는 가용성 인산비료의 제조제법.
제1항의 방법에 의하여 제조된 유리상의 냉각된 화합물을 분쇄하여 순수 제조장치를 통한 순수(H₂O)를 가하고 90∼110℃온도에서 3∼4시간 용해, 냉각, 여과하여 비중 1.180∼1.210의 액상으로 제조하는 액상 인산비료의 제조방법.
제1항에 있어서 Na₂CO₃, CaCO₃, NaHCO₃, K₂CO₃은 선택된 알칼리 탄산화합물이며, H₃BO₃, Na₂B₄O₇은 선택된 붕소화합물이고, MnO₂, MnCO₃, MnSO₄는 선택된 망간화합물이며, Na₂MoO₄, (NH₄)₆Mo₂₄는 선택된 몰리브덴화합물이고, 인화합물은 H₃PO₄, P₂O₅, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄, NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, Na₅P₃O₁₀, Na₄P₂O₇, K₄P₂O₇, (NaPO₃)nP₂O₅,에서 선택된 1종이상의 인화합물로 제조되는 가용성 인산비료의 제조방법.