<Desc/Clms Page number 1>
"PROCEDE DE PRODUCTION DE FERTILISAIS ET PRODUITS EN @ RESULTANT"
L'invention est relative aux fertilisants, et, plus particulièrement à un procédé de production d'un nouveau type de fertilisant qui contient les éléments essentiels à la vie des plantes sous une forme très concentrée et faci- lement utilisable.
La plupart des fertilisants, actuellement en usage, contiennent trois constituants essentiels, savoir : l'acide phosphorique, la potasse et l'ammoniaque. Le pourcentage du premier de ces constituants est généralement égal à celui des deux autres. La source la plus importante de l'acide phosphorique sont les phosphates naturels de roche, dont de forts gisements existent en Floride, dans l'Etat de Tennessee et dans quelques Etats de l'Ouest des Etats-Unis d'Amérique.
<Desc/Clms Page number 2>
Malgré que les phosphates de roche contiennent un pourcentage élevé d'acide phosphorique, ils ne peuvent être employés directement comme fertilisants. Ceci est dû au fait que le radical acide phosphorique est combiné avec du calcium sous la forme de phosphate tricalcique, ce dernier étant insoluble dans l'eau et dans les solutions du sol. Par. conséquent, il n'est pas utilisable, à l'état de phosphate de roche, car il ne peut être assimilé par les plantes.
Par conséquent, dans la pratique, le phosphate de roche est soumis à une décomposition chimique au moyen d'a- cide sulfurique, le phosphate tricalcique insoluble étant ainsi transformé en/mélange de sulfate de calcium insoluble et de phosphate monocalcique soluble. Or, il a été constaté que la production de sulfate de calcium et le fait qu'il est retenu dans le mélange, constituent un sérieux inconvénient du procédé ci-dessus, car environ un poids égal d'acide sul- furique est exigé pour la décomposition d'une quantité donnée de phosphate de roche, doublant ainsi approximativement le poids primitif.
En réalité, même les meilleures qualités de phosphate acide ne renferment pas plus que 18 % d'acide phosphorique utilisable. Le consommateur est ainsi obligé de payer des frais de manutention et de transport portant sur une grande quantité de matière inerte. Il y a également lieu de remarquer que le phosphate acide tend à être hygroscopique, et est fortement acide. Ainsi, bien que le phosphate acide constitue,, sans aucun doute, une grande amélioration par rapport au phosphate de roche brut en ce qui concerne son emploi comme fertilisant, le premier n'est en aucune façon le phosphate le meilleur, et il est évident qu'un phosphate ayant des qualités supérieures serait très désirable.
En outre du phosphate tricalcique naturel et du phosphate monocalcique mentionnés ci-dessus, le calcium forme un troisième composé avec l'acide phosphorique, savoir : le
<Desc/Clms Page number 3>
phosphate bicalcique, ou en symboles chimiques 2 CaHPO4.
Ce dernier composé est insoluble dans l'eau mais est facile- ment soluble dans les solutions du sol. Mais, point le plus important de tous, des expériences ont démontré que le phosphate bicalcique est complètement équivalent au phosphate monocalcique comme fertilisant.En outre, en raison de l'a- cidité extrême de ce dernier, le premier se montre éventuelle- ment supérieur.
Au point de vue pratique et industriel, la production du phosphate bicalcique permet d'obtenir un fertilisant qui est environ deux fois et demie plus riche en acide phosphori- que que le fertilisant au phosphate acide. Les qualités usuel- les de ce dernier produit contiennent 16 % d'acide phosphori- que utilisable, comparé à 40 % d'acide phosphorique utilisa- ble dans le fertilisant à base de phosphate bicalcique.
L'auteur de la présente invention a découvert un procédé de production d'un fertilisant contenant du phospha- te bicalcique; ce fertilisant est non seulement supérieur, com- me qualité, au fertilisant courant à base de phosphate acide, mais il est plus riche en acide phosphorique utilisable. Le dit procédé consiste à soumettre du phosphate de roche réduit en petits fragments à l'action d'un mélange d'acide sulfuri- que et d'acide nitrique, le mélange résultant d'acide phospho- rique libre et de nitrate de calcium étant soumis à l'action d'un alcali susceptible de former un phosphate bialcalin, ce dernier réagissant avec le nitrate de calcium pour produire du phosphate bicalcique et un nitrate alcalin, les deux sels étant mélangés dans toutes proportions désirées.
En conséquence, un des principaux buts de l'invention consiste à produire un fertilisant renfermant les trois éléments essentiels: phosphore, potassium et azote, sous une forme très concentrée, et en combinaisons chimiques telles que ces éléments soient immédiatement utilisables comme aliment pour les plantes, le fertilisant comprenant essentiellement
<Desc/Clms Page number 4>
un mélange de phosphate bicalcique et un nitrate d'un élément facilementassimilé par les plantes.
L'invention a également comme but important la pro- duction d'un fertilisant,composé de phosphate bicalcique et d'un nitrate alcalin en proportions prédéterminées, le phosphate étant produit à l'aide de phosphate de roche en décomposant ce dernier au moyen d'un mélange d'acide sulfuri- que et d'acide nitrique, les produits résultant de la réac- tion étant traités par une base de l'alcali désiré dans le nitrate alcalin ci-dessus.
L'invention a également pour but d'améliorer d'une manière générale la simplicité et l'efficacité des procédés de production de fertilisants, et de produire un fertilisant de prix économique, riche en aliments pour les plantes et qui n'est pas nuisible aux sols où se trouvent les plantes.
L'invention, en ce qui concerne le produit obtenu et le procédé d'obtention du dit produit, sera mieux comprise d'après la description qui suit et d'après les formules chi- miques fournies, dans lesquelles on a indiqué un procédé à l'aide duquel le présent produit peut être obtenu.
Le phosphate de roche brut, contenant essentiellement du Ca3P2O8, est finement broyé et est ensuite décomposé par addition d'une molécule d'acide sulfurique et de quatre mo- lécules d'acide nitrique, La réaction résultante peut être graphiquement représentée par: Ca3P2O8 + H2SD4 + 4 HAZ03 - CaS04 + 2 Ca (AZO) + 2H3PO4, La liqueur mère,: contenant du nitrate de calcium, et de l'acide phosphorique libre, est séparée, par décantation, du sulfate de calcium insoluble, et ce dernier est lavé une fois à l'eau.
Les produits de lavage sont conservés, car ils peuvent être employés à nouveau, dans le traitement de charges ulté- rieures de roche décomposée. Le sulfate de calcium lavé est à l'état très finement subdivisé, et, par conséquent, extrême- ment réactif. Il peut être utilisé, par exemple, pour la production de sulfate d'ammoniaque.
<Desc/Clms Page number 5>
A la liqueur mère de nitrate de calcium et d'acide phosphorique, on ajoute une quantité suffisante d'un hydro- xyde alcalih, de préférence de l'hydroxyde de potassium.. L'a- cide phosphorique est de ce fait transformé en un composé de phosphate bialcalin, ce dernier réagissant immédiatement avec le nitrate de calcium pour former du phosphate bicalcique et un nitrate alcalin soluble. La réaction peut être graphi- quement représentée comme suit: 2Ca (AZO3)2 + 2H3PO4 + 4KOH = 2CaHP04 + 4KAZO3 + 4H2O.
Il est également entendu que des carbonates peuvent être employés à la place d'hydroxydes, le carbonate de potassium étant, de préférence, utilisé dans ce cas.
Le phosphate bicalcique insoluble est séparé par filtration et séché à une faible température, tandis que la liqueur mère est concentrée et évaporée jusqu'à siccité pour obtenir du nitrate de potassium solide. Au lieu d'employer les hydroxydes alcalins fixes, comme décrit ci-dessus, on peut également utiliser de l'ammoniaque pour la neutralisation partielle de l'acide phosphorique; et, dans ce cas, obtenir une liqueur mère de nitrate d'ammoniaque qui est traitée de la manière usuelle pour la production de nitrate d'ammoniaque solide.
Les phosphates de roche naturels contiennent généra- lernent des impuretés, parmi lesquelles on trouve le carbonate de calcium. Etant donné que ces impuretés sont également atta- quées par le traitement par des acides, le mélange d'acides est proportionné de façon que seulement quatre molécules d'acide nitrique coûteux soient employées pour la libération des deux molécules d'acide phosphorique précieux, tandis que le complément de l'acide nécessaire pour la décomposition complète du phosphate de roche brut consiste en acide sulfu- rique relativement bon marché.
Le phosphate bicalcique précipité, qui contient na- turellement un faible pourcentage de sulfate de calcium, est
<Desc/Clms Page number 6>
alors mélangé en toute proportion désirée avec le nitrate de potassium solide, ce dernier étant également légèrement contaminé par du sulfate de calcium. Ce mélange constitue le fertilisant le plus désirable, car il contient un pour- centage élevé d'acide phosphorique utilisable dans un composé de nature neutre et de potasse combinée avec 'de l'azote sous forme de nitrate, forme sous laquelle on admet que l'azote est absorbé par la plante. Le faible pourcentage de sulfate de calcium contenu dans le dit mélange constitue un avantage supplémentaire, étant donné que le soufre est également un des éléments essentiels à la vie des plantes.
Pour des usages particuliers, le nitrate de potassium peut être remplacé en partie ou en totalité par du nitrate de sodium ou du nitrate d'ammoniaque, dont la production est assurée dans le procédé ci-dessus.
Bien qu'on ait indiqué et décrit seulement un mode de réalisation de l'invention, il est évident que la dite invention n'est aucunement limitée au procédé particulier décrit, mais que l'on peut apporter de nombreuses modifica- tions aux opérations de ce procédé, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
"PROCESS FOR THE PRODUCTION OF FERTILIZES AND PRODUCTS BY @ RESULTING"
The invention relates to fertilizers, and more particularly to a process for producing a new type of fertilizer which contains the elements essential for plant life in a highly concentrated and easily usable form.
Most of the fertilizers now in use contain three essential constituents, namely: phosphoric acid, potash and ammonia. The percentage of the first of these constituents is generally equal to that of the other two. The most important source of phosphoric acid are natural rock phosphates, of which strong deposits exist in Florida, in the State of Tennessee and in some western states of the United States of America.
<Desc / Clms Page number 2>
Although rock phosphates contain a high percentage of phosphoric acid, they cannot be used directly as fertilizers. This is due to the fact that the phosphoric acid radical is combined with calcium in the form of tricalcium phosphate, the latter being insoluble in water and in soil solutions. Through. therefore, it cannot be used, in the form of rock phosphate, because it cannot be assimilated by plants.
In practice, therefore, rock phosphate is subjected to chemical decomposition by means of sulfuric acid, whereby insoluble tricalcium phosphate is converted into a mixture of insoluble calcium sulfate and soluble monocalcium phosphate. However, it has been found that the production of calcium sulphate and the fact that it is retained in the mixture constitute a serious drawback of the above process, since about an equal weight of sulfuric acid is required for the preparation. decomposition of a given amount of rock phosphate, thus approximately doubling the original weight.
In fact, even the best grades of acid phosphate contain no more than 18% usable phosphoric acid. The consumer is thus obliged to pay handling and transport costs relating to a large quantity of inert material. It should also be noted that acid phosphate tends to be hygroscopic, and is strongly acidic. Thus, although acid phosphate is undoubtedly a great improvement over crude rock phosphate in its use as a fertilizer, the former is by no means the better phosphate, and it is evident that a phosphate having higher qualities would be very desirable.
Besides the natural tricalcium phosphate and monocalcium phosphate mentioned above, calcium forms a third compound with phosphoric acid, namely:
<Desc / Clms Page number 3>
dicalcium phosphate, or in chemical symbols 2 CaHPO4.
The latter compound is insoluble in water but is readily soluble in soil solutions. But, most important of all, experiments have shown that dicalcium phosphate is completely equivalent to monocalcium phosphate as a fertilizer; moreover, due to the extreme acidity of the latter, the former is possibly superior. .
From a practical and industrial point of view, the production of dicalcium phosphate results in a fertilizer which is about two and a half times richer in phosphoric acid than the acid phosphate fertilizer. The usual grades of the latter product contain 16% usable phosphoric acid, compared to 40% usable phosphoric acid in the dicalcium phosphate fertilizer.
The author of the present invention has discovered a process for producing a fertilizer containing dicalcium phosphate; this fertilizer is not only superior in quality to the common acid phosphate based fertilizer, but it is richer in usable phosphoric acid. The said process consists in subjecting rock phosphate reduced to small fragments to the action of a mixture of sulfuric acid and nitric acid, the resulting mixture of free phosphoric acid and calcium nitrate being subjected to the action of an alkali capable of forming a bialkali phosphate, the latter reacting with calcium nitrate to produce dicalcium phosphate and an alkali nitrate, the two salts being mixed in any desired proportions.
Consequently, one of the main objects of the invention is to produce a fertilizer containing the three essential elements: phosphorus, potassium and nitrogen, in a very concentrated form, and in chemical combinations such that these elements are immediately usable as food for plants. , the fertilizer comprising essentially
<Desc / Clms Page number 4>
a mixture of dicalcium phosphate and a nitrate of an element easily assimilated by plants.
The invention also has as an important object the production of a fertilizer, composed of dicalcium phosphate and of an alkaline nitrate in predetermined proportions, the phosphate being produced with the aid of rock phosphate by decomposing the latter by means of a mixture of sulfuric acid and nitric acid, the products resulting from the reaction being treated with a base of the desired alkali in the above alkali nitrate.
It is also an object of the invention to generally improve the simplicity and efficiency of the methods of producing fertilizers, and to produce a fertilizer which is economically priced, rich in plant food and which is not harmful. to soils where plants are found.
The invention, as regards the product obtained and the process for obtaining said product, will be better understood from the following description and from the chemical formulas provided, in which a process has been indicated. aid from which this product can be obtained.
Raw rock phosphate, containing mostly Ca3P2O8, is finely ground and then decomposed by adding one molecule of sulfuric acid and four molecules of nitric acid. The resulting reaction can be graphically represented by: Ca3P2O8 + H2SD4 + 4 HAZ03 - CaS04 + 2 Ca (AZO) + 2H3PO4, The mother liquor: containing calcium nitrate, and free phosphoric acid, is separated, by decantation, from the insoluble calcium sulfate, and the latter is washed once with water.
The detergents are retained because they can be used again in the treatment of subsequent loads of decomposed rock. The washed calcium sulfate is in a very finely subdivided state, and therefore extremely reactive. It can be used, for example, for the production of ammonium sulfate.
<Desc / Clms Page number 5>
To the mother liquor of calcium nitrate and phosphoric acid is added a sufficient amount of an alkali hydroxide, preferably potassium hydroxide. The phosphoric acid is thereby converted into a solution. composed of bialkali phosphate, the latter reacting immediately with calcium nitrate to form dicalcium phosphate and soluble alkali nitrate. The reaction can be graphically represented as follows: 2Ca (AZO3) 2 + 2H3PO4 + 4KOH = 2CaHPO4 + 4KAZO3 + 4H2O.
It is also understood that carbonates can be used in place of hydroxides, potassium carbonate preferably being used in this case.
Insoluble dicalcium phosphate is filtered off and dried at low temperature, while the mother liquor is concentrated and evaporated to dryness to obtain solid potassium nitrate. Instead of employing the fixed alkali hydroxides, as described above, ammonia can also be used for the partial neutralization of phosphoric acid; and, in this case, obtaining an ammonia nitrate mother liquor which is processed in the usual manner for the production of solid ammonia nitrate.
Natural rock phosphates usually contain impurities, one of which is calcium carbonate. Since these impurities are also attacked by the treatment with acids, the mixture of acids is proportioned so that only four molecules of expensive nitric acid are employed for the release of the two molecules of precious phosphoric acid, while that the balance of the acid necessary for the complete decomposition of crude phosphate rock is relatively inexpensive sulfuric acid.
Precipitated dicalcium phosphate, which naturally contains a small percentage of calcium sulphate, is
<Desc / Clms Page number 6>
then mixed in any desired proportion with the solid potassium nitrate, the latter also being slightly contaminated with calcium sulfate. This mixture constitutes the most desirable fertilizer, since it contains a high percentage of phosphoric acid which can be used in a compound of neutral nature and potassium hydroxide combined with nitrogen in the form of nitrate, in which form it is assumed that the nitrogen is taken up by the plant. The low percentage of calcium sulphate contained in said mixture constitutes an additional advantage, given that sulfur is also one of the essential elements for plant life.
For particular uses, potassium nitrate can be replaced in part or in whole by sodium nitrate or ammonium nitrate, the production of which is ensured in the above process.
Although only one embodiment of the invention has been indicated and described, it is evident that said invention is in no way limited to the particular process described, but that numerous modifications can be made to the operations of the invention. this process, without going beyond the scope of the invention.