KR102064226B1 - 수용성 규산염 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농작물이나 원예작물 등의 병충해를 예방하고, 성장을 촉진하는 수용성 규산염의 조성물에 관한 기술로서, 수용성 규산염이 토양이나 빗물에 쉽게 용해되지 않고, 장기간 지속성을 갖도록 함으로써, 다년생 작물에 완효성 비료로 적합할 뿐만 아니라 혼합비율을 달리하여 속효성 비료로 사용이 가능한 수용성 규산염 조성물의 제조방법에 관한 기술이다.
이러한 본 발명의 제조방법은, 수용성 규산염을 미립자의 분말로 파쇄하는 분쇄공정; 상기 수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제를 혼합하는 배합공정; 상기 배합물을 알갱이 형태의 고형물로 제조하는 입상화공정; 상기 고형물의 표면을 점결제로 피복하는 코팅공정; 및 상기 피복된 고형물의 습기를 제거하는 건조공정;을 포함하여 구현된다.

Description

수용성 규산염 조성물의 제조방법 {Method for producing water-soluble silicate composition}

본 발명은 농작물이나 원예작물 등의 병충해를 예방하고, 성장을 촉진하는 수용성 규산염 조성물에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 수용성 규산염 분말에 견운모 분말과 점결제를 혼합하고, 이를 입상화하여 알갱이 형태의 고형물로 제조한 다음, 고형물의 표면을 점결제로 코팅함으로써, 수용성 규산염이 토양이나 빗물에 쉽게 용해되지 않고, 장기간 지속성을 가지므로, 다년생 작물의 완효성 비료로 적합할 뿐만 아니라 견운모의 혼합비율을 달리하여 속효성 비료로 사용이 가능한 수용성 규산염 조성물의 제조방법에 관한 기술이다.

일반적으로, 규산광물은 미네랄로 철, 요오드, 아연, 구리, 셀레늄, 망간, 몰리브덴, 불소 등의 미량 원소를 함유하고 있으며, 규산염은 수질의 유기성 물질을 분해하는 자정능력이 있는 청정제로 널리 알려져 있어 사용량이 점차 늘고 있는 추세이다.

그 중에서 수용성 규산염은 수질의 유기성 물질을 분해하는 자정능력과 농약성분 및 오염물질을 흡수해 제거하는 능력이 탁월하여 일상생활 용품에서부터 친환경 농업용 자재, 수처리제, 자동차, 의료, 화장품 및 바이오산업 등 다방면에 다양한 능력을 지닌 물질로 각광받고 있다.

따라서, 종래 친환경적으로 수용성 규산염을 제조하기 위한 대표적인 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1560370호(수용성 규산염 및 그 제조방법)가 제시된 바 있다.

상기 선행기술은 규석과 탄산수소나트륨을 혼합하는 단계, 혼합된 물질을 1650℃이상 1700℃이하의 온도까지 올라가는 소성로를 이용하여 가열하는 단계, 가열한 혼합물을 1650℃이상 1700℃이하에서 일정한 시간 동안 유지하는 단계 및 가열한 혼합물을 상온에서 냉각시키는 단계를 포함하고 있다.

이러한 선행기술은 순도가 낮고 불순물이 상당량 섞여 그 자체로는 상품성 떨어지는 저품위 규석을 이용하여 제조함으로써, 제조단가를 낮추고, 식용으로 이용하는 탄산수소나트륨을 이용해 친환경적으로 수용성 규산염을 제조하여 비료로 사용하였을 시 토양 오염을 미연에 방지한다.

또한 종래 작물의 수확량을 높이고, 병충해를 예방하는 규산질 비료를 제조하기 위한 대표적인 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0415594호(규산질 비료조성물 및 그 제조방법)가 제시된 바 있다.

상기 선행기술은 규산화합물 60~90 중량부, 알칼리금속의 탄산염 20~40 중량부 및 인화합물 5~20 중량부를 1500~1700℃에서 공융시키고, 이를 냉각시킨 다음 분쇄하여 제조된다.

이러한 선행기술은 불용성의 규산질 비료를 가용성 내지 액상으로 규산질 비료의 제조가 가능하고, 작물의 잎면 시비도 가능하여 병충해의 예방과 치료에 탁월한 효과가 있으며, 작물의 증산이 가능할 뿐만 아니라 규산질의 공급과 함께 칼리 및 인산도 함께 공급하는 장점을 가진다.

또한 종래 작물의 생산성을 높이고, 토양을 개량하는 규산환 비료를 제조하기 위한 대표적인 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1464927호(규산환 비료 및 이의 제조방법)가 제시된 바 있다.

상기 선행기술은 무기분말, 결합제 및 결합 보조제를 포함하고, 상기 무기분말은 비석, 벤토나이트, 맥반석, 랑베이나이트(Langbeinite) 및 흑운모를 포함하며, 상기 결합제는 액상 규산, 키토산, 부식산, 몰리브덴, 알긴산소다 및 물을 포함하고, 상기 결합 보조제는 석고가루와, 전분가루 및 밀가루 중에서 1종 이상을 포함하며, 직경 5mm 내지 30mm 크기의 환 형상을 가진다.

이러한 선행기술은 작물의 생산성, 스트레스 저항성, 내병성 증진 효과 및 토양개량 효과가 우수하면서 물리적 결속력이 우수하고, 정식시 작물과 동시에 투입하여 비료의 시비효율을 높이며, 작물로의 흡수성이 우수할 뿐만 아니라 작물당 1~2개의 규산환 비료를 사용하여 시비량이 적고 간편하다.

그러나, 종래 선행기술에서 작물의 병충해를 예방하고, 성장을 촉진하는 규산질 비료는 토양에 입제로 살포할 경우, 입자가 미세하기 때문에 쉽게 용해되어 작물에 흡수되기 전에 빗물로 흘러내리거나 지하로 침투되어 유실되는 문제점이 있으며, 또한 토양과 빗물에 쉽게 용해되는 속효성으로 다년생 작물에 적합하지 않은 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0350101호. 대한민국 등록특허 제10-0415594호. 대한민국 등록특허 제10-0844748호. 대한민국 등록특허 제10-1018168호. 대한민국 등록특허 제10-1464927호. 대한민국 등록특허 제10-1560370호.

본 발명은 종래 선행기술에서 규산질 비료가 빗물에 흘러내리거나 지하로 침투되어 유실되고, 토양과 빗물에 쉽게 용해되는 속효성으로 다년생 작물에 적합하지 않은 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 수용성 규산염 분말 30~60 중량부에 견운모 분말 40~70 중량부와 점결제 0.5~0.9 중량부를 혼합하고, 이를 입상화하여 알갱이 형태의 고형물로 제조한 다음, 고형물의 표면을 점결제로 코팅하는 수용성 규산염 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 수용성 규산염이 토양이나 빗물에 쉽게 용해되지 않고, 장기간 지속성을 갖도록 함으로써, 다년생 작물의 완효성 비료로 적합할 뿐만 아니라 견운모의 혼합비율을 달리하여 속효성 비료로 사용이 가능한 수용성 규산염 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

수용성 규산염을 미립자의 분말로 파쇄하는 분쇄공정; 상기 수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제를 혼합하는 배합공정; 상기 배합물을 알갱이 형태의 고형물로 제조하는 입상화공정; 상기 고형물의 표면을 점결제로 피복하는 코팅공정; 및 상기 피복된 고형물의 습기를 제거하는 건조공정;을 포함하여 구현된다.

또한 본 발명의 실시예로서, 분쇄공정은 분쇄기를 이용하여 수용성 규산염을 200~300 mesh의 미립자 분말로 분쇄하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시예로서, 배합공정은 수용성 규산염 분말 30~60 중량부, 견운모 분말 40~70 중량부, 점결제 0.5~0.9 중량부로 배합되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시예로서, 입상화공정은 배합물을 입상기에 넣어 직경 4~8mm의 크기로 고형물을 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예는 수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제를 혼합하고, 이를 입상화하여 알갱이 형태의 고형물로 제조한 다음, 고형물의 표면을 점결제로 코팅함에 따라 수용성 규산염이 토양이나 빗물에 쉽게 용해되지 않고, 장기간 지속성을 가지므로, 다년생 작물의 완효성 비료로 적합하여 병충해를 예방하고, 성장을 촉진할 뿐만 아니라 수확량과 품질을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시예는 수용성 규산염 분말과 견운모 분말의 혼합비율을 조절하여 단년생 작물의 속효성 비료로 사용이 가능하며, 식물의 광합성작용 효율을 증가시키고, 원활하게 하여 작물의 수확량과 품질을 높이며, 토양 개량제로 사용되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에서 수용성 규산염의 제조공정을 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명에서 수용성 규산염 조성물의 제조공정을 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에서 고형물을 나타낸 정면도.

본 발명의 실시예에 따른 제조방법을 살펴보면, 수용성 규산염을 미립자의 분말로 파쇄하는 분쇄공정; 상기 수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제를 혼합하는 배합공정; 상기 배합물을 알갱이 형태의 고형물로 제조하는 입상화공정; 상기 고형물의 표면을 점결제로 피복하는 코팅공정; 및 상기 피복된 고형물의 습기를 제거하는 건조공정;을 포함하여 이루어진다.

이러한 본 발명의 실시예는 수용성 규산염이 토양이나 빗물에 쉽게 용해되지 않고, 장기간 지속성을 갖도록 제조함으로써, 다년생 작물의 완효성 비료로 적합하고, 또한 견운모 분말의 배합비율을 조절하여 속효성 비료로 사용이 가능한 수용성 규산염의 조성물을 제공하기 위함이다.

우선, 수용성 규산염의 제조공정에 대해 설명하기로 한다.

ⅰ) 파쇄공정

천연 규산광물(SiO₂) 중에서 고순도(95% 이상)로 규소가 함유된 석영을 파쇄기로 분쇄하여 미립자(200~300 mesh)의 분말로 만든다.

ⅱ) 선별공정

파쇄기로 분쇄된 미립자의 분말 중에서 각종 이물질을 선별기로 분리 제거하며, 여기서 선별기는 스크린 또는 드럼 선별기를 이용한다.

ⅲ) 혼합공정

규산광물 분말과 탄산나트륨(Na₂CO₃) 및 인산화합물((H₃PO₄)을 탱크에 담아 배합하며, 여기서 배합비율은 규산광물 분말 60~90 중량부, 탄산나트륨 20~40 중량부, 인산화합물 5~20 중량부로 혼합하며, 이때 탄산나트륨과 인산화합물은 파쇄기로 분쇄하여 미립자(200~300 mesh)의 분말로 배합한다.

ⅳ) 용융공정

배합된 규산광물 분말과 탄산나트륨 분말 및 인산화합물 분말을 전기로나 또는 용광로에 넣고, 1,500~1,800℃의 온도로 6~12시간 정도 가열하여 배합물을 용해시킨다.

ⅴ) 냉각공정

전기로나 또는 용광로에서 배합물이 완전히 용해되면, 공기 중으로 용출 냉각하여 응고시켜 수용성 규산염이 제조되며, 이러한 수용성 규산염은 용도에 맞는 입자 크기로 분쇄하여 사용된다.

이러한 공정으로 제조된 수용성 규산염은 물에 잘 녹고, 액제나 또는 분제 비료로 사용하면 작물에 신속히 흡수되어 식물조직을 강하게 하여 병충해 예방과 동시에 냉해와 고온 건조피해 등을 예방하고, 식물의 광합성작용 효율을 증가시키는 한편 원활하게 하여 농작물의 수확량과 품질을 높이며, 토양 개량제로 사용된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수용성 규산염 조성물의 제조방법을 자세히 설명하기로 한다.

ⅰ) 분쇄공정

수용성 규산염을 적정크기로 분쇄하는 공정으로서, 분쇄기를 이용하여 수용성 규산염을 200~300 mesh의 미립자 분말로 분쇄한다.

ⅱ) 배합공정

수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제를 탱크에 담아 혼합하며, 여기서 배합비율은 수용성 규산염 분말 30~60 중량부, 견운모 분말 40~70 중량부, 점결제 0.5~0.9 중량부로 배합한다.

상기에서 견운모 분말은 분쇄기를 이용하여 천연 견운모를 200~300 mesh의 미립자 분말로 분쇄하고, 점결제는 점성이 강한 황토를 사용하며, 점결제 0.5~0.9 중량부를 물에 넣어 혼합한 용액을 배합한다.

상기 배합비율은 다년생 작물에 적합한 완효성 비료로 사용되며, 이를 속효성 비료로 사용할 경우, 배합비율은 수용성 규산염 분말 60~70 중량부, 견운모 분말 30~40 중량부로 배합한다.

ⅲ) 입상화공정

수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제가 혼합된 배합물을 알갱이 형태의 고형물로 제조하는 공정으로서, 도면에서 도 3과 같이, 배합물을 입상기 또는 과립기에 넣어 직경 4~8mm의 크기로 고형물(10)을 만든다.

ⅳ) 코팅공정

고형물(10)이 토양이나 빗물에 쉽게 용해되지 않도록 피복하는 공정으로서, 고형물(10)이 담긴 입상기 또는 과립기에 점결제 5~9 중량부를 넣어 도면에서 도 3과 같이, 고형물(10)의 표면에 코팅층(20)을 피복한다.

상기에서 점결제는 점성이 강한 곡물의 전분을 사용할 수 있으며, 예를들어 점결제는 친환경적인 쌀가루, 밀가루, 콩가루 등을 사용하고, 점결제 5~9 중량부를 물에 넣고 혼합하여 입상기 또는 과립기에 투입한다.

ⅴ) 건조공정

고형물에 함유된 습기를 제거하는 공정으로서, 고형물을 대기중에서 자연 건조할 수 있으나, 이러한 경우 시간이 오래 걸리므로, 고형물을 건조기에 투입해 습기를 단시간에 제거하여 수용성 규산염 조성물의 제조공정이 완료된다.

이러한 본 발명은 수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제를 혼합하고, 이를 입상화하여 알갱이 형태의 고형물로 제조한 다음, 고형물의 표면을 점결제로 코팅함에 따라 수용성 규산염이 토양이나 빗물에 쉽게 용해되지 않고, 장기간 지속성을 가지므로, 다년생 작물의 완효성 비료로 적합하며, 또한 수용성 규산염 분말과 견운모 분말의 혼합비율을 달리하여 단년생 작물의 속효성 비료로 사용이 가능하다.

1) 분쇄기를 이용하여 수용성 규산염을 200 mesh의 분말로 분쇄하고, 이를 탱크에 담아 저장하였다.

2) 탱크에 저장된 수용성 규산염 분말 30 중량부와, 200 mesh의 견운모 분말 70 중량부와, 황토 0.5 중량부의 점결제를 물에 넣어 혼합한 용액을 입상기의 호퍼에 넣어 배합하였다.

3) 입상기를 작동시켜 배합물을 직경 4mm의 고형물로 만들었다.

4) 고형물을 만든 다음, 밀가루 5 중량부의 점결제를 물에 넣어 혼합하여 입상기에 투입하고, 입상기를 다시 작동시켜 고형물의 표면에 코팅층을 피복하였다.

5) 입상기에서 고형물을 꺼내 건조기로 투입한 다음, 건조기를 작동시켜 고형물에 함유된 습기를 제거하여 수용성 규산염 조성물을 제조하였다.

상기에서 [실시예 1]은 토양이나 물에 잘 녹는 수용성 규산염 분말의 혼합비율을 낮추고, 토양이나 물에 잘 녹지 않는 견운모 분말의 혼합비율을 높여서 수용성 규산염 조성물을 제조한 것으로, 장기간 지속성을 가지므로, 다년생 작물의 완효성 비료로 적합하다.

1) 분쇄기를 이용하여 수용성 규산염을 300 mesh의 분말로 분쇄하고, 이를 탱크에 담아 저장하였다.

2) 탱크에 저장된 수용성 규산염 분말 60 중량부와, 300 mesh의 견운모 분말 40 중량부와, 황토 0.9 중량부의 점결제를 물에 넣어 혼합한 용액을 입상기의 호퍼에 넣어 배합하였다.

3) 입상기를 작동시켜 배합물을 직경 8mm의 고형물로 만들었다.

4) 고형물을 만든 다음, 쌀가루 9 중량부의 점결제를 물에 넣어 혼합하여 입상기에 투입하고, 입상기를 다시 작동시켜 고형물의 표면에 코팅층을 피복하였다.

5) 입상기에서 고형물을 꺼내 건조기로 투입한 다음, 건조기를 작동시켜 고형물에 함유된 습기를 제거하여 수용성 규산염 조성물을 제조하였다.

상기에서 [실시예 2]는 토양이나 물에 잘 녹는 수용성 규산염 분말의 혼합비율을 높이고, 토양이나 물에 잘 녹지 않는 견운모 분말의 혼합비율을 낮춰서 수용성 규산염 조성물을 제조한 것으로, 단년생 작물의 속효성 비료로 적합하다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10: 고형물 20: 코팅층

Claims (4)

1. 수용성 규산염을 미립자의 분말로 파쇄하는 분쇄공정; 상기 수용성 규산염 분말과 견운모 분말 및 점결제를 혼합하는 배합공정; 상기 배합물을 알갱이 형태의 고형물로 제조하는 입상화공정; 상기 고형물의 표면을 점결제로 피복하는 코팅공정; 및 상기 피복된 고형물의 습기를 제거하는 건조공정;을 포함하고,
   상기 배합공정은 수용성 규산염 분말 30~60 중량부, 견운모 분말 40~70 중량부, 점결제 0.5~0.9 중량부로 배합되며,
   상기 배합공정에서 점결제는 황토를 사용하고, 상기 코팅공정에서 점결제는 쌀가루, 밀가루, 콩가루 중에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 수용성 규산염 조성물의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   분쇄공정은,
   분쇄기를 이용하여 수용성 규산염을 200~300 mesh의 미립자 분말로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 수용성 규산염 조성물의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   입상화공정은,
   배합물을 입상기에 넣어 직경 4~8mm의 크기로 고형물을 제조하는 것을 특징으로 하는 수용성 규산염 조성물의 제조방법.

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