Brevet FR2223335A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne un nouveau procédé utile pour réduire la pollution de ltair due à des poussières d'en- grais. Plus particulièrement, irinvention concerne un nouveau procédé perfectionné de fabrication d'engrais granulaires qui ont moins tendance à dégager des particules de poussières restant en suspension dans air. L'invention concerne en outre des procédés de fabrication d'engrais granulaires ayant la propriété de former peu de poussières, qui consistent à pulvériser les engrains granulaires avec des solutions aqueuses de composés azotés à l'extrémité de sortie du refroidisseur du produit séché à chaud' le dégagement de poussières dtengrais pendant la fabrication, la manutention, le transfert et ltutilisation de tels engrais secs pose un problème qui devient de plus en plus gra ve. L'inquiétude actuelle de plus en plus grande en ce qui concerne la pollution de l'atmosphère et ses effets éventuels du point de vue écologique est souvent invoquée Il est très difficile d'éliminer totalement les particules de poussières en tramées par les gaz dans les cheminées des installations de fabrication engrais;; Toutefois, dans l'industrie de fabrication des engrais, on connaît bien des appareils et des procédés permettant de réduire la concentration des particules dans les gaz évacués dans l'atmosphèreO Ces appareils comprennent des séparateurs électrostatiques, des collecteurs à filtre en étoffe, des épurateurs, des collecteurs mécaniques tels que des séparateurs du type cyclone par voies humide et sèche.Une installation destinée à empêcher le dégagement à partir drinstal lations de fabrication d'engrais de déchets comprenant des poussières et des fumées est décrite dans le brevet des Etats Unis drkmérique NO 3 499 7310 Btinstallation décrite dans ce brevet utilise des séparateurs du type cyclone à la fois par voie humide et par voie sèche ainsi que des épurateurs' Il est également bien connu dtutiliser de 12 eau et une solution aqueuse pulvérisée dans des incinérateurs et dans des séchoirs pour les matières granulaires afin de réduire la concentration des particules en suspension dans l'airs le brevet des Etats-Unis dtAmérique NO 3 264 084 décrit un éliminateur de poussières utilisé avec un séchoir rotatif et ltutilisation de solutions dthydroxyde de potassium et de ligno-sulfonates qui sont pulvérisées sur la matière dans le séchoir pour éviter le dégagement de poussières. Toutefois, la granulométrie est le principal facteur limitatif dans ltutilisation des séparateurs du type cyclone par voie sèche pour la réduction de la poussière en suspension dans ltaire L'efficacité de séparation des,cyclones fonctionnant à sec diminue rapidement avec des particules d'un diamètre inférieur à 10 microns. les cyclones fonctionnant par voie humide plus complexes et plus coûteux sont aussi plus efficaces pour débarrasser des courants d'air de petites particules, mais les cyclones fonctionnant par voie humide exigent un appareillage supplémentaire tel que des épurateurs pour débarrasser le courant d1air des matières solides, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'bmérique NO 3 499 731précité les cyclones foncionnant par voie sèche sont utilisés conjointement au nouveau procédé perfectionné pour réduire la concentration des poussières d'engrais dégagées avec les gaz évacués dans l'atmosphère ambiante, ledit procédé faisant objet de la demande de brevet des Etats-Unis dtamérique NO 83 105 déposée le 22 Octobre 1970 au nom de James Ee SEYMOUR. le problème posé par le dégagement de poussières pendant la manutention et l'utilisation des engrais a déjà été résolu en partie par la production et la distribution d'engrais granulaires à la place des produits pulvérulents0 Toutefois, les opérations peu efficaces de triage associées à l'attrition des granules en raison de leurs caractéristiques physiques et des forces mécaniques exercées sur eux pendant les opérations de manutention favorisent la formation de poussières et de particules de petite dimension0 les petites particules d'engrais sont mises facilement en suspension dans l'air aux endroits où s'effectue le transfert de la matière, par exemple les trémies d'élévateurs ou dispositifs de levage, les trémies de convoyeurs, les élévateurs, les transporteurs et dans les opé rations de chargement et d'emballage en vrac. La présente invention concerne un procédé perfectionné de fabrication d'engrais granulaires qui dégagent beaucoup moins de poussières en suspension dans l'air pendant leur manutention, leur transport et leur utilisation0 le procédé perfectionné consiste à pulvériser sur les granules dtengrais une solution aqueuse d'un sel contenant de l'azote à l'extrémité de sortie du refroidisseur du produit séché dans un four.Pour obtenir les meilleurs résultats, seule la fraction triée du produit séché dans le four entre dans le refroidisseur de manière à obtenir une couverture maximale de la surface des granules par la solution pulvérisée0 La solution aqueuse pulvérisée selon ltinven- tion lie les petites particules d'engrais analogues à des particules de poussières du courant du produit refroidi les unes aux autres et aux particules relativement plus grandes et sert ainsi à agglomérer les particules de poussières de l'engrais en formant des agglomérats présentant une plus grande densité, une plus grande surface spécifique ou les deux, Par suite de l'agglomération, la quantité de poussières mise en suspension dans l'air lors de la manutention du transport et de l'utilisation des engrais granulaires améliorés est très réduite, Ainsi, la présente invention parvient finalement à réduire la pollution de l'atmosphère par la poussière d'engrais. Simultanément aux résultats ci-dessus, la solution aqueuse pulvérisée de l'inven- tion confère aux compositions d'engrais un plus grand pouvoir nutritif pour les plantes. En conséquence, la présente invention a principalement pour objet un procédé de fabrication perfectionné permettant de réduire la pollution atmosphérique due aux poussières en suspension dans l'air dégagées par les engrais granulaires pendant leur manutention0 L'invention a encore pour objet un procédé de production d'engrais granulaires ayant moins tendance à polluer l'atmos- phère par la poussière0 ledit procédé consiste à sécher le produit dans un four et à pulvériser sur une fraction triée de l'engrais, à l'extrémité de sortie du refroidisseur, un liant aqueux destiné à réduire la tendance des engrais granulaires à dégager de la poussière0 L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique représente une forme de réalisation de l'in Invention En se référant maintenant au dessin, un conduit 10 alimente un réacteur 16 de traitement par l'ammoniaque en matière brute particulaire telle que des super-phosphates, des ingrédients potassiques, des ingrédients azotés solides, un conduit 11 amène de l'eau, un conduit 12 amène de l'ammoniaque, un conduit 13 amène de ltacide sulfurique et un conduit 14 amène de la vapeur d'eau ;; ceci permet (1) de transformer les composés acides en sels d'ammonium et (2) d'agglomérer les particules finement divisées pour former des granules d'engrais Le mélange réactionnel partiellement granulé-passe ensuite par un conduit 17 dans un séchoir à tambour rotatif 18 qui est chauffé par un four à gaz 19 alimenté par un conduit 150 les particules d'entrais passent du séchoir par un conduit 20 sur un tamis classeur 21 d'ou' les granules refusés passent dans un broyeur 22 duquel les particules broyées sont ramenées par un conduit 23 et recyclées dans le conduit 17 alimentant le séchoir0 les granules retenus par le tamis 24 passent par un conduit 25 dans un refroidisseur à air 26, tandis que les particules finement divisées qui peuvent traverser le tamis sont ramenées au réacteur de traitement par l'ammoniaque par un conduit 27 et sont recyclées0 A l'extrémité de sortie du refroidisseur 26, les granules d'engrais sont arrosés avec une solution inhibitrice de poussières contenant de l'azote provenant d'un conduit 28.Les granules d'engrais sortant du refroidisseur 26, qui sont maintenant traités superficiellement par la solution inhibitrice de poussières, passent par un conduit 29 dans des silos de stockage en vrac ou dans un appareil de stockage et d'emballage, le cou rant d'air stécoulant à à contre-courant dans le refroidisseur passe par un conduit 30 dans un séparateur 31 du type cyclone fonctionnant à sec dont le refoulement passe par un conduit 32 dans la cheminée, et les particules d'engrais séparées du courant d'air du refroidisseur sont recyclées par un conduit 33 dans le réacteur 16.Dans des procédés classiques de fabrication d'engrais granulaires, il est souvent avantageux de trier ou classer le courant de matière à sa sortie du séchoir0 Généralement, la fraction triée du produit passe dans le refroidisseur ou est soumise à un refroidissement dans lequel la température du produit granulaire est abaissée avant le stockage en vrac ou en emballage, La fraction de trop grande dimension passe dans un appareil de broyage tel qu'un broyeur à rouleaux, un broyeur à cage, à broyeur à chalande ou un broyeur à marteau et est recyclée dans le séchoir0 La fraction chaude de trop petite dimension est recyclée dans le réacteur de traitement par ltam- moniaque. Les dispositifs classiques de refroidissement couramment utilisés pour refroidir des engrais granulaires comprennent des refroidisseurs à lit fluidisé ou semi-fluidisé, des refroidisseurs à plateau et des refroidisseurs à tambour rotatif, ces derniers étant les.plus couramment utilisés Dans le refroidis- seur à tambour, à mesure que le tambour tourne autour de son axe longitudinal, les engrais particulaires sont soulevés par un certain nombre de filets disposés suivant divers angles par rapport à l'axe longitudinal et retombent dans I'air-stécoulant à contre-courant. Dans le procédé de la présente invention, à l'extrémité de sortie du refroidisseur à tambour, la nappe tombante de l'en- grais est arrosée par une solution aqueuse drun sel azoté, à raison de 2,27 à 11,3 kg de solution par tonne d'engrais les sels azotés préférés comprennent les orthophosphates drammonium, les polyphosphates dtammonium, Le le nitrate de calcium, le nitra- te d'ammonium, l'urée, le phosphate durée, le nitrate durée et leurs mélanges, A cause d'une hygroscopicité relativement faible et d'un potentiel d'humidité libre , négatif ou tres faible lorsqu'il se produit une hydrolyse, une solution inhibitrice de poussières préférée est une solution aqueuse contenant de l'orthophosphate d'ammonium et du polyphosphate d'ammonium en quantités telles que la teneur totale en azote des sels dissous. est de 10 % en poids de la solution et la teneur totale en phosphate, exprimée en P205, est de 34 % en poids de la solution0 la solution inhibitrice de poussières "10-34-0" est un produit du commerce couramment utilisé pour préparer des compositions engrais à la fois liquides et en suspension0 D'autres solutions contenant un sel d'azote disponibles dans le commerce peuvent également être utilisées avantageusement comme solutions inhibitrices de poussières dans le présent procédé.Des solutions convenables disponibles dans le commerce comprennent "8-24-0", une solution aqueuse dtorthophosphate d'ammonium contenant 8 % d'azote ; "11-37-0", une solution aqueuse d'orthophosphate d'ammonium et de polyphosphate d'ammonium contenant 11 % d'azote ; "190" (0-54-0), une solution aqueuse de nitrate d'ammonium contenant 19 ss dtazote ; "210" (0-60-0), une solution aqueuse de nitrate d'ammonium contenant 21 % d'azote ; "280" (0-40-31), une solution aqueuse de nitrate ammonium et d'urée contenant 28 ffi d'azote ; "300" (0-42-33), une solution aqueuse de nitrate d'am- monium et d'urée contenant 30 fo d'azote ; et "320" (0-44-35), une solution aqueuse de nitrate d'ammonium et d'urée contenant 32 % d'azote en poids de la solution0 Lorsque l'engrais granulaire introduit dans le refroidisseur est essentiellement la fraction triée du produit résultant du tamisage, on obtient un contact maximum entre le liquide et la matière solide et une couverture maximale. Par suite de la tension superficielle et de la tension interfaciale associées aux forces mécaniques exercées par le refroidisseur ou autre appareil de traitement utilisé dans le procédé, les petites particules d'engrais adhèrent les unes aux autres et aux plus grandes particules. la liaison formée entre les particules par la phase liquide devient un pont de sel entre les particules en reliant fermement les particules lorsque la phase liquide est éliminée par évaporation,absorption ou adsorption.La liaison des petites particules avec les plusSgrandes qui sont trops grandes ou trop denses pour être en suspension dans l'air dans les conditions normales réduit sensiblement le dégagement des particules de poussières à partir des engrais granulaires dans l'atmosphère ambiante aux points de transfert,aux postes de chargement et au cours des opérations d'emballage0 Bien qu'il soit possible de réduire le dégagement de poussières par les engrais .granulaires en ajoutant une quantité aussi faible que 2,27 kg de la solution inhibttrice de poussières comme décrit plus haut, la matière granulaire doit être triée convenablement et la surface des particules doit être relativement non poreuse.La quantité maximale de la solution inhibitrice de poussières nécessaire pour obtenir la réduction désirée du dégagement des poussières varie-avec la surface spécifique totale du produit granulaire et sa porosité, En général, l'application de 11,3 kg de la solution inhibitrice de poussières par tonne d'engrais correspond au maximum à moins que les granules soient très poreux ettdans ce cas, il peut être nécessaire d'appliquer une plus grande quantité de la solution0 Il peut entre également nécessaire d'appliquer plus de 11,3 kg de solution par tonne de produit si ce dernier n'est pas trié correctement, ctest-à-dire si la quantité de fines est très grande. les exemples suivants sont donnés à titre illustratif, mais non limitatif de l'invention0 Exemple 1 On traite un engrais granulaire "6-24-24" en pulvérisant, par tonne d'engrais, 4,08 kg d'une solution aqueuse d'orthophosphate d'ammonium et de polyphosphate d'ammonium et contenant 10 % en poids d'azote et 34 ffi en poids de P205 sur la nappe tombante de l'engrais à l'extrémité de sortie du refroidisseur à tambour rotatif. l'engrais "6-24-24" traité est transféré à un lieu de stockage en vrac et-est transféré ultérieurement à un poste d'ensachage et est ensaché, On recueille les particules dégagées au poste d'ensachage et les pèsent Un essai témoin effectué avec un engrais granulaire "6-24-24" non traité par une solution inhibitrice de poussières a subi la même traitement de manutention, de mise en sac et on a également recueil li les particules dégagées pendant ltensachage et on les a pesés. L'ensachage des produits à la fois traité et non traité a été effectué à raison de 50 tonnes à l'heure0 le dégagement mesuré des particules du produit traité par la solution inhibitrice de poussières ne correspond qu'à 41,7 % de celui du produit non traité, Exemple 2 On traite un engrais granulaire "5-20-20" en pulvérisant, par tonne d'engrais, 4,08 kg d'une solution aqueuse d'orthophosphate d'ammonium et de polyphosphate d'ammonium à des concentrations telles que la solution contient 10 ffi en poids d'équivalent d'azote et 34 0 en poids de P205 O sur la nappe 25 tombante du produit à irextrémité de sortie d'un refroidisseur à tambour rotatif 0 On transfère l'engrais traité par la solution inhibitrice de poussières dans un silo de stockage en vrac et on le transfère ultérieurement à un poste d'ensachage où il est ensaché.On observe très peu de dégagement de poussières pendant la manutention par ltélévateur, les convoyeurs et dans les goulottes entre le silo de stockage en vrac et le poste d'ensachage. les particules dégagées du poste d'ensachage sont recueillies et pesées, On soumet à un même traitement un engrais granulaire témoin "5-20-20" non traité par la solution inhibitrice de poussières et on le met également en sacg On recueille et pèse les particules dégagées pendant ltensachageO On observe un dégagement abondant de poussières dans l'atmosphère ambiante à la fois près de la trémie d'alimentation de l'élévateur et à la sortie de ce derniers la vitesse d'ensachage à la fois pour le produit témoin et le produit traité est de 22,5 tonnes à l'heure0 le dégagement mesuré des particules de l'engrais traité est de 56,9 % de celui du produit non traité. Exemple 7 On mesure la quantité de poussières dégagées par un engrais "5-20-20" traité par un inhibiteur de poussières comme décrit dans ltexemple 2 lorsque la matière est versée dans la trémie d'alimentation d'un élévateur. On place une sonde collectrice à 76 cm au-dessus de la grille de la trémie se trouvant au niveau du sol et à 20 cm de la paroi de l'élévateur.On mesure la quantité de poussières dégagées par un produit témoin non traité dans les mêmes conditions0 les résultats de l'essai sont les suivants : Essai Matière Tonnage Echantillon Concentration de la N recueilli, poussière g g/m g/m /tonne 1 "5-20-20" 5,2 0,0011 2,2 0,4 non trai tée 2 "5-20-20" 5,3- 0,0006 1,2 0,23 traitée par 4,08 kg de solu tion "1 0-34-O" par tonne le traitement par la solution inhibitrice de poussières réduit ainsi la quantité de poussières d'engrais dégagées, lorsque le produit se trouve dans la trémie de chargement de l'élé- vateur, à 55,6 % de celui du produit non traité dans les mêmes conditions. Exemple 4 On traite un engrais granulaire "5-10-30" par une solution inhibitrice de poussières comme celle décrite dans l'exem- ple 2 et on recueille et mesure la quantité de poussières dégagées par le produit lorsquron le verse dans une trémie d'alimentation d'un élévateur au moyen d'une sonde placée comme indiqué dans l'exemple 3 *La poussière dégagée par un produit témoin non traité de l'engrais "5-10-30" est également recueillie et mesurées les résultats obtenus sont les suivants : : Essai Matière Tonnage Echantillon Concentration de la N recueilli, poussière g g/m g/m /tonne 1 "5-10-30" 5,2- 0,00145 2,9 0,575 non traitée 2 "5-10-30" 5,1 0,0002 0,4 0,092 traitée par 4,08 kg de solution "10-34-O" par tonne Dans ltessai comparatif ci-dessus, le traitement par l'in- hibiteur de poussières réduit la concentration de la poussière dans l'atmosphère au-dessus de la trémie d'alimentation de l'élé- vateur à 16 % de la concentration de la poussière produite par l'engrais non traité, Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à empêcher les engrais de dégager de la poussière entrant en suspension dans ltair après attrition au cours de la fabrication desdits engrais pendant laquelle les particules d'engrais sont séchées par chauffage, triées et refroidies à l'air, procédé caractérisé en ce qu'iL consiste à arroser les particules d'engrais avec une solution aqueuse d'un sel azoté à la fin de ltétape de refroidissement à air du processus de fabrication0 2.Procédé de réduction de la concentration de la poussière d'engrais dans l'atmosphère pendant la fabrication d'en- grais granulaires résistant au dégagement de poussières en suspension dans ltair par attrition, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à sécher en chauffant de ltacide phosphorique traité par l'ammoniaque, à refroidir à l'air l'engrais phosphaté séché et à pulvériser sur les particules de l'engrais séché à l'air une solution aqueuse d'un sel contenant de l'azote. 30 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse dtun sel contenant de l'azote est pulvérisée sur ltengrais particulaire à la sortie d'un refroidisseur à air. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient un mélange d'orthophosphate d'ammonium et de polyphosphate d'ammonium0 5. Procédé selorpa revendication 4, caractérisé en ce que la quantité des sels contenant de l'azote présents dans la solution est suffisante pour faire au total au moins 10 % en poids d'équivalent d'azote par rapport à la solution. 6. Procédé selon les revendications 1 et 5, prises ensemble, caractérisé en ce que la solution aqueuse des sels contenant de l'azote est appliquée à raison d'environ 3,6 à 4,54 kg de solution par tonne1t!Egrais granulaires0 7' Procédé selon les revendications 2 et 5, prises ensemble, caractérisé en ce que la solution aqueuse des sels contenant de l'azote est appliquée à raison d'environ 13,6 à 18,1 kg de solution par tonne d'engrais granulaires. 8. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient environ 44 % en poids de nitrate d'ammonium et environ 35 % en poids d'urée.