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Procédé pour la fabrication d'un engrais cbmposé.
Avant la présente invention, due à MM. L. Hackspill et L. Andrès, on a déjà fabriqué des engrais contenant de l'azote, de l'acide phosphorique et de la potasse, en traitant des chlorures de potassium par l'acide phospho- rique concentré, puis en ajoutant de l'ammoniaque. L'acide phosphorique concentré qu'exige un tel mode de fabrica- tion d'est pas obtenu directement dans les recédés actuels de préparation de cet acide par voie humide' De
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plus, si l'on veut éliminer le chlore contenu dans l'engrais ainsi produit, on doit élever la température suffisamment pour volatiliser l'acide chlorhydrique ou le chlorure'd'ammonium formés.
On a également proposé de fabriquer du phos- phate ammoniaoopotassique, par double décomposition en milieu aqueux entre le phosphate d'ammoniaque et le chlorure de potassium. Ce procédé exige la prépara- tion préalable de phosphate d'ammoniaque ce qui, actuel- lement, n'est pas sans difficulté.
L'invention a pour but de préparer, en partant de corps naturels ou faoilesà obtenir dans l'atat actuel de la technique, des engrais triples, l'un exempt de chlore, l'autre oontenant tout le chlore des produits initiaux et qu'on réserve, par suite, de préférence aux terres riches en chaux.
Dans le procédé conforme à l'invention on utilise comme matières premieres, du chlorure de potas- sium naturel, de l'ammoniaque et de l'acide phospho- rique relativement dilué, préparé par l'un quelconque des procédés connus.
Dans la réalisation pratique de l'invention, on part d'acide phosphorique qu'on étend au besoin avec de l'eau ou des eaux-mères obtenues dans une opération antérieure, de manière à former une solution dont la concentration en P2O5 peut varier dans de larges limi- tes autour de 300 grammes de P2O5 par litre. En agitant violemment la solution, on y ajoute par petites quan- tités du gaz ammoniac ou une solution ammoniacale, en quantité déterminée, de manière à transformer en phos-
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phate monoammonique tout le P2O5 libre. La chaleur dé- gagée par la réaction élève la température à 100 degrés centigrades environ.
Au oours de l'introduction du gaz ammoniac, les sels d'alumine et de fer contenus dans 1 acide phospho- rique utilisé précipitant sous forme de phosphates d'alu- mine et de fer qui peuvent être séparés par filtration.
On ajoute du chlorure de potassium solide dans des proportions qui dépendent du produit à obtenir, ainsi que celà sera expliqué plus loin. Grâce à l'échauf- @ fement causé par la neutralisation de l'acide par l'am- moniaque, le chlorure de potassium se dissout facile- ment. Cet avantage du procédé est considérable au point de vue économique, puisqu'il évite de fournir de la chaleur pour échauffer les solutions, comme cela aurait lieu si l'on partait de phosphate d'ammoniaque prépa- ré à l'avance.
Quant tout le chlorure de potassium est dissous, on laisse refroidir la masse, ou on la refroidit arti- ficiellement en agitant sans arrête Dans ces conditions, il se précipite un sel complexe dont chaque cristal peut être considéré comme un mélange intime de phosphate monoammonique,et de phosphate monopotassique. On obtient un sel cristallisé qui se filtre parfaitement.Ce sel ne re- tient pas les chlorures de l'eau-mère et il suffit de l'essorer et de le laver très légèrement, ce qui est important à cause de sa grande solubilité.
Il n'est pas hygroscopique et ne contient pas d'eau de cristallisation. La,proportion de K2O contenu dans ce sel, augmente avec la quantité de ohlorure de
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potassium utilisé et la dilution des solutions.
La proportion de P2O5 total précipité sous cette forme, varie suivant les conditions opératoires mais on peut aisément atteindre 65%. Il est d'ailleurs préférable de ne pas dépasser 75%.
Les phosphates d'alumine et de fer qui préoi- pitent au cours de la neutralisation de l'acide phospho- rique par l'ammoniaque, se présentent sous une forme volumineuse et gélatineuse et sont très difficiles à filtrer. C'est une difficulté rencontrée par tous les procédés qui neutralisent par l'ammoniaque l'acide phosphorique industriel ( surtout l'acide obtenu par voie humide). Les inventeurs ont découvert que, dans le cas actuel, on pouvait éviter les difficultés de cette filtration.
Pour cela on continue à agiter la solution chaude contenant en suspension les phosphates en question, et sana les filtrer, on introduit du chlorure de potassium. 11 est alors nécessaire l'agiter la solution et d'ajouter lentement de l'ammoniaque, pour que le précipité de phosphates d'alumine et de fer se présente sous une forme se prêtant aux traitements ultérieurs.
Le produit obtenu est alors un mélange de phosphates monopotassique, monoammonique et de phosphates d'alumine et de fer; il se filtre facilement et il possè de une structure permettant d l'utilisér avantageusement comme engrais.
Les eaux-mères obtenues dans ces traitements contiennent une partie importante du P2O5, du K2O et de l'azote; elles contiennent en outre tout le chlore,
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Grâce à la précaution prise de ne pas précipiter dans la première phase une proportion trop importante du P2O5,on obtient en évaporant les eaux-mères, le dépôt d'un sel qui contient, dans un rapport convenable N, P2O5 et K2O, ce qui permet de l'utiliser directement comme en- grais complet.
Pratiquement, il est avantageux de concentrer les eaux-mères pour obtenir le dépôt d'une partie seule- ment des sels dissous, la solution restante étant ajou- tée aux eaux-mères d'une opération suivante. Ce mode opératoire évite l'évaporation a ses et toutes les difficultés qu'elle entraîne.
Une variante du procédé consiste à ajouter de la chaux aux eaux-mères avant leur évaporation. Dans ce cas, l'acide phosphorique précipite entièrement ou partiellement à l'état de phosphate bicalcique, corps de grande valeur. Les eaux-mères sont alors concentrées et à cause de la présente de la chaux, il se dégage de l'ammoniaque qu'on recueille.
Afin que le sel complexe obtenu ait une compo- sition constante, ce qui est très utile au point de vue commercial, il est nécessaire de maintenir rigoureuse- ment invariables, d'une opération à l'autre, les concentra- tions, températures, etc... On peut s'affranchir de cette nécessité en modifiant le procédé de façon à obtenir au lieu d'un sel complexe, uniquement du chlorure d'ammonium. Cette variante consiste à concentrer les eaux-mères du mé- lange de phosphate monopotassique et de phosphate mo- noammonique et à faire précipiter le chlorure d'am- monium par refroidissement, éventuellement après ad-
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dition d'une quantité d'ammoniaque suffisants pour transformer les phosphates mono-basiques en phos- phates bi-basiques, beaucoup plus solubles.
Dans ce cas, évidemment, les eaux-mères n'ont plus la même composition que dans le premier mode opératoire décrit, mais pn peut les ramener à la composition qui convient la précipitation des phosphates mono- potassique. et monoammoniaque, en ajoutant les quan- tités convenables de matières premières; aoide phos- phorique, ammoniaque, chlorure de potassium.
Au dessin annexé, est représenté à titre d'exemple un appareil permettant la mise en oeuvre de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation.
La figo 2 est une vue en plan.
Cet appareil comprend deux cuves semblables en bois 1 et 2 ayant par exemple une contenance de 7.000 mitres et munies chacune d'un agitateur tournant tel que 3 et d'un serpentin de chauffage en plomb 4.
Ces cuves sont reliées à. une essoreuse 5 communiquant avec des bacs en bois 6 et 7 d'une capacité de 7.000 litres et de 2.000 litres respectivement. Ceux-ci sont eux-mêmes connectés d'une part avec une pompe 8 et d'autre part avec un évaporateur 9 d'une oapa- cité de 8.400 litres chauffé à la vapeur par double enveloppe et auquel est adjoint une oristallisoir 10.
EXEMPLE I
Dans la cuve 1, on introduit 4.000 Kilogs d'une solution d'acide phosphorique Soutenant 1.136 kilogs de P2O5 ( environ 3.400 litres) préparé. ailleurs. L'agita-
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teur de la cuve 1 étant en mouvement, on laisse couler lentement 1.120 Kgs d'une solution ammoniaoale du commerce à 22 degrés Baume,, contenant 224 Kgs d'azote.
La température s'élève au voisinage de 100 degrés cen- tigrades. On ajoute alors 1.520 Kgs de ohlorure de potassium commercial à 50% contenant 752 kgs de
K2O. Quand tout le chlorure de potassium est dissous on laisse refroidir en maintenant l'agitation.
Pendant ce temps, on prépare une nouvelle opération indentique à celle qui vient d'être décrite, dans la cuve 2.
Quand la cuve 1 s'est refroidie jusqu'à 20-30 , on envoie son contenu dans l'essoreuse 5. La partie solide reste à l'intérieur de l'essoreuse tandis que 3 les eaux-mères sont envoyées dans le bac 6 , on lave sommairement le sel dans l'essoreuse; les eaux de la- vage sont envoyées dans le bac 7.
On recueille, sur l'essoreuse 5, 1.360 kilogs d'un précipité cristallin contenant
EMI7.1
<tb> @ <SEP> N <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> %
<tb>
<tb> P2O5 <SEP> 53, <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
<tb> K2O <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP> %
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soit 79, 2 % d'éléments fertlisants. En sortant de l'es- soreuse, ce sel est assez sec pour être stocké ou ensa- ché.
Les eaux-mères contenues dans les bacs 6 et 7, auxquelles s'ajoutent des eaux-mères du cristallisoir 10 provenant d'une opération précédente, sont envoyées par la pompe 8 dans l'évaporateur 9.
Après évaporation de la majeure partie de l'eau,
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on coule le liquide dans le cristallisoir 10 où le sel se dépose. Les eaux-mères sont renvoyées du bac 6. Le sel retiré du cristallisoir est essoré. En marche nor- male, on retire du cristallisoir, à chaque opération, environ 1.780 kilogs d'un sel contenant;
EMI8.1
<tb> N <SEP> 10 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> P2O5 <SEP> 23 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> K2O <SEP> 25 <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C1 <SEP> 31, <SEP> %
<tb>
soit 58,5 d'éléments fertilisants.
EXEMPLE II
On emploie 3.400 litres d'acide phosphorique contenant 1.136 Kgs de P2O5, 1.250 litres d'ammoniaque à 21 degrés Baumé contenant 224 Kgs de N, 1.260 Kgs de chlorure de potassium à 60 % contenant 760 Kgs de K2O
Le volume total est d'environ 5.280 Litres
On retire 1.360 kgs d'un sel contenant:
43, 5 Kgs de N soit 3, 1 %
EMI8.2
12? Kg8 de F20Q soit 53, 5 %
306 Kgs de K2O soit 22, 5 %
On concentre l'eau-mère obtenue en évaporant 2.510 litres de manière à ramener le volume de 4.600 litres à 2.P90 litres. Puis on refroidit la solution.
Seul NH4Cl se dépose jusqu'à, la température de 65 degrés environ. On filtre à 80) degrés environ de façon à reti- rer: 1%8 de chlorure d'ammonium soit 131 Kgs de N et 310 Kgs de Cl.
L'eau-mère restant est maintenue à la tempéra- ture de filtration, et on, y ajoute:
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580 Kgs de ohlorure de potassium à 60 % et 2.560 Kgs(2.180 litres) d'acide phosphorique conte- nant 730 Kgs de P2O5 puis 870 Kgs (970 litres) d'ammoniaque contenant 174 Kgs de N et,l'on retrouve 5.280 litres d'eaux-mères comme au début EXEMPLE III
On emploie 4e250 litres d'acide phosphorique contenant 1.136 Kgs de P2O5.
On y ajoute 272 Kgs de gaz ammoniao contenant 224 Kgs de N et 1.260 kgs de chlorure de potassium à 60% contenant 760 Kgs de K2O.
Le volume total est d'envirion 5280 litres
On retire 1.360 Kgs d'un sel contenant:
43, 5 Kgs de N
727, Kgs de P2O5 306 ,O Kgs. de K2O
On concentre l'eau mère en évaporant 1.850 litres de manière à ramner le volume de 4.600 à 2.750 litres. Puis on refroidit la solution; seul NH4Cl se dépose jusuq'à une température de 55 degrés centigra- des environ.
On filtre à 65 degrès environ de façon à retirer 500 Kgs de chlorure d'ammonium contenant:
131 Kgs de N
310 Kgs de Cl
L'eau-mère restante est maintenue à la tem- pérature de filtration et on y ajoute;
580 Kgs de chlorure de potassium à 60% 2.180 litres d'acide phosphorique conte-
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nant 730 Kgs de P2O5,
211 Kgs d'ammoniaque contenant 174 kgs de N et le cycle recommence.
EXEMPLE IV
On emploie 850 Kgs d'eau et 4000 Kgs d'acide phosphorique, soit 4.250 litres d'une solution contenant au total 1.136 kgs de P2O5; on y ajoute 272 kgs dtammo- niaque contenant 224 Kgs de N et 1260 Kgs de chlorure de potassium à 60 % oontenant 760 Kgs de K2O; le vo- lume total est alors d'environ 5.280 litres.
On retire 1.360 kgs d'un sel contenant 43, 5 kgs de N, 727 Kgs de P2O5, 306 kgs de K2O.
On concentre les eaux-mètes en réduisant leur volume de 4.600 litres à 2.750 litres par évaporation de 1.850 litres. On ajoute lo7 kgs de gaz ammoniao, soit 88 kgs de N pour transformer le phosphate monobasique en phosphate bibasique. Au refroidissement, seul le chlo- rure d!ammonium se dépose. On filtre à 30-35 degrés environ et retire ainsi 500 kgs de NH4Cl ( soit 130 - Kgs de N et 310 kgs de Cl)
A l'eau mère on ajoute: 580 kgs de chlorure de potassium à 60%, 2.180 litres d'acide phosphorique contenant 730 kgs de P2O5, et 105 kgs d'ammoniaque contenant 86 kgs de N. et le cycle recommence.