Légende
  • Halogènes
  • Métaux alcalino-terreux
  • Actinides
  • Gaz nobles
  • Métaux de transition
  • Autres
  • Métaux alcalins
  • Lanthanides
15
P
Phosphore
Produit minéral

Les engrais phosphatés sont principalement préparés par attaque à l’acide sulfurique de phosphates naturels, souvent après formation d’acide phosphorique. Ils sont le plus souvent employés, en association avec l’élément azote.

Données industrielles

Matières premières

La teneur moyenne de l’écorce terrestre est de 0,11 % en phosphore.

Le principal minerai est un phosphate calcique naturel, la fluorapatite phosphocalcique – Ca10(PO4)6F2 – plus ou moins carbonatée avec une teneur moyenne de 26 à 34 % en P2O5 (soit 57 à 74 % en phosphate tricalcique (PTC) – Ca3(PO4)2) pour le minerai marchand.
Les teneurs des minerais de phosphate sont données en P2O5 ou en PTC avec 1 % de P2O5 = 2,19 % de PTC. L’appellation industrielle du phosphate tricalcique est « Bone Phosphate of Lime » (BPL).

Les principaux gisements de phosphate actuellement exploités sont de deux types :

  • sédimentaire (75 % des ressources) par précipitation des phosphates au fond de mers peu profondes, processus au cours duquel le plancton joue un rôle important. Les gisements du Maroc et des États-Unis sont de ce type.
  • igné (23 % des ressources) par intrusion de magma au sein de roches cristallines. Les gisements de la presqu’île de Kola (Finlande et Russie) et d’Afrique du Sud sont de ce type.

Autres matières premières :

Phosphate alumino calcique : CaO,2Al2O3,P2O5,5H2O (34 % de P2O5) produit au Sénégal et utilisé directement comme engrais après calcination vers 600-700°C.

Matière première nécessaire à la fabrication des engrais phosphatés : le soufre donnant l’acide sulfurique.

Production minière de phosphates

En 2018. Monde : 270 millions de t, Union européenne (Finlande) : 1 million de t.

en milliers de t
Chine 140 000 Brésil 5 400
Maroc 33 000 Arabie Saoudite 5 200
États-Unis 27 000 Égypte 4 600
Russie 13 000 Israël 3 900
Jordanie 8 800 Tunisie 3 300
Source : USGS

Le maximum de production aux États-Unis a été de 54,4 millions de t, en 1980.

Exprimée en P2O5, la production mondiale est, en 2018, de 63,347 millions de t.

Au Maroc, la production est assurée par l’Office Chérifien des Phosphates (OCP), premier producteur mondial de phosphates naturels avec, en 2018, une production marchande de 34,3 millions de t.

  • La principale exploitation minière se situe à Khouribga, à 120 km au sud-est de Casablanca. Exploitée initialement, en 1921, par voie souterraine, et depuis 1951, en exploitation à ciel ouvert avec une capacité de production de 28 millions de t/an et des réserves de 35 milliards de t. Le minerai est acheminé sous forme de pulpe (60 % de minerai – 40 % d’eau) à l’aide d’un minéralduc souterrain de 187 km de long, jusqu’à l’usine de Jorf Lasfar. L’utilisation du pipeline devrait permettre d’augmenter les capacités de production de la mine de Khouribga jusqu’à 38 millions de t/an. En 2015, la production a été de 18,6 millions de t.
  • Les sites de Youssoufia, à 230 km au sud de Casablanca, par voie souterraine, et de Benguérir, exploitent le gisement de Gantour qui couvre 2 500 km2 et possèdent une capacité de production de 5 millions de t/an avec des réserves de 31 milliards de t. Le minerai est expédié par voie ferroviaire à l’usine et au port de Safi.
  • Le site de Boucraâ, à ciel ouvert, situé au Sahara Occidental, exporte le minerai produit, qui titre 36,15 % de P2O5, par le port de Laayoune avec une capacité de production de 2,6 millions de t/an.
    Les exportations marocaines ont été, en 2018, de 11,3 millions de t de phosphates naturel.
Aux États-Unis, en 2019, les mines sont situées principalement en Floride (4 mines) et en Caroline du Nord (1 mine), ces 5 mines produisant 75 % du total, ainsi que dans l’Idaho (2 mines), l’Utah (1 mine) et le Wyoming (1 mine).
  • Le principal producteur est Mosaic, 2ème producteur mondial, avec, en 2019, 3 mines en activité en Floride, une capacité de production de 14 millions de t/an et une production, en 2018, de 14,2 millions de t de minerai à 28,7 % de P2O5 soit 56 % de la production nord américaine :
    • à Four Corners, avec une production, en 2018, de 6,9 millions de t,
    • South Fort Meade, avec 4,2 millions de t,
    • Wingate, avec 1,6 million de t,
    • South Pasture, avec 1,5 millions de t. En août 2018, la mine a été fermée.

Les réserves prouvées et probables de Mosaic, aux États-Unis, sont de 127,1 millions de t, à 29,2 % de P2O5.
Par ailleurs, Mosaic possède 70 % de la mine de Miski Mayo, au Pérou, d’une capacité de production de 4 millions de t/an et 25 % de celle de la région du Umm Wual destinée à alimenter le complexe de Wa’ad Al Shamal, en joint venture avec Ma’aden, en Arabie Saoudite, d’une capacité de production de 3,5 millions de t de produits finis.
En janvier 2018 a acquis l’activité engrais de Vale avec 5 mines de phosphates au Brésil et 40 % de la mine de Miski Mayo au Pérou, et, en 2018, une production de 4,0 millions de t de minerai au Brésil et 4,1 millions de t au Pérou avec la mine de Miski Mayo.

  • Le deuxième producteur des États-Unis est Nutrien, issu de la fusion, le 1er janvier 2018, entre PotashCorp et Agrium, avec une capacité de production de 7,4 millions de t/an avec une mine en Caroline au Nord, à Aurora, avec, en 2018, une production de 4,03 millions de t à 28,28 % de P2O5 et une mine en Floride, à White Springs, avec 1,85 million de t à 30,62 % de P2O5. Les réserves prouvées et probables sont, début 2018, de 155,3 millions de t à 30,66 % de P2O5.
  • Simplot, exploite la mine de Smoky Canyon dans le Wyoming, avec une capacité de production de 2 millions de t/an et celle de Vernal dans l’Utah.
  • Itafos, a acquis auprès d’Agrium, en janvier 2018, la mine de Rasmussen Ridge, dans l’Idaho, avec une capacité de production de 2 millions de t/an et des réserves prouvées et probables de 12,2 millions de t à 26,6 % de P2O5. Par ailleurs a débuté l’exploitation de la mine d’Arraias, dans l’État de Tocantins, au Brésil.
  • Monsanto, exploite la mine de Blackfoot Bridge, dans l’Idaho, afin d’alimenter son usine de production de phosphore destiné à produire du trichlorure de phosphore pour synthétiser l’herbicide glyphosate.
Dans ce pays, la production est intégrée de la mine à la fabrication d’engrais, en passant par celle d’acide phosphorique. Par ailleurs, les États-Unis importent des phosphates naturels, 2,8 millions de t, en 2018, à 68 % en provenance du Pérou et 31 % du Maroc, afin d’alimenter leur industrie des engrais phosphatés située au bord du Golfe du Mexique.
En Russie, le groupe PhosAgro, exploite à Kirovsk le dépôt de Khibiny situé dans la péninsule de Kola, dans la région de Mourmansk. L’exploitation minière est à 80 % souterraine et 20 % à ciel ouvert, le minerai étant constitué d’apatite phosphocalcique et de néphéline, cette dernière étant vendue au groupe Rusal comme matière première pour la production d’aluminium (voir ce chapitre). En 2019, la production a été de 10,507 millions de t de phosphate et de 1,108 million de t de néphéline. L’essentiel de la production alimente les usines de production d’engrais du groupe et une partie, avec 3,256 millions de t en 2019, est vendue à l’extérieur principalement aux groupes belge Prayon et norvégien Yara. Les réserves sont de 1,9 milliard de t d’un minerai à 14,78 % de P2O5.
Le groupe Eurochem exploite également dans la péninsule de Kola la mine de Kovdorskiy qui donne du minerai de fer, avec, en 2018, 5,844 millions de t, de l’apatite avec une capacité de production de 2,5 millions de t/an et des concentrés de baddeleyite (oxyde de zirconium, voir ce chapitre), avec 8 000 t/an.
En Jordanie, la production est assurée par Jordan Phosphate Mines, avec 4 mines, Eshidiya qui a produit 5,777 millions de t en 2018, Al-Abiad, 1,205 million de t, Al Hassa, 0,799 million de t et Russeifa, 0,243 millions de t. Les exportations de minerai ont porté sur 4,163 millions de t, le reste de la production étant transformé en engrais à Aqaba. Les réserves sont de 1,25 milliard de t, à 96 % pour la mine d’Eshidiya.

En Tunisie, le gisement, découvert en 1885, est situé au nord du chott el Jerid. La Compagnie des Phosphates de Gafsa (CPG) exploite le gisement à l’aide de 8 mines à ciel ouvert avec une capacité de production de 8 millions de t/an de minerai. Une partie du minerai extrait présente une bonne solubilité qui permet une utilisation directe, comme engrais, sans transformation chimique. Toutefois, la plus grande partie du minerai est soit exportée soit transformée en acide phosphorique et engrais phosphatés dans une usine (M’dhilla) proche de l’exploitation minière ou dans des usines côtières à Sfax, Gabès et Skhira. La production qui était de 8,1 millions de t en 2010, a chuté à 2,3 millions de t en 2011, puis est remontée progressivement à 3,8 millions de t en 2014. De même les exportations qui étaient de 700 000 t en 2010 sont devenues quasi nulles en 2016.

Commerce international : exprimé en P2O5, il a porté, en 2018, sur 9,902 millions de t.

Principaux pays exportateurs, en 2018, sur un total de 23,477 millions de t.

en milliers de t
Maroc 11 251 Pérou 809
Jordanie 4 065 Kazakhstan 593
Russie 2 694 Chine 533
Algérie 1 251 Sénégal 500
Togo 896 Syrie 377

Source : ITC

Principaux pays importateurs, en 2018, sur un total de 22,265 millions de t.

en milliers de t
Inde 7 417 Nlle Zélande 665
États-Unis 2 779 Corée du Sud 606
Brésil 1 982 Biélorussie 602
Mexique 1 817 Serbie 537
Turquie 989 Bulgarie 512

Source : ITC

Réserves : elles sont abondantes mais très inégalement réparties. En 2018. Monde : 70 000 millions de t.

en millions de t
Maroc 50 000 Afrique du Sud 1 500
Chine 3 200 Arabie Saoudite 1 400
Algérie 2 200 Égypte 1 300
Syrie 1 800 Australie 1 100
Brésil 1 700 États-Unis 1 000

Source : USGS

Remarques :

Les phosphates naturels ont une teneur moyenne de l’ordre de quelques centaines de ppm d’uranium qui peut être récupéré lors de la fabrication de l’acide phosphorique (cela a été le cas aux États-Unis et au Maroc). Parfois, ils peuvent être considérés comme minerais riches en uranium (4 000 ppm d’U pour les phosphates de Bakouma, en République Centre Africaine). En 1980, 12 % de l’uranium mondial provenait du traitement de phosphates.

Les phosphates contiennent aussi, parfois, du cadmium (de 5 à 150 ppm), élément qui pose des problèmes de pollution car cet élément se retrouve d’une part dans le phosphogypse et d’autre part dans les engrais. Les normes de l’Union européenne fixent à  moins de 0,75 mg par 1 % de P2O5, la teneur en cadmium dans les engrais.

Situation française :

Pas de production de phosphates naturels. Jusqu’à l’arrêt de l’exploitation du minerai de fer lorrain et la production de scories de déphosphoration à partir de la minette de Lorraine qui contient de 1,5 à 2 % de phosphore, la production était, par exemple en 1995-96 de 92 763 t de scories soit 11 942 t en P2O5.

Les importations de phosphates naturels, en 2018, sont de 187 328 t en provenance principalement à :

  • 64 % du Maroc,
  • 33 % d’Algérie.

Fabrication industrielle

Voir le chapitre consacré à l’acide phosphorique.

Quelques phosphates naturels broyés finement (Sénégal, Tunisie, États-Unis) peuvent être utilisés directement comme engrais sur des sols acides, mais en général, les phosphates naturels doivent subir une attaque acide, principalement sulfurique, pour être assimilés par les plantes.

Engrais simples

Le superphosphate normal (15 à 18 % de P2O5) est obtenu par attaque du phosphate naturel par l’acide sulfurique selon la réaction :

Ca10(PO4)6F2 + 7 H2SO4 + 17 H2O = 3 Ca(H2PO4)2,H2O + 7 CaSO4,2H2O + 2 HF

Il est constitué principalement par un mélange de phosphate monocalcique et de sulfate de calcium. Sa fabrication nécessite environ 710 kg de phosphate naturel à 63 % de PTC et 370 kg de H2SO4 à 100 % pour 1 t de superphosphate. Il est produit et utilisé principalement en Chine, au Brésil et en Inde. Les capacités mondiales de production sont, en 2016, de 12,5 millions de t de P2O5.

Le superphosphate triple (TSP) (46 % de P2O5), est obtenu par attaque du phosphate naturel par l’acide phosphorique selon la réaction :

Ca10(PO4)6F2 + 14 H3PO4 + 10 H2O = 10 Ca(H2PO4)2,H2O + 2 HF

Sa fabrication nécessite la production d’acide phosphorique et consomme 850 kg de H3PO4 à 40 % de P2O5 et 437 kg de phosphate naturelà 63 % de PCT pour 1 t de superphosphate.

La réaction entre le phosphate naturel et les acides sulfurique ou phosphorique dure entre 20 minutes et 1 heure sur une bande transporteuse de grande largeur (jusqu’à 2 m) avançant à la vitesse de quelques cm/s. Les gaz fluorés sont captés et HF éliminé par lavage à l’eau. Après la mise en stock, la réaction se poursuit lentement (mûrissement), pendant plusieurs jours. Les installations industrielles produisent jusqu’à 1500 t/j de superphosphate.

La production mondiale est, en 2018, de 2,416 millions de t de P2O5, dont 998 732 t dans l’Union européenne. En 2018, le commerce international a porté sur 1,659 million de t de P2O5.

Le superphosphate concentré (25 % de P2O5) obtenu par attaque sulfurique et phosphorique.

Autres modes de fabrication d’engrais phosphatés simples :

  • Thermique : obtenu par traitement, à 1 250°C, d’un mélange de phosphate, Na2CO3, SiO2 : donne CaNaPO4.
  • Phosphate dicalcique : (utilisé surtout comme complément dans l’alimentaire animale) obtenu par attaque du phosphate par HCl ou de l’acide phosphorique : donne CaHPO4.

Engrais binaires NP

Les phosphates d’ammonium diammonique (DAP) et monoammonique (MAP) sont obtenus par neutralisation de l’acide phosphorique par l’ammoniac. Les plus courants sont le DAP 18-46-0 (18 % N – 46 % P2O5 – 0 % K2O) et le MAP 11-52-0. Les consommation pour une t de DAP 18-46-0 sont de 145 kg d’ammoniac, 1,91 t de phosphate à 63 % de PTC, 475 kg de soufre et 1,35 t d’acide phosphorique à 40 % de P2O5. Les consommations pour une t de MAP sont de 219 kg d’ammoniac, 1,72 t de phosphate à 63 % de PTC, 475 kg de soufre et 1,175 t d’acide phosphorique à 40 % de P2O5.

Phosphate d’ammonium diammonique (DAP) (NH4)2HPO4 : principale source de P2O5 de l’agriculture mondiale, particulièrement chinoise. La production mondiale est, en 2018, de 15,524 millions de tonnes de P2O5, dont 449 767 t dans l’Union européenne. Le commerce international a porté, en 2018, sur 8,390 millions de t de P2O5.

Phosphate d’ammonium monoammonique (MAP) NH4H2PO4 : phosphate solide le plus concentré disponible sur le marché. La production mondiale est, en 2018, de 14,807 millions de tonnes de P2O5, dont 168 138 t dans l’Union européenne. Le commerce international a porté, en 2018, sur 5,745 millions de t de P2O5.

Attaque nitrique des phosphates naturels : utilisée en vue d’éviter l’utilisation du soufre, le rejet de phosphogypse et d’obtenir directement un engrais NP. La difficulté est dans une production de nitrate de calcium très hygroscopique qui est utilisé, dans le nord de l’Europe, sur des sols acides et froids comme engrais de démarrage. Ce procédé est utilisé par Yara, en Norvège.

Productions

En 2017, dans le monde : 55,791 millions de t de P2O5 et l’Union européenne : 2,390 millions de t de P2O5.

en milliers de t de P2O5
Chine 17 473 Maroc 3 115
États-Unis 12 419 Brésil 2 010
Inde 4 724 Arabie Saoudite 1 500
Russie 3 865 Tunisie 463
Source : FAO

Commerce international :

Principaux pays exportateurs, en 2018, sur un total de 5,650 millions de t de P2O5 en 2017.

en milliers de t de P2O5
Maroc 2 065 Tunisie 315
États-Unis 669 Belgique 290
Chine 605 Israël 268
Sénégal 437 Jordanie 206
Afrique du Sud 364 Finlande 85

Source : ITC

Principaux pays importateurs, en 2018, sur un total de 6,056 millions de t de P2O5.

en milliers de t de P2O5
Inde 2 522 Espagne 268
Turquie 394 Pakistan 220
Pays Bas 375 États-Unis 210
France 282 Brésil 187
Allemagne 274 Mexique 170

Source : ITC

Les engrais phosphatés sont de plus en plus fabriqués dans les pays producteurs de minerai.

Ainsi, la production minière du Maroc est de plus en plus valorisée par transformation du phosphate naturel en acide phosphorique et en engrais phosphatés, souvent en collaboration avec de grands pays consommateurs (Inde, Pakistan, Brésil).

  • Les minerais du gisement de Gantour sont traités dans le complexe de Safi pour produire 1,6 million de t d’acide phosphorique, 0,5 million de t de superphosphate triple et 0,4 million de t de phosphate d’ammonium.
  • Le minerai du gisement de Khouribga est traité sur le site de Jorf-Lasfar pour produire pour l’OCP, 2,7 millions de t/an d’acide phosphorique. Par ailleurs, cette société a créé diverses joints ventures pour produire, sur ce même site, de l’acide phosphorique et des engrais phosphatés :
    • avec des sociétés indiennes dans Imacid détenue pour 1/3 par l’OCP, avec 430 000 t de P2O5/an dans de l’acide phosphorique,
    • une société pakistanaise dans Pakistan Maroc Phosphore détenue à 50 % par l’OCP, avec 375 000 t de P2O5/an dans de l’acide phosphorique,
    • une société brésilienne dans Bunge Maroc Phosphore détenue à 50 % par l’OCP, avec 375 000 t de P2O5/an dans de l’acide phosphorique,
    • Emaphos détenue à 1/3 par l’OPC, 1/3 par Prayon (Belgique), 1/3 par CFB (Allemagne), avec 160 000 t/an d’acide phosphorique purifié.

En Tunisie : le minerai est traité sur place dans l’usine de M’dhilla pour produire du superphosphate triple, avec 465 000 t/an, ou acheminé par chemin de fer pour être transformé par le Groupe Chimique Tunisien (GCT) :

  • à Sfax avec 330 000 t/an de TSP,
  • à Skhira avec 375 000 t/an de P2O5 dans de l’acide phosphorique,
  • à Gabès avec 470 000 t/an de P2O5 dans de l’acide phosphorique, 1,3 million de t de DAP et 120 000 t/an de phosphate dicalcique destiné à l’alimentation animale.

Aux États-Unis, Mosaic, avec 5 usines et 5,3 millions de t/an de P2O5 sous forme d’acide phosphorique détient 45 % des capacités de production d’acide phosphorique du pays. Les usines sont situées en Floride, à Bartow, New Wales, Plant City (temporairement arrêtée)  et Riverview et en Louisiane à Uncle Sam qui ne produit que de l’acide phosphorique, les autres usines produisant également divers engrais phosphatés. Par ailleurs, en Louisiane, l’usine de Faustina qui ne produit pas d’acide phosphorique produit divers engrais phosphatés.

Situation française

Voir également le chapitre consacré à  l’acide phosphorique.

Arrêt, en 2004, de la dernière usine française de production d’acide phosphorique, celle de Grand Quevilly.

Production, en 2017 : estimée à 230 831 t comptées en P2O5.

Commerce extérieur : en 2018.

Superphosphate : en t de P2O5.

  • Les exportations étaient de 505 t avec comme principaux marchés à :
    • 27 % l’Irlande,
    • 25 % la Suisse,
    • 14 % la Belgique,
    • 9 % l’Espagne.
  • Les importations s’élevaient à 148 852 t en provenance principalement à :
    • 34 % du Maroc,
    • 23 % d’Israël,
    • 15 % des Pays Bas,
    • 11 % du Liban,
    • 7 % d’Espagne.

Phosphate d’ammonium diammonique : en t de produit.

  • Les exportations étaient de 14 271 t avec comme principaux marchés à :
    • 88 % l’Espagne,
    • 3 % l’Allemagne.
  • Les importations s’élevaient à 361 767 t en provenance principalement à :
    • 34 % de Lituanie,
    • 32 % du Maroc,
    • 20 % de Russie,
    • 4 % de Tunisie.

Phosphate d’ammonium monoammonique : en t de produit.

  • Les exportations étaient de 542 t avec comme principaux marchés à :
    • 58 % l’Allemagne,
    • 20 % la Belgique,
    • 9 % les Pays Bas.
  • Les importations s’élevaient à 57 672 t en provenance principalement à :
    • 46 % de Russie,
    • 35 % du Maroc,
    • 8 % de Belgique.

Consommations : en 2017/18, en milliers de t de P2O5 : 430.

  • Superphosphate triple : 94,9 (210,5 milliers de t de produit)
  • Autres superphosphates : 13,6 (68,5 milliers de t de produit))
  • Autres engrais phosphatés simples : 17,8 (65,9 milliers de t de produit)
  • Superpotassique : 62,9 (335,4 milliers de t de produit)
  • Phosphopotassique : 4,2 (28,5 milliers de t de produit)
  • Autres PK : 7,7 (66,2 milliers de t de produit)
  • DAP-MAP : 126,9 (278,3 milliers de t de produit)
  • Autres NP : 31,6 (184,8 milliers de t de produit)
  • NPK : 67,3 (698,3 milliers de t de produit).

Consommation à l’hectare : 17,0 kg de P2O5.

Utilisations

Consommation par produits : dans le monde, en 2017. Total : 47,223 millions de t de P2O5.

en milliers de t de P2O5
DAP et MAP 23 504 Autres NP 3 772
Engrais NPK 12 202 Divers autres 1 058
Superphosphate simple 3 421 Minerai en application directe 551
Superphosphate triple 2 438 PK 275
Source : IFA

Consommation par pays : en 2018-19. Monde : 45,451 millions de t de P2O5, Union européenne, en 2017 : 2,678 millions de t de P2O5.

en milliers de t de P2O5
Chine 10 654 Pakistan 1 353
Inde 6 978 Canada 1 080
Brésil 5 729 Russie 912
États-Unis 4 291 Australie 856
Indonésie 1 611 Vietnam 799

Source : Nutrien Fact book

Bibliographie

Engrais

×
En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de cookies conformément à notre politique de données personnelles. En savoir plus..