KR101721545B1

KR101721545B1 - 지효성 고형 복합비료의 제조방법

Info

Publication number: KR101721545B1
Application number: KR1020150063398A
Authority: KR
Inventors: 이영주
Original assignee: 이영주
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2017-03-31
Also published as: KR20160132195A

Abstract

본 발명은 수경재배 후 폐기암면은 물론 사용하지 않은 새로 제조한 암면(mineral wool)을 이용하여 입상 암면 규산질비료를 제조하는 방법, 상기 입상 암면 규산질비료로부터 질산칼슘과 규산을 포함하여 구성되는 속효성 액상 복합비료를 제조하는 방법, 및 상기 속효성 액상 복합비료로부터 신규 지효성 고형 복합비료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 신규 지효성 고형 복합비료는 식물의 세포막에 규산 층을 만들어 잎 표면을 단단하게 하여 병충해나 도복의 피해를 줄이는 효과, 뿌리 주위에 산성화 되어 덩어리져 불용성 또는 불활성인 인산질 비료를 작용 가능한 가용성 또는 활성 인산질 비료로 변화시켜 주는 효과, 꽃받침을 강하게 하여 꽃가루 수정이 잘되게 하여 생산량을 높이는 증산효과, 및 채소의 잎과 줄기, 과일의 경도를 크게 하여 저장기간을 연장할 수 있는 등 여러 가지 다양한 효과가 있다.

Description

지효성 고형 복합비료의 제조방법{A method for manufacturing controlled-release solid compound fertilizer}

본 발명은 수경재배 후 폐기암면은 물론 새로 제조된 암면(mineral wool)을 이용하여 입상 암면 규산질비료를 제조하는 방법, 질산칼슘과 규산을 포함하여 구성되는 속효성 액상 복합비료를 제조하는 방법, 및 상기 속효성 액상 복합비료로부터 지효성 고형 복합비료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 암면은 양액재배의 고형배지로 널리 사용되고 있으며, 식물재배 기간 중 양액과 화학적인 반응이 없어 이상적인 배지로 여겨지지만 내구연한을 다해 폐기할 경우 거의 분해가 되지 않아 환경오염의 주요 요인이 되고 있는 실정이다.

또한, 암면은 내열성이며 무기질이므로 소각 처분도 불가능하여 매립지로 처리하더라도 운반비용 등 많은 처리비용이 소요되고 있는 실정이다.

따라서 상기와 같은 폐기암면의 매립에 따른 비용 및 폐기 시의 환경오염 등의 문제점을 감안하여 현재에는 폐기암면을 이용하여 규산질비료를 제조하여 농업에 널리 이용하고 있는 실정이다.

공개특허 제10-1997-0021039호 공개특허 제10-2001-0009275호

본 발명은 상기한 종래기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 수경재배 후 폐기 암면배지를 분쇄하여 본 발명의 규산질 비료의 원료인 암면(mineral wool)으로 사용함으로서 원료비를 절감함은 물론 환경오염 문제를 해결하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 수경재배 후 폐기 암면은 물론 암면원료로부터 새로운 암면을 제조한 후 이를 이용하여 입상 암면 규산질비료를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 입상 암면 규산질비료를 이용하여 질산칼슘과 규산을 포함하여 구성되는 속효성 액상 복합비료를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기 속효성 액상 복합비료를 이용하여 막대형(pellet) 성형체 또는 구형(spherical) 성형체인 지효성 고체 복합비료를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 상기 막대형 또는 구형 성형체인 지효성 고체 복합비료를 펄라이트, 피트모스 배지 또는 유기질 배지인 코코피트 등의 수경재배용 배지 상부에 뿌려주거나 꽂아서 지효성 배지를 제조하여 규산질비료의 효과를 증대시키는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 수경재배 후 폐기 암면배지를 세척하여 염류를 제거한 후 분쇄기를 이용하여 5~20㎜ 길이로 입상화 시키고, 입상화된 암면을 직접 또는 간접 건조방식으로 건조시켜 입상 암면 규산질비료를 제조하거나; 또는 하기 표 1의 조성을 갖는 암면원료를 큐폴라(cupola)에 코크스와 교차적으로 투입하고, 송풍기로 코크스를 연소시켜 1550~1600℃로 원료를 용융하고, 고속 회전하는 섬유화 기계(spinner)에서 5~7㎛ 굵기의 섬유를 발생시키고, 집면네트에 받아 냉각시키고, 절단 분쇄기에서 5~20㎜ 길이의 작은 조각(flake)으로 분쇄하여 입상 암면 규산질비료를 제조한다.

암면원료의 규격 및 제품조성

원료명	화 학 조 성 및 석 면(함 량) 입도(㎜)									배합비
원료명	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	석면	입도	배합비
제품조성	43~47	13~18	2~8	17~46	4~8	1~2	0.2~0.8	무	5~7㎛
원료조성 1)석회석	0.5~1		0.1	54				무	50~70	10~35
2)안산암	46~60	15~25	5~13	6~13	1~7			무	30~100	30~50
3)철슬래그	28~35	9~15	1	42~50	3~8			무	40~80	10~65
연료코크스								무	80~100

제품의 조성은 규산의 함량과 석회의 함량 목표에 따라 규산(SiO₂)의 함량을 높이려면 안산암의 배합량을 높이고, 석회(CaO)의 함량을 높이려면 석회석의 배합량을 증가시킨다.

그리고, 상기 입상 암면 규산질비료 3~20중량%를 스테인레스(stainless) 용해탱크에 투입하고 차례로 물 60~75중량%와 질산 15~25중량%를 첨가하고 80℃ 이하로 가열하면서 교반하면, 이때 5~7㎛ 굵기의 입상 암면 규산질비료 섬유 중에 석회와 규소는 용해되어 질산과 반응하여 질산칼슘 Ca(NO₃)_{2 ·}4H₂O 와 규산 또는 오르토규산용액이 만들어지고, 석회수 Ca(OH)₂용액으로 과잉의 질산을 중화하여 수산화알루미늄 Al(OH)₃, 수산화제이철 Fe(OH)₃ 의 침전물을 여과하여 제거함으로서 질산칼슘과 규산을 포함하여 구성되는 속효성 액상 복합비료를 제조한다.

본 발명에 따른 질산칼슘 비료의 제조방법은 석회석과 질산을 반응시켜 제조하는 종래의 방법과 상이한 것으로, 석회석이나 석회 대신에 암면을 원료로 하고 질산을 반응시켜 질산칼슘 비료와 규산 비료를 동시에 액상으로 제조하는 신규 발명이라 할 수 있다.

상기와 같이 제조되는 속효성 액상 복합비료 10~50중량%를, 5~7㎛의 굵기를 가지며 5~20㎜의 길이로 절단한 작은 조각(flake)의 입상암면 30~40중량% 및 제올라이트 분말 20~60중량% 또는 석회장석 분말 20~60중량%와 혼합한 후 고압 사출성형기에 투입하여 직경이 3~20㎜이고 길이가 10~50㎜인 막대형 성형체로 성형하거나 또는 환체 성형기에 투입하여 직경이 3~20㎜인 구형 성형체로 성형한 후 건조시킴으로서 지효성 고형 복합비료(규산 + 질산칼슘 +제올라이트 또는 석회장석)를 제조한다. 하기 표 2는 상기 지효성 고형 복합비료를 제조하는 배합예를 간단히 나타낸 것이다.

배합예	액상복합비료	제올라이트	석회장석	입상암면	합 계
배합예1	10~50중량%	20~60중량%		30~40중량%	100중량%
배합예2	10~50중량%		20~60중량%	30~40중량%	100중량%

참고로, 본 발명의 지효성 고형 복합비료의 제조에 사용되는 원료의 화학 조성을 나타내면 하기 표 3과 같다.

원 료	화 학 성 분
원 료	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	기타
제올라이트	66	13	2.0	2.5	0.4	4.02	2.3	9.78
석회장석	43.28	36.62		20.10
암 면	43~47	13~18	2~8	17~46	4~8	1~2	0.2~0.8

또한 본 발명의 상기 막대형 성형체 또는 구형 성형체인 고체 복합비료를 유기질 배지인 코코피트 수경재배용 배지에 또는 화분비료로, 텃밭 채소의 규산 및 질산칼슘 추비로서 사용함으로서 비료의 효과가 증대하게 된다.

본 발명에 의하면, 수경재배 후 폐기암면을 입상 암면 규산질비료의 제조원료로 사용할 수 있으므로, 입상 암면 규산질비료의 제조원가가 절감되고, 수경재배 후 폐기되는 폐기암면을 재활용함으로서 무상으로 원료 조달이 가능함은 물론 환경오염 등의 문제점을 해결할 수 있으며, 암면배지를 이용하는 식물재배 농가에서 사용 후 폐기되는 폐기암면배지로 규산질비료의 자가 제조가 가능하며, 상기 입상 암면 규산질비료를 원료로 하여 속효성 액상 복합비료를 용이하게 제조할 수 있으며, 상기 속효성 액상 복합비료를 원료로 하여 지효성 고형 복합비료를 용이하게 제조할 수 있는 등 여러 가지 다양한 효과가 있다.

또한, 천연 유기질 배지인 코코피트는 수분 보유특성과 통기성 및 내부식 특성 등이 우수하여 토마토, 파프리카, 딸기 등의 수경재배에 국내 또는 국외에서 널리 사용되고 있는 추세이지만, 식물섬유로 이루어진 상기 유기질 코코피트 배지는 토양에 다량 함유하는 규산성분이 극히 적기 때문에 토양재배나 무기질 배지(암면배지)에서 재배하는 농작물에 비하여 규산의 작용으로 얻어지는 비료효과를 달성할 수 없다는 단점이 있는 반면에, 본 발명에 따라 제조된 신규 고형 복합비료를 상기와 같은 유기질배지에 투입하여 주면 식물의 세포막에 규산 층을 만들어 잎 표면을 단단하게 하여 병충해나 도복의 피해를 줄이는 효과, 뿌리 주위에 산성화 되어 덩어리져 불용성 또는 불활성인 인산질 비료를 작용 가능한 가용성 또는 활성 인산질 비료로 변화시켜 주는 효과, 꽃받침을 강하게 하여 꽃가루 수정이 잘되게 하여 생산량을 높이는 증산효과, 및 채소의 잎과 줄기, 과일의 경도를 크게 하여 저장기간을 연장할 수 있는 등 여러 가지 다양한 효과가 있다.

또한, 수경재배 배지에 투입된 본 발명에 따른 고형 복합비료는 수분에 의하여 분해되고 수용성 규산과 수용성 석회, 수용성 질산칼슘은 빠르게 용출되고 섬유상 암면은 재배가 종료될 때까지 서서히 녹아 수용성 규산과 석회를 방출하여 지효성 규산석회질비료 역할을 하게 되는 효과, 고형 복합비료 제조배합에서 제올라이트 분말을 석회장석 분말로 대체 가능하며 규산과 석회의 증가 효과, 및 구형(spherical) 성형체 또는 막대형(pellet) 성형체인 고형 복합비료는 비료뿐만 아니라 암면제조 시에 원료의 용해속도를 증가시키는 융제(flux)로 사용이 가능하다는 효과가 있다.

본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 아니하는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

[실시예 1](입상 암면 규산질비료의 제조)

수경재배 후 폐기되는 폐기 암면배지를 세척하여 염류를 제거한 후 분쇄기를 이용하여 5~20㎜길이로 입상화 시키고, 입상화된 암면을 직접 또는 간접 건조방식으로 건조시켜 입상 암면 규산질비료를 제조하였다.

[실시예 2](입상 암면 규산질비료의 제조)

상기 표 1의 조성을 갖는 암면원료를 큐폴라(cupola)에 코크스와 교차적으로 투입하고, 송풍기로 코크스를 연소시켜 1550~1600℃로 원료를 용융하고, 고속 회전하는 섬유화 기계(spinner)에서 5~7㎛ 굵기의 섬유를 발생시키고, 집면 네트에 받아 냉각시키고, 절단 분쇄기에서 5~20㎜ 길이의 작은 조각(flake)으로 분쇄하여 입상 암면 규산질비료를 제조하였다.

이와 같이 제조된 본 발명의 입상 암면 규산질비료와 기존 규산질비료의 특징과 차이점을 비교하여 보면 하기 표 4와 같다.

기존의 규산질비료와 본 발명의 입상 암면 규산질비료의 비교

비료의 종류	함유하여야할 주성분의 최소량(%)	함유할 수 있는 유해성분의 최대량(%)	기타 규격
기존의 규산질비료	1)가용성규산(25) 2)알칼리분(40) 3)구용성 고토(2.0)	1) 니켈(0.012) 2) 티탄(0.06) 3) 크롬(0.12)	분말도: 1.7㎜ 98% 통과
본 발명의 입상 암면 규산질비료	1)가용성규산(35) 2)알칼리분(42) 3)구용성 고토(2.3)	1) 니켈(0.01) 2) 티탄(0.01) 3) 크롬(0.45)	16㎜ 채에서 90% 이상 통과(습식조건)

기존의 제품과 차이점: 기존의 규산질비료는 분체 또는 입상 비료 이지만, 본 발명의 입상 암면 규산질비료는 섬유상 지효성 비료이며, 배지로 사용이 가능함은 물론 혼합 상토 제조가 가능하다.

[실시예 3](속효성 액상 복합비료의 제조)

상기 실시예 1 또는 실시예 2에 기재된 바와 같이 제조된 입상 암면 규산질비료 12중량%를 스테인레스(stainless) 용해탱크에 투입하고 차례로 물 68중량%와 질산 20중량%를 첨가하고 80℃이하로 가열하면서 교반하면, 이때 5~7㎛ 굵기의 입상 암면 규산질비료 섬유 중에 석회와 규소는 용해되어 질산과 반응하여 질산칼슘 Ca(NO₃)₂4H₂O 와 규산 또는 오르토규산용액이 만들어지고, 석회수 Ca(OH)₂용액으로 과잉의 질산을 중화하여 수산화알루미늄 Al(OH)₃, 수산화제이철 Fe(OH)₃ 의 침전물을 여과하여 제거함으로서 질산칼슘과 규산을 포함하여 구성되는 속효성 액상 복합비료를 제조하였다.

[실시예 4](지효성 고형 복합비료의 제조)

상기 실시예 3에 기재된 바와 같이 제조된 속효성 액상 복합비료 35중량%를, 5~7㎛의 굵기를 가지며 5~20㎜의 길이로 절단한 작은 조각(flake)의 입상암면 30중량% 및 제올라이트 분말 35중량% 또는 석회장석 분말 35중량%와 혼합한 후 고압 사출성형기에 투입하여 직경이 3~20㎜ 이고 길이가 10~50㎜ 인 막대형 성형체로 성형한 후 건조시킴으로서 지효성 고형 복합비료를 제조하였다.

[실시예 5](지효성 고형 복합비료의 제조)

상기 실시예 3에 기재된 바와 같이 제조된 속효성 액상 복합비료 35중량%를, 5~7㎛의 굵기를 가지며 5~20㎜의 길이로 절단한 작은 조각(flake)의 입상암면 30중량% 및 제올라이트 분말 35중량% 또는 석회장석 분말 35중량%와 혼합한 후 환체 성형기에 투입하여 직경이 3~20㎜ 인 구형 성형체로 성형한 후 건조시킴으로서 지효성 고형 복합비료를 제조하였다.

[실시예 6](배지의 제조)

상기 실시예 4 또는 실시예 5에 기재된 바와 같이 제조된 막대형 성형체(실시예 4) 또는 구형 성형체(실시예 5)인 고형 복합비료를 펄라이트, 피트모스, 유기질 코코피트 배지 상부에 뿌려주거나(막대형 성형체 또는 구형 성형체) 또는 상기 배지에 꽂아서(막대형 성형체) 서서히 용해되는 배지상토 또는 수경재배용 배지를 제조하였다. 여기에서 규산의 효과로는 과실의 저장성을 증가시키고, 수확량을 증가시키며, 병충해에 대한 저항력을 증가시키고, 도복의 피해를 감소시키는 효과가 있다.

Claims

5~7㎛의 굵기 및 5~20㎜의 길이를 갖는 입상암면 3~20중량%, 물 60~75중량%, 및 질산 15~25중량%의 배합비율로 스테인레스 용해탱크에 차례로 투입하고 80℃이하로 가열하며 교반함으로서 얻어지는 속효성 액상 복합비료 10~50중량%를, 5~7㎛의 굵기 및 5~20㎜의 길이를 갖는 입상암면 30~40중량% 및 제올라이트 분말 20~60중량% 또는 석회장석 분말 20~60중량%와 혼합한 후 고압 사출성형기에 투입하여 직경이 3~20㎜이고 길이가 10~50㎜인 막대형(pellet) 성형체로 성형 후 건조시킴을 특징으로 하는 지효성 고형 복합비료의 제조방법.
5~7㎛의 굵기 및 5~20㎜의 길이를 갖는 입상암면 3~20중량%, 물 60~75중량%, 및 질산 15~25중량%의 배합비율로 스테인레스 용해탱크에 차례로 투입하고 80℃이하로 가열하며 교반함으로서 얻어지는 속효성 액상 복합비료 10~50중량%를, 5~7㎛의 굵기 및 5~20㎜의 길이를 갖는 입상암면 30~40중량% 및 제올라이트 분말 20~60중량% 또는 석회장석 분말 20~60중량%와 혼합한 후 환체 성형기에 투입하여 직경이 3~20㎜인 구형(spherical)성형체로 성형 후 건조시킴을 특징으로 하는 지효성 고형 복합비료의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형체는 암면제조 시에 원료의 용해 속도를 증가시키는 융제로서 사용됨을 특징으로 하는 지효성 고체 복합비료의 제조방법.