Propriedades físicas dos fertilizantes

As propriedades físicas de um fertilizante são determinadas pela sua composição química e a forma como é produzido. As propriedades mais importantes do produto para manuseio, armazenamento e espalhamento são: 

  • Higroscopicidade
  • Empedramento 
  • Formato e distribuição do tamanho da partícula 
  • Força da partícula e resistência mecânica 
  • Tendência a gerar poeira e partículas finas 
  • Densidade aparente 
  • Compatibilidade (química e física)

Higroscopicidade

O ar contém umidade em forma de vapor d'água e, portanto, exerce uma pressão de vapor d'água (p H2O) que é determinada pela umidade e pela temperatura. O ar quente pode conter mais água do que ar frio. O teor de água é expresso pela umidade relativa (UR).

Hygroscopicity dos fertilizantes

Quando o ar está saturado de vapor d'água, a umidade relativa é de 100%, e 50 % se a metade estiver saturada. O vapor d'água irá se mover da pressão de alta para baixa. 

A 30˚C, o ar pode conter 30,4 g de água por m3 (UR 100 %). A pressão do vapor d'água do ar varia com a umidade e a temperatura do ar.

Critical Relative Humidity of fertilizer at 25 degrees

Todos os fertilizantes são mais ou menos higroscópicos, o que significa que começam a absorver umidade a uma umidade específica ou a uma certa pressão de vapor d'água. Alguns fertilizantes muito higroscópicos atraem umidade com mais facilidade e a uma umidade mais baixa que outros. A absorção de água ocorre se a pressão do vapor d'água do ar exceder a pressão do vapor d'água do fertilizante.

A absorção de umidade durante o armazenamento e o manuseio irá reduzir a qualidade física. Ao conhecer a temperatura e a umidade do ar e a temperatura de superfície do fertilizante, pode-se determinar se a absorção de água irá ocorrer ou não. 

Normalmente, a curva de absorção de água sobe lentamente a uma baixa umidade (conforme ilustrado), mas a um certo patamar ou uma faixa de umidade, ela começa a aumentar vertiginosamente. Essa umidade é chamada de umidade crítica do fertilizante. A umidade crítica cai quando a temperatura aumenta. 

Uma absorção significativa de água possui consequências indesejáveis para produtos fertilizantes:

  • As partículas ficam, aos poucos, moles e pegajosas 
  • O volume das partículas aumenta 
  • As partículas começam a rachar 
  • Branqueamento, mudança de cor 
  • Diminuição da força da partícula 
  • Aumento da tendência ao empedramento 
  • A formação de poeira e partículas finas aumenta 
  • O chão do depósito fica úmido e escorregadio 
  • O nitrato de amônio estabilizado perde termoestabilidade 
  • A qualidade do espalhamento pode ser comprometida 
  • Entupimento de equipamento 
  • Aumento da desconformidade às especificações
Water Absorbtion

Uma combinação de dois componentes pode ser mais higroscópica do que os componentes por si sós, como pode ser visto no gráfico.

Empedramento

Image Crystal

A maioria dos fertilizantes tende a sinterizar ou empedrar durante o armazenamento. Esse empedramento ocorre devido à formação de fortes pontes cristalinas e forças adesivas entre os grânulos. Vários mecanismos podem estar envolvidos; aqueles de maior importância parecem ser:

  • Reações químicas no produto final
  • Dissolução e recristalização de sais fertilizantes na superfície da partícula
  • Forças adesivas e capilares entre superfícies

O empedramento é afetado por vários fatores: 

  • Umidade do ar 
  • Temperatura e pressão ambiente 
  • Teor de umidade do produto 
  • Força e formato da partícula 
  • Composição química 
  • Tempo de armazenamento 

A tendência de empedramento permanece baixa se esses parâmetros forem controlados. Além disso, a aplicação de um agente anti-empedramento adequado geralmente é necessária. Há pequenas tendências ao empedramento no nitrato de cálcio, mas é um fenômeno muito importante em NPKs, NA e Ureia. O revestimento de fertilizantes diminui a taxa de absorção de água dos produtos.

Formato e distribuição do tamanho da partícula

Os grânulos de fertilizante possuem uma superfície lisa e brilhosa, ao passo que a superfície dos grânulos podem variar bastante; normalmente, os grânulos são mais ásperos e irregulares que as esférulas. A cor da superfície da partícula pode variar de acordo com as matérias-primas usadas no processo ou devido aos pigmentos minerais ou orgânicos acrescentados para colorir as partículas. 

A distribuição do tamanho da partícula é importante para as propriedades de espalhamento e as tendências de segregação. É especialmente importante se o componente está em misturas a granel.

Força da partícula e resistência mecânica

Image Particle strength

A resistência ao esmagamento de partículas de fertilizante difere bastante conforme a composição química. A resistência ao esmagamento medida para vários tipos de fertilizante é ilustrada na tabela. A absorção de água possui efeitos negativos sobre a maioria dos fertilizantes. As partículas podem ficar pegajosas e tendem a se desintegrar. 

A resistência mecânica é a capacidade do fertilizante de resistir às pressões impostas a eles na cadeia de transporte. A resistência mecânica depende da estrutura de superfície e da resistência da partícula.

Formação de poeira

0.16.1 Image Dust formationGrandes quantidades de poeira de fertilizante podem causar desconforto no local de trabalho. Portanto, na maioria dos países, a emissão de poeira nas operações de manuseio é restringida por lei. Poeira e partículas finas normalmente surgem durante o manuseio, a partir de:

- Absorção de água;
- Fraqueza da estrutura de superfície e baixa resistência da partícula ;
- Baixa resistência mecânica;
- Pressões mecânicas na cadeia de transporte;
- Desgaste por equipamento (raspadeiras, transportadores de parafuso, colheitadeiras etc).

Veja também como evitar a formação de poeira.

Densidade aparente

A densidade aparente ou o peso por volume (kg/m3) variam entre os tipos de fertilizante. As variações na distribuição de partículas causadas pela segregação irão influenciar a densidade aparente. Para o espalhamento mecânico, é importante que as variações dentro de um produto específico sejam mínimas.

Compatibilidade química e física

A compatibilidade está relacionada principalmente à mistura de diferentes fertilizantes, contaminação cruzada e outros problemas de segurança e/ou qualidade, por exemplo, empedramento, enfraquecimento, formação de poeira e perda de resistência à decomposição térmica no caso do nitrato de amônio.

Image compatibility matrix