KR20020045134A - 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액, 더욱 상세하게는 질석 20 내지 40 중량%, 비석 5 내지 15 중량%, 황산 5 내지 15 중량% 및 물 40 내지 60 중량%를 교반하여 제조한 것을 특징으로 하는 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 각 원료 성분을 적절한 비율로 혼합 반응시킴으로써, 별도의 가열 과정없이도 미네랄을 단시간에 간단한 공정에 의해 용이하게 고수율로 추출할 수 있으며, 반응 결과 수득된 미네랄 수용액은 20여 가지의 다양한 미네랄 성분을 다량으로 함유하고 있어, 식물 성장 촉진을 위한 사료로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

식물 성장 촉진용 미네랄 수용액 및 이의 제조 방법{A mineral solution for promoting the growth of plant and its preparation method}

본 발명은 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액 및 이의 제조 방법, 더욱 상세하게는 질석과 비석을 원료로 하고, 황산 수용액을 사용하여 제조한, 식물의 성장 촉진용 미네랄 수용액 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 식물은 리비히의 최소량의 법칙에 의해 자신이 흡수할 수 있는 모든 원소중에서 가장 소량의 원소를 기준으로 하여 여러 가지 원소들을 흡수하는 방식을 택하고 있다.

따라서, 미량 요소인 미네랄 성분이 모자라게 되면, 질소(N), 인(P), 칼리(K) 등을 포함하는 유기질 비료를 아무리 많이 준다 하여도, 토양의 산성화만 촉진시킬 뿐, 성장에 필수적인 각종 성분들의 효율적인 흡수가 일어날 수 없으므로, 식물 성장을 위해서는 유기 성분외에 미네랄 성분의 지속적인 주입이 반드시 필요하게 된다.

그러나, 일반적인 알칼리성 농약은 토양에 작용하여 이들 비료의 흡수를 더욱 방해만 하게 되며, 직접적으로 영양분의 흡수를 촉진시켜 식물 성장을 도모하고, 작물의 결실을 향상시키는 역할은 하지 못하고 있다.

현재 농업 및 원예 분야에서는 이러한 미네랄 성분을 효과적으로 제공할 수 있는 비료에 대한 연구가 집중적으로 이루어지고 있는 상황이다.

그중, 미네랄 수용액을 제공하기 위한 종래의 방법으로, 원료로서 견운모를 시용하여 분쇄한 후, 여기에 25%의 황산 수용액을 첨가하고, 100℃의 온도에서 5 내지 20시간 동안 교반하거나, 교반후 게르마늄(Ge)이 포함된 수용액을 1:5의 비율로 혼합한 다음, 48시간 이상 방치하여 침전물 제거후 미네랄 수용액을 수득하는 방법이 있다.

그러나, 견운모로부터 미네랄을 추출하는 상기한 종래 기술은 견운모를 원료로 하므로, 제조 원가면에서 그다지 유리하지 않고, 원료 혼합후 고온 가열 및 장시간 교반 그리고 방치 공정을 거치게 되므로, 전체 제조 공정이 번거롭고 복잡하며, 지나치게 장시간이 소요되고 미네랄 추출 수율도 낮다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 식물 성장시 필요로 하는 각종 미네랄 성분들을 모두 함유하고, 기존의 미네랄 추출 기술에 비해 저렴한 비용으로 단시간에 간단하게 제조가능한 미네랄 수용액 및 이의 제조 방법을 제공하는데 목적을 두고 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액은 질석 20 내지 40 중량%, 비석 5 내지 15 중량%, 황산 5 내지 15 중량% 및 물 40 내지 60 중량%를 교반하여 제조한 것을 특징으로 하는 조성물이다.

또한, 본 발명의 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액은 다음의 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조된다:

(1) 20 내지 40 중량%의 질석과 5 내지 15 중량%의 비석을 분쇄하여 불순물을 제거한 후, 혼합하는 단계,

(2) 상기 질석과 비석의 혼합물에 40 내지 60 중량%의 물을 첨가하는 단계,

(3) 상기 혼합물을 50 내지 70 rpm에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하면서, 5 내지 15 중량%의 황산을 서서히 첨가하여 반응시키는 단계 및

(4) 반응 결과 수득된 슬러리 형태의 생성물을 탈수하여 찌꺼기를 제거하고, 미네랄 수용액을 수득하는 단계.

본 발명은 황산과 물을 적정 비율로 사용하여 질석과 비석으로부터 각종 미네랄 성분들을 추출해내는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 질석(Vermiculite)은 규산판과 알루미나판이 2:1로 결합된 팽창격자형 점토중의 일종으로, 구조상 결정 격자 사이로 수분이나 양이온이 침투할 수 있으며, 열을 가하면 반응에 의해 부풀어오르는 팽창형 광물이어서, 표면적과 응집성 그리고 양이온 치환 능력이 크다는 특징을 가지고 있다. 이는 알루미늄과 철을 포함하여 각종 미네랄 성분들을 특히 많이 포함하고 있어서, 내화재 등의 건축 재료외에도 유기 용제에 용해시켜 이온 반응에 의한 석출 응집제를 제조하여 폐수 처리 분야와 성장 촉진용으로 농축산 및 원예 분야 등 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있는 광물이다.

또한, 비석(Zeolite)은 나트륨, 칼륨 등의 알칼리 금속과 칼슘 등의 알칼리토금속을 다량 함유하고, 구조중에 물분자가 결정수 형태로 존재하는 함수 알루미나 규산염 광물로서, 흡착, 흡습, 양이온 교환성 등의 성질을 가지고 있어서, 정수 및 오염물질 제거, 촉매, 축산용 사료 등 다용도로 사용되는 최근 각광받고 있는 물질이다.

본 발명의 미네랄 수용액은 국내 매장량이 풍부하고, 채광이 용이한 이들 두 광석을 미네랄 원료로 사용하므로, 원료 공급이 원활하고, 제조 원가가 저렴한 장점이 있다.

본 발명의 미네랄 수용액은 상기 두 광석을 미세하게 분쇄하여 각각의 불순물을 제거한 후, 질석과 비석을 20 내지 40 중량%와 5 내지 15 중량%의 비율로 균일하게 혼합하고, 물을 40 내지 60 중량%의 비율로 첨가한 후, 50 내지 70 rpm, 바람직하게는 60 rpm의 속도로 1시간 내지 3시간, 바람직하게는 2시간 동안 교반하여, 슬러리 형태의 생성물을 수득하고, 이를 별도의 탈수 장치에 의해 찌꺼기를 분리해낸 후, 수용액만을 수득하는 방법에 의해 제조한다.

이때 사용하는 황산은 농도 95 내지 98% 및 비중 1.82의 고농도 제품으로, 질석, 비석 및 물의 혼합물에 서서히 조심스럽게 첨가해야 한다.

이렇게 상기 혼합물에 황산을 첨가하게 되면, 황산이 질석, 비석 및 물과 반응하게 되면서, 70 내지 85℃의 열이 약 100 내지 150분 동안 발생하게 된다.

이러한 방출열에 의해 질석과 비석으로부터 미네랄 성분들이 빠르게 황산 수용액내로 용해되면서 추출되게 된다.

따라서, 별도의 가열 과정없이, 각 원료들이 상호 반응하면서 자체적으로 발산되는 열에 의해 미네랄 추출이 이루어지고, 반응 속도도 빨라지게 되어 종래 기술에 비해 단시간에 고농도의 미네랄 수용액을 수득할 수 있다.

이러한 추출 공정 결과, 수득된 생성물은 함수율 60% 정도의 슬러리 형태로 되어 있으므로, 원심분리기나 필터 프레스 같은 별도의 탈수 및 여과 장치를 사용하여 수용액과 찌꺼기를 분리시키고, 이중 수용액만을 수득하여 본 발명의 미네랄 수용액을 제조한다.

본 발명은 미네랄 추출을 위해 강산성의 고농도 황산을 사용하므로, 전체 공정을 수행함에 있어, 교반기 또는 파이프 라인, 탈수 장치 등 모든 반응 용기나 장치의 소재로서 스테인레스 스틸, PVC, FRP 등의 내화학성이 약한 재질로 된 것은 사용하지 않도록 특별히 주의하여야 한다. 이들 소재로 된 것을 사용하여 공정을 수행하는 경우에는 황산에 의해 납, 크롬 등 제거가 거의 불가능한 각종 유해 성분들이 녹아 나오게 되므로, 이를 사전에 방지하기 위해서는 모든 공정에 유리 코팅이나 테프론 코팅이 된 용기나 장치를 사용하도록 한다.

본 발명의 미네랄 수용액은 질석, 비석, 황산 및 물을 3 : 1 : 1 : 5의 중량비로 혼합하여 제조하는 것이 더욱 바람직하다.

이러한 방법에 의해 제조된 본 발명의 미네랄 수용액은 pH 0.3 내지 1의 강산성 용액으로, 비중이 1.2인 액체이다.

본 발명의 미네랄 수용액에 대한 성분 분석 결과가 하기 표 1로서 제시되어 있다.

번호	원소	함량
1	Fe	22.7 g/ℓ
2	Al	9.1 g/ℓ
3	Mg	2.7 g/ℓ
4	K	1.5 g/ℓ
5	Ti	832 ㎎/ℓ
6	Mn	559 ㎎/ℓ
7	P	216 ㎎/ℓ
8	Ca	129 ㎎/ℓ
9	Na	101 ㎎/ℓ
10	Si	55 ㎎/ℓ
11	Zn	42 ㎎/ℓ
12	Se	32 ㎎/ℓ
13	V	19 ㎎/ℓ
14	Cu	8 ㎎/ℓ
15	Ge	8 ㎎/ℓ
16	Co	7 ㎎/ℓ
17	Ni	7 ㎎/ℓ
18	Mo	4 ㎎/ℓ
19	Li	4 ㎎/ℓ
20	유리 황산	25 g/ℓ

본 발명의 미네랄 수용액은 상기 표 1로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 20여 가지에 이르는 다양한 미네랄 성분을 다량 함유하고 있어, 비료 첨가제로서 사용시 식물 성장을 촉진시키고, 작물의 결실을 증대시키는 등 하기 표 2에 제시된 바와 같은 작용에 의해 작물 재배에 많은 도움을 준다.

원소	성분명	효능 및 기능
Fe	철	엽록소 생성촉진, 호흡관련효소 구성, 식물성장 촉진
Mn	망간	산화효소 작용 향상, 엽록소 생성 촉진, 체내 산화환원작용 촉진
N	질소	양분 흡수 및 동화작용 촉진, 단백질 구성 조정 성분, 뿌리 발육 관계
P	인	핵단백질 구성 성분, 호흡 작용, 발아 및 분열 촉진
K	칼리	탄수화물의 합성, 동화작용, 체내 수분생리조절
Ca	칼슘	체내의 유기산 중화, 뿌리 발육 촉진
Mg	마그네슘	염록소 구성 성분, 인산의 이동 관계
Si	규산	줄기, 잎의 표피 세포 규화 촉진
B	붕소	세포 분열 촉진, 화분의 수정 향상
Zn	아연	단백질, 전분의 합성 도모, 산화 환원 효소 생성
Cu	구리	호흡 작용 관계
Mo	몰리브덴	질소 환원, 단백질 합성, 근류균의 생육 신장
Cl	염소	섬유화 작용 신장, 병해 저항성 신장

본 발명의 미네랄 수용액은 전술한 바와 같이, 20여 가지의 다양한 미네랄 성분을 함유하고 있으므로, 이들을 가축 사료용으로 사용하게 되면, 동물 체내로 상기 미네랄 성분들이 흡수됨으로써, 동물의 기초 신진 대사를 촉진시켜 성장을 촉진시키고, 육질을 향상시키며, 질병에 대한 면역성을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 미네랄 수용액은 20여 가지의 미네랄 성분이 상호 작용하여 수중의 콜로이드상 현탁 물질을 비분산성의 응집물로 전환시킴과 동시에, 수중에 용해된 유기물을 석출(불용화)시켜 상기 응집물과 함께 응집시키는 작용을 하므로, 폐수 처리제로서도 사용할 수 있는 것이다. 따라서, 이러한 용도로 본 발명의 미네랄 수용액을 사용하게 되면, 수중의 콜로이드상 현탁 물질은 여러 종류의 폐수 처리용 응집제들을 사용하여 응집 제거하고, 수중에 용해된 유기물질은 활성오니법과 같은 별도의 유기물 처리 공정을 통해 폐수 정화 처리하여야 했던 종래 기술에 비해, 현탁 물질과 수용성 유기물을 동시에 간단하게 제거할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 적조 발생 지역에 본 발명의 미네랄 수용액을 투입하는 경우, 소량으로도 적조 생물을 95%까지 사멸시킬 수 있어, 적조 방제용으로 황토를 사용하는 종래의 방법에 비하여, 단시간에 뛰어난 적조 제거 효과를 발휘하고, 황토 침전으로 인해 야기되는 생태계 파괴 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 해양 생물의 사료 첨가제로서도 우수한 작용을 나타낸다.

본 발명의 미네랄 수용액은 원료 공급이 원활하고, 가격이 저렴한 질석과 비석을 원료로 하여 제조된 것으로, 20여 가지의 다양한 미네랄 성분을 다량으로 함유하고 있어, 식물 성장 촉진을 위한 사료로서 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의하면, 질석과 비석에 적정 비율의 황산 수용액을 반응시킴으로써, 별도의 가열 과정없이도 미네랄을 단시간에 간단한 공정에 의해 용이하게 고수율로 추출할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 질석 20 내지 40 중량%, 비석 5 내지 15 중량%, 황산 5 내지 15 중량% 및 물 40 내지 60 중량%를 교반하여 제조한 것을 특징으로 하는 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 질석, 비석, 황산 및 물을 3 : 1 : 1 : 5의 중량비로 혼합 교반하여 제조한 것을 특징으로 하는 식물 성장 촉진용 미네랄 수용액 조성물.
3. (1) 20 내지 40 중량%의 질석과 5 내지 15 중량%의 비석을 분쇄하여 불순물을 제거한 후, 혼합하는 단계,

   (2) 상기 질석과 비석의 혼합물에 40 내지 60 중량%의 물을 첨가하는 단계,

   (3) 상기 혼합물을 50 내지 70 rpm에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하면서, 5 내지 15 중량%의 황산을 서서히 첨가하여 반응시키는 단계 및

   (4) 반응 결과 수득된 슬러리 형태의 생성물을 탈수하여 찌꺼기를 제거하고, 미네랄 수용액을 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 수용액 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 단계 (1) 및 (2)에서, 질석, 비석, 황산 및 물을 3 : 1 : 1 : 5의 중량비로 혼합 교반하여 제조한 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 단계 (3)에서, 혼합물을 60 rpm에서 2시간 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 방법.