Influence of Impurities on the hygroscopicity of phosphate Fertilizers

Authors

  • Nilson José Fernandes

    Universidade Federal de Goiás, UFG - Regional Catalão, Engenharia de Produção

    Author

  • André Carlos Silva

    Faculdade de Engenharia / Universidade Federal de Catalão

    Author

  • Elenice Maria Schons Silva

    Universidade Federal de Catalão, Unidade Acadêmica Especial de Engenharia

    Author

  • Davi Lucio Xavier

    Graduação em andamento em Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Catalão, UFCAT, Brasil.

    Author

  • Kevim Braham Fernandes de Souza

    Graduação em andamento em Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Goiás, UFG, Brasil.

    Author

DOI:
https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i5.52856
Keywords:
Fertilizers, triple superphosphate, residual acidity, impurities, hygroscopicity
Abstract

The growing demand for phosphate fertilizers highlights the need to assess physicochemical parameters that determine product quality, particularly hygroscopicity, which directly affects storage, transport, and agricultural application. This study evaluated the influence of iron, aluminum, and magnesium impurities on the hygroscopicity of granular triple superphosphate (GTSP). Bench-scale experiments were performed using TSP with different impurity levels, following an orthogonal central composite design (α = 1.41). Samples were granulated in a disc pelletizer under controlled conditions and subjected to hygroscopicity tests at 80% relative humidity for 24, 48, and 144 hours. Moisture uptake ranged from 4% to 7%, values sufficient to induce caking. Among the impurities, iron exhibited the greatest effect, followed by aluminum and magnesium. However, results showed that the key factor influencing hygroscopicity was the increase in residual phosphoric acidity, resulting from lower conversion rates during solubilization reactions. The study concludes that GTSP hygroscopicity is strongly linked to residual acidity control, emphasizing the relevance of industrial practices such as neutralization processes, improved mineral beneficiation, and the use of anti-caking additives.

Author Biographies
  1. Nilson José Fernandes, Universidade Federal de Goiás, UFG - Regional Catalão, Engenharia de Produção

    Possui mestrado e doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2008 e 2011), além das especializações MBA e Management Development Program (MDP) pelas instituições Fundação Getúlio Vargas e Fundação Dom Cabral respectivamente. Possui solida experiência (15 anos) em operações industriais. Desenvolveu atividades como Consultor de Processos (Fertilizantes Fosfatos). Atualmente é professor efetivo do magistério superior (dedicação exclusiva) no curso de Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Goiás. Tem experiências na área industrial (processos e operações) e acadêmica (engenharias e especializações). http://lattes.cnpq.br/4954825505203967

  2. André Carlos Silva, Faculdade de Engenharia / Universidade Federal de Catalão

    -

  3. Elenice Maria Schons Silva, Universidade Federal de Catalão, Unidade Acadêmica Especial de Engenharia

    ossui graduação em Química Industrial pela Universidade Federal de Ouro Preto (2003), mestrado em Engenharia Mineral pela Universidade Federal de Ouro Preto (2008) e doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Minas pela Universidade Federal de Minas Gerais (2018). Atualmente é professora associada II da Universidade Federal de Catalão. Tem experiência na área de Engenharia de Minas, com ênfase em Métodos de Concentração e Enriquecimento de Minérios, atuando principalmente nos seguintes temas: desenvolvimento e otimização de rotas de concentração, novos reagentes para flotação, processos de separação sólido-líquido. http://lattes.cnpq.br/3583927607917106

  4. Davi Lucio Xavier, Graduação em andamento em Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Catalão, UFCAT, Brasil.

    Possui curso-tecnico-profissionalizante em Técnico em Mecânica Industrial pela SENAI - Departamento Regional de Goiás(2018) e ensino-medio-segundo-graupela SENAI - Departamento Regional de Goiás(2018). Atualmente é da Universidade Federal de Catalão. Tem experiência na área de Engenharia de Minas, com ênfase em Lavra. http://lattes.cnpq.br/3553723689546215

  5. Kevim Braham Fernandes de Souza, Graduação em andamento em Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Goiás, UFG, Brasil.

    Cursando Engenharia Mecânica e buscando especialidades. http://lattes.cnpq.br/4202124918899540

References

Alcarde, J. C., Malavolta, E., Borges, A. L., Muniz, A. S., Veloso, C. A., Fabrício, A. C., & Viegas, I. de J. M. (1992). Avaliação da higroscopicidade de fertilizantes e corretivos. Scientia Agricola, 137-144. https://doi.org/10.1590/S0103-90161992000400018

Associação dos Misturadores de Adubo do Brasil. AMA. (2015). Associação Brasileira do Agronegócio: relatórios técnicos. AMA.

Associação Nacional para Difusão de Adubos. ANDA. (2010). Phosphate fertilizers in Brazil: fertilizantes fosfatados Brasil. Uberlândia, MG: [s.n.]

Centro de Excelência em Fertilizantes. CEF. (2010). Workshop sobre tecnologias de produção de fertilizantes: apresentação. Uberlândia, MG: [s.n.]

Costa, L. M. & Silva, M. F. O. (2012). A indústria química e o setor de fertilizantes. BNDES 60 anos: perspectivas setoriais, (12-60). Rio de Janeiro: Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social. Recuperado de https://web.bndes.gov.br/bib/jspui/bitstream/1408/2025/1/A%20ind%C3%BAstria%20qu%C3%ADmica%20e%20o%20setor%20de%20fertilizantes_P_A.pdf

Loureiro, F. E. L., Monte, M. B. M., & Marisa, N. (2008). Agrominerais-Fosfato. In: Luz, A. B. & Lins, F. A. F. (Orgs.). Rochas e minerais industriais: usos e especificações. Capítulo 7: Rio de Janeiro: CETEM/MTC. Recuperado de https://mineralis.cetem.gov.br/handle/cetem/522

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. MAPA. (2017). Manual de métodos analíticos oficiais para fertilizantes e corretivos (240p.). MAPA. Recuperado de https://www.gov.br/agricultura/pt-br

Oliveira, N. F., Fernandes, N. J., & Guimarães, R. R. S. (2017). Influências de impurezas no fator de granulação. Anais do Simpósio de Engenharia de Produção, UFG, Catalão, GO. Recuperado de https://files.cercomp.ufg.br/weby/up/1012/o/RAFAEL_ROSA_DA_SILVA_GUIMARAES.pdf

Potafos. (2005). Arquivo Agrônomo nº 10: Nutri-fatos (24p.). POTAFOS. Recuperado de http://www.ppi.ppic.org

Silva, R. M. (1994). Minerais associados às apatitas: Análise de sua influência na produção de ácido fosfórico e fertilizantes fosfatados (Dissertação de Mestrado). Universidade de São Paulo (USP). Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-24062024-114004/pt-br.html

Sinden, J. (2010). Workshop sobre tecnologia de produção de fertilizantes: artigos fertilizantes. Uberlândia, MG: [s.n.]

Cover Image
The image depicts a young seedling growing in a small biodegradable pot placed on agricultural soil, while phosphate fertilizer granules are being applied with a metal scoop. The visual composition symbolizes plant nutrition, soil fertilization, and the factors influencing the agronomic efficiency of fertilizers. The emphasis on the white granules near the plant refers to the study of hygroscopicity and the impact of impurities on the physical properties of phosphate fertilizers, an important topic for storage, handling, and field performance. At the top, the article title “Influence of Impurities on the Hygroscopicity of Phosphate Fertilizers” is displayed, followed by the authors Fernandes, N. J., Silva, A. C., Silva, E. M. S., Xavier, D. L., and Souza, K. B. F. de. (2026). At the bottom, the logos of partner institutions, the identification of the Brazilian Journal of Production Engineering, and the journal’s ISSN are shown.
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Published
2026-06-08
Issue
Vol. 12 No. 5 (2026): Special Issue VII Symposium on Production Engineering (SIENPRO)
Section
Innovation, Sustainability, and Entrepreneurship: Paths to Transforming Production Engineering
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How to Cite

Fernandes, N. J., Silva, A. C., Silva, E. M. S., Xavier, D. L., & Souza, K. B. F. de. (2026). Influence of Impurities on the hygroscopicity of phosphate Fertilizers. Brazilian Journal of Production Engineering, 12(5), 72-80. https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i5.52856