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"PROCEDE DE FABRICATION D'ENGRAIS MIXTES ET D'ENGRAIS COMPLETS CONTENANT DE L'AZOTE AMMONIACAL ET DE L'AZOTE DE NITRATE, POUVANT ETRE CONSERVES ET REPANDUS A LA VOLEE"
L'avantage du nitrate d'ammonium comme constituant des engrais est connu. Ce sel contient l'azote indispensable à la plante sous forme de l'élément de nitrate agissant ra- pidement et d'ammoniaque assurant une action prolongée. La grande hygrométricité du nitrate d'ammonium s'oppose à son
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utilisation sans aucune addition et aussi sous forme d'en- grais mixtes et d'engrais complets. Les mélanges commencent déjà à se liquéfier dès que l'air contient une petite quan- tité d'humidité.
Ce qui est particulièrement gênant) c'est la propriété du nitrate d'ammonium de former, en mélange avec d'autres sels et en présence de petites quantités d'hu- midité, des solutions qui, en cédant de l'eau lorsque la température et l'humidité changent, produisent des durcis- sements extraordinaires des engrais mixtes.
On a déjà proposé les procédés les plus divers pour donner aux mélanges de sels d'engrais contenant du ni- trate d'ammonium une forme sous laquelle ces engrais puis- sent être conservés et répandus à la volée, mais jusqu'i- ci on n'a pas encore pu obtenir de résultats réellement sa- tisfaisants. Il importe, pour obtenir un engrais mixte et un engrais complet contenant du nitrate d'ammonium, capa- ble d'être conservé et répandu à la volée, que le nitrate d'ammonium subisse au cours de la fabrication de cet engrais une action particulière supprimant aussi complètement que possible l'influence de l'humidité de l'air dans le mélange définitif servant d'engrais. Cette action peut être basée sur une conversion chimique plus ou moins complète du nitra- te d'ammonium introduit.
Elle peut toutefois être due aussi à des actions essentiellement physiques ou physico-chimiques.
Dans ce cas, il faut faire en aorte, en provoquant la forma- tion d'un sel double, en enveloppant les particules indivi- duelles de nitrate d'ammonium par d'autres éléments du mé- lange définitif, en associant les éléments individuels et en faisant intervenir d'autres influences, que l'action nuisi- ble de l'humidité de l'air sur lnitrate d'ammonium soit sensiblement réduite ou éliminée pratiquement de façon com- plète.
Les procédés qui vont être décrits permettent de
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fabriquer des engrais mixtes et des engrais complets conte- nant de l'azote ammoniacal et de l'azote de nitrate et pou- vant être conservés et répandus à la volée. Ces procédés conviennent particulièrement bien pour la fabrication de mélanges ayant également une certaine teneur quelconque en phosphates d'ammonium. En ce qui concerne les engrais mix- tes et les engrais complets obtenus à l'aide de nitrate d'ammonium et contenant des phosphates d'ammonium, ils peu- vent être fabriqués pratiquement en toute proportion dans laquelle les différentes sortes de terrain ont besoin des deux éléments fertilisants importants, l'azote et le phos- phore. Ils contiennent du phosphore sous une forme facile- ment assimilable.
En outre, lorsqu'on incorpore des sels de potasse aux engrais cités plus haut, on peut apporter au sol, par une seule fumure, les trois éléments fertilisants les plus importants dans la proportion voulue.
La fabrication de tels engrais mixtes et engrais complets est particulièrement facile lorsqu'un ou plusieurs des constituants essentiels, à savoir un ou plusieurs sels d'ammonium, sont obtenus en présence de matières solides.
Dans ces conditions, on opère de préférence de façon à ce qu'on obtienne le mélange définitif lorsque la réaction est terminée. Les matières solides nécessaires peuvent être des matières inertes ou de préférence aussi des sels fertili- sants ou des mélanges de sels fertilisants. On peut pren- dre aussi des mélanges de matières inertes et de sels fer- tilisants.
La fabrication d'engrais mixtes et d'engrais com- plets en présence de matières solides, présente les avanta- ges suivants. Pour cette fabrication, on produit un ou plu- sieurs éléments du mélange définitif en présence d'autres éléments. Dans ces conditions, il peut se produire également une transformation immédiate de l'élément nouvellement formé
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sous l'action d'autres parties du mélange. Il peut toute- fois aussi se produire une transformation graduelle d'é- léments du mélange définitif, par exemple, par pénétration de l'humidité de l'air pendant le stockage. Comme dans les procédés utilisés, les sels d'ammonium se forment en déga- geant de grandes quantités de chaleur, la présence de ma- tières solides assure une bonne répartition de la chaleur de réaction libérée subitement.
Comme les corps solides uti- lisés seront de préférence des corps à gros grains dont le point de fusion et le point de ramollissement sont très su- périeurs aux températures ambiantes, la chaleur de la réac- tion n'a aucune action sur la forme en gros grains. En con- séquence, ces corps peuvent jouer le rôle de centres de dé- p8tpour les composés nouveaux qui se forment. Il se produit une association intime des fractions individuelles de l'en- grais mixte et de l'engrais complet, ce qui fait qu'on réa- lise ainsi les conditions les plus favorables pour obtenir un produit final sous forme de gros grains, produit qui est aussi remarquablement capable d'être conservé et répandu à la volée.
On a constaté qu'il est particulièrement avanta- geux, pendant ou imm4diatement après la réaction, de faire passer sur la masse un courant énergique réglant la tempé- rature de la masse et constitué essentiellement par de l'am- moniac gazeux. On fabrique, par exemple, les engrais mixtes et les engrais complets en utilisant une solution ammoniaca- le de nitrate d'ammonium. Dans ces conditions, si l'on fait passer un courant énergique d'ammoniac sur la masse, pendant ou immédiatement après la réaction, l'eaun présence est pra- tiquement évaporée complètement sans que le produit final ait une teneur inférieure en ammoniaque.
Le courant d'ammo- niac utilisé, n'a nullement besoin d'être anhydre et il peut contenir des quantités d'eau relativement grandes inférieu-
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res au point de saturation. Le procédé est particulièrement avantageux pour la fabrication d'engrais mixtes et d'en- grais complets contenant des composés ammoniacaux se dis- sociant facilement à l'état anhydre ou hydraté. Il convient donc particulièrement bien pour les composés contenant du phosphate d'ammonium. L'ammoniac qu'on fait passer sur la masse, peut être utilisé pour les usages les plus divers.
On s'en sert, par exemple, pour faire des sels d'ammonium par le procédé au saturateur, l'eau contenue dans l'ammo- niac introduit, n'ayant pratiquement pas d'inconvénients.
Dans la fabrication d'engrais mixtes et d'engrais complets par le présent procédé, on peut aussi utiliser de l'ammo- niaque en excès sous une forme liquide. L'utilisation d'am- moniaque en excès sous une forme liquide a l'avantage parti- culier que de grandes quantités de chaleur sont fixées par l'évaporation de l'ammoniac.
Les engrais mixtes et les engrais complets sont fabriqués en particulier à l'aide d'une solution solide ou liquide de nitrate d'ammonium dans de l'ammoniaque en pré- sence de corps solides. Les produits d'addition ammoniacaux du nitrate d'ammonium sont combinés, sous une forme hydra- tée ou anhydre, avec des acides, des anhydrides acides ou des sels acides hydratés ou anhydres. L'échauffement vif produit au moment de la combinaison de l'ammoniaque avec les éléments acides, évapore simultanément toute l'eau ou une partie essentielle de l'eau. Par suite de la présence des corps solides, il se produit une séparation de nitrate d'ammonium sous une forme telle qu'elle n'a pratiquement aucun inconvénient en ce qui concerne la possibilité de conserver l'engrais et de le répandre à la volée.
Les pro- duits obtenus peuvent être soumis à un séchage ultérieur pour éliminer le reste de l'eau.
Les corps solides utilisés dans cette réaction
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peuvent être des corps inertes ou en général aussi des sels.
Dans ce dernier cas, on peut ajouter des composés ne réa- gissant pas avec les autres éléments du mélange en réaction ou des corps pouvant réagir. On utilise de préférence des corps jouant aussi le rôle d'engrais. Dans ces conditions, la réaction a lieu par exemple en présence de sels de po- tasse tels que le nitrate de potassium, le chlorure de po- tassium, le sulfate de potassium ainsi que d'autres sels de potasse. On peut toutefois aussi utiliser des phosphates traités ou non, ainsi que d'autres corps quelconques connus, servant d'engrais. La fabrication d'engrais mixtes et d'en- grais complets contenant du phosphate d'ammonium, réussit de façon simple lorsque des solutions ammoniacales de ni- trate d'ammonium sont mélangées avec de l'acide phosphori- que dans une proportion quelconque.
On peut ainsi fabriquer des engrais mixtes contenant des quantités variables d'am- moniaque fixée par unité d'acide phosphorique. On peut tou- tefois produire aussi des mélanges de nitrate d'ammonium avec d'autres sels d'ammonium, le cas échéant mélangés aus- si avec différents sels d'ammonium. On obtient ainsi, en ajoutant la solution en question à de l'acide sulfurique, des engrais mixtes contenant du nitrate et du sulfate d'am- monium, tandis qu'en l'ajoutant à un mélange d'acide sulfu- rique et d'acide phosphorique, on obtient des engrais mix- tes contenant du sulfate, du phosphate et du nitrate d'am- monium. Lorsqu'on utilise du sulfate de potassium acide. on obtient des engrais mixtes contenant du nitrate et du sulfate d'ammonium et du sulfate de potassium.
On donnera ci-dessous quelques exemples de plu- sieurs engrais mixtes fabriqués par le procédé décrit.
1. Faire absorber par 36,2 kg de nitrate d'ammo- nium environ 6 kg d'ammoniaque et faire agir le produit de dépôt obtenu sur un mélange de 33,4 kg d'acide phosphorique
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à 70 % en poids et 36,4 kg de chlorure de potassium; on obtient environ 111 kg d'un engrais mixte ayant la compo- sition suivante:
EMI7.1
<tb> 32,7% <SEP> de <SEP> KCl <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb> 8,5 <SEP> % <SEP> de <SEP> (AzH4)H2PO4
<tb>
<tb>
<tb> 17,4 <SEP> % <SEP> de <SEP> (AzH4)H3PO4
<tb>
<tb>
<tb> 32,4 <SEP> % <SEP> de <SEP> AH <SEP> AzO
<tb>
<tb> 9 <SEP> % <SEP> de <SEP> HO
<tb>
<tb> 100 <SEP> %
<tb>
Les substances fertilisantes sont 14,9 % d'Az, 14,9 % de P2O5, 20,2 % de K2O. On fait passer l'ammoniaque en excès dans de l'acide sulfurique pour obtenir du sulfate d'ammo- nium.
L'eau peut être éliminée entièrement ou partiellement par séchage dans des appareils connus.
2. Déposer en refroidissant bien environ 6 kg d'ammoniaque sur 24,6 kg de nitrate d'ammonium et ajouter la bouillie cristalline ainsi obtenue à un mélange de 16,25 kg d'acide phosphorique à 85 % et de 53,6 kg de salpêtre potassique ; les 99,2 kg du mélange salin obtenus ont la composition suivante:
EMI7.2
<tb> 54 <SEP> % <SEP> de <SEP> KAzO3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 18,7 <SEP> % <SEP> de <SEP> (AzH4)2HPO4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24,8 <SEP> % <SEP> de <SEP> AzHAzO
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,5% <SEP> de <SEP> H2O <SEP> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> % <SEP> fi
<tb>
Les substances fertilisantes en présence sont: 20,2 % d'Az, 10,1 % de P2O5, 25,2 % de K20.
L'ammonique en excès aspirée sert à préparer du nitrate d'ammonium au moyen d'acide azo- tique et d'ammoniaque.
3. Mélanger, en agitant constamment dans un agi- tateur approprié, 31,6 kg de phosphate diammonique avec 26,9 kg de chlorure de potassium et 12 kg d'acide sulfuri- que à 75 %; ajouter à la bouillie de sel le produit de l'ac- tion d'environ 5 kg d'ammonium sur 22,1 kg de nitrate d'am- monium.
On obtient un sel ayant la composition suivante:
EMI7.3
<tb> 28,1 <SEP> % <SEP> de <SEP> KC1 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 4
<tb>
EMI7.4
33 de (Az)2HP AZU2HP2 ize7 % de (A!tl-)3S0
EMI7.5
<tb> 23,1 <SEP> % <SEP> d'AzH <SEP> AZO
<tb>
<tb>
<tb> 3,1 <SEP> % <SEP> d'H2O
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> %
<tb>
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et contenant les substances fertilisantes suivantes: 17,8 % d'Az, 17,8% de P2O5, 17,8 % de K2O, L'ammoniac en excès qui se dégage est traité en vue d'obtenir de l'eau ammonia- cale ; à cet effet on le fait passer dans de l'eau.
4. Faire absorber 25 kg d'ammoniac anhydre dans 100 kg de nitrate d'ammonium. Ajouter le mélange de façon continue à 100 kg d'acide sulfurique à 75 % mélangé avec 100 kg d'argile. Remuer constamment pendant cette addition.
L'eau introduite dans l'opération est évaporée par la cha- leur de réaction qui se produit. On obtient immédiatement 300 kg d'un mélange, ayant la siccité de l'air, de nitrate et de sulfate d'ammonium dans lequel se trouvent 100 kg d'argile intimement mélangés.
Dans certains cas, la réaction est encore plus franche lorsque la solution aqueuse ou anhydre de nitrate d'ammonium dans de l'ammoniaque est mélangée elle-même aveo des corps solides. On peut ajouter des composés ne réagis- sant pas avec les autres éléments du mélange en réaction, aussi bien que des composés pouvant réagir. La solution de nitrate d'ammonium est utilisée de préférence en mélange avec des matières jouant également le rôle d'engrais. On utilise par exemple des sels de potasse, des phosphates, des sels azotés ou d'autres matières ayant une action sem- blable. On peut obtenir ces mélanges de corps solides avec des solutions ammoniacales de nitrate d'ammonium en mélan- geant des corps solides avec la solution prête.
On peut les obtenir aussi en traitant par de l'ammoniaque un mélange plus ou moins intime de nitrate d'ammonium avec un corps solide quelconque.
Lorsque l'on utilise des solutions de nitrate d'ammonium dans de l'ammoniaque, on rencontre des difficul- tés dues à ce que les tuyauteries d'arrivée des solutions ammoniacales de nitrate d'ammonium peuvent s'engorger, par
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suite de la haute température de la réaction, du fait de la solidification produite par l'évaporation de l'ammonia- que. On a constaté en conséquence qu'il est utile de faire arriver ces solutions dans un tuyau à double paroi. Ce dis- positif de tuyauterie d'arrivée est établi de préférence de façon que le tuyau intérieur soit plus court que le tuyau extérieur. L'arrivée de la solution ammoniacale de nitrate d'ammonium a lieu dans le tuyau intérieur, et l'on fait ar- river en même temps de l'air dans l'enveloppe du tuyau.
Pour faire arriver la solution, on plonge le tuyau extérieur dans la masse à traiter, tandis que le tuyau intérieur se termine au-dessus de cette masse. L'air arrivant dans le tuyau exté- rieur produit simultanément un refroidissement et un brassa- ge des masses à transformer.
On a déjà dit que l'on pouvait utiliser comme ma- tières solides dans le présent procédé, des sels de potas- sium. L'utilisation de sels de potassium a d'abord l'avan- tage d'introduire dans le produit final, un élément qui soit un engrais de grande valeur. En outre les sels de potassium sont des composés à point de fusion élevé, dont la structu- re physique est à peine modifiée même par une forte surchauf- fe locale. On utilise principalement des sels de potasse en gros grains. Les grains du composé de potasse constituent alors pour ainsi dire, les noyaux de cristallisation pour le nouveau composé qui se forme et qui se précipite sur les sels de potasse en présence en donnant la forme désirée. Il peut bien se produire dans ces conditions une décomposition des différentes particules des sels de potasse.
On obtient toutefois en tout cas, de façon inattendue, même lorsque le sel de potasse se transforme, un produit final sous une for- me telle que ce produit peut être remarquablement bien con- servé et répandu à la volée.
La transformation peut avoir lieu, par exemple,
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dans des tambours rotatifs ou dans d'autres appareils ap- propriés à cet effet. Le risque de formation de nids est très réduit, car il est très facile, par les mesures indus- trielles connues, de mettre toutes les particules du sel de potasse ou du mélange de sels de potasse, en contact unifor- me avec le mélange en réaction. En conséquence, il ne se produit pas de grumeaux ni d'autres phénomènes perturba- teurs entraînant une absorption plus forte de l'eau à cer- tains endroits où le mélange n'aurait pas été suffisamment brassé. On peut utiliser les composés de la potasse en mé- langeant le sel de.potasse plus ou moins intimement, le cas échéant auparavant, avec l'élément ou les éléments destinés à être introduits dans le mélange.
Dans la fabrication d'engrais mixtes et d'engrais complets contenant à la fois du nitrate et du phosphate d'am- monium, ,on peut aussi partir de nitrate d'ammonium pouvant être mélangé avec d'autres éléments et ajouter à ce mélan- ge simultanément ou successivement de l'acide phosphorique et de l'ammoniaque. On mélange par exemple du sel de potas- se, du nitrate d'ammonium et de l'acide phosphorique pour faire une bouillie aussi homogène que possible, puis on fait agir de l'ammoniac sur le mélange. L'action de l'ammoniaque peut avoir lieu sous une forme concentrée ou en solution,de même qu'on peut ajouter de l'acide phosphorique sous une forme plus ou moins concentrée.
Le rapport de concentration des éléments en réaction est de préférence tel qu'il n'y ait dans chaque cas qu'une quantité d'eau telle que l'eau intro- duite dans la réaction soit évaporée presque entièrement ou en totalité par la chaleur de réaction ou la chaleur de so- lution produite. Il est avantageux que la teneur en eau du mélange de sels de potasse, de nitrate d'ammonium et d'aci- de phosphorique soit telle que la majeure partie des sels de potasse se présentent sous une forme solide dans le mélange.
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De cette façon, les sels de potasse solides jouent le rôle de noyaux de solidification pour l'ensemble du mélange.
Pour la fabrication des engrais mixtes, on peut aussi partir d'un mélange de sels de potasse et de nitrate d'ammonium sous une forme sèche ou contenant de l'eau, ou dun mélange dans lequel la majeure partie ou la totalité des éléments de départ se trouvent en solution et ajouter au mélange de départ de l'ammoniaque et de l'acide phospho- rique simultanément ou successivement dans un ordre quel- conque, ou en procédant des deux façons. Toute la quantité d'eau introduite dans la réaction est encore maintenue tel- le que la majeure partie ou la totalité de l'eau soit évapo- rée pratiquement par la chaleur de réaction et la chaleur de solution des éléments qui réagissent. L'utilisation des sels de potasse sous une forme solide présente les avanta- ges particuliers mentionnés plus haut.
La fabrication d'engrais mixtes et d'engrais com- plets peut toutefois avoir lieu aussi par formation simulta- née de nitrate et de phosphate d'ammonium comme dans un pro- cédé au saturateur. La séparation des deux sels donne égale- ment à l'engrais mixte et à l'engrais complet une forme grâ- ce à laquelle l'engrais peut être remarquablement bien con- servé et répandu à la volée. La formation en commun du nitra- te et du phosphate d'ammonium peut également avoir lieu en présence d'autres substances, principalement de sels, les substances qui sont simultanément en présence étant utili- sées en solution ou sous une forme solide.
Pour la fabrication simultanée de nitrate et de phosphate d'ammonium dans les engrais mixtes contenant ces deux éléments, on fait passer de l'ammoniac dans un mélange d'acide azotique et d'acide phosphorique comme dans un pro- cédé au saturateur. Par suite de la grande chaleur de réac- tion et de solution de l'ammoniac, une partie considérable
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ou même la totalité de l'eau introduite par les acides s'é- vapore.
Il est essentiel que la transformation de l'ammo- niac par le mélange d'acide ait lieu en réaction faiblement alcaline, neutre ou faiblement acide. La concentration de tout le contenu du récipient en acide libre, est maintenue autant que possible inférieure à 5 %. Il se forme continuel- lement un mélange de phosphate et de nitrate d'ammonium con- tenant les acides dans la proportion utilisée pour la réac- tion. Suivant le réglage de la température et de la pression exercée sur le vase saturateur, on peut opérer de façon à obtenir du nitrate aussi bien que du phosphate d'ammonium sous une forme solide, ou de façon que l'un des éléments se présente en solution ou en fusion. Suivant le mode opératoi- re, le soutirage hors du saturateur peut avoir lieu au moyen de trop-pleins libres ou étranglés ou par d'autres mesures.
La production du mélange solide de sels peut avoir lieu, lorsqu'on opère en solution, par centrifugeage ou par des mesures analogues, ou lorsqu'on opère sur un bain de fusion, par la solidification de la masse sortant du saturateur. On a constaté qu'il est utile de procéder au soutirage à partir de zones déterminées du saturateur, zones où les sels pré- sentent une composition particulièrement appropriée. On peut favoriser la production de ces zones par une circulation ré- glée dans le saturateur, circulation qui peut être produite au moyen d'un agitateur ou par des mesures analogues.
Si on le désire, l'évaporation de l'eau peut aussi avoir lieu en deux phases. Dans ce cas, la majeure partie de l'eau est évaporée dans le récipient d'introduction. On fait ensuite passer la masse de façon continue ou discontinue, par exemple par trop-plein, ou par soutirage, dans un réci- pient, de préférence plus petite dans lequel le restant de l'eau est éliminé au moyen d'un chauffage supplémentaire,
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le cas échéant avec une nouvelle introduction d'ammoniac, l'acide ou les sels acides libres présents, étant neutra- lisés, ce qui fait qu'il est ainsi particulièrement faci- le de fabriquer un produit ayant la réaction désirée.
Au lieu d'ammoniaque, on peut ajouter dans ce dernier but des substances fixant les acides, telles que du carbonate (le calcium, de la dolomie, du laitier de haut-fourneau, de la poudre de scories Thomas, etc... On peut naturellement aus- si dans ce cas, procéder comme indiqué plus haut pour la préparation d'un bain de fusion contenant en suspension les parties qui se sont séparées. Le procédé ci-dessus a des avantages particuliers pour la fabrication de produits de départ pour la préparation d'engrais mixtes contenant, les éléments les plus importants des engrais, l'azote, le phos- phore et la potasse. Le mélange obtenu de nitrate et de phosphate d'ammonium est mélangé dans ce cas avec des sels de potasse et constitue un produit directement utilisable.
On peut aussi fabriquer ce produit en ajoutant dès le début, à l'acide mixte de départ, servant à faire le mélange de phosphate et de nitrate d'ammonium, un sel de potasse appro- prié, tel que du sulfate de potassium. Les produits fabri- qués de la façon décrite ci-dessus par séparation en commun da phosphate et de nitrate d'ammonium peuvent être remarqua- blement bien conservés et répandus à la volée.