CH402901A - Procédé pour extraire la partie phosphorique d'un phosphate calcique naturel et utilisation du produit obtenu par ce procédé pour la préparation d'engrais - Google Patents

Description

  Procédé pour extraire la partie phosphorique d'un phosphate     calcique    naturel  <B>et</B>     utilisation   <B>du produit obtenu par ce procédé pour la préparation d'engrais</B>    On sait que le superphosphate concentré, désigné  sous le nom de Super Triple, est obtenu en attaquant  un phosphate calcique naturel par de l'acide phos  phorique, conformément à l'équation  (1)     Ca3(P04)2        -I-    4     43P04    = 3 Ca     (H@P04)@          Etant    donné que les phosphates naturels ne con  tiennent pas seulement du phosphate     tricalcique,    mais  d'autres substances en proportion variant suivant  l'origine du minerai,

   la     quantité    d'acide phosphorique  pratiquement employée pour la fabrication du phos  phate     monocalcique    est nettement supérieure à celle  calculée d'après l'équation (1).  



  L'action de l'acide phosphorique, d'une part, pro  voque la formation de produits gazeux - qui s'éli  minent - et, d'autre part, laisse des résidus solides  qui chargent le produit obtenu, qui est principale  ment le phosphate     monocalcique,    et en diminuent la  richesse en     P205.     



  En outre, l'acide phosphorique     utilisé    pour l'atta  que du phosphate naturel doit être un acide titrant       de        52    à     55        1%        de        P205        pour        obtenir        un        produit        con-          centré.    Or la fabrication d'un acide d'une telle con  centration est coûteuse, qu'elle soit exécutée par atta  que des phosphates naturels par l'acide sulfurique ou  par production électrochimique de phosphore élémen  taire et combustion de ce dernier.  



  Par ailleurs, la manipulation de l'acide phospho  rique concentré donne lieu à une usure très impor  tante des appareillages.  



  En bref, lorsqu'il s'agit de fabriquer un super  phosphate concentré, dit super triple, c'est-à-dire un  phosphate     monocalcique    impur contenant en moyenne       45        %        de        P205,

          il        est        peu        rationnel        de        vouer        le        plus     grand soin à la préparation à grands frais d'acide  phosphorique aussi pur et aussi concentré que pos-         sible    (52 à 55     'o/o        P205),    pour ensuite ne l'employer  qu'à l'attaque de minerais phosphatés moins riches  et     finalement    obtenir un produit appauvri par la  charge des impuretés solides du phosphate naturel  attaqué.  



  Dans la     ;fabrication    du superphosphate simple,  les phosphates naturels sont attaqués par de l'acide  sulfurique avec formation prépondérante du phos  phate     monocalcique,        accompagné    de faibles quantités  de phosphate     bicalcique    et d'acide phosphorique,

   ce       dernier    permettant     d'obtenir    un engrais dont le taux  de     solubilisation    à l'eau est     maximum    et d'éviter le  phénomène de la rétrogradation partielle du phos  phate     monocalcique    en phosphate     bicalcique.    L'équa  tion     globale    de l'attaque conduisant au superphos  phate simple est la suivante  (2)     Ca3        (P04)2        -I-    2     42S04    = Ca     (42P04)

  2        -I-    2     CaS04     bien qu'il soit démontré qu'en un premier temps  l'acide     sulfurique        agissant    selon l'équation  (3)     Ca3        (P04)2        -i-    3     42S'04    = 2     43P04        -i-    3 Ca     S04     produise d'abord de l'acide phosphorique, lequel à  son tour attaque le phosphate encore intact pour for  mer le sel     monocalcique    conformément à l'équation  (1).

   La réaction du premier temps est rapide et la  masse reste fluide pendant un temps appréciable,  puis devient peu à peu pâteuse et finalement consis  tante au fur et à mesure que s'opère la cristallisa  tion des     produits    :     sulfate    de calcium et phosphate       monocalcique.     



  Lors de     l'attaque    du phosphate tricalcique par  l'acide sulfurique avec formation d'acide phosphori  que, le phosphate     monocalcique    formé en présence  de l'acide phosphorique formé reste d'abord plus ou  moins en solution, suivant les conditions de concen-      cation et de température du mélange réactionnel ;  lorsque la concentration du phosphate     monocalcique     croit aux dépens de l'acide phosphorique,     ce    phos  phate passe en quantités prépondérantes en phase       solide    cristallisée.

   En solutions diluées dans l'eau, le  phosphate     monocalcique    subit un dédoublement par  tiel en acide phosphorique et phosphate     bicalcique,     ce dernier étant insoluble dans l'eau. On peut donc,  en opérant sous certaines conditions, séparer dans le  superphosphate ordinaire la partie soluble dans l'eau  (acide phosphorique excédentaire et phosphate     mono-          calcique),    puis précipiter dans la solution, par addi  tion de la quantité nécessaire de chaux, tout le     P.O,,     à l'état de sel     bicalcique.    Il faut, bien entendu, qu'au  préalable, on ait solubilisé au maximum le     P,O:j    du  phosphate naturel.  



  De cette façon, on obtient un produit concentré  en     P,O5,    mais malheureusement sous une forme  phosphate     bicalcique    insoluble dans l'eau et ne se  prêtant pas à la fabrication d'engrais granulés faci  lement assimilables par les plantes.  



  La présente invention comprend un procédé pour  extraire la partie phosphorique d'un phosphate calci  que naturel et l'utilisation du produit obtenu par ce  procédé pour la préparation d'engrais. Ce procédé  évite l'inconvénient signalé ci-dessus, c'est-à-dire  qu'il conduit à un produit soluble dans l'eau, se prê  tant à la .fabrication d'engrais facilement assimila  bles par les plantes, en particulier de superphosphate  et d'engrais complexes binaires ou     ternaires.     



  Le procédé de l'invention consiste à attaquer un  phosphate calcique naturel avec de l'acide sulfurique ;  il est caractérisé en ce que l'on conduit cette attaque  dans des conditions telles qu'il se forme une phase  liquide constituée par une solution concentrée de  phosphate     monocalcique    dans de l'acide phosphori  que et une phase solide renfermant, à l'état cristallisé,  le sulfate de calcium formé, puis en ce que l'on sé  pare la phase liquide de celle solide. C'est cette  phase liquide qui se prête très avantageusement à la  fabrication d'engrais. La séparation des deux phases  s'opère par des moyens mécaniques tels que filtra  tion, centrifugation.  



  Les conditions de l'attaque du phosphate naturel  peuvent être telles que, pratiquement, la totalité du       P,@O5    contenu dans le phosphate naturel mis en     oeu-          vre    se trouve dans la phase liquide. Les conditions  de l'attaque sont la concentration et la quantité de  l'acide sulfurique mis en     oeuvre,    ainsi que la ou les  températures auxquelles l'attaque et la séparation  sont conduites.  



  Le procédé de l'invention présente l'avantage que  la phase liquide à laquelle il conduit est moins corro  sive que l'acide phosphorique seul et elle n'a pas à  être concentrée pour être utilisée pour la fabrication  d'engrais.  



  Pour fabriquer le superphosphate concentré, on  neutralise l'acide phosphorique libre de la phase li  quide par la quantité voulue de phosphate naturel,  après quoi on termine la préparation du produit par    les méthodes usuelles de granulation, de séchage et  de classement des grains.  



  On     réalise    alors les avantages suivants  1.     L'engrais    résultant est moins chargé d'impuretés  que ce n'est le cas avec le procédé habituel, puisque  ses impuretés ne proviennent que d'une partie du  phosphate naturel mis en     oeuvre,    à savoir celle utilisée  pour la neutralisation de l'acide phosphorique de la  phase liquide<B>;</B> on peut, de ce fait, valoriser des phos  phates relativement pauvres en     P,O,,    ;  2. La durée de l'ensemble des opérations est plus       courte    que lorsqu'il faut procéder à la fabrication de  l'acide phosphorique par voie humide, d'abord, puis  à celle du super triple, ensuite.  



  Pour fabriquer des engrais complexes binaires ou  ternaires, on incorporera à la phase liquide obtenue  par le procédé de l'invention, à l'endroit et au mo  ment opportuns, des adjuvants azotés et/ou potassi  ques tels que, par exemple, l'ammoniaque, les sels  de potassium ou même l'acide nitrique et éventuelle  ment l'acide     sulfurique,    ce qui permet d'obtenir le  type d'engrais désiré.  



  On pourra aussi ajouter ou non du phosphate       bicalcique.     



  Lors de la mise en     aeuvre    du procédé de l'in  vention, après avoir séparé mécaniquement la plus  grande partie de la solution de phosphate     monocal-          cique    dans l'acide phosphorique, on peut ajouter au  résidu pâteux de l'eau et éventuellement de l'acide       sulfurique    en quantités suffisantes     pour    permettre  l'extraction aussi complète que possible de la partie  soluble sans avoir de     rétrogradation    en phosphate     bi-          calcique.    On obtient alors une solution relativement  diluée à laquelle on ajoute de la chaux, ce qui pré  cipite du phosphate     bicalcique    ;

   ce dernier pourra  être utilisé, dans la préparation du superphosphate,  pour la neutralisation de l'acide phosphorique de la  phase liquide, concurremment ou non avec le phos  phate naturel.  



  Il est naturellement possible de conduire le pro  cédé de l'invention de façon que la quantité de phos  phate     bicalcique    obtenue comme il vient d'être in  diqué corresponde parfaitement à celle de l'acide  phosphorique devant être neutralisé pour la fabri  cation du superphosphate, ce qui permet d'obtenir  un phosphate     monocalcique    concentré et technique  ment pur, exempt des impuretés solides apportées  par le phosphate naturel. La solubilisation du phos  phate naturel est alors effectuée en deux temps, elle  est moins poussée dans son premier stade, qui est  celui du procédé de l'invention.  



       Quel    que soit le mode d'exécution du procédé  de l'invention, celui-ci permet toujours d'obtenir une  solution de phosphate     monocalcique    dans l'acide  phosphorique; on peut facilement retirer ce sel par  cristallisation et éventuellement évaporation de ladite  solution.  



  L'opération de granulation des engrais, avec re  cyclage possible du fin, n'offre pas de difficultés.  Quant au séchage final des engrais, s'il est néces-           saire,    il ne nécessite pas plus de calories que les  procédés habituels.  



  Le fait que l'on dispose habituellement d'acide       sulfurique        de        contact        d'un        titre        de        98        %        en        mono-          hydrate    rend possible un lessivage méthodique des ré  sidus insolubles sans trop grande dilution des solu  tions. On peut alors établir le bilan d'eau le plus  approprié aux circonstances particulières avec un plus  large choix de possibilités.  



  Voici, à titre d'exemple, en se référant au des  sin annexé, comment le procédé de l'invention peut  être exécuté et le liquide qu'il permet d'obtenir uti  lisé pour la fabrication d'engrais, en particulier de  superphosphate concentré.  



  On utilise comme matières premières de l'acide       sulfurique    à     98        -%        stocké        dans        un        réservoir    1     et        du          phosphate        naturel        dosant        72    à     73        %        de        phosphate          tricalcique    contenu dans un silo 2 muni d'une trémie.

    Ce phosphate est envoyé dans une cuve d'attaque 3  en passant par un doseur 4 et sur un tiroir réglable  5 qui dirige une partie du phosphate sur un trans  porteur 6. L'acide sulfurique soutiré du réservoir 1       passe        dans        un        bac    7     où        il        est        dilué        jusqu'à        70        1%     et cet acide dilué est envoyé dans la cuve 3.

   L'ins  tallation est réglée pour que cette cuve reçoive le  phosphate et l'acide dans la proportion de 1000 kg       de        phosphate        et        740        kg        d'acide    à     70,%.        L'équation     globale de la réaction est la suivante    (4) 2     Ca3        (P0,)2        -;

  -    5     H,SO4    _  2     H#,PO4    + Ca     (H.P0,)2    + 5     CaS04       On maintient la masse se trouvant dans la cuve  3 à une température voisine de     80     C, ce qui per  met la cristallisation du sulfate de calcium à l'état  de     bi-hydrate,    tandis que le phosphate     monocalcique     reste dans la phase liquide avec l'acide phosphorique.  



  La solution de phosphate     monocalcique    dans  l'acide phosphorique produite, comme phase liquide,  dans la cuve d'attaque 3 est séparée par filtration et  envoyée dans un bac 8 d'où elle     est'pompée    dans un       malaxeur-granuleur    9. Elle est mélangée dans ce der  nier avec du phosphate naturel arrivant par le trans  porteur 6. Ce phosphate neutralise l'acide phosphori  que de la solution.  



  La proportion de phosphate naturel introduite  dans le malaxeur 9 est d'environ un cinquième de la  quantité globale mise en     aeuvre,    ce qui réduit     dans     la même mesure la proportion d'impuretés solides  provenant du phosphate. Le fin résultat du tamisage  d'opérations précédentes est également introduit dans  le malaxeur 9 où     s'effectue    la granulation du phos  phate     monocalcique    et une prise en masse qui permet,  sous des conditions favorables, d'obtenir une bonne  granulation.  



  Le produit granulé, qui n'est pas encore calibré  par tamisage, est envoyé dans un cylindre 10 où il  subit un séchage par une partie de l'air entrant en  11 et porté à la température convenable, courant  d'air qui, aspiré par un ventilateur 12, passe en sor  tant du cylindre 10 dans un cyclone 13 où il aban-    donne la poussière     entraînée,    poussière qui est ren  voyée avec le     fin.    dans le     malaxeur-granulateur    9.  



  Le produit séché est alors tamisé dans un appa  reil classique 14, après avoir passé par un émotteur  14a, les     grains    calibrés à la dimension désirée étant  déversés par un transporteur 15 dans un magasin de  stockage 16.  



  Le résidu solide restant dans la cuve d'attaque  3 après séparation de la phase liquide est transféré  dans une cuve 17 où il subit un complément d'atta  que par de l'acide sulfurique extrait du réservoir 1 ;       cet        acide,        qui        est    à     98        '%        en        arrivant        dans        la        cuve     17 s'y trouve dilué     par    la solution provenant du la  vage méthodique des résidus précédents.  



  Le liquide de lavage du résidu se trouvant dans  la cuve 17 s'écoule     dans    un bac 18 d'où il est repris  par une pompe 19 pour être envoyé dans le bac 7  où il sert à diluer l'acide     sulfurique    concentré.  



  Le produit solide restant     dans    la cuve 17 après  lavage est transféré dans un appareil 20 de lavage  final avec de l'eau arrivant en 21. L'eau de lavage  s'écoule dans un bac 22 d'où elle est envoyée par  une pompe 2.3 dans la cuve 17 où elle dilue l'acide  à 98     1/o    arrivant dans cette cuve. Les résidus de la  vage sont évacués de l'appareil 20 et     s'amassent    en  24.  



  L'air chaud entrant en 11 est     dirigé    en     partie     dans le cylindre 10 comme indiqué ci-dessus, en par  tie dans le malaxeur 9 par une     conduite    25 et en  partie dans les cuves 3 et 17 par une conduite 26.  



  Les     gaz    dégagés lors des attaques dans les cuves  3 et 17 sont envoyés par une conduite 27 dans des  chambres de lavage 28 desquelles ils sont extraits par  un ventilateur 29 qui les évacue par une cheminée  30 avec les gaz venant du cyclone 13.  



  Les gaz sortant du malaxeur 9 sont envoyés aux  chambres de lavage 28 par une conduite 31.     Ces     chambres sont     alimentées    en eau par une conduite  32. et leurs eaux de lavage sont évacuées en 33.  



  Selon l'exemple qui vient d'être décrit, on obtient  à partir d'une tonne de phosphate naturel les quan  tités suivantes de     superphosphates    concentrés       a)        675        kg        de        produit    à     48,5'%.        P205,        humidité          10'%        environ,

          lorsque        le        séchage        dans        le        ma-          laxeur    9 est effectué à l'air froid.  



       b)        635        kg        de        produit    à     51        %        P205,        humidité    4     %     lorsque le séchage dans. le malaxeur 9 est     effectué     à l'air chaud.

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé pour extraire la partie phosphorique d'un phosphate calcique naturel, par attaque de ce der nier avec de l'acide sulfurique, caractérisé en ce que l'on conduit cette attaque dans des conditions telles qu'il se forme une phase liquide constituée par une solution concentrée de phosphate monocalcique dans de l'acide phosphorique et une phase solide renfer mant, à l'état cristallisé, le sulfate de calcium formé, puis en ce que l'on sépare la phase liquide de celle solide. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on conduit ladite attaque dans des con ditions telles que pratiquement la totalité des com posés du phosphore se trouve dans la phase liquide. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que lesdites conditions sont la concentration et la quantité de l'acide sulfurique mis en aeuvre, ainsi que la ou les températures auxquelles l'atta que et la séparation sont conduites. REVENDICATION II Utilisation de la phase liquide obtenue par le procédé selon la revendication I pour la préparation d'engrais, comprenant la neutralisation au moins par tielle de l'acide phosphorique présent.

   SOUS-REVENDICATIONS 3. Utilisation selon la revendication II, pour la fabrication de superphosphate, caractérisée en ce que l'on neutralise l'acide phosphorique de la phase li quide avec du phosphate bi- ou tricalcique. 4. Utilisation selon la revendication II et la sous- revendication 3, caractérisée en ce que ledit phos phate tricalcique est un phosphate naturel. 5. Utilisation selon la revendication II, pour la fabrication d'engrais complexes binaires. 6.

   Utilisation selon la revendication 11, pour la fabrication d'engrais complexes ternaires.