Właściwości fizyczne nawozów

Właściwości fizyczne nawozów są determinowane na podstawie składu chemicznego oraz sposobu produkcji. Najważniejsze cechy produktu, istotne dla przechowywania, transportu oraz aplikacji:

  • Higroskopijność
  • Zbrylanie
  • Rozkład wielkości granul oraz ich kształt
  • Wytrzymałość i odporność mechaniczna granul
  • Tendencja do generowania pyłu
  • Gęstość
  • Kompatybilność (chemiczna i fizyczna)

Higroskopijność

Powietrze zawiera dużo wilgoci. Pod naciskiem ciśnienia i temperatury, wilogoć skrapla się w parę wodną. Wilgotność względna wynosi 100%, gdy powietrze jest całkowicie nasycone parą wodną, jeśli natomiast nasycone jest w połowie, to wilgotność względna wynosi 50%.

Hygroscopicity

W obu przypadkach para wodna przemieści się z wyższego do niższego ciśnienia pary.

Przy temperaturze 30˚C powietrze może zawierać 30,4 g wody na m3 (100% RH). Ciśnienie pary wodnej z wilgotności powietrza zmienia się wraz z temperaturą powietrza.

Critical Relative Humidity of fertilizer at 25 degrees

Wszystkie nawozy są mniej lub bardziej higroskopijne, co oznacza, że przy określonych warunkach, mogą wchłaniać wilgoć z powietrza. Niektóre nawozy są bardziej higroskopijne od innych i znacznie łatwiej, przy niższej wilgotności mogą wchłaniać wodę z powietrza.

Absorpcja wody odbywa się, gdy ciśnienie pary wodnej w powietrzu jest wyższe, niż ciśnienie pary wodnej w nawozie . Wchłanianie wilgoci podczas załadunków i magazynowania, obniża jakość fizyczną nawozów. Należy kontrolować warunki przechowywania oraz załadunków, aby uniknąć nadmiernej absorpcji wilgoci z powietrza.

Zazwyczaj krzywa absorpcji wody wznosi się powoli w niskiej wilgotności (jak na rysunku), ale w pewnym zakresie wilgoci zwiększa się gwałtownie. Ta wilgotność nazywana jest krytyczną wilgotnością nawozu . Krytyczna wilgotność spada, gdy wzrasta temperatura.

Znaczne wchłanianie wody ma niepożądane konsekwencje dla produktów nawozowych:

  • Granule stają się stopniowo miękkie i lepiące
  • Granule powiększają się i wzratsa ich objętość
  • Granule zaczynają pękać
  • Bledną i zmieniają kolor
  • Zmniejsza się wytrzymałość granul
  • Zwiększa się tendencja do zbrylania
  • Wzrasta ryzyko pylenia
  • Podłogi w magazynie stają się wilgotne i śliskie
  • Nawozy azotowe tracą stabilność termiczną
  • Jakość rozsiewania może ulec pogorszeniu
  • Może nastąpić zapychanie sprzętu
  • Zwiększa się ilość materiału off-spec
Water Absorbtion

Połączenie kilku rodzajów nawozów może wywołać większą absorpcję, niż pojedyncze produkty, co pokazuje wykres.

Zbrylanie

Image Crystal

Większość nawozów podczas składowania, ma tendencję do pękania lub zbrylania. Zbrylanie powstaje w wyniku działania sił adhezyjnych i tworzenia się pomiędzy granulami kryształowych połączeń. Przyczyną może być kilka mechanizmów; oto najbardziej znaczące:

  • Reakacje chemiczne gotowego produktu
  • Rozpuszczanie i ponowna krystalizacja soli nawozowych na powierzchni granul
  • Siły adhezyjne i kapilarne między powierzchniami

Zbrylanie zależy od kilku czynników:

  • Wilgotności powietrza
  • Temperatury i ciśnienia otoczenia
  • Zawartości wilgoci w produkcie
  • Wytrzymałości i kształtu granul
  • Składu chemicznego
  • Okresu przechowywania

Jeśli te czynniki są kontrolowane, tendencja do zbrylania pozostaje niska. Dodatkowo, często potrzebne jest zastosowanie odpowiedniego środka przeciwzbrylającego. Niską skłonność do zbrylania ma saletra wapniowa, ale nawozy typu NPK, AN i mocznik wykazują wysokie tendencje do zbrylania. Nawozy otoczkowane wolniej absorbują wodę z powietrza.

Wytrzymałość i odporność mechaniczna granul

Wytrzymałość granul nawozu na zgniatanie różni się znacznie w zależności od ich składu chemicznego. Wytrzymałość na zgniatanie i kruszenie dla różnych rodzajów nawozów jest przedstawiona w tabeli.

Image Particle strength

Absorpcja wody ma negatywny wpływ na większość nawozów. Granule mogą stać się miękkie i mają tendencję do rozpadania się.

Odporność mechaniczna nawozu na zgniatanie jest istotna podczas całego procesu jego obsługi. Odporność mechaniczna zależy od struktury powierzchni i wytrzymałości granul.

Powstawanie pyłu

0.16.1 Image Dust formationDuża ilość pyłu nawozowego powoduje dyskomfort w miejscu pracy. Dlatego, w większości krajów, emisja pyłów z procesów obsługi nawozów, jest ograniczona przez prawo. Przyczną powstawania pyłu, zazwyczaj są:

  • Absorpcja wody
  • Słaba struktura powierzchni i wytrzymałości granul
  • Niska odporność mechaniczna
  • Naprężenia mechaniczne w łańcuchu obsługi
  • Uszkodzenia granul od sprzętu (skrobaków, podajników, trymerów itp.)

Gęstość nasypowa

Gęstość nasypowa lub ciężar objętościowy (kg/m3) różnią się pomiędzy typami nawozów. Wpływ na gęstość nasypową mają różnice w rozkładzie granul na skutek segregacji. Dla mechanicznego rozsiewania ważna jest specyfikacja produktu.

Kompatybilność (chemiczna i fizyczna)

Zgodność odnosi się przede wszystkim do możliwości mieszania różnych nawozów  w zakresie bezpieczeństwa i zachowania jakości, np. zbrylania, powstawania pyłu, utraty wytrzymałości na cykle termiczne itd.

Image compatibility matrix