CH272266A - Procédé de fabrication d'un engrais contenant plusieurs éléments fertilisants. - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'un engrais contenant plusieurs éléments fertilisants.    L'invention, à laquelle ont collaboré  MM.     Antime        Constant    et Yves Martin, con  cerne un procédé permettant de fabriquer  des engrais contenant, entre autres éléments  fertilisants, du phosphate     bicalcique    et du  nitrate d'ammoniaque.  



  Il est     connu    que l'acide nitrique, réagis  sant en proportion voulue sur le phosphate    tricalcique, le transforme entièrement en  acide phosphorique à l'état libre et en nitrate  (le chaux, et que, par action de l'ammo  niaque sur ces deux corps, on peut obtenir des  engrais riches en phosphate     bicalcique    et en  nitrate d'ammoniaque.

       Les    réactions connues  ainsi mises en jeu sont représentées par les  équations    <B>(1)</B>     (P04)'Ga3        +    6     N03H    = 2     P04H3        -j-    3     (N03)2Ca     (2)     P04H3        +        (NO3)2Ca        +    2     NH3    =     P04CaH   <B>+</B> 2     N03NH4       L'équation (2) implique l'égalité molécu  laire entre l'acide phosphorique et le nitrate  de chaux, alors que dans l'équation (1),

       il    y  a prépondérance du nitrate de chaux.  



  Si donc on pratique l'attaque du phos-         phate        tricalcique    selon (1), et qu'on fait  subir au produit de cette attaque l'action  de l'ammoniaque selon (2), il     subsistera,    dans  le produit final, une molécule sur trois de  nitrate de chaux, suivant l'équation:

      (3)     P04H3        -+-    3     (N03)2Ca        -E-    4     NH3    = 2     P04CaH        +    4     N03NH4        -E-        (NO3)2Ca       Mais cet excès de nitrate de chaux forme,  avec une partie du nitrate d'ammoniaque  produit, et avec l'eau apportée initialement  par le phosphate et par l'acide nitrique, le sel  double     N03NH4,    5     (N03)2Ca,    10     H20,    lequel  est extrêmement hygroscopique et dont la  présence rend l'engrais inutilisable.  



  On se trouve     ainsi    amené, dans les pro  cédés connus, à éliminer une molécule de  nitrate de chaux sur trois, formées par la  réaction (1).  



  Cette élimination exige un appareillage  très important et des opérations compliquées    comportant, en plus des traitements des  matières     premières,    des filtrations, des con  centrations et parfois des circulations de  produits intermédiaires.  



  Le procédé, objet de l'invention, fait  appel à une technique     différente    procurant,  entre autres avantages, celui d'éviter de  telles sujétions.  



  Dans ce procédé, le phosphate     tricalcique     est attaqué par l'acide sulfurique et l'acide  nitrique, de façon à le transformer entière  ment en acide phosphorique à l'état libre, en  sulfate et en nitrate de chaux, mélange qui      est     ensuite    soumis à l'action de     l'ammoniaque     ou d'un sel d'ammoniaque dont le radical  acide n'entre pas dans le produit     final,

      (at  taque par l'acide sulfurique étant effectuée  sur un tiers au     moins    du phosphate naturel  mis en     oeuvre    et avec une quantité de cet  acide correspondant à celle     nécessaire    à  transformer au     moins    un tiers     dudit    phos  phate en acide phosphorique, et les attaques  par l'acide     sulfurique    et par l'acide nitrique    étant effectuées de faon à     obtenir    un mé  lange contenant une quantité totale d'acide  phosphorique se trouvant au     moins    à     égalité     moléculaire avec le nitrate de chaux.  



  L'introduction de l'ammoniaque a en  suite pour effet de détruire totalement le  nitrate de chaux par formation de phosphate       bicalcique    et de     nitrate    d'ammoniaque, sui  vant l'équation:  
EMI0002.0015     
  
    (4) <SEP> 2 <SEP> P04H3 <SEP> I
<tb>  -f- <SEP> 3 <SEP> (N03)2Ca <SEP> ( <SEP> Produit <SEP> de <SEP> la <SEP> réaction <SEP> (1).
<tb>  P043 <SEP> -f- <SEP> nS04Ca <SEP> (Supplément <SEP> d'acide <SEP> phosphorique <SEP> résul  tant <SEP> de <SEP> l'attaque <SEP> sulfurique <SEP> du <SEP> phos  phate)
<tb>  + <SEP> 6 <SEP> NH3
<tb>  = <SEP> 3 <SEP> P04CaH <SEP> -f- <SEP> 6 <SEP> N03NH4 <SEP> + <SEP> nS04Ca       Le procédé de l'invention est applicable  selon plusieurs modes de     réalisation,

      suivant  le degré d'attaque auquel est     soumis    le phos  phate     tricalcique    au cours du pré-traitement       sulfurique.     



  1  Dans un     premier    mode de réalisation,  l'acide phosphorique à ajouter est produit  par l'attaque     sulfurique    d'une partie seule  ment du phosphate tricalcique, cette attaque  étant poussée jusqu'à l'obtention de l'acide  phosphorique libre et sans qu'on sépare le    sulfate de chaux qui est produit en même  temps que cet acide.

       Dans        l'engrais    final,  le sulfate de     chaux        ainsi    apporté se retrou  vera     cristallisé    sous la forme     bihydratée          S04Ca,    2     H20,    fixant ainsi une     partie    de l'eau       libre.    En outre, ce     sulfate    de chaux a une  action avantageuse sur la résistance de  l'engrais à l'humidité, car il aide à l'enrobage  du nitrate d'ammoniaque.

   Dans cette réali  sation, le pré-traitement sulfurique peut  être représenté par l'équation:    <B>(5)</B>     (P04)2Ca3        -f-   <B>3</B>     S04H2    = 2     P04H3        -f-    3     S04Ca       Pour réaliser     l'équilibre    moléculaire re  cherché entre l'acide phosphorique et le  nitrate de chaux, il suffit d'ajouter les pro-         duits    de la réaction (5) à ceux de la réac  tion (6)    <B>(6) 2</B>     (P04)

  2Ca3        -E-    12     N03H    = 4     P04H3        +   <B>6</B>     (N03)2Ca,       qui n'est autre que la réaction (1) dont les  coefficients sont multipliés par     ?.     



  On voit ainsi que, dans ce mode de réali  sation, pour obtenir l'équilibre moléculaire,  on traite 1/3 au moins du phosphate brut  total par une quantité d'acide sulfurique  correspondant     moléculairement    au     1/4    de la  quantité d'acide nitrique mis en     oeuvre.     



  2  Un second mode de réalisation de         l'invention,    présentant l'avantage de mettre  en     oeuvre    une bouillie plus fluide que dans  le cas précédent, tout en conservant l'avan  tage de la présence du sulfate de chaux,  consiste, pour     réaliser    l'apport complémen  taire d'acide phosphorique, à ne pousser  l'attaque sulfurique     préliminaire    du phos  phate que jusqu'à la formation de super  phosphate, selon la réaction    (7)     (P04)2Ca3        -f-    2     S041-I2    =     (P04H2)

  2Ca        -f-    2     S04Ca              Dans    ces     conditions,    il se forme du phos  phate     monocalcique,    lequel, au cours de    l'attaque nitrique ultérieure, libère de l'acide  phosphorique, suivant l'équation (8):

      (8)     (P04H2)2Ca        -f-    \2     N03H    = 2     P04H3        -I-        (N03)2Ca     En rapprochant cette équation de l'équation (1)  (1)     (P04)zCa3        -I-    6     N03H    = \3     P04H3        +    3     (N03)2Ca,       on constate qu'en additionnant membre à  membre les réactions (1) et (8), on obtient  l'égalité moléculaire entre l'acide phosphori  que et le nitrate de chaux, égalité exigée par  la réaction     (\?).     



  Dans ce mode de réalisation, comme, clans  le précédent, la quantité d'acide sulfurique  mis en     couvre    correspond     moléculairement     au     1/4    de la quantité d'acide nitrique, mais  l'attaque sulfurique porte sur la     1/2    du phos  phate total mis en     couvre.     



  II n'est pas nécessaire     d'employer    le  superphosphate à l'état. terminé et mis en  stock     antérieurement.:    on peut utiliser le  superphosphate au cours même de sa fabri  cation. Pratiquement, au lieu de faire réagir  selon la réaction (1) l'acide nitrique sur le  phosphate brut à traiter, et d'ajouter au  produit de cette réaction le complément  nécessaire d'acide phosphorique, on peut  ajouter au phosphate brut à traiter le mé  lange de superphosphate et d'acide nitrique  répondant à l'équation (8), faire subir à  l'ensemble un malaxage, et finalement intro  duire l'acide nitrique répondant à l'équa  tion (1).  



  Bien entendu, l'addition d'acide nitrique  peut également être effectuée en une seule  fois sur le mélange approprié de superphos  phate et de phosphate brut.  



  3   La réalisation de l'invention est encore  susceptible d'une     troisième    variante:  au lieu de traiter préalablement par  l'acide sulfurique la moitié du phosphate     tri-          calcique,    de façon à le transformer en super  phosphate ordinaire, on traite la totalité du  phosphate à mettre en     couvre    par la même  quantité d'acide sulfurique, c'est-à-dire de  façon à former un superphosphate solubilisé  à environ     50 ,ô    seulement, lequel est. ensuite    soumis à l'attaque nitrique, puis à     l'ammo-          niation.     



  Le fait de faire porter l'attaque     sulfurique     initiale sur la totalité du phosphate procure  des avantages importants.  



  Les travaux de la titulaire ont établi,  en effet, que, bien que la quantité d'acide  sulfurique mis en     couvre    soit seulement la  moitié de celle qui serait nécessaire pour  obtenir un superphosphate normal, le com  plexe apathique du phosphate brut et sa  gangue subissent néanmoins des transforma  tions telles que les phases ultérieures du  traitement par l'acide nitrique et par l'ammo  niaque sont très avantageusement modifiées.  



  La formation des mousses et le dégage  ment de chaleur lors de l'attaque nitrique  sont considérablement réduits, ce qui sup  prime pratiquement toute perte d'azote.  



  On sait, d'autre part, que les difficultés  du traitement     d'ammoniation    proviennent  de l'épaississement de la bouillie au cours de  ce traitement, épaississement préjudiciable  à la rapidité et à l'homogénéité de     l'ammo-          niation.    Le fait de faire porter le     pré-traite-          ment    sulfurique sur la totalité du phosphate  brut conformément au troisième mode de  réalisation de ].'invention confère à la bouillie  résultant de cette attaque des qualités  telles qu'elle demeure, au cours de     l'ammo-          niation,    beaucoup plus fluide que dans les       autres    procédés,

   bien que contenant la       môme    quantité d'eau. Ceci permet d'aug  menter la vitesse d'introduction de l'ammo  niaque (ou du sel ammoniacal utilisé), d'où  une réduction du volume de l'appareillage.  



  A côté de ces avantages principaux, ce  mode de réalisation entraîne une simplifica  tion remarquable de la fabrication.  



  En effet, la totalité du phosphate à  mettre en     couvre    étant introduite en une      seule fois, on évite les risques d'erreur de  dosage et de répartition dans deux     appareils     différents.  



  Par ailleurs, le pré-traitement du phos  phate par l'acide     sulfurique,    qui équivaut,  dans ce troisième mode de réalisation, à la       fabrication    d'un superphosphate attaqué à  environ 50% seulement, est beaucoup plus  aisé à réaliser que la     fabrication    d'un super  phosphate ordinaire attaqué à environ     95%.     On peut effectuer ce pré-traitement sulfurique       dans    un simple malaxeur, car le superphos  phate à<B>50 01,,</B> évolue très rapidement et le  mûrissement en cave, qu'on a coutume de  faire subir au superphosphate normal, de  vient     superflu.     



  Bien entendu, le pré-traitement sulfu  rique peut également être     réalisé    dans une  installation ordinaire de fabrication de super  phosphate, et, dans ce cas, l'avantage de ce  mode de     réalisation    de     l'invention    se mani  festera par un débit plus important de       l'appareillage,    puisque l'attaque à     500/,)    est  beaucoup plus rapide que celle à<B>95%,</B> et  que, dans ce cas, le séjour en cave est superflu.  



  On a avantage, dans le cas     considéré,    à  effectuer le pré-traitement sulfurique suivant  l'invention à une température relativement  élevée, de l'ordre de 100  C, qu'on peut réali  ser pratiquement en     utilisant    de l'acide sul  furique chaud, tel par exemple     qu'il    sort des  chambres de plomb ou encore en     utilisant     un malaxeur isolé     thermiquement    ou à  double enveloppe de chauffage.  



  On ne sortira pas du cadre de l'invention  en mettant en     #uvre    de l'acide sulfurique  ou nitrique en excès sur la quantité minimum  nécessaire pour accomplir le procédé. Il y  aura lieu, dans ce cas, de neutraliser cet  excès d'acide par un apport supplémentaire  convenable d'ammoniaque ou d'une autre  base.    On donne ci-après un exemple de réali  sation de l'invention, selon la troisième va  riante considérée    On traite, par 510 kg d'acide sulfurique à  53  Baumé,     dans        un.    simple malaxeur bien    ventilé, une tonne de phosphate du Maroc  à 33% de     P205    et contenant, entre autres  impuretés, 9% de carbonate de chaux.  



  On obtient un superphosphate     dans    le  quel le taux d'attaque est de l'ordre de  50% (P205 insoluble: 10% environ). Ce pro  duit est reçu dans un malaxeur en même  temps que<B>1,150</B> kg d'acide nitrique à 36   Baumé. La     solubilisation    est rapide et com  plète     (P205        insoluble:    inférieur à     0,5%);    les  mousses sont peu abondantes, peu tenaces  et les pertes en azote     inférieures    à.<B>1%.</B>  



  La bouillie ainsi obtenue est enfin traitée  par     155    kg d'ammoniaque gazeux.  



  Quel que soit le mode de réalisation de  l'invention choisi, on voit que la quantité  d'acide sulfurique à mettre en     oeuvre    pour  réaliser     l'équilibre    moléculaire recherché est       nioléculairement    le 1/4 au moins de la quan  tité d'acide nitrique. Seule, la quantité de  phosphate brut soumis au     pré-traitement          sulfurique    varie du 1/ à la totalité.  



  Bien entendu, on ne sortirait pas du cadre  de l'invention en     réalisant    un procédé inter  médiaire entre les 3 variantes ci-dessus  décrites, quant à la quantité du phosphate  soumis au pré-traitement sulfurique.  



       L'égalité    moléculaire entre l'acide phos  phorique et le nitrate de chaux étant réa  lisée, l'engrais présente un rapport  
EMI0004.0036     
    Ce rapport convient à la plupart des  cultures. Si l'on tend à 1e diminuer en rédui  sant la quantité d'acide phosphorique com  plémentaire, on provoque la formation du  sel double     N03NH4,    5     (N03)2Ca,    10     H20,     qui est à éviter, ainsi qu'il a été exposé     ci-          dessus.     Au contraire, la valeur du rapport
EMI0004.0042  
    peut être augmentée sans inconvénient pour  la tenue de l'engrais,

   ce qu'on réalise en  portant la teneur moléculaire en acide  phosphorique total à une valeur supérieure  à la teneur en nitrate de chaux.     Dans    ce cas,  l'engrais obtenu contient, à côté du phos-           phate        bicalcique    et du nitrate     d'ammoniaque,     du phosphate mono- ou     bi-ammonique.     



  On a indiqué, dans ce qui précède, les  quantités théoriques d'acide à mettre en       oeuvre    dans la réalisation de l'invention.  Pratiquement, ces quantités pourront, être  légèrement différentes pour tenir compte clés  constituants secondaires des phosphates na  turels, par exemple le carbonate de chaux,  les matières organiques qui consomment de  l'acide sulfurique ou de l'acide nitrique.

      Le traitement par l'ammoniaque peut  être effectué soit avec du gaz ammoniac,  dilué ou non, soit avec une solution concen  trée d'ammoniaque, mais un mode opéra  toire préféré, conduisant à un produit final  d'une     stabilité    remarquable,     consiste    à uti  liser un sel ammoniacal dont le radical acide  n'entre pas dans le produit final et s'élimine  facilement, comme, par exemple, le carbonate  d'ammoniaque.

   La réaction s'effectue alors  suivant l'équation:    (9)     P04H3        -L        (N03)2Ca        +        C03(NH4)2    ---     P04CaH        -j-    2     N03NH4        -;-        C02        +        H\=0       Le gaz carbonique dégagé est utilisé à  nouveau pour fixer l'ammoniaque et revient  en fabrication.         Ix        sesquicarbonate    d'ammoniaque agit  dans les mêmes conditions que le carbonate  d'ammoniaque.

      Il. est évident qu'on peut incorporer à la  masse, soit en cours, soit en fin de fabrica  tion, des sels potassiques     et/ou    des sels azotés  pour obtenir finalement des engrais répon  dant à des dosages déterminés. Ainsi, l'addi  tion (le sulfate de potasse présente l'avantage  de donner un engrais contenant les trois  éléments fertilisants N, P, K.  



  En particulier, si, au produit résultant  de l'exemple relatif au troisième mode de       réalisation,    on incorpore une tonne de  chlorure de potassium, on obtient, après  séchage et granulation, un engrais complexe  riche, qui, compte tenu de l'évaporation (le  l'eau     au        cours    des     traitements        successifs.          dose        8".;,        d'azote,        lÜ '        de        P205    et     l.:>';@@     de K20.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé de fabrication d'un engrais con tenant du phosphate bicalcique et du nitrate d'ammonium, dans lequel du phosphate tri calcique est attaqué par l'acide sulfurique et l'acide nitrique de façon à le transformer entièrement en acide phosphorique à l'état libre, en sulfate et en nitrate de chaux, mélange qui est ensuite soumis à l'action . de l'ammoniaque ou d'un sel d'ammoniaque dont le radical acide n'entre pas dans le produit final, l'attaque par l'acide sulfurique étant effectuée sur un tiers au moins du phosphate naturel mis en oeuvre et avec une quantité de cet.

   acide correspondant à celle nécessaire à transformer au moins un tiers dudit phosphate en acide phosphorique, et les attaques par l'acide sulfurique et par l'acide nitrique étant effectuées de faon à obtenir un mélange contenant une quantité totale d'acide phosphorique se trouvant au moins à égalité moléculaire avec le nitrate de chaux. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication, dans lequel la quantité d'acide sulfurique em ployé correspond rnoléculairement à<B>If,</B> au moins de la quantité d'acide nitrique mis en ceuvre. .2.. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'on traite, avant l'attaque nitrique, 1/; au moins du phosphate naturel total par une quantité d'acide sulfurique, correspondant moléculairement à 1/4 au moins de la quantité d'acide nitrique mis en oeuvre, de faon à transformer cette partie du phosphate naturel en acide phosphorique et sulfate de chaux.

   3. Procédé selon la revendication, carac- térisé en ce < lue, l'on traite ',f2 au moins du phosphate naturel total par une quantité d'acide sulfurique correspondant moléculai- rement à 1/4 au moins de la quantité d'acide nitrique mis en oeuvre, de façon à transformer cette partie du phosphate naturel en super phosphate solubilisé à<B>95%.</B> environ. 4.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que la totalité du phosphate naturel mis en oeuvre est traitée préalable ment à l'attaque par l'acide nitrique, par une quantité d'acide sulfurique correspon dant moléculairement à 1/4 au moins de la quantité d'acide nitrique mis en couvre, de façon à transformer le phosphate naturel en superphosphate solubilisé à 50% environ. 5. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que l'attaque par l'acide sulfurique est réalisée à une température de l'ordre de 100 C'. environ. 6.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on emploie comme sel d'am moniaque du carbonate ou du sesquicarbo- nate, le gaz carbonique dégagé étant repris pour la production du carbonate d'ammo niaque.