Manutention des engrais : mottage, hygroscopie et équipements

L'engrais quitte l'usine sous forme de granulés ou de prills ronds, secs et à bon écoulement, et il peut arriver à la ferme en une seule motte de la taille d'une benne de camion. Rien de mécanique ne s'est produit entre-temps ; le produit a simplement passé du temps dans un air légèrement trop humide, sous un tas légèrement trop haut, légèrement trop longtemps. Urée, produits à base de nitrate d'ammonium, engrais composés NPK, potasse et phosphates font tous cela à des degrés divers, et tous corrodent au passage les équipements qui les manutentionnent. Voici d'abord la physique, puis les décisions de manutention.

Quels produits, et qu'ont-ils en commun ?

Produits

Urée, qualités à base de nitrate d'ammonium, engrais composés NPK et mélanges, potasse, phosphates, sulfate d'ammonium — granulés ou prills de quelques millimètres.

Hygroscopicité

Tous sont des sels solubles. L'urée et les produits à base de nitrate d'ammonium sont les plus sensibles à l'air humide, la potasse et les phosphates moins ; un mélange est pire que chacun de ses composants.

Masse volumique apparente

À titre indicatif 0,7–1,2 t/m³ selon le produit et la taille des granulés ; mesurez la qualité réellement stockée.

Résistance

Les granulés sont friables ; chaque chute, chaque vis et chaque tête d'élévateur en casse une partie en fines, et les fines mottent plus vite.

Corrosion

Le produit humide attaque l'acier au carbone, l'acier galvanisé et de nombreux alliages ; chlorures et sels d'ammonium sont les coupables habituels.

Température

Un produit chaud stocké sans refroidissement fait migrer l'humidité et motte ; certains produits changent aussi de forme cristalline avec la température.

Sécurité

Les produits à base de nitrate d'ammonium relèvent de règles de stockage et de manutention qui leur sont propres, et qui priment sur tout ce que contient cette note.

Qu'est-ce que l'humidité relative critique, et pourquoi compte-t-elle autant ?

Tout sel soluble a une humidité relative au-dessus de laquelle il absorbe l'eau de l'air et en dessous de laquelle il ne le fait pas : son humidité relative critique, ou HRC. Sous la HRC, un engrais reste sec indéfiniment. Au-dessus, la surface de chaque granulé se dissout en un film de solution saturée et le produit devient humide, mou et collant. La HRC baisse quand la température monte, si bien qu'un temps chaud et humide est le pire des cas, et elle baisse encore pour les mélanges : un mélange de deux produits a une HRC plus basse que chacun d'eux pris seul, ce qui explique qu'un mélange en vrac de composants robustes puisse motter dans un stock où chaque composant se conservait bien. La HRC d'un produit donné est une propriété mesurée ; considérez les valeurs publiées comme indicatives, et la note sur la mesure des propriétés des matières comme la méthode.

Comment un granulé devient-il une motte ?

1. Cycles d'humidité — l'humidité passe au-dessus de la HRC et la surface des granulés se dissout ; l'humidité redescend et la solution recristallise là où les granulés se touchent, laissant un pont de sel. Chaque cycle fait grossir les ponts.
2. Pression — sous le poids d'un tas, les granulés se pressent les uns contre les autres, les surfaces de contact grandissent et les ponts se forment plus vite ; le bas d'un tas haut motte en premier.
3. Temps — les ponts se renforcent avec l'âge, et la migration d'humidité à travers un tas se poursuit longtemps après que l'air extérieur a séché.
4. Fines — les granulés cassés comblent les vides entre les granulés entiers et multiplient les points de contact.
5. Variations de température — la solubilité change avec la température, si bien qu'un cycle jour-nuit dans un stock non isolé dissout et recristallise le sel même à humidité constante.

Comment prévenir le mottage en pratique ?

• Stockage conditionné — déshumidification ou, au minimum, un bâtiment fermé, portes closes, avec une humidité réellement enregistrée.
• Produit refroidi à l'entrée — le produit chaud sortant de production est refroidi avant stockage ; un produit chaud dans un stock froid chasse l'humidité vers l'intérieur du tas.
• Traitement anti-mottant — les enrobages appliqués en production réduisent la dissolution de surface et la croissance des ponts ; un complément, pas un substitut.
• Premier entré, premier sorti — un stock ou un silo qui se vide dans l'ordre, pour que rien ne reste des mois ; la note pilier sur les schémas d'écoulement explique pourquoi l'écoulement en cheminée laisse le produit le plus ancien contre les parois.
• Limiter la hauteur des tas et la durée de stockage — les deux dépendent du produit, de la saison et de l'expérience ; la durée est généralement la moins coûteuse à changer.
• Transferts fermés — air humide, pluie et poussière entrent tous aux transferts ouverts ; la note sur les points de transfert décrit l'étanchéité.
• Séparer les produits incompatibles — mélanges et contaminations croisées abaissent la HRC.

Quels équipements manutentionnent bien les engrais ?

L'équipement a deux missions : déplacer le produit sans le casser, et lui survivre. Une manutention douce limite les fines et la poussière, ce qui ralentit le mottage et protège les personnes dans le stock ; la survie est une question de matériaux et de géométrie.

La conception lavable compte davantage que n'importe quel alliage. Un résidu d'engrais laissé sur une surface est hygroscopique : il tire l'humidité de l'air, reste mouillé et corrode l'acier en dessous pendant que tout autour paraît sec. Un équipement qu'on peut laver au jet, qui se vidange complètement et qui n'a aucune poche où le produit s'accumule durera plus longtemps qu'un équipement fait d'un meilleur matériau avec une moins bonne géométrie.

Que vérifier sur un stock d'engrais existant

• Humidité et température — l'air du stock est-il enregistré, et à quelle fréquence dépasse-t-il la HRC de ce qui s'y trouve.
• Température du produit à l'entrée — un produit chaud mis en stock est le point de départ de la plupart des mottages.
• Âge et hauteur des tas — quels tas sont là depuis le plus longtemps, et si la reprise les prend réellement en premier.
• Mottes à la reprise — combien, d'où, et si un casse-mottes ou un crible s'en occupe.
• Fines — où elles se forment : hauteurs de chute, têtes d'élévateur, vis.
• Corrosion — supports de rouleaux, structure de bande, carters d'élévateur, chemins de câbles et armoires électriques ; pire là où le résidu stagne.
• Résidus — goulottes, pieds d'élévateur, auges de vis, toiles de crible ; la routine de lavage existe-t-elle et est-elle suivie.
• État de la bande — ramollissement ou fissuration du revêtement par les enrobages anti-mottants, et centrage d'une bande humide.

Un stock d'engrais est un équipement de procédé, pas un hangar, et il mérite d'être traité comme tel. Notre activité stockage et contrôle des flux couvre les stocks conditionnés, les silos, la reprise et les transferts fermés entre eux ; le filtre Engrais du Flow Finder liste les types d'équipements concernés.