Mineralgjødslas fysiske egenskaper

Gjødslas fysiske egenskaper på brukernivå avhenger av følgende faktorer:

  • Gjødslas fysiske egenskaper ved avsluttet produksjon.
  • Forholdene under lagring.
  • Slitasje i håndteringskjeden.

Det er gjødslas kjemiske sammensetning og produksjonsmetode som avgjør dens fysiske egenskaper.

De viktigste produktegenskapene for håndtering, lagring og bruk er:

  • Hygroskopisitet
  • Kaking
  • Partikkelform og størrelsesfordeling
  • Partikkelstyrke, mekanisk motstand.
  • Segregering
  • Støving og småkorn
  • Litervekt
  • Kompatibilitet (kjemisk og fysisk)
Vannopptak i Kalksalpeter
Overflatebehandling (coating) er viktig for å bevare gjødslas kvalitet ved å beskytte næringssaltene fra luftas fuktighet og fysisk slitasje under håndtering. Yaras teknologisenter har utviklet effektive systemer for overflatebehandling for de forskjellige typene gjødsel for å:
 
  • Redusere vannopptaket i fuktig luft
  • Redusere tendensene til kaking
  • Redusere støvdannelsen
I tillegg brukes ofte en farget coating for å gi produktet en lett gjenkjennelig farge. Selve produktet som brukes til overflatebehandling for å forbedre gjødslas kvalitet er harmløst for planter, i jorda eller for mennesker.

Hygroskopisitet

Luft inneholder fuktighet i form av vanndamp og vil derfor ha et vanndamptrykk (p H2O) som bestemmes av fuktighet og temperatur. Varm luft kan inneholde mere fuktighet enn kald luft.  Innholdet av vanndamp oppgis i relativ fuktighet (RH).

Når luften er mettet med vanndamp vil den relative fuktigheten være 100%, og 50% om den er halvt mettet.

Hygroskopisitet og hva som skjer med gjødsla

Vanndamp vil bevege seg fra høyt til lavt vanndamptrykk

Ved 30 °C kan lufta inneholde 30,4 g vann pr m3 (100% RH).

Kritisk fuktighet for mineralgjødsel ved 25 grader Celsius
All gjødsel er mer eller mindre hygroskopisk, noe som betyr at opptak av vann  begynner ved en viss luftfuktighet og et spesielt vanndamptrykk. 
Noen veldig hygroskopiske gjødselslag tiltrekker seg fuktighet særdeles lett, og ved lavere luftfuktighet enn andre.  Absorbsjon av vann skjer når vanndamptrykket i lufta overgår gjødslas vanndamptrykk.

Opptak av fuktighet under lagring og håndtering reduserer gjødslas kvalitet.  Det er viktig å vite ved hvilken luftfuktighet gjødsla begynner å absorbere større mengder vann (gjødslas kritiske luftfuktighet).

Når man har luftas temperatur og relative fuktighet, samt gjødslas overflatetemperatur, kan man anslå om gjødsla vil ta opp fuktighet eller ikke.

Det vanlige er at kurven for vannopptak stiger sakte ved lav fuktighet (se figur), men ved et visst nivå stiger den raskt.  Dette er gjødslas kritiske luftfuktighet.  Den kritiske luftfuktigheten går ned når temperaturen stiger.

Opptak av store mengder vann har uønskete effekter på gjødsla:

Vannopptak i blandinger
  • Partiklene blir gradvis bløtere og klebrige.
  • Økt kaking.
  • Det dannes mere støv og finkornet materiale.
  • Gulvet på lageret blir fuktig og glatt.
  • Stabilisert ren AN mister sin termostabilitet.
  • Gjødslas spredeegenskaper kan påvirkes.

En blanding av to produkter kan være mere hygroskopisk enn komponentene hver for seg.

Kaking

Krystallbroer mellom gjødselkorn

De fleste gjødsler vil kunne sette seg eller kake under lagring. Kakingen oppstår på grunnen av at det dannes krystallbroer mellom kornene. Flere mekanismer kan virke inn, de viktigste er:

  • Kjemiske reaksjoner i det ferdige produktet.
  • Utskillelse og ny krystallisering av gjødselsalter på partiklens overflate.
  • Selvklebende og kapillære krefter i mellom overflatene.

Kaking påvirkes av forskjellige faktorer:

  • Luftfuktighet
  • Temperatur og lufttrykk
  • Gjødslas innhold av fuktighet
  • Partikkelstyrke og –form
  • Kjemisk sammensetning

Mulighetene for kaking er små dersom disse paramenterne holdes under kontroll.  Det kan i tillegg være nødvendig  å tilføre en anti-kakingsmiddel. Kalksalpeter kaker vanligvis lite, men NPK, ammoniumnitrat og urea er utsatt.  Disse gjødslene tilføres en overflatebehandling som reduserer vannopptaket og gir gjødselkornene mer motstandskraft mot fysisk påvirkning.

Gjødselkornets overflate, form og størrelse.

Priller har en glatt og glassaktig overflate, og granulene har en overflate som varierer veldig, men vanligvis er de mere ru og ruglete enn prillene.  Fargen på partikkelen varierer med råstoffene i produksjonen og på grunnen av pigmenter av mineralsk eller organisk opprinnelse som tilsettes som farge.

Segregering

Gjødsel består av partikler med forskjellig størrelse. Når de er i bevegelse eller ved risting, vil små og store partikler ha en tendens til å skille seg, dvs gjødsla segregeres.
 
Dette fenomenet kan skje ved mange punkter i håndteringskjeden, og særlig når gjødsla lagres i store hauger. De minste partiklene vil konsentrere seg i midten av haugen.  Det anbefales å bygge opp hauger med gjødsel ved å lage mange små og forsikre seg om at det blandes godt ved uttak.
 
Segregering minskes ved rett håndtering for å unngå at forskjellig fordeling av partikkelstørrelse kan føre til uønskete egenskaper i produktet.

Støvdannelse

Store mengder gjødselstøv på arbeidsplassen er meget ubehagelig.  Av den grunn er støvmengden som kan tolereres under håndtering lovbestemt.

Støv og fine partikler oppstår under håndtering på grunnen av:

  • Opptak av vann
  • Dårlig overflatestruktur og partikkelstyrke
  • Mekanisk stress i håndteringskjeden
  • Slitasje fra utstyr (skraper, elevatorskrue, kornelevatorer, etc)

Termosykling

0.16.1 Bilde TermosyklingUnder normale forhold er gjødsel som inneholder ammoniumnitrat et stabilt materiale. Men om den lagres i direkte solskinn kan det oppstå store svingninger i temperaturen. Det kan føre til at gjødsla sveller og brytes ned fysisk. Nedbrytningen er større dersom produktet er dårlig stabilisert og/eller har et høyt vanninnhold.
 
Ammoniumnitrat forekommer i forskjellige krystallformer, og når produktet går fra en krystallform til en annen vil volumet endres.  Ved 32 oC skjer en slik overgang, noe som resulterer i at produktets tetthet endres og kan føre til at det brytes ned til finere partikler om det varmes opp eller kjøles ned forbi denne temperaturen.
 
Yaras Opti-KAS og Opti-NS og andre produkter med mye ammoniumnitrat inneholder stabilisatorer som gjør termosyklingen så liten som mulig. Uansett vil disse produktene kunne degraderes dersom forholdene for termosykling er gunstige.
 
Pass derfor på gjødsel som står lagret, om den er dekket av en presenning kan med fordel paller legges mellom storsekkene og presenningen for å gi luftsirkulasjon.