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Engrais.
La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux engrais, et particulièrement aux engrais contenant du phosphate.
Les phosphates de roche tels que par exemple les phos- phates de roche ordinairement disponibles du Maroc, de Naura, de Floride et de Gafsa contiennent certaines quantités de matière organique qui, apparemment, reste associée au phosphate lorsqu'une telle roche est traitée pardes acides, par exemple l'acide sulfuri- que et l'acide phosphorique, en vue de la préparation des phosphates sous forme agronomiquement disponible, par exemple le superphosphate et le superphosphate triple, et l'acide phosphorique et ses sels tels que le phosphate d'ammonium.
Lorsque de tels phosphates sont employés dans la préparation d'engrais composés par mélange avec des sels contenant des ions nitrates, et particulièrement le nitrate ,
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d'ammonium, on a constata que la température de l'engrais en vrac subit une augmentation marquée qui, d'après les constatations, peut être attribuée à l'oxydation du carbone organique par le nitra- te. L'échauffement spontané de l'engrais est très indésirable et conduit entre autres à la prise en masse de l'engrais en vrac.
On a découvert que si les phosphates à employer dans les engrais composés ou les engrais composés eux-mêmes sont traités par l'urée ou un sel d'urée, l'oxydation de la matière organique est inhibée, et l'échauffement spontané de l'engrais composé en vrac ne se fait pas ou est fortement réduit.
On sait évidemment que l'urée peut être employée comme engrais ou comme source d'azote dans les engrais et, dans les engrais connus qui en contiennent, l'urée est présente en quantité importante. On a découvert, conformément à la présente invention, qu'il suffit d'une extrêmement petite quantité d'urée, pas plus de 5% sur la base de la teneur en N+P2O5+K2O (désignée ci-après par la teneur en NPK) de l'engrais, pour assurer l'inhibition, et que l'emploi de plus grandes quantités d'urée peut amener de sérieuses difficultés. Ainsi, la présence d'urée dans l'engrais provoque une réduction de la température de ramollissement de l'engrais mixte à une valeur telle que lorsque l'urée est présente en quantité dépas- sant 5% sur la base de la teneur en NPK de l'engrais, il peut être difficile, sinon impossible, de granuler l'engrais de façon satis- faisante.
En outre, la présence d'un excès d'urée dans le cas d'engrais contenant des sels de calcium peut provoquer l'inversion du phosphate hydrosoluble en phosphate de dicalcium par réaction avec l'ammoniac formé par décomposition de l'urée.
Cela étant, la présente invention a pour objet un procédé de traitement d'engrais comprenant des phosphates ou des engrais composés contenant des ions phosphates et nitrates, qui comprend l'incorporation, dans les engrais, d'urée ou d'un sel d'urée, l'urée ou son sel étant introduit en quantité ne dépassant pas environ 5% sur la base de la teneur en NPK de l'engrais. Dans le cas des sels
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d'urée, on doit comprendre que la quantité employée ne dépasse pas celle correspondant à 5% d'urée sur la base de la teneur en NPK de l'engrais.
La présente invention a aussi pour objet une composition d'engrais comprenant un phosphate, un nitrate, et de l'urée ou un sel d'urée, la quantité d'urée ou de sel d'urée sur la base de sa teneur en urée, ne dépassant pas environ 5% de la teneur en NPK de l'engrais.
La présente invention concerne particulièrement des com- positions d'engrais dans lesquelles le nitrate est présent sous forme de nitrate d'ammonium.
La proportion de phosphate dans la composition d'engrais de la présente invention est avantageusement comprise entre 2 et 35% en poids de P2O5 sur la base du poids de la composition d'en- grais ; elle est comprise de préférence entre 4 et 30%
La proportion d'azote de nitrate dans la composition d'engrais de la présente invention est avantageusement comprise entre 0,5-15% en poids de N sur la base du poids de la composition d'engrais et est comprise de préférence entre 1 et 10%. La teneur totale en N comprenant l'azote de nitrate peut aller jusqu'à 25 en poids de N sur la base du poids de la composition d'engrais; elle est comprise de préférence entre 5 et 20% en poids.
La composition d'engrais suivant la présente invention peut aussi contenir d'autres agents de nutrition des plantes, par exemple, des sels de potassium. Si elle contient du sel de potassium, la proportion de ce dernier est comprise de préférence entre 1 et 30% en poids de K20 sur la base du poids de la composition d'engrais.
Le phosphate à employer dans la production des engrais composés peut comprendre n'importe quel phosphate contenant une matière organique, par exemple le superphosphate, le superphosphate triple, le phosphate de monocalcium, le phosphate de dicalcium, le phosphate de monoammonium, le phosphate de diammonium, etc. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le phosphate est du superphosphate simple ou triple. Les superphosphates
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simples ou triples peuvent provenir avantageusement des roches du Maroc, de Nauru, de Floride ou de Gafsa.
Ci-dessous se trouvent les teneurs types en carbone organique des superphosphates:
Carbone organique (%C)
Superphosphate de roche du Maroc 0,10
Superphosphate de roche de Nauru 0,40
Superphosphate de roche de Floride 0,16
Superphosphate de roche de Gafsa 0,50
Les engrais composés peuvent être préparés par mélange du phosphate avec les autres ingrédients tels que le nitrate d'ammonium de n'importe quelle façon conventionnelle. Suivant une autre forme de réalisation avqntageuse de l'invention, l'engrais composé est un produit granulé obtenu à partir d'un mélange de super- phosphate et de nitrate d'ammonium, avec ou sans sulfate d'ammonium et chlorure de potassium.
L'urée ou le sel d'urée peut être employé sous forme solide ou sous forme d'une solution aqueuse ou autre, comme on le désire. Etant donné que l'urée et la plupart des sels d'urée sont solubles dans l'eau, on emploie cette dernière comme solvant le plus: commode et le plus économique quand on désire en utiliser une solu- tion.
On peut employer un sel de l'urée avec n'importe quel acide minéral ou organique, comme le nitrate, le phosphate, le chlorhydrate, l'acétate, l'oxalate, le tartrate ou le citrate d'urée. Lorsque, dans le présent mémoire, on se réfère aux propor- tions de sels d'urée, c'est toujours sur la base de la teneur en urée du sel d'urée. On préfère normalement employer l'urée dans l'exécution de la présente invention car elle est moins chère et plus facile à se procurer que les sels d'urée.
La quantité d'urée ou de sel d'urée employée doit être inférieure à environ 5% de la teneur en NPK de l'engrais, et comprend de préférence 0,25-2,5% de la teneur en NPK de l'engrais. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, la quantité d'urée utilisée comprend 0,25-0,75% du poids de l'engrais.
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Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, la quantité d'urée ou de sel d'urée est le minimum requis pour assurer la stabilité thermique de l'engrais. Cette quantité est proportionnelle à celle de la matière organique oxydable dans l'engrais mais, en général, l'emploi de moins de 0,75% par exemple 0,25-0,75% d'urée ou de sel d'urée en poids de l'engrais est suffi- sant pour inhiber l'auto-échauffement de l'engrais.
Il n'est ordinai- rement pas nécessaire d'employer des quantités d'urée ou de sel d'urée supérieures et il n'est pas souhaitable d'employer l'urée ou un sel d'urée en quantité de plus de 5% sur la base de la teneur en NPK de l'engrais à cause de l'influence de l'urée sur l'abaisse- ment du point de fusion du mélange et aussi dans le cas des engrais contenant des sels de calcium, à cause de l'inversion en phosphate de dicalcium due à la réaction avec l'ammoniac libéré par décompo- sition de l'excès d'urée.
L'effet de l'urée sur le point de ramollissement des compositions d'engrais est illustré dans le tableau suivant qui montre la variation des points de ramollissement et de fusion des granules d'engrais contenant des quantités croissantes d'urée.
L'engrais qu'on a essayé avait la composition suivante:
Superphosphate simple 27,3% en poids
Superphosphate triple 7,7% en poids
Nitrate d'ammonium 20% en poids
Sulfate d'ammonium 14,1% en poids
Chlorure de potassium 30% en poids.
EMI5.1
<tb>
Urée <SEP> (% <SEP> de <SEP> la <SEP> teneur <SEP> en <SEP> NPK
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> l'engrais) <SEP> 2,5 <SEP> 5,0 <SEP> 12,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Humidité <SEP> % <SEP> de <SEP> H20 <SEP> 0,73 <SEP> 0,7 <SEP> 0,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Point <SEP> de <SEP> ramollissement <SEP> en <SEP> C <SEP> 80 <SEP> 72 <SEP> 65
<tb>
<tb>
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<tb> Point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> en <SEP> C <SEP> 128 <SEP> 108 <SEP> 90 <SEP> @
<tb>
La granulation de l'engrais est rendue plus difficile avec des teneurs croissantes d'urée ou de sel d'urée, et elle peut être impossible pour des teneurs en urée de plus de 5% de la teneur
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en NPK de l'engrais, les granules commençant à coller ensemble aux températures de séchage et se fondant en une masse.
Le fait que l'incorporation d'urée dans l'engrais réduit sensiblement sa tendance à prendre en masse représente un autre avantage de la présente invention.
L'urée ou le sel d'urée peut être incorporé dans l'engrais à n'importe quel stade de la préparation, et l'urée ou le sel d'urée peut être utilisé sous la forme solide ou sous forme de solution dans un solvant adéquat dont le plus commode est l'eau ou un liquide aqueux. Ainsi, on peut mélanger l'urée ou un sel d'urée solide, ou une solution de ceux-ci, avec les phosphates ultérieurement incor- porés dans les engrais composés. En variante, l'urée ou un sel d'urée solide, ou une solution de ceux-ci, peut être inclus dans les constituants des engrais à n'importe quelle stade de la prépara- tion. Dans une réalisation où le nitrate d'ammonium aqueux est ajou- té comme constituant de l'engrais, on peut dissoudre l'urée ou le sel d'urée dans le nitrate d'ammonium aqueux.
Dans le cas de pro- duits granulés, l'urée ou le sel d'urée ou une solution de ceux-ci est ajouté le plus avantageusement pendant le stade de granulation du procédé. Ceci entre autres, limite la contamination de l'instal- lation au stade de la granulation. Dans le cas où l'urée ou un sel d'urée solide est ajouté aux autres constituants, ceci se fait avantageusement à l'état divisé, quoiquecelàne soit pas toujours nécessaire. Dans le cas où l'on emploie des solutions d'urée ou de sels d'urée, celles-ci peuvent être appliquées par les techniques conventionnelles, par exemple à l'aide de tuyères, etc. Si on le désire, l'incorporation de l'urée ou du sel d'urée ou d'une solu- tion de ceux-ci peut se faire comme dernier stade de préparation, auquel l'engrais est par ailleurs complet.
Les exemples suivants illustrent le procédé de la pré- sente invention.
EXEMPLE 1.-
Dans une série d'expériences, on prépare le superphospha-
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te (un mélange de phosphate de monocalcium et de sulfate de calcium contenant de l'acide libre) en traitant du phosphate de roche du Maroc, de Floride et de Nauru. Dans chaque cas, on emploie le superphosphate dans la préparation d'un engrais composé granulé, dans laquelle on mélange le superphosphate avec du nitrate d'ammo- nium et du chlorure de potassium et on granule le mélange. L'urée solide,en quantité comprenant 0,25% en poids de l'engrais complet, est ajoutée au mélange pendant la granulation. L'urée représente 0,6% de la teneur en NPK de l'engrais.
La réactivité du produit granulé obtenu est ensuite con- tr8lée par mesure du dégagement de gaz, et cette réactivité est comparée avec celle des engrais composés de même formule sans urée.
Les résultats obtenus dans ces expériences sont donnés dans le tableau suivant :
EMI7.1
<tb> Roche <SEP> utilisée <SEP> pour <SEP> Durée <SEP> de <SEP> Réduction <SEP> du <SEP> pourcentage <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> préparation <SEP> du <SEP> l'essai <SEP> réactivité
<tb>
<tb>
<tb> superphosphate <SEP> (jours)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Maroc <SEP> 3 <SEP> 70,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Maroc <SEP> 7 <SEP> 71,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Floride <SEP> 3 <SEP> 88,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nauru <SEP> 3 <SEP> 92,0
<tb>
EXEMPLE 2. -
Dans une série d'expériences, on prépare le superphospha- te (un mélange de phosphate de monocalcium et de sulfate de calcium contenant de l'acide libre) par traitement de phosphate de roche du Maroc, de Floride ou de Nauru.
Dans chaque cas, on emploie le super- phosphate dans la préparation d'un engrais composé granulé,dans la- quelle on mélange le superphosphate avec du nitrate d'ammonium et du chlorure de potassium et on granulu le mélange. L'urée, en quan- tité représentant 2,25% en poids de la teneur en NPK de l'engrais complet, est dissoute dans la solution de nitrate d'ammonium employée dans la préparation de l'engrais composé.
La réactivité du produit granulé obtenu est ensuite con-
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EMI8.1
<tb> Roche <SEP> utilisée <SEP> pour <SEP> Durée <SEP> de <SEP> Réduction <SEP> du <SEP> pourcentage
<tb>
<tb> la <SEP> préparation <SEP> du <SEP> l'essai <SEP> de <SEP> réactivité
<tb>
<tb> superphosphate <SEP> (jours)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Maroc <SEP> 3 <SEP> 76,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Maroc <SEP> 7 <SEP> 79,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Floride <SEP> 3 <SEP> 93,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nauru <SEP> 3 <SEP> 96,0
<tb>
EXEMPLE 3.
-
Dans une série d'expériences, on prépare le superphospha- te (un mélange contenant principalement du phosphate de monocalcium et du sulfate de calcium avec de l'acide libre) en traitant du phosphate de roche du Maroc avec de l'acide sulfurique, et on emploie le superphosphate dans la préparation d'un engrais composé granulé, dans laquelle on mélange le superphosphate avec du nitrate d'ammonium et du chlorure de potassium et on granule le mélange.
Pendant la granulation, on ajoute au mélange le sel d'urée mention- né dans la colonne 1 du tableau suivant dans la quantité citée dans la colonne 2 qui représente la teneur en urée du sel en pour- centage en poids de la teneur en NPK de l'engrais complet. Dans le cas où on emploie du phosphate d'urée et du nitrate d'urée, on utilise le sel solide, et dans le cas où on emploie du sulfate d'urée, on utilise une solution..
La réactivité du produit granulé obtenu est'ensuite con- trôlée en mesurant le dégagement de gaz, et cette réactivité compa- rée avec celle des engrais composés de même formule préparés sans sels d'urée. tr8lée en mesurant le dégagement de gaz, et on compare cette réacti- vité avec celle des engrais complets de même formule sans urée.
Les résultats obtenus dans ces expériences sont donnés dans le tableau ci-dessous :
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EMI9.1
<tb> Colonne <SEP> 1 <SEP> Colonne <SEP> 2 <SEP> Colonne <SEP> 3 <SEP> Colonne <SEP> 4 <SEP>
<tb> Sel <SEP> d'urée <SEP> Quantité <SEP> Durée <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> Réduction <SEP> du <SEP> pourcen-
<tb> (jours) <SEP> tage <SEP> de <SEP> réactivité
<tb>
<tb> Phosphate
<tb> d'urée <SEP> 1% <SEP> 2 <SEP> 92
<tb>
<tb> Nitrate
<tb> d'urée <SEP> 1% <SEP> 3 <SEP> 94
<tb>
<tb> Sulfate
<tb> d'urée <SEP> 1% <SEP> 2 <SEP> 97,8
<tb>
EXEMPLE 4.-
Dans une série d'expériences, on prépare le superphospha- te (un mélange contenant principalement du phosphate de monocalcium, du sulfate de calcium et de l'acide libre) en traitant du phosphate de roche de Nauru avec de l'acide sulfurique,
et on emploie le super- phosphate dans la préparation d'un engrais composé granulé, dans la- quelle on mélange le superphosphate avec du nitrate d'ammonium et du chlorure de potassium et on granule le mélange. Pendant la granula- tion, on ajoute au mélange le sel d'urée mentionné dans la colonne 1 du tableau suivant, dans la quantité citée dans la colonne 2 qui représente la teneur en urée du sel en pourcentage en poids de la teneur en NPK de l'engrais complet. Dans le cas du phosphate d'urée, ; du nitrate d'urée et de l'oxalate d'urée, on emploie le sel solide, ; et dans le cas du sulfate d'urée une solution.
La réactivité du produit granulé obtenu est ensuite contrôlée en mesurant le dégagement de gaz, et on compare cette réactivité avec celle des engrais composés de même formule préparés sans addition de sels d'urée.
EMI9.2
<tb>
Colonne <SEP> 1 <SEP> Colonne <SEP> 2 <SEP> Colonne <SEP> 3 <SEP> Colonne <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb> Sel <SEP> d'urée <SEP> Quantité <SEP> Durée <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> Réduction <SEP> du <SEP> pourcen-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (jours) <SEP> tage <SEP> de <SEP> réactivité
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'urée <SEP> 2% <SEP> 1 <SEP> supérieur <SEP> à <SEP> 95
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nitrate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'urée <SEP> 2% <SEP> 1 <SEP> supérieur <SEP> à <SEP> 97,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'urée <SEP> 1% <SEP> 1 <SEP> supérieur <SEP> à <SEP> 93,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sulfate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'urée <SEP> 2% <SEP> 1 <SEP> supérieur <SEP> à <SEP> 98,
0
<tb>
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EXEMPLE 5.-
On prépare une composition d'engrais ayant la formule 51% de superphosphate simple, 14% de superphosphate triple, Il,4% de nitrate d'ammonium, 23,6% de sulfate d'ammonium et 0,5% d'urée par mélange du nitrate d'ammonium aqueux contenant la solution d'urée avec les autres composants et granulation du mélange. Le produit contient 0,4% d'.acide libre calculé sous forme de P2O5 et une humidité de 1,0%. Les phosphates proviennent de roches de Nauru.
Pendant sept jours, on compare le dégagement de gaz de l'engrais composé ci-dessus avec celui d'un engrais composé semblable ne contenant pas d'urée. Le dégagement de gaz de l'engrais composé contenant de l'urée se monte à moins de 4% du dégagement de gaz de l'engrais composé ne contenant pas d'urée. La tendance de l'engrais contenant de l'urée à prendre en masse est aussi fortement réduite en comparaison de l'engrais semblable ne contenant pas d'urée.
EXEMPLE 6.-
On prépare une composition d'engrais comprenant 27,3% de superphosphate simple, 7,7% de superphosphate triple, 20% de nitrate d'ammonium, 14,1% de sulfate d'ammonium, 30% de chlorure de potas- sium et 0,25% d'urée, par dissolution de l'urée dans le nitrate d'ammonium aqueux et mélange de la solution avec les autres consti- tuants et granulation du mélange. Le produit contient 0,6% d'acide libre calculé sous forme de P205 et une humidité de 1,0% Les phosphates proviennent de roches du Maroc.
Pendant 8 jours, on compare le dégagement de gaz de l'engrais composé ci-dessus avec celui d'un engrais composé sembla- ble auquel on n'a pas ajouté d'urée. Le dégagement de gaz de l'en- grais composé contenant de l'urée s'élève seulement à 7,8% du dégagement de gaz de l'engrais composé qui ne contient pas d'urée.
La tendance de l'engrais contenant de l'urée à prendre en masse est aussi fortement réduite en comparaison de l'engrais semblable ne contenant pas d'urée.
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EXEMPLE 7. -
On prépare une composition d'engrais comprenant 15,7% de superphosphate simple, 9,8% de superphosphate triple, 26% de nitrate d'ammonium, 33% de sulfate d'ammonium, 15% de chlorure de potassium et 0,25% d'urée, l'urée étant initialement mélangée sous forme de poudre avec les superphosphates pulvérulents secs, et le mélange est granulé. Le produit contient 0,3% d'acide libre calculé sous forme de P2O5 et une humidité de 0,3% Les phosphates provien- nent de roches du Maroc.
Pendant 4 jours, on compare le dégagement de gaz de l'engrais composé ci-dessus avec celui d'un engrais composé sembla- ble auquel on n'a pas ajouté d'urée. Le dégagement de gaz de l'en- grais composé contenant de l'urée se monte à Il,8% du dégagement de gaz de l'engrais composé qui ne contient pas d'urée.
EXEMPLE 8. -
On prépare une composition d'engrais comprenant 43,6% de superphosphate simple, 10,3% de superphosphate triple, 11,4% de nitrate d'ammonium, 9,4% de sulfate d'ammonium, 25% de chlorure de potassium et 0,5% d'urée. Le mélange, obtenu par pulvérisation d'urée sous forme d'une solution de 20% en poids sur les superphos- phates pulvérulents secs puis en mélangeant avec les autres compo- sants de l'engrais, est ensuite granulé. Le produit contient 0,6% d'acide libre calculé sous forme de P2O5 et une humidité de 1,1%.
Les phosphates proviennent de roches de Nauru.
Le dégagement de gaz de l'engrais composé ci-dessus est comparé pendant 4 jours avec celui d'un engrais composé semblable auquel on n'a pas ajouté de l'urée. Le dégagement de gaz dans l'en- grais composé contenant de l'urée se monte seulement à 2,8% du dégagement de gaz de l'engrais composé qui ne contient pas d'urée.
La tendance de l'engrais contenant de l'urée à prendre en masse est aussi fort réduite en comparaison de l'engrais semblable ne conte- nant pas d'urée.