<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE POUR LA PREPARATION DE SUPERPHOSPHATES MONOCALCIQUES'ET/OU DICALCIQUES ET/OU AMMONIQUES ET/OU POTASSIQUES, AINSI QUE.D'ENGRAIS
COMPOSES.
La présente invention est relative à un procédé pour la prépa- ration de superphosphates monocalciques et/ou bicalciques et/ou ammoniques et/ou potassiques simples ou concentrés. Elle concerne également la prépa- ration d'engrais composés binaires ou ternaires au départ de phosphate mi- néral moulu, contenant, en.proportion substantielles du phosphate trical- ciqueo
Dans les procédés connus de préparation de superphosphate mo- nocalcique simple, on attaque du phosphate minéral moulu par de l'acide sulfurique, selon le schéma de réaction suivant s
EMI1.1
P0o3Gao + 2(S03oHZ0) - P0oca002H0 + 2 (S03oGaO)
On peut aussi opérer une attaque nitrique du phosphate miné- ral moulu mais dans ce cas il faut employer 19 acide nitrique en concen- tration déterminée pour obtenir la cristallisation du nitrate de chaux formé par la réaction,qui peut se dérouler selon 1'un ou 1'autre des schémas de réaction suivants :
EMI1.2
P205.3CaO + 2(N20oH0) :
>p2o5 GaQ.2H20 + 2NZ05eCa0 P20,o3CaO + N205.H20 ------ P205a2Ca0oA20 + N20S.CaO Quant aux superphosphates concentrés, ils sont obtenus, dans les procédés connus,, par attaque de phosphate minéral moulu à l'aide d'a- çide phosphorique ou d'un mélange diacide phosphorique et diacide sulfuri- que ou d'acide nitriqueselon les cémas de réaction suivants
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
P205.3CaO + 2(P2oSo3H20) -----3 3 (P205 o CaO 02H20) P205.3CaO + S03.H20 + p205.3HZ0 z(PZ05.Cao<zH20) + S03.CaO Pz05 .3 Ca0 + N205oH2o + P20So3H2o --lz ( pzo5 .
Ca0 . zHZO ) + N205 Cao
L'attaque du phosphate minéral moulu s'opère, dans les procé- dés de fabrication de superphosphates monocalciques et bicalciques simples ou concentrés, en mélangeant ledit phosphate à l'acide ou au mélange d'aci- des dans un appareil mélangeur, qui décharge les produits de la réaction, directement ou par l'entremise d'une bande transporteuse, dans une "cave", où le superphosphate obtenu est conservé pendant un temps assez long, après quoi le superphosphate est extrait de la cave, démotté et amené dans un magasin de murissage.
La durée de séjour en cave du superphosphate est conditionnée par la nécessité d'arriver à une certaine solidification du produit et le murissage en magasin, qui se prolonge pendant 3 à 4 semaines, ou davantage, est nécessaire pour permettre l'achèvement de la réaction, et, dès lors, l'obtention d'un superphosphate soluble.
La présente invention a notamment pour objet un procédé de fa- brication de superphosphates simples ou concentrés à une allure accélérée, permettant l'obtention de superphosphates solubles par une réaction immé- diate et complète, sans qu'il soit besoin de prévoir une mise en cave et un murissage prolongés. Par ailleurs, les produits obtenus par le procédé suivant l'invention, présentent l'avantage très appréciable, d'être secs et parfaitement granulables.
Suivant l'invention, l'attaque du phosphate minéral, s'opère, de manière connue en soi, par au moins un acide minéral, mais en présence d'au moins un sel d'un métal alcalin ou d'un métal alcalino-terreux, autre que le calcium, et/ou en présence d'un alcali, en quantité suffisante pour obtenir le résultat cherché précisé ci-dessus.
Comme sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux, on peut, par exemple, utiliser un bisulfate, sulfate, carbonate, nitrate, chlorure, etc.. d'ammonium, de sodium, de potassium, de magnésium, etc... Comme al- cali, on peut notamment faire usage de soude caustique, de potasse causti- que, d'ammoniaque, de magnésie, etc...
Suivant une particularité de l'invention, on opère l'attaque du phosphate minéral moulu, en présence d'au moins un sel d'un métal alca- lin ou d'un métal alcalino-terreux, autre que le calcium, ce sel étant formé in situ par l'action du ou des acides d'attaque sur un cation alca- lin ou alcalino-terreux, de manière à former un sel alcalin ou alcalino- terreux de cet acide ou de ces acides d'attaque.
Bien qu'impliquant dans ce cas deux réactions distinctes, la préparation du superphosphate s'opère cependant en un seul stade, étant donné que ces deux réactions se développent concurremment dans le mélange réactionnel.
. La demanderesse a constaté que l'addition d'un sel de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux ou d'un alcali, même en faible quan- tité, à l'acide d'attaque du phosphate minéral produit un effet "catalyti- que", en ce sens que la réaction progresse beaucoup plus rapidement qu'en l'absence dudit produit d'addition.
Etant donné que cette réaction est exothermique, on peut sui- vre son déroulement en mesurant les températures de la masse réactionnelle dans le temps.
<Desc/Clms Page number 3>
Le dessin annexé au présent mémoire représente un diagramme, dans lequel les températures en degrés centigrades ont été portées en or- donnée, tandis que le temps en minutes a été porté en abscisseo -
Sur ce diagramme, A désigne la courbe obtenue dans un procédé habituel de fabrication de superphosphates simples ou concentrés, sans ad- jonction au mélange réactionnel d'un sel de métal alcalin ou de métal alca- lino-terreux ou d'un alcali.
La période de temps a représente le séjour en cave d'un mélan- ge réactionnel, tandis que la période b représente le séjour de ce mélange au magasin de mûrissage.
Au cours de multiples expériences, la demanderesse a trouvé qu'en ajoutant au mélange réactionnel, suivant l'invention, de petites quantités d9un alcali ou d9un sel de métal alcalin ou alcalino-terreux, au- tre que le calcium, il est possible de réduire considérablement le temps a et de le ramener à une fraction d9heure, voire même à quelques minutes, tandis que le murissage b est pratiquement supprimé. La courbe B est cel- le que l'on obtient en appliquant le procédé suivant 19invention.
Le mélange du phosphate minéral moulu, du ou des acides d'at- taque et de l'alcali ou du sel alcalin ou alcalino-terreux doit, de préfé- rence se faire très rapidement, voire même instantanément. Ce mélange peut, par exemple, très bien s'effectuer dans un mélangeur à axe vertical et à grande vitesse de rotation, tel .que celui décrit dans le brevet belge n 491a823 déposé le 25 octobre 1949.
La transformation du phosphate minéral en phosphate soluble est pratiquement terminée à la sortie du mélangeur et le produit obtenu est poreux, sec et aisément granulable. Aucune rétrogradation ne se pro- duit au cours du temps.
La présente invention permet également la fabrication, en un seul stade opératoire, d'engrais binaires ou ternaires, contenant le phos- phate sous forme monocalcique et l'azote et/ou le potassium et/ou le magne- sium, sous forme d'un sel fertilisant, tel que sulfate et/ou phosphate, l'engrais obtenu étant sec et parfaitement granulable.
Dans les procédés connus,les engrais binaires ou ternaires en question s'obtiennent par simple mélange de superphosphate simple ou, concentré avec au moins un sel, tel que le sulfate ou nitrate d'ammonium, de potassium, de magnésium, etc...
Ces sels sont obtenus dans des installations séparées, dans lesquelles, pour obtenir, par exemple, du sulfate ammonique, on traite de l'ammoniac anhydre ou des eaux ammoniacales par de l'acide sulfurique.
Suivant l'invention, on obtient un engrais binaire ou ternai- re, en traitant directement un phosphate minéral à l'aide d'un excès d'au moins un acide d'attaque, en présence d'au moins un cation alcalin ou al- calino-terreux en quantité appropriée pour former avec une partie du ou des acides d'attaque au moins un sel fertilisant en proportion substan- tielle.
En somme, le procédé de préparation d'engrais binaires ou ternaires diffère d'un des modes d'exécution du procédé pour préparer des superphosphates simples ou concentrés par le fait qu'au lieu d'employer l'alcali en faible proportion, ce qui suffit pour accélérer l'attaque du phosphate minéral, on utilise une quantité d'alcali telle qu'il se produi- se à la fois une accélération de l'attaque ét une formation d'au moins un sel fertilisant en proportion suffisante pour que ce sel ait par lui-même une action fertilisante.
On donnera ci-après quelques schémas de réaction illustrant le procédé de préparation d'engrais binaires et ternaires suivant l'in- vention.
<Desc/Clms Page number 4>
1. ATTAQUE DE PHOSPHATE MINERAL PAR UN EXCES D'ACIDE SULFURIQUE , EN PRE-
SENCE D'UNE QUANTITE SUBSTANTIELLE D'AMMONIAC.
EMI4.1
a) 1VH3 + 2.i2S04 #.### (NH4) H S04 + H2SO4 b) P205.30aO + 2(S03.NH3.HZ0) + S03.H20 --j PO,;.Ca0.2H-0 + S03.2NH3.H2p + 2 S03oCaO.
On obtient ainsi un engrais binaire, contenant du phosphate monocalcique et du sulfate ammonique.
2. ATTAQUE DE PHOSPHATE MINERAL PAR UN EXCES D'ACIDE SULFURIQUE EN PRE-
SENCE D'HYDROXYDE DE POTASSIUM.
EMI4.2
a) :KZ0.H20 + z(so3HZO) -- 2SO3.K 2O.H20 + a.xzo b) PÊ5 .3CaO + 2SO3 'K20H20 + S03H20 ) P20oCa0.z13z0 + S03K20 + 2(S0oGa0)o
On obtient ainsi un engrais binaire, contenant du phosphate monocalcique et du sulfate de potassium.
3. ATTAQUE DE PHOSPHATE MINERAL PAR UN EXCES D'ACIDE SULFURIQUE. EN PRE-
SENCE D'UNE QUANTITE SUBSTANTIELLE D'AMMONIAC ET DE POTASSE CAUSTIQUE.
EMI4.3
a) NH3 + 2H2SO4 ---3 (NH4)H S04 + H2S04 b) KOH + H2804 - KH804 + H20 c) z(PZO5a3cao) + z(so3eNH3oHZO) + zso3KZO<H2o + 2(803.H20) > 2(P2O5 Cao,2H20) + 4(SO,.CaO) + (NH4)2 S04 + K2S04
On obtient ainsi un engrais ternaire, contenant du phosphate monocalcique, du sulfate ammonique et du sulfate potassique, qui consti- tuent trois sels fertilisants.
La préparation d'engrais binaires ou ternaires suivant l'in- vention offre les mêmes avantages que la préparation des superphosphates simples et concentrés, en ce qui concerne l'accélération de la réaction et la réduction conséquente du temps de murissage. En outre, comme la réaction est fortement exothermique, on peut utiliser des acides d'atta- que moins concentrés que dans le procédé de préparation de superphosphate simplee
Enfin, l'invention est également relative à un procédé de préparation d'engrais binaires ou ternaires, contenant du phosphate mono- calcique, du phosphate bicalcique et au moins un nitrate fertilisant, tel que le nitrate d'ammonium, de potassium, de sodium, etc..
Suivant l'invention, ces engrais binaires ou ternaires sont obtenus, en attaquant par de l'acide nitrique un mélange formé, d'une part, de phosphate minéral et, d'autre part, d'un superphosphate simple, préalablement obtenu par attaque à l'acide sulfurique d'un phosphate mi- néral, en présence d'un sel, de préférence, un sulfate, d'un métal alca-
<Desc/Clms Page number 5>
lin ou d'un métal alcalino-terreux, autre que le calcium.
Les matières intervenant dans la préparation desdits engrais binaires ou ternaires sont les suivantes - acide nitrique - phosphate minéral moulu - phosphate monocalcique - sel d'un métal alcalin ou d'un métal alcalino-terreux.
Les réactions intervenant dans ce dernier procédé peuvent être schématisées comme suit, dans le cas particulier où le sel précité est du sulfate d'ammonium.
4.
EMI5.1
a) P20503CaO + p205 cao.2H20 + N205oH20 P205a2Ca0oH20 bicalcique + P-0-.CaOo2HO + N205- CaO monocalcique b) S03.2NH3oH20 + N205oCaO ######2(NH,.m.) + CaSO4
Comme on le voit l'engrais obtenu est formé d'un mélange de phosphate monocalcique, de phosphate bicalcique, de nitrate ammonique, qui constituent trois sels fertilisants, ainsi que de sulfate de calcium, qui constitue une charge.
Outre le sulfate ammonique, on peut utiliser comme sel réa- gissant sur le nitrate de calcium provenant de l'attaque nitrique du phos- phate minéral, du sulfate de potassium, de sodium, etc..., de manière à obtenir, respectivement,du nitrate de potassium, de sodium, etc.
Grâce au procédé, qui vient d9être décrit, on obtient un en- grais binaire ou ternaire renfermant du P2O5 sous forme de phosphate mo- nocalcique et de phosphate bicalcique, de 19 azote sous forme ammoniacale et nitrique et/ou du potassium, de sodium, etc... sous forme nitrique.
Les réactions se déroulent simultanément et complètement, en donnant un produit sec et poreux, aisément granulable. Contrairement à ce qui se passe dans les procédés connus, où 19on opère par attaque sulfurique pour obtenir du superphosphate, il,n'est pas nécessaire, dans le procédé suivant l'invention, de veiller à remployer que la quantité strictement nécessaire diacide. Si on emploie un excès d'acide, il se produira simplement dans 1-'attaque nitrique une transformation partielle du phosphate bicalcique en phosphate monocalcique.
L'acide nitrique d9attaque peut être utilisé à basse concen- tration et 1?attaque peut s'effectuer à température ordinaire, sans perte d'azote.
Il est éviden que l'invention n'est pas 'limitée aux détails donnés ci-dessus et que de nombreuses modifications peuvent y être appor- -tées, tant en ce qui concerne la nature des réactifs que les proportions et conditions dans lesquelles ils sont utilisés, sans que- 19 on s'écarte du domaine de 19invention, tel qu9il est défini dans les revendications terminant le présent mémoire.
Ainsi, au lieu de préparer.des phosphates calciques, on peut, en appliquant le procédé suivant l'invention, préparer des superphosphates ammoniques ou potassiques ou des superphosphates mixtes calciques et am-
<Desc/Clms Page number 6>
moniques, ou calciques et potassiques, etc... De même, au lieu d'employer des sels de métal alcalin ou alcalino-terreux ou des alcalis, on peut uti- liser des matières, éventuellement naturelles ou des résidus, sous-produits, etc... contenant ces sels ou alcalis.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de préparation de superphosphates par attaque d'un phosphate minéral à l'aide d'au moins un acide minéral, caractérisé en ce qu'on effectue l'attaque susdite en présence d'au moins un alcali, en quan- tité suffisante pour le résultat cherché.
2. Procédé de préparation de superphosphates par attaque d'un phosphate minéral à l'aide d'au moins un acide minéral, caractérisé en ce qu'on effectue l'attaque susdite en présence d'au moins un sel d'un métal alcalin ou d'un métal alcalino-terreux, autre que le calcium, en quantité suffisante pour le résultat cherché.
3. Procédé de préparation de superphosphates suivant la re- vendication 2, caractérisé en ce qu'on effectue l'attaque susdite à l'aide d'au moins un acide minéral, en présence d'un alcali donnant lieu à la for- mation, au sein du mélange réactionnel, d'un sel de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux, par réaction dudit alcali avec l'excès d'acide mi- néral d'attaque.
4. Procédé de préparation de superphosphates suivant la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'on effectue l'attaque à l'aide d'au moins un acide minéral, en présence d'un sel de métal alcalin ou de métal alca- lino-terreux résultant de l'action préalable sur un cation alcalin ou alca- lino-terreux du même acide minéral que celui employé pour effectuer l'at- taque du phosphate minéral.
5. Procédé de préparation de superphosphates suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue l'attaque susdite en pré- sence d'au moins un alcali capable de donner lieu à la'formation, par réaction avec une fraction de l'acide d'attaque, d'un sel fertilisant.
6. Procédé de préparation de superphosphates suivant la re- vendication 2, caractérisé en ce qu'on effectue l'attaque susdite en pré- sence d'au moins un sel de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux à propriétés fertilisantes.
7. Procédé de préparation de superphosphates suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'on effectue l'attaque susdite en présence d'au moins un alcali ou en présence d'au moins un sel de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux donnant lieu à la formation d'au moins un sel fertilisant , en quantité telle que l'on obtienne un engrais binaire ou ternaire, dont l'un des éléments est constitué par un phosphate soluble et le ou les autres éléments par un ou deux sels fertilisants.
8. Procédé de préparation de superphosphates simples suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel on effectue l'attaque d'un phosphate minéral à l'aide d'acide sulfurique ou nitrique.
9. Procédé de préparation de superphosphates concentrés sui- vant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel on ef- fectue l'attaque susdite à l'aide d'acide phosphorique, éventuellement en mélange avec au moins un autre acide minéral.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.