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Publication number: BE628223A
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Description


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  Fabrication   d'engrais*   
La présente Invention concerne la fabrication   d'engrais   base de nitrate d'ammonium et de phosphate monoammonique. 



   On sait que des mélanges de nitrate   d'ammonium   et de   phot-'   phate monoammonique peuvent être obtenus par ammoniation d'acide   ni-   trique et d'acide phosphorique et que le produit peut être mélange avec d'autres matières. Toutefois pour éviter la formation de bouil lies épaisses et visqueuses   qu'il   est impossible de manipuler et de traiter, on a jugé nécessaire de conduire l'ammoniation en pré- sence de quantités relativement importantes d'eau.

   La quantité précise d'eau varie avec les proportions relatives de nitrate d'am- 

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   monium   et de phosphate   monoammonique,   mais n'est jamais inférieure à 11% en poids et peut atteindre 25% en poids lorsque la proportion de phosphate augmente, le pourcentage étant calculé sur la base du poids du produit contenant le nitrate d'ammonium, le phosphate mo- noammonique et   l'eau.   Il est évident que d'aussi grandes quantités d'eau sont indésirables parce qu'elles requièrent des opérations oné reuses de granulation et de séchage. Ces grandes quantités d'eau empêchent également la pleine utilisation de la chaleur d'ammonia- tion. 



   On sait aussi que des masses fondues peuvent être obtenues en faisant fondre des mélanges de nitrate d'ammonium et de phospha- te monoammonique, ces masses étant anhydres ou ne contenant que de petites quantités   d'eau.   Les masses fondues de ce genre qui sont anhydres ou ne contiennent que de petites quantités d'eau ne peu- vent toutefois être formées par ammoniation directe d'un mélange d'acide phosphorique et d'acide nitrique comme cela a été proposé. 



  En effet, si on   ensaie   d'obtenir une masse fondue sensiblement   an-   hydre comprenant du nitrate d'ammonium et du phosphate   monoammoni.   que en faisant réagir simplement de l'ammoniac anhydre avec un   mé.   lange d'acide phosphorique et d'acide nitrique, le mélange   s'échauf-   fe tellement que l'ammoniac n'est pas absorbé. 



   Certains mélanges de nitrate d'ammonium et de phosphate   monoammonique   fondent   à   des températures supérieures à 165*C et ne sont pas suffisamment fluides pour être traités à des   températu-   res inférieures à   170*C.   



   On a découvert avec surprise que des masses fondues suffi- samment fluides pour être traitées à des températures inférieures à 170*C et comprenant du nitrate d'ammonium et du phosphate   monoammo-   nique peuvent être formées par ammoniation d'un mélange acide com- prenant au moins des anions phosphate et nitrate, des cations hydro- gène et de l'eau si la masse fondue formée contient moins de 2% en poids d'eau, le. teneur en eau état ramenée à cette valeur en fai- 

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 sant passer un gaz inerte dans au moins une partie du mélange acide      ammonié ou partiellement ammonié. 



   Suivant l'invention, dans un procédé de fabrication   d'en-   grais complexes, on effectue   l'ammoniation   d'un mélange acide con- tenant au moins des anions phosphate et nitrate, des cations hydre. gène et de l'eau, et on réduit la teneur en eau du mélange ammonié ou du mélange acide partiellement   ammonié   en faisant passer un gaz inerte dans au moins une partie du mélange pour former une masse fondue liquide en substance homogène comprenant du nitrate d'ammo-      niu, du phosphate   monoammonique,   et des phosphates condensés, et jusqu'à   2   et de préférence jusqu'à 1% d'eau sur la base du poids de la masse fondue, celle-ci étant à une température   intérieure à     170*0,

     et on retire la masse fondue liquide homogène de la zone de réaction et on la traite pour obtenir un engrais de préférence gra- ;   nulaire.   



   Par phosphate monoammonique on entend ici les composés dans lesquels le rapport NH3:H3PO4 est compris dans la gamme de 0,9:1 à   1,1:1.   



   Dans une forme de réalisation de l'invention, le mélange acide est ammonié en présence d'une certaine quantité de la masse fondue liquide en substance homogène comprenant du nitrate   d'ammo-   nium et du phosphate   monoammonique,   cette masse fondue contenant moins de   2%   d'eau sur la base de son poids et ayant une température inférieure à 170 C. Dans cette forme de réalisation de l'invention, le procédé est exécuté de façon continue dans un réacteur muni de moyens entretenant un certain volume de fluide de réaction.

   Par      exemple, le procédé est avantageusement exécuté dans un réacteur muni de dispositifs à trop-plein pour le soutirage du produit* En outre, dans cette forme de réalisation de l'invention, la teneur      en eau est réduite par un procédé suivant lequel on soutire une partie de la masse fondue liquide homogène, on la refroidit et on réduit sa teneur en eau en y faisant passer un gaz puis on renvoie 

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 cette partie à la masse fendue liquide homogène, ce qui maintient la masse   fondue &   température et teneur en eau constantes, Ce pro- cédé de l'invention peut être exécuté dans un ou plusieurs réci- pients de réaction munis d'agitateurs et montés en série ou en   parallèle.   



   Dans les procédés suivant lesquels la masse fondue liquide homogène sert de milieu où est exécutée   l'ammoniation   du mélange acide, la   misse   fondue peut &tre formée au début en ajoutant du phosphate monoammonique ou de l'acide phosphorique et de l'ammoniac à du nitrate d'ammonium fondu et en réglant la température au-des- sous de   170*C   et la teneur en eau au-dessous de 2% sur la base du poids du mélange. 



   Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le mélange acide peut être   ammonié   par un procédé suivant lequel on réduit la teneur en eau du mélange à une valeur comprise entre 0 et 2% sur la base du poids du mélange lorsque le pH du mélange pendant l'ammoniation approche de 4. Ce procédé est de préférence exécuté dans un ou plusieurs réacteurs tubulaires, comme décrit dans la   demande   de brevet anglais   n 9919/62.   



   Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le mélange acide est ammonié par un procédé suivant lequel on et- fectue l'ammoniation d'un mélange acide contenant au moins des anions phosphate et nitrate, des cations hydrogène et de   l'eau   pour former un mélange liquide en substance homogène comprenant du nitra- te d'ammonium, du phosphate monoammonique et de l'eau et maintenu à son point d'ébullition ou au   voisinage   de ce point, le mélange liquide homogène ayant   (1)   un rapport pondéral N:P2O5, calculé à partir de la teneur en azote du nitrate d'ammonium et du phosphate monoammonique et de la teneur en P2O5 du phosphate monoammoniuqe, situé dans la gamme de 0,64 à 2,1, (2) une température supérieure à T C, T étant égal à 158(N:P2O5)-0,11 et de préférence à   164   (N:

  P2O5)-0,11 et (3) une teneur en eau comprise entre une valeur 

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 minimum de 2% en poids et de préférence de 3% en poids, et une valeur maximum de W% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids du mélange liquide homogène et W étant égal à   (2+4   N:P2O5); et on réduit la teneur en eau par un procédé suivant lequel on isole le mélange liquide homogène et on y fait passer un gaz pour former une   mause   fondue liquide en substance homogène comprenant du nitrate d'ammonium, du phosphate   monoam-   monique, des phosphates condensas et jusqu'à   2%   et de préférence jusqu'à 1%   d'eau   sur la base du poids de la masse fondue,   celle-ci   étant à une température inférieure à 170 C. 



   Dans le procéda suivant l'invention, le gaz est de prêté-   rence   passé dans le mélange   ammonié   ou acide partiellement   ammonié '   lorsque le   pH   du mélange est supérieur à 1,5, le pH étant celui d'une solution saturée à 20 C. 



   Le gaz inerte est de préférence de l'air et il est utili- sé à une température suffisamment élevée pour ne pas refroidir la masse fondue à une température à laquelle elle n'est pas fluide, par exemple d'au moins 150 C. La quantité d'air peut être comprise      entre 5 et 20% du poids du bain fondu.      



   Une particularité importante de   l'invention   est qu'à des teneurs en humidité inférieures à 2% du poids du mélange liquide homogène, la température de cristallisation du mélange est sensible- ment Intérieure à celle d'une masse fondue contenant 2 à   4%   en poids d'humidité. Cet   abaissement   du point de   fusion   n'est pas   élucidé,   mais pourrait être   fin   en partie au moins à la formation de phospha- te condensés tels que des orthophosphates et des pyrophosphates. 



  En général, la température à laquelle la masse fondue liquide homo- gène peut exister est d'autant plus basse que la quantité d'eau est plus faible. Par exemple, des masses fondues liquides homogènes qui; contiennent moins de 1% $en poids d'eau ont une température de cris- tallisation sensiblement plus basse que celles contenant 2% en poids d'eau. 

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   L'intervalle de températures dans lequel des masses fondues comprenant du nitrate d'ammonium, du phosphate   monoammonique   et éventuellement une petite quantité d'eau sont stables sous forme 
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 de liquides homogènes dépend du rapport NsP20,6 Il s'est avéré que   l'intervalle   de températures dans lequel le mélange nitrate d'ammonium/phosphate monoammonique est liquide est   d'autantplus   
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 grand que le rapport N:P205 est plus grand, et cela jusqu'à une valeur maximum de 2:1.

   Suivant le rapport   NtPO,,   la température à laquelle des mélanges comprenant du nitrate d'ammonium, du phos- 
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 phate monoamnoniclue et éventuellement une petite quantité d'eau sont stables sous forme de liquides homogènes est située dans un 
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 intervalle dont la limite inférieure est 13000. Avantageusement, le procédé de   l'i nvention   est exécuté à des températures inférieures à 165*C et de préférence inférieures à   160'C.   
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  Le rapport Ntp2o5 calculé à partir de la teneur en azote du nitrate d'ammonium et du phosphate monoammonique et de la teneur en P2O5 du phosphate monoammonique peut varier d.e It2 à 2tl, mais de préférence de 1:2 à le75sl. La masse fondue liquide homo- gène contient de préférence au moins 10% en poids de phosphate mono- ammonique. 
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  Le mélange acide qui doit être on16 contient de pré- férence des anions phosphate sous forme d'acide phosphorique et des anions nitrate sous forme d'acide nitrique ou de nitrate   d'ammonium.   



  Le mélange acide peut contenir également des cations ammonium, par 
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 exemple sous la forme de nitrate d'ammonium ou de sulfate 4#amriontun En outre,il peut contenir de l'acide sulfurique. Si de l'acide sulfurique est présent au cours de l'amaaonlation, la chaleur de réaction de la formation de sulfate d'arosoalun peut Atre utilisée pour atteindre et entretenir les températures élevées   nécessaire?.   



  La quantité de sulfate d'ammonium formée pendant la réaction ne 
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 doit toutefois pas excéder 20% du poids du mélange. Le l'acide phosphorique de voie humide contient une certaine quantité d'acide sulfurique. Les acides phosphorique et nitrique sont de   préféren-   ce concentrés et les ions phosphate peuvent être ajoutés 

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 sous forme d'acide   superphosphorique   
La masse fondue liquide homogène peut être traitée de di- verses façons pour obtenir un engrais. Par exemple, la masse fondue peut être pulvérisée dans un milieu de refroidissement gazeux où   el-   le forme des granules.

   En variante, le mélange liquide peut être déversé par exemple sur un système de refroidissement à tambour ou à courroie où il se solidifie et dont il est retiré sous forme d'écaillés dures. Celles-ci sont concassées dans un broyeur pour donner un produit granulaire de la granulométrie requise. Les fi- '      ne! du broyage, normalement 5 à 30% du produit, peuvent être renvo- yées à l'entrée du système et incorporées à la masse fondue ou à   la '        bouillie. Elles peuvent être introduites avec d'autres constituants! éventuels, tels que des sels de potassium. Les produits ont d'exel- lentes propriétés de stockage et prennent moins en masse que ceux ayant la même composition générale qui sont obtenus par des   procédas'   de granulation agglomérante. 



   La masse fondue peut être également traitée pour   obtenir me   engrais granulaire par un procédé suivant lequel on la mélange avec d'autres engrais et on granule le produit. Les autres engrais peu- ?vent être choisis dans la classe formée par les sels de potassium, le sulfate d'ammonium,   l'urée,   les superphosphates et les oligo- éléments. De préférence, les autres engrais sont le chlorure de potassium ou le sulfate de potassium et/ou le sulfate d'ammonium. 



   On peut obtenir un nombre quelconque d'autres engrais complexes en utilisant les procédés de l'invention et des rapports d'éléments nutritifs tels que les suivants son possibles 1:2:1, 1 :2:2, 1:1:1, 2:1:1, 2:2:1, 2:1:2, etc. 



   L'essai suivant montre   l'impossibilité   de former des mélanges anhydres de nitrate d'ammonium et de phosphate   monoammoni-   que en ammoniant simplement les acides. 

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    ESSAI   
Un mélange de   144   parties par heure d'acide phosphorique 
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 (50% Pz05) et de 440 parties par heure d'acide nitrique à gaz est ammonié dans deux récipients munis d'agitateurs et raccorde* entre eux de sorte que le contenu du premier déborde dans le second. 



  Le rapport de l'ammoniac admis dans le premier récipient à l'ammo- niac admis dans le second est   de 7:1.   



   La température du mélange de réaction s'élève de façon continue et la teneur en eau est réduite par ébullition jusqu'à   ce   
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 qu'elle soit de z à 200 C. A une teneur en eau de 1%, la tem- pérature est de 21500 et l'ammon1at1on cesse, même en présence d'un grand   excès   d'ammoniac. 



   Les exemples suivants illustrent   l'invention.   
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 fI'U' E 1... 



   On introduit 242 parties par heure de nitrate d'ammonium à 95% et 72 parties par heure d'acide phosphorique de voie humide (50%   P20,)   dans un tube en acier inoxydable ayant un diamètre de   12,7   mm et recevant une injection d'ammoniac. Le produit quittant le tube a une teneur en eau   de 5 à   6% et un pH de 2,5   à     155*C.   



   L'ammoniation est poursuivie à contre-courant dans une 
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 tour garnie chauffée. De l'air chauffé à 3,e0 C est passé z son- tre-courant et de l'ammoniac est utilisé pour favoriser la réduction de la teneur en humidité. Le produit quittant la réacteur est un 
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 liquide homogène ayant une température de 16000 et un pH de 40 et donnant les valeurs suivantes à l'analyse! 27% N, 16% P20" 0,3% Oxo. 



  EX!!1{PLE ... 



  On introduit de façon continue 300 parties par heure d'aci- de phosphorique de voie humide (50% p205)' 246 parties par heure d'acide nitrique à 57% et 556 parties par heure de nitrate d'ammo- nium dans un récipient muni d'un agitateur et d'un trop-plein et 
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 on procède à l'ammoniation jusqu'à pH 4 à 160-16500. La teneur en eau du mélange est de 5-6;&. Le mélange est introduit dans une tour dans laquelle on fait passer à contre-courant de l'air à   180*C   

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 pour obtenir un produit liquide homogène contenant 0,6% H2O à 150-160 C. Le produit a un rapport pondéral N:P2O5 de 2:1. 



  EXEMPLE 3
On agite 500 parties d'un mélange fondu de nitrate d'ammo- nium et de; phosphate   monoammonique   contenant 0,5% en poids d'eau à une température de   165*C.   dans un récipient en ajoutant   47,7   partie* par heure d'acide phosphorique de voie humide à 50% de P2O5, 52,3 parties par heure de nitrate d'ammonium et 6,2 parties d'ammoniac. 



  Simultanément, on fait circuler 150 parties par heure du mélange fondu dans une tour de séchage   où   il est mis en contact avec de l'air à 150 C, ce qui réduit sa teneur en eau avant son retour au récipient. On obtient   100   parties par heure de produit ayant une teneur en eau de 0,5% et un rapport pondéral N:P2O5 de 1:1. 



  EXEMPLE 4 
Une masse fondue préparée comme dans l'exemple 2 est pulvé- risée à raison de 40 parties par heure sur 9,7 parties par heure de chlorure de potassium et   24,9   parties par heure de fines recyclées contenues dans un tambour rotatif et maintenues à 119 C.   On   obtient un produit granulaire ayant un rapport pondéral N:P2O5:K2O de 2:1:1 et une teneur en eau de 0,2%. La proportion de produit granulaire ayant la granulométrie recherchée de 1,6   à   4,8 mm est de   69%.   Le produit a d'excellentes propriétés de stockage.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S.

1.- Procédé de fabrication d'engrais complexes, caractérisé en ce qu'on effectue l'ammoniation d'un Mélange acide contenant au moins des anions phosphate et nitrate, des cations hydrogène et de l'eau, et on réduit la teneur en eau du mélange en faisant passer un gaz inerte dans au moins une partie du mélange ammonié ou partielle..

ment ammonié pour former une masse fondue liquide en substance homo- gène comprenant du nitrate d'ammonium, du phosphate monoammonique <Desc/Clms Page number 10> et des phosphates condensa et Jusque 2% 6'eau sur la base du poids de la masse fondue, celle-ci étant à une température inférieu- re à 170 C, et on recueille la masse fondue liquide homogène et on la traite pour obtenir un engrais de préférence granulaire* 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérise en ce que le mélange acide est ammonié en présence de la masse fon- due liquide en substance homogène comprenant du nitrate d'ammonium et du phosphate monoammonique,

la masse fondue contenant moins de 2% d'eau sur la base de son poids et ayant une température inférieu- re à 170 C, 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mélange acide est ammonié en ajoutant des anions phos- phate et nitrate, des cations hydrogène, de l'eau et de l'ammoniac à la masse fondue liquide homogène dans des proportions et avec un débit tels qu'il se forme de nouvelles quantités de masse fondue et que le rapport N:

P2O5, la température et la teneur en eau de la masse fondue liquide homogène restent en substance identiques, et la teneur en eau est réduite en soutirant une partie de la masse fondue liquide homogène, en y faisant passer un gaz pour en éliminer l'eau et en abaisser la température puis en renvoyant cette partie à la masse fondue liquide homogène, 4 - Procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la masse fondue liquide homogène est contenue dans un ou plusieurs récipients de réaction munis d'agitateurs et raccordée en série ou en parallèle.

5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en eau du mélange qui doit être ammonié est réduite à une valeur comprise entre 0 et 2% lorsque le pH du mélange appro- che de 4 pendant l'ammoniation.

6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange acide est ammonié dans un ou plusieurs réacteurs tu- bulaires. <Desc/Clms Page number 11>

7 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange acide est ammonié par un procédé suivant lequel on effec- tue l'ammoniation d'un mélange acide contenant au moins des anions phosphate et nitrate, des cations hydrogène et de l'eau pour former un mélange liquide en substance homogène comprenant du nitrate d'ammonium, du phosphate monoammonique et de l'eau et maintenu à son point d'ébullition ou au voisinage de ce point, le mélange liquide homogène ayant (1) un rapport pondéral N:

P2O5, calculé à partir de la teneur en azote du nitrate d'ammonium et du phospha- te monoammonique et de la teneur en P2O5du phosphate monoammnique, situé dans la gamme de 0,64 à 2,1, (2) une température supérieure à T C, T étant égal à 158(N:P2O5)-0,11 et de préférence à 164(N:P2O5)-0,11 et (3) une teneur en eau comprise entre une valeur minimum de 2% en poids et de préférence de 3% en poids, et une va- leur maximum de W% en poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids du mélange liquide homogène et W étant égal à j (2+4 N:

P2O5), et on réduit la teneur en eau par un procédé sui- vant lequel on isole le mélange liquide homogène et on y fait pas- ser un gax inerte pour former une masse fondue liquide en substance homogène comprenant du nitrate d'ammonium, du phosphate monoammoni- que, des phosphates condensés et jusqu'à 2% et de préférence Jusqu' ! à 1% d'eau sur la base du poids de la masse'fondue, celle-ci étant à une température inférieure à. 170 C.

8 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz est chauffé.

9 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz est de l'air.

10 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de la masse fon- due liquide homogène est inférieure à 165 C.

11 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de la masse fondus <Desc/Clms Page number 12> liquide homogène est inférieure à 160 C.

12 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport N:P2O5 de la masse fondue liquide homogène varie de 1:2 à 2:1.

13 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport N:P2O5 de la masse fondue liquide homogène varie de 1:2 à 1,75:1.

14 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange acide contient des attirons phosphate et nitrate sous la forme d'acide phosphorique et d'acide nitrique ou de nitrate d'ammonium.

15 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange acide contient égale- ment des cations ammonium et/ou des anions sulfate* 16 - Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les cations ammonium sont présents sous la forme de nitrate d'am monium ou de sulfate d'ammonium.

17 - Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les anions sulfate sont présents sous la forme d'acide sulfu- rique ou de sulfate d'ammonium.

18 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement de la masse fondue liquide homogène consiste à la faire s'écouler et à la sécher.

19 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le traitement de la masse fondue llqui de homogène consiste à la déverser dans un système de refroidisse- ment à tambour ou à courroie et à concasser le produit solidifié en un produit granulaire ayant la granulométrie requise.

20 - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le traitement de la masse fondue li- quide homogène consiste à la granuler dans un granulateur rotatif. <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1

21 - Procédé suivant la revendication 20, caractérise un ce que d'autres entrais sont ajoutés à la masse fondue liquida homo- gène avant ou pendant la granulation dans un granulateur rotatif 22 - Procédé suivant la revendication 21, caractérisa er, 'p que les autres engrais sont choisis dans la classe formée par '( sels de potanniump le sulfate d'ammonium, l3 uxe,,¯ le.9 'supwrphorjaw- tes et lee oligo-élents.

Procédé suivant la revendication 22p caractérisa on que les autres engrais sont le chlorure de potassium ou le sulfata de potassium et/ou le sulfate d'ammonium.

24 - Procédé de fabrication dengra.i complexes, en subr.,&n-. oe corre décrit ci-dessus.

25 - Procédé de fabrication d'engrais complexes suivant la revendication 1, en substance comme décrit ci-dessus et illuntr'3 par l'un ou l'autre des exemples.

26 - Engrais complexes obtenus par un procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes,