Fizička svojstva gnojiva

Najvažnija svojstva gnojiva:
• Higroskopnost
• Stvrdnjavanje
• Oblik i distribucija veličine čestica
• Čvrstoća čestica i mehanička otpornost
• Sklonost stvaranju prašine i sitnih čestica
• Nasipna gustoća
• Kompatibilnost (kemijska i fizička)
Higroskopnost

Zrak sadrži vlagu u obliku vodene pare i stoga proizvodi tlak vodene pare (p H2O), kojeg određuju vlažnost i temperatura. Vrući zrak može sadržavati više vode od hladnog zraka. Sadržaj vode izražava se kao relativna vlažnost zraka.
Relativna vlažnost zraka je omjer, iskazan u postocima, između stvarne količine vodene pare u zraku u danom trenutku i količine na kojoj zrak postaje zasićen. Pri temperaturi od 30˚C zrak je zasićen ako sadržaj vode iznosi 30,4 g/m3. Vodena para kreće se iz područja visokog tlaka prema području niskog tlaka.

Svako gnojivo je više ili manje higroskopno, što znači da apsorbira vlagu pri određenoj razini vlažnosti zraka ili određenom tlaku vodene pare. Neka su gnojiva izrazito higroskopna i upijaju vlagu već pri manje vlažnim vremenskim uvjetima. Do apsorpcije vode dolazi ako je tlak vodene pare zraka veći od tlaka vodene pare gnojiva.
Apsorpcija vlage tijekom skladištenja ili rukovanja reducirat će fizičku kvalitetu gnojiva. Uz dostupne informacije o temperaturi i vlažnosti zraka te o površinskoj temperaturi gnojiva, može se odrediti hoće li ili neće doći do apsorpcije vode.
Uobičajeno je da krivulja apsorpcije vode raste polako pri nižoj vlažnosti (kao što se vidi na ilustraciji), no nakon određene razine vlažnosti rast postaje jako brz; ta razina naziva se kritičnom vlažnošću gnojiva. Kritična vlažnost smanjuje se s porastom temperature.
Veća apsorpcija vlage ima brojne negativne učinke na mineralna gnojiva:
Čestice postupno postaju mekane i ljepljive
Povećanje volumena čestica
Pucanje čestica
Izbjeljivanje, promjena boje
Smanjenje čvrstoće čestica
Povećana sklonost stvrdnjavanju
Povećano stvaranje prašine i sitnih čestica
Podovi skladišta postaju vlažni i klizavi
Stabilizirani čisti amonijev nitrat gubi termostabilnost
Smanjena učinkovitost rasipanja
Začepljenje opreme
Povećano odstupanje od specifikacije

Naslov gornjeg grafikona: Apsorpcija vode u mješavinama
Higroskopnost mješavina dviju komponenti može biti veća od zbroja zasebnih higroskopnosti tih komponenti, kao što se može vidjeti u ovom grafičkom prikazu.
Stvrdnjavanje
Većina gnojiva tijekom uskladištenja ima sklonost stvrdnjavanju, do kojeg dolazi zbog stvaranja kristalnih mostova i adhezivnih sila između granula. U to može biti uključeno više procesa, od kojih su najvažniji:
Kemijske reakcije u gotovom proizvodu
Otapanje i rekristalizacija soli na površini čestica
Adhezivne i kapilarne sile između površina čestica
Na stvrdnjavanje utječe više čimbenika:
Vlažnost zraka
Temperature i tlak zraka
Sadržaj vlage u proizvodu
Čvrstoća i oblik čestica
Kemijski sastav
Trajanje uskladištenja
Sklonost stvrdnjavanju može se svesti na minimum ako se kontroliraju navedeni parametri. No i pored toga često je potrebno tretirati gnojivo odgovarajućim sredstvom protiv stvrdnjavanja. Kalcijev nitrat ima malu sklonost stvrdnjavanju, no zato je to vrlo izražena pojava u NPK formulacijama, amonijevu nitratu i urei. Nanošenjem omotača na gnojivo smanjuje se apsorpcija vode u proizvodu.
Oblik i distribucija veličine čestica
Površina priliranog gnojiva je glatka i staklasta, dok je površina granula vrlo promjenjiva; u pravilu, granule su hrapavije i manje ujednačene od prilova. Boja čestica varira ovisno o sirovinama koje su korištene u procesu proizvodnje ili mineralnim odnosno organskim pigmentima korištenima za bojanje čestica.
Distribucija veličine čestica važna je zbog svojstava rasipanja i sklonosti segregaciji. Posebno je važna za mješavine proizvoda u rasutom stanju.
Čvrstoća čestica i mehanička otpornost

Otpornost čestica na lomljenje jako se razlikuje od gnojiva do gnojiva, a ovisi o kemijskom sastavu proizvoda. U tablici su prikazane izmjerene vrijednosti otpornosti čestica na lomljenje za razne vrste gnojiva. Apsorpcija vode ima negativan učinak na većinu gnojiva, jer čestice mogu postati ljepljive i sklone raspadu.
Mehanička otpornost je izdržljivost gnojiva na stresove kojima je izloženo u prijevoznom lancu, a ovisi o površinskoj strukturi i čvrstoći čestica.
Stvaranje prašine
Veće količine prašine gnojiva mogu predstavljati opasnost po zdravlje. Zbog toga je u većini zemalja zakonom ograničena izloženost prašini umjetnih gnojiva. Uobičajeni uzroci stvaranja prašine i sitnih čestica su:
• Apsorpcija vode
• Slaba površinska struktura i čvrstoća čestica
• Niska mehanička otpornost (orig: Low mechanical resistance)
• Mehanički stresovi u prijevoznom lancu (orig: Mechanical stresses in the handling chain)
• Prirodno trošenje opreme
Nasipna gustoća
Nasipna gustoća (kg/m3) razlikuje se ovisno o tipu gnojiva, a na nju utječu varijacije u distribuciji čestica koje nastaju prilikom segregacije. Kod mehaničkog rasipanja gnojiva važno je da varijacije u proizvodu koji se primjenjuje budu minimalne.
Kompatibilnost (kemijska i fizička)
Kompatibilnost se prije svega odnosi na miješanje različitih gnojiva, međusobnu kontaminaciju i druge probleme na planu sigurnosti i/ili kvalitete kao što su stvrdnjavanje, slabljenje, stvaranje prašine te, u slučaju amonijeva nitrata, gubitak otpornosti na egzotermnu reakciju.

Ref: Guidance for the compatibility of fertiliser blending materials, EFMA, June 2006
1. Zbog higroskopnih karakteristika proizvoda, vrsta stabilizacije amonijeva nitrata pri miješanju s drugom vrstom gnojiva može utjecati na skladišni potencijal mješavine.
2. Pri miješanju s amonijevim nitratom ili amonijevim sulfatom vodite računa o otpornosti mješavine na detonaciju i najstrože se pridržavajte mjera sigurnosti, jer pogrešno rukovanje može dovesti do sigurnosnih i zakonskih posljedica.
3. Pri miješanju s amonijevim nitratom ili amonijevim sulfatom vodite računa i o sigurnosnim aspektima po pitanju slobodnih kiselina i organskih onečišćenja, jer pogrešno rukovanje u tom pogledu također može dovesti do zakonskih posljedica.
4. Na planu sigurnosti vodite računa o tome da mješavine brzo postaju vlažne i lako apsorbiraju vlagu, što može dovesti do stvaranja tekućine ili mulja.
5. Pojava slobodnih kiselina može prouzročiti vrlo sporo raspadanje amonijeva nitrata, što može, na primjer, imati utjecaja na pakiranje.
6. Vodite računa o riziku od samoodrživog raspadanja te o ukupnoj razini ulja u omotaču.
7. Sumpor je zapaljiv i može imati takvu reakciju o dodiru s nitratima kao što su AN, KNO3 ili NaNO3.
8. Zbog higroskopskih karakteristika proizvoda, vrsta stabilizacije gnojiva na bazi amonijeva nitrata s drugom vrstom gnojiva može utjecati na skladišni potencijal mješavine.
9. Pri radu sa superfosfatima ili trostrukim superfosfatima vodite računa o sadržaju vlage u tim proizvodima.
10. Za vrijeme miješanja vodite računa o relativnoj vlažnosti zraka.
11. Vodite računa o riziku od stvaranja gipsa.
12. Nema iskustva u praksi, ali može se očekivati kompatibilnost. Svakako prethodno napravite ispitivanje i/ili analizu.
13. Pri radu s amonijevim sulfatom vodite računa o onečišćenjima u proizvodu te o padu kritične vlažnosti u mješavini.
14. Vodite računa o vjerojatnim posljedicama koje može prouzročiti dodatna količina dušika.
15. Vodite računa o reakciji amonijeva fosfata ili kalijeva nitrata u miješanju s ureom, kao i o relativnoj vlažnosti za vrijeme miješanja, kako biste izbjegli stvrdnjavanje.
16. Pojava slobodnih kiselina stvara uvjete za hidrolizu uree, koja se raspada na amonijak i ugljični dioksid.
17. Stvaranje vrlo ljepljivog urea fosfata.
18. Zbog vlage se povećava mogućnost stvrdnjavanja.
U slučaju pojave slobodnih kiselina, vodite računa o riziku od kemijske reakcije (npr. neutralizacija amonijaka)