KR101631505B1 - 비료 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비료 제조 시스템에 관한 것으로, 특히 본 발명은 투입된 원료를 분쇄하는 원료 분쇄부, 분쇄된 원료와 유기물을 배합하는 원료 배합부, 배합된 유기원료를 가공하여 일정한 길이의 펠릿으로 성형하는 펠릿 성형부, 성형된 펠릿의 모서리를 분쇄하여 환형 형태의 비료 제품으로 성형하며, 분쇄된 모서리에 의한 분말들을 서로 결합시켜 환형 형태의 비료 제품으로 성형 하는 비료 조립부, 비료 제품을 건조하는 건조부 및 건조된 비료 제품을 냉각시키는 냉각부를 포함하는 비료 제조 시스템에 관한 것이다.

Description

비료 제조 시스템{SYSTEM FOR MANUFACTURING FERTILIZERS}

본 발명은 비료 제조 시스템에 관한 것으로, 특히 수율이 높고 환경오염물질을 사용하지 않고 비료를 제조할 수 있는 비료 제조 시스템에 관한 것이다.

혼합 유기질 비료는 순수 유기재료 등을 배합하여 제조된 비료이다.

종래 혼합유기질 비료는 펠릿 형태와 그래뉼 형태로 제조되어 사용되고 있다. 펠릿 형태의 비료는 제품의 살포가 용이하지 않아, 살포가 용이한 그래뉼 형태를 주로 사용하고 있다. 특히, 수도작에서는 펠릿 형태의 제품을 사용할 수 없고 그래뉼 형태의 비료만 사용이 가능하다.

종래 그래뉼 형태의 비료를 제공하기 위해서, 파우더 형태의 원료를 조립 점결제를 사용하여 그래뉼화 시키는 방법으로 제조되고 있다.

분말 형태로 존재하는 원료를 그래뉼화하기 위한 기술로서, 종래에는 접시형 그래뉼 성형장치(Dish Type Granulator)나 드럼형 그래뉼 성형장치(Drum Type Granulator)가 이용되었다.

접시형 그래뉼 성형장치는 1대당 생산할 수 있는 그래뉼의 양이 작아 소량의 제품을 생산하는 경우에 적합하며, 석탄이나 비료와 같이 대용량의 생산이 요구되는 경우에는 부적합하다. 특히 제조된 그래뉼의 입자의 밀도가 낮아 단단하지 못하고, 비중이 가벼운 특징이 있다.

또한, 드럼형 그래뉼 성형장치는 일반적으로 복합비료 공장 등에서 대량 생산이 필요한 경우에 사용되며, 대용량 처리가 가능한 대신 입자의 균일도가 떨어져 일정 크기가 되지 않은 분말이 그래뉼과 함께 다량배출되는 문제점이 있었다.

구체적으로, 상기 드럼형 그래뉼 성형장치는 드럼의 길이를 충분히 확보할 수 있기에 고밀도의 그래뉼을 형성할 수 있으나, 드럼의 길이만큼 제조시간이 길어져 그래뉼 입자의 크기를 조절하는 것이 곤란하였다.

또한, 이를 해소하기 위하여 성형된 그래뉼 입자를 건조한 후, 스크린을 이용하여 그래뉼만 분리하는 과정을 거쳤으나, 분말은 다시 성형장치에 회송시키는 번거로움이 있었으며, 이 과정에서 전체 양의 40 ~ 60%에 해당하는 분말도 함께 건조하여야 하는바, 불필요한 에너지가 소모되는 문제점이 있었다.

상기에서 설명한 바와 같이, 그래뉼 형태의 비료는 파우더 형태의 원료를 조립점결제를 사용하여 형성해야만 하므로, 유기질원료의 특성상 원료 자체 점결력이 전혀 없으므로 점결제가 다량 투입되고, 생산 수율은 통상 50~60%로 수율이 낮은 단점이 있다.

또한, 공정상 투입되는 점결제로 인하여 수증기가 대량으로 발생하므로 환경 문제가 발생될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비료 제조시 상대적으로 적은양의 물만 사용하고, 수율이 높고 제품의 크기가 균일한 비료를 제조할 수 있는 비료 제조 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 투입된 원료를 분쇄하는 원료 분쇄부; 상기 분쇄된 원료와 유기물을 배합하는 원료 배합부; 상기 배합된 유기원료를 가공하여 일정한 길이의 펠릿으로 성형하는 펠릿 성형부; 상기 성형된 펠릿의 모서리를 분쇄하여 환형 형태의 비료 제품으로 성형하며, 상기 분쇄된 모서리에 의한 분말들을 서로 결합시켜 상기 환형 형태의 비료 제품으로 성형 하는 비료 조립부; 상기 비료 제품을 건조하는 건조부; 및 상기 건조된 비료 제품을 냉각시키는 냉각부를 포함하는 비료 제조 시스템을 제공할 수 있다.

상기 비료 조립부는 경사지게 형성되어 상기 펠릿을 하방으로 이송시키는 플레이트와, 상기 플레이트의 상부면에 돌출되게 형성되어 상기 펠릿의 모서리를 절삭하는 돌기와, 상기 플레이트를 관통하여 상기 펠릿의 모서리가 절삭되면 분말을 하방으로 공급하는 관통부가 형성된 펠릿 연마부; 및 상기 펠릿 연마부 하부에 상기 펠릿 연마부와 나란하게 설치되어 상기 분말이 하방으로 이송하면서 서로 결합시켜 상기 환형 형태의 비료 제품으로 성형하는 그래뉼 조립부를 포함할 수 있다.

상기 비료 조립부는 동력을 제공하는 동력전달부; 상기 동력전달부와 연결되어 상기 동력전달부에서 제공된 동력을 이용하여 회전하는 회전부; 상기 펠릿을 내재하는 공간이 마련되며, 상기 회전부의 회전에 의해 회전되면서 상기 펠릿의 모서리를 절삭하도록 복수의 절삭홀이 형성된 펠릿 절삭부; 및 상기 펠릿 절삭부를 외측에서 고정하여 상기 회전부의 회전력을 상기 펠릿 절삭부에 제공하며, 상기 회전력에 의해 상기 복수의 절삭홀을 통해 공급된 상기 분말을 상기 환형의 비료 제품으로 성형하는 외부 하우징을 포함할 수 있다.

상기 분말에 수분을 공급하는 수분 공급부를 더 포함하되, 상기 수분 공급부에서 공급되는 수분의 양은 상기 분말 중량의 20중량% 이하일 수 있다.

상기 펠릿 성형부는 상기 원료가 안착되며, 복수의 통공이 형성된 플레이트; 상기 플레이트의 상부면을 가압하는 가압롤러; 및 상기 플레이트 하부면에 형성되며, 상기 가압롤러에 의해 가압된 원료가 상기 통공으로 배출시 일정한 길이로 절단하는 커팅부를 포함할 수 있다.

상기 펠릿은 지름 4 내지 4.5mm이며, 길이는 5 내지 6mm의 원기둥 형태일 수 있다.

상기 건조부는 상기 비료 제품에 포함된 수분을 제거하도록 상기 이송된 비료 제품을 가열할 수 있다.

본 발명에 따른 비료 제조 시스템은 펠릿 성형 후, 펠릿 성형된 비료의 모서리를 절삭하여 균일한 크기의 환형 비료를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 비료 제조 시스템은 절삭된 분말이 조립되어 환형 비료로 성형되므로 수율이 높은 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 비료 제조 시스템은 점결제를 사용하지 않고, 적은 양의 물이 투입되어 환경오염이 방지되며, 물을 절약할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비료 제조 시스템을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 비료 제조 시스템의 일 예를 도시한 시스템도.
도 3은 도 2에 도시된 펠릿 성형부의 예를 도시한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 비료 조립부의 일 예를 도시한 도면.
도 5는 도 2에 도시된 비료 조립부의 다른 예를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 비료 제조 시스템을 도시한 시스템도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비료 제조 시스템은 원료 투입부(100), 원료 분쇄부(200), 원료 배합부(300), 펠릿 성형부(400), 비료 조립부(500), 건조부(600), 냉각부(700), 선별부(800) 및 포장부(900)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 원료 투입부(100)는 유기물 등의 원료가 투입되며, 원료 분쇄부(200)와 컨베어 벨트 등의 이송장치로 연결된다.

원료 분쇄부(200)는 원료 투입부(100)에서 이송된 유기물 원료를 분쇄한다. 원료 분쇄부(200)는 용기 내에 칼날이 부착된 스크류 또는 회전형 칼날 등을 이용하여 원료를 분말형태로 분쇄한다. 분쇄된 원료는 컨베어 벨트 등의 이송장치를 통해 원료 배합부(300)로 이송된다.

원료 배합부(300)는 유기물 원료에 질소, 인산 또는 칼륨 등을 적정한 비율로 혼합한다. 원료 배합부(300)는 원통형의 큰 용기 내에 교반장치가 설치되어 유기물 원료와 질소, 인산 또는 칼륨 등을 교반한다. 교반된 원료는 펠릿 성형부(400)에 컨베어 벨트 등의 이송장치를 통해 이송된다.

원료 배합부(300)에 교반된 원료는 일정량의 수분이 공급될 수 있다.

펠릿 성형부(400)는 원료가 투입되면, 지름 4 내지 4.5mm이며, 길이는 5 내지 6mm의 원기둥 펠릿 형태로 가공한다. 펠릿 성형부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 타워형태의 챔버가 구비되며, 각 구성부는 챔버 내에 형성될 수 있다.

원통형 펠릿을 제조하기 위하여, 펠릿 성형부(400)는 플레이트(410), 가압롤러(420) 및 커팅부(430)를 포함할 수 있다.

플레이트(410)는 챔버 내에 설치되며, 복수의 통공(415)이 형성된다. 이때, 플레이트(410)는 원반형태로 형성될 수 있다. 이때, 플레이트(410)가 원반형상인 경우 플레이트 중앙에는 가압롤러(420)를 설치하기 위한 공간이 마련되고, 외주면의 일정 영역에 통공(415)이 설치된다.

가압롤러(420)는 플레이트(410)의 상부면에 설치되며, 플레이트(410)의 상부면에 원료가 투입되면 원료(5)를 가압한다. 가압롤러(420)는 플레이트(410)가 원반형태일 경우 플레이트(410)의 통공(415)이 형성된 영역을 회전하도록 설치된다. 가압롤러(420)는 도 3에 도시된 화살표 방향으로 회전하면서 원료(5)를 가압한다.

원료가 가압되면, 플레이트(410)의 통공(415)을 통해 원료가 플레이트(410)의 하부면으로 배출된다.

커팅부(430)는 통공(415)을 통해 배출되는 원료를 일정한 길이로 절단한다. 커팅부(430)는 플레이트(410)의 하부면을 따라 왕복가능하게 설치될 수 있다. 이때, 커팅부(430)는 양방향에 칼날이 부착되어 일정 영역을 왕복하면서 절단할 수 있다.

커팅부(430)에서 절단되어 원통형의 펠릿은 컨베이어 등이 이송수단을 통해 비료 조립부(500)로 제공된다.

비료 조립부(500)는 공급된 펠릿(10)를 환형(Granule) 제품으로 성형한다.

비료 조립부(500)는 펠릿(10)의 모서리 부분을 절삭하여 환형 형상으로 비료 제품으로 가공하며, 펠릿(10)의 모서리가 절삭된 분말을 수집하여 비료 제품(20)으로 가공할 수 있다. 이를 위하여, 비료 조립부(500)는 도 4 또는 도 5에 도시된 장치를 이용할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 비료 조립부(500)는 펠릿 연마부(510), 관통부(512) 및 그래뉼 조립부(516)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 펠릿 연마부(510)는 플레이트가 하방으로 경사지게 형성되어 펠릿(10)이 펠릿 성형부(400)로부터 이송되면 이송된 펠릿(10)를 경사진 면을 따라 하방으로 이송한다. 펠릿 연마부(510)는 상부면에 펠릿(10)의 모서리가 연마되도록 거칠기 처리가 될 수 있다. 펠릿 연마부(510)는 표면이 날카로운 복수의 돌기가 형성되도록 하여, 돌기에 펠릿(10)의 모서리가 부딪혀 연마되도록 한다. 펠릿 연마부(510)를 통과한 펠릿(10)는 모서리가 둥글게 연마되어 약 4mm 정도의 직경을 가지는 비료 제품(20)으로 출력된다.

관통부(512)는 펠릿 연마부(510)의 플레이트 하부로 관통되도록 형성되어, 펠릿(10)이 연마된 후 발생되는 분말을 그래뉼 조립부(516)에 공급할 수 있다. 관통부(512)는 펠릿(10)의 직경보다 작은 약 2 내지 4mm의 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 관통부(512)의 직경이 4mm이상일 경우 펠릿(10)이 관통부(512)에 걸려 펠릿(10)의 하방 이송이 원활하지 않을 수 있으며, 펠릿(10)이 관통부(512)를 통해 그래뉼 조립부(516)로 공급될 수 있다. 따라서 관통부(512)는 4mm이하가 되도록 한다.

그래뉼 조립부(516)는 펠릿 연마부(510)의 하부에 펠릿 연마부(510)와 나란하게 형성될 수 있다. 그래뉼 조립부(516)는 관통부(512)를 통해 공급된 분말을 그래뉼화된 환형의 비료 제품으로 생성한다. 이를 위하여, 그래뉼 조립부(516)는 펠릿 연마부(510) 하부에 펠릿 연마부(510)와 평행하게 형성한다.

그래뉼 조립부(516)는 플레이트가 경사지게 형성되어, 분말이 경사면을 따라 하방으로 구르는 동안 수분 공급부(450)를 통해 수분이 공급되어 그래뉼 형태로 비료 제품(20)이 제조될 수 있다. 이때, 비료 제품(20)의 직경은 약 4mm가 되도록 그래뉼 조립부(516)의 길이 또는 경사 각도를 설정할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 비료 조립부(500)는 펠릿 절삭부(520), 외부 하우징(530), 회전부(540) 및 동력전달부(550)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 펠릿 절삭부(520)는 펠릿(10)이 수용되는 공간이 형성되며, 복수의 절삭홀(522)이 구비된 구형상의 조형물로 구성될 수 있다. 펠릿 절삭부(520)는 펠릿(10)이 공급되는 공급부(524)와 가공된 환형의 비료 제품이 배출되는 배출부(526)가 각각 구비될 수 있으며, 공급부(524)와 배출부(526)가 하나로 형성될 수 있다. 여기서, 펠릿 절삭부(520)는 절삭홀(522)의 외주면이 칼날과 같이 날카롭게 연마되어 형성된다. 절삭홀(522)은 펠릿(10)의 직경에 비해 작은 크기로 형성되어 펠릿(10)이 절삭홀(522)을 통과하지 못하도록 한다.

외부 하우징(530)은 펠릿 절삭부(520)의 외측에 펠릿 절삭부(520)를 지지하도록 구형상의 조형물로 구성될 수 있다. 이때, 외부 하우징(530)과 펠릿 절삭부(520) 사이에 펠릿 절삭부(520)를 외부 하우징(530)에 지지되도록 복수의 지지바(532)가 설치될 수 있다. 외부 하우징(530)은 펠릿 절삭부(520)에 마련된 공급부(524)와 대응되는 위치에 펠릿 공급을 위한 공급부(534)가 형성될 수 있다.

외부 하우징(530)은 수분이 공급되는 적어도 하나의 수분 공급관(536)이 마련될 수 있다. 외부 하우징(530)은 펠릿 절삭부(520)의 절삭홀(522)를 통해 유입된 비료 원료의 분말들을 수용한다. 외부 하우징(530)은 분말 또는 내부에서 가공된 비료 제품(20)을 외부로 반출하는 배출부(538)가 구비될 수 있다.

이때, 외부 하우징(530)의 배출부(538)와 펠릿 절삭부(520)의 배출부(526)는 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

동력전달부(550)는 회전부(540)에 회전력을 전달하는 모터(미도시)가 구비될 수 있다.

회전부(540)는 외부 하우징(530)과 동력전달부(550)를 연결한다. 회전부(540)는 동력전달부(550)의 회전력을 전달받아 외부 하우징(530)을 회전시킬 수 있다. 이때, 회전부(540)는 화살표 방향으로 경사져서 회전될 수 있다.

회전부(540)가 회전하면서 상기 펠릿 절삭부(520)가 회전하여 내부의 펠릿(10)의 모서리를 절삭할 수 있다. 즉, 펠릿 절삭부(520)의 절삭홀(522)에 펠릿(10)의 모서리가 위치하면, 회전에 의해 펠릿(10)의 모서리가 절삭된다. 펠릿의 절삭에 의한 분말은 외부 하우징(530)에 수용된다.

외부 하우징(530)은 회전부(540)의 회전에 의해 내부에 분말들이 그래뉼 형태로 조립된다. 이때, 외부 하우징(530)에 마련된 적어도 하나의 수분 공급부(450)와 연결된 수분 공급관(236)에 의해 수분이 공급되어 그래뉼 형태의 환형의 제품이 형성될 수 있다.

건조부(600)는 환형 재료에 포함된 수분이 제거되도록 약 150 내지 250도의 온도로 가열된다. 건조부(600)는 컨베이어 벨트 등의 이송수단을 통과하면서 환형의 비료 제품에 포함된 수분이 약 10% 미만이 되도록 한다.

냉각부(700)는 건조부(600)에 서 가열된 환형의 비료 제품을 냉각시켜 선별 및 포장이 가능하도록 한다. 냉각부(700)도 건조부(600)와 마찬가지로 컨베이어 벨트 등의 이송수단을 통과하면서 비료 제품이 냉각되도록 냉기를 공급한다.

선별부(800)는 비료 제품의 크기를 선별하고, 크기가 큰 제품 또는 작은 제품은 비료 조립부(500) 또는 원료 분쇄부(200)에 공급한다.

포장부(900)는 선별된 비료 제품을 정량으로 포장하여 배출한다.

상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 비료 제조 시스템은 물을 적게 사용하고, 분말을 환형의 비료 제품으로 조립하기 위한 점결제 등을 사용하지 않아, 환경오염을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 펠릿을 생산하고 일정한 크기의 펠릿을 다시 재가공하므로 제품의 크기를 균일하게 할 수 있다.

5: 원료
10: 펠릿
20: 비료 제품
100: 원료 투입부
200: 원료 분쇄부
300: 원료 배합부
400: 펠릿 성형부
410: 플레이트
415: 통공
420: 가압롤러
430: 커팅부
450: 수분 공급부
500: 비료 조립부
510: 펠릿 연마부
512: 관통부
514: 돌기
516: 그래뉼 조립부
520: 펠릿 절삭부
522: 절삭홀
524, 534: 투입부
526, 538: 배출부
530: 외부 하우징
532: 지지바
538: 수분 공급관
540: 회전부
550: 동력전달부
600: 건조부
700: 냉각부
800: 선별부
900: 포장부

Claims (7)

1. 투입된 원료를 분쇄하는 원료 분쇄부;
   상기 분쇄된 원료와 유기물을 배합하는 원료 배합부;
   상기 배합된 유기원료를 가공하여 일정한 길이의 펠릿으로 성형하는 펠릿 성형부;
   상기 성형된 펠릿의 모서리를 분쇄하여 환형 형태의 비료 제품으로 성형하며, 상기 분쇄된 모서리에 의한 분말들을 서로 결합시켜 상기 환형 형태의 비료 제품으로 성형 하는 비료 조립부;
   상기 비료 제품을 건조하는 건조부; 및
   상기 건조된 비료 제품을 냉각시키는 냉각부를 포함하되,
   상기 비료 조립부는
   동력을 제공하는 동력전달부;
   상기 동력전달부와 연결되어 상기 동력전달부에서 제공된 동력을 이용하여 회전하는 회전부;
   상기 펠릿을 내재하는 공간이 마련되며 구형상의 조형물형태로 형성되고, 상기 회전부의 회전에 의해 회전되면서 상기 펠릿의 모서리를 절삭하도록 복수의 절삭홀이 형성된 펠릿 절삭부; 및
   상기 펠릿 절삭부를 외측에서 고정하여 상기 회전부의 회전력을 상기 펠릿 절삭부에 제공하며, 상기 회전력에 의해 상기 복수의 절삭홀을 통해 공급된 상기 분말을 상기 환형의 비료 제품으로 성형하는 외부 하우징을 포함하며,
   상기 절삭홀은 상기 펠릿의 직경에 비해 작은 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 비료 제조 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 분말에 수분을 공급하는 수분 공급부를 더 포함하되,
   상기 수분 공급부에서 공급되는 수분의 양은 상기 분말 중량의 20중량% 이하인 것을 특징으로 하는 비료 제조 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 펠릿 성형부는
   상기 원료가 안착되며, 복수의 통공이 형성된 플레이트;
   상기 플레이트의 상부면을 가압하는 가압롤러; 및
   상기 플레이트 하부면에 형성되며, 상기 가압롤러에 의해 가압된 원료가 상기 통공으로 배출시 일정한 길이로 절단하는 커팅부를 포함하는 비료 제조 시스템.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 펠릿은 지름 4 내지 4.5mm이며, 길이는 5 내지 6mm의 원기둥 형태인 것을 특징으로 하는 비료 제조 시스템.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 건조부는 상기 비료 제품에 포함된 수분을 제거하도록 이송된 비료 제품을 가열하는 것을 특징으로 하는 비료 제조 시스템.
   

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