KR100900455B1

KR100900455B1 - 무기질 비료의 입상화용 바인더 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100900455B1
Application number: KR1020080074515A
Authority: KR
Inventors: 도수자
Original assignee: 도수자
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2009-06-02

Abstract

본 발명은 무기질 비료의 입상화용 바인더 및 그 제조방법에 관한 것으로, 벤토나이트 함량이 5~15중량%인 용액에 리그닌, 당밀, 폐당밀 중 선택된 1종 또는 2종 이상이 10~50중량% 첨가된 것을 특징으로 하며, 본 발명의 제조방법으로 얻어진 바인더를 사용하여 석회질비료 또는 규산질비료의 입상비료를 생산하면, pH가6~14사이로 중성에 가깝거나 알칼리성이어서 알칼리와 반응하지 않으므로 제조 시에 악취발생(암모니아성 가스)이 없을 뿐만 아니라, 제품의 입도분포가 균일하고, 초기강도가 우수하여 건조기내부에서 부스러기가 적게 발생해서 입상수율이 20%이상 향상되었으며, 습기에 노출되더라도 다시 뭉치지 아니하며, 고형분이 5~45%이내 인데다가 최종적으로 소비자가 10~30%의 습식집진기의 세정폐수 또는 상온수를 혼합해서 사용할 수 있게 함으로서, 고형분이 적으므로 상대적으로 제품의 성분이 높아지며, 따라서 연료 및 전력이 절감되고, 집진시설 및 건조기계의 드럼내부에 고착으로 인한 기계고장이 없으므로 연속가동이 이루어짐으로서 획기적으로 원가절감을 할 수 있다.

벤토나이트, 당밀, 리그닌, 아미노산 발효부산모액, 폐당밀(이스트제조공정폐액), 레드머드

Description

무기질 비료의 입상화용 바인더 및 그 제조방법{Binder for granulating of inorganic fertilizer and manufacuring method thereof}

본 발명은 무기질 비료의 입상화용 바인더 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 무기질 비료 제조 시에 건조과정에서 발생하는 악취(암모니아성가스)의 발생을 방지할 수 있는 무기질 비료의 입상화용 바인더 및 그 제조방법에 관한 것이다.

무기질 비료라 함은 석회질 비료 또는 규산질 비료를 의미한다. 현재 무기질 비료의 입상화 방법은, 무기질 비료의 분말을 분당 8~12rpm으로 회전하는 드럼 또는 디스크형태의 과립기에 연속적으로 투입하면서 아미노산 부산물(당밀을 주원료로 사용하여 발효공법을 이용한 라이신 생산시 수반되는 검은색의 액상으로써 비단백태 질소원으로 통상 라이신cms(condensed molasses solubles)또는 제조공정에서 발생하는 폐당밀(아미노산 발효부산폐액) 또는 펄프폐액 등의 여러 종류의 유기성(부산폐액)부산물만을 사용하여 12~15% 중량의 액상바인더를 스프레이해서 직경 2~5mm 크기의 입상(알갱이)을 만든 다음 회전식건조기를 이용하여 100~300℃의 온도로 체류시간 25~45분간 가열 건조하여 알칼리분 40%이상의 알칼리성 입상비료(석회질비료/규산질비료)를 제조하고 있다.

pH가 5.0이하의 산성이면서 질소가 다량 함유되어있는 기존의 아미노산 부산폐액 등의 바인더는 알칼리와 반응해서 가스가 발생하여 질소가 날아가면서 심한 악취를 뿜어내므로 민원발생이 심각하며, 접착성과 점도가 부족하므로 알갱이의 초기강도가 부족해서 건조기 드럼내부에서 부스러기가 많이 발생하여 생산수율저하, 연료낭비, 동력낭비, 집진시설 및 건조기계의 드럼내부에 고착 등등의 여러 가지 문제점이 있으며, 바인더의 고형분 함량이 45%이상이나 되므로 최종 제품에 필요한 성분 함량을 저하시켜서 품질을 저하시키는 주요인이 되고 있다.

또한 종래의 기술은 바인더로 사용된 폐당밀 등이 흡수율이 워낙 높아서 포장상태가 불량하든가 장마철에는 쉽게 흡습을 하여 알갱이끼리 서로뭉쳐지게 되는 문제점이 있다. 뭉쳐진 비료들은 강하게 결합되므로 다시 파쇄 하여 사용하여야 하는 큰 번거로움이 따른다.

종전에 고분자화합물을 이용한 수용성 바인더 및 그 제조방법(공개번호 특2000-0013655)이 알려져 있으나, 요지를 살펴보면 유기성 물질을 용매와 혼합한 후 80~90℃로 가온하여 액상화 하는 것을 주요내용으로 언급하고 있으며, 주로 점토나 화강토를 고형화 시키는데 사용하였고, 산업폐기물을 주재로 한 토양개량 및 수분조절제 조성물 및 그 제조방법(공개번호 특2002-0067674)에서는 발명의 목적이 제지슬러지와 플라이 애쉬, 화이트카본, 제올라이트, 펄라이트 등의 그 조성 비율을 확정하고, 바람직한 토양개량 및 수분조절제 조성물을 다양한 작물재배에 적용하고 그 생육 실험결과를 평가함으로써 달성하였다고 서술하고 있으며, 여기에 사용된 수성접착제인 CMC와 가교결합에 의해 본 발명 제품의 입상제품화에 유효한 작용을 하게 하기 위하여 선택되는 것으로만 되어있을 뿐, 더 이상 구체적인 언급이 없으며, 입상고토비료제조방법(등록번호10-0711848)에서는 CMC만을 사용하여 입상고토비료를 제조하는 방법을 주요 내용으로 하고 있다.

그러나 이러한 기술들에 의해서는 각각의 생산 공장들이 손쉽게 바인더를 구입해서 사용할 수가 없으므로 그간에 많은 어려움이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조시 암모니아성 가스가 발생하지 아니하는 입상 형태의 무기질 비료 제조용 바인더를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 초기강도가 우수하여 생산효율을 높일 수 있는 입상비료 제조용 바인더를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 얻어진 입상비료가 습기에 노출되더라도 다시 뭉치지 아니하도록 하는 석회질비료 또는 규산질비료 제조용 바인더를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 제조공정도로서, 종래에 분말상태의 무기질 비료를 입상형태로 가공하는 제조공정도(Flow Chart)이다. 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[1] 석회질비료 또는 규산질비료의 원료를 1,680u체를 98%이상 통과하고, 595u체를 60%이상 통과한 크기로 분쇄한 분말 형태의 원료를 저장 사이로(11)에 공급하고, 동일원료를 200메쉬 이상 분쇄한 미분말을 미분말 사이로(12)에 공급하고, 이송 공급 장치로 이송해서 과립기(14,15)에 보내진다.

[2] 디스크형태 또는 드럼형태의 과립기로 2~5mm크기의 입상비료를 생산함에 있어서, 바인더 탱크(22)에 들어있는 액상의 바인더를 희석탱크(23,24)에 70~90%투입하고, 여기에다가 세정수(21)를 10~30% 채운 다음 10분가량 교반해서 고르게 희석한 다음 이송 및 분무펌프를 가동하여 12~15%의 바인더를 분무해가면서 과립기(14,15)의 회전수를 8~12회전/분당으로 회전시키면 2~5mm사이즈의 입상비료가 만들어지게 된다.

[3] 2~5mm크기의 입상비료는 로타리킬른(회전드럼)식 건조기(16)에서 25~45분가량을 체류하면서 100~300℃의 열풍에 의하여 함수량 3% 미만으로 건조되고 이송장치에 의해서 냉각기로 보내지게 된다.

[4] 건조된 입상비료는 60~80℃의 온도를 가지고 있으므로 냉각기(17)로 대기온도와 20℃ 이내 차이가 나도록 냉각을 시켜야 잔류하고 있던 수분이 빠져나감과 아울러서 선별과 포장이 용이하게 된다.

[5] 냉각기에서 이송된 입자들을 선별기(18)에서 2~5mm 사이즈만을 선별해서 제품 사이로에 보내지고, 이어서 20kg씩 포장해서 제품으로 출하하게 되며, 2mm 크기 이하의 알갱이는 리턴량 사이로(13)에 보내지며, 5mm 크기 이상의 것은 분쇄기(19)로 분쇄해서 리턴량 사이로(13)에 보내진 다음 과립기(14,15)로 리턴되어서 다시 과립화 된다.

본 발명의 바인더는 벤토나이트(팽윤도 20 내지 24의 주물용 또는 토목용 벤토나이트 기준)와 물의 비율이 5~15% : 85~95%인 용액에 접착보조제로 당밀, 폐당밀, 리그닌 중 선택된 1종 또는 2종 이상이 10~50중량% 첨가되는 것을 특징으로 한다.

벤토나이트의 함량이 상기 범위 미만의 경우에는 접착성이 부족하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 점도가 지나치게 높아져서 펌핑작업이 불가능하게 된다. 접착보조제의 함량이 상기 범위 미만의 경우에는 과립율이 부족하게 되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 원가가 지나치게 상승할 뿐만 아니라 건조 후 부스러기의 발생이 많아지게 되고 얻어진 제품이 흡습을 하여 뭉치게 되는 문제점이 발생하게 된다.

상기 조성에 필요에 따라 주정농축액, 레드머드 등과 같은 산업폐기물을 10~50중량% 첨가할 수도 있다. 주정농축액은 유기물 보충원으로서의 역할을 하며, 레드머드는 철분이나 기타 미네랄 성분의 보충제 역할을 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 사용되는 벤토나이트의 성분 및 특성은 아래와 같다.

벤토나이트를 구성하는 스멕타이트의 주된 교환성 양이온의 조성에 따라 (1) Na-형 벤토나이트와 (2) Ca-형 벤토나이트로 구분된다. Na-형 벤토나이트는 수화되면 상대적으로 Ca-형 벤토나이트 보다 상대적으로 훨씬 높은 분산(dispersion) 성향 및 팽윤도 그리고 우수한 소성(plasticity) 및 요변성을 나타낸다. Ca-형 벤토나이트의 팽윤도 및 소성을 향상시키기 위해서 소다회(soda ash)나 Na2 CO3로 인위적으로 양이온 치환시킨 벤토나이트 제품, 즉 Na-치환형 벤토나이트가 천연산 Na-형 벤토나이트의 대체품으로 흔히 사용된다. 화학성분은 (AI, Mg)2Si4O10(OH)2 .4H2O로 점토 광물의 일종이다. 괴상(塊狀) 또는 토상(土狀)을 이룬다. 굳기 1~1.5, 비중 2~2.5, 굴절률 1.48~1.6이다. 수분을 흡수하여 원래 부피의 7~10배로 팽윤하는 성질이 있으며, 이온 교환성이 높다. 분석한 제품들에서 팽 윤도는 약 5∼24 mL/2g, 함수량 5.4∼10.5 %, 메칠렌불루 흡착량 40∼77 mmol/100g, 양이온교환용량 37∼119 meq/100g 으로 제품에 따라 상당한 차이를 나타낸다.

[표 1] 화학적 성분

SiO ²	Al²O³	Fe²O³	MgO	CaO	Na²O	K²O	ig-loss
60`70	15~20	1`5	3~5	1~3	1~5	0.1~1.0	10~15

벤토나이트의 용도는 아래와 같다.

□ 주물사의 점결재 : 점성과 지방감을 이용, 주물사의 결합력 증진, 성형성

□ 농업용 : 농약희석제(증량보조제), 토질개량제, 사료, 살충제

□ 시추용 이수제 : 점성, gel특성, 이벽 형성성 이용 공벽붕괴방지, 공내마찰완화

□ 점결제 : 연탄용 점결제, 철분광 소결시 점결제, 페인트점력 증진제

□ 방사능폐기물처리 : 이온교환성 이용(방사능원소 제거)

□ 요업 : 도자기, 내화물 첨가제(건조강도 증진), 유약활성제

□ 제지 : 첨가제, 잉크분산제

□ 촉매, 필터제 : 정유과정의 촉매운반제, 폐유정제, 윤활유재생제, 중합촉진제, 채소류 세척제

벤토나이트의 제품별 특성은 아래의 표2와 같다.

[표 2]

항 목	제 품 명
항 목	주물용	토목용	농약용	농업/비료
수분(%)	8~12	8~12	5~8	8~12
가비중(g/cm2)	0.75~0.90	0.75~0.90	0.65~0.80	0.75~0.9
P.H	9~11	9~11	8~11	8~11
입도(%)	min 75	200meshmin 75	250meshmin 98	200meshmin 75
평윤도(cc/2g)	~24	~20	min 6	5~8
몬트함유량(meq/100g)		80	70	70

벤토나이트를 토목 기초 공사에 이용하는 이유는 굴착 및 시추시 벽면의 붕괴 방지를 위한 것이다. 벤토나이트가 물에 분산된 현탁액은 높은 점도를 나타내며, 물이나 기름과는 다르게 유동 속도가 변하면 점도도 같이 변하여 낮은 유동속도에서는 높은 점도를, 높은 유동속도에서는 낮은 점도를 나타내는 성질이 있다. 이러한 현상을 요변성(搖變性, thixotropy)라고 한다. 이 현상은 유동이 없는 안정된 상태에서는 겔(gel)상태가 되고, 급격한 이동이 일어날 때는 액상의 졸(sol) 상태로 변하게 되는 것인데, 몬모릴로나이트의 현탁액은 이 현상의 상태 변화가 특히 예민하다. 이러한 성질 때문에 시추 및 굴착 시에 벤토나이트의 현탁액을 주입한다. 시추굴착 시에 굴착공의 선단인 비트 부분에서는 유동 속도가 빠르기 때문에 벤토나이트의 현탁액은 점도가 낮아져서 굴착속도가 높아지게 된다.

벤토나이트가 국내주물 산업에서는 주로 생형사의 점결제로 사용된다. 주물공장에서 벤토나이트는 모래와 물을 혼합하지 않고서는 사용할 수 없다. 그러므로 벤토나이트는 모래와 물을 섞었을 때 점토사이에 있는 물을 흡수함으로서 소성 및 점결력을 갖게 되는데 그 원인은 점착과 워터브리지(waterbridge)에 의한 점결력 때문이다.벤토나이트는 결정내부에 존재하는 구조수가 450∼700℃의 고온의 영향으로 건조 파괴되면 점결력을 상실한 데드크레이로 되는데, 이 데드크레이(dead clay)는 다시 수분을 첨가하더라도 점결력을 회복할 수는 없다.

벤토나이트가 사료의 첨가제로 사용되는 이유는 크게 두 가지 측면으로 나누어 생각할 수 있다.

그 첫째는 물리적 효과의 측면인데 이는 펠렛사료 생산 시 벤토나이트가 사료입자 상호간의 점결력을 증가시켜 펠렛의 형성에 도움을 주며, 혼합된 사료에 유동성을 증가시켜 펠렛 생산 시 펠렛이 쉽게 펠렛 생산망을 통과되어 프레스의 효율을 높여 준다. 그리고 혼합 사료의 저장시설로부터 흐름을 용이하게 하여준다.둘째로 벤토나이트가 사료의 첨가물로 사용되는 주목적은 생리적 효과의 측면인데, 벤토나이트는 가축의 장 내용물의 부피를 효과적으로 증가시킬 수 있도록 수분을 흡수하여 자체부피의 몇 배 되는 양으로 불어나 위장관내 영양소의 체류시간을 연장시킴으로 효소에 의한 소화 시간을 개선시켜 영양소 소화를 촉진시켜 준다. 또한 축분 제거 시에 발생하는 유해가스를 효과적으로 감소시켜 대기 및 토양의 오염을 현저하게 감소 시켜준다.

위와 같이 벤토나이트의 특성과 활용분야에 대하여 살펴본 결과로는 바인더로서 사용함에 있어서 벤토나이트는 CaO/1~3%, MgO/3~5% K2O/0.1~1.0%의 비료성분이 도움이 될 뿐만 아니라, 벤토나이트는 pH의 영향을 받지 않으므로 따라서 점도 변화가 없으며, 특히 벤토나이트만이 가지고 있는 요변성(搖變性, thixotropy)은 입상 알갱이가 형성됨에 있어서 아주 중요한 역할을 하며, 점결력을 가지면서도 매끄러워서 2~5mm크기의 균일한 사이즈로 입상화 되는데 매우 탁월한 물질이다.

본 발명에 사용하기에 적절한 벤토나이트는 주물용 또는 토목용 벤토나이트 분말(팽윤도 20 내지 24)이며, 물 88~95리터에 벤토나이트 5~12kg을 넣고 고속 교반기(RPM 2500)에서 교반하여 완전히 용해시켜서 사용한다.
아래의 실시예에서도 주물용 벤토나이트 분말을 사용하였으며, 농업용이나 농약용 벤토나이트(팽윤도 5 내지 8)를 사용하는 경우에는 팽윤도를 감안하여 벤토나이트를 증량시켜야 함은 당연하다.

본 발명에 사용되는 당밀[糖蜜, molasses]은, 사탕수수나 사탕무에서 자당을 정제시키고 남은 끈적끈적한 액체로서, 사탕무나 사탕수수에서 설탕을 뽑아내고 남은 검은빛의 즙액으로서 주로 사료의 원료로 사용하며, 공업용 알코올의 원료로 쓰는 경우도 있다.

일반적으로 "산업용 당밀"에는 사탕수수 당밀, 사탕무 당밀, 제당 당밀, 전분 당밀, 감귤 당밀, 헤미셀룰로즈 추출물(목재당밀) 및 수수 당밀이 포함되며 사탕수수와 사탕무로부터 생산되는 사탕수수 당밀(CANE MOLASSES)은 물과 혼합시켜 밀도가 79.5블릭스(BRIX)가 되도록 만든 블랙스트랩 당밀(BLACKSTRAP MOLASSES)이다. 블랙스트랩과 사탕수수 당밀은 산업용 당밀의 총 공급량의 70-80%를 차지한다.

가장 흔히 쓰이는 폐당밀로서는 조미료인 글루탐산소다(MSG : Monosodium glutamate)를 생산하는 과정에서 발생된 폐액 또는 가축의 성장촉진 및 동물 체내에 아미노산 균형을 통한 생산성을 향상시키는 동물사료첨가제<Monosodium L-glutamate> 라이신(Lysine)을 제조하는 과정에서 발생하는 부산물로서 통상 라이신 CMS(Condensed Molasses Solubles)라고도 하며, 당밀 또는 원당을 원료로 사용한 부산물들이다.

또 다른 폐당밀로서는 빵을 만들 때 사용하는 이스트를 생산하는 원료로 사용되는 것이 당밀인데 엄밀히 말하면 원료라기보다 이스트를 배양하기 위한 영양분이라고 할 수 있으며 이것을 가열살균 처리 하고나서 이스트의 증식에 적합한 농도로 조제하여 배양액을 만들고 질소영양(암모니아나 요소)을 가하면서 접종하고, 강렬하게 공기를 불어넣으면서 25 ℃에서 증식시킨다.

증식한 이스트를 고속원심분리기로 배양액으로 부터 분리하고 분리한 이스트를 여러 번에 걸쳐서 순수한 물로 세척하여 크림상태의 이스트를 대형탈수기로 수분을 제거하여 케이크상태의 이스트를 생산한다. 이 과정에서 배양액으로 사용된 검은빛의 폐당밀 액을 함수율65% 이내로 농축한 액체를 당 농축액이라 부른다.

본 발명에 사용되는 리그닌[lignin]에 대하여 살펴보면, 리그닌은 셀룰로오스 및 헤엄셀룰로오스와 함께 목재의 실질(實質)을 이루고 있는 성분이다. 화학구조는 명확하지 않으나 C18H24O11과 C40H45O18 사이의 중합체로 이루어진 복합물질인 것으로 추정하고 있다. 침엽수에 25∼30%, 활엽수에 20∼25% 정도 함유되어 있다. 하등식물과 수중식물에서는 발견되지 않으므로 육상 고등식물의 진화발생과 깊은 관계가 있는 것으로 보고 있다.

리그닌의 함량은 목재의 채취 부위가 상부로 갈수록 적어지고 심재부(心材部)가 변재부(邊材部)보다 많으며, 추재부(秋材部)가 춘재부(春材部)보다 많다.

주정농축액에 대하여 살펴보면, 양조공장에서는 다 쓰고 남은 호프(spent hops), 열처리 분해산물(hot break) 및 약간의 잉여효모(surplus yeast) 역시 배출된다. 이들은 박과 함께 처분되거나 또는 별도로 해양투기 된다. 양조찌꺼기(brewing draft) 중 효모(surplus brewer′s yeast)는 효모추출물(효모의 자가분해로 제조됨)로 제조되어 식용이나 가축 사료용으로 쓰인다. 주정박(Distillers)은 알코올 증류 후에 증류기에 남아 있는 잔류물로서 효모와 곡피, 잔류곡물, 지방, 소당류(oligosaccharides), 한계 덱스트린(limit dextrins)과 glycerol, 단백질 및 B 비타민을 포함한 비휘발성 물질로 되어 있다. 이러한 액체를 수분55~60%(고형분 40~45%)까지 농축하여 본 발명에 바인더재료로 쓰이게 된다.

본 발명의 제조방법으로 얻어진 바인더를 사용하여 석회질비료 또는 규산질비료의 입상비료를 생산하면, pH가6~14사이로 중성에 가깝거나 알칼리성이어서 알칼리와 반응하지 않으므로 제조 시에 악취발생(암모니아성 가스)이 없을 뿐만 아니라, 제품의 입도분포가 균일하고, 초기강도가 우수하여 건조기내부에서 부스러기가 적게 발생해서 입상수율이 20%이상 향상되었으며, 습기에 노출되더라도 다시 뭉치지 아니하며, 고형분이 5~45%이내 인데다가 최종적으로 소비자가 10~30%의 습식집진기의 세정폐수 또는 상온수를 혼합해서 사용할 수 있게 함으로서, 고형분이 적으므로 상대적으로 제품의 성분이 높아지며, 따라서 연료 및 전력이 절감되고, 집진시설 및 건조기계의 드럼내부에 고착으로 인한 기계고장이 없으므로 연속가동이 이루어짐으로서 획기적으로 원가절감을 할 수 있다. 또한 각 회사마다 생산설비의 특성에 맞도록 농도를 용이하게 조절할 수가 있어서 생산성을 크게 향상시킨다.

본 발명의 실시예는 아래와 같다.

<비교예 1~6>

본 비교예 에서는 알카리분:57.99% / 가용성고토:20.23% / 분말도 : 1.7mm체 99.8%통과/600um체 97.6% 통과인 석회고토비료(분상)를 현재 입상비료 제조 시에 사용되고 있는 6종의 바인더를 각각 400g의 분말 시료에다 무게비율로 12~15%를 뿌리면서 입자크기가2~5mm가 되도록 입상화 시킨 후 실험용 전기오븐에 넣고 120℃에서 30분 동안 건조하고, 2~5mm 체로 걸러내서 각 시료별로 분류하는 실험을 실시한바 아래 [표3]과 같은 결과를 얻어냈다.

여기서 고형분이라 함은 바인더 액속의 유기물을 포함한 무기성분 (황산 또는 염산, 기타 무기물) 등의 휘발되지 않는 모든 성분을 말하며, 고형분이 적으면서도 점착성이 좋은 것이 좋으며, 과립 율은 2~5mm의 입자를 형성한 비율(%)을 나타내는데, 과립 율이 높아야 생산성이 향상되고 제조원가가 적게 든다.

초기강도는 통상 3m 높이에서 낙하시켜서 입자가 깨지지 않는 상태의 강도를 통과기준으로 하는데 그 이유는 과립기에서 건조기내부에 이르는 동안에 컨베여 이송과정 또는 안내슈트를 통과하면서 알갱이(입자)가 다소 부스러지는 것을 줄이기 위하여 매우 중요하다. 후기강도는 강도계로 측정한 수치이며 이 또한 20kg씩 PE백에 포장해서, 농가(최종 소비자)까지 수송할 때에 부스러지지 않아야 되는데 통상 5N이상이면 된다.

침전 도는 용기에 넣어서 3일 이상 보관해서 침전물이 생기는가를 관찰하였는데 그 이유는 액상으로 수송해서 저장탱크에 넣어두고 필요할 때마다 펌프를 사용해서 혼합탱크에 채워 넣고, 물을 일정비율로 혼합해서 사용하게 되는데 2~3일 동안 저장탱크 내에서 비중차이에 의한 침전물이 생기게 되면 점착력이 고르지 않아서 과립 율이 부분적으로 다르게 되기 때문에 이 또한 중요하다. 아울러 단순히 천연 유기성일 때에는 2~3일 경과 시에 부패가 일어나서 점착성의 변화를 가져올 뿐만 아니라 악취 발생의 원인이 되기도 한다.

용해도는 알갱이(입자)가 3시간 이내에 물에 용해되는가를 관찰한 것이다. 이것은 화학적 반응에 의해서 아예 물에 풀어지지 않을 수가 있는데 그렇게 되면 비료 또는 토양개량의 역할을 다할 수가 없기 때문에 중요하며 대개 2~180분 이내에 물에 풀어지기 때문에 3시간 내에 풀어지는가를 관찰하였다.

아래[표3]에서 보는바와 같이 개략적으로 과립율은 50% 전후였으며, 초기강도, 후기강도 등등 별다른 차이는 없으나, ①번과 ②번은 건조 과정에서 악취가 심한 것이 문제인데 왜 악취가 나는가에 대하여 관찰한 결과 [표4]를 보면, 조미료폐액(MSG) 또는 라이신(CMS)은 폐액을 해양투기 또는 아미노산액비로 재활용하기 위하여 질소(N)가스를 충진 시켜서 pH를 5.5이상으로 중화시킨 후에 유통시키기 때문 에 알칼리 성분의 석회고토비료 또는 규산질비료 분말과 산, 알칼리 반응에 의하여 악취가 발생할 뿐만 아니라 건조 시에 암모니아성 가스가 휘발하므로 극심하게 악취가 발생하게 됨을 알 수가 있다.

③번은 국내산 리그닌이며, 침투성이 좋아서 과립 율은 좋으나, 약간의 흡습성이 있다.

④번은 주정농축액인데 단독으로 사용하기에는 다소 미흡하나, 당밀 또는 리그닌 등과 혼합해서 사용하면 효과적이다.

⑤번은 당 농축액인데 폐당밀로서 바인더로서는 적합한 재료이나 점도가 낮아서 과립율이 다소 낮은 편이나, 당밀 등과 혼합해서 사용하면 효과적이다.

⑥번은 현재 입상공정에서 가장 많이 사용하고 있는 바인더이다.

[표 3]

<1차 실험> 입상비료 바인더로 현재 사용되고 있는 바인더 (종류별)
순	바 인 더 재 료	고형분 (%)	과립율 (%)	악취	초기강도 3m낙하	후기강도 (N)	점도 (cps)	pH	침전도	용해도
①	조미료폐액(MSG)	43	50	심함	양 호	8	45	5.55	심함	양호
②	라이신CMS 70%용액	39	52	극심	양 호	14	35	5.7	심함	양호
③	리그닌(국내산)	45	53	약간	양 호	18	40	14	약간	양호
④	주 정 농 축 액	45	51	약간	양 호	5	35	5.7	약간	양호
⑤	당 농 축 액	35	49	약간	양 호	19	35	5.5	약간	양호
⑥	당밀 55%용액	41	55	약간	양 호	35	15	5.7	없음	양호

[표 4]

조미료(MSG)부산폐액 & 라이신(CMS) 성분 분석표
분 석 항 목 (단위)	시 료 구 분
분 석 항 목 (단위)	아미노산액비(MSG)	라이신(CMS)
N(%)	5.7	6.7
수 용 성 P2O5 (%)	0.92	2.16
수 용 성 K2O (%)	1.65	0.96
유 기 물 (%)	40	52
pH	5.55	5.65
염 분 (%)	2.62	1.86
수 분 (%)	57	40.7

<실시예 1~5>

종래의 바인더에 벤토나이트를 추가하여 시험을 한 결과는 아래의 표5와 같았다.

①벤토나이트용액에다가 당밀을 혼합했더니 훌륭한 바인더가 되었다. 다음은 ②벤토나이트용액에다가 리그닌을 혼합하였더니, 당밀을 혼합한 것 보다는 과립율이 떨어지지만 일반 바인더 보다는 월등하게 좋았다. 이번에는 ③벤토나이트용액에다가 당밀과 리그닌을 섞어서 실험하였는데 고형분 함량을 다소 줄였는데도 과립수율이 월등하게 좋은 결과를 얻게 되었다. 이번에는 경제성을 높이려고, ④벤토나이트용액에다가 당밀과 주정농축액을 섞어서 실험하였는데 결과는②번과 유사했다. 마지막으로 ⑤벤토나이트용액에다가 당밀과 레드머드용액을 섞어서 실험 했는데③번 다음으로 좋은 결과를 얻었다. 또한 벤토나이트와 당밀 또는 리그닌이나 주정 농축액과 같은 유기성재료와 혼합해도 비중 차에 의한 재료분리현상이 없어서 침전물이 발생하지 않는 것도 벤토나이트만이 가지고 있는 특징 중에 하나이다.

[표 5]

입상비료 바인더 <4차 실험>
순	바 인 더 재 료	고형분 (%)	과립율 (%)	악취	초기강도	후기강도(N)	점도 (cps)	pH	침전 도	용해도
①	벤토나이트(8%용액)75%+당밀25%+ 물20%	20.6	80	무	양호	7	550	8.2	무	양호
②	벤토나이트(10%용액)75%+ 리그닌25%+물20%	16	70	무	양호	6	900	14	무	양호
③	벤토나이트(6%용액)65%+당밀15%+ 리그닌20%+물20%	20	85	무	양호	10	30	10	무	양호
④	벤토나이트(10%용액)55%+당밀15%+ 주정농축액30%+물20%	25	70	무	양호	7	320	7.8	무	양호
⑤	벤토나이트(12%용액)15%+당밀25%+ 레드머드(40%용액)60%+물20%	37	82	무	양호	7	65	11	무	양호

각각의 바인더 종류와 고형분 함량의 차이에 따라서 제품성분의 차이가 어떠한가를 알아보기 위해서 각각의 시료를 공인시험기관인 (주)제일분석에 의뢰하여 분석한 결과는 아래의 [표6]과 같았다. ①번은 본 실험에 사용된 석회고토비료 분상재료이며, ②번은 같은 재료로서 일반적으로 가장 많이 사용하고 있는 당밀바인더로 만든 시료이며, ③번은 벤토나이트10%용액으로 만들어진 시료이고, ④번은 벤토나이트10%용액에다가 당밀과 리그닌 등을 혼합해서 고형분 함량이 25%인 것을 분석한 결과 ②번 일반 당밀바인더에 비하여 가용성고토 함량이 별로 떨어지지 않는 것으로 봐서 본 발명의 제품이 훨씬 우수하다는 것을 알 수가 있다.

[표 6]

석 회 고 토 비 료 (분상) / (입상) 성 분 분 석 표
분석항목 (단위)	규격 기준	시 료 구 분
분석항목 (단위)	규격 기준	①분상	②입 상	③입 상	④입 상
알 카리분 (%)	53% 이상	57.99	57.43	56.87	56.30
가용성고토 (%)	15% 이상	20.23	19.21	20.13	20.03
분말도 : 1.7mm	98% 이상	99.8	-	-	-
분말도 : 600um	60% 이상	97.6	-	-	-
입 도 : 2~5mm	85% 이상		99.5	95.4	99.1

도 1은 본 발명에 따른 입상형태의 무기질 비료의 제조 공정도이다.

Claims

주물용 또는 토목용 벤토나이트(팽윤도 20 내지 24) 함량이 5~15중량%인 수용액에 리그닌, 당밀, 폐당밀 중 선택된 1종 또는 2종 이상이 10~50중량% 첨가된 것을 특징으로 하는 무기질 비료의 입상화용 바인더.
제1항에 있어서, 무기질 비료는 석회질 또는 규산질 비료인 것을 특징으로 하는 무기질 비료의 입상화용 바인더.
제1항에 있어서, 주정농축액 또는 레드머드가 10~50중량% 추가되는 것으로 특징으로 하는 무기질 비료의 입상화용 바인더.
물에 벤토나이트를 5~15중량% 첨가하고 교반하여 완전히 녹인 후, 리그닌, 당밀, 폐당밀 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 10~50중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 무기질 비료의 입상화용 바인더의 제조방법.