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PROCEDE D OBTENTION DE SUPERPHOSPHATE. SOUS FORME DE GRANULES OU ANALOGUES.'
La présente invention est relative à un procédé pour l'obtention de superphosphate et d'engrais résistants à la dispersion, sous forme de granulés ou de petits corps, contenants en plus de superphosphate, d'autres engrais, notamment des sels ammoniques et/ou des sels potassiques.
L'invention procèdé du procédé connu d'obtention de superphos- phate ou d'engrais composés à base de superphosphate en granulés résistants à la dispersion, dans 'lequel procédé on fait agir sur du superphosphate po- reux, inachevé et chaud ou sur un mélange d'un tel superphosphate avec d'au- tres sels constituant des engrais, une pression telle qu'au moins 40 % des pores originellement présents sont éliminés. Lorsqu'on comprime jusqu'à fai- re disparaître jusqu'à 80 % des pores originellement présents, on obtient une masse plastique, tandis que, lorsqu'on comprime davantage, on obtient une masse pâteuse. A partir de cette masse on peut, de façon appropriée quel- conque, obtenir des granulés, des corpuscules ou analogues.
Des variations non négligeables se manifestent dans ce procédé, selon les matières de départ employées, selon la finesse de mouture du phos- phate désagrégée à l'aide d'acide sulfurique et selon les conditions de réac- tion. De plus, des produits présentent entre aùtres l'inconvénient qu'une coagulation notable se produit par réaction subséquente.
On a trouvé que ces inconvénients et d'autres inconvénients en- core peuvent être évités et peuvent faire place à des avantages, lorsqu'on transforme en petits granulés ou corpuscules, un superphosphate plastique ou un mélangeplastique de superphosphate avec d'autres engrais présentant une teneur totale en acide phosphorique libre et en eau libre comprise entre 15 et 18 % environ et, de préférence, de l'ordre de 16 ou 17 %, cette teneur étant calculée, pour les mélanges, en fonction de la teneur en superphospha- te de ces dernierso On a également trouvé, en outre, qu'on peut obtenir des
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granules ou corpuscules éminemment résistants à la pression et présentant des propriétés tixotropes, par traitement sous pression et façonnage d'un superphosphate frais, inachevé et chaud avec environ 9-11 % et, de préféren- ce,
10 % environ d'eau - cette eau provenant de l'acide de désagrégation ou pouvant être ajoutée, par exemple, sous forme d'eau ou sous forme d'une solu- tion d'un agent liant ou adhésif - en un stade du procédé de désagrégation, dans lequel la teneur en acide phosphorique libre est ramenée jusqu'à 8 % en- viron et moins, de préférence, jusqu' à 7 % environ, mais non jusqu' à moins de 5 % et, de préférencenon jusqu'à moins de 5 %.
Si, en vue d'obtenir des engrais composés à base de superphospha- te on ajoute du superphosphate inachevé et chaud, des engrais, tels que des sels potassiques et/ou des sels ammoniques et/ou des nitrates, avant le trai- tement de compression, dans le but d'arriver à l'état plastique permettant un façonnage ou moulage, on emploie, suivant l'invention, un superphosphate présentant les constantes susindiquées.
Lorsqu'on opère suivant l'invention, on est sur que le superphos- phate ou le produit à base de superphosphate se laisse bien façonner, par exemple, par pressage à travers une plaque perforée ou un tamis, et qu'en un temps relativement court les réactions et/ou les phénomènes de prise condui- sent à l'obtention de granulés ou de corpuscules ne collant plus l'un à l'au- tre. Un superphosphate frais, chaud et inachevé, contenant, par exemple, 10% environ d'eau et 7 % environ d'acide phosphorique libre, devient plastique sous une pression relativement faible et se laisse transformer en granulés sans risque d'un bouchage.
Les granulés ou corpuscules peuvent, après être restés, pendant une courte période, par exemple pendant 60 secondes environ et en étant, de préférence, séparés les uns des autres, sur une bande trans- porteuse de longueur relativement courte, par exemple de 30 mètres, être re- cueillis dans des réservoirs ou récipients d'expédition ou sur des tas de stockage, sans que ces granulés on corpuscules risquent de se coller les uns aux autres.
La pression n'est, de préférence, pas choisie, de façon à pré- senter une valeur tellement élevée que tous les creux soient comprimés, mais cette pression est avantageusement choisie de façon que 40 à 80 % des pores ou creux soient comprimés et anéantis.
Il est à noter que la teneur en eau et en acide phosphorique li- bre dans les limites susindiquées se rapporte au produit à façonner et non au produit final et que la capacité de façonnage est ainsi déterminée.
Selon le phosphate brut employé, la quantité optima d'acide phos- phorique libre présente dans le superphosphate chaud et inachevé est plus proche de la limite supérieure ou de la limite inférieure de l'échelle de va- leurs susindiquée.
Ainsi, pour un phosphate marocain, la teneur optima en acide phos- phorique libre est comprise entre 6,8 et 7, 5 % tandis que pour un phosphate Pebble de Floride, cette teneur est un peu moindre et se situe entre 6,4 et 7 %.
Outre la nature du phosphate brut de départ, la grosseur de grains et l'intensité des conditions de désagrégation jouent également un rôle.
Ainsi, lorsqu'on part de phosphates difficiles à désagréger et/ou à grains grossiers et lorsqu'on applique des conditions de désagrégation modérées, la teneur optima en acide phosphorique libre est voisine de la limite supérieure de l'échelle de valeurs susindiquée, tandis que lorsqu'on fait usage de phos- phates bruts faciles à désagréger et/ou à grains fins et lorsqu'on applique des conditions de désagrégation intensives, un superphosphate frais, chaud et inachevé avec une teneur en acide phosphorique libre voisine de la limite inférieure de l'échelle des valeurs susindiquée convient le mieux.
De même, lorsqu'on traite des mélanges de superphosphate et d'au- tres engrais, la nature des constituants du mélange joue un rôle, de même que la teneur en eau, le degré de finesse et les proportions quantitatives.
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La teneur en eau du superphosphate, qui, comme indiqué plus haut, sera comprise entre 9 et 11 % et sera avantageusement voisine de 10 %, dans le superphosphate frais, inachevé et chaud à traiter, est influencée par la teneur en eau de l'acide de désagrégation, par la durée et les conditions de la réaction et par la nature du phosphate brut de départ. Cette teneur en eau peut être obtenue par addition d'eau pendant.l'excétution du procédé de désagrégation ou au superphosphate à traiter ou encore pendant le traitement de compression.
La teneur en eau peut être ajustée, par exemple, par addi- tion d'eau ou sous forme d'une solution d'un agent liant ou adhésif, qui peut, le cas échéant, être employé pour l'obtention de granulés particuliè- rement durs, ou par addition d'une matière d'addition humide ou encore d'une autre manière.
Les valeurs données plus haut pour la somme des teneurs en eau et en acide libre valent également lorsqu'on part de superphosphate fini et lorsqu'on empâte ce dernier avec de l'eau jusqu'à obtenir un produit plasti- que à façonner et à sécher. La teneur d'un tel superphosphate fini en acide phosphorique libre est voisine de 2 %, en sorte que la teneur globale de 15 à 18 % en eau et en acide libre est obtenue par l'addition de quantités re- lativement grandes d'eau. Lorsqu'on emploie du superphosphate finement mou- lu, les teneurs globales optima en eau et en acide libre sont, en règle gé- nérale, voisines de la limite inférieure de l'échelle de valeurs susindiquées, c'est-à-dire que cette teneur optima en eau et en acide phosphorique libre . est voisine de 15 %.
Le traitement de compression peut être exécuté dans les appareils de malaxage habituels, par exemple dans des broyeurs à meules. La façonnage peut, par exemple, se faire enpressant la matière à travers une plaque per- forée et en la tronçonnant en petits morceaux.
Les granulés resteront, de préférence, immobiles, pendant une cour- te période, par exemple pendant 1 minute environ, sur la surface sous-jacen- te qui les recueille.
Il est à noter qu'il se produit, dans le procédé de désagrégation de phosphate en superphosphate, deux transformations principales, à savoir la réaction, se produisant enpremier lieu, entre de l'acide sulfurique et - le phosphate tricalcique libéré par l'apatite, de manière à former de l'aci- de phosphorique libre, et la réaction subséquente entre l'acide phosphorique libre et'le phosphate tricalcique non désagrégé, de manière à former du phos- phate monocalcique. La teneur en acide phosphorique libre croit, d'abord, comme on le voit, jusqu'à une valeur maxima et décroît ensuite à mesure que progresse la réaction entre l'acide phosphorique libre et le phosphate tri- calcique.
Suivant l'invention, le traitement sous pression connu en soi et faisant partie du procédé se développe non seulement après la formation de la quantité maxima d'acide phosphorique libre, mais également après un cer- tain déroulement de la seconde réaction de transformation de l'acide phos- phorique libre en phosphate monocalcique, notamment dans le cas où cette ré- action a progressé déjà dans une mesure non négligeable, mais avant qu'elle n'ait progressé dans une mesure telle que le succès du traitement sous pres- sion soit compromis.
Il est également à noter qu'au cours de la première phase de la réaction, notamment pendant la transformation du phosphate tricalcique avec de l'acide sulfurique en sulfate de calcium et en acide phosphorique, - une partie duphosphate tricalcique restant inaltérée au cours de cette phase - les gaz, tels que l'anhydride carbonique, la vapeur d'eau et le fluor gazeux, qui se forment par cette réaction, sont éliminés immédiatement par emploi de moyens spéciaux. On peut, par exemple, opérer sous vide ou chasser sous pres- sion des gaz, tels que l'air. On peut aussi chasser les gaz libérés par la réaction, en divisant finement le produit de la réaction et en l'agitant ou en le malaxant, tout en faisant circuler de grandes quantités d'air au con- tact dudit produit.
On peut de la sorte obtenir un produit entièrement ou quasi entièrement exempt de pores et qui cependant, après solidification,
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présente encore la propriété de tixotropie. Cette propriété est due au fait que, dans le superphosphate, le phosphate monocalcique se présente sous for- me d'un gel et le sulfate de calcium comme anhydrite sous forme finement cristalline dans une solution d'acide phosphorique plus ou moins concentrée.
Un tel produit de réaction déjà débarrassé des gaz avant que ne débute, en fait, la réaction entre l'acide phosphorique formé et le phosphate tricalci- que non attaqué, ne comporte pas de pores, par exemple au moment où il con- tient 6 % d'acide phosphorique libre. Si un tel produit est soumise à un traitement de compression, en appliquant la même pression, qui, pour un pro- duit poreux, préparé de la manière habituelle, sans prendre des mesures par- ticulières pour éliminer les vapeurs mises en liberté au cours de la premiè- re partie de la réaction, avec également 6 % d'acide phosphorique libre, con- duit à la disparition de plus de 40 % de pores, l'effet de cessation de la tixotropie se manifeste aussi dans le produit exempt de pores.
Les raisons de cet effet de la pression n'ont, jusqu'à présent, pas pu être déterminées avec certitude. Il semble cependant qu'il doit s'a- gir de l'élimination de phénomènes de sursaturation et de la progression de processus de cristallisation, ce qui implique la modification du mode de fi- xation de l'eau et un changement de l'état de gel, à tel point que la réver- sibilité du passage de l'état solide à l'état plastique et de ce dernier à l'état solide, qui est caractéristique pour la tixotropie, est suppriméeo
L'importance de la pression à mettre en oeuvre varie dans des limites déterminées, selon la condition réactionnelle du superphosphate in- achevé soumis au traitement de compression.
La pression est d'autant plus élevée qu'est faible la teneur en acide phosphorique libre dans le produit traité, c'est-à-dire plus la réaction de désagrégation a progressé vers l'obtention du superphosphate final.
La hauteur de la pression se mesure après la cessation de l'ir- réversibilité et peut, dans les cas particuliers, être déterminée par de simples essais préalables, par exemple par la constatation du changement du mode de fixation de l'eau, c'est-à-dire par la diminution de la proportion d'eau non fixée par rapport à la quantité totale d'eau.. Une diminution de la proportion d'eau non fixée, c'est-à-dire une augmentation de la fixation de l'eau, est l'un des effets dutraitement sous pression, qui doit entrer en ligne de compte pour la détermination de l'importance et la nature de la pression à appliquer.
L'importance de la pression et/ou la nature et la du- rée ou la répétition du traitement sous pression est constamment telle qu'elle ne va pas au delà des conditions provoquant la tixotropie et interdit la re- versibilité au processus par un tel traitement sous pression ou malaxage plus intensif.
La pression nécessaire dans chaque cas particulier est d'autant plus élevée ou les conditions du traitement sous pression sont d'autant plus intensives qu'est plus faible la teneur en acide phosphorique libre du pro- duit de désagrégation, c'est-à-dire plus l'état du produit de réaction sou- mis au traitement de compression se rapproche de l'état final.
Exemple 1
Un superphosphate marocain frais et chaud, contenant 7 % environ de P2O5 libre est 10 % d'eau libre, est pressé, sous une pression appropriée, à travers une plaque perforée, dont les trous ont un diamètre d'environ 3 mm.
Après le passage à travers la plaque perforée, le superphosphate ainsi plas- tifié est découpé en corpuscules présentant une longueur d'environ 3 mm.
Les granulés, qui ne sont pas encore résistants à la pression, durcissent pendant leur transport vers l'endroit de stockage sur des ban- des transporteuses. Après 60 secondes, le durcissement est tel que les gra- nulés n'adhèrent plus les uns aux autres et peuvent être mis en tas sans danger d'agglomération.
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Exemple 2.
Un superphosphate de Gafsa conservé, contenant 3 % de P2O5libre et 10 % d'eau libre, est mélangé à une quantité supplémentaire de 3 % d'eau et traité, de la manière indiquée dans l'exemple 1, jusqu'à obtention de granulé.
Exemple 3.
Pour l'obtention de 1000 kg de superphosphate ammonique (Am.Sup 949), on mélange 430 kg de sulfate ammonique avec 570 kg de superphosphate de Gafsa, contenant 15,8 % de P2O5 hydrosoluble. Lorsque le superphosphate de Gafsa contient 3 % de P2O5 libre et Il % d'eau libre, on doit ajouter sup- plémentairement 3 % d'eau calculés sur la proportion de superphosphate con- tenu dans le mélange, après quoi on peut plastifier le mélange et obtenir des granulés, en opérant de la manière indiquée dans l'exemple 1.
Exemple 4.
Pour obtenir un engrais composé ammonisé (Am. Sup. Ka 9 x 9 x 9) on ajoute 4 % d'azote à l'aide d'une solution azotée habituelle contenant 17,4 % d'eau, et 5 % d'azote avec du sulfate ammonique. Les besoins en aci- de phosphorique (9 % de P2O5) sont couverts par addition de superphosphate à 19 %, contenant 10 % d'eau libre et 3 % de P2O5 libre. Les 9 % de K2O dont on a également besoin sont fournis par l'addition de sel de potasse à 50 %.
Calculée sur la quantité de superphosphate entrant dans le mélan- ge, la teneur en P2O5 libre et en eau libre atteint, au total, 17 %, étant donné qu'avec la solution d'azote 4 % d'eau, calculés sur le superphosphate, ont encore été introduits. La possibilité de granulation en opérant selon l'exemple 1 est ainsi garantie.
REVENDICATIONS.
1. Procédé d'obtention de superphosphate et de mélanges d'engrais et de superphosphate résistant à la pression et exempts de propriétés tixo- tropes, par façonnage sous pression de superphosphate ou de mélanges à base de superphosphate, amenés à un état plastique, caractérisé en ce qu'on sou- met au traitement sous pression un superphosphàte présentant une teneur to- tale en eau et en acide phosphorique libre de 15 à 18 % environ et, de pré- férence, de 17 ou 16 %, les pourcentages indiqués ci-avant se rapportant, dans le cas de mélanges, à la proportion de superphosphate y contenu.