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PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DES ENGRAIS COMPLEXES @
Dans son brevet français déposé le 7 octobre 1957, pour : "Procedé pour neutraliser les engrais complexes", la Demanderesse a décrit un procédé consistant à sursaturer en ammoniac des engrais à l'état pulvérulent et à utiliser le produit ainsi obtenu pour effectuer la neutralisation de la pâte d'engrais, directement et sans précautions spéciales.
Le même brevet indiquait que la sursaturation pouvait être exécutée facilement au doyen d'appareils déjà connus et utilisés pour d'autres opérations industrielles.
La présente invention constitue le développement de la précédente. Elle a pour objet de définir divers modes d'exécution du procédé-ci-dessus, en vue de répondre aux multiples exigences agronomiques et économiques dont il doit âtre tenu compte pour l'amélioration de la fabrication des engrais complexes.
Une caractéristique fondamentale du procédé consis- te dahs le fait que l'on utilise pour l'amnoniac neutralisant
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un support solide constitué par des poussières fines de l'engrais fini et qui ont par conséquent la composition exacte de celui-ci, c'est-à-dire les poussières qui, obli- gatoirement et quel que soit le procédé, sont recyclées en fabrication, après leur séparation du produit commercial par criblage.
Le procédé de la Demanderesse - qui s'exerce ainsi sur un produit déjà neutralisé puisqu'il provient du cycle de fabrication - se distingue en cela des procédés classiques.
On rappelle que pour une production commerciale de 10 tonnes/heure, on doit obligatoirement recycler en fa- brication par exemple 8 à 10 tonnes/heure de poussières.
On rappelle également que, conformément au brevet prédité, la sursaturation de ces fines s'effectue dans un appareil, d'un type en soi connu, lequel est représenté pour mémoire, en vue perspective, sur la figure 1 des dessins annexés.
Cet appareil est constitua par une auge, 1, dans laquelle les fines d'engrais - au lieu d'être recyclées en fabrication - sont aménées de façon continue par une trahie, 2, et l'amnoniac à l'état liquide ou gazeux par des injec- teurs 3. Dans cette auge sont montés un ou plusieurs arbres creux, 4, tournant à la même vitesse et pourvus de palettes en hélice, 5, également creuses. A l'intérieur de ces arbres et de ces palettes circule un fluide refroidisseut tel que de l'eau ou de la saumure.
Il est.à remarquer que ce type d'appareil répond bien aux conditions définies dans lesquelles la sursatura- tion est possible et efficace, c'est-à-dire : l'homogénéité de la masse en réaction, assurée par un brassage lent et régulier qui favorise le contact de la phase solide avec la phase gazeuse, et le maintien d'une température uniforme
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voisine de la température ambiante sur toute la longueur de l'appareil. Il est à noter également que le refroidissement préalable des fines est inutile car ce refroidissement est assuré par l'appareil lui-même, à condition de dimensionner celui-ci de telle manière que la surface d'échange soit suffisante pour assurer le bilan thermique.
Dans le cas de l'utilisation d'ammoniac liquide, la chaleur de vaporisation concourt à l'ensemble de ce bilan thermique. 'Le risque d'une concentration locale trop élevée en ammoniac disparaît car l'appareil assure une tempé- rature uniforme de toute la masse pulvérulente travaillée.
L'absorption de l'ammoniac est telle qu'il est inutile de prévoir un système de récupération, la fermeture de l'aube par un couvercle suffit à éviter les pertes dues aux balayages du produit sursaturé, par l'air.
La matière pulvérulente, sursaturée en ammoniac, sortant de l'appareil, est ensuite utilisée pour neutraliser la pâte acide d'engrais ayant subil'attaque de l'acide nitrique seul ou en mélange avec l'acide phosphorique ou sulfurique. 'La neutralisation s'effectue directement et sans précautions spéciales dans un appareil très simple, par exemple du genre des malaxeurs classiques, tels que ceux qui sont utilisés dans la fabrication du superphos- phate ou du nitrate d'ammonique.
Les figures 2 et 3 des dessins annexés représen- tent, respectivement en coupe transversale et en coupe longitudinale, un tel appareil, constitua par une cuve 6 dans laquelle tournent en synchronisme -par exele à 60 tours-minute - deux arbres 7 pourvus, sur toute leur longueur, de palettes, 8.
La pâte est introduite dans cette cuve en A. selon une autre caractéristique essentielle de la présente invention, l'apport d'arimoniac pour la neutralisation
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de la pâte acide des engrais complexes est effectué d'une façon mixte : liquide-solide ou gaz-solide dans les condi- . tiens suivantes :
L'injection d'ammoniac sous la forme liquide (ou éventuellement gazeuse) s'effectue en début de la réaction - c'est-à-dire en B - et elle est strictement limitée à la quantité qui peut être facilement injectée dans la pâte et fixée par celle-ci dans l'appareil considéré.
Ce premier temps de la neutralisation n'exige aucun système de récupé- ration d'ammoniac et ne présente aucun des inconvénients connus qui grèvent les procédés basés sur la neutralisation complète de la pâte par l'utilisation exclusive d'une base volatile : anmoniac liquide ou gazeux; on sait que les princi- paux inconvénients sont les pertes d'ammoniac, la rétrogra- dation du P205, la complexité et le volume de l'appareillage.
Le mode opératoire est le suivant :
La pâte acide d'attaque du phosphate, après éli- mination du nitrate de calcium excédentaire par la quantité nécessaire de sulfate d'ammoniaque, pénètre dans le malaxeur de neutralisation.
L'ammoniac liquide ou gazeux est amené sous pression, par des moyens connus et contrôlés, à la base du malaxeur où il est distribué dans la pâte par des injecteurs d'un type classique, répartis judicieusement sur le fond de l'auge de l'appareil. La valorisation du NH, dans le cas où celui- ci est injecté à l'état liquide absorbe des calories, ce qui est également favorable au bilan thermique de la réac- tion.
La quantité d'ammoniac ainsi injectée correspond à environ la moitié du total nécessaire pour la neutralisa- tion.
Le second temps - final - de la neutralisation est effectué, en C, par le neutralisant solide, lequel est constitué par les fines sursaturées en ammoniac, issues
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de l'appareil selon la figure 1. La pâte neutralisée est évacuée de l'appareil en D.
Le produit neutralisé pénètre alors par gravité dans un deuxième malaxeur identique au précédent, mais fortement aéré et dans lequel se produit une certaine évaporation d'eau et un premier refroidissement.
L'engrais neutralisé, partiellement refroidi, pénètre ensuite dans le sécheur-granulateur classique.
Le processus de neutralisation des engrais com- plexesqui vient d'être décrit convient particulièrement à l'obtention des formes les plus concentrées : on a vu que la pâte est neutralisée exclusivement par l'ammoniac intro- duit pour partie à l'état liquide ou gazeux, pour partie sous la forme d'un neutralisant -solide constitué par les fines d'engrais normalement recyclées, mais ici sursaturées d'ammoniac.
Il est bien évident que ce processus de neutrali- sation complète par l'ammoniac peut s'appliquer dans tous les cas, et en particulier même pour la fabrication de formu- lesrelativement peu concentrées qui exigent normalement l'incorporation de matières inertes. Ce processus, dans le cadre de l'invention, peut en effet, grâce à sa souplesse s'adapter à toutes les formules d'engrais désirées.
Par exemple, pour des formules moyennement concen- trées, on peut relayer partiellement les fi-es sursatu- rées en utilisant conjointement un second agent neutrali- sant solide, par exemple les scories basiques de déphospho- ration Thomas qui seront introduites, comme les fines, en C, dans le malaxeur de neutralisation. Ces scories présentent les avantages suivants quant à l'action neutralisante re- cherchée : - Par leur excès de chaux libre, elles ont une assez forte réaction basique vis-à-vis de l'acidité de la pâte d'engrais complexe -6-7 kg de scories ont la même action
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neutralisante qu'un kg d'anmoniac).
- Elles apportent dans l'engrais du P2O5' dont une partie d'ailleursse retrouve dans le produit fini sous une forme soluble; ce qui correspond à une valorisation intéressante. Le % de P2O5 des scories mises en vente sur le marché français, par exemple, varie entre 16 et 19 %.
- Enfin, elles apportent dans l'engrais complexe des oligo-éléments (Mn surtout) dont la valeur agronomique n'est plus à démontect.
La proportion des scories par rapport aux fines sursaturées pourra naturellement varier selon les formules désirées. Cependant, il faut éviter de trop se rapprocher de la suppression totale de ces fines et cela pour les raisons suivantes.
En supposant, pour la olartée l'exposé, que la neutralisation de l'engrais s'effectue exclusivement au moyen des scories de déphosphoration sans l'intervention de l'ammoniac liquide ou gazeux et des fines sursaturées en ammoniac, la réaction de neutralisation de la pâte aci- de peut s'écrire
EMI6.1
(1) 2 PC43 + P2, 5 4 Cao # 2 P205 2Cao H20 + H20 60 cries phosphate dicalcique Il faut remarquer que, dans ce cas, il est nécessaire d'é- liminer, avant la neutralisation, la totalité du nitrate de calcium par le sulfate d'ammoniaque, suivant la réac- tion 2 ci-dessous, sinon les scories attaqueraient direc- tement PO4H3'et tout le nitrate de chaux resterait dans l'engrais, ce qui présente des inconvénients bien connus.
EMI6.2
(2) 3 (N03)2 Ca +.3 so 4A-MZ -> 3 004Ca + 6 N03 4
Or on sait que lorsuq'on utilise exclusivement NH
3 pour la neutralisation, on n'élimine avec le SO4Am2 que la quantité de (NO3)2 Ca qui dans l'engrais est en excédent par rapport à celle qui peut être transformée en phosphate
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bicalcique au cours de la neutralisation de la pâte acide.
Les réactions d'élimination du (NO3)2Ca et de neutralisa- tion sont en effet, dans ce cas
EMI7.1
si l'on utilise pour la neutralisation à la fois l'ammoniac et les scories, la quantité de sulfate d'ammoniaque nécessaire pour l'élimination du (NO3)2Ca excédentaire se situe donc à mi-chemin entre lesexigencesde la réaction 3 et celles de la réaction 2.
Ces exigences étant pratiquement et respectivement pour 100 kg de phosphate attaqué, de 40 kg pour la neutrali- sation complète à l'ammoniac et de 100 kg pour la neutralisa- tion complète aux scories, la quantité de sulfate d'ammonique nécessaire quand on utilise le processus de neutralisation mixte ammoniac-scories se situe aux environs de 70 kg.
Par rapport à la neutralisation complète à l'ammoniac, cette neutralisation ammoniac-scories introduit donc dans l'engrais complexe une quantité plus importante de composants, peu concentrés en éléments fertilisants (20,4 % de N2 dans le sulfate d'ammoniaque et 18 % de p2O5 âans les scories). Ceci peut donc être un inconvénient si l'en désire fabriquer des engrais relativement concentrés en éléments fertilisants et en particulier en azote.
Ainsi se trouve mis en lumière l'intérêt du procédé de neutralisation qui, reposant sur l'action conjointe de l'ammoniac liquide ou gazeux et des fines sursaturées en ammo- niac, permet à volonté, suivant la concentration de l'engrais désiré et selon les conditions économiques locales, de faire intervenir une quantité variable de scories, introduites dans le malaxeur de neutralisation, cette addition pouvant devenir nulle, selon l'essence même du procédé caractéristique de l'invention.
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Ce procédé est donc général et l'apport de scories basiques pour la neutralisation est seulement éventuel.
Les exemples suivants feront bien ressortir la souplesse d'application de ce procédé.
Pour faciliter les comparaisons, on a ramené chaque fois les chiffres ci-dessous au traitement de 100 kg de pâte acide à l'entrée du malaxeur de neutralisation.
EMI8.1
Exemple 1 : Formule 11, 5 - 9, 50 - 10,40 (N, Pa05,KaO).
Pour 100 kg de pâte acide, préparée à partir de 21,30 kg de phosphate marocain, 18,20 kg d'acide nitri- que comptés à 100 % NO3H, 23,5 kg de sulfate d'ammoniaque, 1,80 kg de phosphate d'ammoniaque, 17,20 kg de KC1 et 3,20 kg de NO3NH4' on opère la neutralisation de la manière suivante dans le malaxeur : - on injecte 0,730 kg d'NH3 par les injecteurs à l'entrée de l'appareil.
- on introduit 10 kg de scories Thomas à 18% de P2O5.
- on introduit 100 kg de poussières d'engrais finis recy- clées qui passent à travers l'appareil de sursaturation où l'on fixe 0,730 kg d'NH3 .
On obtient finalement un engrais complètement neutralisé, qui, après séchage-granulation, titre à l'ana- lyse :
4,56 % d'azote nitrique
6,85 % d'azote ammoniacal
9,65 % de P2O5 10,40 % de K20 et
3 % d'eau.
On peut représenter schématiquement la suite des opérations de fabrication et en particulier la neutra- lisation par le tableau analytique suivant :
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<tb> Azote <SEP> Azote
<tb>
EMI9.2
Marche des opérations nitri- ammonia- Pzo 5 K20 .
EZO
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<tb> que <SEP> que <SEP> . <SEP> ca1 <SEP> :2 <SEP> 5 <SEP> 2
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<tb> contiennent <SEP> : <SEP> (en <SEP> kg) <SEP> 4,60 <SEP> : <SEP> 5,72 <SEP> : <SEP> 7,77 <SEP> : <SEP> 10,30: <SEP> 14,8
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<tb> Après <SEP> injection <SEP> de <SEP> 0,730 <SEP> kg:
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<tb> d'NH3 <SEP> la <SEP> pâte <SEP> partielle-
<tb>
<tb> ment <SEP> neutralisée <SEP> contient
<tb>
<tb>
<tb> (en <SEP> kg) <SEP> 4,60 <SEP> 6,32 <SEP> 7,77 <SEP> : <SEP> 10,30:
<SEP> 14,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Après <SEP> apport <SEP> de <SEP> 10 <SEP> kg <SEP> de
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<tb> scories, <SEP> on <SEP> obtient
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<tb> nant <SEP> (en <SEP> négligeant <SEP> l'eau
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<tb> évaporée <SEP> pendant <SEP> la <SEP> neu-
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tralisation) 4,60 6,32 : 9,57 10,30 14,8
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<tb> auxquels <SEP> on <SEP> ajoute <SEP> 100 <SEP> kg
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<tb>
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duit contenant (en ka 9, 20 : 13,84 19 ,14 : 20 , 60 : 18,14
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<tb> Après <SEP> séchage, <SEP> on <SEP> obtient <SEP> ; <SEP>
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<tb> au <SEP> magasin <SEP> et <SEP> titrent: <SEP> % <SEP> 4,60 <SEP> 6,92 <SEP> :
<SEP> 9,57 <SEP> : <SEP> 10,30 <SEP> 3,34
<tb>
Exemple 2 :Formule 10.10.18
Pour 100 kg de pâte acide entrant au malaxeur de neutralisation et préparés à partir de 25,5 kg de phosphate marocain, 20 kg de NO3H (base 100 % NO3H), 12 kg de SO4Am2 et 26,5 kg de KC1, on a effectué la neutralisation de la manière suivante : - on a injecté 1,220 kg dtNH3 anhydre dans le malaxeur de neutralisation, - on a recyclé dans cet appareil 87 kg de poussières d'en- grais fini ayant fixé 1,220 kg d'NH3 dans l'appareil de
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sursaturation.
- on a obtenu un engrais convenablement neutralisé qui, après séchage-granulation, a titré à l'analyse :
5 % d'azote nitrique,
5 % d'azote ammoniacal et
18 % de K20
On peut représenter la marche des opérations, sous la forme analytique suivante :
EMI10.1
<tb> Marche <SEP> des <SEP> opérations <SEP> Azote <SEP> Azote <SEP> P2O5 <SEP> K2O <SEP> H2O
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> nitri-: <SEP> ammo-
<tb>
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<tb> que <SEP> niacal
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<tb>
<tb> 100 <SEP> kg <SEP> de <SEP> pâte <SEP> acide <SEP> à
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<tb>
<tb> l'entrée <SEP> du <SEP> malaxeur
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<tb> contiennent <SEP> (en <SEP> kg) <SEP> 4,40 <SEP> : <SEP> 2,40 <SEP> :
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<tb> après <SEP> injection <SEP> de
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<tb>
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<tb> pâte <SEP> contient <SEP> (en <SEP> kg) <SEP> 4,40 <SEP> : <SEP> 3,40 <SEP> : <SEP> 8,70; <SEP> 15,90; <SEP> 16
<tb>
<tb>
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<tb> On <SEP> y <SEP> ajoute <SEP> 87 <SEP> kg <SEP> de
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<tb> produit <SEP> fini <SEP> recyclé <SEP> à
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<tb> travers <SEP> l'appareil <SEP> d'am-:
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<SEP> 8,70 <SEP> 15,90 <SEP> 0,560
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<tb>
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<tb> contiennent; <SEP> (en <SEP> kg)
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯8,80 8,80 : 1?7,40 : 31,¯80. 16,56 ,Après séchage-granula- Î : 8,eo j 8,80 : Î 17,40 : Î 31,eo; 16,56
EMI10.3
<tb> tion <SEP> on <SEP> obtient <SEP> 174 <SEP> kg
<tb> contenant <SEP> 8,80 <SEP> : <SEP> 8,80 <SEP> 17,40 <SEP> : <SEP> 31,80: <SEP> 1,12
<tb>
<tb>
<tb> dont <SEP> 87 <SEP> kg <SEP> sont <SEP> recyclés:
<tb> et <SEP> 87 <SEP> kg <SEP> sont <SEP> envoyés <SEP> au:
<tb> magasin <SEP> de <SEP> vente <SEP> avec
<tb> pour <SEP> titre <SEP> :
<SEP> % <SEP> 5,05 <SEP> : <SEP> 5,05 <SEP> : <SEP> 10 <SEP> 18,20: <SEP> 0,56
<tb>
L'avantage capital de ce procédé de neutralisa- tion des engrais complexes est d'utiliser comme agent neutralisant l'engrais lui-même, de sorte que cet agent
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présente déjà en soi la formule- désirée. Son action n'a donc aucune répercussion sur le titre de l'engrais, d'où la possi- bilité d'une meilleure régulation, aucun produit inerte ne venant diminuer les concentrations, on conserve donc tous le- avantages de NH3 concentré, sans en subir les inconvénients.
REVENDICATIONS.-
1.- Procédé de fabrication des engrais complexes, caracté- risé en ce que la neutralisation de la pâte acide d'en- grais est effectuée par un apport d'ammoniac, d'une part à l'état liquide ou gazeux, d'autre part sur un support solide constitué par les poussières fines d'en- grais fini.
2. - Procédé de fabrication des engrais complexes, caracté- risé en ce que l'apport d' ammoniac à l'état liquide (ou éventuellement gazeux) est strictement limité à la quantité qui peut être fixée facilement par la pâte dans un appareil simple - du genre d'un malaxeur classique à deux arbres à palettes - et sans qu'il soit nécessaire d'y adjoindre un système pour la récupération d'ammo- niac.
3. - Procédé de fabrication des engrais complexes, caracté- risé en ce que cet apport d'acmoniac à l'état liquide ou gazeux est effectué en tête de cet appareil et il constitue la phase initiale de la neutralisation.
4.- Procédé de fabrication des engrais complexes, caracté- risé en ce que l'apport d'ammoniac sur support solide constitue la phase finale de la neutralisation.
5.- Procédé de fabrication des engrais complexes, caracté- risé en ce que, à l'apport d'ammoniac par les poussières fines sursaturées en ammoniac, on peut substituer par- tiellement un autre agent neutralisant solide.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.