KR100432418B1 - Manufacturing process of granule multinutrient fertilizer using crushed waste shells - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐 패각 분쇄물을 이용한 복합 과립 비료의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a composite granular fertilizer using waste shell mill.
우리나라 남해안에서 생산되고 있는 어패류에서 폐기되는 패각과 도축장이나 대중 음식점에서 배출되는 축산뼈 등은 귀중한 자원이나, 적절히 재활용되는 방안도 없어 그대로 방치되고 있는 것은 귀중한 자원 낭비는 물론 그 후처리에 있어서는 적지 않는 처리비용이 투입되고 있다. 한편 산성화된 토양 개선 및 무공해 식물 배양을 목적한 석회석 비료는 이의 수요량이 날로 증가추세이나 이는 제품생산에 있어 분쇄 및 염분 제거에 난점이 있을 뿐만 아니라 그 성상은 비중이 가벼운 분말로 되고 있어 이를 시비할 때는 바람에 날리는 등의 비산에 의한 손실과 이로 인한 환경 오염을 유발하는 결점이 있어, 이점을 감안하여 폐화석 등의 조골 비료기재를 과립상으로 한 것이 일본국 공개특허 공보 평성 2-120288호로 공개된 것이 있으나, 이는 역류식 고속 혼합에 의한 혼합분쇄로 조립하도록 하였기 때문에 시설비에 과부담이 있을 뿐만 아니라 입도가 고르지 못하는 결점이 있었던 것이다.Shells discarded from fish and shellfish produced in the southern coast of Korea and livestock bones discharged from slaughterhouses and restaurants are valuable resources and are not properly recycled. Treatment costs are being put in. On the other hand, limestone fertilizer for the purpose of acidified soil improvement and cultivation of pollution-free plants is increasing in demand, but it is not only difficult to crush and remove salt in the production, but also its properties are light powder. In this case, there is a flaw that causes loss due to scattering such as blowing in the wind and environmental pollution. Therefore, in consideration of the advantages, granular fertilizer base materials such as waste fossils are granulated in Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 2-120288. However, this is because it was to be assembled by mixing crushing by the countercurrent high-speed mixing, there was a drawback of not only the burden on the facility cost but also uneven particle size.
본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 발명 요지는 폐 패각 분쇄물을 이용한 과립상의 복합 비료를 제조함에 있어 이의 원료 구성비는 토양개선 및 식물 성장에 중요 역할을 하는 폐 패각을 300∼500℃로 소성하여 얻은 폐화석(원조 칼슘)과 축산 폐기물에서 얻어진 뼈 등을 300∼500℃ 소성하여 미분쇄한 분말과 염분중화 및 엽록소를 구성하는 유일한 광물성 원소인 산화마그네슘(MgO) 미분말 및 결합제로서 수용성 규산(SiO2) 미분말을 각각 50:18:30:2 %중량비로 조성하여 예비 혼합한 후 이에 물(H2O)을 결착제로 8∼12중량% 투입하여 교반된 것을 과립상으로 조립(造粒)함에 있어서는 조립 시스템 내에 설치된 교반 날개 및 해쇄 날개에 소정 회전 속도(Agitator의 경우는 600, 1000, 1400rpm, chopper의 경우는 1200rpm)를 설정하여 입도가 균등하게 조립(造粒)한 후 이를 건조시킨 후 포장함으로서 0.5∼5 mm 경의 과립상 복합 비료를 얻을 수 있게 한 것으로, 이는 토질개선 및 식물성장 촉진은 물론 과립상으로 되어 있어 이를 기계적 장치에 의해 대량 시비 시에는 바람에 의해 비산되는 폐단을 방지할 수 있는 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, the gist of the present invention is to prepare a granular composite fertilizer using the waste shell mill, the composition ratio of the raw material is 300 ~ 500 ℃ waste shell which plays an important role in soil improvement and plant growth Powders pulverized by burning fired fossils (original calcium) and livestock wastes at 300-500 ° C, finely divided into fine powders of magnesium oxide (MgO) and binders, which are the only mineral elements constituting salt neutralization and chlorophyll. The silicate (SiO 2 ) fine powder was prepared in a 50: 18: 30: 2% weight ratio and premixed, and then water (H 2 O) was added to the binder as 8 to 12% by weight and granulated in granulated form.粒) to set the stirring speed (600, 1000, 1400rpm in case of agitator, 1200rpm in case of chopper) in the stirring vane and disintegrating vane installed in the assembly system. Granule composite fertilizers with a diameter of about 0.5 to 5 mm were obtained by drying and packaging the granules, which were granulated as well as soil improvement and plant growth. Poetry is to prevent the lungs scattered by the wind.
Description
본 발명은 폐 패각 분쇄물을 이용한 복합 과립 비료의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a composite granular fertilizer using waste shell mill.
우리나라 남해안에서 대량 생산되고 있는 어패류에서 폐기되는 패각과 도축장이나 대중 음식점에서 배출되는 축산물의 뼈 등은 귀중한 자원이지만 적절히 재활용되는 방안도 없이 그대로 방치하고 있어 귀중한 자원 낭비는 물론 그 후처리에 있어서는 적지 않는 처리비가 투입되고 있는 것이다.Shells discarded from fish and shellfish mass-produced in the south coast of Korea and livestock bones emitted from slaughterhouses and restaurants are valuable resources, but they are left unattended without proper recycling. Treatment costs are being put in.
한편 토양개선 및 식물 배양의 목적으로 석회석 비료 등의 무기질 비료는 이의 수요량이 날로 증가되고 있으나, 이와 같은 무기질 비료는 제품의 생산에 있어 분쇄 및 염분제거에 난점이 있을 뿐만 아니라 이의 성상은 비중이 가벼운 분말로 되고 있어 이를 기계적 장비로 시비할 때는 바람에 날리는 등 비산에 의한 손실과 이로 인한 환경 오염 등 적지 않은 문제점이 있는바 이와 같은 문제점을 감안하여 패화석(貝化石) 등의 조골비료 기재(基材)의 입상(粒狀) 제조방법이 일본국 공개특허 평성 2-120288호에서 공지된바 있으나, 이는 역류식 고속 혼합에 의한 조립을 하도록 하였기 때문에 생산설비에 과부담이 있을 뿐만 아니라 입도가 고르지 못한 결점이 있었던 것이다.On the other hand, mineral fertilizers such as limestone fertilizers are increasing in demand for the purpose of soil improvement and plant cultivation.However, such inorganic fertilizers have difficulties in grinding and desalination in the production of products, and their properties are light in weight. It is made of powder, and when it is fertilized by mechanical equipment, there are many problems such as loss due to scattering such as blowing in the wind and environmental pollution caused by it. ) Is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-120288, but this is not only an overburden on the production equipment but also an uneven particle size due to the assembly by countercurrent high speed mixing. There was a flaw.
본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 발명요지는 산성토양 개선 및 식물성장에 중요한 역할을 하는 패각을 소성하여 얻은 폐화석(원조칼슘)과 축산 폐기물에서 얻어진 뼈를 소성하여 미분쇄 한 분말과 염분중화 및 엽록소 구성에 중요한 역할을 하는 산화마그네슘(MgO) 미분말에 결합제로서 수용성 규산(SiO2) 미분말을 각각 50:18:30:2% 중량비로 조성하여 예비 배합한 후 이에 수도물(H2O)을 결합제로 8∼12중량% 투입하여 교반된 것을 과립상(펠렛)으로 조립함에 있어서는 이의 조립 시스템에 설치된 소정의 교반 날개 및 해쇄 날개의 회전속도를 적절히 설정하여 일정시간 조립 작업을 한 후 이를 건조 및 포장함으로써 0.5∼5mm경(Φ)의 과립상의 비료를 얻을 수 있게 한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, the present invention is a powder that is pulverized by calcining bone obtained from waste fossil (auxiliary calcium) and livestock waste obtained by firing shells that play an important role in acid soil improvement and plant growth and the salt neutralized and the water-soluble silicate (SiO 2) powder as a binder to the magnesium (MgO) powder oxide, which plays an important role in the chlorophyll configuration respectively 50: 18: 30: the tap water (H 2 after the composition of the pre-blended with 2% by weight In order to assemble 8 to 12% by weight of O) as a binder and granulate the agitated granules (pellets), after assembling work for a predetermined time by appropriately setting the rotational speeds of predetermined stirring blades and disintegrating blades installed in the assembly system thereof, By drying and packaging this, granular fertilizer having a diameter of 0.5 to 5 mm ( Φ ) can be obtained.
도 1은 본 발명의 제조 공정 표시도1 is a manufacturing process display of the present invention
※도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for important part of drawing
1. 원료 칭량공정 2. 예비혼합공정 3. 결합제 투입 공정1. Raw material weighing process 2. Pre-mixing process 3. Binder input process
4. 과립(펠렛)조립 공정 4-1. 샘플링 공정 5. 조립(과립)품 회수 공정4. Granule (pellet) assembly process 4-1. Sampling Process 5. Assembled (Granulated) Product Recovery Process
5-1. 조립기 세척 및 건조 공정 6. 조립 품 건조공정5-1. Granulator cleaning and drying process 6. Assembly drying process
7. 검사(조립품물성 측정)공정 7-1. 샘플링 공정 8. 제품 포장 완성 공정7. Inspection (Assembly Properties Measurement) Process 7-1. Sampling process 8. Product packaging completion process
이의 원료 구성비 및 제조 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.The raw material composition ratio and manufacturing process will be described in detail as follows.
먼저 원료의 구성비는 패각을 300∼500℃로 소성하여 얻은 폐 석회분 50중량%과 축산 폐기물을 300∼500℃ 소성하여 얻어진 골회분 18중량% 및 염분중화 및 엽록소를 구성하는 유일한 광물질 원료인 산화마그네슘(MgO) 미분말 30중량%에 결합제로서 수용성 규산(SiO2) 미분말 2중량%와 적정량(상기 침량에 대하여 8∼12중량%)의 물(H2O)로서 조성하되, 복합 비료의 경우는 일반 복합 비료제조 공정에 준한 무기질 비료를 적량 첨가하면 된다.First, the composition ratio of raw materials is 50% by weight of waste lime powder obtained by firing shells at 300 to 500 ° C, 18% by weight of bone ash obtained by firing livestock waste at 300 to 500 ° C, and magnesium oxide, the only mineral raw material that constitutes salt neutralization and chlorophyll. (MgO) To 30% by weight fine powder, as a binder 2 % by weight of water-soluble silicic acid (SiO 2 ) fine powder and an appropriate amount (8 to 12% by weight of the immersion) as a water (H 2 O), but in the case of composite fertilizer What is necessary is just to add the appropriate amount of inorganic fertilizer according to the compound fertilizer manufacturing process.
그리고 제조 공정에 있어서는 원료의 칭량공정(1), 예비혼합 공정(2), 결합제 투입공정(3), 조립(펠렛트) 공정(4), 샘플링 공정(4-1), 조립품 회수공정(5), 조립기 세척 및 건조공정(5-1), 조립품 건조공정(6), 조립품 검사 (물성 측정) 공정(7), 샘플링 공정(7-1), 제품 완성 및 포장공정(8)으로 대별한다. 또, 여기에서 말하는 조립(granulation)(造粒)이란 가습한 반죽상의 원료를 사용하여 거의 균일한 형태와 크기로 갖는 입자를 만들어 내는 것을 말한다.In the manufacturing process, the raw material weighing step (1), premixing step (2), binder input step (3), granulation (pellet) step (4), sampling step (4-1), assembly recovery step (5) ), Assembly machine cleaning and drying process (5-1), assembly drying process (6), assembly inspection (property measurement) process (7), sampling process (7-1), product completion and packaging process (8). . In addition, granulation here means using the humidified dough-like raw material to produce the particle | grains which have a substantially uniform form and size.
이하 본 발명의 제조 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the manufacturing process of the present invention will be described in detail.
제 1공정인 원료 칭량공정(1)에 있어서는 폐 패각회분(원조칼슘) 분말 50중량%, 축산폐기뼈(골분) 18중량%, 산화마그네슘(MgO) 분말 30중량%, 수용성 규산 (SiO2) 2중량%을 칭량한다.In the raw material weighing step (1), which is the first step, 50% by weight of waste shell ash (original calcium) powder, 18% by weight of livestock waste bone (bone powder), 30% by weight of magnesium oxide (MgO) powder, and water-soluble silicic acid (SiO 2 ) Weigh 2% by weight.
제 2공정인 예비혼합공정(2)에 있어서는 제 1공정에서 얻어진 것을 혼합기에 투입한 후 300rpm 범위에서 예비 혼합한다.In the preliminary mixing process (2) which is a 2nd process, what was obtained in the 1st process is put into a mixer, and it premixes in 300 rpm range.
제 3공정인 결합제 투입공정(3)에 있어서는 제2공정에서 예비 혼합된 혼합물에 결착제로서 8∼12중량%의 물(H2O)을 투입하여 교질상이 되게 충분히 혼련한다.[0116] In the binder In a step (3) In the third step to a second step of water (H 2 O) of 8-12% by weight as a binding agent to the pre-mixed mixture at a sufficiently kneading to be different colloid.
제 4공정인 조립공정(4)에 있어서는 제 3공정에서 얻어진 교질상의 혼련물을 회전날개와 해쇄 날개가 부가 설치된 고속교반형 조립기를 사용하여 교반 조립하되 이의 날개 회전수(rpm)에 있어서 agitator의 경우는 600, 1,000, 1,400rpm으로 조절하고 chopper의 경우는 1,200rpm으로 고정한다.In the assembling step (4), which is the fourth step, the colloidal kneaded product obtained in the third step is stirred and assembled using a high speed stirrer type granulator equipped with a rotary blade and a crushing blade, and at the blade rotation speed (rpm) of the agitator, In case of 600, 1,000, 1,400rpm, adjust and chopper, 1,200rpm.
그리고 이 공정에서는 샘플링 공정(4-1)을 개재시키되 이를 실시할 시는 조립된 것 전체를 3등분하여 각각 1g씩 조립품을 추출 샘플링하며, 이의 시간은 30, 60, 120, 240초 단위로 시행한다.In this process, the sampling process (4-1) is interposed, and when this is performed, the whole assembly is divided into three parts, and each assembly is sampled by 1g, and the time is performed in units of 30, 60, 120, and 240 seconds. do.
제 5공정인 조립품 회수 공정(5)에 있어서는 제 4공정에서 조립된 것을 회수한다. 이 때에는 회수와 동시 조립기의 세척 및 건조 공정(5-1)을 실시한다.In the assembly recovery | recovery process 5 which is 5th process, what was assembled at the 4th process is collect | recovered. At this time, the washing | cleaning and drying process (5-1) of collection | recovery and simultaneous granulator are implemented.
제 6공정인 조립품 건조 공정에 있어서는 제 5공정에 얻어진 조립품의 자연건조(상온)를 실시한다.In the granulated product drying step as the sixth step, natural drying (normal temperature) of the granulated product obtained in the fifth step is performed.
제 7공정인 조립품 검사 (성능 측정) 공정(7)에 있어서는 제 5공정에서 얻어진 조립품의In the assembly inspection (performance measurement) which is a 7th process, in the process (7), the assembly obtained by the 5th process
(가) 입도분포(체가름법, 현미경법)(A) Particle size distribution (sieving, microscopy)
(나) 형상(현미경법)(B) Shape (microscopy)
(다) 밀도 (가밀도, 진밀도, multi-tester)(C) density (density, true density, multi-tester)
(라) 유동성 (multi-tester) 및 화학 조성 분석 (XRF)을 실시한다.(D) Conduct multi-tester and chemical composition analysis (XRF).
제 8공정 제품완성 공정(8)에 있어서는 제 7공정의 성능검사에서 합격이 된 것을 용도에 알맞게 나누어 포대에 넣어 포장함으로서 제품화한다.In the eighth step product completion step (8), the product passed in the performance test of the seventh step is packaged in a bag according to the intended use and packaged.
이상과 같이 구성된 본 발명을 실시함에 있어 유의 사항으로서는In carrying out the present invention configured as described above,
1) 제품의 물성 측면에 있어 복합 비료의 경우는 질소, 인산, 칼륨 등 각각의 비료가 혼합되는 것이므로 혼합된 후나 과립화되는 과정에서 다른 특성으로 인하여 발생할지도 모를 문제점이 충분히 고려되어져야 할 것이며, 또한 과립은 제품으로서의 보관 및 시비 시에도 사용하기에 적합한 강도와 형상을 유지하도록 유의해야 한다. 그리고 시비 후 토양 내에서 적당한 효능을 가질 수 있도록 종래의 단비 또는 복합 비료와는 다르게 이를 과립 상의 복합 비료화한 것이다. 따라서 본 발명은 기계적 시비에 최적한 조립처방과 조립방법을 제공하였기 때문에 이 방법에 의하면 기계적 시비가 가능할 뿐만 아니라 시비 시 바람에 의해 비산되는 폐단을 방지할 수 있는 것이다.1) In terms of the physical properties of the product, since fertilizers such as nitrogen, phosphoric acid, and potassium are mixed with each fertilizer, problems that may occur due to other characteristics after mixing or during granulation should be fully considered. Granules should also be taken to maintain strength and shape suitable for use as a product for storage and fertilization. And unlike the conventional fertilizer or compound fertilizer to have a moderate efficacy in the soil after fertilization it is a compound fertilized in granular form. Therefore, the present invention provides an optimal assembly prescription and assembly method for mechanical fertilization, and according to this method, not only mechanical fertilization can be prevented but also a closed end scattered by wind during fertilization.
2) 그리고 생산(운전)비용 측면에서 본 발명은 폐 자원의 재활용으로부터 고 부가가치를 창출하는 복합 과립화 프로세스이므로 이의 초기 투자 절감을 위하여 기존의 분체 처리 시스템으로 사용하고 있는 고속교반형 혹은 팬 조립 시스템을 최대한 활용하여 이에 교반 날개와 해쇄 날개를 부가하여 이의 회전수를 조절할 수 있게 하면 운영경비를 절감할 수 있다.2) And in terms of production (operation) cost, the present invention is a high speed added composite granulation process that generates high added value from the recycling of waste resources. By making the best use of it, the stirring blades and the disintegrating blades can be added to control the rotational speed thereof, thereby reducing operating costs.
3) 이하 배합비의 한 실시 예로 설명하면 다음과 같다.3) Hereinafter, an embodiment of the compounding ratio will be described.
복합 과립의 조립을 위한 표준적인 처방 및 비료 원료의 물성에 있어Properties of Standard Prescription and Fertilizer Raw Materials for the Assembly of Composite Granules
여기서 원조 칼슘은 폐 패각(주로 재첩 껍데기, 굴 껍질 등)을 수세하여 염분을 제거하고 소성로에서 300∼500℃로 소성한 뒤 햄머밀로 분쇄한 분말이며, 골분은 소, 돼지 등 가축의 뼈를 버너로 300∼500℃로 소각한 후 남은 회분이며, 이는 MgO 분말과 함께 이미 단미 비료로서 사용하고 있는 분말이다. 그리고 미분말 수용성 규산을 조립 시의 결합제로 선정하였다.Here, the original calcium is a powder obtained by washing the waste shells (mainly scallop shells, oyster shells, etc.) to remove salts, sintering at 300-500 ° C. in a kiln, and then pulverizing them with a hammer mill. The ash is the ash remaining after incineration at 300-500 ° C., which is already used as a fertilizer with MgO powder. And fine powder water-soluble silicic acid was selected as a binder at the time of granulation.
상기 실시예에 있어 배합비와 함께 직접 측정한 진밀도, 가밀도 및 수분 함량 데이터를 병기 하였으며, MgO와 수용성 규산의 진밀도에 대한 문헌치는 각각 3.65 g/cm32.00 g/cm3임에 비하여 측정된 값이 다소 작은 것으로 나와 있다.In the above examples, the true density, density, and water content data measured directly together with the blending ratio were written together, and the literatures on the true density of MgO and water-soluble silicic acid were measured at 3.65 g / cm 3 and 2.00 g / cm 3, respectively. The value shown is somewhat small.
또한 조성을 위한 4가지 비료원료의 혼합 분말의 진밀도는 원래 진밀도가 원료소재의 체적분의 원료의 무게로 정의되므로 아래의 식에 의해 계산하였다.In addition, the true density of the mixed powder of the four fertilizer raw materials for the composition was calculated by the following equation since the original true density is defined as the weight of the raw material of the volume of the raw material.
혼합 분말의 진밀도 = (배합분말의 전체질량)/(각 원료(시료)의 체적의 합)True density of mixed powder = (total mass of compound powder) / (sum of volumes of each raw material (sample))
= 300/(150/2.54 + 54/2.72 + 90/1.69 + 6/2.31)= 300 / (150 / 2.54 + 54 / 2.72 + 90 / 1.69 + 6 / 2.31)
= 2.24 g/cm3 = 2.24 g / cm 3
위 비료 성분 및 조립품의 화학 조성은 XRF와 ICP/AES로 3회 분석하여 평균한 결과로서 표 2에 칼슘(Ca), 칼륨(K), 인(P)을 중심으로 한 ICP의 분석결과를 보인 것이다.The chemical composition of the above fertilizer components and assembly was analyzed by XRF and ICP / AES three times and averaged. Table 2 shows the results of ICP analysis centering on calcium (Ca), potassium (K) and phosphorus (P). will be.
표 1. 각 비료원료(시료)의 화학 조성의 분석을 위한 XRF 측정결과는 다음과 같다.Table 1. Results of XRF measurement for analysis of chemical composition of each fertilizer (sample) are as follows.
주: 위 결과는 반정량법(Program Name : SemiQ)에 의해 측정한Note: The above results are measured by Program Name (SemiQ).
것으로서 오차가 정량법보다 약간 많을 수 있음.Errors may be slightly more than quantitation.
표 2. 각 비료원료(시료)에 대한 ICP 성분 분석결과Table 2. ICP component analysis results for each fertilizer (sample)
위 원료 칼슘은 칼슘이 주성분이며 골분 역시 칼슘을 많이 함유하고 있으나 특히인(P)을 포함하고 있다.Calcium is the main ingredient of the raw material and bone meal also contains a lot of calcium, but also contains phosphorus (P).
표 2의 ICP 분석 방법은 표의 분석 항목에 한정하였으므로 그 밖의 성분은 나타나 있지 않다.Since the ICP analysis method of Table 2 was limited to the analysis item of the table, other components are not shown.
위 처방에 의해 조립 실험을 실시한 바 중요한 실험인자의 변화 범위는 교반 속도가 600 rpm, 1,000 rpm, 1,400 rpm, 결합제의 첨가량은 8 ml에서 15 ml, 조립시간은 15 초, 30 초, 60 초, 120 초, 240 초, 480 초이었다.As a result of the assembly experiment conducted according to the above formulation, the range of significant change of the experimental parameters was 600 rpm, 1,000 rpm, 1,400 rpm, the addition amount of the binder was 8 ml to 15 ml, the assembly time was 15 seconds, 30 seconds, 60 seconds, 120 seconds, 240 seconds, 480 seconds.
그리고 조립에 사용한 결합제로서는 수도물을 예비 혼합한 혼합원료(시료) 위에 골고루 일괄적 투여하는 방식으로 첨가하였으며 분말 수용성 규산 이 외에는 특별히 첨가하지 않아도 충분한 조립품의 강도를 가진 것으로 되었다. 그리고 비료의 결합 제조에는 통상 사용되고 있는 결합제에 대하여 조사한 바는 다음 표 3과 같다.The binder used in the granulation was added in such a manner as to be uniformly administered evenly on the mixed raw material (sample) premixed with tap water, and it had sufficient strength of the granulated product even without special addition other than powder-soluble silicic acid. And the investigation into the binder commonly used in the manufacture of the binding of the fertilizer is shown in Table 3 below.
표 3. 비료 산업에 번용 되는 습식 조립용 결합제Table 3. Wet assembly binders for the fertilizer industry
4) 결과 및 고찰에 있어서4) In the results and considerations
일련의 교반 조립 실험을 실시한 결과 얻어진 조립물의 평균경(지름)을 조립 실험 조건과 함께 정리하면 다음 표 4와 같다.The average diameter (diameter) of the granules obtained as a result of a series of stirring granulation experiments is summarized together with the granulation experiment conditions as shown in Table 4 below.
표 4. 조립 실험 조건 및 조립시간에 따른 조립 평균경의 일Table 4. Days of assembly average diameter according to assembly test conditions and assembly time
결합제의 첨가량을 8 중량%에서 15 중량%까지 변화시켰을 때의 조립품 복합 과립의 평균경은 조립 도중에 조립기를 일시 중단하고 조립조 내의 3개소에서 1 g씩의 시료를 채취하여 이를 광학 현미경을 사용하여 측정한다. 결합제인 물의 첨가량의 변화에 대해 민감하게 평균경이 변화하는 것을 알 수 있다. 그리고 조성물의 평균경에 미치는 회전 속도의 영향을 조사하였다. 조립 시간의 증가와 더불어 평균경이 증대하는 것은 결합제의 첨가량의 변화에 대한 경향과 같은 경향을 보이게 되었다. 즉 회전속도가 600 rpm에서 1000 rpm간, 1000 rpm과 1400 rpm과의 사이에는 600 rpm과 1000 rpm간에는 압밀에 의한 평균경의 증대 효과가 1000 rpm과 1400 rpm에서는 결합제의 결합력보다 1400 rpm의 고속에서는 조립물 끼리의 충돌에 의한 파괴력이 오히려 커서 결합제의 결합력과 파괴력의 평형에 의한 동적 평형경에 이른 것으로 알게 되었다.The average diameter of the granulated composite granules when the amount of the binder added was changed from 8% by weight to 15% by weight was measured by using an optical microscope by suspending the granulator during assembly and taking 1 g samples from three places in the assembly tank. do. It can be seen that the average diameter changes sensitively to the change in the amount of water as the binder. And the influence of the rotational speed on the average diameter of the composition was investigated. The increase in the mean diameter along with the increase of the assembly time tended to be the same as the tendency for the change in the amount of binder added. In other words, the increase in the average diameter due to consolidation between 600 rpm and 1000 rpm, and between 600 rpm and 1000 rpm between 600 rpm and 1400 rpm was achieved at a high speed of 1400 rpm than the binding force of the binder at 1000 rpm and 1400 rpm. It was found that the breaking force due to the collision between the waters was rather large, resulting in a dynamic equilibrium due to the equilibrium of the binding force and the breaking force of the binder.
5) 조립조건에 따른 최종조립품의 수율 비교에 있어 설명하면 다음과 같다.5) When comparing the yield of the final assembly according to the assembly conditions are as follows.
교반 조립의 조립 기구는 4개의 영역으로 나타낼 수가 있다. 즉, 영역 1은 응집괴 및 핵입자의 형성 과정, 영역 2는 조립 입자에의 성장 과정, 영역 3은 정립화의 과정, 영역 4는 조립입자의 성장 과정이다.The assembly mechanism of the stirring granulation can be represented by four areas. That is, region 1 is a process of forming agglomerates and nuclei, region 2 is a process of growing on granulated particles, region 3 is a process of sizing, and region 4 is a process of growing granulated particles.
6) 그리고 본 발명이 채택한 경사면 조립기는 조립조의 중심에 수평하는 주교반 날개(agitator)와 조립 조의 측면에서 수평축에 수평으로 회전하는 해쇄날개(chopper)가 달려있게 하였다. 이는 교반 조립법에 있어서 대상 물질의 응집(조립)은 액체 가교에 의한 표면장력 및 모세관 부합에 기인하는 입자간 부착력, 결합제의 결합력 및 조립기의 구동에 따른 전단, 전동 작용 등에 의해 생기게 된다.6) And the inclined surface granulator adopted by the present invention has a main agitator horizontally in the center of the assembly tank and a chopper rotating horizontally on the horizontal axis at the side of the assembly tank. In the stirring granulation method, the aggregation (assembly) of the target material is caused by the intergranular adhesion force due to the surface tension and capillary fit by liquid crosslinking, the bonding force of the binder, the shearing by the driving of the granulator, and the rolling action.
따라서 조립물의 물성, 예를 들면 입자 특성 즉 입도 분포, 입자형상, 가밀도나 과립 수율은 결합액의 첨가율, 결합제의 종류(점도), 분체와 결합제 간의 젖음성 및 조립기의 조작 조건 등의 영향을 받게 된다.Therefore, the physical properties of the granules, for example, particle characteristics such as particle size distribution, particle shape, density or granular yield, may be affected by the addition rate of the binder liquid, the type (viscosity) of the binder, the wettability between the powder and the binder, and the operating conditions of the granulator. do.
여기에서는 각인자의 영향에 대한 고찰을 통하여 실제 프로세스의 설계 및 운전에 대한 노하우를 스스로 찾아내는 자료로서 제공하게 되는 것이다.In this section, through the consideration of the influence of each person, it is provided as a self-discovery know-how about the design and operation of the actual process.
그리고 결합제의 첨가율의 영향에 있어 고찰할 때 교반조립법을 비롯하여 전동 조립법에 있어서 결합제의 첨가율의 결정이 가장 중요하며, 고·액체의 충전상태를 조사함이 바람직하다. 따라서 교반조립에서는 압출 조립법과 같이 funicular 영역에서 적절한 첨가율이 존재하는 경우가 많기 때문에In consideration of the influence of the addition rate of the binder, the determination of the addition rate of the binder is most important in the stirring granulation method and the rolling granulation method, and the state of filling of the solid and liquid is preferable. Therefore, in the stirring assembly, there is a case where the proper addition rate is often present in the funicular region like the extrusion granulation method.
본 발명 실시의 실험에서는 3 mm 경 전후 조기의 조립물을 얻고자 할 때는 funicular 영역과 capillary 영역의 경계영역에서 결합제의 첨가율을 결정하는 것이 가장 적합하였다.In the experiment of the present invention, it was most suitable to determine the addition rate of the binder in the boundary region of the funicular region and the capillary region to obtain early granules before and after 3 mm.
기타 조작 조건의 영향에 있어서 고찰할 때 주 교반날개 (agitator)의 회전속도 및 해쇄날개(chopper)의 회전속도, 날개형상 및 조립시간 등을 들 수 있다. 이들은 어느 것이나 입자간의 액체가교 형성의 양부, 전단, 전동, 압밀, 해쇄 작용의 강약과 관련하고 있다. 여기에서 특히 조립물의 입도 분포에 미치는 영향에 대해 교반 날개의 회전속도의 영향에 대하여 고찰할 때 ① 교반 날개의 회전속도에 있어서는 해쇄 날개를 회전시키지 않고 조립 조작을 행한 경우, 조립물의 입도 분포에 미치는 회전 속도의 영향에 있어서 입도 분포는 교반 속도의 회전 속도가 증가함에 따라 대수 정규 분포에 가까워지는 경향이 인정되었다.In consideration of the influence of other operating conditions, the rotational speed of the main agitator and the rotational speed of the chopper, the blade shape and the assembly time may be mentioned. All of them are related to the strength, weakness, shear, rolling, consolidation and crushing of liquid cross-linking between particles. Here, in particular, the influence of the rotational speed of the stirring blades on the effect on the particle size distribution of the granulated product 1) At the rotational speed of the stirring blades, the effect of the granulation operation on the particle size distribution of the granulated product without the rotating blades In the influence of the rotational speed, the particle size distribution tended to approach the lognormal distribution as the rotational speed of the stirring speed increased.
또한 교반날개의 회전속도가 고속으로 되면 어느 특정 크기 이상의 조립물이 적어지는 것도 알 수 있었다. 이러한 사실에서 교반날개가 고속 회전된 속도로 되면 전동작용에 더하여 해쇄 날개도 작용하여 조대 입자가 세립화되어 입자의 크기가 고르게 됨과 함께 평균 입자경이 큰 조립물을 얻는데는 회전 속도가 큰 조건에서 조작하면 좋은 것으로 알게 되었다.In addition, when the rotation speed of the stirring blade is a high speed it can be seen that less granules of any specific size. In this fact, when the stirring blade is rotated at a high speed, in addition to the electric action, the disintegrating wing also acts, making the coarse particles finer and making the particles even in size. I found it good.
② 해쇄 날개의 회전속도에 있어 해쇄 날개를 회전시킴에 의해 입자경이 어느 특정 크기 이상의 조립입자는 해쇄되어 입도 분포는 대수정규분포에 가까워짐을 알 수 있었고 또한 해쇄 날개의 회전속도에 의해 조립 입자를 해쇄하는 작용과 함께 정립 작용에 의한 입도 분포를 고르게 하거나 또한 특히 고속일 경우 전동작용도 가해져 조립 입자가 크지는 경우가 있었다.② By rotating the disintegrating blade in the rotation speed of the disintegrating blade, it can be seen that the granulated particles having a certain particle size are disintegrated and the particle size distribution is close to the lognormal distribution. In addition, the particle size distribution by the sizing effect was evened out, or, in particular, at high speeds, a rolling action was also applied to increase the granulated particles.
③ 이상에서 살펴본 바와 같이 이들의 다양한 작용은 교반 날개와 해쇄날개의 각각의 회전속도의 상호 보완에 의해 정으로 또는 부로도 작용할 수 있음을 시사하고 있어 이는 현장에서 시료 조건에 맞추어 실험을 통해 최적 조건을 찾아야만 하였다.③ As described above, these various actions suggest that they can act positively or negatively by complementary rotational speeds of the stirring blades and the disintegrating blades. Had to find.
④ 그리고 원료 분말에 결합제의 젖음성의 양부는 입자간의 액체가교와 그 분포 즉 부착력(응집력)의 강약에 직접영향을 주는 인자이므로 교반 조립에 쓰인 원료 분말의 접촉각 θ가 작을수록 결합액에 젖기 쉽다고 볼 수 있고, 접속각 θ가 다른 약제 분말을 사용하여 고속 교반 조립실험을 행하여 얻은 조립물의 입도 분포는 크게 다르기 때문에 접촉각 θ의 커짐에 따른 조립물의 중위경이 감소한다. 따라서 젖기 쉬운 원료 분말을 사용한 경우가 입자간의 액체가교의 형성이 양호해지므로 목적하는 조립물을 효과적으로 얻을 수 있게 된다.④ And since the wettability of the binder in the raw material powder is a factor directly affecting the strength of the liquid cross-linking between particles and its distribution, that is, the adhesion (cohesive force), the smaller the contact angle θ of the raw material powder used for stirring granulation, the easier it is to be wetted in the binding liquid. Since the particle size distribution of the granules obtained by the high-speed stirring granulation experiment using the chemical powders with different connection angles θ is significantly different, the median diameter of the granules decreases as the contact angle θ becomes larger. Therefore, in the case of using the raw material powder that is easy to wet, the formation of liquid crosslinking between particles becomes good, so that the desired granulated product can be effectively obtained.
9) 이상과 같이 본 발명은 폐 자원인 패각의 소성분말 및 소뼈의 소성 잔유회분과 MgO 분말을 중량 기준으로 각각 50 중량%, 18 중량%, 30 중량%에 결합제로서 분말 수용성 규산 2 중량%을 고속교반기에서 예비혼합한 후 결합제로서 수돗물을 사용하여 결합제의 첨가량 혹은 첨가율, 교반날개의 회전속도 및 조성 시간 등 조립실험 조건을 변화시키는 일련의 조립실험을 실시하여 조립물의 특성 즉 입도 분포, 형상, 가밀도 등과 조립물의 실험인자 간의 상관관계를 구성함에 있어 ①조립처방에 대한 결합제로서는 수돗물로서도 가능하며 그 첨가율을 10 중량% 범위이고, 원료의 계절에 따른 수분 함량을 고려하여 1∼2 중량%으로 가감할 수 있고, ② 교반 날개의 회전 속도는 전동 작용에 의한 조립 입자의 증대 효과와 해쇄 작용에 의한 조대 입자의 파괴 효과가 동시에 일어날 수가 있음이 확인되어 실제의 생산 프로세스의 운전에 유의할 필요가 있고, ③ 조립 시간의 증대와 더불어 더욱 치밀하고 구형의 복합 과립으로 조립됨을 확인하였다.9) As described above, the present invention is based on 50% by weight, 18% by weight, and 30% by weight of the powdered ash ash of the shell and the calcined ash ash of the bovine bone and MgO powder, respectively, as the binder, 2% by weight of powder-soluble silicic acid as a binder. After premixing in a high speed stirrer, using a tap water as a binder, a series of granulation experiments are performed to change the granulation experiment conditions such as the amount or addition rate of the binder, the rotational speed and the composition time of the stirring blade, and the characteristics of the granules, namely particle size distribution, shape, In constructing the correlation between density and experimental factors of granules, ① As a binder for the assembly prescription, it can be used as tap water, and the addition rate is in the range of 10% by weight, and 1 ~ 2% by weight in consideration of the moisture content according to the season of the raw material. 2, the rotational speed of the stirring blade has the effect of increasing the granulated particles by the rolling action and the breaking effect of the coarse particles by the crushing action. It was confirmed that it could occur at the same time, and it was necessary to pay attention to the operation of the actual production process. ③ With the increase of the assembly time, it was confirmed that it was assembled into more compact and spherical composite granules.
④ 분립체의 입자 설계기법을 활용하여 보다 부가가치가 있는 제품을 창출 해내기 위한 기술을 활용하고 이를 현장에 적용시킬 수 있게 되었다.④ By utilizing the particle design technique of the granular material, it is possible to utilize the technology to create more value-added products and apply it to the field.
이상과 같이 본 발명은 폐 자원의 일종으로서 사회적 공해 문제로 제기되고 있는 폐 패각과 축산 폐골분을 토양개량 및 식물 성장에 좋은 환경을 조성하는 비료로 되게 함에 있어 이에 첨가제로는 염분중화 및 엽록소를 구성하는 구성성분으로서, 유일한 광물성 원소인 염화 마그네슘을 첨가하였을 뿐만 아니라 기계적 시비 시 바람에 비산되지 않게 이를 회전날개와 해쇄날개가 부가된 고속 교반기를 사용하여 1∼5 mm 경의 복합 과립 비료로 조립되게 하였기 때문에 공해 방지 및 폐 자원 재활용면에 크게 기여할 수 있어 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention is a kind of waste resources, so that the waste shell and livestock waste bone meal, which are raised as a problem of social pollution, are used as fertilizer to create a good environment for soil improvement and plant growth. As a constituent component, not only magnesium chloride, which is the only mineral element, was added, but it was also assembled into a compound granular fertilizer of about 1 to 5 mm using a high-speed stirrer with a rotary blade and a disintegrating blade so as not to be scattered by the wind during mechanical fertilization. It is a very useful invention because it can greatly contribute to pollution prevention and waste resource recycling.
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