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PROCEDE DE PREPARATION D'UN ENGRAIS SOLUBLE DANS LES CITRATES, EN
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PARTANT DE PHOSPHATES NATURELS DE L'ALUMINIUMo
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On a déjà plusieurs fois tente (P utiliser connue engrais P2(5 le phosphate d'aluminium en remplacement du phosphate de calcium. Alors que le phosphate dealuminiumq précipité dans certaines solutions, est non seule- ment peu soluble dans 1?acide citrique, 9 mais également très soluble dans le citrate d9ammon:
bm et équivaut comme engrais au phosphate monocalcique (par exemple le perphosphate) le phosphate naturel de 1?aluminium est presque insoluble dans les solutions d'acide citrique et de citrate d9ammonium et
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ne produit absolument aucun effet comme engrais P0 La solubilité du P205 du phosphate naturel d9aluminium., qui contient le plus souvent du fer comme impureté, peut être augmentée par le fait qu'on élimine par chauffage l'eau que contient toujours le phosphate naturel.
Cette eau est complètement éli-
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minée du phosphate d9al'tUuinium. à une température de 300 C environ;, et la frac- tion soluble de P205 augmentée A l'opposé des résultats de recherches anté- rieures, on a trouvé que,\! dans ce cas, les températures allant jusqu-à 5600c ne sont pas trop élevées pour l'obtention de phosphate soluble (CEEmisches Zentralblatt 1903, 1, page 988). Néanmoins!! même l'utilisation de ce produit déshydrate n'a donné que des résultats non satisfaisants comme engrais.
On a
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ensuite tenté d9améliorer le degré de décomposition par chauffage à des tem- pératures élevées, de 900 C et plus, et par des additions telles queun oxyde d'alcali terreux, un carbonate d'alcali terreux et un carbonate alcalin, in- corporées au cours du chauffage (Chemisches Zentralblatt 1928 , 1, page 1908).
Mais toutes ces propositions nont abouti à aucun résultat.
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Or on a trouvé que le phosphate naturel de 19aluminium. déshydra- té à 4000C9 présente par rapport à cet état, dans le diagramme aux rayons X, de nouvelles lignes, si on augmente davantage la température, ces nouvelles
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lignes, indiquant la naissance d?une nouvelle modification II. Ces lignes sont de plus en plus renforcées au fur et à mesure qu'on augmente la tempé- rature, jusqu2à ce que leintensité de ces lignes atteigne un maximum dans upe gramme de températures relativement restreinte.
Les lignes de la modification
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1 diminuent au fur et à mesure que celles de la modification II augmentent, et dans la même proportions pour disparaître complètement à la température où la modification II atteint son plus fort développement., Si on continue à aug- menter la température,on voit apparaître de nouvelles lignes qui doivent ê-
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tre attribuées à la naissance d'une modification III. Au -fur et à mesure que celle-ci se développe, 1?intensité des lignes de la modification II dimi- nue dans la même proportion.
On a utilisé des échantillons chauffés à des températures diffé- rentes pour procéder à des essais d'extraction avec une solution ammoniacale
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de citrate d'ammonium" A l'aide du diagramme aux rayons X, on a ensuite obser- vé la solubilité des trois modifications.
On a constaté qu'à chaque températu- re de chauffage, le procédé d'extraction fait de préférence disparaître les lignes de la modification II.Dans les produits extraits, et grâce à leurs frac- tions alors augmentées, les lignes de la modification 1, ou celles de la modi- fication III se présentent renforcées, suivant que le chauffage a eu lieu à une température à laquelle la modification I est encore présentes ou à laquel- le la modification III commence déjà à se présentero Il en résulte que la mo- dification 11, poussée au maximum de son développement dans une gamme de tem- pératures relativement restreinte, possède une solubilité exclusive ou très préférentielle par rapport à celle des deux autres modifica- tions.
A titre d'exemple, les essais ont été effectués avec un Al-Phospha- te brésilien de la composition suivante :
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<tb> P2O5 <SEP> 28,7%
<tb>
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CaO 9s9 $
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<tb> F <SEP> 0,2 <SEP> %
<tb>
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S'02 ego % MgO 0s3 % ¯ Fe 203 13,4 % A1Z03 31,7 %
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<tb> Pertes <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> 15 <SEP> %
<tb>
Les lignes de la modification I se présentent avec un échantillon chauffé
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pendant 2 heures à une température de 400C (figo 1).
A 52000, les lignes de la trame initiale de la modification I sont affaiblies en même temps que se présente une ligne de la modification II (fig. 2)o A 700 Cs on ne reconnaît dans la diagramme presque plus que la trame de la modification III (fige 3), mais on voit déjà vaguement apparaître certaines lignes de la modification
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IIIo A 8000C. le diagramme de la trame de la modification III est nettement formé (fig. L,.) et bien plus encore â 900 C (fig. 5). La ligne la plus carac- téristique dans la trame de la modification II est devenue proportionnelle- ment plus faible.
Les fige. 6a et 6b représentent les diagrammes dun produit chauf- fé à 520 C avant et après l'extraction au citrates,. Tandis que la trame de la modification I est restée inchangée celle de la modification II a complète-
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ment disparu après leextraction.
Les fige. 7a et 7b représentent un essai correspondant émeute avec un produit chauffé â 9000C. Dans ce cas, la ligne la plus caractéristique de la modification II a également disparu après 1-'extraction, tandis que les lignes de la modification 111, maintenant enrichie, apparaissent un peu plus nettement.
En conformité avec ces essais,on a détermine les solubilités de P2O5 suivantes des différents produits de chauffage :
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<tb> Température <SEP> P205 <SEP> soluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
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citrate dpammanium du P2, 5 4 0 0 ' 40 % Il,7 500 0 14e4 % 42p6 600 C 185 % 55eO 70000 2698 % 79,4 800 0 23O % 68,0 900 C 19,90 % 5692 Les chauffages ont été effectués avec une poudre d'une grosseur de grains in- férieure à 1 mm pendant 2 heures. Pour obtenir un produit convenant particu- lièrement comme engrais, il est donc nécessaire de chauffer dans la zone dans laquelle la modification II est développée au maximum.
Dans le diagramme aux
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rayons-X, ceci peut être signalé par le fait que les lignes de la modifica- tion II apparaissent avec leur plus forte intensité, ou encore par le fait que les lignes de la modification 1 disparaissent, sans quil y ait pour le moment apparition de nouvelles lignes, si la modification II se produit sous une forme très dispersée.
Pour la plupart des phosphates naturels, cette température se si-
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tue suivant l'origine du phosphate entre 600 et 750C. Au fur et à mesure que la température de chauffage augmente, la solubilité-dans le citrate augmente elle-même jusquà un maximum et diminue ensuite, de sorte que toute tempéra- ture au-dessous ou au-dessus de la température la plus favorable a pour effet une réduction de la solubilité dans le citrate.
On a également trouvé qu'il est particulièrement avantageux d'ef- fectuer le chauffage dans une atmosphère gazeuse oxydante. Une certaine te- neur en oxygènependant le chauffage,, est particulièrement avantageuse si le phosphate d'aluminium contient sous forme d'impureté du phosphate de fer,ce qui est le cas pour la plupart des phosphates d'aluminium naturels.
L'opération du chauffage proprement dite peut être. mise en oeuvre dans un four quelconque, à chauffage direct ou indirect, permettent de rem-
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plir les conditions précitées c9est-à-dirv la constance de- la température et 1-latmosphère gazeuse éventuellement oxydante. On a trouvé qu'un four à tube tournant et à chauffage direct, est particulièrement indiqué pour le but en-
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visagé, s;!i1 n'est pas chauffé par un brûleur centrale mais par plusieurs brûleurs distribués sur la longueur et sur le pourtour du four. Dans- un four de ce- genre, on évite avec certitude tout suréchauffemaot nuisible de la ma- tière;, et il est facilement possible de maintenir dans toutes les parties du four la teneur nécessaire en oxygène du gaz combustible.
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La grosseur des grains du phosphate d.'1aluminium à chauffer n'exer- ce aucune action sur la solubilité du produit final et ne dépend que du type de four utilisée La durée du chauffage, c'est-à-dire le temps pendant lequel la matière doit être maintenue à la température la plus favorables> est fonc- tion de la grosseur des grains du produit à chauffer,mais elle doit se pro- longer au moins pendant une heureo Etant donné que la matière doit être broyée pour pouvoir servir d'engrais, il est indiqués, pour abréger la durée de chauf-
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fage, de réduire le produit brut à la grosseur de grains de 5 à 10 mm enviroù, appropriée au traitement dans le four à tube tournant,,
On a utilisé un autre phosphate brut pour effectuer des essais de chauffage sur une échelle industrielle,
de même que des essais de fertili- sation avec le produit ainsi préparé. A cet effet, on s'est servi d'un phos- phate d'aluminium ouest-africain (Dakar) présentant la composition suivante
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<tb> P2O5 <SEP> 31920 <SEP> % <SEP>
<tb>
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A1203 30 s, 10 % sio2 3928 % Fe203 9990 %
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<tb> CaO <SEP> 8,98 <SEP> %
<tb>
<tb> Perte <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> (eau) <SEP> 15,96 <SEP> % <SEP>
<tb>
On a broyé ce produit brut à une grosseur de grains inférieure à 6 ##. Il a été chauffé à une température de 700 C dans un four à tube tour- nant chauffé au gaz, d'une longueur de 14 m.
et d'un diamètre de 1,40 m.,à l' aide de dix brûleurs distribués sur la longueur et sur le pourtour. Tous les brûleurs ont été réglés pour l'oxydation. La composition des gaz de combusti- on était la suivante :
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<tb> CO2 <SEP> 7,0 <SEP> %
<tb>
<tb> O2 <SEP> 7,0 <SEP> %
<tb>
<tb> H2O <SEP> 13,0 <SEP> %
<tb>
La durée du séjour de la matière dans le four était au total de 6 heures, y compris 2 heures pour la zone de chauffage et 2 heures pour la zone de refroidissement du tube tournant. Après le refroidissementle phos- phate d'aluminium chauffé a été broyé à la finesse du ciment. Il contenait un total de 33,7 5 de P2O5, dont 32,12 %, c'est-à-dire 95,2 % du total de P2O5 étaient solubles dans le citrate d'ammonium.
L'interdépendance entre la température et la solubilisé dans le citrate ressort du tableau ci-après :
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<tb> Température <SEP> P2O5 <SEP> soluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> citrate <SEP> d'ammonium <SEP> du <SEP> P2O5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 600 C <SEP> 27977 <SEP> % <SEP> 82,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 630 C <SEP> 32,02 <SEP> M% <SEP> 94,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 700 G <SEP> 32,12 <SEP> % <SEP> 95,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 C <SEP> 30982 <SEP> % <SEP> 91,2
<tb>
Dans ce cas, on a chauffé un phosphate d'aluminium ouest-africain de la composition indiquée dans l'exemple,, de la manière décrite dans cet exempleet aux températures indiquées dans le tableau.
Les essais de fertilisation ont montré que le phosphate dalumi- nium traité suivant l'invention, surtout s'il est utilisé dans un terrain va- riant entre l'état neutre et l'état faiblement basique, est au moins aussi ef- ficace que les engrais usuels en phosphate de calcium (perphosphate, poudre de laitier des fours Thomas, etc.) et que, dans la deuxième année de l'appli- cation, considérée, il est même supérieur aux engrais usuels en phosphate de calcium.
Le tableau ci-après donne les résultats de quelques essais de fer- tilisation effectués dans un terrain argileux faiblement alcalin, présentant un pH= 7,5. Dans la première année- de fertilisation,on a semé comme plante drossai de la moutarde jauneo On a dosé la quantité des différents engrais phos- phatés de façon à obtenir la même quantité de P205 (considérée comme P205 tor tal).
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<tb>
Engrais <SEP> Rendement <SEP> en <SEP> produit <SEP> sec.
<tb>
<tb>
<tb>
Sans <SEP> P2O5 <SEP> 11,0 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
<tb>
Perphosphate <SEP> 34,8 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
<tb>
Al. <SEP> Phosphate <SEP> calciné <SEP> 31,7 <SEP> gr.
<tb>
Dans la deuxième année, sur le même terrain, et sans aucune nou- velle addition de P2O5on a semé., pour changer, de l'herbe de pâturage.
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<tb> Entrais <SEP> Rendement <SEP> en <SEP> produit <SEP> sec.
<tb>
<tb>
Sans <SEP> P2O5 <SEP> 2,9 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
Perphosphate <SEP> 37e8 <SEP> gro
<tb>
<tb> Al. <SEP> Phosphate <SEP> calciné <SEP> 47,7 <SEP> gr.
<tb>
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Pour le cas où le phosphate d'aluminium doit servir à la prépara- tion d engrais mixtes, contenant non seulement du P2059 mais également de la potasse et de l'azote, on a également constaté qu'il est indiqué d'incorporer et de mélanger avec le phosphate d'aluminium et avant le chauffage, les sels correspondants, tels que le nitrate de potassium, le sulfate de potassium, la kainite, etc...., et de chauffer ces sels avec le phosphate. On obtient ain- si un produit bien mélange et se prêtant particulièrement bien à l'épandage.
De plus, une addition de ces sels favorise l'obtention d'un phosphate d9alumi- nium facilement solubleo
REVENDICATIONS.
1) Procédé pour la fabrication d'engrais solubles par les citra- tes;, en partant de phosphates d'aluminium naturels ou de roches contenant du phosphate d'aluminium, caractérisé par le fait que le produit naturel est chauf- fé à une température et pendant une durée telles que la trame de cristaux I de l'état anhydre obtenue par la méthode des rayons X est détruite et que la trame de la modification II n'est pas encore transformée en trame d'une modi- fication III qui se présente à une température plus élevée encore.