FR2757504A1 - Preparation of organo-mineral fertilisers - Google Patents
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Abstract
Description
ENGRAIS ORGANO-MINERAL ET SON PROCEDE DE FABRICATION. ORGANO-MINERAL FERTILIZER AND ITS MANUFACTURING PROCESS.
L'invention concerne un engrais organo-minéral et son procédé de fabrication. The invention relates to an organo-mineral fertilizer and its manufacturing process.
Les plantes utilisent pour leur croissance des éléments nutritifs qu'elles captent par les feuilles au cours de la photosynthèse (c'est le cas du carbone) et essentiellement par les racines pour les autres éléments. Les éléments que les plantes doivent puiser dans le sol, notamment l'azote, le potassium et le phosphore sont souvent présents en quantités insuffisantes pour faire face aux besoins des plantes. Plants use nutrients for their growth, which they capture by the leaves during photosynthesis (this is the case with carbon) and essentially by the roots for other elements. The elements that plants must draw from the soil, notably nitrogen, potassium and phosphorus are often present in insufficient quantities to meet the needs of plants.
L'utilisation d'engrais permet donc d'augmenter grandement les rendements.The use of fertilizers therefore greatly increases yields.
On connaît déjà des engrais minéraux azotés (N), phosphatés (P), ou potassiques (K) dénommés engrais NPK. Ces engrais, vendus actuellement sur le marché, sont dosés de façon qu'après lessivage par les pluies, il reste suffisamment d'azote, de phosphate et de potassium auprès des racines des végétaux traités. Ceci entraîne un surdosage et la dispersion d'azote, de phosphate et de potassium dans les nappes phréatiques et les cours d'eau. There are already known mineral nitrogen (N), phosphate (P) or potassium (K) fertilizers called NPK fertilizers. These fertilizers, currently sold on the market, are dosed so that after leaching by the rains, there remains sufficient nitrogen, phosphate and potassium near the roots of the treated plants. This leads to an overdose and the dispersion of nitrogen, phosphate and potassium in groundwater and rivers.
On connaît également des engrais organiques à base de déchets provenant des élevages (lisiers), des stations d'épuration (boues résiduelles) et de l'industrie agroalimentaire (eaux boueuses de lavage des abattoirs et des conserveries). Ces engrais organiques contiennent également de l'azote (N), du phosphate (P) et du potassium (K) ainsi que des oligo-éléments mais sont surtout utilisés aujourd'hui pour améliorer des qualités physiques du sol (amendement organique). Toutefois, après épandage, ces engrais organiques doivent impérativement être enfouis pour limiter les odeurs et les pertes d'azote ammoniacal. Par ailleurs, lorsque les lisiers sont épandus par irrigation, il doivent obligatoirement être désodorisés. De plus, il est fréquent d'épandre 20 à 30 tonnes de lisier à l'hectare représentant 100 à 150 unités d'azote, 80 à 120 unités de phosphore et 60 à 90 unités de potassium, alors que les besoins des végétaux sont 40% moins importants. I1 existe donc des problèmes de pollution de l'environnement, résultant de tels épandages. Also known are organic fertilizers based on waste from farms (slurry), sewage treatment plants (residual sludge) and the food industry (muddy waters from washing slaughterhouses and canneries). These organic fertilizers also contain nitrogen (N), phosphate (P) and potassium (K) as well as trace elements but are mainly used today to improve the physical qualities of the soil (organic amendment). However, after spreading, these organic fertilizers must be buried to limit odors and losses of ammoniacal nitrogen. Furthermore, when the liquid manure is spread by irrigation, it must be deodorized. In addition, it is common to spread 20 to 30 tonnes of slurry per hectare representing 100 to 150 units of nitrogen, 80 to 120 units of phosphorus and 60 to 90 units of potassium, while the needs of plants are 40 % less important. There are therefore environmental pollution problems resulting from such spreading.
On connaît enfin des engrais mixtes constitués d'un mélange de matières organiques et minérales qui ne sont pas antagonistes mais au contraire complémentaires. Ces engrais organo-minéraux permettent l'épandage en une seule fois d'éléments nutritifs provenant de sources minérales et organiques, éléments que la plante pourra absorber pendant trois à quatre mois. Finally, mixed fertilizers are known which consist of a mixture of organic and mineral materials which are not antagonistic but on the contrary complementary. These organo-mineral fertilizers allow the one-time application of nutrients from mineral and organic sources, elements that the plant can absorb for three to four months.
On connaît déjà d'après l'art antérieur un procédé de fabrication de ces engrais organo-minéraux consistant à effectuer un premier mélange de différentes substances minérales puis à y ajouter des matières organiques de type lisier, paille ou fumier, à broyer et à mélanger l'ensemble, puis à presser le mélange obtenu dans une presse automatique, pour obtenir des bouchons d'engrais de 7 à 8 mm de longueur. Ce procédé s'effectue avec des mélanges organiques et minéraux à l'état sec ou éventuellement en présence de vapeur. Already known from the prior art is a process for manufacturing these organo-mineral fertilizers which consists in carrying out a first mixture of different mineral substances and then in adding organic materials of the slurry, straw or manure type, to grind and to mix the whole, then pressing the mixture obtained in an automatic press, to obtain fertilizer plugs of 7 to 8 mm in length. This process is carried out with organic and mineral mixtures in the dry state or possibly in the presence of steam.
Ce procédé de fabrication présente toutefois le grave inconvénient d'entraîner l'émission de vapeurs polluantes, notamment de vapeurs d'ammoniac. En outre, les bouchons d'engrais sont moins faciles à épandre que les granulés d'engrais minéraux déjà existants et nécessitent l'emploi d'un matériel d'épandage spécifique. However, this manufacturing process has the serious drawback of causing the emission of polluting vapors, in particular ammonia vapors. In addition, fertilizer plugs are less easy to spread than existing mineral fertilizer granules and require the use of specific spreading equipment.
Le but de l'invention est de résoudre les inconvénients de l'art antérieur. The object of the invention is to solve the drawbacks of the prior art.
Ce but est atteint à l'aide d'un procédé de fabrication du type consistant à effectuer un premier mélange d'éléments minéraux entrant dans la composition d'un engrais minéral, à effectuer un deuxième mélange d'éléments organiques entrant dans la composition d'un engrais organique, à mélanger le premier et le deuxième mélange et à malaxer la pâte obtenue dans un malaxeur. Selon les caractéristiques du procédé, on effectue les étapes supplémentaires suivantes consistant à:
- a) effectuer une granulation de la pâte obtenue,
- b) cuire au four les granulés obtenus sans détruire les éléments organiques, et récupérer la vapeur dégagée du four de cuisson, la refroidir pour la liquéfier et la renvoyer dans le malaxeur, et
- c) refroidir rapidement les granulés cuits.This object is achieved using a manufacturing process of the type consisting in carrying out a first mixture of mineral elements entering into the composition of a mineral fertilizer, in carrying out a second mixture of organic elements entering in the composition of '' an organic fertilizer, to mix the first and the second mixture and to knead the dough obtained in a kneader. Depending on the characteristics of the process, the following additional steps are carried out, consisting in:
a) granulating the dough obtained,
b) bake the granules obtained in the oven without destroying the organic elements, and recover the steam released from the baking oven, cool it to liquefy it and return it to the mixer, and
- c) rapidly cooling the cooked granules.
Grâce à ces caractéristiques de l'invention, les vapeurs d'ammoniac circulent en circuit fermé et il n'y a pas de pollution de l'atmosphère. Thanks to these characteristics of the invention, the ammonia vapors circulate in a closed circuit and there is no pollution of the atmosphere.
De préférence, la granulation s'effectue dans un granulateur, de façon à obtenir des granulés de 2 à 3 mm environ. Les granulés d'engrais organo-minéral sont plus faciles à épandre que les bouchons de ces mêmes engrais de l'art antérieur et surtout peuvent l'être avec les machines agricoles que les utilisateurs possèdent déjà pour l'épandage des granulés d'engrais minéraux de l'art antérieur. La solution de l'invention est donc moins coûteuse. Preferably, the granulation is carried out in a granulator, so as to obtain granules of 2 to 3 mm approximately. The granules of organo-mineral fertilizers are easier to spread than the plugs of these same fertilizers of the prior art and above all can be applied with the agricultural machines that users already have for spreading the granules of mineral fertilizers. of the prior art. The solution of the invention is therefore less expensive.
De préférence, la cuisson est effectuée à une température comprise entre 200 "C et 380 "C, pendant une durée inférieure ou égale à 80 secondes. Ainsi, les engrais réalisés ne comportent aucun germe. Ils peuvent être mis sur des herbages sur lesquels on fait pâturer des animaux. Preferably, the cooking is carried out at a temperature between 200 "C and 380" C, for a duration less than or equal to 80 seconds. Thus, the fertilizers produced contain no germ. They can be put on grassland on which animals are grazed.
Un autre but de l'invention est également de fabriquer un engrais "biologique". Another object of the invention is also to manufacture a "organic" fertilizer.
Ce but est atteint à l'aide d'un engrais organo-minéral réalisé selon le procédé décrit cidessus, ledit engrais contenant entre 5 et 50 % en poids d'éléments organiques. Ainsi, la proportion de NPK apportés par des éléments d'origine organique étant importante, le coût final de l'engrais se trouve réduit de façon importante (jusqu'à environ 30%).This object is achieved using an organo-mineral fertilizer produced according to the process described above, said fertilizer containing between 5 and 50% by weight of organic elements. Thus, the proportion of NPK provided by elements of organic origin being important, the final cost of the fertilizer is reduced significantly (up to about 30%).
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, cette description étant faîte en faisant référence au dessin joint dans lequel:
-la figure 1 est un schéma illustrant les différentes étapes successives du procédé de fabrication de l'engrais.The invention will be better understood on reading the following description of an embodiment of the invention, given by way of illustrative and nonlimiting example, this description being given with reference to the attached drawing in which:
FIG. 1 is a diagram illustrating the different successive stages of the fertilizer manufacturing process.
Comme illustré en figure 1, le procédé comprend une première étape consistant à effectuer un premier mélange d'éléments minéraux 1, 3 entrant dans la composition d'un engrais minéral, à l'aide d'un mélangeur 5. Ces éléments minéraux sont généralement sous forme pulvérulente. Le premier mélange contient par exemple, au moins l'un des éléments suivants: phosphate, hydroxyde de magnésium (magnésie), phosphate tricalcique (plâtre agricole), dolomie, chlorure de potassium (KCI), sulfate d'ammonium, ou du lithothamne. Ce type de mélange est déjà connu pour la fabrication des engrais minéraux. Le lithothamne est constitué par la fossilisation d'une algue marine appelée lithothamnium calcareum, et composé de 70 à 80% de
CaCO3 et de Mg CO3. Outre le calcium et le magnésium, cet élément apporte beaucoup d'oligo-éléments, en particulier d'iode.As illustrated in FIG. 1, the method comprises a first step consisting in carrying out a first mixture of mineral elements 1, 3 entering into the composition of a mineral fertilizer, using a mixer 5. These mineral elements are generally in powder form. The first mixture contains, for example, at least one of the following elements: phosphate, magnesium hydroxide (magnesia), tricalcium phosphate (agricultural plaster), dolomite, potassium chloride (KCI), ammonium sulfate, or lithothamne. This type of mixture is already known for the manufacture of mineral fertilizers. The lithothamne is formed by the fossilization of a marine alga called lithothamnium calcareum, and composed of 70 to 80% of
CaCO3 and Mg CO3. In addition to calcium and magnesium, this element provides a lot of trace elements, in particular iodine.
Le mélange des éléments minéraux s'effectue à sec et à température ambiante. The mineral elements are mixed dry and at room temperature.
Il faut environ 4 minutes pour mélanger 2 tonnes de composants.It takes about 4 minutes to mix 2 tonnes of components.
Une deuxième étape consiste à effectuer un deuxième mélange d'éléments organiques 7, 9, à l'aide d'un mélangeur 11. Ce deuxième mélange s'effectue à température ambiante en fractionnant les déchets organiques. Le deuxième mélange contient par exemple, des boues de stations d'épuration ou du lisier. Lorsque le mélange organique contient uniquement des boues de station d'épuration et du lisier, il contient de préférence, 10 à 400 kg de boues de station d'épuration et 80 à 900 litres de lisier. A second step consists in carrying out a second mixture of organic elements 7, 9, using a mixer 11. This second mixture is carried out at ambient temperature by fractionating the organic waste. The second mixture contains, for example, sludge from sewage treatment plants or slurry. When the organic mixture contains only sewage treatment plant slurry and slurry, it preferably contains 10 to 400 kg of sewage treatment plant sludge and 80 to 900 liters of slurry.
Le lisier est un mélange d'urine et de fèces de porcs ou de bovins issus des élevages sur caillebotis. Il est plus ou moins dilué par les eaux de lavage et d'abreuvement. La composition minérale moyenne du lisier de porcs est la suivante en grammes par kilo de lissier:
N=5
P205=4
K20=3
CaO=3
MgO= 1
L'azote se présente principalement sous forme ammoniacale et provient de la transformation de l'urée de l'urine.Slurry is a mixture of urine and faeces from pigs or cattle obtained from gratings. It is more or less diluted by washing and watering waters. The average mineral composition of pig manure is as follows in grams per kilo of wicker:
N = 5
P205 = 4
K20 = 3
CaO = 3
MgO = 1
Nitrogen occurs mainly in the form of ammonia and comes from the transformation of urea from urine.
La troisième étape consiste à mélanger le premier et le deuxième mélange et à introduire la pâte obtenue dans un malaxeur 13. De façon avantageuse, le malaxage s'effectue à température ambiante. A titre d'exemple, il est effectué pendant environ 11 secondes dans un malaxeur en ligne. The third step consists in mixing the first and the second mixture and in introducing the paste obtained into a kneader 13. Advantageously, the kneading takes place at room temperature. For example, it is carried out for approximately 11 seconds in an online mixer.
La quatrième étape consiste à effectuer une granulation de la pâte sortant du malaxeur dans un granulateur 15. Le granulateur 15 présente une assiette de granulation 16 permettant la formation des granulés. Les granulés 17 obtenus sont introduits dans un four 19 où ils sont cuits selon une température et une durée dépendant du four utilisé tout en ne dépassant pas une température risquant de détruire la matière organique fertilisante. Cette température de cuisson est au minimum de 200"C et au maximum de 380"C environ et de préférence comprise entre 200 et 2500C. The fourth step consists in granulating the dough leaving the kneader in a granulator 15. The granulator 15 has a granulation plate 16 allowing the formation of the granules. The granules 17 obtained are introduced into an oven 19 where they are cooked according to a temperature and a duration depending on the oven used while not exceeding a temperature which risks destroying the organic fertilizing material. This cooking temperature is at least 200 "C and at most 380" C and preferably between 200 and 2500C.
Le temps de cuisson est en général au maximum de 80 secondes.The cooking time is generally a maximum of 80 seconds.
Les vapeurs d'ammoniac 20 issues du four 19 sont recyclées dans le malaxeur 13. The ammonia vapors 20 from the furnace 19 are recycled to the mixer 13.
La sixième étape facultative est une étape de criblage dans un tamis 21 qui permet d'éliminer les fines particules 23 dont la taille les rend impropres à l'utilisation comme granulés d'engrais. Ces fines particules 23 sont avantageusement recyclées vers le malaxeur 13, ce qui limite la formation de poussières autour des appareils. The sixth optional step is a screening step in a sieve 21 which makes it possible to remove the fine particles 23 whose size makes them unsuitable for use as fertilizer granules. These fine particles 23 are advantageously recycled to the mixer 13, which limits the formation of dust around the devices.
Enfin, la dernière étape consiste à faire passer les granulés dont les dimensions correspondent à l'application envisagée dans un silo 25 équipé de rampes d'aération verticales 27 permettant de refroidir les granulés d'un seul coup. A titre d'exemple, on utilise un silo de refroidissement en acier de 3 m de diamètre et de 8 m de haut, muni de 15 rampes d'aération verticales réparties uniformément sur la périphérie du silo et dont l'une est disposée au centre du silo. L'aération s'effectue par un turborefroidisseur à air. Finally, the last step consists in passing the granules, the dimensions of which correspond to the envisaged application, through a silo 25 equipped with vertical ventilation ramps 27 allowing the granules to be cooled all at once. By way of example, a steel cooling silo 3 m in diameter and 8 m high is used, provided with 15 vertical ventilation ramps distributed uniformly over the periphery of the silo and one of which is arranged in the center. from the silo. Aeration is carried out by an air turbo-cooler.
Le refroidissement s'effectue très rapidement afin de maintenir la dureté des granulés. En effet, si le refroidissement est trop lent, ceux-ci ont tendance à se désagréger. Les granulés passent ainsi de 90 "C à 10 "C en environ 30 minutes. The cooling takes place very quickly in order to maintain the hardness of the granules. Indeed, if the cooling is too slow, these tend to disintegrate. The granules thus pass from 90 "C to 10" C in about 30 minutes.
L'invention concerne également l'engrais obtenu par un tel procédé. Cet engrais contient préférentiellement entre 5 et 50 % d'éléments organiques. The invention also relates to the fertilizer obtained by such a process. This fertilizer preferably contains between 5 and 50% of organic elements.
Avantageusement, il se présente sous la forme de granulés d'environ 2 à 3 mm de long.Advantageously, it is in the form of granules of approximately 2 to 3 mm long.
On donnera ci-après un exemple de réalisation d'un engrais selon l'invention. An exemplary embodiment of a fertilizer according to the invention will be given below.
EXEMPLE 1
On a réalisé un mélange minéral de 900 kg contenant les éléments suivants:
sulfate d'ammonium: 238 kg
phosphore: 233 kg
potasse: 167 kg
lithothamne: 262 kg
Ce mélange correspond aux pourcentages suivant des différents constituants:
S04 5% K20 10%
P205 7% CaO 11,53%
On a effectué un mélange organique de 150 kg de boues de station d'épuration et 300 litres de lisier.EXAMPLE 1
A mineral mixture of 900 kg was produced containing the following elements:
ammonium sulfate: 238 kg
phosphorus: 233 kg
potash: 167 kg
lithothamne: 262 kg
This mixture corresponds to the following percentages of the various constituents:
S04 5% K20 10%
P205 7% CaO 11.53%
An organic mixture of 150 kg of sewage treatment plant sludge and 300 liters of slurry was carried out.
Après mélange, malaxage et granulation, on a cuit les granulés au four à 250 "C pendant 80 secondes. Après criblage des granulés cuits, on a refroidi les granulés dans le silo en les faisant passer de la température de 90"C à la température de 10 C en 30 minutes. After mixing, kneading and granulation, the granules were baked in an oven at 250 "C for 80 seconds. After screening the cooked granules, the granules were cooled in the silo by passing them from the temperature from 90" C to the temperature 10 C in 30 minutes.
Le produit obtenu se présente sous forme de granulés de 2 à 3 mm de long. The product obtained is in the form of granules 2 to 3 mm long.
Claims (9)
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