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-PROCEDE DE FABRICATION SIMULTANEE DE PHOSPHATE BICALCIQUE
ET DE CHLORURE D'AMMONIUM*
On oonnait déjà le procédé de fabrication du phosphate bioaloique à partir des phosphates trioaloiques naturels, en traitant ces phosphates naturels par l'acide ohlorhydrique et ensuite par la chaux.
Les phosphates naturels contiennent une assez grande proportion d'impuretés principalement de carbonate de chaux. On peut grossièrement considérer qu'ils ont pour formule (P2O5,3CaO+ CO2,CaO) La fabrication de phosphate bioaloique suivant cette méthode connue peut
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s'écrire par les équations suivantes:
EMI2.1
( 1 ) P'20,3Ca0+CO,CaO+BHClP205,Ca0,2H20,ôCaCI2+2HC1+C02+H20 (2) P2O5,CaO,2H2O+2HCI+2CaO=P2O5,2CaO,H2O+CaCI2+2H2O
On voit ainsi qu'on obtient pour chaque molé- cule de phosphate bicalcique (P2O5,2CaO,H2O)quatre molécules de chlorure de calcium CaC12 qui jusqu'à présent étaient rejetées comme sans valeur, de sorte que malgré le faible prix de l'acide chlorhydrique, l'opération oi-dessus était peu rénumératrice,
La présente invention se propose de donner une utilisation industrielle du chlorure de calcium tel qu'il est produit par les opérations ci-dessus et ceci en formant au moyen d'ammoniaque, du chlorure d'ammonium et du carbo- nate de calcium; ces produits pouvant soit séparément, soit mélangés, constituer un engrais de bonne qualité.
La réac- tion, d'ailleurs bien connue, peut s'écrire de la façon suivante: (3) CO2 + 2NH3 + CaCI2 + H20 2NH4CI + CO3Ca
Cette réaction est complète du fait de l'inso- lubilité presque absolue du carbonate de calcium qui pré- cipite au fur et à mesure de sa formation.
Le chlorure d'ammonium reste en solution et cristallise par évaporation.
Il est intéressant, en raison même de cette éva- poration que les solutions traitées soient très concentrées en chlorure de calcium CaCl2 et la présente invention propose un procédé de fabrication de phosphate biaaloique d'après la réaction connue, conduite de manière à donner une saumure très concentrée de chlorure de calcium pouvant être traité d'après la réaction (3) également connue, dans
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des conditions économiques suffisantes pour en permettre la réalisation industrielle.
Le procédé conforme à la demande consiste en ce que l'attaque du phosphate trioaloique par l'aoide chlorhydrique concentré s'effectue au sein d'une liqueur contenant déjà une forte proportion de chlorure de cal- cium CaCl2 (provenant d'opérations antérieures)*
De même la précipitation du phosphate bicaloique à partir de la solution acide de phosphate monocalcique, suivant la réaotion (2) est assurée par un lait de chaux préparé à l'aide de saumure de chlorure de calcium.
Ainsi toute l'eau introduite dans le cycle peut se réduire à oelle utilisée pour le lavage du phosphate bicaloique précipité, de manière à en extraire tout le chlorure de calcium qu'il est susceptible d'entrainer. La quantité d'eau nécessaire à ce lavage est assez restreinte pour correspondre aux pertes d'eau des diverses opérations et en particulier extraction des boues humides et évapo- ration.
Suivant une variante, la solution de chlorure de calcium traitée par l'acide carbonique et l'ammoniaque, suivant la réaotion (2) est suffisamment oonoentrée pour amener une précipitation simultanée de chlorure d'ammonium et de oarbonate de calcium, ces deux sels mélangés formant directement un engrais oaloo-azoté.
Le dessin annexé montre le schéma d'un exemple d'installation industrielle pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
Cette installation comprend un premier bac 1 dit ubac d'attaque" muni d'un agitateur mécanique 2; ce bac
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est relié par une conduite 3 à un premier décanteur 4, relié lui-même à sa partie inférieure par une conduite 5 à un deuxième déoanteur 6 qu'une conduite 7 relie à un filtre 8 dit "filtre à boues".
Le premier décanteur 4 est relié par une con- duite supérieure 9 à un bao 10 dit "de première précipita- tion:. ce bac 10 est relié en circuit fermé par deux oon- duites 11 et 12 à un deuxième bac 13 dit "de deuxième préci- pitation". Le bac 13 reçoit par une conduite 14, la partie liquide provenant du filtre 8. D'autre part, les deux bacs de première et de deuxième précipitation 10 et 13 sont reliés par des conduites 15 à une cuve 16 de préparation du lait de chaux. Une conduite 17 provenant du bac de deuxième pré- cipitation 13 aboutit dans cette cuve pour y amener le li- quide nécessaire.
Du fond du bac de première précipitation 10 part une conduite 18 aboutissant à une essoreuse mécanique 19 reliée, pour ce qui intéresse le liquide séparé, par une conduite 20 au deuxième décanteur 6 et pour sa partie so- lide, à un séchoir 21.
Le bac de première précipitation 10 est enfin relié par une conduite 29 au deuxième décanteur 6. Ce deuxième décanteur 6 est lui-même relié par une conduite 30 au bac d'attaque 1.
Sur la conduite 17 de sortie des produite li- quides du bac de deuxième préoipitation 13 est branohée une conduite 22 traversant un réchauffeur 32 et aboutissant à une cuve 23 dit de carbonatation ammoniacale, dont la partie inférieure est reliée par une conduite 24 à un filtre 25 relié lui-même par une conduite 26 à un évaporateur 27
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convenablement agenoé.
En parallèle aveo la cuve de oarbonatation ammoniacale 23 est disposée une cuve semblable 28.
Le fonctionnement de l'installation ainsi dé- crite est le suivant:
Dans le bac 1 contenant une saumure de chlorure de calcium provenant d'opérations antérieures, on amène le phosphate naturel trioaloique P2O5,3CaO + CO2CaO et l'acide ohlorhydrique HCI et l'on procède à l'attaque sous agitation provoquée par l'agitateur 2.
Lorsque l'attaque est achevée, on envoie le tout par la conduite 3 au premier décanteur 4 puis les produits solides obtenus dans ce premier décanteur sont amenés par la conduite 5 au deuxième déoanteur 6 qui reçoit des conduites 20 et 29, les liqueurs résiduaires du bac 10 et de l'essoreuse 19. Les produits solides (boues) sont amenés par la conduite 7 au filtre 8 tandis que les liquides en l'espèce la saumure de chlorure de calcium sont ramenés par la conduite 30 au bac d'attaque 1 où une nouvelle opé- ration a lieu.
Les produits solides recueillis par le filtre 8 sont des boues sans valeur et sont évacués. Le liquide est ramené dans le cycle par la conduite 14 qui aboutit au bac de deuxième précipitation 13.
Les jus clairs du premier décanteur 4 contiennent du chlorure de calcium, du phosphate monoaalaique et un excès d'acide chlorhydrique; ils sont amenés par la con- duite 9 dans le bac de première précipitation 10 où ils reçoivent de la conduite 15 un lait de chaux formé dans la cuve 16 par addition de chaux CaO à des saumures amenées
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par la conduite 17*
Le bac de première précipitation 10 reçoit également, par la conduite 12 le phosphate bicaloique précipité antérieurement dans le bac de deuxième précipi- tation 13 ; ce phosphate bioaloique se dissous dans les jus acides venus par la conduite 9;
le lait de chaux amené par la conduite 15 précipite du phosphate bioaloique qui est amené par la conduite 18 à l'essoreuse 19 laquelle sépare les liquides et les renvoie par la conduite 20, ainsi qu'il a été dit oi-dessus, au deuxième décanteur 6 tandis que les produits solides sont lavés par addition d'ean H20 et sont dirigés ensuite vers le séchoir 21 à la sortie duquel le phosphate bicaloique est prêt à être livré.
Une partie des jus clairs du bac de première précipitation 10 est extraite par la conduite 29 pour le fonctionnement du deuxième déoanteur 6 tandis que l'autre partie est envoyée dans le bac de deuxième précipitation 13 qui reçoit, de la conduite 15 un lait de chaux en même temps que de la conduite 14 le liquide séparé par le filtre 8.
Le bac de deuxième précipitation 13 envoie ainsi qu'il a été dit ci-dessus, par la conduite 12 dans le bac 10, le phosphate bicaloique précipité*
D'autre part une partie de la saumure de chlorure de calcium provenant du bac de deuxième précipitation 13, est dirigée par la conduite 17 dans la cuve de préparation du lait de chaux tandis que l'autre partie est emmenée, par la conduite 22, dans le premier bac de oarbonatation ammoniacale 23 qui reçoit par barbotage du gaz ammoniac NH3 et de l'anhydride carbonique CO2. Avant sa pénétration dans le bac 23, la solution de chlorure de calcium subit
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dans l'appareil 32 un réchauffage qui l'amène à une tem- prétaure voisine de 45 degrés.
Le gaz ammoniac est amené dans le bac 23 en quantité correspondant au chlore contenu dans la saumure avec un léger excès. Une certaine pression règne dans le bac 23, elle correspond à la tension de la vapeur d'eau à la température de l'opération augmentée de la pression partielle de l'ammoniaque de la saumure ammoniacale à la même température. On fait alors arriver dans cette saumure ammoniacale du gaz carbonique: un excès de 75% est conve- nable; (on peut utiliser à cet effet des fumées industrielles contenant de 10 à 15% d'acide carbonique 002), le oarbo- nate de calcium précipite.
La température de 45 degrés est la plus basse qui soit favorable à la formation d'un précipité de carbo- nate de calcium filtrant facilement. Les gaz en excès de la cuve 23 sont dirigés dans la cuve 28 où. ils rencontrent une saumure fraîche de chlorure de calcium amenée par la con- duite 22. après quoi l'excès de gaz s'échappe dans l'atmos phère.
Dans une opération de carbonatation ultérieure., on utilisera dans le bac 23, le liquide ammoniacal pro- venant du bac 28 de sorte que tout l'ammoniaque se trouve ainsi réoupéré.
A la sortie du bac 23, la saumure contenant le chlorure d'ammonium et le précipité de carbonate de cal- oium est amené au filtre 25 qui sépare le carbonate de calcium CO2CaO et laisse le liquide s'écouler par la oon- duite 26 dans l'évaporateur 27 où le chlorure d'ammonium NH4CI cristallise et peut être recueilli.
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L'installation qui vient d'être décrite est particulièrement applicable lorsqu'on a traiter du phos- phate marocain avec de lucide chlorhydrique à 21 Bé,
En effectuant l'attaque et la précipitation dans des conditions convenables de durée, de dilution, d'excès d'acide, de teneur en chaux du lait de chaux, on arrive à maintenir une concentration des saumures en circulation voisine de 300 gr. de chlorure de calcium par litre sans que les opérations soient sensiblement plus compliquées que dans la fabrication habituelle du phosphate bicaloique et en obtenant cependant un phosphate bicaloique d'excellente qualité.
A partir d'une saumure de chlorure de calcium de cette concentration, on peut obtenir par le moyen indiqué, une saumure de chlorure d'ammonium assez concentrée,300gr, par litre, pour que le sel puisse être retiré moyennant une faible dépense d'évaporation dans l'appareil 27.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée au processus qui vient d'être décrit non plus qu'à l'ins- tallation décrite. Aveo d'autres phosphates naturels et avec d'autres concentrations d'acide chlorhydrique,, on serait amené à modifier le schéma de circulation des sau- mures. Par exemple on laverait dans le second déoanteur 6 aveo les saumures résiduaires provenant du bac de seconde précipitation 13 au lieu de oelles provenant du bac 10, ou encore on ramènerait le liquide du filtre à boues 8 au bac de première précipitation 10 au lieu du bac de deuxième préoipitation 13.
On pourrait également renvoyer le liquide séparé par l'essoreuse 19 dans la cuve d'attaque 1 ou dans les
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baos de première et de deuxième précipitation 10 et 13.
Enfin, on peut supprimer le filtre 25 et procéder à la précipitation simultanée du carbonate de calcium et du chlorure d'ammonium; le produit formé pouvant constituer un engrais très apprécié*