KR20050105357A - 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법에 관한 것으로, 야적된 석고를 운반하여 원료투입구(1)에 투입하고, 투입된 석고를 1차파쇄기(2)에서 10메쉬에 98%, 50메쉬에 50% 이상 통과하는 입도로 분쇄하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 분쇄된 석고분말을 1차건조기(3)에서 내부온도 100 ~ 350℃의 조건으로 함수율 5%이내로 건조시키는 제2단계와; 상기 제2단계에서 건조된 석고분말을 1차선별기(4)에서 선별하여 큰 입도의 석고분말은 1차파쇄기(2)로 재투입시키고, 작은 입자의 선별된 석고분말은 저장고(5)에 저장시키는 제3단계와; 발효부산물을 탱크롤리 차량으로 운송하여 저장탱크(8)에 저장하고, 저장탱크(8)에 저장된 발효부산물을 물, 황산, 암모니아 등과 일정비율 혼합하여 교반기가 장착된 조절탱크(9)에서 수분, 점도, pH 등을 조절하는 제4단계와; 상기 저장고(5)에 저장된 석고분말의 95 ~ 50중량%를 조립기(10)에 투입하고, 상기 조절탱크(9)에서 조절된 발효부산물 5 ~ 50%를 상기 조립기(10)에 투입된 석고분말에 스프레이하여 석고분말을 구형으로 조립형성시키는 제5단계와; 상기 조립기(10)에서 구형으로 조립된 입자를 2차건조기(11)에서 내부온도 100 ~350℃로 함수율 3% 이내로 건조시키는 제6단계와; 상기 2차건조기(11)에서 건조된 입자를 2차선별기(12)에서 1 ~ 5의 크기로 선별하여 1mm 이하의 크기는 상기 저장고(5)에 재투입 시키고, 5mm 이상의 크기는 2차파쇄기(14)로 투입시키는 제7단계와; 상기 2차선별기(12)에서 선별된 입자를 냉각기(13)에서 상온까지 냉각시키는 제8단계와; 상기 냉각기(13)에서 냉각된 입자를 3차선별기(15)에서 제품 수요자가 요구하는 입자크기로 선별하여 입상제품 저장고(16)에 저장하는 제9단계와; 상기 입상제품 저장고(16)에 저장된 입자를 단위포장하는 완료단계로 이루어지는 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법을 제공한다.

그러므로, 다량의 수분이 함유된 석고를 건조시키고 분쇄하여 그 분말 원료에 적정 비율의 발효부산물을 직접 스프레이하여 조립기의 회전력으로 응집을 촉진시켜 구형의 석고입자를 형성시키며 그 석고입자를 건조시켜서 적당한 경도를 가지는 입상 석고비료가 제조되므로 경도가 높고 흡수 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있게 되며, 이에 따라 살포시 바람에 날리지 않고, 시비 후에는 토양에서의 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 입상의 석고비료를 제조시 함수율이 3% 이내가 되도록 제조되어 입상의 석고비료가 적당한 수분을 가지므로 포장된 석고비료가 뭉치지 않게 되고, 이에 따라 석고비료의 취급 및 살포가 용이해 질 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법 {Granular gypsum fertilizer manufacture method that use condensed molasses soluble}

본 발명은 석고비료의 제조방법에 관한 것으로, 특히 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 석고(Gypsum, CaSO₄·2H₂O)는 천연적으로 퇴적암 형태로 퇴적되어 있기도 하지만, 대부분 인삼비료를 제조할 때 부산물로 산출된다. 비료제조 부산물로 나오는 석고는 비료제조 공정에서 황산을 첨가하여 pH가 2~3 정도로 강산성을 나타낸다. 석고의 생성 과정은 다음과 같다.

이와 같은 과정에 의하여 약 3.3톤의 인광석 분말에 2.8톤의 황산을 가하여 1톤의 인산질 비료를 제조하는 과정에서 약 5톤의 석고가 생산된다. 우리나라에서는 매년 230만 톤의 석고가 비료제조 과정에서 생산되어 석고보드, 시멘트 원료 등 건축자재로 쓰이고 나머지는 적재되어 현재 약 20,000천톤에 이른다고 한다.

그리고, 석고의 조성은 CaSO₄ㆍ2H₂O로 석회와 황산기가 주성분이다. 일반 농경지에 석회 또는 유황 성분을 공급할 목적으로 석고를 시용할 수 있으나 일반농경지에 석고를 시용하면 토양 pH를 더욱 낮추는 것이 문제가 된다. 따라서 pH가 높은 석탄회와 석고를 혼합하여 토양개량제로서의 가능성 연구는 수행되었으며 이에 관한 특허(특1999-0046573)도 공개되었다.

또한, 새로 간척된 토양과 같이 pH가 높은 특수한 토양에 석고를 시용하면 Ca 성분이 토양을 입단화 함으로써 투수 속도를 빠르게 함과 동시에, 간척지 토양 표토에 너무 많아 문제가 되고 있는 Na+와 Mg2+를 Ca2+로 치환하여 신속한 제염을 기대할 수 있으며, 높은 pH를 알맞게 낮추며, 교질점토의 안정화와 염기의 균형공급을 통하여 토양 개량 효과가 인정되어 현재 영농에 일부 활용되고 있다.

따라서, 방치되거나 매립하는 석고의 재활용과 석고의 적절한 사용을 위해, 2003년 8월 5일 농촌진흥청 고시 제2003-13호를 통하여 비료관리법에 의한 비료공정 규격에 부산석고비료를 신설하여 석고비료를 제조 공급하고 있다.

그런데, 현재 시판되고 있는 부산석고비료는 수분 함유량이 많으며, 분말화 되어 있기 때문에 시비하는데 불편한 문제가 있었다. 특히, 보관장에 적재되어 있는 석고의 수분은 20% 이상을 함유하고 있다.

이에 따라, 적당한 수분과 취급 및 시용하기 편리한 형태의 석고비료 개발이 요구되어 있는 실정이다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 발효부산물을 조립재로 하여 적당한 함수율과 경도를 가지며, 취급 및 살포가 용이한 입상의 석고비료가 제조되도록 한 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법은, 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법에 있어서, 야적된 석고를 운반하여 원료투입구에 투입하고, 투입된 석고를 1차파쇄기에서 10메쉬에 98%, 50메쉬에 50% 이상 통과하는 입도로 분쇄하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 분쇄된 석고분말을 1차건조기에서 내부온도 100 ~ 350℃의 조건으로 함수율 5%이내로 건조시키는 제2단계와; 상기 제2단계에서 건조된 석고분말을 1차선별기에서 선별하여 큰 입도의 석고분말은 1차파쇄기로 재투입시키고, 작은 입자의 선별된 석고분말은 저장고에 저장시키는 제3단계와; 발효부산물을 탱크롤리 차량으로 운송하여 저장탱크에 저장하고, 저장탱크에 저장된 발효부산물을 물, 황산, 암모니아 등과 일정비율 혼합하여 교반기가 장착된 조절탱크에서 수분, 점도, pH 등을 조절하는 제4단계와; 상기 저장고에 저장된 석고분말의 95 ~ 50중량%를 조립기에 투입하고, 상기 조절탱크에서 조절된 발효부산물 5 ~ 50%를 상기 조립기에 투입된 석고분말에 스프레이하여 석고분말을 구형으로 조립형성시키는 제5단계와; 상기 조립기에서 구형으로 조립된 입자를 2차건조기에서 내부온도 100 ~350℃로 함수율 3% 이내로 건조시키는 제6단계와; 상기 2차건조기에서 건조된 입자를 2차선별기에서 1 ~ 5의 크기로 선별하여 1mm 이하의 크기는 상기 저장고에 재투입 시키고, 5mm 이상의 크기는 2차파쇄기로 투입시키는 제7단계와; 상기 2차선별기에서 선별된 입자를 냉각기에서 상온까지 냉각시키는 제8단계와; 상기 냉각기에서 냉각된 입자를 3차선별기에서 제품 수요자가 요구하는 입자크기로 선별하여 입상제품 저장고에 저장하는 제9단계와; 상기 입상제품 저장고에 저장된 입자를 단위포장하는 완료단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 다량의 수분이 함유된 석고를 건조시키고 분쇄하여 그 분말 원료에 적정 비율의 발효부산물을 직접 스프레이하여 조립기의 회전력으로 응집을 촉진시켜 구형의 석고입자를 형성시키며 그 석고입자를 건조시켜서 적당한 경도를 가지는 입상 석고비료가 제조되므로 경도가 높고 흡수 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있게 되며, 이에 따라 살포시 바람에 날리지 않고, 시비 후에는 토양에서의 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 입상의 석고비료를 제조시 함수율이 3% 이내가 되도록 제조되어 입상의 석고비료가 적당한 수분을 가지므로 포장된 석고비료가 뭉치지 않게 되고, 이에 따라 석고비료의 취급 및 살포가 용이해 질 수 있는 등의 효과가 있다.

본 발명의 추체적 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도1은 본 발명 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법의 공정순서를 보이는 공정도로써, 이는 발효부산물을 조립재로 하여 입상 석고비료를 제조하는 것이다.

발효부산물은 원당이나 당밀에 유안을 첨가하여 발효시킨 균체를 분리하고 남은 폐기물을 다시 농축, 분리하여 생산된 검은색을 띄는 점질성 액체로서 질소성분과 유기물을 다량 함유하고 있다. 현재 사료제조 및 비료제조시 사용되는 조립제나 제4종복비의 원료 등으로 일부 사용되고 있으나, 대부분은 적당한 가공처리를 거쳐 해양투기방법으로 처리하고 있다.

특히 라이신 생산 과정에서 발생하는 발효부산물(Condensed molasses soluble, CMS)은 유기물을 약 60%정도 함유하며 총질소 함량도 약 7%정도로 대단히 높으며, 조미료인 글루타민산 소다를 생산시 발생되는 발효 부산물은 질소 4% 이상인 아미노산 발효부산 액비로서 시판되고 있다.

이들 발효부산물들은 토양과 식물체에 양분공급물질로 이용될 수 있으며, 당이나 아미노산 등 작물에 유용한 성분을 많이 함유하고 있어 양질의 새로운 유기물자원 확보, 환경오염 경감, 자원의 효율적인 재활용이라는 측면에서 농업적 이용은 상당한 의미를 갖는다.

이러한 특성을 가지는 발효부산물을 조립재로 하는 본 발명 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법은 도1과 같은 공정에 의해 제조되는바, 먼저 제1단계로 야적된 석고를 운반하여 원료투입구(1)에 투입하고, 투입된 석고를 1차파쇄기(2)에서 10메쉬에 98%, 50메쉬에 50% 이상 통과하는 입도로 분쇄한다.

제1단계에서 분쇄된 석고분말은 제2단계를 통하여 1차건조기(3)에서 내부온도 100 ~ 350℃의 조건으로 함수율 5%이내로 건조시키는바, 이는 석고분말이 함유한 수분 20%를 수분 함수율 5%이내로 낮추는 것이다.

제2단계에서 건조된 석고분말을 제3단계를 통하여 1차선별기(4)에서 선별하는바, 이는 큰 입도의 석고분말은 1차파쇄기(2)로 재투입시키고, 작은 입자의 선별된 석고분말은 저장고(SILO)(5)에 저장하고, 성분을 보증할 경우나 제올라이트와 같은 보조제를 혼합할 경우는 보조 저장고(6)에 별도로 저장하는 방식으로 석고분말의 입도 크기에 따라 선별한다.

이와 같이 제1단계, 제2단계, 제3단계를 거쳐서 석고원료를 분쇄하여 석고분말의 함수율을 낮추고 이를 선별하여 선별된 석고분말을 저장고에 저장하는 공정이 완료되면, 저장된 석고분말을 후술할 제5단계를 통하여 발효부산물을 조립재로하여 구형의 입자로 조립시키는바, 먼저 제4단계에서 발효부산물을 탱크롤리 차량으로 운송하여 저장탱크(8)에 저장하고, 저장탱크(8)에 저장된 발효부산물을 물, 황산, 암모니아 등과 일정비율 혼합하여 조절탱크(9)에서 수분, 점도, pH 등을 조절하며, 조절탱크(9)에는 교반기(Agitator)가 장착되어 발효부산물이 일정하게 조절될 수 있게 된다.

그리고 제5단계에서 저장고(5)에 저장된 석고분말의 95 ~ 50중량%를 조립기(10)에 투입하고, 제4단계를 통하여 조절탱크(9)에서 조절된 발효부산물 5 ~ 50%를 상기 조립기(10)에 투입된 석고분말에 스프레이하여 석고분말을 구형으로 조립형성시킨다.

즉, 저장고(5)에 저장된 석고분말 95 ~ 50중량%가 조립기(10)로 투입하고, 석고분말에 발효부산물 5 ~ 50%를 직접 스프레이하면 고체, 액체, 기체가 집합된 계면에 축적된 표면에너지를 조립기(10)의 회전력으로 응집을 촉진시켜 핵을 형성한다.

이러한 핵이 형성되어 그 표면에 분말이 접착되면서 혼합(Mixing)과 굴림현상(Tumbling)으로 성장하여 구형의 석고입자를 형성하게 되는 것이다.

제6단계로 조립기(10)에서 구형으로 조립된 석고입자를 2차건조기(11)에서 내부온도 100 ~350℃로 함수율 3% 이내로 건조시켜서 석고입자가 적당한 경도를 갖도록 한다.

2차건조기(11)에서 건조된 석고입자는 제7단계를 통하여 2차선별기(12)에서 1 ~ 5의 크기로 선별되는바, 1mm 이하의 크기는 상기 저장고(5)에 재투입 시키고, 5mm 이상의 크기는 2차파쇄기(14)로 투입시키게 되며, 2차파쇄기(14)에서 투입되어 파쇄된 석고입자는 저장고(5)로 재투입되는 것이다.

제7단계를 통하여 2차선별기(12)에서 선별된 입자는 제8단계를 통하여 냉각기(13)에서 상온까지 냉각시키게 된다.

다음으로, 제8단계에서는 냉각기(13)에서 냉각된 입자를 3차선별기(15)에서 제품 수요자가 요구하는 입자크기로 선별하여 입상제품 저장고(16)에 저장한다.

마지막으로, 제8단계에서 입상제품 저장고(16)에 저장된 입자를 단위포장하는 완료단계를 거쳐서 입상 석고비료(17)가 제조 및 포장된다.

이러한 본 발명 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법은, 다량의 수분이 함유된 석고를 건조시키고, 분쇄하여 그 분말 원료에 적정 비율의 발효부산물을 직접 스프레이하여 조립기의 회전력으로 응집을 촉진시켜 구형의 석고입자를 형성시키며, 그 석고입자를 건조시켜서 적당한 경도를 가지는 입상 석고비료가 제조되므로 경도가 높고 흡수 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있게 된다.

이에 따라, 석고비료를 살포시 분상형태로 제조되어 바람에 날리게 되어 비산먼지가 발생되는 문제가 있었던 종래와 달리, 살포시 바람에 날리지 않고, 시비 후에는 토양에서의 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 입상의 석고비료를 제조시 함수율이 3% 이내가 되도록 제조되어 입상의 석고비료가 적당한 수분을 가지므로 포장된 석고비료가 뭉치지 않게 되고, 이에 따라 석고비료의 취급 및 살포가 용이해 질 수 있게 된다.

한편, 토양과 식물체에 양분공급물질로 이용될 수 있으며, 당이나 아미노산 등 작물에 유용한 성분을 많이 함유하고 있는 발효부산물을 조립재로 하여 제조되므로 발효부산물의 사용으로 양질의 새로운 유기물자원 확보, 환경오염 경감, 자원의 효율적인 재활용 등의 효과가 발생함에 따라 농업적 이용에 상당한 의미를 부여하게 되는 효과가 있다.

이상에서와 같은 본 발명 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법에 의하면, 다량의 수분이 함유된 석고를 건조시키고 분쇄하여 그 분말 원료에 적정 비율의 발효부산물을 직접 스프레이하여 조립기의 회전력으로 응집을 촉진시켜 구형의 석고입자를 형성시키며 그 석고입자를 건조시켜서 적당한 경도를 가지는 입상 석고비료가 제조되므로 경도가 높고 흡수 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있게 되며, 이에 따라 살포시 바람에 날리지 않고, 시비 후에는 토양에서의 붕괴성이 좋은 입상의 석고비료를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 입상의 석고비료를 제조시 함수율이 3% 이내가 되도록 제조되어 입상의 석고비료가 적당한 수분을 가지므로 포장된 석고비료가 뭉치지 않게 되고, 이에 따라 석고비료의 취급 및 살포가 용이해 질 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1은 본 발명 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법의 제조공정을 보이는 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ; 원료투입구 2 ; 1차파쇄기

3 ; 1차건조기 4 ; 1차선별기

5 ; 저장고 6 ; 보조 저장고

8 ; 저장탱크 9 ; 조절탱크

10 ; 조립기 11 ; 2차건조기

12 ; 2차선별기 13 ; 냉각기

14 ; 2차파쇄기 15 ; 3차선별기

16 ; 입상제품 저장고 17 ; 입상석고비료

Claims (1)

1. 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법에 있어서,

   야적된 석고를 운반하여 원료투입구(1)에 투입하고, 투입된 석고를 1차파쇄기(2)에서 10메쉬에 98%, 50메쉬에 50% 이상 통과하는 입도로 분쇄하는 제1단계와;

   상기 제1단계에서 분쇄된 석고분말을 1차건조기(3)에서 내부온도 100 ~ 350℃의 조건으로 함수율 5%이내로 건조시키는 제2단계와;

   상기 제2단계에서 건조된 석고분말을 1차선별기(4)에서 선별하여 큰 입도의 석고분말은 1차파쇄기(2)로 재투입시키고, 작은 입자의 선별된 석고분말은 저장고(5)에 저장시키는 제3단계와;

   발효부산물을 탱크롤리 차량으로 운송하여 저장탱크(8)에 저장하고, 저장탱크(8)에 저장된 발효부산물을 물, 황산, 암모니아 등과 일정비율 혼합하여 교반기가 장착된 조절탱크(9)에서 수분, 점도, pH 등을 조절하는 제4단계와;

   상기 저장고(5)에 저장된 석고분말의 95 ~ 50중량%를 조립기(10)에 투입하고, 상기 조절탱크(9)에서 조절된 발효부산물 5 ~ 50%를 상기 조립기(10)에 투입된 석고분말에 스프레이하여 석고분말을 구형으로 조립형성시키는 제5단계와;

   상기 조립기(10)에서 구형으로 조립된 입자를 2차건조기(11)에서 내부온도 100 ~350℃로 함수율 3% 이내로 건조시키는 제6단계와;

   상기 2차건조기(11)에서 건조된 입자를 2차선별기(12)에서 1 ~ 5의 크기로 선별하여 1mm 이하의 크기는 상기 저장고(5)에 재투입 시키고, 5mm 이상의 크기는 2차파쇄기(14)로 투입시키는 제7단계와;

   상기 2차선별기(12)에서 선별된 입자를 냉각기(13)에서 상온까지 냉각시키는 제8단계와;

   상기 냉각기(13)에서 냉각된 입자를 3차선별기(15)에서 제품 수요자가 요구하는 입자크기로 선별하여 입상제품 저장고(16)에 저장하는 제9단계와;

   상기 입상제품 저장고(16)에 저장된 입자를 단위포장하는 완료단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효부산물을 이용한 입상 석고비료 제조방법.