KR101596466B1

KR101596466B1 - 수용성 구형비료의 제조방법

Info

Publication number: KR101596466B1
Application number: KR1020150103076A
Authority: KR
Inventors: 황대진; 박상진
Original assignee: 농업회사법인 주식회사 아그로비즈
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2016-02-22

Abstract

본 발명은 수용성 구형비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인산암모늄, 요소, 유안, 염화칼륨, 인산칼륨, 및 황산칼륨을 혼합시키는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계 및 상기 첨가제혼합단계를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물을 성형시키는 성형단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 수용성 구형비료는 조립제와 증량제가 사용되지 않아 빠르게 물에 용해되는 효과를 나타낸다.

Description

수용성 구형비료의 제조방법 {METHOD OF PRODUCING A WATER-SOLUBLE GRANULAR FERTILIZER COMPOSITION}

본 발명은 수용성 구형비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조립제와 증량제가 사용되지 않아 빠르게 물에 용해되는 효과를 나타내는 수용성 구형비료의 제조방법에 관한 것이다.

농업에서 사용되는 화학비료는 시비(施肥)의 용이성을 위해 입상(粒狀)으로 제조되고 있으며 더욱이 기계 살포가 보편화된 현대 농업에서는 입상으로 성형된 비료가 폭넓게 사용되고 있다.

비료의 제조에는 요소, 유안, 인광석, 과린산석회, 인산암모늄, 인산칼륨, 황산칼륨, 염화칼륨 등의 비료원료와 수제슬러그, 백운석, 제올라이트 등의 조립제와 증량제가 사용되는데, 이는 비료의 3대 영양소인 질소, 인산, 칼륨을 보강하고 제조 공정의 생산성 향상을 위해 사용된다.

비료의 성형은 펜타입(접시모양)의 성형기와 원통형 성형기를 통해 이뤄지며, 형태와 제조상의 장단점은 있으나 성형되는 원리는 동일하다. 일정한 각도로 기울어져 회전하고 있는 펜(접시)과 원통에 일정량의 분쇄된 원료를 투입하면 원심력과 중력의 영향으로 원료가 각 성형기의 벽면을 타고 올라가 굴러 떨어지는 것을 반복하게 된다. 이때 0.2%의 염산용액을 분사하면 원료가 젖고 염산용액에 의한 화학반응이 일어나면서 동그란 형태로 말리면서 성형된다.

상기의 방식을 통해 제조되는 일반적인 화학비료의 원료들 중에는 물에 쉽게 용해되지 않는 구용성 원료가 상당 수 존재하며 투입비율 상 20% 이상을 차지하는 조립제 또한 비 수용성 물질이고 염산에 의한 화학반응으로 용해성이 낮게 나타난다.

또한, 기존의 비료는 조해성이 강해 주위의 습기를 빨아들여 녹는 성질이 있으며, 이 조해성 때문에 비료의 유통안정성이 크게 저하되는 성질이 있다. 따라서 각 비료 회사는 염산을 비롯한 조립제 등을 사용하여 조해성을 통제해 유통 안정성을 향상시키고 있다.

상기와 같이 용해성이 떨어지는 비료를 토양과 충분히 혼화처리 한 후, 기비로 사용하는 것은 큰 문제가 없으나, 작물재배 중에 부족한 양분을 공급하기 위해 추비로 땅의 표층에 시비 할 경우 비효가 현저하게 떨어지게 되어 필요량보다 월등히 많은 시비를 하게 되며 부족한 비효를 시비량으로 보충하려다 보니 환경이 오염되고 영농비가 늘어나는 문제점이 있었다.

한국특허공개 제10-2000-0054744호(2000.09.18). 한국특허등록 제10-2005-0034731호(2005.04.26).

본 발명의 목적은 조립제와 증량제가 사용되지 않아 빠르게 물에 용해되는 효과를 나타내는 수용성 구형비료의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 인산암모늄, 요소, 유안, 염화칼륨, 인산칼륨, 및 황산칼륨을 혼합시키는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계 및 상기 첨가제혼합단계를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물을 성형시키는 성형단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 구형비료의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료혼합단계는 인산암모늄 100 중량부, 요소 20 내지 90 중량부, 유안 20 내지 90 중량부, 염화칼륨 16 내지 20 중량부, 인산칼륨 1 내지 3 중량부 및 황산칼륨 l 내지 3 중량부로 이루어지는 것으로 한다

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 첨가제혼합단계는 상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물 100 중량부에 첨가제 1 내지 2 중량부를 혼합하는 단계이며, 상기 첨가제는 황산고토, 붕산, 황산망간, 황산아연, 황산철, 황산구리 및 몰리브덴산 나트륨으로 이루어진 그룹에서 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 첨가제는 황산고토 100 중량부, 붕산 30 내지 40 중량부, 황산망간 10 내지 20 중량부, 황산아연 10 내지 20 중량부, 황산철 10 내지 15 중량부, 황산구리 5 내지 10 중량부 및 몰리브덴산 나트륨 0.025 내지 0.5 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 성형단계는 상기 첨가제혼합단계를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물을 구형으로 압착성형하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 수용성 구형비료의 제조방법은 조립제와 증량제가 사용되지 않아 빠르게 물에 용해되는 효과를 나타내는 수용성 구형비료를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 수용성 구형비료의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 입상비료 조성물의 물에 대한 용해도를 촬영하여 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 수용성 구형비료의 제조방법은 인산암모늄, 요소, 유안, 염화칼륨, 인산칼륨, 및 황산칼륨을 혼합시키는 원료혼합단계(S101), 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계(S103) 및 상기 첨가제혼합단계(S103)를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물을 성형시키는 성형단계(S105)로 이루어진다.

상기 원료혼합단계(S101)는 원료를 혼합하는 단계로, 인산암모늄 100 중량부, 요소 20 내지 90 중량부, 유안 20 내지 90 중량부, 염화칼륨 16 내지 20 중량부, 인산칼륨 1 내지 3 중량부 및 황산칼륨 l 내지 3 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 원료혼합단계(S101)에서 사용되는 인산암모늄, 요소, 유안, 염화칼륨, 인산칼륨, 및 황산칼륨은 모두 수용성을 나타내기 때문에 본 발명을 통해 제조되는 입상비료 조성물은 우수한 수용성을 나타낸다.

상기 원료혼합단계(S101)는 인산암모늄, 요소, 유안, 염화칼륨, 인산칼륨, 및 황산칼륨을 교반장치가 구비된 혼합기에 투입하고 100 내지 200rpm의 속도로 5 내지 10분 동안 교반하여 이루어진다.

상기의 인산암모늄은 식물세포의 원형질을 구성하는 필수원소로서 인산성분을 주체로 하는 비료의 주재료로 사용된다. 인산암모늄은 인산일암모늄((NH₄)H₂PO₄), 인산이암모늄((NH₄)₂PO₄), 인산삼암모늄((NH₄)₃PO₄)의 세 종류가 있으며 인산삼암모늄은 불안정하여 인산일암모늄과 인산이암모늄이 비료의 원료로 사용되는 것이 바람직하다. 인산일암모늄은 질소 12% 인산 P₂O₅ 61%로 산성을 나타내는 화합물이고, 인산이암모늄은 질소 21%, 인산 53%로 중성인 화합물이다. 인산일암모늄과 인산이암모늄은 비효(肥效)의 차이가 있으나, 인산의 비율이 단독이면 농작물에 적합하지 않으므로, 고도화성비료(高度化成肥料)의 원료 또는 구성성분으로서 이용된다.

상기 요소((NH₂)₂CO)는 척추동물의 혈액, 체액, 포유동물의 소변 중에 존재하며, 인체 및 육식동물의 체내에서는 단백질이 분해될 때 생기고, 주로 오줌으로 배출된다. 요소는 비료, 요소수지의 원료등에 다량 사용되는데, 백색결정을 띄며 흡수성이 높고 비료로 사용될 때는 입상화되어 사용된다. 요소는 토양속에서 미생물이 가진 효소 유레아제에 의하여 탄산암모늄으로 분해된다. 분해 속도는 토양의 온도에 의해 좌우되는데, 10℃ 이하에서는 늦고, 30℃에서는 2~3일에 대부분이 암모니아가 된다.

요소를 함유하는 비료는 합성암모니아에 이산화탄소를 가하고 고온·고압으로 처리하여 제조되는 질소질 화학비료이다. 또한, 황안비료와 같이 황산을 함유하지 않아 시용(施用)상으로 이용되는 것이 바람직하다. 요소는 그 자체로 토양에 흡수되기는 어렵지만 원비(元肥)로서는 관수 전에 시용하여 토양 속에서 충분히 분해하여 암모니아가 되고 난 후, 관수하는 것이 바람직하다.

상기 유안((NH₄)₂SO₄)은 황산화암모늄의 속칭으로 질소와 황을 함유한 질소질 비료로써 공업적으로 생산되고 있는 제품에 대해 사용되는 약칭이다.

상기 염화칼륨(KCI)은 화학적으로 중성이나 생리적 산성비료로 보편적으로 사용되며, 광합성이나 아미노산으로붜의 단백질의 합성에 필요하며, 칼륨이 부족하면 생육이 떨어지고 잎의 색이 짙어 진다. 칼륨 부족이 심해지면 잎에 갈색반점이 생기고 잎 끝이 붉게 된다.

상기 인산칼륨(K₃PO₄)은 인산과 칼륨의 염을 총칭하는 단어이며 수산화칼륨 수용액을 반응시켜 얻은 인산염이고 칼륨비료의 원료로 사용된다.

상기 황산칼륨(K₂SO₄)은 칼륨비료로 사용되는 외에 냄새가 거의 없어 각종 비료와 배합시킬 수 있다. 비효(肥效)는 속효성이며, 황산암모늄·과인산 등과 함께 기비(基肥)로 사용된다.

또한, 상기의 원료들의 혼합비율은 혼합시 암모늄 독성을 최소화하기 위한 정도의 충분한 암모늄(NH₄) 농도가 달성되도록 조절하기 위하여 설정된 수치이다. 상기 원료들의 함량이 기준치를 미만이면 원료의 공급에 의해 토양이 산성화되지 않아 상기의 효과가 미미하며 상기 원료들이 기준치를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 황산이온(S0₄ ^2-)의 축척이 야기되며 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 첨가제혼합단계(S103)는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 혼합물 100 중량부에 첨가제 1 내지 2 중량부를 혼합하는 단계이며, 상기 첨가제는 황산고토, 붕산, 황산망간, 황산아연, 황산철, 황산구리 및 몰리브덴산 나트륨으로 이루어진 그룹에서 하나 이상으로 이루어지는데, 황산고토 100 중량부, 붕산 30 내지 40 중량부, 황산망간 10 내지 20 중량부, 황산아연 10 내지 20 중량부, 황산철 10 내지 15 중량부, 황산구리 5 내지 10 중량부 및 몰리브덴산 나트륨 0.025 내지 0.5 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 첨가제혼합단계(S103)는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 혼합물이 투입된 상기 혼합기에 상기 첨가제를 투입하고 100 내지 200rpm의 속도로 5 내지 10분 동안 교반하여 이루어진다.

상기의 성분으로 이루어지는 첨가제는 본 발명을 통해 제조되는 수용성 구형비료에 다양한 영양소를 부여하여 과수류나 농작물의 뿌리 등에 영양성분이 빠르게 공급되도록 하여 수확량을 향상시키는 역할을 한다.

상기 첨가제혼합단계(S103)를 통해 첨가되는 첨가제는 황산고토, 붕산, 황산망간, 황산아연, 황산철, 황산구리 및 몰리브덴산 나트륨으로 이루어지는데, 상기의 성분은 모두 수용성을 나타내기 때문에 본 발명을 통해 제조되는 입상비료 조성물은 우수한 수용성을 나타낸다.

이때, 상기 첨가제의 함량이 1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 첨가제의 함량이 2 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 성형단계(S105)는 상기 첨가제혼합단계(S103)를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물을 구형으로 압착성형하여 이루어지는데, 상기 성형단계(S105)는 상기 첨가제혼합단계(S103)를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물을 압착성형기에 넣고 구형으로 압착성형하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 압착성형기는 구형의 비료를 제조하는데 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능하나, 다수의 반구형 홈이 표면에 형성된 원통 형태의 두개의 금형이 서로 대응되게 근접 배치된 것이며, 이때, 상기 금형 사이의 간격은 1.5 내지 3 밀리미터를 나타내는 것이 바람직한데, 상기 금형 사이의 간격이 1.5 밀리미터 미만이거나 3 밀리미터를 초과하게 되면 제조되는 입상비료의 압축강도가 저하될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 수용성 구형비료의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 수용성 구형비료의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

인산암모늄 100 중량부, 요소 55 중량부, 유안 55 중량부, 염화칼륨 18 중량부, 인산칼륨 2 중량부 및 황산칼륨 2 중량부를 교반장치가 구비된 혼합기에 투입하고 150rpm의 속도로 8분 동안 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합기에 투입된 혼합물 100 중량부 대비 첨가제(황산고토 100 중량부, 붕산 35 중량부, 황산망간 15 중량부, 황산아연 15 중량부, 황산철 12.5 중량부, 황산구리 7.5 중량부 및 몰리브덴산 나트륨 0.2 중량부) 1.5 중량부를 투입하고 150rpm의 속도로 8분 동안 혼합하고, 첨가제가 혼합된 혼합물을 다수의 반원형 홈이 형성된 롤 형태의 금형이 2 미리미터의 간격으로 대응되게 형성된 압축 성형기로 압축성형하여 수용성 구형비료를 제조하였다.

<비교예 1>

(주)바이오활성토 - 미네랄활성토

<비교예 2>

(주)한국바이오테크 - HARD KING

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 입상비료 조성물의 용해도를 측정하여 아래 도 2에 나타내었다.

(단, 용해도는 실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 입상비료 조성물을 물에 투입한 후에 시간의 경과에 따라 측정하였다.)

아래 도 2에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 수용성 구형비료는 비교예 1 내지 2의 입상비료에 비해 우수한 용해도를 나타내는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 수용성 구형비료의 제조방법은 조립제와 증량제가 사용되지 않아 빠르게 물에 용해되는 효과를 나타내는 수용성 구형비료를 제공하는 효과를 나타낸다.

S101 ; 원료혼합단계
S103 ; 첨가제혼합단계
S105 ; 성형단계

Claims

인산암모늄, 요소, 유안, 염화칼륨, 인산칼륨 및 황산칼륨을 혼합시키는 원료혼합단계;
상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물에 첨가제를 혼합하는 첨가제혼합단계; 및
상기 첨가제혼합단계를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물을 압착성형기에 투입하여 구형비료로 직접 압착성형시키는 성형단계;로 이루어지고,
상기 압착성형기는 표면에 다수의 반구형 홈이 형성되고 1.5 내지 3 밀리미터의 간격으로 서로 대응되게 근접배치되는 롤 형태의 금형 두 개를 포함하며,
상기 첨가제는 황산고토, 붕산, 황산망간, 황산아연, 황산철, 황산구리 및 몰리브덴산 나트륨으로 이루어진 그룹에서 하나 이상으로 이루어지되, 조립제 또는 증량제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 수용성 구형비료의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 원료혼합단계는 인산암모늄 100 중량부, 요소 20 내지 90 중량부, 유안 20 내지 90 중량부, 염화칼륨 16 내지 20 중량부, 인산칼륨 1 내지 3 중량부 및 황산칼륨 l 내지 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 구형비료의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 첨가제혼합단계는 상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물 100 중량부에 첨가제 1 내지 2 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 수용성 구형비료의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 첨가제는 황산고토 100 중량부, 붕산 30 내지 40 중량부, 황산망간 10 내지 20 중량부, 황산아연 10 내지 20 중량부, 황산철 10 내지 15 중량부, 황산구리 5 내지 10 중량부 및 몰리브덴산 나트륨 0.025 내지 0.5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 구형비료의 제조방법.
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