KR20170016593A - 마그네슘 결합 경화 특성을 이용한 고강도 완효성 고형비료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘 결합 경화 특성을 이용한 비료성분 25-75중량부 인산암모늄계 비료 및 중과석 8-50 중량부 마그네슘비료 4-25 중량부 점토광물 3-15 중량부 증량제 3-10중량부로 이루어진 고강도 완효성 고형비료 제조방법이며, 다음으로 마그네슘 결합 특성으로 인하여, 그 양에 따라 강도 뿐만 아니라 난용성 또는 수용성 비료성분의 용출 속도를 다양하게 조절할 수 있는 환경 친화적이고 완효성 비료를 생산 할 수 있다. 그리고 점토 광물 카올리나이트 및 벤토나이트로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 것을 특징으로 하는 배출 조졸용 바인더 제조방법, 인산암늄계 비료과 마그네슘 비료를 이용한 고강도 완효성 고형비료 제조방법, 마그네슘 결합 경화 고강도 완효성비료와 완효성 질소비료의 배합의 양에 의한 완효성 고형비료 제조방법, 끝으로 상기 배합원료를 Briquetting Machine으로 중량 2g-20g 완효성 고형비료 제조방법을 통하여 기존의 고형비료보다 우수한 제품을 생산할 수 있다.
[색인어]
복합비료, 보통비료, 고형비료, 완효성비료, 식물영양제, 고강도비료

Description

마그네슘 결합 경화 특성을 이용한 고강도 완효성고형비료 및 그 제조방법{High strength and slow releasing solid fertilizer and method thereof using Mg-linkage hardening characteristic}

본 발명은 마그네슘 결합 경화(Mg-Linkage Hardening)특성을 이용한 고강도 완효성 고형비료 및 그 제조방법에 관한 것으로 비료성분 자체로는 고형화하기 힘들기 때문에 점토광물과 마그네슘결합 경화 특성을 이용하여 강도를 높이고 용출 속도를 조절할 수 있는 고형비료를 제조하고자 하는 것이며 더욱 상세하게는 ,비료성분 25-75 중량부 인암모늄계비료 및 중과석 8-50 중량부 마그네슘 비료 4-25 중량부, 점토광물 3-15 중량부 증량제 3-10증량부로 이루어진 고강도 완효성 고형비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다

1900년대 화학비료의 개발로 단위 면적당 작물의 생산성이 높아져 인류의 식량문제를 상당부분 해결해 왔으나 근래 들어 다수확을 추구하는 과정에서 비료의 장기간 과다 시용은 토양 생산성 감퇴, 작물수량의 감소 및 품질의 저하 등의 부작용을 초래하기도 했다. 특히 다량의 질소와 인산비료의 시용은 유실되는 비료성분량을 증대 시켜 하천 등 지표수의 부영양화와 지하수의 오염을 초래하였다. 따라서 1990년대 말 비료의 생산비 부담이나 시용에 따른 노동력 절감에 더하여 친환경 영농시스템을 지향하는 시점에 완효성질소 합성 또는 코팅비료가 개발되어 제2 세대 비료가 사용되어 왔다.

그러나, 최근에는 농업인구가 급격하게 노령화되어 인건비를 절감할 수 있고 손쉽고 편리하게 비료를 사용할 수 있는 완효성 고형비료에 대한 요구가 급증하고 있다. 이미 국내업체에서 산림용 과 조경용으로 중량 15-17g의 고형비료를 생산하고 있으나 농작물에 적용하기에 어려움이 많고 강도가 높아 생산 시 생산품이 깨지는 단점이 있는 것으로 알려져 있다

본 발명은 마그네슘비료을 이용하여 마그네슘 결합 경화반응 특성과 점토광물을 이용하여 배출을 원활히 하여 중량 5g용 2g용 완효성 고형비료를 생산하는 점에서 기대된다.

상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명에는 마그네슘 경화 특성을 이용하여 암모늄염과 인산염의 경화 작용을 통하여 비료성분을 굳게 하여 고강도 완효성 고형비료를 제조하며 동시에 마그네슘 브릿지 특성 즉, 마그네슘 브릿지의 수가 많으면 그물망의 메쉬가 작아져 비료성분의 용출이 억제됨으로 완효성 성질을 달성함으로써, 고강도 완효성 고형비료를 제조하는 방법을 사용 한다.

상기과제를 해결하기 위해, 본 발명은 마그네슘 결합 경화(Mg-Linkage Hardening)특성을 이용한 비료성분 25-75중량부 인산암모늄계 비료 및 중과석 8-50중량부 마그네슘 비료 4-25중량부 점토광물 3-15중량부 증량제 3-10증량부로 고형화하는 완효성 고형비료를 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 고강도 완효성 비료의 제조방법을 제공한다

완효성 고형비료는 분말상태의 비료를 Briquetting Machine으로 고압으로 압축하여 생산하는 고형비료이며 점토 광물의 첨가로 가소성을 갖게하여 제조하기 때문에 다양한 원료비료,다양한 완효성 질소비료나 미량원소를 첨가할 수 있는 장점이 있다. 또한, 인산암모늄계비료와 마그네슘 결합 특성으로 인하여 그 양에 따라서 강도 뿐만 아니라, 구용성 또는 수용성 비료성분의 용출 속도를 다양하게 조절할 수 있는 친환경 완효성비료를 생산할 수 있다. 산림용 중량 15g 고형비료 외에도 중량 2g 중량 5g고형비료로 밭작물, 원예용 가정용으로 까지 적용할 수 있다. Briquetting Machine생산 설비는 비용 대비 대량 생산할 수 있어 생산비가 저렴하다.

또한 다음과 같은 농업기술 향상을 가져올 수 있다.

첫째, 작물의 생육시기에 알맞게 양분을 공급하여 작물이 건전하게 생육함으로써 농산물 증산을 가져올수 있으며, 둘째, 비료성분의 용출을 제어 함으로써 비료 이용율이 향상되어 시비량이 감소되며, 셋째, 비료 성분이 효율적으로 용출 흡수되어 성분의 유실이 적으므로, 수질 오염이 방지되며, 넷째, 시비 횟수가 감소하여 생력 재배가 가능하며, 다섯째, 멀칭 재배시 일작 일회 전령 추비로 사용함으로써, 생력과 자재의 절감에 기여하며, 여섯째, 하우스 재배등 원예작물 재배지에 있어서 염류 집적을 예방한다

도 1 은 상기 사진들이다. (사진1) 마그네슘결합 경화특성을 이용한 비료성분 25-75중량부 인산암모늄계 비료 및 중과석 8-50중량부 마그네슘비료 4-25중량부 점토광물 3-15중량부 증량제 3-10중량부로 이루어진 고강도 완효성 고형비료 제조방법 장치사진. (사진2) 본 발명에 따르면 마그네슘 결합 특성으로 인하여, 그 양에 따라 강도 뿐만 아니라 난용성 또는 수용성 비료성분의 용출 속도를 다양하게 조절할 수 있는 환경 친화적이고 완효성 비료를 생산 장치사진. (사진3), (사진4) 상기 요약서 (1)항의 배합원료를 Briquetting Machine으로 중량 2g-20g 완효성 고형비료사진

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마그네슘 결합 경화(Mg-Linkage hardening)특성을 이용한 비료성분 25-75 중량부 인산 암모늄계 비료 및 중과석 8-50중량부 마그네슘 비료 4-25중량부 점토광물 3-15중량부 증량제 3-10중량부로 고형화하는 고강도 완효성 고형비료를 제공한다.

본발명의 고강도 완효성 고형비료는 비료성분 과 인산암늄계 비료 마그네슘 비료, 점토광물 ,증량제를 혼합하여 성형기로 제조한다. 고강도 완효성 고형비료를 개발하는데 있어서는 용출을 억제하는 방법과 용출을 제어하는 기술등이 연구 개발 되어야한다. 용출을 억제하는 방법으로는 비료성분을 마그네슘 부릿지성질,즉 마그네슘 브릿지수가 많으면 그물망의 메쉬가 작아져 비료성분의 용출이 억제되는 성질을 이용하여 결합하는 것이 필요하며 유통중 안정성이 있어야 하기 때문에 강도를 갖추어야한다 이와 같은 조건에 부합되는 재료는 마그네슘 결합 경화 특성과 벤토나이트 이수석고 등 각종 염을 사용할 수 있다. 용출속도는 마그네슘염의 양뿐만 아니라 수용성, 구용성, 완효성비료의 비율로 조절된다. 각종식물의 양분 요구도에 맞추어 수용성 ,구용성 ,완효성비료의 비율을 조절하여 최적에 양분 용출 속도를 갖게 되는 것이다. 완효성 고형비료의 용출은 식물의 뿌리에서 분비되는 구연산(citric acid), 토양의 산도, 토양내의 수분에 의하여 용출되어 수분의 이동과 동일하게 수직뿐만 아니라 수평으로 이동하여 동일하게 토양에 확산하는 것이다.

본 발명의 고강도 완효성 고형비료의 비료성분은 작물의 양분 요구도에 맞추어 수용성, 구용성, 완효성 성분의 비율이 5:3:2 의 비율로 혼합된 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다. 비료의 종류중 수용성 성분은 요소,황산암모늄,황산칼륨 중과석등이 있으며 구용성성분은 용성인비, 토마스인비 등이 있으며 완효성 성분은 CDU ureaform,IBDU, 등이 있으나 이에 제한 되지 않는다.

본 발명의 완효성비료의 경우 수용성, 구용성 완효성비료를 식물의 생육에 맞게 적절하게 비율을 정하여 고강도 고형비료를 생산하는데, 보통 수용성 구용성, 완효성비료 비율은 5:3:2비율이 대부분이다.

식물은 생육 초기에는 왕성한 성장을 보이다가 점점 생육이 떨어지기 때문에 위의 비율이 대부분의 식물생육에 적합하며 완효성비료에 의해 후기 생식 생장에 양분을 충분히 공급할 수 있다.

본 발명의 고강도 완효성 고형비료의 성분인 마그네슘 비료는 수산화마그네슘, 산화마그네슘 등으로 일어진 군으로 부터 선택된 하나 이상 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 성형기로 성형 시 원료의 응집력과 배합제품의 응결력, 이완력이 부족하면 성형제품의 형상과 배출 불량으로 부서지는 경우가 발생하게 된다.

본 발명은 마그네슘 결합 경화반응으로 응결력이 높고 점토광물로 배합원료의 응집력과 이완력이 향상됨으로 제품의 형상과 배출이 원활하다 이는 마그네슘염과 점토광물의 가소성과 응결력을 가지고 있기 때문에 매우편리하고 간단하게 완효성 고형비료를 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한, 친환경 원자재를 이용하여 제조된 고형비료이므로 토양에 사용하였을 때 어떠한 환경 유해 물질이 남지 않는 특징이 있다. 또한 비료의 종류에 관계 없이 다양한 성분을 적용할 수 있다.

본 발명의 고강도 완효성 고형비료의 성분인 원료비료는 인산일암모늄, 인산2암모늄, 중과석 등이며 선택된 하나 이상 일 수 있다. 마그네슘 비료는 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 탄산마그네슘의 조합으로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상일 수 있다. 마그네슘 결합 경화 반응은 이화학적으로 이루어진다. 인산 일암모늄에 산화마그네슘,수산화마그네슘,탄산마그네슘을 선택된 하나 또는 그 이상을 조합, 인산이암모늄과 중과석에 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘을 선택된 하나 또는 그 이상을 조합 상기 조합을 믹싱기로 6-14분 믹싱한다. 상기 반응으로 인하여 반응열이 발생하고 서서히 굳어지는 성질을 기진다. 이러한 현상은 인산과 암모늄이 마그네슘과 반응하여 마그네슘결합(Magnesium linkage)이 촉진하여 일어나는 것이다.

본 발명의 고강도 완효성 고형비료는 바람직하게는 비료성분 59중량부 인산암모늄 14중량부 마그네슘비료 7중량부 점토광물 10중량부 증량제 10증량부로 이루어지며 상기 점토광물은 카올리나이트 3중량부 벤토나이트 7중량부로 이루어지며, 증량제는 이수석고 7중량부 제올라이트 3중량부로 이루어진다.

상기비율로 혼합된 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다. 고강도 완효성 고형비료가 상기 비율일 때 압축강도가 가장 적합하며, 고형비료 제조 시 압축강도는 제품의 중량에 따라 달리한다.

표1 제품 성형 시 제품 중량과 Roll압력 관계

고강도 고형비료 제조 시 Briquette에서 고형비료의 배출 정도는 점토광물의 배합의 정도와 양에 의해 좌우된다. 바람직한 점토광물의 배합비율은 카올리나이트:소디움 벤토나이트 3:7이다. 이와 같이 배합한 점토광물 은 제품 중량비 투입량은 아래의 도표로 제시된다.

표2 고형비료 중량별 점토광물 배합량

점토광물의 혼합비율은 상기와 같이 혼합된 것이 바람직하나 이에 제한을 두지 않는다. 본 발명의 완효성 고형비료의 완효 기간은 마그네슘 경화 비료와 완효성 질소비료의 배합 양에 의하여 조절된다.

본 발명으로 생산할 수 있는 제품의 중량범위는 2-20g 으로 하며, 제품의 형상은 타원형이 가장 바람직하나 제한을 두지 않는다. 본 발명의 고강도 완효성 고형비료의 ph는 6-7인 것이 바람직하며, 이럴 경우 거의 대부분의 식물 생육에 적합하다. 더욱 바람직하게는 ph 6.4이다.

이하 본 발명은 실시 예에 의해 상세히 설명한다, 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것 일뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시 예 1 >

본 발명의 고강도 완효성 고형비료의 제조

(1) 분말 또는 원형그대로 인산일암모늄과 마그네슘 비료를 배합하여 믹싱기로 믹싱

(2) 원료비료 ,점토광물,증량제를 믹싱이 완료된 (1)번 에 투입하고 믹싱

(3) 믹싱이 완료된 (2)번을 Briquetting Machine으로 성형

< 실시 예 2 >

본 발명의 고강도 완효성 고형비료의 제조

(1) 분말 또는 원형그대로 인산이암모늄과 중과석에 마그네슘 비료를 배합하여 믹싱기로 믹싱

(2) 원료비료,점토광물,증량제를 믹싱이 완료된 (1)번에 투입 믹싱

(3) 믹싱이 완료된 (2)번을 Briquetting Machine으로 성형

< 실시 예 3 >

본 발명의 고강도 완효성 고형비료의 제조

(1) 분말 또는 원형 그대로 인산일암모늄에 마그네슘 비료를 배합하여 믹싱기로 믹싱

(2) 완효성 질소 비료(ureaform)를 믹싱이 완료된 (1)번에 투입 믹싱

(3) 원료비료,점토광물,증량제를 믹싱이 완료된 (2)번에 투입 믹싱

(4) 믹싱이 완료된 (3)번을 Briquetting Machine으로 성형

Claims (4)

1. 비료성분 25-75중량부, 인산 암모늄계 비료 및 중과석 8-50중량부, 마그네슘 비료 4-25중량부, 점토광물 3-15중량부, 증량제 3-10증량부로 이루어진 고강도 완효성 고형비료.
2. 1항에 있어서 상기 점토광물은 카올리나이트 및 벤토나이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고형비료.
3. 1항에 있어서 상기 마그네슘비료는 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 탄산마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고형비료.
4. 1항에 의거하여 Briquetting machine으로 중량 2g-20g 완효성 고형비료 제조 방법.

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