Brevet FR2097025A1 — publié le 19720303

La présente invention concerne des procédés d'obtention d'engrais minéraux mixtes (complexes) qui trouvent de larges applications dans l'agriculture. On connait déjâ des procédés d'obtention d'engrais minéraux mixtes par traitement de l'acide phosphorique avec de l'ammoniac gazeux, fournissant ainsi une pulpe de phosphates qui est ensuite mélangée avec du nitrate ou du sulfate d'ammonium, puis additionnée de chlorure de potassium et séchée dans un séchoir a tambour ou a pulvérisation. Dans les procédés connus l'incorporation du chlorure de potassium å la pulpe phosphate-nitrate s'opère dans un mélangeur, la durée de contact entre le chlorure de potassium et la pulpe étant de 5 minutes et plus. Les inconvénients suivants sont inhErents aux procédés en question: 1) difficulté d'obtenir des engrais équilibrés en azote, en phosphore et surtout en potassium, due a la formation du nitrate de potassium et à l'épaississement de la pulpe à la suite de l'introduction du chlorure de potassium 2) diminution de la facilité de transport de la pulpe du fait de l'épaississement mentionné, ce qui complique l'admission de la pulpe au séchage. La présente invention se propose de supprimer les inconvénients précités. L'invention vise à modifier la durée de contact du chlorure de potassium avec la pulpe phosphate-nitrate dans un procédé de préparation d'engrais minéraux complexes, selon lequel on traite de l'acide phosphorique avec de l'ammoniac gazeux, ce qui conduit a une pulpe de phosphates qui est ensuite additionnée, en mélange avec du nitrate ou du sulfate d'ammonium, de chlorure de potassium et séchée dans un séchoir a tambour ou a pulvérisation. Conformément a l'invention, le problème ainsi posé est résolu en réalisant le contact entre le chlorure de potassium et la pulpe phosphate-nitrate pendant 1 å 90 secondes. La faible durée de contact permet d'écarter les risques de formation de nitrate de potassium et d'épaississement de la pulpe a la suite de l'Introduction du chlorure de potassium dans ladite pulpe, et par conséquent d'améliorer les propriétés physicomécaniques et physico-chimiques des produits visés, d'équilibrer enfin ceux-ci quant la teneur en éléments nutritifs. La facilité de transport de la pulpe est améliore et permet ainsi d'intensifier la marche des groupes de séchage, de réduire la consommation de chaleur et les pertes de produits visés. L'introduction du chlorure de potassium dans la pulpe phosphate-nitrate peut se faire avant le séchage de la pulpe, la durée de contact du chlorure de potassium avec la pulpe étant de 30 à 90 secondes. Le séchage de cette dernière est d'ailleurs opéré dans un séchoir a tambour ou a pulvérisation. En outre, dans le cas où le séchage de la pulpe est opéré dans un séchoir pulvérisation, l'introduction du chlorure de potassium dans la pulpe phosphate-nitrate peut se faire au stade de séchage de la pulpe, la durée de contact du chlorure de potassium avec cette dernibre étant de 1 à 30 secondes. Pour obtenir un produit final pouvant être utilisé avec le maximum d'efficacité, il est recommandé, à l'issue du séchage de la pulpe, de mettre le produit final pulvérulent sous forme de granules en le soumettant à un pressage à des temtdratures comprises entre 60 et 1100C et sous des pressions spécifiques allant de 1, 5 à 3,5 t/cm2, et de concasser ultérieurement la matière résultant de la. compression. Lors de la granulation se fait un séchage complet de la matière, de sorte que la teneur en eau est réduite à 0,3 - 0,6%, les granules qui en résultent présentent des propriétés physicomécaniques intéressantes. L'opération de granulation est économique et facilement contrôlable. Dans le cas où le séchage de la pulpe se fait dans un séchoir à pulvérisation,-on a intérêt à capter dans des cyclones les fines du produit final entralnées hors du séchoir par les gaz de séchage et à les retourner au séchoir indiqué. En outre, si l'on opère le séchage de la pulpe dans un séchoir à pulvérisation, il sera rationnel de capter dans des cyclones et de retourner au séchoir indiqué le produit final séparé par tamisage au cours de la granulation. Le procédé, objet de l'invention, de préparation des engrais minéraux complexes est mis en oeuvre de la manière suivante. On introduit de l'acide phosphorique, par portions, dans un réacteur dans lequel il est soumis à un traitement par de l'ammoniac gazeux à un pH de 4 à 4,5. 11 en résulte une pulpe de phosphates constituée par un mélange des phosphates mono- et diammoniacaux, le dernier représentant environ 108 de la totalité. S'il s'a vère nécessaire d'augmenter le taux en phosphate diammoniacal et d'améliorer la fluidité de la pulpe, on porte le pH à 7. Pour préparer la pulpe phosphate-nitrate, on ajoute à ladite pulpe de phosphate, du nitrate d'ammonium cristallisé. En outre, on peut préparer la pulpe phosphate-nitrate en ajoutant du nitrate ou du sulfate d'ammonium à l'acide phosphorique avant de traiter celui-ci par de l'ammoniac gazeux. Pour obtenir la pulpe phosphate-nitrate qui se présente sous forme d'un mélange de pulpe de phosphates avec du nitrate d'ammonium, on peut partir d'un mélange des acides phosphorique et nitrique que l'on soumet également au traitement par de l'ammo- niac gazeux. Dans la pulpe phosphate-nitrate ammonique, on introduit le chlorure de potassium sous forme d'une poudre ou d'une solution aqueuse. Pour éviter la conversion (formation de nitrate de potassium) et l'épaississement de la pulpe, on assigne à la durée de contact de cette dernière avec le chlorure de potassium les limites fixées à 30 et 90 secondes. On etvote ultérieurement la pulpe au séchage qui est réalisé dans un séchoir à tambour ou à pulvérisation. Le régime thermique des séchoirs est choisi de façon telle que l'humidité résiduelle du produit final ne dépasse pas 1%. Le produit final ainsi obtenu est une poudre presentant la granulométrie suivante fraction de 1 à 3 mm - 10%, fraction de 0,5 à 1 mm - 20%, fraction ç 0,5 mm - 70%. I1 est encore a noter qu'après le traitement par l'ammoniac gazeux on peut envoyer immédiatement au séchage la pulpe phosphatenitrate obtenue, en admettant simultanément (directement au cône de dispersion) du chlorure de potassium sous forme d'une poudre ou d'une solution aqueuse. Dans ce cas la durée de contact du chlorure de potassium avec la pulpe est de 1 à 30 secondes. On obtient une matière pulvérulente de composition granulométrique suivante fraction > 3 mm - 20%, fraction de 1 à 3 mm - 30%, fraction de 0,5 à 1 mm - 20%, fraction Lorsqu'on réalise le séchage de la pulpe dans un séchoir à pulvérisation, il est utile de capter dans les cyclones les fines du produit final entrainées hors du séchoir par les gaz de séchage, pour le retourner au séchoir en question. On obtient par là un grossissement des fines du produit final pulvérulent et sa polydispersité voulue. Pour obtenir des engrais minéraux particulièrement stables, ne pouvant pas s'agglutiner, donc pouvant etre utilisés avec le maximum d'efficacité, on effectue après séchage la granulation du produit final pulvérulent séché. Dans ce cas le régime thermique des séchoirs est choisi de façon à ce que la matière pulvérulente arrivant a la granulation ait une température de 60 à 900C et une humidité résiduelle de 2 à 3%, ce qui garantit une bonne plasticité de la matière. La granulation de ladite matière pulvérulente se fait par pressage de celle-ci en formant une bande compacte rigide que l'on soumet au concassage et au classement. La masse spécifique apparente de la matière pulvérulente arrivant au pressage conditionne les propriétés de la bande comprimée obtenue. Ainsi, par exemple, plus grande est la masse spécifique apparente de la matière, plus forte en sera la compacité de tassement dans la bande (et d'autant moindre sera la porosité de celle-ci). La compression de la matière en poudre est réalisée aux pressoirs à rouleaux. Grâce aux efforts développés pendant le pressage, les rouleaux se réchauffent jusqu'à une température de 60 à 1100C, ce qui permet de sécher complémentairement la bande, la teneur en eau étant réduite à 0,3 à 0,6%. Le pressage de la matière en poudre s'opère sous une pression spécifique de 1,5 à 3,5 t/cm. Après le concassage et le classement, le produit fini revêtant l'aspect de granules d'une taille voulue quelconque est envoyé à l'emballage, par exemple en sacs de polyéthylène ou de papier. Pendant le concassage, le classement et l'emballage il y a refroidissement du produit fini jusqu'à la température de 400C. On a intéret à capter dans les cyclones les fines du produit visé, séparées par tamisage au stade de granulation par pressage, et à les recycler dans le séchoir sus-mentionné où s'opère le séchage de la pulpe. L'opération de granulation peut être effectuée par un mode connu quelconque, par exemple dans des granulatéurs à tambour.Toutefois, on ne garde pas alors les avantages dont on bénéficie en cas de granulation par compression. Il découle de ce qui vient d'être exposé que le procédé, objet de l'invention, permet de mécaniser et d'automatiser la totalité des opérations de fabrication d'engrais minéraux mixtes. La présente invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants de fabrication d'engrais minéraux mixtes. Exemple 1. On mélange 136,6 kg d'acide phosphorique (d 30% évalué en P205) avec 161,3 kg de nitrate d'ammonium cristallisé, puis on traite par de l'ammoniac gazeux jusqu'd ce que le pH soit égal à 4. La pulpe phosphate-nitrate obtenue emprunte une canalisation longue de 10 m qu'elle parcourt à une vitesse de 0,5 m/sec. Sur cette canalisation, on trouve une buse située à 3 m de l'ex trémité de départ (suivant le sens de cheminement de la pulpe) et au travers de laquelle on introduit, à l'aide d'air chaud, 119 kg de chlorure de potassium en poudre. Dans le tronçon de la canalisation compris entre 3 et 10 m, la pulpe phosphate-nitrate est mélangée pendant 60 secondes avec le chlorure de potassium. Le mélan- ge de la pulpe phosphate-nitrate avec le chlorure de potassium est amené ensuite dans un séchoir à pulvérisation où l'on réalise le séchage jusqu't une humidité résiduelle de 1%. Le produit obtenu se présente sous forme d'une poudre cristalline blanc-grisâtre ayant une granulométrie inférieure à 0,5 mm ( ~ 90%). Le produit obtenu titre 12% d'azote, 12% de phosphore, (calculé en P205) et 12% de potassium (calculé en K2O). Exemple 2. On mélange 236,6 kg d'acide phosphorique (d 30% évalué en P205) avec 161,3 kg de nitrate d'ammoni'arn fondu, puis on traite par de l'ammoniac gazeux jusqu'à ce que le pH soit égal à 4. La pulpe phosphate-nitrate ainsi obtenue est envoyée au séchage, dans un séchoir à pulvérisation. Simultanément, on admet au séchoir, directement au cbne de dispersion, 119 kg de chlorure de potassium en poudre. On prend soin de faire durer le contact du chlorure de potassium avec la pulpe pendant 10 secondes. La pulpe phosphate-nitrate enrichie en potassium est séchée jusqu'd une humidité résiduelle de 2%. Les fines du produit visé entrainOeshars du séchoir par les gaz de. séchage, ayant une température de 1100C, sont captées dans des cyclones et recyclées au séchoir, directement, au cône de dispersion.On obtient par là une moindre fragmentation et une poly dispersité imposée du produit pulvérulent obtenu. Le produit séché qui a une température de 800C est envoyé aux pressoirs à rouleaux où l'on forme sous une pression spécifique de 3 t/cm2 une bande compacte rigide tout en séchant jusqu'd une teneur en eau de 0,3%. La bande résultant de la compression est concassée et criblée. Les fines résultant du criblage, effectué après le concassage de la bande obtenue par pressage, sont captées dans des cyclones pour être recyclées au séchoir, directement au cône de dispersion. Le produit obtenu est emballé dans des sacs de polythène, la température du produit étant de 400C. Le produit final est un engrais minéral granulé dont la composition granulométrique est la suivante : fraction 1 à 3 mm 95%, fraction ) 3 mm - 4%, fraction ( 1 mm - 18. Ce produit titre 12% d'azote, 12% de phosphore (calculé en P205), et 12% de potassium (évalué en K2O). Exemple 3. On mélange 236,6 kg d'acide phosphorique (d 30% évalué en P205) avec 270,9 kg d'acide nitrique à 47%, puis on traite par de l'ammoniac gazeux jusqu'à ce que le pH soit égal à 4. On ajoute à la pulpe phosphate-nitrate résultante 119 kg de chlorure de potassium, en procédant ainsi qu'il est décrit dans l'exemple 1. La durée du mélange du chlorure de potassium avec la pulpe est de 60 secondes. Le mélange de la pulpe phosphate-nitrate avec le chlorure de potassium est envoyé ultérieurement vers un séchoir à tambour où il est séché jusqu't une humidité résiduelle de 1t. Le produit obtenu est une poudre cristalline blancgrisâtre dont les particules ont une taille inférieure à 5 mm (90%). I1 contient 12% d'azote, 12% de phosphore (calculé en P205) et 12% de potassium (évalué en Exemple 4. On mélange 210 kg d'acide phosphorique (a 75% évalué en P205) avec 430 kg d'acide nitrique à 47%, puis on traite par de l'ammoniac gazeux jusqu'à ce que le pH soit égal à 4. On ajoute a la pulpe phosphate-nitrate résultante 177,5 kg de chlorure de potassium en poudre, en procédant ainsi qu'il est décrit dans l'exemple 1. La durée du mélange du chlorure de potassium avec la pulpe est de 90 secondes. Le mélange de la pulpe phosphate-nitrate avec le chlorure de potassium est ultérieurement envoyée vers un séchoir à tambour où il est séché jusqu'à une humidité résiduelle de 2%. Le produit séché, qui a une température de 900C, est envoyé aux pressoirs à rouleaux où l'on forme sous la pression spécifique de 3,5 t/cm2 une bande compacte rigide tout en séchant jusqu'S une teneur en eau de 0,3%. La bande résultant de la compres sion est concassée et le matériau obtenu classé. Le produit finalement obtenu est emballé dans des sacs de polythène, la température du produit est de 40 C. Le produit final est un engrais minéral granulé dont la composition granulométrique est la suivante : fraction 1 à 3 mm 95%, fraction ) 3 mm - 4%, fraction K2O). Exemple 5. On traite par de l'ammoniac gazeux 236,6 kg d'acide phosphorique à 30% (calculé en P205) jusqu'S ce que le pH soit Egal à 4. On mélange 230 kg de la pulpe de phosphate ainsi obtenue avec 238 kg de sulfate d'ammonium cristallin. L'introduction du chlorure de potassium (83,4 kg) dans la pulpe phosphate-nitrate, le séchage de la pulpe et la granulation du produit séché sont réalisés conformément à l'exemple 2. Le produit final obtenu est un engrais minéral granulé ayant la composition granulométrique suivante : fraction 1 à 3 mm - 95%, fraction 3 mm - 4%, fraction Lorsqu'on traite différents sols par les engrais minéraux complexes (N P K) préparés selon le procédé conforme à l'invention, on constate une augmentation de la récolte, comme le montrent les résultats ci-après pour les espèces cultivées suivantes (quintaux/ha) : cotonnier et coton brut 15 froment d'hiver (blé) .......... 11 betterave à sucre (racine) ........... 105 pommes de terre (tubercules) ......... 90 lin (fibre) ......................... 2,25 Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'obtention d'engrais minéraux composés, par traitement de l'acide phosphorique avec de l'ammoniac gazeux, cette opération fournissant une pulpe de phosphates qui, additionnée de nitrate ou de sulfate d'ammonium, donne une pulpe phosphatenitrate, dans laquelle on introduit du chlorure de potassium et qu'on sèche dans un séchoir à tambour ou à pulvérisation, ledit procédé étant caractérisé par le fait que le contact du chlorure de potassium avec la pulpe phosphate-nitrate est réalisé pendant 1 à 90 secondes. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'introduction du chlorure de potassium dans la pulpe phosphate-nitrate est effectuée avant le séchage de la pulpe, la durée de contact du chlorure de potassium avec la pulpe étant de 30 à 90 secondes. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lors du séchage de la pulpe dans un séchoir à pulvérisation, on introduit le chlorure de potassium dans la pulpe phosphates nitrate au stade de séchage de la pulpe, la durée de contact du chlorure de potassium avec la pulpe étant de 1 a 30 secondes. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'à l'issue du séchage de la pulpe on effectue la granulation du produit visé pulvérulent séché à une température de 60 à 1100C et sous une pression spécifique de 1,5 à 3,5 t/cm2, suivie du concassage de la matière résultant de la compression. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que,lors du séchage de la pulpe dans un séchoir à pulvérisation,les fines du produit visé,entralnées hors du séchoir par les gaz de séchage, sont captées dans des cyclones pour être recyclées dans le séchoir sus-mentionné. 6 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que,lorsqu'on réalise le séchage de la pulpe dans un séchoir à pulvérisation, les fines du produit visé, séparées par tamisage au stade de granulation, sont captées dans des cyclones pour être recyclées dans le séchoir susmentionné. 7 - Engrais minéraux complexes obtenus par mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6.