กระบวนการผลิตปุ๋ยเชิงประกอบ

กระบวนการผลิตปุ๋ยเชิงประกอบ 5 ประเภท

กระบวนการผลิตปุ๋ยเชิงประกอบ มีด้วยกัน 5 กระบวนการ คือ

 

1.การผลิตปุ๋ยเชิงประกอบโดยกระบวนการปั้นเม็ดด้วยไอน้ำ/น้ำ

 

กระบวนการนี้เรียกย่อๆว่า “การปั้นเม็ดด้วยไอน้ำ (steam granulation) “ หลักการของกระบวนการนี้คือ

 

– เลือกแม่ปุ๋ยที่มีความเข้ากันทางเคมี ไม่ทำปฏิกิริยากันจนเป็นเหตุให้คุณภาพปุ๋ยลดต่ำลง เช่น ความชื้นสัมพัทธ์วิกฤต (critical relative humidity) ของปุ๋ยลดลง จนดูความชื้นได้ง่ายและจับตัวเป็นก้อน (caking) สภาพละลายน้ำของปุ๋ย (solidity) ลดลงหรือมีการสูญหายของธาตุอาหารในรูปแก๊ส

– นำแม่ปุ๋ยชนิดผงมาผสมกัน ให้ได้สูตรปุ๋ยที่ต้องการ

– เติมไอน้ำ/น้ำในถังผสมเพื่อให้ปุ๋ยผสมมีความชื้นเพียงพอกับการเกิดเม็ด

–  ส่งไปยังเครื่องปั้นเม็ด (granulator) ความชื้นจากไอน้ำจะทำให้ปุ๋ยผงเชื่อมตัวและอัดกันเป็นก้อนหรือเม็ดด้วยการรวมมวล (agglomeration) ซึ่งเป็นการเกิดเม็ดเนื่องด้วยอนุภาคปุ๋ยอัดกันอย่างแนบชิดและมีสารเชื่มช่วยประสานให้อนุภาคเหล่านั้นเชื่อมติดเป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งสารเชื่อมในเม็ดมาจากสารละลายของปุ๋ยบางส่วนซึ่งเมื่อแห้งจะทำหน้าที่เป็น สะพานเกลือ (salt bridge) ส่วนเม็ดปุ๋ยที่ชื้นก็จะหมุนและร่วงหล่นภายในอุปกรณ์ปั้นเม็ดที่หมุนรอบแกนอยู่ตลอดเวลา สำหรับการปั้นเม็ดที่ใช้ได้ผลดีคือ แบบท่อหรือถังหมุน (rotary drum) และจานปั้นเม็ด (pan granulator) การเติมน้ำหรือไอน้ำลงไปในผงปุ๋ยประมาณ 5% เพื่อช่วยในการขึ้นรูปเม็ดปุ๋ย  อาจจะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้บ้าง แต่ถ้าเลือกแม่ปุ๋ยที่เข้ากันได้ทางปฏิกิริยาเคมีมาผสม ผลของปฏิกิริยาเคมีจะไม่กระทบต่อคุณภาพของปุ๋ยผสมที่ได้

– ปุ๋ยที่เป็นเม็ดและได้รูปทรงแต่ยังชื้นอยู่จะทยอยออกมาจากเครื่องปั้นเม็ด ส่งไปอบแห้งและคัดขนาดด้วยตะแกรงชุดเพื่อให้ได้ขนาดตามต้องการ

– ลดอุณหภูมิในท่อลมเย็นก่อนบรรจุกระสอบหรือส่งไปยังโรงเก็บ

– ปุ๋ยที่เม็ดโตเกินไปจะถูกนำไปบด แล้วส่งไปเวียนกลับไปยังเครื่องปั้นเม็ดพร้อมกับปุ๋ยอนุภาคเล็กและวัตถุดิบจำนวนใหม่

 

กระบวนการปั้นเม็ดปุ๋ยด้วยไอน้ำมีข้อดีคือ ใช้เงินลงทุนน้อยกว่าโรงงานการผลิตปุ๋ยเคมี ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ที่สลับซับซ้อนมากและราคาแพง วัตถุดิบที่ใช้ในกระบวนการไอน้ำนั้นเป็นปุ๋ยแข็ง สะดวกในการเก็บรักษาและการขนถ่าย มีความยืดหยุ่นสูง สามารถปรับเปลี่ยนสูตร เปลี่ยนวัตถุดิบและปุ๋ยเคมีให้สอดคล้องกับความต้องการของตลาดได้

 

ในขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตปุ๋ยคือ การเคลือบผิวเม็ดปุ๋ย (coating) ด้วยสารเคลือบที่เหมาะสม เพื่อให้ผิวเม็ดปุ๋ยกร่อนยากและไม่เกิดฝุ่น ลดการดูดความชื้นจึงไม่จับกลุ่มเป็นก้อน (caking) มีสภาพการลื่นไหล (flow ability) ดี สารเคลือบมีใช้หลายแบบ เช่น สารประเภทฝุ่น ได้แก่ ดินเหนียว แป้ง และผงไดอะตอม โดยร่วมกับสารเคลือบชนิดเหลว นอกจากนี้ยังมีสารเคลือบประเภทน้ำมัน ไขมัน เรซินและพอลิเมอร์อีกด้วย

2.การผลิตปุ๋ยเชิงประกอบด้วยกระบวนการปั้นเม็ดเชิงเคมี (comical granulation)

 

การผลิตปุ๋ยเชิงประกอบที่มีธาตุหลัก 3 ธาตุ ด้วยกระบวนการปั้นเม็ดเชิงเคมี มีความซับซ้อนมากกว่ากระบวนการอื่นๆ แม้ว่าบางส่วนจะมีความคล้ายคลึงกันกับกระบวนการปั้นเม็ดด้วยไอน้ำ/น้ำก็ตาม แต่มีข้อที่แตกต่างกันอยู่บ้าง คือ วัฎภาคของเหลว (liquid phase) ซึ่งใช้เชื่อมให้เกิดเม็ดได้

 

– ผลปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียมกับกรดฟอสฟอริกและ/หรือกรดไนทริก

– สารละลายข้นของยูเรียหรือแอมโมเนียมไนเทรต

 

สำหรับกลไกการเกิดเม็ดปุ๋ย อาจมีได้ 2 แบบ คือ

 

– ในกรณีที่มีการเติมปุ๋ยซึ่งเป็นของแข็งลงไปค่อนข้างมากและปุ๋ยดังกล่าวละลายได้เพียงบางส่วน การเกิดเม็ดจะเป็นแบบการรวมมวล

– หากเติมปุ๋ยของแข็งลงไป แต่ปุ๋ยนั้นละลายในสารละลายแอมโมเนียมฟอสเฟตและหรือแอมโมเนียมไนเทรตเข้มข้น น โพแทสเซียมคลอไรด์ แล้วส่งปุ๋ยเหลวข้นไปยังเครื่องปั่นเม็ด การเกิดเม็ดและขนาดของเม็ดปุ๋ยจะพอกพูนมวล (accretion) โดยเริ่มจากอนุภาคเล็กๆขึ้นก่อน แล้วอนุภาคนั้นก็จะโตขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากมีเนื้อปุ๋ยบางๆมาเคลือบซ้ำๆหลายชั้น โรงงานที่จะใช้กระบวนการผลิตปุ๋ยแบบนี้จะต้องมีท่อทำให้เย็นซึ่งความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศจะต่ำ เพื่อลดอุณหภูมิและความชื้นในเม็ดปุ๋ย จนถึงระดับที่สารประกอบต่างๆในเม็ดปุ๋ยไม่ทำปฏิกิริยากันอีก เพราะถ้าหากยังมีการทำปฏิกิริยากันอยู่ จะทำให้เม็ดปุ๋ยจับตัวกันเป็นก้อน

– ปุ๋ยเชิงประกอบที่ผลิตโดยกระบวนการปั้นเม็ดเชิงเคมี แบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ ปุ๋ยเชิงประกอบที่ในปุ๋ยมีแต่เม็ดมีเกลือเพียงชนิดเดียว เช่น โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟตและไดแอมโมเนียมฟอสเฟต ปุ๋ยเชิงประกอบที่ในปุ๋ยแต่ละเม็ดมีเกลือหลายชนิด ได้แก่ ปุ๋ยไนโตรเจนฟอสเฟต หรือปุ๋ยที่มีธาตุหลักครบ 3 ธาตุ ซึ่งใช้วัตถุดิบอย่างอื่น โดยในปุ๋ยแต่ละเม็ดมีสารประกอบหลายชนิด เช่น โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต ไดแอมโมเนียมฟอสเฟต แอมโมนัยมไนเทรต ไดแคลเซียมฟอสเฟต และอาจมีโพแทสเซียมคลอไรด์หรือโพแทสเซียมซัลเฟต ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน

 

3.การเกิดหยด (drop formation) หรือพริลลิ่ง (prilling)

การผลิตปุ๋ยโดยใช้กระบวนการพริลลิ่ง มักใข้กับการผลิตปุ๋ยไนโตรฟอสเฟต โดยมีหลักการคือ

– นำของเหลวที่ผ่านกระบวนการทางเคมีปฏิกรณ์ มาทำให้เข้มข้น 96-98 %

– ส่งไปยังส่วนบนสุดของหอพริลลิ่ง (prilling tower) เพื่ออัดของเหลวข้นนี้ผ่านรูเล็กๆที่ปลายท่อ (nozzle) ให้เป็นหยด (droplets)

– หยดปุ๋ยข้นร่วงลงมายังพื้นล่างในสภาพที่เป็นของแข็งและแห้ง เม็ดปุ๋ยที่ได้จะมีส่วนผสมของสารประกอบต่างๆเหมือนเป็นเนื้อเดียวกัน แต่ปุ๋ยเม็ดที่ได้จะมีขนาดเม็ดปุ๋ยเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1.3-3.0 มิลลิเมตร เท่านั้น ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเม็ดปุ๋ยจากกระบวนการผลิตชนิดอื่นๆ

 

4.การทำเม็ดแบบคอมแพ็ค (compaction granulation)

 

เป็นกระบวนการที่ใช้แรงเชิงกล (mechanical force) ให้ปุ๋ยผงอัดตัวกันเป็นเม็ด ซึ่งมีขั้นตอนการผลิตดังนี้

– นำแม่ปุ๋ยชนิดแห้งมาผสมกันให้ได้สูตรตามต้องการ สำหรับสารเติมน้ำหนัก (filler) ต้องมีสมบัติเป็นสารเชื่อม เช่น แร่ดินเหนียว

– นำของผสมนี้มาป้อนเข้าเครื่องอัดแบบลูกกลิ้ง (pressure-roll compaction machine) ซึ่งปุ๋ยจะถูกอัดอยู่ระหว่างลูกกลิ้งทั้งสองด้วยแรงที่สูงมาก จนเชื่อมตัวกันและถูกรีดออกมาเป็นแผ่นหนา 2-3 มิลลิเมตร กว้าง 60-100 เซนติเมตร

– ส่งปุ๋ยแผ่นไปโม่ให้แตกเป็นชิ้นเล็กๆ เครื่องโม่นั้นมีหลายแบบ บางแบบประกอบด้วยลุกกลิ้งสองลูกประกอบอยู่คนละด้านคล้ายเครื่องอัด แตกต่างกันที่ผิวของลุกกลิ้งทั้งสองมีลักษณะคล้ายเฟือง มีฟันที่จะขูดให้เกิดรอยสึกที่แผ่นปุ๋ย เมื่อแผ่นปุ๋ยเคลื่อนผ่านบริเวณลูกกลิ้ง ทำให้แผ่นปุ๋ยแตกออกเป็นชิ้นเล็กหรือเป็นเม็ดได้ขนาดตามต้องการ

– บางเครื่องมีชิ้นส่วนที่บดปุ๋ยเป็นจานหมุน ทำหน้าที่ตัดเป็นชิ้นหรือเม็ดตามขนาดที่กำหนดเช่นกัน

– เม็ดปุ๋ยที่ออกมาจากเครื่องโม่จะถูกส่งไปคัดแยกขนาดเม็ดปุ๋ยผ่านตะแกรงคัดแยก สำหรับเม็ดปุ๋ยที่ขนาดใหญ่ จุถูกส่งไปบดซ้ำอีกครั้ง ส่วนเม็ดเล็กจะถูกลำเลียงเข้าถังผสมรวมกับวัตถุดิบใหม่ เพื่อเตรียมอัดเป็นแผ่นต่อไป

 

5.การผสมปุ๋ยแบบคลุกเคล้า (bilk blending หรือ dry mixing)

 

ปุ๋ยเชิงผสมแบบคลุกเคล้าหรือปุ๋ยเชิงผสมไม่เป็นเนื้อเดียวกัน (bulk blending) หมายถึง ปุ๋ยที่ได้จากการนำแม่ปุ๋ยชนิดเม็ดมาผสมกัน เป็นการผสมแบบคลุกเคล้าอย่างง่ายๆไม่มีปฏิกิริยาเคมีหรือการเปลี่ยนแปลงขนาดเม็ดปุ๋ยในระหว่างการผสม ปุ๋ยชนิดนี้จะมีคุณภาพดีก็ต่อเมื่อใช้แม่ปุ๋ยที่มีความเข้ากันได้ของปฏิกิริยาเคมีหรือเข้าคู่ (compatibility) ทางเคมีและด้านขนาดเม็ด โดยแม่ปุ๋ยเหล่านี้มีคุณลักษณะ 2 ประการ คือ ปริมาณธาตุอาหารรับรองตรงตามฉลากและไม่แยกตัว (segregation) ภายหลังการผสม ดังนั้นจึงต้องคำนวณปุ๋ยให้ถูกต้อง จัดหาแม่ปุ๋ยที่ผลการวิเคราะห์แสดงธาตุอาหารตรงกับปริมาณธาตุอาหารรับรองและแม่ปุ๋ยที่ใช้ทุกอย่างมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเม็ดใกล้เคียงกัน เพื่อให้ปุ๋ยมีส่วนผสมสม่ำเสมอ (homogeneous blends)

 

ความแตกต่างของปุ๋ยเชิงประกอบสูตรเดียวกัน

 

ในการตัดสินใจเลือกซื้อปุ๋ยเชิงประกอบสูตรหนึ่ง (ยกเว้นปุ๋ยเชิงประกอบที่มีสารเพียงชนิดเดียว) บางคนมีเกณฑ์ว่าจะเลือกตราที่มีราคาต่อหน่วยน้ำหนักของธาตุอาหารต่ำสุด เนื่องจากติดเพียงว่า ปุ๋ยสูตรเดียวกันจะมีสมบัติด้านต่างๆเหมือนกัน เมื่อนำไปใช้จะให้ผลเหมือนกันแต่ต้นทุนถูกกว่า ที่จริงแล้วปุ๋ยเชิงประกอบสูตรเดียวกัน เพียงแค่มีปุ๋ยที่มีปริมาณธาตุอาหารรับรอง เช่น ไนโตรเจนทั้งหมด ฟอสเฟตที่เป็นประโยชน์ และโพแทซที่ละลายน้ำ ไม่ต่ำกว่าที่ฉลากระบุไว้เท่านั้น ปุ๋ยของผู้ผลิตแต่ละรายมีความแตกต่างกันในด้านกระบวนการผลิต สมบัติทางกายภาพและทางเคมี รูปของธาตุหลัก การมีธาตุรองและจุลธาตุเป็นองค์ประกอบซึ่งมีผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ปุ๋ยระดับหนึ่ง แต่ผลการใช้อาจจะไม่แตกต่างกันหรืออาจจะทำให้ผลแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย ปานกลางหรือจนถึงระดับมากก็ได้

 

– กระบวนการผลิต เนื่องจากการผลิตปุ๋ยเชิงประกอบมีหลายกระบวนการ เช่น การปั้นเม็ดด้วยไอน้ำ/น้ำ การปั้นเม็ดเชิงเคมี การเกิดหยดหรือพริลลิ่ง การคอมแพ็ค และยังมีการผสมแบบคลุกเคล้า ปุ๋ยที่ได้แม้จะเป็นสูตรเดียวกัน แต่ก็มีความแตกต่างกันหลายด้าน

– สมบัติทางฟิสิกส์และเคมี ปุ๋ยเคมีสูตรเดียวกันแต่มีสมบัติทางฟิสิกส์และเคมีแตกต่างกันในด้าน ความชื้นสัมพัทธ์วิกฤต สภาพละลายน้ำได้ ความหนาแน่นรวม การกระจายของขนาดเม็ดปุ๋ย และความแข็งของเม็ดปุ๋ย นอกจากนี้ยังมีดัชนีเกลือ สภาพกรดสมมูล สภาพเบสสมมูลแตกต่างกันไป

– รูปของธาตุหลัก แม้ว่าปริมาณของธาตุอาหารรับรองจะถูกต้องตรงกัน แต่รูปของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสของปุ๋ยสูตรเดียวกันอาจแตกต่างกันได้

– การมีธาตุรองและจุลธาตุเป็นองค์ประกอบ ปุ๋ยเชิงประกอบสูตรเดียวกันอาจะแตกต่างกันในแง่ธาตุรอง เนื่องจากผู้ผลิตใช้แม่ปุ๋ยต่างกันและแม่ปุ๋ยบางชนิดมีธาตุรองเป็นองค์ประกอบ เช่น ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟตมีแคลเซียม แอมโมเนียมและโพแทสเซียมซัลเฟตมีกำมะถัน แลงไบไนต์มีแมกนีเซียมและกำมะถัน ส่วนความแตกต่างในแง่จุลธาตุอาจะเกิดจากการใช้แม่ปุ๋ยที่มีจุลธาตุเป็นองค์ประกอบเจือปนในปริมาณที่ต่างกันหรือผู้ผลิตบางรายจงใจใส่ปุ๋ยจุลธาตุลงไปในการผลิต เพื่อให้ปุ๋ยเชิงประกอบมีจุลธาตุบางธาตุเป็นพิเศษ โดยระบุหรือไม่ระบุปริมาณธาตุรองหรือจุลธาตุไว้ในฉลาก นอกจากนี้ปุ๋ยสูตรมีคลอไรด์และแบบปลอดคลอไรด์อีกด้วย

 

กระบวนการผลิตปุ๋ยเชิงประกอบ