Proprietà fisiche dei fertilizzanti

Le proprietà fisiche di un fertilizzante sono determinate dalla sua composizione chimica e dal modo in cui viene prodotto. Le proprietà più importanti per la manipolazione, la conservazione e la distribuzione del prodotto sono: 

  • Igroscopicità 
  • Agglomerazione 
  • Distribuzione della forma e delle dimensioni delle particelle 
  • Concentrazione e resistenza meccanica delle particelle 
  • Tendenza a generare polveri e polveri fini 
  • Densità apparente 
  • Compatibilità (chimica e fisica)

Igroscopicità

L'aria contiene l'umidità sotto forma di vapore acqueo ed esercita quindi una pressione di vapore acqueo (p H2O) determinata dall'umidità e dalla temperatura. L'aria calda può contenere più acqua dell'aria fredda. Il contenuto di acqua è espresso dall'umidità relativa (UR).

Hygroscopicity

Quando l'aria è satura di vapore acqueo, l'umidità relativa è del 100% mentre lo è del 50 % se satura per metà. Il vapore acqueo varia anche in funzione dell'alta o bassa pressione a cui è sottoposto. 

A 30 °C l'aria può contenere 30,4 g di acqua per m3 (100% di UR). La pressione del vapore acqueo dell'aria varia in base all'umidità e alla temperatura dell'aria.

Critical Relative Humidity of fertilizer at 25 degrees

Tutti i fertilizzanti sono più o meno igroscopici, cosa che indica che cominciano ad assorbire l'umidità ad un'umidità specifica o ad una certa pressione del vapore acqueo. Alcuni fertilizzanti molto igroscopici attirano l'umidità molto più rapidamente e lo fanno ad un'umidità più bassa rispetto ad altri. L'assorbimento dell'acqua avviene se la pressione del vapore acqueo dell'aria supera la pressione del vapore acqueo del fertilizzante.

L'assorbimento dell'umidità durante lo stoccaggio e la movimentazione riduce la qualità fisica del fertilizzante. Conoscendo la temperatura e l'umidità dell'aria e la temperatura superficiale del fertilizzante, è possibile determinare se l'assorbimento dell'acqua avrà luogo oppure non. 

Tipicamente, una curva di assorbimento dell'acqua ascende lentamente ad un basso tenore di umidità (come indicato in figura), ma ad una certa umidità o in una determinata gamma di umidità inizia ad aumentare vertiginosamente. Tale umidità viene chiamata umidità del fertilizzante. L'umidità critica diminuisce con l'aumentare della temperatura. 

Un notevole assorbimento dell'acqua ha conseguenze avverse per i fertilizzanti:

  • Le particelle diventano progressivamente molli e appiccicose 
  • Le particelle aumentano di volume 
  • Le particelle iniziano a rompersi 
  • Sbiancamento, cambiamento di colore 
  • Ridotta resistenza delle particelle 
  • Aumento della tendenza ad agglomerarsi 
  • Aumento della formazione di polveri e polveri fini 
  • I piani del magazzino diventano umidi e scivolosi 
  • Il fertilizzante semplice a base di nitrato di ammonio stabilizzato perde la stabilità termica 
  • La qualità di spargimento può essere compromessa 
  • Intasamento delle apparecchiature 
  • Aumento dei fenomeni di non conformità
Water Absorbtion

Una miscela dei due componenti può essere più igroscopica rispetto ai componenti stessi, come mostrato nel grafico.

Agglomerazione

Image Crystal

La maggior parte dei fertilizzanti tende a sinterizzare o agglomerare durante la conservazione. Tale agglomerazione deriva dalla formazione di forti ponti cristallini e potenti forze adesive tra i granuli. Possono essere coinvolti diversi meccanismi; quelli di maggior rilievo sembrano essere:

  • Reazioni chimiche nel prodotto finito
  • Dissoluzione e ricristallizzazione dei sali del fertilizzante sulla superficie delle particelle
  • Forze adesive e capillari tra le superfici

L'agglomerazione è influenzata da vari fattori: 

  • Umidità dell'aria 
  • Temperatura e pressione ambiente 
  • Contenuto di umidità del prodotto 
  • Concentrazione e forma delle particelle 
  • Composizione chimica 
  • Tempo di stoccaggio 

La tendenza ad agglomerarsi rimane bassa se tali parametri vengono controllati. Inoltre, risulta spesso necessario applicare un agente anti-agglomerante appropriato. Vi sono ridotte tendenze di agglomerazione del nitrato di calcio, ma molto elevate nei fertilizzanti NPK, AN e a base di urea. La copertura dei fertilizzanti riduce il tasso di assorbimento dell'acqua del prodotto.

Distribuzione della forma e delle dimensioni delle particelle

Le sfere (anche dette prill) di fertilizzante hanno una superficie liscia e vetrosa, mentre la superficie dei granuli può variare molto; normalmente i granuli sono più grezzi e irregolari delle sfere (prill). Il colore della superficie delle particelle può variare a seconda delle materie prime applicate nel processo o a causa dei minerali o dei pigmenti organici aggiunti al colore delle particelle. 

La ripartizione per dimensione delle particelle è importante per le proprietà di spargimento e per la tendenza alla segregazione. È particolarmente importante se il componente è presente in miscele sfuse.

Concentrazione e resistenza meccanica delle particelle

Image Particle strength

La resistenza alla compressione delle particelle di fertilizzante varia notevolmente a seconda della composizione chimica. La tabella illustra la resistenza alla compressione misurata per i vari tipi di fertilizzante. L'assorbimento dell'acqua ha effetti negativi sulla maggior parte dei fertilizzanti. Le particelle possono diventare appiccicose e tendere a disintegrarsi. 

La resistenza meccanica è la capacità del fertilizzante a resistere alle sollecitazioni imposte nella catena di movimentazione. La resistenza meccanica dipende dalla struttura della superficie e dalla concentrazione delle particelle.

Formazione di polveri

Immagine 0.16.1 formazione di polveriGrandi quantità di fertilizzanti in polvere provocano disagi sul posto di lavoro. Pertanto, nella maggior parte dei paesi le emissioni di polveri dovute alla movimentazione dei fertilizzanti sono limitate dalla legge. Normalmente, le polveri e le polveri fini si formano durante la manipolazione dei fertilizzanti a causa:

- Dell'assorbimento dell'acqua
- Della scarsa struttura superficiale e resistenza delle particelle
- Della bassa resistenza meccanica
- Dalle sollecitazioni meccaniche nella catena di movimentazione
- Dall'usura delle apparecchiature (ruspe, coclee, trebbie ecc).

Vedere anche come evitare la formazione di polveri.

Densità apparente

La densità apparente o il peso volumetrico (kg/m3) variano da un fertilizzante all'altro. Le variazioni nella distribuzione delle particelle dovute alla segregazione influenzano la densità apparente. Per lo spargimento meccanico è importante che le variazioni all'interno di un determinato prodotto siano minime.

Compatibilità (chimica e fisica)

La compatibilità riguarda principalmente la miscelazione di vari fertilizzanti, la contaminazione crociata e altri problemi di sicurezza e/o qualità, ad esempio agglomerazione, indebolimento, formazione di polveri e perdita della resistenza nei cicli termici in caso di presenza di nitrato di ammonio.

Image compatibility matrix