Φυσικές ιδιότητες λιπασμάτων

Οι φυσικές ιδιότητες ενός λιπάσματος καθορίζονται από τη χημική σύσταση και τον τρόπο παραγωγής του. Οι πιο σημαντικές ιδιότητες ενός λιπάσματος όσον αφορά τον χειρισμό, την αποθήκευση και την εφαρμογή του είναι οι εξής: 

  • Υγροσκοπικότητα 
  • Συσσωμάτωση 
  • Σχήμα και κοκκομετρία σωματιδίων 
  • Αντοχή σωματιδίων και μηχανική αντοχή 
  • Τάση σχηματισμού σκόνης και λεπτών σωματιδίων 
  • Φαινόμενη πυκνότητα 
  • Συμβατότητα (χημική και φυσική)

Υγροσκοπικότητα

Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει νερό σε μορφή υδρατμών και συνεπώς η τάση των υδρατμών (p H2O) καθορίζεται από την υγρασία και τη θερμοκρασία. Ο θερμός αέρας μπορεί να περιέχει περισσότερο νερό από τον κρύο αέρα. Η περιεκτικότητα σε νερό εκφράζεται ως σχετική υγρασία.

Measuring Hygroscopicity

Όταν ο αέρας είναι κορεσμένος με υδρατμούς η σχετική υγρασία είναι 100%, και 50% όταν ο αέρας είναι κορεσμένος κατά το ήμισυ. Οι υδρατμοί εναλλάσσονται τόσο μεταξύ της υψηλής όσο και της χαμηλής πίεσης υδρατμών. 

Στους 30º C, ο αέρας μπορεί να περιέχει 30,4 gr νερό/m3 (100% σχετική υγρασία). Η τάση των υδρατμών ποικίλλει ανάλογα με την υγρασία και τη θερμοκρασία του αέρα.

Critical Relative Humidity of fertilizer at 25 degrees

Όλα τα λιπάσματα είναι περισσότερο ή λιγότερο υγροσκοπικά, πράγμα που σημαίνει ότι ξεκινούν να απορροφούν νερό σε μια συγκεκριμένη υγρασία ή σε μια ορισμένη τάση υδρατμών. Ορισμένα πολύ υγροσκοπικά λιπάσματα ελκύουν πιο εύκολα το νερό και σε μικρότερη υγρασία από άλλα. Η απορρόφηση του νερού συντελείται όταν η τάση υδρατμών του αέρα υπερβαίνει την τάση υδρατμών του λιπάσματος.

Η απορρόφηση της υγρασίας κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης και του χειρισμού μειώνει τη φυσική ποιότητα. Όταν είναι γνωστή η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα, καθώς και η επιφανειακή θερμοκρασία του λιπάσματος, μπορούμε να κρίνουμε αν θα υπάρξει απορρόφηση νερού ή όχι. 

Συνήθως, η καμπύλη απορρόφησης νερού ανεβαίνει αργά σε περίπτωση χαμηλής υγρασίας (όπως απεικονίζεται), αλλά σε μια συγκεκριμένη υγρασία ή εύρος υγρασίας αυξάνεται απότομα. Αυτή είναι η κρίσιμη υγρασία του λιπάσματος. Η κρίσιμη υγρασία μειώνεται όταν η θερμοκρασία αυξάνεται. 

Η σημαντική απορρόφηση νερού έχει ανεπιθύμητες συνέπειες στα λιπάσματα:

  • Τα σωματίδια γίνονται σταδιακά πιο μαλακά και κολλώδη 
  • Τα σωματίδια αυξάνονται σε όγκο 
  • Τα σωματίδια αρχίζουν να ραγίζουν 
  • Λεύκανση, αλλαγή χρώματος  
  • Μειωμένη αντοχή σωματιδίων  
  • Μειωμένη αντοχή σωματιδίων 
  • Αυξάνεται ο σχηματισμός σκόνης και λεπτών σωματιδίων 
  • Τα δάπεδα της αποθήκης γίνονται υγρά και ολισθηρά  
  • Μειώνεται η θερμοσταθερότητα των σταθεροποιημένων απλών λιπασμάτων νιτρικού αμμωνίου 
  • Μπορεί να επηρεαστεί η ποιότητα της εφαρμογής 
  • Απόφραξη του εξοπλισμού 
  • Αύξηση προϊόντων εκτός προδιαγραφών
Water Absorbtion

Ένα μείγμα δύο συστατικών μπορεί να είναι περισσότερο υγροσκοπικό από το κάθε στοιχείο χωριστά, όπως φαίνεται στο γράφημα.

Συσσωμάτωση

Image Crystal

Τα περισσότερα λιπάσματα έχουν την τάση να συσσωματώνονται κατά την αποθήκευση. Η συσσωμάτωση προκύπτει όταν σχηματίζονται ισχυρές κρυσταλλικές ενώσεις και δυνάμεις συνάφειας μεταξύ των κόκκων. Σε αυτή τη διαδικασία μπορούν να εμπλέκονται διάφοροι μηχανισμοί, μεταξύ των οποίων οι σημαντικότεροι φαίνεται να είναι:

  • Χημικές αντιδράσεις στο τελικό προϊόν
  • Διάλυση και επανακρυσταλλοποίηση των αλάτων των λιπασμάτων στην επιφάνεια των σωματιδίων
  • Δυνάμεις συνάφειας και δυνάμεις τριχοειδούς έλξης μεταξύ επιφανειών

Η συσσωμάτωση επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες: 

  • Υγρασία του αέρα 
  • Θερμοκρασία και ατμοσφαιρική πίεση 
  • Περιεκτικότητα του προϊόντος σε υγρασία 
  • Αντοχή και σχήμα σωματιδίων 
  • Χημική σύσταση 
  • Χρόνος αποθήκευσης 

Η τάση συσσωμάτωσης παραμένει χαμηλή εφόσον βρίσκονται υπό έλεγχο αυτές οι παράμετροι. Επιπλέον, είναι συχνά απαραίτητη η εφαρμογή κατάλληλης αντισυσσωματικής ουσίας. Η τάση συσσωμάτωσης στο νιτρικό ασβέστιο είναι χαμηλή, αλλά ιδιαίτερα υψηλή στα NPK, στο ΑΝ και στην ουρία. Η επικάλυψη των λιπασμάτων μειώνει τον ρυθμό απορρόφησης νερού του προϊόντος.

Σχήμα και κοκκομετρία σωματιδίων

Οι πέρλες έχουν μια λεία και υαλώδη επιφάνεια, ενώ η επιφάνεια των κόκκων μπορεί να είναι πολύ διαφορετική. Συνήθως, οι κόκκοι είναι πιο τραχείς και ανομοιόμορφοι από τους βώλους. Το χρώμα της επιφάνειας των σωματιδίων μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τις πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία ή να οφείλεται στις ανόργανες ή οργανικές χρωστικές ουσίες που προστίθενται στο χρώμα των σωματιδίων. 

Η κοκκομετρία είναι σημαντική ως προς τις ιδιότητες διασποράς και τις τάσεις διαχωρισμού, και ιδιαίτερα σημαντική όταν πρόκειται για ανάμεικτα λιπάσματα.

Αντοχή σωματιδίων και μηχανική αντοχή

Image Particle strength

Η αντοχή των σωματιδίων ενός λιπάσματος στη σύνθλιψη διαφέρει σημαντικά, ανάλογα με τη χημική σύνθεση. Η αντοχή στη σύνθλιψη διαφόρων τύπων λιπασμάτων απεικονίζεται στον πίνακα. Η απορρόφηση νερού έχει αρνητικές επιπτώσεις στα περισσότερα λιπάσματα. Τα σωματίδια μπορούν να γίνουν κολλώδη και έχουν την τάση να αποσυντίθενται. 

Η μηχανική αντοχή είναι η ικανότητα του λιπάσματος να αντισταθεί στις πιέσεις που δέχεται στην αλυσίδα διακίνησης. Η μηχανική αντοχή εξαρτάται από την επιφανειακή δομή και την αντοχή των σωματιδίων.

Σχηματισμός σκόνης

Dust FormationΟι μεγάλες ποσότητες σκόνης από τα λιπάσματα προκαλεί δυσφορία στον χώρο εργασίας. Συνεπώς, στις περισσότερες χώρες, οι εκπομπές σκόνης από τις εργασίες διακίνησης περιορίζονται από τον νόμο. Σκόνη και λεπτά σωματίδια συνήθως δημιουργούνται κατά τη διακίνηση από:

  • Απορρόφηση νερού
  • Κακή επιφανειακή δομή και αντοχή σωματιδίων
  • Χαμηλή μηχανική αντοχή
  • Μηχανικές καταπονήσεις στην αλυσίδα διακίνησης
  • Φθορά από τον εξοπλισμό (αποξέστες, κοχλιωτοί τροφοδότες, κοπτικά σιτηρών, κλπ)

Δείτε επίσης την ενότητα «Αποφυγή σχηματισμού σκόνης».

Φαινόμενη πυκνότητα

Η φαινόμενη πυκνότητα ή η αναλογία βάρος-όγκου (kg/m3) διαφέρει μεταξύ των διαφόρων τύπων λιπασμάτων. Οι διακυμάνσεις που προκαλούνται στην κοκκομετρία λόγω του διαχωρισμού επηρεάζουν τη φαινόμενη πυκνότητα. Για τη μηχανική λίπανση, είναι σημαντικό οι διακυμάνσεις ενός συγκεκριμένου προϊόντος να είναι ελάχιστες.

Συμβατότητα (χημική και φυσική)

Η συμβατότητα αφορά κυρίως την ανάμειξη διαφόρων λιπασμάτων, τη διασταυρούμενη επιμόλυνση και άλλα προβλήματα ασφάλειας ή/και ποιότητας π.χ. συσσωμάτωση, αποδυνάμωση, σχηματισμός σκόνης και απώλεια αντίστασης στη θερμική ανακύκλωση όσον αφορά το νιτρικό αμμώνιο.

Image compatibility matrix