KR20030018818A

KR20030018818A - 투수성이 우수한 토양개량재 제조방법

Info

Publication number: KR20030018818A
Application number: KR1020010053386A
Authority: KR
Inventors: 한상무
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-06
Also published as: KR100601083B1

Abstract

본 발명은 제철소의 제강공정에서 발생되는 염기성 전로슬래그 분말을 이용하여 산성화된 토양을 중화하는 토양개량재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 그 목적은 지금 추출 후의 미세한 제강슬래그를 재활용하여, 급속적이면서도 지속적인 토양중화효과를 가지는 토양개량재를 제조하는 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 지금(地金)을 추출한 미세한 전로슬래그 20-50 중량%, 섬유상 유기물 15-60 중량%, 점토 20-50 중량%를 혼합하고, 1-2 mm 크기로 성형한 다음 400-600 ℃ 온도에서 30분-1시간 동안 소성하여 투수성이 우수한 토양개양재를 제조한다.

Description

투수성이 우수한 토양개량재 제조방법 {METHOD OF PREPARING POROUS SOIL MODIFIER WITH GOOD PERMEABILITY}

[산업상 이용 분야]

본 발명은 심하게 산성화된 토양을 급속히 중화하여 토양의 생식력을 회복시킬 수 있는 토양개량재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제강슬래그로부터 지금을 추출하는 공정에서 발생되는 미세한 제강슬래그와 점토, 섬유상 유기물을 이용하여 투수성이 우수한 토양개량재를 제조하는 방법에 대한 것이다.

[종래 기술]

제강공정에서는 용강 중의 불순물을 제거하는 염기성 슬래그가 부산물로서 발생되며 이 슬래그의 주성분은 산화칼슘과 산화마그네슘 등이다. 또한 상당량의 자유산화칼슘이 포함되어 있어 높은 염기성을 나타낸다. 제강슬래그는 기계적 강도가 높고 화학적 강도는 낮아, 지금을 추출한 후의 제강슬래그는 대부분 단순매립되고 있다. 또한 지금추출을 위해 제강슬래그를 파쇄하는 과정에서 발생되는 미세한 제강슬래그는 그 처리가 어려운 실정이다.

이러한 제강슬래그 활용에 대해서는 규산염광석, 유리먼지, 석탄회 등을 첨가하여 소량의 산화칼슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨을 가진 수세슬래그를 제조하는 방법(일본 공개특허공보(A) 소61-021794) 등이 있으나, 이 방법은 지금 추출 후의 미세한 슬래그에 대해서는 적용할 수 없다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 지금 추출 후의 미세한 제강슬래그를 재활용하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 미세한 제강슬래그를 활용하여, 급속적이면서도 지속적인 토양중화효과를 가지는 토양개량재를 제조하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 제강슬래그 20-50중량%, 점토 20-50중량%, 및 섬유상 유기물 15-60중량%를 혼합하고, 혼합물을 1-2 mm로 성형한 다음, 성형체를 400-600 ℃에서 소성함으로써, 투수성이 우수한 토양개량재를 제조한다.

이하 본 발명에 따른 투수성이 우수한 토양개량재 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 제강슬래그, 점토 및 섬유상 유기물을 이용하여 토양개량재를 제조하는데, 미세한 제강슬래그 분말은 급속한 토양중화효과를 위해 사용하는 것이고, 점토를 이용하여 제강슬래그 입자들이 비산되지 않고 토양에 적절히 안치되도록 하며, 섬유상 유기물에 의하여 생성된 탄소질 및 기공에 의해 유익한 토양미생물의 서식거점과 통기성 및 통수성이 확보되도록 한다.

본 발명에 따른 토양개량재를 제조하기 위해서는, 먼저, 지금추출을 위해 제강슬래그를 파쇄하는 과정에서 발생되는 미세한 제강슬래그 20-50중량%와, 섬유상 유기물 15-60 중량%를 점토 20-50 중량%와 함께 혼합한다.

혼합된 원료는 1-2 mm 크기로 성형하여 400-600 ℃ 온도로 산화분위기 또는 공기 중에서 소성함으로써 토양개량재를 제조한다.

여기서 섬유상 유기물이라 함은 볏짚, 폴리에틸렌 튜브, 목재칩, 야자각섬유 등, 400℃ 이상 산화분위기에서 완전연소되거나 50 중량% 이하의 탄화수율을 보이는 제반 유기물을 말한다.

이러한 섬유상 유기물은 토양개량재 제조시 성형강도를 높여주는 효과와 소성 후 수분 및 공기의 유통이 원활하게 일어나는 통로가 되는 기공 및 유익한 토양미생물의 서식거점이 되는 탄소질을 제공하는 역할을 한다.

따라서 소성 후 완전연소되거나 탄소질만을 남기고 탄화되는 유기물이라면 어떠한 것이라도 사용이 가능하지만, 투수성 확보를 위해 가급적 섬유상으로 되어 있는 것이 유리하다. 또한 토양에 유해한 중금속 등을 포함하지 않아야 한다.

점토는 미세한 제강슬래그가 비산되지 않도록 결합시켜주는 역할과 더불어 제강슬래그의 용출속도를 조절하는 기능을 제공한다. 또한 성형성이 우수하고 소성 후 시비되었을 때 토양과의 상성이 가장 좋다.

제강슬래그는 20-50 중량%, 점토는 20-50 중량% 범위 내에서 그 양을 조절할 수 있다. 제강슬래그를 20 중량% 미만으로 하면 장기적인 중화효과를 기대하기 어려우며 50 중량% 초과시에는 성형성 저하 및 소성 후 강도저하로 불리하다.

점토의 양은 제강슬래그의 양 및 성형성에 맞추어 적절히 조절할 수 있다. 그러나 점토의 양이 20중량% 미만일 경우에는 성형성이 극히 불량하며, 50중량% 초과시에는 목적하는 토양개량재의 효과가 저하된다.

제강슬래그와 점토의 양을 합한 양의 나머지가 섬유상 유기물의 양이 된다. 다시 말해 제강슬래그 50중량%, 점토 30중량%인 경우 섬유상 유기물의 양은 20중량%로 결정된다.

그러나, 사용되는 섬유상 유기물의 탄화거동에 따라, 우선 섬유상 유기물의 사용량을 정하고 그에 따라 제강슬래그 및 점토의 사용량을 결정할 수도 있다. 어떤 경우이건 각 원료의 사용비율은 상기한 중량% 범위 내로 정하는 것이 최적의 토양개량재 제조를 보장한다.

성형은 1-2 mm 크기로 하는 것이 바람직한데, 이는 1 mm 미만일 경우 비산의 우려가 있고, 2 mm를 초과할 경우 토양과의 혼합성이 떨어지기 때문이다.

소성은 강도부여와 유기물 분해를 목적으로 수행하는 것이며, 400℃ 미만 온도에서는 소성강도 저하 및 불완전한 탄화가 문제로 되며, 600℃ 초과 온도에서는 불필요하게 제조비용이 높아지므로, 소성 온도는 400-600 ℃인 것이 바람직하다.

또한, 소성시간은 소성온도와 관련되는데 소성온도가 높을수록 소성시간을 짧게 할 수 있다. 그러나, 소성시간이 30분 미만일 때는 소성강도가 낮아 다시 미세한 분말이 비산될 수 있으며 1시간 이상일 경우에는 제조시간이 길어지고 제조비용이 많이 들어 불리해진다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

실시예 1 내지 3

제강슬래그, 점토 및 가늘게 파쇄된 볏짚을 아래의 표 1(실시예 1), 표 2(실시예 2), 표 3(실시예 3)과 같은 비율로 혼합, 성형, 소성하여 토양개량제를 제조하였다.

제조된 토양개량제를 토양산도 4.0의 극도로 산성화된 토양에 10중량% 혼합하고, 그 혼합물의 10중량%에 해당하는 증류수를 가하여 다시 혼합하였다. 투수효과를 모사하기 하기 위하여 시간마다 다시 혼합하면서 12시간 후 측정한 토양산도를 표 1, 표 2, 표 3에 나타내었다.

비율 (중량%)	온도(℃)	시간(시간)	산도(pH)
제강슬래그				점토	볏짚
20	20	60	400	0.5	5.5
				1	6.0
			500	0.5	5.4
				1	5.2
			600	0.5	5.6
				1	5.7
20	35	45	400	0.5	5.9
				1	4.8
			500	0.5	4.9
				1	4.3
			600	0.5	4.9
				1	5.2
20	50	30	400	0.5	5.6
				1	5.8
			500	0.5	6.1
				1	6.2
			600	0.5	4.9
				1	5.4

비율 (중량%)	온도(℃)	시간(시간)	산도(pH)
제강슬래그				점토	볏짚
35	20	45	400	0.5	7.2
				1	6.9
			500	0.5	6.7
				1	7.1
			600	0.5	7.0
				1	6.5
35	35	30	400	0.5	6.3
				1	6.3
			500	0.5	5.5
				1	6.5
			600	0.5	7.5
				1	7.6
35	50	15	400	0.5	6.0
				1	6.5
			500	0.5	6.8
				1	7.0
			600	0.5	5.9
				1	6.5

비율(중량%)	온도(℃)	시간(시간)	산도(pH)
제강슬래그				점토	볏짚
50	20	30	400	0.5	7.1
				1	7.9
			500	0.5	7.4
				1	7.5
			600	0.5	7.8
				1	7.6
50	35	15	400	0.5	7.1
				1	6.8
			500	0.5	7.0
				1	7.0
			600	0.5	7.9
				1	8.5

표 1 내지 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 토양개량재는 심하게 산성화된 토양을 짧은 시간 안에 중화시킴을 확인할 수 있었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 토양개량제 제조방법에서는 지금 추출 후의 미세한 제강슬래그를 재활용하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 미세한 제강슬래그를 활용하여 제조된 토양개량재는 산성화된 토양을 짧은 시간 안에 중화시키고 토양중화효과가 지속적인 효과가 있다.

Claims

제강슬래그 20-50 중량%, 점토 20-50 중량%, 및 섬유상 유기물 15-60 중량%를 혼합하는 단계;

상기 혼합물을 1-2 mm로 성형하는 단계;

상기 성형체를 400-600 ℃에서 소성하는

공정을 포함하는 투수성이 우수한 토양개량재 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 섬유상 유기물은 볏짚, 폴리에틸렌 튜브, 목재칩, 야자각섬유를 포함하여, 400℃ 이상 산화분위기에서 완전연소되거나 50 중량% 이하의 탄화수율을 보이는 유기물인 것을 특징으로 하는 투수성이 우수한 토양개량재 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 소성은 30분 내지 1시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 투수성이 우수한 토양개량재 제조 방법.