Brevet FR2225192A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne la réduction de la pollu des tion de l'air provoquée par/ particules d'engrais dégagées avec les gaz évacués dans ltatmosphère produits pendant la fabrica tion.dtengrais0 Il est très difficile dtéliminer les particules finement disperses dans les gaz évacués dans l'atmosphère des usines de fabrication dtengraisO toutefois, on cormatt dans l'industrie de fabrication des engrais des appareils et procédés destinés à réduire la concentration des particules dans les gaz évacués dans ltatmosphèreaet ils comprennent des séparateurs électrostatiques, des collecteurs à filtre en étoffe, des épurateurs et~ des collecteurs mécaniques tels que des séparateurs du type cyclone fonctionnant par voie humide et par oie séchez Une installationdestinée à empêcher le déchargement de déchets y compris des poussières, et utilisant des séparateurs du type cyclone fonctionnant par voie humide et par voie sèche ainsi que des épurateurs#est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 499 7310 Il est également connu drappliquer des pulvérisations d'eau et de solutions aqueuses dans des incinérateurs et des séchoirs pour matières granulaires afin de réduire la concentration des particules en suspension dans ltairO le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 3 264 084 décrit un éliminateur de poussières utilisé conjointement à un séchoir rotatif et l2application de solutions d'hydroxyde de potassium ou de lignosulfonates à pulvériser sur la matière contenue dans le séchoir afin de réduire le dégagement de poussières. Toutefois, la granulométrie est un facteur principal de limitation de l'utilisation des séparateurs du type cyclone fonctionnant par voie sèche0 l'efficacité de séparation des cyclones fonctionnant par voie sèche diminue rapidement avec des particules dXun diamètre inférieur à 10 microns les séparateurs du type cyclone fonctionnant par voie humide, plus complexes et plus comateux, sont plus efficaces pour éliminer les petites particules mais nécessitent un appareillage supplementaire tel que des épurateurs pour débarrasser le courant d'air des matières solidesscomme décrit dans le brevet des Etats-Unis dtAmérique N0 3 499 731 précités Selon la présente invention1 la pollution de l'air due à des émissions de fines particules d'engrais dans les gaz évacués dans l'atmosphère est sensiblement réduite en pulvérisant des solutions aqueuses de composés azotés sur la charge ou la matière introduite dans le refroidisseur à air des engrais granulés et séchés dans un four0 la pulvérisation d'un milieu aqueux contenant des composés azotés selon l'invention a pour effet de lier les petites particules analogues à des particules de poussières entraînées par le courant d'air du refroidisseur les unes aux autres et aux particules d'engrais relativement plus grandes et sert ainsi à agglomérer les particules de poussières en formant des particules à la fois de plus grande densité et de plus grande surface spécifique0 En conséquence, la concentration des particules d'engrais en suspension dans l'air transportées par le courant d'air du refroidisseur dans les séparateurs du type cyclone est réduite et les gaz sont finalement évacués de la cheminée dans l'atmosphère environnante:La pulvérisation d'une solution aqueuse contenant des composés azotés confère également aux engrais un plus grand pouvoir nutritif pour les plantes En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de réduction de la-pollution atmosphérique par des particules d'engrais dégagées avec les gaz évacués dans l'atmosphère engendrés pendant la fabrication des engrais, La présente invention a encore pour objet un procédé de réduction de la concentration des poussières d'engrais restant dans l'installation de fabrication d'engrais proprement dite et un procédé de fabrication d'engrais granulaires qui produit moins de poussières en suspension dans ltair à la fois pendant la fabrication et au cours des opérations ultérieures de mélange, de brassage et d'application. 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 un schéma de principe du procédé selon l'invention. On va se référer maintenant au dessin qui -représ#nte une forme de réalisation de la présente invention et sur lequel un conduit 10 alimente un réacteur de traitement par l'ammoniaque 16 en matière particulaire brute telle que des superphos- phates, des ingrédients potassiques, des ingrédients azotés solides, un conduit 11 amène de l'eau, un conduit 12 amène de Ifammoiaque, un conduit 13 amène de l'acide sulfurique et un conduit 14 amène de la vapeur d'eau ; ceci se traduit par (1) la transformation des composants acides en sels d'ammonium et (2) l'agglomération des particules broyées ou finement- divisées pour former des granules d'engrais' le mélange réactionnel partiellement granulé passe ensuite par un conduit 17 dans un séchoir 18 à tambour rotatif qui est chauffé par un four à gaz 19 alimenté par un conduit 15' les granules #d'engrais passent du séchoir par un conduit 20 sur un tamis classeur 21 droù les granules refusés par le tamis passent dans un broyeur 22 duquel les granules broyés sont ramenés par un conduit 23 dans le conduit 17 d'alimentation du séchoir.Les granules que retient le tamis 24 passent par un conduit 25 dans un refroidisseur à air 26,tandis que les particules finement divisées passant à travers le tamis sont ramenées dans Te réacteur par un conduit 27 et sont recyclées. A ltentrée du refroidisseur 26 qui est de préférence un refroidisseur à tambour rotatif, les granules d'engrais sont arrosés par une solution azotée inhibitrice de poussières distribuée par un conduit 28a les granules d'engrais, qui ont été traités par l'inhibiteur de poussières, passent du refroidisseur 26 dans un conduit 29 pour être acheminés vers des silos de stockage, tandis que ltair s'écoulant à contre-courant dans le refroidisseur passe par un conduit 30 dans un séparateur 31 du type cyclone fonctionnant par voie sèche, dont lteffluent est refoulé dans un conduit 32 vers la cheminée, et les particules d'engrais extraites du courant d'air du refroidisseur sont ramenées par un conduit 23 dans le réacteur de traitement par l'am- moniaque pour être recyclées#.' Dans les procédés classiques de fabrication des engrais granulaires, il est souvent avantageux de trier le courant de matière lorsqutil sort du séchoir0 Généralement, la fraction présentant la granulométrie du produit est introduite dans le refroidisseur ou est soumise à un refroidissement dans lequel la température du produit granulaire est abaissée avant le stockage en vrac ou à l2état emballé0 la fraction de trop grande granulométrie passe dans un appareil de broyage ou d'attrition tel qu::un broyeur à rouleaux, un broyeur à cage, un broyeur à chaîne ou un broyeur à marteaux pour être recyclée dans le séchoir, et la fraction chaude de trop petite granulométrie est recyclée dans le réacteur de traitement par ltammoniaqueO les dispositifs de refroidissement classiques normalement utilisés pour refroidir des engrais granulaires comprennent : des refroidisseurs à lit fluidisé ou semi-fluidisé, des refroidisseurs àplatesuxet des refroidisseurs à tambour rotatif, ces derniers étant les plus utilisés, Dans le refroidisseur à tambour rotatif, lorsque le tambour tourne autour de son ase longitudinal, les engrais particulaires sont soulevés par un certain nombre de filets placés suivant divers angles par rapport à l'axe longitudinal et retombent dans l'air s'écoulant à contre-courant. D'une façon générale, un petit tronçon comportant des filets fortement inclinés se trouve à l'extrémité d'entrée du refroidisseur à tambour rotatif pour éliminer rapide ment les particules chaudes de l'extrémité dtentrée.I t enlève- ment rapide est nécessaire pour éviter une adhérence entre les particules par suite dtun certain degré de plasticité de la surface de la-matière particulaire introduite dans le refroidisseur0 la nature peu efficace des opérations de triage à sec des engrais granulaires et la cristallisation normale résultant de l'abaissement de la température et de la diminution de l'hu- midité du produit dans le refroidisseur ainsi que ltattrition produite par les forces mécaniques inhérentes au refroidissement à l'air des granules d'engrais se traduisent par la production de particules à partir dicoúrant du produit qui sont mises en suspension dans l'air0 On vient de découvrir qu'en i-njectant de 2,27 à 45 > 4 kg d'une solution aqueuse dtun sel azoté dans l'extrémité d'entrée du refroidisseur par tonne d'engrais granulaires, on réduit sensiblement le dégagement des particules de poussières à partir de la cheminée du refroidisseur. Les sels azotés préférés comprennent les orthophosphates d'ammonium, les polyphosphates dtammonium, le nitrate de calcium, le nitrate d'ammonium, l'urée, le phosphate d'urée, le nitrate d'urée et leurs mélanges. A cause d'une hygroscopicité relativement faible et d'un potentiel d'humidité libre négatif oykrès faible lorsqu'il se produit une hydrolyse, une solution inhibitrice de poussières préférée est une solution aqueuse contenant en combinaison de ltorthophosphate d'ammonium et du polyphosphate d'ammonium en des quantités telles que la teneur totale en azote des sels dissous est de 10 % en poids de la solution et que la teneur en phosphate, exprimée en P205, est de 34 % en poids de la solution' La solution inhibitrice de poussières "10-34-0" e#st un produit du commerce couramment utilisé pour préparer des compositions d'engrais liquides et en suspension.On peut également utiliser avantageusement d'autres solutions d'engrais contenant de l'azotedisponiblesdans le commerce comme solutions inhibitrices de poussières dans le présent procédé01 Des solutions convenables du commerce comprennent: "8-24-0", une solution aqueuse d'orthophosphate d'ammonium contenant 8 % d'azote ; "1t-37-0", une solution aqueuse dtorthophosphate d'ammonium et de polyphos- phate d'ammonium contenant li % d'azote ; "190" (0-54-0), une solution aqueuse de nitrate d'ammonium contenant 19 % d'azote ; "210" (0-60-0), une solution de nitrate dtammonium contenant 21 'Yo d'azote ; "280" (0-40-31), une solution aqueuse de nitrate d'ammonium et d'urée contenant 28 % d'azote, "300" (0-42-33), une solution aqueuse de nitrate d'ammonium et d'urée contenant 30 % d'azote ; et "320 (C-44-35), une solution aqueuse de nitrate d'ammonium et d'urée contenant 32 % d'-azote en poids par rapport à la solution. En général la solution inhibitrice de poussières est injectée en la pulvérisant sur la face de la nappe tombante de engrais granulaire à l'intersection des filets transporteurs et des filets élévateurs du refroidisseur à tambour rotatif. Si l'on utilise un refroidisseur autre que celui du type à tam- bour rotatif, il est préférable de traiter préalablement la matière d'alimentation du refroidisseur en ltarrosant dans un petit tambour incliné, sur un transporteur à vis de petite section, sur un petit tronçon d'une bande transporteuse ou dans une goulotte d'alimentation du refroidisseur. Il est préférable que les matières granulaires entrant dans le refroidisseur présentent une. granulomêtrie convenable et que la surface des particules soit relativement non poreuse. La quantité de la solution inhibitrice de poussières nécessaire pour traiter efficacement une unité de poids de 1 t engrais granulaire varie selon la surface spécifique dss granules et leur porosité. En général, l'application de 45,4 kg de la solution inhibitrice de poussières par tonne de granules engrais correspondrait à la quantité maximale nécessaire, sauf pour des granules d'engrais très poreux et,dans ce cas,il peut entre nécessaire d'appliquer une plus grande quantité de la solution inhibitrice de poussières-t La solution pulvérisée de l'inhibiteur de poussières, quelle soit appliquée comme traitement préalable ou sur lten- grais granulaire entrant dans le refroidisseur, contraint les fines particules d'engrais contenues dans le refroidisseur à adhérer les unes aux autres et aux plus grandes particulesl Le pont formé entre les particules par la phase liquide devient un pont de sel entre les particules qui lie fermement les particules les unes aux autres lorsque la teneur en phase liquide est réduite par suite à la fois de l'évaporation et du refroidisse- ment0 Cette fixation ou liaison des petites particules aux particules qui sont trop grandes ou trop denses pour être mises en suspension dans l'air, diminue sensiblement le dégagement des petites particules d'engrais dans le courant d'air du procédé de fabrication~# les exemples suivants sont donnés à titre illustratif, mais non limitatif de llinventionO Exemple 1 On fabrique à raison de 25 tonnes à ltheze un engrais granulaire "3-9-9" pour tabac': On pulvérise une solution aqueuse dtorthophosphate d'ammonium et de polyphosphate d'ammonium con- tenant l'équivalent de 10 % d'azote et de 34 % de P2O5 en poids sur la nappe tombante de l'engrais à l'extrémité d'entrée d'un refroidisseur à tambour rotatif à raison de 353,8 kg de solution par heure, ce qui équivaut à 14,t5 kg de la solution de l'inhibiteur de poussières "10-34-0" pour 907,2 kg d'engrais.' l'air passe à contre-courant par rapport à la matière solide dans le tambour à raison de 849,5 m3 environ par minute0 En quittant le refroidisseur, le courant d'air passe à travers des séparateurs de poussières classiques du type cyclone et est ensuite évacué par une cheminée,tans l'atmosphère ambiante-Ó le dégagement de poussières dans le courant d'air évacué est de 6,35 kg à l'heure.En effectuant un essai témoin, avec la même production d'engrais à l'heure, mais sans appliquer la solution de l'inhibiteur de poussières "10-34-9", la concentration de la poussière dans le courant d'air évacué est de 31,3 kg à l'heure. Ainsi, Irutilisation de la solution inhibitrice de poussières comme décrit ci-dessus se traduit par une diminution de 79,7 % de la quantité de poussières d'engrais dégagée dans l2atmos- phère environnante. Exemple 2 On fabrique à raison de 20 tonnes à l'heure un engrais granulaire contenant l'équivalent de 5 % d'azote , de 15 % de pentoxyde de phosphore et 30 % d'oxyde de potassium en poids. On sèche le produit granulaire au four, le trie au tamis et ltintroduit dans un tambour rotatif pour le refroidir avec un débit d'air s'écoulant à contre-courant de 849,5 m3 à la minute: A l'extrémité d'entrée du refroidisseur, la nappe tombante des granules d'engrais est arrosée avec une solution aqueuse d'orthophosphate d'ammonium et de polyphosphate d'ammonium contenant l'équivalent de 10 % en poids d'azote et de 34 % en poids de P2O5 à raison de 353,8 kg à l'heure, ce qui équivaut à ~7,7 kg de solution inhibitrice de poussières pour 907,2 kg d'engrais. En quittant le refroidisseur, le courant d'air passe dans un séparateur/de poussières classique du type cyclone et est évacué ensuite par une cheminée dans l'atmosphère ambiante: Le dégagement de poussières est de 12,8 kg à l'heure. Un essai témoin pour fabriquer le même type engrais au meme rythme de production horaire mais en omettant la solution inhibitrice de poussières contenant de l'azote décrite ci-dessus, donne une émission de poussières de 44,45 kg à l'heure. L'application de la solution inhibitrice de poussières se traduit ainsi par- une réduction de 71,2 % de la quantité de poussières d'engrais dégagées dans lratmosphère environnante. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de ltinvention. REVENDICATIONS IONS 1. Procédé de réduction de l'émission de poussières d'en- grais dans l'atmosphère pensant la phase de refroîdis9ement d'un processus de fabrication d'engrais dont les particules sont séchées au four et refroidies à ltair, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à pulvériser sur les particules d'engrais une solution aqueuse d'un sel azoté au début de l'étape de rexroi- dissement. 2. Procédé de réduction de l'émission de poussières d'engrais dans l'atmosphère pendant l'étape de refroidissement du processus de fabrication de compositions d'engrais dont les particules sont séchées au four et refroidies à ltair, procédé ca ractérisé en ce qu'il consiste à lier les particules d'engrais finement divisées analogues à des particules de poussières les unes aux autres et aux particules relativement plus grandes en mouillant l'engrais avec une solution aqueuse d'un sel azoté au début de l'étape de refroidissement, puis en séparant toutes les particules de poussières finement divisées qui #####n2ont pas été liées de l'air de refroidissement avant que ce dernier soit évacué dans l'atmosphère ambiante. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse d'un sel azoté est pulvérisée sur les particules d'engrais à l'entrée du refroidisseur à air. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient un mélange dSorthophosphate d'ammonium et de polyphosphate d'ammoniun1. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les sels azotés sont présents dans la solution en des quantités correspondant au total à un équivalent d'au moins 10 % en poids d'aeote, 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la solution aqueuse des sels azotés est appliquée à raison de 13,6 à 18,1 kg de solution par tonne d'engrais granulaires. 7. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution aqueuse contiens environ 44 % en poids de ni trate dtammonium etetenviron 35 % en poids d'urée.