KR20040056535A - 탄소질 함유 토양 개량재 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소질 함유 토양 개량재 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 제강 슬래그 20 내지 50 중량%, 점토 20 내지 50 중량%, 섬유상 유기물 15 내지 60 중량%를 혼합하고, 상기 혼합물을 평균 입경 1 내지 2mm를 갖도록 성형하여 성형체를 제조하고, 상기 성형체를 불활성 분위기 중에서 800 내지 1000℃의 온도로 30분 내지 1시간동안 소성하는 공정으로 제조된다.

본 발명의 토양 개량재는 심하게 산성화된 토양을 짧은 시간 안에 중화시킬 수 있으며, 또한 장기적으로는 혼합된 점토 및 섬유상 유기물에 기인하는 기공 및 탄소질에 의해 우수한 통기성 및 통수성이 확보되고 지속적인 토양 개량 효과를 얻을 수 있다.

Description

탄소질 함유 토양 개량재 및 그의 제조 방법{POROUS SOIL MODIFIER AND METHOD OF PREPARING SAME}

[산업상 이용 분야]

본 발명은 탄소질 함유 토양 개량제 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물이 부착서식할 수 있으며 토양의 생식력을 회복시킬 수 있는 탄소질 함유 토양 개량제 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

제강 공정에서는 지금(base metal)을 추출한 후에 산화칼슘과 산화마그네슘이 주성분이고, 상??량의 자유 산화 칼슘을 포함하여 높은 염기성을 나타내는 염기성 슬래그가 부산물로서 발생된다. 이러한 염기성 슬래그를 제강슬래그라고 하며, 이러한 제강슬래그는 기계적 강도가 높고 화학적 강도는 낮아 활용되지 않고 대부분 단순매립되고 있는 실정이다.

이러한 제강슬래그 활용에 대해서는 규산염광석, 유리먼지, 석탄회 등을 첨가하여 소량의 산화칼슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨을 가진 수세슬래그를 제조하는 방법(일본 특허 공개 소 61-21794 호) 등이 있다. 그러나 이 방법은 지금을 추출하는 공정에서 제강슬래그를 파쇄하는 과정에서 발생되는 미세한 슬래그에 대해서는 적용할 수 없다.

본 발명은 재강슬래그를 이용하여 미생물이 부착서식할 수 있는 탄소질 함유 토양 개량재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 방법으로 제조된 탄소질 함유 토양 개량재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제강 슬래그 20 내지 50 중량%, 점토 20 내지 50 중량%, 섬유상 유기물 15 내지 60 중량%를 혼합하고; 상기 혼합물을 평균 입경 1 내지 2mm를 갖도록 성형하여 성형체를 제조하고; 상기 성형체를 불활성 분위기 중에서 800 내지 1000℃의 온도로 30분 내지 1시간동안 소성하는 공정을 포함하는 탄소질 함유 토양 개량재의 제조 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 단순 매립되고 있는 제강 슬래그, 특히 지금 추출 공정시 발생되는 미세한 제강슬래르 분말을 이용한 탄소질 함유 토양 개량재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 토양 개량재는 급속한 토양 중화 효과를 나타내며, 점토를 이용함에 따라 제강 슬래그 입자들이 비산되지 않고 토양에 적절히 안치될 수 있고, 섬유상 유기물에 의하여 생성된 탄소질 및 기공에 의해 유익한 토양미생물의 서식거점과 통기성 및 통수성을 확보할 수 있다.

본 발명의 토양 개량재 제조 방법은 먼저, 제강 슬래그 20 내지 50 중량%, 섬유상 유기물 15 내지 60 중량% 및 점토 20 내지 50 중량%를 혼합한다.

상기 섬유상 유기물이라 함은 볏짚, 폴리에틸렌 튜브, 목재칩, 천연 야자수 열매의 각질을 이용하여 제조된 야자각 섬유 등 고온의 산화분위기에서는 완전연소되거나 약간의 회분을 남기는 일반적인 유기물을 말한다. 이 섬유상 유기물은 토양 개량재 제조시 성형강도를 높여주는 효과와 불활성 분위기 하에서의 소성 후 수분 및 공기의 유통이 원활하게 일어나는 통로가 되는 기공 및 유익한 토양미생물의 서식거점이 되는 탄소질을 제공하는 역할을 한다. 따라서 불활성분위기 중에서의 소성 후 기공 및 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.

상기 점토는 제강슬래그 및 섬유상 유기물이 비산되지 않도록 결합시켜주는 역할과 더불어 제강슬래그의 용출속도를 조절하는 기능을 제공한다. 또한 점토는 성형성이 우수하고 소성 후 시비되었을 때 토양과의 상성이 가장 좋다.

상기 제강 슬래그로는 제강 공정에서 발생되는 염기성 슬래그는 모두 이용이 가능하며, 특히 지금 추출시 분쇄 과정에서 발생되는 미세한 제강 슬래그도 이용할 수 있다.

상기 제강 슬래그는 20 내지 50 중량%, 점토는 20 내지 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 20 중량% 미만일 경우에는 성형성이 극히 불량하며 50 중량% 초과시에는 목적하는 토양 개량재의 효과가 저하된다.

상기 섬유상 유기물의 양은 15 내지 60 중량%의 범위 내에서, 제강슬래그와 점토의 양을 합한 양의 나머지가 되도록 조절하여 사용하면 된다. 다시 말해 제강슬래그 50 중량%, 점토 30중량%인 경우 섬유상 유기물의 양은 20 중량%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 토양 개량재 제조를 보장한다.

상기 혼합물을 1mm 내지 2mm 크기로 성형하고, 이 성형체를 800 내지 1000℃ 온도에서 질소 분위기 또는 아르곤 분위기 등 산화 및 연소가 일어나지 않는 불활성 분위기 중에서 소성한다.

이와 같이 상기 소성 공정을 불활성 분위기 하에서 실시하면 일반적으로 400℃ 정도에서 연소되어 증발 제거되는 탄소를 제조되는 토양 개량재에 많이 잔존시킬 수 있어 우수한 통기성 및 통수성을 확보할 수 있어 바람직하다.

상기 소성 온도를 800℃ 미만에서 실시하면, 불활성 분위기 중에서의 탄화가 충분히 이루어지지 않을 수 있으며, 1000℃ 초과 온도에서는 불필요하게 제조비용이 높아진다. 또한 소성시간은 소성온도에 반비례하여 소성온도가 높을수록 소성시간을 짧게 할 수 있다. 그러나 30분 미만일 때는 소성강도가 낮아 다시 미세한분말이 비산될 수 있으며 1시간 이상일 경우에는 제조시간이 길어지고 제조비용이 많이 들어 불리해진다.

이하 본 발명을 더욱 잘 이해하기 위하여 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나 이 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명이 이 실시예에 국한되는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 8)

제강슬래그, 점토 및 가늘게 파쇄된 볏짚을 하기 표 1 내지 3에 나타낸 비율로 혼합하고, 이 혼합물을 약 1mm 내외로 성형한 다음 불활성 분위기인 질소분위기 하에서 하기 표 1 내지 3에 나타낸 온도로 30분 동안 소성하여 토양 개량재를 제조하였다.

제조된 토양 개량제를 토양산도 4.0의 극도로 산성화된 토양 90 중량%에 10중량%의 양으로 혼합하고, 그 혼합물의 10중량%에 해당하는 증류수를 가하여 다시 혼합하였다. 투수효과를 알아보기 위하여 매시간 다시 혼합하면서 12시간 후 측정한 토양산도를 표 1, 표 2, 표 3에 각각 나타내었다.

	비율(중량%)	소성온도(℃)	경과시간(시간)	토양산도(pH)
	제강슬래그				점토	볏짚
실시예 1	20	20	60	800	1	5.1
					12	6.7
				900	1	5.3
					12	6.5
				1000	1	5.2
					12	6.3
실시예 2	20	35	45	800	1	5.2
					12	4.2
				900	1	4.4
					12	4.1
				1000	1	4.9
					12	5.1
실시예 3	20	50	30	800	1	5.5
					12	5.9
				900	1	6.0
					12	6.6
				1000	1	4.3
					12	5.2

	비율(중량%)	소성온도(℃)	경과시간(시간)	토양산도(pH)
	제강슬래그				점토	볏짚
실시예 4	35	20	45	800	1	7.1
					12	6.9
				900	1	6.1
					12	7.1
				1000	1	7.2
					12	6.2
실시예 5	35	35	30	800	1	6.1
					12	6.9
				900	1	5.3
					12	6.7
				1000	1	7.1
					12	7.9
실시예 6	35	50	15	800	1	6.1
					12	6.3
				900	1	6.9
					12	7.2
				1000	1	5.5
					12	6.5

	비율(중량%)	소성온도(℃)	경과시간(시간)	토양산도(pH)
	제강슬래그				점토	볏짚
실시예 7	50	20	30	800	1	6.5
					12	7.9
				900	1	7.0
					12	7.5
				1000	1	7.8
					12	7.9
실시예 8	50	35	15	800	1	7.0
					12	8.3
				900	1	7.1
					12	7.8
				1000	1	7.2
					12	8.5

상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 내지 8의 토양 개질제를 pH가 4.-인 산성화가 심한 토양에 첨가한 결과, pH가 증가하는, 즉 중화되었음을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1 내지 8의 토양 개질제는 산성화가 심한 토양 중화 효과가 우수함을 알 수 있다.

본 발명의 토양 개량재는 심하게 산성화된 토양을 짧은 시간 안에 중화시킬 수 있으며, 또한 장기적으로는 혼합된 점토 및 섬유상 유기물에 기인하는 기공 및 탄소질에 의해 우수한 통기성 및 통수성이 확보되고 지속적인 토양 개량 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 제강 슬래그 20 내지 50 중량%, 점토 20 내지 50 중량%, 섬유상 유기물 15 내지 60 중량%를 혼합하고;

   상기 혼합물을 평균 입경 1 내지 2mm를 갖도록 성형하여 성형체를 제조하고;

   상기 성형체를 불활성 분위기 중에서 800 내지 1000℃의 온도로 30분 내지 1시간동안 소성하는

   공정을 포함하는 탄소질 함유 토양 개량재의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 분위기는 질소 분위기 또는 아르곤 분위기인 탄소질 함유 토양 개량재의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항의 방법으로 제조된 우수한 탄소질 함유 토양 개량제.