모든 비료는 다소간 흡습성이 있는데 이는 비료가 특정 습도 또는 특정 수증기압에 이르면 수분을 흡수하기 시작한다는 의미입니다. 일부 흡습성이 매우 강한 비료는 다른 비료보다 더 낮은 습도에서 더 많은 수분을 쉽게 흡수합니다. 수분 흡수는 공기의 수증기압이 비료의 수증기압보다 높을 때 일어납니다.
비료의 물리적 특성
비료의 물리적 특성은 비료의 화학적 조성 및 생산 방법에 의해 결정됩니다. 취급, 저장 및 시비 시 가장 중요한 제품 특성은 다음과 같습니다.
- 흡습성(Hygroscopicity)
- 점결화(Caking)
- 입자 모양 및 크기 분포
- 입자 강도 및 기계적 저항성
- 먼지 및 분말 생성 경향성
- 부피 밀도
- 혼용적합성(화학적, 물리적)
흡습성
공기는 수증기 형태로 수분을 포함하고 있으며 따라서 수증기압(p H2O)을 발생시키는데 이는 습도 및 온도에 의해 결정됩니다. 뜨거운 공기는 차가운 공기보다 수분을 더 많이 포함할 수 있습니다. 수분 함량은 상대 습도(RH)로 표현됩니다.
공기 속 수증기가 포화된 상태인 경우 상대 습도는 100%이고 반만큼 포화되면 상대습도는 50%가 됩니다. 수증기는 높은 수증기압에서 낮은 수증기압으로 이동합니다.
30˚C에서 공기는 m3당 30.4g의 수분을 포함할 수 있습니다(100% RH). 공기의 수증기압은 공기의 습도 및 온도에 따라 변합니다.
저장 및 취급 시 수분 흡수가 일어나면 물리적 품질이 감소합니다. 공기 온도 및 습도 그리고 비료의 표면 온도를 알고 있으면 수분 흡수가 발생할지 여부를 확인할 수 있습니다.
일반적으로 수분 흡수 곡선은 낮은 습도에서는 천천히 상승하지만(그림 참조) 특정 습도 또는 습도 범위에 이르면 급격히 증가하기 시작합니다. 이때의 습도를 비료의 임계 습도라고 부릅니다. 임계 습도는 온도가 올라가면 낮아집니다.
수분 흡수가 많아지면 비료 제품에 좋지 않은 영향이 생깁니다.
- 입자가 점점 약해지고 점착성으로 변합니다.
- 입자 부피가 커집니다.
- 입자에 균열이 생기기 시작합니다.
- 탈색 또는 변색이 일어납니다.
- 입자 강도가 약해집니다.
- 점결화 경향성이 증가합니다.
- 먼지 및 미세 입자 형성이 늘어납니다.
- 저장 창고 바닥면이 축축해지고 잘 미끄러집니다.
- 안정화된 순수 질산암모늄이 열안정성을 상실합니다.
- 비료 시비 품질에 영향을 줍니다.
- 장비가 잘 막힙니다.
- 기준 미달 비율이 높아집니다.
두 성분을 혼합하면 그래프에서 볼 수 있듯 단독 성분보다 흡습성이 더 커질 수 있습니다.
점결화
대부분의 비료는 저장 과정에서 소결화 또는 점결화되는 경향이 있습니다. 이러한 점결화는 강한 브릿지 역할을 하는 결정 형성과 과립 간 부착력에 의해 발생합니다. 여기에는 몇가지 기제가 작용할 수 있는데 가장 중요한 것으로 보이는 기제는 다음과 같습니다.
- 완제품에서의 화학 반응
- 입자 표면에서 비료 염류의 용해와 재결정화
- 표면 간 부착력 및 모세관력
점결화는 다음과 같은 몇 가지 요소에 의해 영향을 받습니다.
- 대기 습도
- 온도 및 주위 압력
- 제품의 수분 함량
- 입자 강도 및 모양
- 화학 조성
- 저장 기간
이러한 변수가 제어 가능하면 점결화 경향성은 낮아집니다. 이 밖에도 적절한 항점결화 제제의 첨가가 종종 필요합니다. 질산칼슘에서는 점결화 경향성이 낮지만 복합비료, 질산암모늄 및 요소 비료에서는 매우 중요한 현상입니다. 비료 코팅은 제품의 수분 흡수율을 감소시킵니다.
입자 모양 및 크기 분포
프릴 형태의 비료는 표면이 유리 같이 매끈한 반면, 과립 형태의 표면은 종류가 다양한데 보통은 프릴형보다 더 거칠고 불균일합니다. 입자 표면 색은 공정에 사용되는 원료에 따라 또는 입자를 착색하기 위해 첨가되는 미네랄이나 유기 색소로 인해 달라질 수 있습니다.
입자 크기 분포는 시비 특성 및 분리 경향성을 가르는 데 있어 중요합니다. 이는 해당 입자가 혼합된 벌크를 구성하는 경우 특히 중요합니다.
입자 강도 및 기계적 저항성
비료 입자의 분쇄 강도는 화학 조성에 따라 크게 다릅니다. 다양한 비료 종류에 대해 측정된 분쇄 강도가 옆 표에 나와 있습니다. 수분 흡수는 대부분의 비료에 악영향을 끼쳐 입자가 점착성으로 변하고 형태가 쉽게 분해됩니다.
기계적 저항성은 비료가 취급 과정에서 가해지는 스트레스에 저항하는 능력입니다. 기계적 저항성은 표면 구조와 입자 강도에 따라 다릅니다.
먼지 형성
비료 취급 시 다량의 먼지가 배출되면 작업장 환경에 악영향을 줄수 있습니다. 따라서 대부분의 국가에서는 취급 과정 시 먼지 배출을 법으로 규제하고 있습니다. 먼지 및 미세 입자는 취급 과정에서 주로 다음과 같은 원인으로 발생합니다.
- 수분 흡수
- 취약한 표면 구조 및 낮은 입자 강도
- 낮은 기계적 저항성
- 취급 과정에서의 기계적 스트레스
- 장비(스크레이퍼, 스크루 피터, 탈곡기 등)의 마모
먼지 형성 방지 방법도 함께 참조하십시오.
부피 밀도
부피 밀도 또는 용적량(kg/m3)은 비료 종류에 따라 다릅니다. 분리 특성으로 인한 입자 분포의 변화는 부피 밀도에 영향을 줍니다. 기계를 이용하여 시비하는 경우 특정 제품 내 변화를 최소화하는 것이 중요합니다.
혼용적합성(화학적, 물리적)
혼용적합성은 주로 다른 종류의 비료와의 혼합, 교차 오염 그리고 기타 안전 또는 품질 관련 문제(점결화, 강도 약화, 먼지 형성 및 질산암모늄의 경우 열 사이클링에 대한 저항성 손실 등)와 연관됩니다.
