<Desc/Clms Page number 1>
procédé de granulation du sulfate de potassium
EMI1.1
Les techniques de fumage modernes exigent, comme on le sait parfaitement bien, le recours à des véhicules pour substances nutritives granulés. Contrairement ä d'autres engrais mono-et poly-nutritifs, ce n'est que comparativement tardivement que l'on a connu des procédés de granulation du sulfate de potassium, dloù l'on tire comme conclusion que l'agglomeration ou l'agglutination des particules primaires en une ossature granulaire suffisamment solide est de réalisation difficile.
Comme solution possible à la recherche de préparation du sulfate de potassium granulaire, le brevet allemand DE-PS 28 10 640 décrit un procédé de compaction, conformément auquel la matière à granuler est densifiée en ce que l'on appelle des ecailles ou lamelles d'une maniere particuliere entre les rouleaux d'une presse ä rouleaux travaillant sous pression élevée. Par la rupture des écailles et tamisage de la matiere granulaire issue de cette rupture, on parvient ä obtenir le produit en la granulométrie souhaitée et avec une bonne qualité en lui faisant subir un traitement ulterieur.
Le procédé ä compaction s'est révélé parfaitement approprié ä la fabrication de granulés de sulfate de
<Desc/Clms Page number 2>
potassium. Néanmoins, subsistait encore le souhait de pouvoir disposer d'un procédé de granulation à roulage lors de la fabrication de cet engrais. Le procédé ä compaction donne notamment des grains anguleux qui ne se laissent pas mélanger de manière optimale ä des grains sphériques d'autres engrais et qui entraînent une abrasion accrue du mélange lors de transbordements
EMI2.1
répétés.
Le mélange désigné internationalement sous le vocable de "Bulk Blending" d'engrais individuels dans l'entrepôt du dépositaire ou du vendeur acquiert toujours plus de partisans, même en Europe, etant donne que le mélange proche du lieu d'exploitation permet une adaptation du rapport des substances nutritives aux exigences de distribution individuelles. Ce procédé exige cependant que tous les engrais individuels ä mélanger soient de granulométrie en grande partie identique et, si possible également de densité en grande partie égale (des grains), pour permettre un melange facile avec un risque de demelange reduit au cours du transbordement et au cours de l'épandage.
Par conséquent, on donne également la préférence ä des grains pratiquement sphériques étant donné qu'un produit en vrac constitué de grains de ce genre possède de meilleures propriétés de fluidité lors de l'emmagasinage et de la sortie des entrepôts qu'un produit en vrac constitué de grains en paillettes.
On a proposé diverses matières comme adjuvants de granulation. La demande de brevet DE-OS 26 03 917 préco- nise l'emploi de composes du calcium qui se lient au sulfate de potassium en sels doubles syngénitiques.
La demande de brevet DE-OS 27 48 220 a pour objet la granulation de chlorure de potassium, de nitrate de potassium, de sulfate de potassium, de carbonate de potassium et de langbeinite avec du phosphate de potas-
<Desc/Clms Page number 3>
sium, du phosphate de sodium ou de phosphate d'ammonium mono-et dibasique.
Le brevet DE-PS 20 21 963 cherche a résoudre le prob1ème de la granulation par roulage du sulfate de calcium par l'utilisation d'amidon comme adjuvant de granulation. On constate dans ce cas que l'amidon agit trop faiblement de par lui-meme et que, de ce fait il est nécessaire de faire appel ä une solution de sel pour l'humidification du melange de granulation, solution de sel qui contient du sulfate de magnesium et éventuellement aussi du sulfate de potassium. Lors du séchage des grains verts se formeront des sels doubles qui, lors de leur cristallisation, lient les particules primaires de sulfate de potassium.
On a decouvert à présent, non sans surprise, que l'activité de l'amidon servant d'adjuvant de granulation est fortement améliorée, lorsqu'au lieu d'une solution de sel, on utilise de l'eau de boisson pratiquement exempte de sel en vue de l'humidification du sulfate de potassium dont une partie avait été soumise ä une mouture à sec supplémentaire. On obtient des granules résistant parfaitement ä l'abrasion avec la mise en oeuvre de 2 à 3 kg d'amidon gélatinisé pour une tonne de bons grains.
La mouture supplémentaire précitée assure, grâce ä la sudivision d'une plus grande partie des particules de sulfate de calcium soumises ä cette mouture jusqu'ä un calibre inférieur a zus un accroissement de la surface des particules par unite de masse et une activation des particules concernées.
On suppose que la recristallisation est accélérée par l'action mécanique immédiatement précédente. On peut aussi se représenter que du sulfate de potassium activé se dissout tres rapidement dans l'eau d'humidification et la colle ä l'amidon et déplace de ce fait en partie l'amidon dissous colloidal de la solution et se fixe ä
<Desc/Clms Page number 4>
la surface de particules de sulfate de potassium. 11 est possible que cette pellicule favorise la croissance de sulfate de potassium entre en solution sur les surfaces de particules de sulfate de potassium non dissoutes, tandis que la fraction d'amidon demeurée en solution réprime la formation de germes dans la pellicule de solution entre les particules.
Le procédé conforme à la présente invention est caractérisé en ce que, par rapport ä la quantité de bons grains évacuée, on soumet environ 20 ä environ 40 % du sulfate de potassium, avant la preparation du melange ä granuler humide, ä une mouture d'activation ä sec dans un moulin qui moud plus de la moitié de la matière ä moudre jusqu'à une granulométre inférieure ä 50 m, on réunit la quantité partielle activée ä la quantitö principale du produit à granuler dans le mélangeur, on humidifie le mélange avec de l'eau, sous addition de 1 ä 5 kg d'amidon gelatinise par tonne de bons grains evacués et on le roule,
on seche les granules verts à une temperature comprise entre 105 et 120 C jusqu'à une teneur en humidité résiduelle de 0,1 à 5 % et, finalement, on separe par tamisage les bons grains du granule séché et on les evacue, tandis que l'on renvoie les grains défectueux dans le mélangeur après broyage.
De surcrolt, le procédé est caractérisé en ce que l'on soumet, soit une partie du sulfate de potassium que l'on amene fraîchement au procédé en fonction de l'évacuation de bons grains, soit une partie des grains défectueux de sulfate de potassium separes par tamisage du produit granulé apres le broyage préalable, à la mouture d'activation ä sec.
Le procédé conforme ä la presente invention est encore caractérisé en ce que l'on ajoute le sel hydrosoluble d'un acide lignine-sulfonique en une dose de 0, 1 à 1 kg par tonne de bons grains évacués au
<Desc/Clms Page number 5>
mélange de sulfate de potassium ä granuler ensemble avec l'amidon gelatinise.
EMI5.1
Comme quasi tout procédé de granulation, celui conforme ä la présente invention donne également certaines proportions de grains surcalibres et sous- calibres dans le granulé séché dont on les sépare par criblage et que l'on recycle ensuite, tandis que l'on évacue les bons grains ä titre de produit. Les grains défectueux forment, dans le cas stationnaire, un cycle partiel ä courant de recyclage constant. On amène du sulfate de potassium frais au procédé en fonction de l'evacuation des bons grains.
En principe, il s'est révélé etre indifferent que l'on soumette ä la mouture d'activation une partie du sulfate de potassium frais, ou une partie correspondante de sulfate de potassium recyclé sous forme de grains defectueux. En vue de la re-acquisition de sa granulabilite par roulage, la matière recyclée doit etre humidifiée ensemble avec de la matière fraiche. Pour compenser l'inconvenient du séchage et de la réhumidification du courant partiel de matière recyclée, on utilise avantageusement, ä titre de sulfate de potassium frais, la matière cristalline humide obtenue sur le filtre.
Ceci est possible lorsque l'on entreprend la mouture d'activation ä sec sur les grains défectueux Le résultat n'est qu'à peine different de celui que l'on obtient lors de la mise en oeuvre de sulfate de potassium frais sec et en partie activé.
Bien que l'activité epargnatrice d'eau de ligninesulfonates soit connue de par la fabrication du béton destiné ä la construction et par d'autres domaines encore, l'addition d'un lignine-sulfonate à des mélanges
EMI5.2
ä granuler ne peut être generalement recommandée, étant donné que ses sels manifestent fréquement une activité désagrégeant sur la structure.
<Desc/Clms Page number 6>
Au cours de la granulation du sulfate de calcium, le lignine-sulfonate n'a non seulement permis de parvenir ä une épargne espérée d'eau d'humidification, mais étonnamment aussi ä une élévation notable de la resistance ou solidité des granules vis-à-vis de l'abrasion. L'humidité nécessaire au roulage du mélange se situait, pour une addition de 0, 5 kg de ligninesulfonate de sodium par tonne de bons grains, environ 20 % en-dessous de celle dont on avait besoin sans cet additif.
Lorsque l'on songe que même un sulfate de potassium si fin que celui auquel on parvient par la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication de sulfate de potassium mis en oeuvre à grande échelle industrielle avec une granulométrie variant de 90 ä 250 um (58 %) ne se laisse pas densifier par roulage en granules résistant ä l'état vert et que l'addition de colle ä l'amidon à la matière ä granuler humidifiée d'eau n'apporte qu'une amélioration insignifiante, le progrès apporté par la mise en oeuvre du procede suivant la présente invention apparaît très clairement.
Ce ne sont pas les mesures individuelles, mais bien la combinaison de la mouture d'activation et de l'addition d'amidon qui assurent la densification de la structure lors du roulage et le soudage des particules primaires en un assemblage mécaniquement solide a l'intérieur des granules au cours du séchage. Au contraire, des granules verts en sulfate de potassium non traite sont de structure si lache qu'ils ne résistent en grande partie pas au séchage. L'addition d'un % d'amidon gelatinise ameliore, il est vrai, la structure dans le cas des granules verts, qui perdent cependant en grande partie leur résistance ä l'abrasion au cours du séchage. Le test donne une valeur à l'abrasion de 32 %.
<Desc/Clms Page number 7>
Si l'on soumet 30 % du sulfate de potassium mis en oeuvre ä une mouture d'activation, on ajoute le sulfate de potassium active au sulfate non traité, on l'humidi- fie, on le roule et on le sèche, on obtient alors des granules dont le test donne une valeur d'abrasion de 18 %. Bien que la mouture d'activation apporte déjà par elle seule une grande amelioration de la resistance des granules qui correspond pratiquement déjà à, celle des granules obtenus lors de la mise en oeuvre du procede proposé dans le brevet DE-PS 20 21 963 (sans posttraitement), le plein résultat n'est seulement obtenu que par l'addition de 2 ä 3 kg d'amidon gélatinisé par tonne de produit.
Les granules ainsi fabriques font preuve d'une valeur ä l'abrasion de 4 ä 8 % au cours de l'essai. Dans ce cas, il est remarquable que les granules ne se décomposent pas lors de leur introduction dans de l'eau, mais qu'ils s'y dissolvent bien plutôt comme de gros cristaux individuels. Cette constatation apporte la preuve d'un soudage mutuel particulièrement solide des particules primaires qui constituent les granules. Une si forte cohérence ou adhesion des particules primaires ne peut s'obtenir dans des granules fabriqués selon d'autres procédés, qu'uniquement par un post-traitement compliqué du granule, comme une pulverisation d'eau, ou d'une solution, ou de vapeurs, ou des procédés analogues, accompagné d'un nouveau séchage.
Contrairement au procédé selon le brevet DE-PS 20 21 963, le procede suivant la présente invention procure complementairement la possibilite d'une épargne d'énergie par la mise en oeuvre de sulfate de potassium humide tel qu'obtenu sur le filtre, si bien que l'on
EMI7.1
parvient ä l'humidité optimale de la matiere ä granuler par l'adaptation de la proportion additif-eau au rapport de la matière recyclée seche et de la matière fraiche
<Desc/Clms Page number 8>
humide.
Les exemples qui suivent illustrent le procédé suivant la presente invention sans pour autant limiter son principe aux données numériques qui figurent dans les exemples.
Exemple 1
Dans ce cas, la matière à granuler se compose d'un sulfate de potassium non cristallisé. 8 % massiques du sulfate ont une granulometrie superieure à 500 > m. 70 % massiques possèdent un calibre qui varie de 200 ä 500
EMI8.1
, um, 19 % massiques du produit en ont un qui fluctue de 100 ä 200 um et 3 % massiques présentent une granulométrie inférieure a < lOO um.
On moud 40 parties en poids de ce sulfate de potassium dans un moulin ä billes en vue d'en assurer l'activation, pendant une période qui s'étend jusqu'à ce qu'une fraction des 2 tiers de cette dernière proportion presente une granulométrie inférieure à < 45 m. On reunit le sulfate de potassium ainsi active ä 60 parties en poids de sulfate de potassium pressentant sa granulométrie d'origine dans le mélangeur et on y introduit ensuite 0, 3 partie en poids d'amidon que l'on a gélatinisé par ebullition dans 4 parties en poids d'eau. Au cours du processus de melange ou de malaxage, on a ajouté de l'eau jusqu'à ce qu'une prégranulation fût visible. A cette fin, environ 6 parties en poids d'eau furent nécessaires.
On a forme et densifie les granules par roulage dans la cuvette de granulation. Ensuite, on les a séchés à 1100C jusqu'à une humidité résiduelle de 0, 2 %. Les grains séparés par tamisage et soumis ä l'essai possedaient une résistance à l'eclatement de 24 N/grain apres un jour et une resistance ä l'éclatement de 35 N/grain apres 30 jours.
<Desc/Clms Page number 9>
On a mesure une résistance à l'abras, ion de 7 % après un jour et de 6 % après 30 jours.
Exemple 2
Partant de la meme matière de depart et de la même préparation à sec que celles décrites ä l'exemple 1, on a melange la colle ä l'amidon ä l'eau d'humidification avant son introduction dans le mélangeur. On a séché le granulé obtenu ä l'etat vert par roulage à 105 C jusqu'à une teneur en humidité résiduelle de 0, 4 %. Apres un jour la. résistance à l'éclatement s'éleva jusqu'à 26 N/grain; la résistance à l'abrasion était de 6 %.
Exemple 3
Dans le présent exemple on s'est servi d'un produit de base constitue d'un sulfate de potassium industriel, sec, présentant la granulométrie suivante : > 500 m 2 %
200 - 500 um 25 %
90-200 m41%
EMI9.1
L 90 um 32 % On a broye 500 parties en poids de produit de recyclage ä grains defectueux jusqu'à une granulometrie inferieure à 500, um. On a soumis 150 parties en poids du sulfate de potassium industriel à la mouture d'activation dans un moulin à barres. 73 % du sulfate de potassium activé avaient une granulometrie inferieure ä
45 um. On a introduit la matiere de recyclage et le sulfate de potassium activé en même temps que 350 parties en poids de sulfate de potassium non traité dans un mélangcur à soc de charrue.
Au materiau sec on a ajoute 105 parties en poids d'eau dans lesquelles on avait au prealable dissous de manière colloidale 1, 5
<Desc/Clms Page number 10>
partie en poids d'amidon gélatinisé et on a procédé ensuite ä un melange intime. On a introduit le melange humide dans un tambour rotatif du cote entrée duquel on a une fois de plus atomise 5 parties en poids d'eau.
Lors du passage avec effet de roulage de la matière ä granuler ä travers le tambour, se formèrent des granules verts quasi sphériques avec une surface très lisse. On a séché les granules sortant du tambour ä roulage ä 115 C jusqu'à une humidité résiduelle de 0, 2 %.
Après la séparation des bons grains ä évacuer on a renvoyé les grains defectueux à titre de produit de recyclage au debut du processus. Sur le produit obtenu, on a mesuré une résistance ä l'éclatement de 31 N/grain et une valeur d'abrasion de 6 %.
Exemple 4
Le mode opératoire était le même que celui décrit
EMI10.1
ä l'exemple 3 jusqu'à 1'étape d'humidification.
Dans l'eau d'humidification on a dissous, outre la 1, 5 partie en poids d'amidon, encore 0, 3 partie en poids de lignine-sulfonate de sodium. Lors d'un mode operatoire par ailleurs identique, cette recette donne, comme ä l'exemple antérieur, des granules avec une résistance ä l'éclatement de 34 N/grain apres un jour et de 41 N/grain apres 30 jours, comme aussi une valeur d'abrasion au cours de l'essai de 6 % après un jour et de 3 % apres 30 jours.
Exemple 5
Le sulfate de calcium industriel avec la granulometrie précisée à l'exemple 3 avait, ä l'état non séché, une humidite de 11 %, c'est-à-dire que 100 parties en poids de substance sèche contenaient ä l'état humide tel qu'obtenu sur la filtre, 12, 4 parties d'eau. Avec un rapport grains defectueux ä bons grains de 2 : 3,
<Desc/Clms Page number 11>
l'introduction globale de sulfate de calcium pouvait s'effectuer sous forme humide.
Le courant de matière recyclée du procédé avait un ordre de grandeur de 400 parties en poids. De ce courant, on a dérivé un courant partiel de l'ordre de 180 parties en poids par heure que l'on a envoyé dans un moulin d'activation. Après le moulin ä boulets pour séparation à l'air, on a reuni les deux courants partiels secs et on les a introduits en meine temps que 600 parties en poids de sulfate de potassium humide dans un melangeur à passage continu. Dans celui-ci, on a également injecté en continu une solution de 1, 1 partie en poids d'amidon et de 0, 12 partie en poids de ligninesulfonate de magnesium dans 21, 6 parties e. n poids d'eau.
La matière ä granuler ainsi préparée avait, a l'en- trée du tambour de roulage, une teneur en eau de 96 parties en poids pour 1000 parties en poids de substance sèche ce qui correspondait ä 8, 8 % d'humidité. Dans le tambour de roulage, on a encore pulvérisé 5 parties en poids supplementaires d'eau par heure. Les granules avaient, ä l'état vert, une teneur en eau d'environ 9, 2 %. On les a seches ä 1100C jusqu'à une teneur en humidité résiduelle de 0, 2 %. Après le tamisage, on a évacué 600 parties en poids de bons grains ä titre de produit. On a renvoye les 400 parties en poids de grains defectueux, après premouture jusqu'à un calibre inférieur à 250 vum, à titre de matière de recyclage ä l'entrée du processus.
Lors de la mise en oeuvre du mode opératoire ainsi décrit, 0, 165 tonne de H20/tonne de
EMI11.1
produit etait ä evaporer. Ceci faisait face ä une épargne de 0, 124 t de H20 évaporée/tonne de substance seche dans le sulfate de potassium humide mis en oeuvre.
Le procédé de granulation ne demandait également que seulement 0, 041 t de H2O évaporée/tonne de produit en plus que le sechage du sulfate de potassium sans granu-
<Desc/Clms Page number 12>
lation. On a mesuré, un titre de résistance ä l'éclatement au cours de l'essai de 28 N/grain au bout de un jour et. de 38 N/grain au bout de 30 jours. Après un jour, la valeur d'abrasion était de 7 % et de 4 % au bout de 30 jours.
L'essai de dissolution a révélé que les granules jetés dans l'eau ne se décomposaient pas. 11 se dissolvaient en l'espace d'environ 2 heures, d'une manière analogue ä celle d'un gros cristal unique.