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Perfectionnements à la fabrication des engrais complexes.
On sait qu'on appelle engrais complexes des engrais obtenus de façon générale par le procédé suivant:
On attaque du phosphate naturel par l'acide nitrique et on neutralise par l'ammoniac la masse acide obtenue de manière à former du phosphate bicalcique, le nitrate de calcium, sel hygroscoique, étant converti en sel insoluble par les acides phosphorique, sulfurique ou carbonique, ce dernier nécessitant l'addition d'un agent stabilisant.
Le plus souvent, le produit final obtenu est
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=""r... ,".\-\.).I .,. -..t'" ...-;. -'1.:-:" {" "',,"'-- - 4"::!':'pç-{.UJ18'-pâto, qul-est granulée avec un retour - t"'..... ,,;"...:,,>< ...r ""- ';j "..........
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Dans de tels procédés la partie la plus
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iapcrtante de l'installation est consacrée à la grann- lation et u ié6hago . Ces opérations nécessitent en : effet en dehors du jgranulateur et du séchoir proprement dits, des refto1d18aeur8, des tamis vibrants, des broyeurs ainsi que les appareils de manutention correspondants.
L'ampleur de l'appareillage nécessaire est conditionnée par la teneur en eau des pâtes obtenues
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à la fin du traitellent chimique. Plus ces pâtes contiennent d'eau, plus est importante la quantité de produits secs à recycler pour absorber cette eau et transformer ainsi la pâte en granules. Ainsi la masse
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à traiter à l'issue des. réactourii est augentée et le travail des séchoirs est accru.
Or, la quantité d'eau qui se trouve dans la pâte finale ne dépend pas uniquement de celle qui est amenée par les réactifs tels que l'acide nitrique, mais elle est aussi conditionnée par la nécessité de mainte- nir les produits de réaction dans des limites déter- minées de viscosité.
Dans le cas d'une installation pour le traitement des produits en phase liquide, il est né- cessaire, en effet, que la pâte ne devienne pas trop épaisse, sinon il deviendrait impossible de la faire circuler.
On peut dans ce cas fixer une valeur limite pour la quantité d'eau de la pâte, au-dessous de
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:'. laquelle on ne peut descendre sons peine de provoquer un blocage des appareils en raison de l'épaississement ou même du durcissement de la pâte.
Cette teneur en eau est de l'ordre de 22% dans le cas du procède nitrosulfurique, de 25% pour le procédé nitrophosphorique, et de 72 à 35% en fonction de la for- mule fabriquée, pour le procédé nitrocarbonique.
Dana ces conditions il est indispensable dans un certain nombre de cas d'ajouter de l'eau en cours de fabricatin, pour empêcher la pâte d'atteindre les valeurs limitée précitées.
Le procède visé par l'invention a pour but de sim- plifier l'appareillage nécessaire à la fabrication des engrais complexes, de diminuer la farce motrice nécessaire à égalité de production, et enfin de réduire notablement le volume des installations de granulation et séchage ainsi que la consommation thermique au niveau de ces étages.
Suivant l'invention, le procédé de fabrication d'en- grais complexes est caractérisé en ce qu'à un stade au moins de la fabrication compris entre la fin de l'attaque acide et la fin de l'ammonisation, on introduit par recy- clage à l'état divisé une fraction du produit solide obtenu après ammonisation, de telle sorte qu'une partie au moins de l'ammonisation soit exécutée en phase solide, quelle que soit la consistance du produit de l'attaque.
Lorsque le produit résultant de l'attaque est à l'état pâteux, l'addition de produit ammonisé est exécutée avant que la teneur en eau de la pâte soit descendue au voisinage de la valeur critique qui correspond à la viscosité limite compatible avec une installation pour le
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traitement en phase liquide ou pâteuse, la quantité de produit ajoutée étant telle qu'elle permet une transfomation brusque de la pâte à l'état sensible- ment solide rendant possible son traitement ultérieur dans un appareillage pour produits solides.
Dans tous les cas, le produit recyclé, avanta- geusement constitué par des fines provenant du criblage final, peut être notablement réintroduit dans le circuit, soit avant l'entrée du produit à neutraliser dans l'ammoniseur, soit à l'intérieur de celui-ci.
Suivant une exécution avantageuse du procédé, on cherche à bénéficier des avantages inhérents à la manipulation de produits solides, tout en utilisant pour l'attaque des acides nitriques de concentration moyenne, et notamment des acides de synthèse par com- bustion de l'ammoniac qui titrent généralement de 50 à 70% suivant les procédés. Dans ce cas, les réactions d'attaque et de préammonisation étant effectuées dans un appareillage pour produits en phase liquide ou pâteuse, on utilise la chaleur dégagée au cours de ces réactions pour évaporer an maximum l'eau contenue dans la pâte, de façon à l'épaissir, ce qui permet d'opérer en phase solide la conversion du nitrate de calcium avec recyclage corrélatif du produit ultérieur.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, la fige 1 est un diagramme illustrant la mise en oeuvre du procédé. là fig. 2 montre .schématiquement uns installation correspondant à un traitement en phase solide intégrale.
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La fig. 3 est une coupe schématique transversale d'un premier type d'ammoniseur.
Les figs. 4 et 5 montrent respectivement en coupe longitudinale et coupe transversale suivant V-V de la fige 4: un second type d'ammoniseur.
La fig. 6 est un schéma d'une installation pour le traitement en phase liquide on pâteuse à l'attaque et solide à l'ammonisation.
Conformément au schéma de la fig. 1, l'attaque acide a lieu en A.
Cette attaque peut avoir lieu en un ou plusieurs stades et aettre en oeuvre soit l'acide nitrique, soit simultanément on successivement l'acide nitrique et tout ou partie des acides tels SO4H2 et PO4H3 utilisés pour convertir le nitrate de sodium.
Suivant un mode d'exécution avantageux mais non obligatoire du procédé, l'acide nitrique utilisé peut être constitué par un acide de haute concentration (comprise entre 75% et 85% et par exemple égale à 80%).
Dans.ces conditions la chaleur de réaction est suffisante pour évaporer la quasi-totalité de l'eau, si bien qu'on obtient en 1 à la sortie des réacteurs un produit spon- gieux, non aggloméré, d'apparence presque sèche et facile à diviser.
Ce produit est d'ailleurs gonflé par les gaz dégagés ' lors de l'attaque acide et notamment le gaz carbonique
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provenant do la décomposition des carbonates. g ' L'anmonisation a lieu en B, la granulation en C, le criblage en D.. Conformément à l'invention une partie -:' :'e' du )rod!1i' onisé'}onsti tuée par exemple par les .;< -. ¯ :.., '<....... yv .... fines obtenues à l'issue du criblage D est recyclée
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f"'r1\:."""" 1 ..t" iif. o . ¯ '::' . '''!id '18# 8 eolt 1DIzk4dÍatïement '118 fin de l'attaque acide l' ' en 3, soit en tête d'ammonisation en 4, soit simul- tanément en 3 et 4.
De préférence le liau de recyclage est déterminé par la consistance du produit entrant dans l'ammoni- seur. Si ce produit est solide, le recyclage peut avoir lieu à l'entrée de l'ammoniseur. Au contraire il est réalisé dès l'attaque acide si celle-ci donne naissance à un produit pâteux, de telle sorte que dans tous les cas l'ammonisation est réalisée sur un produit non pâteux, mais de consistance solide non agglomérés.
On peut encore recycler soit le produit issu de l'ammonisuer (circuit 7) soit le produit issu du granulateur (circuit 8).
Au cours de l'ammonisation qui a lieu en B, on effectue l'addition des acides nécessaires à la conversion du nitrate de calcium, non utilisés au stade de l'attaque acide. Si cette conversion est réalisée par le gaz carbonique, celui-ci est mis en oeuvre en totalité à ce stade.
Le produit obtenu en 5 à l'issue de l'ammonisation peut constituer le produit final s'il est formé direc- tement en granules. Mais en général, ce produit doit achever sa granulation dans un étage spécial, en C, où il est refroidi par un courant d'air et où éven- tuellement se termine le séchage.
Suivant les formules fabriquées et la nature du phosphate naturel utilisé, on peut encore recycler par
6, en'tête de l'étage de granulation une partie des fines decriblage.
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"" "su "'1 1-lsSUG du criblage D on obtient directement un engrais granulé sec.
On voit ainsi qu'il est possible d'exécuter la totalité du procède en opérant sur des produits de consistance sensiblement solide.
Bien entendu on peut ajouter à un stade quelconque 'de la fabrication une substance produisant un effet complémentaire; - compose de bore pour l'obtention d'engrais antiseptiques par exemple.
- sels de potassium pour fabriquer un engrais ternaire.
- Sels stabilisants tels que des sels métalliques et notamment des sels de magnésium nécessaires surtout dans le cas où on utilise le gaz carbonique.
De telles additions se font à l'endroit le plus approprié, en fonction de leur nature, de leur quantité et de leur but.
Un exemple plus détaillé d'une installation industrielle pour le cas où l'on utilise un acide nitrique de haute concentration est décrit ci-après en référence à la fig. 2. Le phosphate finement broyé est mis au contact de l'acide nitrique concentré dans un turbo-mélangeur à grande vitesse 11.
Le produit solide est recueilli par un transporteur à bande 12, résistant aux aci des, capoté suivant 13 pour permettre l'évacuation des gaz dégagés et de la vapeur d'eau.
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Celui-ci peut être constitué par un cylindre tournant qui reçoit d'une parten 17 légaz ammoniac, d'autre part en 18 de l'air et en 19 tout ou partie de l'acide nécessaire à la conversion. pour constituer l'ammoniseur 16 on peut utiliser à titre non limitatif l'un quelconque des matériels suivants : - un tambour tournant 21 d'assez grande longueur (Fig. 3) parcouru par un courant d'ammoniac dilué par
5 à 10% d'air. Dans ce tambour le produit à ammoniser
22 retombe en nappe sous l'effet de la rotation.
- un tambour tournant assez court 23 (Figs. 3 et 4) comportant des tubes perforés 24 disposés le long de la paroi et qui sont recouverts par le produit à amoniser.
Certains des tubes 24 peuvent amener le gaz ammoniac, tandis que d'autres amènent un acide tel que l'acide phosphorique ou l'acide sulfurique. Ces acides sont ainsi bien répartis dans la masse 22 ce qui évite les acidifications locales.
- une combinaison des dispositifs précédents avec un tambour de longueur moyenne, où le gaz ammoniac est envoyé par des tubes à proximité de la paroi du tambour, tandis que le gaz carbonique dilué dans l'air circule à contre-courant.
Tout ou partie du produit sortant de l'amoniseur
16 est envoyé dans le granulateur 31, constitué par un tambour tournant parcouru par de l'air de refroidisse- ment et de séchage amené en 32.
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. ,. : a4¯.a>y; ';k-.'1"':;1... J........\ i..........."..} t ;.."''"'I:'''''' 1 .....YJo/" bzz On obtient à la sortie du granulateur 31 un engrais granulé sec qui est envoyé au criblage sur un tamis à secousses 33. L'engrais final est recueilli en 34 et les fines dans la trémie 35 d'où elles sont renvoyées par la conduite 36 vers les points de recyclage 14, 15.
Toutefois l'acide nitrique de très forte concen- tration (80% par exemple) peut poser certains problèmes d'approvisionnement. Si d'autre part on désire utiliser pour l'attaque un appareillage pour phase liquide com- prenant une batterie de cuve, l'invention prévoit d'utiliser un acide de concentration comprise entre 65 et 70%, tandis qu'on amène la température des cuves où s'effectue l'ammonisation, jusqu'aux environs de 12 C, par effet exothermique de la réaction.
A cette fin, on peut supprimer les dispositifs de refroidissement par circulation d'eau généralement prévus dans les cuves d'attaque et surtout d'ammoni- sation.
A la température de 100-120 C, l'évaporation de l'eau est considérable si bien que le produit épaissit de plus en plus jusqu'à ce que sa consistance devienne trop épaisse pour qu'il puisse continuer à être tra- vaillé dans l'appareillage usuel de cuves munies de moyens d'agitation. La fin des réactions est alors réalisée comme ci-dessus,, dans un appareillage adapté à la manipulation de produits solides plus ou moins pulvérulents ou finement granulée. On recycle d'autre part la quantité de produit fini nécessaire pour mainte- nir l'apparence sèche ou à peine grasse de la masse travaillée.
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5,.dit3arl rdé; i'ac.¯é:est teiie,,que la chaleur 1;. - ;'-dë:héaia7:ieâtiôn ne provoque pas une élévation de ' ; : =' enïéte " snf f3 sante pour.611miner la majeure partie 1*lnventl'èn- prdvcdt,enco.-O de faciliter cette ''z râpmât3.oi par, des moyens mécaniqnes provoquant une "aBpiratiom ooL'UBe ventilation on 6vontuellement par un apoet,' exi"ur de calories (chauffage des cuves à lârtrïpearati par dea résistances électriques ).
-' .', i ¯Daris tom les cas, le recyclage du produit obtenu , après' l'ammonisation est exécuté à un stade de la fa-
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tzicatien et en lroportion tels qu'on provoque le passage rapide d'une masse susceptible d'être tra- taillée dans un appareillage pour produits liquides ou paterne à une masse pouvant être travaillée dans un appareillage pour produits solides.
Un exemple de réalisation d'un tel procédé est décrit ci-après en référence à la fig. 6.
La batterie de cuves où se produit l'attaque est schématisée en 101. Le phosphate naturel est amené en
102, l'acide nitrique en 103, les antres acides éven- tuels tels que l'acide sulfurique ou l'acide phospho- rique en 104.
Le produit d'attaque en phase liquide est trans- féré par 106 à la batterie de cuves 107 où s'effectue
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la préatmonisation, 1'lamoniac étant amené en 108. Les cuve* 101 et 107 sont pourvues à la manière connue de puissants agitateurs 105 et 109.
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' / Bàrccn'e'L elles no comportent aucun chemisage ::...-.'.-'.A"-..;' extérieur parcouru par une eau de refroidissement si bien que. leurtempérature s'élève -spontanément et peut
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. ß atteindre 120 .
Des moyens mécaniques statiques (hottes, calorifugeage) on dynamiques (aspirateurs, ventilateurs) peuvent être adjoints aux cuves pour favoriser l'évapo- ration de l'eau. Au. cas où l'acide serait très dilué on pourrait même prévoir un réchauffage des caves par des moyens extérieurs (utilisation d'une enveloppe de va- peur, parexemple).
A l'issue des cuves 107 la masse de réaction est traitée dans un appareillage adapté à la manipula-
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taon de produits palvérulents. 211e peut être acheminée par un aiguillage 111 soit vers un cylindre rotatif 112 où s'effectue la fin de la préammonisation, soit vers un transporteur à bande 113 qui aboutit à un second cylin- dre tournant 114 où a lieu la conversion du nitrate de calcium.
En général le produit ammonisé issu des cuves
107 présente une consistance suffisamment solide pour être envoyé directement sur le transporteur 113. Tel est le cas notamment si l'acide utilisé a une concen- tration supérieure à 65%.
Si la précipitation de phosphate bicalcique dans les cuves 107 est insuffisante pour rendre solide la masse de réaction, ce qui peut provenir de l'utilisation d'un acide nitrique trop dilué ou d'une évaporation d'eau insuffisante dans les caves 107, la fin de la préammoni- sation est conduite dans le tambour 112 qui reçoit en 115 l'ammoniac, en 116 éventuellement l'air, (con-
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fermement aux dispositions vi sées aux Figs. 2 à 5) et en tête, suivant 117, du produit fini sec grossièrement pulvérise qui est recyclé.
Si le tambour 112 est en service, le produit qu'il débite se présente à l'état de granules.
Dans tous les cas les opérations de conversion ont lieu en phase solide dans le tambour 114 qui reçoit en 121 le complément d'amoniàc, en 122 le ou les corps nécessaires à la précipitation du nitrate de calcium (gaz carbonique, acides sulfurique ou phosphorique, solution de carbonate ou de carbamate d'ammonium par exemple) et en 123 le produit fini recyclé.
Bien entendu à un stade quelconque du procédé peut avoir lieu l'addition d'agents stabilisants (sels de magnésium par exemple) ou de sels de potassium pour obtenir un engrais ternaire.
Le tambour 114 débite le produit fini sur un trieur 125 dont une trémie 126 reçoit les fines, une trémie 127 le produit marchand de granulométrie conve- nable et une trémie 128 les gros.
Ceux-ci sont envoyés suivant 129 à un broyeur 131 et sont mélangés en 132, avec les fines amenées par la conduite 133. L'ensemble est recyclé en 123 et en 117 si la vanne 134 est ouverte. Le recyclage est effectué dans le tambour 112 si la consistance de la masse l'exige.
Le produit marchand est séché si jugé nécessaire dans un séchoir rotatif 135 et l'engrais fini est évacué par le transporteur 136. Le séchoir n'est utilisé dans ces conditions que pour traiter le produit directement commercialisable, ce qui permet à production égale de
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réduire considérablement sa capacité et la cousommation de calories.
Bien. entendu l'installation précédente peut rece- voir de nombreuses variantes. Ainsi les appareils pour les réactions en phase solide peuvent être constitués pu? des mélangeurs ou des granulateurs de tous types.
De même dans le cas de la figure, le tambour 12 pourrait être remplace par un malaxeur ou n'être utilisé qu'à l'épaississement de la pâte par recyclage des fines en 17, à l'exclusion de toute addition d'ammoniac.
Exemples numériques.
Exemple 1 - Attaque avec un acide nitrique de haute concentration.
On attaque 42,5 kg de phosphate du Maroc à 33,6% de P2O5 par 40 kg d'acide nitrique à 81% dans un turbo-malaxeur, d'où le mélange d'attaque tombe sous forme de masse molle sur une bande de transporteur.
Celle-ci amène le produit d'attaque dans un deuxième turbo-malaxeur, où il est mélangé à 8 kg d'acide sul- furique à 99%.
Le dégagement de chaleur produit assure l'évapo- ration de la presque totalité de l'eau restante au cours du trajet sur la bande. Le produit d'attaque, encore légèrement plastique et de consistance poreuse est mélangé avec 100 kg de produit sec provenant d'une opération précédente et est envoyé dans l'ammoniseur.
Celui-ci est constitué par un tambour rotatif muni de deux tubulures par lesquelles on injecte respective- ment 6,8 kg d'acide sulfurique à 99% et 9,1 kg d'ammoniac sous forme gazeuse.
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On obtient à la sortie de l'appareil un produit ayant l'apparence d'argile grasse et à une température voisine de 10509. Cette massereçoit par recyclage un peu de fines provenant d'une opération précédente et elle est granulée et séchée comme il a été vu.
Une fois séparée la quantité de produit qui a été introduite par recyclage, on obtient 100 kg d'un engrais granulé titrant : - 14,15% d'azote, dont 7,45% d'azote ammoniacal et 6,70% d'azote nitrique.
- 14,2% de P2O5,dont 1,15% de P2O5 soluble dans l'eau et 12,45 de P2O5 soluble dans la solution de citrate d'ammonium.
Exemple 2 - Attaque avec un acide nitrique de concentra- tion moyenne -
3000 g. de phosphate naturel du Maroc, titrant 33,4% de P2O5 sont attaqués en cuve agitée, par 4. 300 g. d'acide nitrique à 67%. On laisse l'attaque se poursuivre 1/2 heure, puis on ajoute 325 g. de sulfate de magnésium heptahydraté pour stabiliser le phosphate bicalcique et on injecte dans le jus d'attaque de l'ammoniac jusqu'à obtention d'une consistance épaisse. On consomme ainsi 400 g. d'ammoniac. Au cours de l'ammonisation on laisse la température de la cuve s'élever spontanément jusqu'à 1200C pour provoquer le maximum d'évaporation d'eau.
La pâte ainsi obtenue est mélangée dans un malaxeur à poudre avec 15 kg de fines provenant d'opérations antérieures.. On obtient ainsi une masse granulée qui est transférée dans un tambour tournant.
On procède à une injection d'ammoniac par l'in- termédiaire d'un tube abducteur plongeant sous le lit
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Ce r6sultat est 'obtenu en 15 minutes. On arrête alors '.: l'opération'et après séparation des 15 kg. de produits
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.. ( .,. "":,!4 ;: . JI.:", 1:"" , . qui serviront à une opération ultérieure, on obtient ..... \ ........ ",t : .... ... ..
7.500 g. de granules comprenant :
8,25 % d'azote anmoniacal 8,25 % d'azote nitrique
13,2% de P2O5 total (dont 12,85% soluble dans la solution standard de citrate d'ammonium).
, ¯ Le produit obtenu se présente en petits granules bien réguliers, d'apparence sèche, contenant 6% d'eau 'dhumidité. Le cas échéant, mais ce n'est pas obliga- toire, on peut opérer un séchage final de ce produit pour abaisser sa teneur en eau jusqu'à une valeur plus faible..