So sánh ưu điểm kinh tế các quá trình trích ly H3PO4 (DH; HH; HDH) và việc tận dụng photphogip (PG).

So sánh ưu điểm kinh tế các quá trình trích ly H3PO4 (DH; HH; HDH) và việc tận dụng photphogip (PG).

ĐỀ TÀI So sánh ưu điểm kinh tế trình trích ly H3PO4 (DH; HH; HDH) việc tận dụng photphogip (PG) MỤC LỤC Phần SO SÁNH ƯU ĐIỂM KINH TẾ CÁC Q TRÌNH TRÍCH LY H3PO4 (DH; HH; HDH) .3 I MỞ ĐẦU II CÁC QUY TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG III ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC QUY TRÌNH IV CÁC YẾU TỐ LỰA CHỌN QUY TRÌNH 23 Phần MỘT SỐ VẤN ĐỀ XỬ LÝ VÀ TẬN DỤNG PHOTPHOGIP (PG) 28 I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÁC LOẠI GIP VÀ QUAN ĐIỂM TẬN DỤNG GIP NHÂN TẠO 28 II MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ XỶ LÝ VÀ SỬ DỤNG PG 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Phần SO SÁNH ƯU ĐIỂM KINH TẾ CÁC Q TRÌNH TRÍCH LY H3PO4 (DH; HH; HDH) I MỞ ĐẦU Lựa chọn quy trình tối ưu cho dự án sản xuất axit photphoric theo phương pháp hòa tan quặng photphat axit sunfuric (phương pháp trích ly) cơng việc quan trọng Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn chủ yếu nguồn quặng đầu vào Bên cạnh đó, yếu tố kinh tế liên quan khác giá lưu huỳnh, chi phí điện, nước, nước sở hạ tầng địa phương có tác động khơng nhỏ Những yếu tố thay đổi kể sau nhà máy vào hoạt động Trong phần xin giới thiệu số quy trình áp dụng sản xuất axit photphoric trích ly với yếu tố so sánh mặt công nghệ kinh tế Các quy trình sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly chia làm dạng dựa đặc điểm hóa lý (điều kiện hòa tan tái kết tinh, số lần lọc ( tương đương với tên phụ phẩm photphogip sau: 1/ Quy trình đihyđrat (DH) nồng độ sản phẩm 27 - 30% P2O5 2/ Quy trình tái kết tinh hemihyđrat (HRC), nồng độ sản phẩm 27 - 1% P2O5 3/ Quy trình đi/hemihyđrat (DHH), nồng độ sản phẩm 32 - 37% P2O5 4/ Quy trình hemihyđrat (HH), nồng độ sản phẩm 40 - 48% P2O5 5/ Quy trình hemi/dihyđrat (HDH), nồng độ sản phẩm 40 - 50 P2O5 II CÁC QUY TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG QUY TRÌNH ĐIHYĐRAT (DH) Có hai loại quy trình DH quy trình DH-is DH-sg: a) Quy trình DH-is: Mục đích quy trình DH-is (iso-sunfat) đạt mơi trường phản ứng đồng hồn tồn cách sử dụng bể đơn tăng cường tái tuần hoàn Nếu quặng photphat mịn dễ bị hịa tan quy trình có hiệu lọc tốt Nhưng sử dụng bể hịa tan nên chu trình hịa tan photphat tương đối ngắn, tinh thể photphogip (PG) chưa kết tinh xong chuyển đến phần lọc Mục đích đạt đồng hóa hồn tồn làm hạn chế dung lượng tối đa mẻ Vấn đề tồn quy trình việc khó đạt đồng hóa gần điểm nạp liệu b) Quy trình građien sunfat (DH - Sg) Quy trình DH - sg địi hỏi phải có hai bể hai khoang bể với lưu lượng tuần hồn giới hạn chúng Điều tạo điều kiện cho quặng photphat bổ sung vào điểm có nồng độ sunfat khác so với phần cịn lại hệ thống phản ứng vào điểm cách điểm bổ sung H2SO4 khoảng cách định Tỷ lệ tuần hoàn tốc độ phản ứng quặng photphat yếu tố xác định bậc gradien sunfat So sánh: Hiệu tương đối hai quy trình DH-is DH-sg phụ thuộc vào tính chất quặng photphat giá trị mức độ thích ứng quy trình DH-sg Trong trường hợp cụ thể, quy trình giống khác nhiều Trong nhiều trường hợp, thay đồi tính chất quặng photphat gây ảnh hưởng lớn so với khác biệt hai quy trình, số trường hợp khác, khác biệt quy trình lại tỏ quan trọng c) Quy trình DH hai giai đoạn Người ta hịa tan quặng photphat theo ngun tắc quy trình DH thành giai đoạn Trong điều kiện cụ thể, việc áp dụng thuận lợi Hai q trình hịa tan hai khu phản ứng định mà khơng cần tái quay vịng hai giai đoạn Theo quy trình có kiểu: kiểu Rhone - Poulenc Diplo kiểu Double Dihydrate Prayon Process hãng Prayon (Bỉ) Quy trình Diplo có giai đoạn Prayon có hai giai đoạn lọc QUY TRÌNH TÁI KẾT TINH HEMLHYDRAT (HRC) Trước đây, Nhật Bản, quy trình áp dụng phổ biến Nhật Bản xây dựng nhiều nhà máy nhỏ hoạt động theo quy trình HRC để sản xuất photphogip làm phụ gia xi măng Nhưng quy trình NISSAN HRC áp dụng thành công quy mô giới Quy trình địi hỏi phải nghiền mịn quặng photphat để tạo điều kiện phản ứng kiểm sốt cơng đoạn hemihydrat Chi phí nghiền bù đắp PG sản xuất có giá trị cao Thơng thường, quy trình cho phép sản xuất axit photphoric nồng độ 28 30% P2O5 3% SO4 Một số nhà máy Nhật Bản chạy theo công nghệ dự kiến cải tạo lại để vận hành theo quy trình HDH, quy trình cho phép loại bỏ công đoạn nghiền mịn, đồng thời sản xuất axit photphoric đặc mà đảm chất lượng PG QUY TRÌNH ĐI/ HEMLHYĐRAT (DHH) Công ty Nhật Bản Central - Glass Công ty Bỉ Prayon phát triển quy trình DHH gọi quy trình CENTRAL - PRAYON Quy trình CENTRAL - PRAYON áp dụng để sản xuất trực tiếp đihyđrat cấp thương phẩm, nhờ đặc tính "tự khơ" bã hemihyđrat Mục tiêu quy trình hai bậc tách công đoạn sản xuất axit khỏi công đoạn sản xuất canxi sunfat, tạo điều kiện sản xuất axiit đặc PG tinh khiết Ở giai đoạn đầu quy trình CENTRAL - PRAYON , người ta cần loại bỏ phần axit photphoric khỏi hỗn hợp bùn cách lọc ly tâm Bã PG khơng rửa bùn hóa trước đưa vào bể tách nước Sản phẩm axit đạt nồng độ 37% P2O5, tùy theo chất lượng quặng photphat sử dụng Sản phẩm axit ln có hàm lượng sunfat thấp, đồng thời hiệu cao quy trình đảm bảo mức tiêu hao H2SO4 thấp Trong bể tách nước, axit H2SO4 bổ sung vào làm tăng nhiệt độ nồng độ sunfat, làm tăng tốc độ chuyển hóa đihyđrat thành hemihyđrat Người ta cho thêm lượng nhỏ nước để khống chế nhiệt độ Sự chuyển hóa từ đihyđrat thành hemihyđrat diễn tương đối dễ dàng Quy trình tạo bã hemihyđrat tinh khiết dễ lọc nhờ nồng dộ sunfat cao, hàm lượng P2O5 thấp Do tốc độ chuyển hóa nhanh nên tạo hemihyđrat tương đối bền, người ta phải sửa đổi thiết kế lại lọc Các thiết bị Bird - Prayon (bộ lọc nghiêng) Prayon - EIMCO (hệ thống lọc băng chuyền) sản xuất để đáp ứng quy trình hemihyđrat, vận hành cho 11 nhà máy suốt 20 năm qua QUY TRÌNH HEMLHYĐRAT (HH) Trong nhiều năm qua, người ta cố gắng sản xuất axit photphoric đặc (đến nồng độ 48% P2O5) trực tiếp từ sau lọc Cái giá phải trả cho yêu cầu hiệu suất thu hồi thấp Tuy nhiên, số trường hợp ưu điểm cách làm lớn so với nhược điểm có nguồn quặng photphat axit sunfuric rẻ điều kiện cung ứng hơi, điện nước bị hạn chế Tại Liên Xô cũ, axit photphoric sản xuất theo quy trình hemihyđrat từ quặng photphat Kola chiếm thị phần lớn Nhưng nước khác, quy trình khơng áp dụng phổ biến Hiện nay, công, nghệ HH vận hành quy mô công nghiệp quy trình NORSK - HYDRO HH, OXY HH PRAYON HH QUY TRÌNH HEMI- ĐIHYĐRAT (HDH) Quy trình hemihyđrat/ đihyđrat (hai cơng đoạn) quy trình sản xuất axit đặc (đến 50% P2O5) PG tinh khiết cao, với mức tiêu hao H2SO4 thấp Tuy nhiên chi phí đầu tư cho quy trình cao Nhược điểm quy trình phải vận hành lọc, điều làm giảm khả vận hành liên tục vải lọc lọc (HH) phải rửa nước lọc từ lọc thứ hai để cân lượng nước Đây chủ đề cho thay đổi công nghệ nhằm tránh tượng Ngồi cơng nghệ cịn có số nhược điểm khác Một số quy trình HDH áp dụng quy trình công ty Norsk Hydro , Nissan Prayon PH2 & PH3 III ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC QUY TRÌNH Khi đánh giá quy trình sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly, cần xét đến khía cạnh sau: - Ngun liệu quặng photphat có thích hợp không - Hiệu thu hồi PG - Các thất thoát khác (thất thoát nạp quặng photphat, thất chảy tràn, thất q trình khởi động, ngừng dây chuyền, ) - Định mức tiêu hao quặng photphat - Định mức tiêu hao axit sunfuric - Khả sử dụng axit sunfuric nồng độ thấp - Nhu cầu nghiền quặng photphat - Khả sử dụng quặng photphat khô, ẩm dạng bùn - Định mức tiêu hao nước - Định mức tiêu hao điện - Định mức tiêu hao nước/ Nồng độ cần thiết axit sử dụng - Yêu cầu vật liệu hợp kim cao cấp dành cho thiết bị - Thời gian vận hành thực tế năm - Khả thao tác dây chuyền dàng khơng - Hàm lượng chất rắn sản phẩm axit photphoric - Chất lượng sản phẩm axit photphoric - Chất lượng PG Quy trình DH Quy trình DH coi quy trình (làm chuẩn) để đánh giá xếp loại Các quy trình khác đánh giá so sánh tương quy trình DH Quy trình DH quy trình vận hành từ lâu với nhiều loại quặng photphat khác nhau, nhờ người ta có nhiều kinh nghiệm quy trình Hiệu suất thu hồi PG đạt 94,5 - 97% Hiệu suất thu hồi chung quy trình đạt 93,5 - 96,5% (tính theo lượng tiêu hao quặng photphat so với lượng quặng photphat nhập vào nhà máy) Thất thoát chảy tràn, khởi động ngừng sản xuất, chu kỳ rửa, thời gian làm bể làm giảm 0,5-1% hiệu chung Ngoài cịn thất quặng photphat q trình bốc dỡ, vận chuyển, nghiền khô Nhưng trực tiếp tính theo photphat mịn từ hệ thống nghiền ướt sử dụng bùn photphat nạp vào quy trình thất quặng gần khơng Quy trình DH chấp nhận axit sunfuric loãng làm nguyên liệu Trước đây, người ta dùng dung dịch amoni sunfat thải để làm nguyên liệu Mức tiêu hao H2SO4 phụ thuộc vào kết phân tích quặng photphat (chủ yếu tỷ lệ CaO/P2O5 quặng) vào hiệu sử dụng PG thay gip trình nung đến dạng khan có flo tách Flo yếu tố gây ăn mịn mạnh độc hại cho mơi trường Khi sử dụng PG làm nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric, cần lưu ý số điểm sau: - PG (của trình DH) thường chứa 15 - 20% hàm ẩm khoảng 21% nước kết tinh (quy khô) Do phải tiêu tốn lượng lớn nhiên liệu để nung đến dạng khan - Hàm lượng P2O5 PG phải thấp có ảnh hưởng xấu đến đặc tính đơng cứng xi măng sản xuất từ clinker trình Để đáp ứng điều này, hàm lượng P2O5 PG khơng vượt q 0,5% Mức nói chung khó đạt nhà máy sử dụng q trình DH đạt tái kết tinh trình HH HDH, cách rửa để loại P2O5 hòa tan - Flo thành phần khơng mong muốn phối liệu ximăng lị quay làm thấp điểm nóng chảy tạo nên lớp vành liệu lò PG vào lò quay phải có hàm lượng flo nhỏ 0,15% Đại đa số lượng flo tách khỏi PG trình sấy nung Ngồi flo phải tách hồn tồn khỏi khí lị trước sang phân xưởng axit làm giảm độ hoạt tính xúc tác vanađi pentaoxit - Những tạp chất khác PG hợp chất nhôm, silicát khơng ảnh hưởng nhiều đến q trình nung chất lượng clinker phải tính đến thành phần phối liệu lị cách cẩn thận Tóm lại, sản xuất axit sunfuric ximăng porlan sở thạch cao tự nhiên PG có nhược điểm mặt kinh tế sau: (1) Tiêu hao nhiên liệu lớn để nâng nhiệt độ lò đến nhiệt độ phản ứng cao (khoảng 1400oC) (2) Chi phí đầu tư nhà máy cao, q trình cơng nghệ thiết bị phức tạp, kích thước thiết bị lớn nên vận hành khó nhà máy axit sunfuric theo công nghệ đốt lưu huỳnh nhà máy xi măng theo công nghệ truyền thống (nguyên liệu đá vôi đất sét) (3) Giá thành axit H2SO4 đắt: 35 - 55 USD/ 4.1.3 Tận dụng PG để thu hồi lưu huỳnh (S) nguyên tố Theo tính tốn, PG thu hồi S Tận dụng PG thu hồi S nước phải nhập S mang lại lợi ích cao Ngồi phương pháp thu hồi S sở sản xuất (NH4)2SO4 H2SO4 Việc thu hồi S nguyên tố tính đến thu hồi theo phương pháp không mang lại hiệu Kể từ năm 1984, Công ty "Petrofertil" Braxin quan tâm tới hệ thống tận dụng PG làm nguyên liệu thu hồi S nguyên tố Công nghệ Natron Braxin số công nghệ thu hồi S nguyên tố từ PG mang tính khả thi cao Mục tiêu công nghệ nhằm tạo lưu huỳnh lỏng CaCO3 từ PG than đá Nguyên lý công nghệ gồm bước sau: - Tiền xử lý, trộn nguyên liệu PG - Khử CaSO4 than đá thành CaS lò quay - Thuỷ phân canxi sunfua (CaS) thành hyđrosunfua nhờ axit - Cacbonat hóa hỗn hợp CO2 để tạo CaCO3 Và H2S dạng khí - Sản xuất lưu huỳnh theo cơng nghệ thông thường từ H2S CaCO3 (bột nhẹ) tinh khiết sử dụng nhiều ngành công nghiệp (sơn giấy) Kết hợp sử dụng sản phẩm phụ hạn chế chi phí lượng tạo điều kiện cho cơng nghệ có hiệu cao 4.1.4.Xử lý đồng Nhìn chung hướng xử lý PG khơng mang lại hiệu kinh tế cao (ví dụ axit H2SO4 sản xuất từ PG đắt so với từ quặng pirit từ 1,5 - 17 lần) Gần (1999) Viện Cơng nghệ Hóa học Ucraina đưa cơng nghệ phối hợp đồng sản xuất (NH4)2SO4 lẫn NH4NO3 CaCO3 (amonicanxi sunfat) đem lại hiệu kinh tế cao đồng thời lại thu nguyên tố hiếm, làm cho hiệu xử lý nguyên liệu đạt gần tuyệt đối khơng cịn phế thải Quy trình cơng nghệ gồm cơng đoạn sau : - Xử lý PG từ sở sản xuất axit photphoric (NH4)2CO3 để thu amoni sunfat (NH4)2SO4 - Phần sau tách (NH4)2SO4 chứa CaCO3 cho xử lý với axit nitric (HNO3) để thu nguyên tố - Bã sau tách nguyên tố với CaCO3 lại cho xử lý tiếp với NH4NO3 để tạo hỗn hơp muối chứa nitrat (có chứa 60% NH4NO3 + 40% CaCO3) Nếu sản xuất đồng trên, giá thành (NH4)2SO4 sản phẩm từ PG tận dụng rẻ so với sản xuất với H2SO4 từ S đến 80% 4.2 Sử dụng làm vật liệu xây dựng 4.2.1 Sử dụng PG làm vữa cấu kiện xây dựng Khoảng 70% thạch cao thiên nhiên chế biến thành vữa thạch cao, gip xốp để sản xuất ốp vách Vữa thạch cao có thành phần chủ yếu thạch cao khử bớt nước thành dạng chứa nửa phân tử nước (CaSO4.1/2H2O) tái hyđrat hóa nhanh chóng trộn với nước Để sử dụng cho mục đích PG thiết phải loại bỏ tạp chất (axit tự do, muối photphat tan, vv ) Quá trình phụ thuộc vào hàm lượng đặc tính tạp chất mục đích sử dụng vữa thạch cao Khi thạch cao sử dụng làm chất trát tường bên nhà phải có màu trắng sáng Các tạp chất hữu chứa quặng photphat ban đầu thường gây màu tối khơng mong muốn PG, người ta phải làm PG Có vài loại PG làm tạp chất loại tương đối hiệu cách đưa bùn PG qua thuỷ xiclon để thu hồi phần thô chưa phân huỷ Khi PG tương đối cần rửa để loại bỏ axit dư Phần dư axit cịn lại trung hồ vơi tách nước rửa cách lọc Để sản xuất vách q trình đơng cứng nhanh đặc biệt cần thiết, PG với hàm lượng P2O5 cao khơng thích hợp cho mục đích PG sản xuất phương pháp HDH thường có hàm lượng P2O5 thấp phù hợp với mục đích sử dụng Bên cạnh vấn đề tạp chất nhược điểm PG chi dùng làm vữa thạch cao có độ ẩm cao gây tiêu hao nhiều nhiên liệu cho q trình sấy khơ Do vậy, nước có nguồn thạch cao tự nhiên phong phú chế biến PG làm vật liệu xây dựng sử dụng Tại Nhật Bản, nước khơng có nguồn thạch cao thiên nhiên nên từ lâu PG dùng để chế tạo vữa thạch cao chất phụ gia cho xi măng Hiện nay, Nhật Bản nước hàng đầu giới tận dụng gip nhân tạo nói chung (một phần PG) sản xuất vữa trát xuất Nguồn gip nhân tạo Nhật Bản chủ yếu từ nhà máy phát điện (thu hồi SO2 từ khói nhà máy chuyển thành gip), sở sản xuất từ nguyên liệu đầu vào photphat, nhà sản xuất titan, flo v.v Mức tiêu thụ gip nói chung Nhật Bản cao so với nước Đông Nam Á khác (với số ước tính 9,65 triệu vào năm 1997) Từ lâu, Nhật Bản phải nhập gip tự nhiên lẫn gip nhân tạo từ nước Đông Nam Á (Thái Lan, Ôxtrâylia, Philipin), nước Nam Mỹ (Mexico), châu Phi (Ma rốc.v.v ) Đơn giá nhập PG Nhật Bản thấp (ví dụ giá nhập PG từ Philipin 2150 yên/tấn) giá nhập gip tự nhiên từ Thái Lan xấp xỉ 3.587 yên/tấn Ngoài việc phục vụ sản xuất vữa trát, Cơng ty Yoshino Nhật Bản cịn tận dụng PG để sản xuất hợp chất kết gắn ngành xây dựng, chất kết dính ngành cơng nghiệp, sản phẩm nơng nghiệp, khn trang trí, phụ gia thực phẩm v.v Theo hiệp hội "Gypsrum Board Asscialion" Nhật Bản, mức sản xuất gip nhân tạo Nhật Bản tăng từ 5,5 triệu tấn, ( 1996) lên 5,8 triệu ( 1999) chủ yếu dành cho sản xuất vữa trát phục vụ thị trường Các công ty USG (Mỹ) CGC (Canađa) hàng năm sử dụng triệu gip nhân tạo để làm nguyên liệu sản xuất vữa trát thạch cao Công ty "National Gypsum" hàng đầu giới Mỹ xây dựng nhà máy sản xuất vữa trát lớn Pensylvania sử dụng 100% gip nhân tạo từ năm 1997, dự kiến vận hành vào năm 2000 PG sử dụng để sản xuất số vật liệu xây dựng đặc biệt Chẳng hạn nhà khoa học Mỹ tiến hành nghiên cứu sản xuất ứng dụng hỗn hợp composit có vai trò PG làm chất ổn định dành cho cơng trình biển Composit PG hỗn hợp đa dạng PG với tro nhẹ (là cặn than rắn dầu đốt thải nhà máy phát điện có hàm lượng Ca cao) xi măng porlan loại II cạnh tranh mặt kinh tế với nguồn nguyên liệu xây dựng khác Một số loại vữa sở PG có chất kết dính anhyđrit công ty Nga sản xuất tiêu thụ Bùn quặng, vôi, PG, nước với thành phần hợp lý đem nung, nghiền, làm nguội (clinker anhyđrit) Để đạt công suất 400 ngàn tấn/ năm, mức tiêu hao nguyên liệu cần thiết sau: - PG - Bùn quặng để trung hịa - Vơi 0,995 0,0363 0,0363 - Lignin sunfat 2.713 kg - Khí tự nhiên 132 kg - Năng lượng điện 110 kw/ tấn/giờ Clinke anhydrit sản xuất đưa vào cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp sản xuất bê tông Gần đây, vấn đề môi trường nên nhiều nước châu Âu bắt đầu quan tâm đến việc tái sử dụng PG Các cơng trình nghiên cứu vấn đề sản xuất vữa thạch cao phong phú Một số trình sản xuất sản phẩm vữa thạch cao từ PG biết đến Nhà máy chế tạo vách ngăn theo công nghệ C & F Chemie công suất 130.000 tấn/ năm Pháp PG sàng ướt để loại phần hạt lớn thạch anh rửa để loại tạp chất tan chất hữu cơ, sau trung hịa với nước vơi lọc Tiếp theo gip sấy khô nung dãy xiclon khơng khí nóng nghiền thành dạng bột mịn Một công nghệ khác Công ty Rhone - Poulenc phát triển sử dụng nhà máy Pháp với tổng công suất 300.000 tấn/ năm Để làm vật liệu xây dựng, trình cơng nghệ làm PG khơng phức tạp, gồm bước thêm hóa chất (ví dụ vơi) để trung hịa axit dư, gia cơng nhiệt để chuyển gip sang dạng nửa nước dạng khan, sau nghiền mịn phối trộn Hàng năm có khoảng 14 triệu gip nhân tạo sử dụng làm vữa thạch cao sản phẩm sở vữa thạch cao (tấm ốp, vách ngăn v v ) 4.2.2 Sử dụng PG làm chất phụ gia cho xi măng Khoảng 19% lượng thạch cao sử dụng làm chất phụ gia xi măng Thực tế người ta thêm - 5% thạch cao để làm chậm thời gian đông kết xi măng, chống nhăn, làm xi măng bền giảm ăn mòn sunfat Để sử dụng PG làm phụ gia xi măng cần phải xử lý để loại bỏ tạp chất muối photphat tan, muối florua tạp chất hữu khác có ảnh hưởng đến chất lượng xi măng Các kết thực nghiệm thu số nước cho thấy PG có tác dụng làm thời gian đóng rắn cho xi măng nhanh so với gip tự nhiên PG trình sản xuất axit photphoric phương pháp HH HDH đáp ứng yêu cầu làm chất phụ gia cho xi măng Còn PG trình DH, cần phải có q trình xử lý tiếp tục muốn dùng làm chất chậm đơng cho xi măng Q trình bao gồm: nung gip đến dạng hemihđrat sau tái hydrat hóa dung dịch nước vơi Ca(OH)2.Trong q trình P2O5 dạng hòa tan gip bị biến thành dạng trơ, đồng thời hợp chất flo chuyển sang dạng hoạt tính Nhu cầu nguyên, nhiên vật liệu cho cơng đoạn xử lý PG sau: Vôi sống (CaO) : 55 kg Dầu FO : 45 kg Điện : 15 kWh Ở Nga, Uzơbêkistan, Nhật Bản, Anh, Pháp, Hà Lan, Đức, Phần Lan phế thải PG sử dụng rộng rãi làm phụ gia xi măng 4.2.3 Sản xuất số loại xi măng đặc biệt PG nghiên cứu sử dụng để sản xuất số loại xi măng đặc biệt: - Sản xuất xi măng alitosunfoaluminat: Công nghệ sản xuất xi măng truyền thống tiêu tốn nhiều lượng Nhờ tính chất đặc biệt canxi sunfoaluminat (4CaO.3Al2O3.CaSO4) tạo thành từ phế thải PG mà sản xuất loại xi măng alitosunfoaluminat (xi măng sunfo) tiêu tốn lượng, độ bền cao (giảm tiêu tốn lượng 16%, suất lò tăng 20%, giảm lượng nghiền 40%) thời gian đông cứng nhanh - Sản xuất xi măng belito sunfoaluminat: Nếu thay alito (3CaO.SiO2) belito (2CaO.SiO2) nhờ thay đổi thành phần phối liệu tạo clinker belito sunfoaluminat có độ bền cao tiêu tốn nàng lượng thấp (tương đương với việc tăng sử dụng lượng PG) - Sản xuất xi măng anhyđrit II từ PG - apatit (Technical University Cracow - Ba Lan) Yêu cầu trước hết sử dụng PG để sản xuất xi măng anhyđrit phải giảm hàm lượng hợp chất photphat flo xuống (0,08% P2O5 0,2% F) đồng thời tạo hạt kích thước hợp lý Trong trường hợp PG cịn chứa ngun tố hiếm, quy trình cơng nghệ Ba Lan nói chia thành hai giai đoạn: + Ngâm PG axit sunfuric loãng 12% để rửa thu hồi nguyên tố + Biến đổi PG thành anhyđrit II cách xử lý với H2SO4 50% Rửa sản phẩm ph= nung 180oC Xi măng sản xuất từ anhyđrit có cường độ chịu nén tối đa 40 MPa sau 28 ngày - Sản xuất xi măng siêu sunfat hóa từ PG (University Mais - Thổ Nhĩ Kỳ) Xi măng siêu sunfat hóa sản xuất từ q trình nghiền lẫn xỉ lò cao, anhyđrit thạch cao clinker xi măng porlan vôi Độ chịu nén xi măng siêu sunfat hóa đạt mức tối đa (với thành phần trộn hỗn hợp sau: xỉ lò cao 85%; anhyđrit thạch cao 10% clinker porlan 5%) sau 28 - 90 ngày hyđrat hóa Đây loại xi măng độ bền cao phù hợp cơng trình ngồi biển 4.3 Ứng dụng nông nghiệp PG chất cải tạo tốt cho nhiều loại đất trồng nguồn phân bón chứa lưu huỳnh canxi 4.3.1 Chất cải tạo đất: PG từ lâu sử dụng để cải tạo đất chua cho mục đích nơng nghiệp để giảm thiểu độ chua đất nơi nước tưới chứa lượng nhỏ muối Thí dụ Hà Lan người ta sử dụng PG để cải tạo độ chua vùng đất lấn biển dùng nông nghiệp PG đẩy nhanh trình lọc muối từ đất Ngồi PG cịn sử dụng để giảm hàm lượng số kim loại đất (hoặc chế cố định cải thiện điều kiện lọc ion kim loại khỏi đất) 4.3.2 Phân bón : Từ lâu người ta xác định lưu huỳnh nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho trồng, xếp hàng sau ni tơ, photpho ka li Trước phân súc vật nguồn bổ sung lưu huỳnh đáng kể cho trồng, sau phải thấy ngồi việc đốt than sinh hoạt (cũng để phát điện) nguồn bổ sung lưu huỳnh cho đất Đến người ta cho PG nguồn chứa lưu huỳnh lý tưởng Đa số loại muối sunfat sử dụng làm phân bón có độ hịa lan lớn nên bị rửa trơi khỏi đất trước trồng hấp thụ Lưu huỳnh PG hịa tan nước tồn lâu đất Lưu huỳnh dạng sunfat nên thực vật hấp thụ trực tiếp Ngồi PG cịn chứa canxi ngun tố dinh dưỡng cần thiết cho phát triển trồng Trong trồng PG đặc biệt tốt bón cho lạc lồi có nhu cầu canxi lưu huỳnh cao Vì PG thường dạng ướt dó khơng thuận tiện cho việc bốc dỡ chuyên chở bón cho trồng Một lượng nhỏ PG sử dụng làm chất bọc phụ gia sản xuất phân hỗn hợp NPK Trong số lượng hợp, bột PG sấy khơ cho thêm vào q trình tạo hạt nhằm tăng độ bền hạt Tại số nước, PG tạo hạt để làm nguyên liệu sản xuất phân trộn (như nguồn bổ sung lưu huỳnh canxi) Mặc dù có số ứng dụng nêu trên, song quy mô giới lượng nhỏ PG sử dụng thực tiễn Trong đại đa số trường hợp kinh tế thải (lưu) PG bãi chứa, đổ xuống biển Trên sở vấn đề trình bày PG thấy: Vấn đề tận dụng PG không nhằm đạt mục tiêu kinh tế trước mắt mà phải phục vụ mục tiêu môi trường lâu dài Để phù hợp với xu hướng bảo vệ mơi trường tồn cầu nay, bắt đầu thiết kế nhà máy sản xuất H3PO4 theo công nghệ ướt từ quặng photphat, nên cố gắng đầu tư hợp lý xây dựng khu sản xuất đồng từ "A - Z" để tránh hao phí khơng cần thiết Hướng giải PG làm nguyên liệu cho ngành sản xuất xi măng (cần có lị nung), đầu tư dây chuyền sản xuất vữa trát Nếu quặng photphat ta có nguyên tố thêm quy trình tách nguyên tố TÀI LIỆU THAM KHẢO Chang, Wen F., "Engieneering properties and construction application of phosphogypsum" - University of Miami Press, 1990 Carmichael, Jack B., Utilization of the Phosphogypsum Produced in the Fertilizer Industry" Vienna: United Nations Industrial Development Organization, May, 1985 Erlenstadt, Gunter, "Upgrading of Phosphogypsum for the Construction Industry" The Florida Institute of Phosphate Research, November, 1980 Kouloheris, A.K., "Chemical Nature of phosphogypsum as Produced by Various Wet Phosophoric Acid Processes" The Florida Institute of Phosphate Research, November, 1980 Fertilizer Manual - United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) and International Fertilizer Development Center (IFDC), 1998 Phosphogypsum - Florida Institute of Phosphate Research, December 1985 Industrial mineral 1/1998 Khimitreskaiia Promưslenost (T Nga), 3/1999, 6/1999, 4/2001 Industrial Residual management 1995 10 Cement and concret Research 1993, 1994 11 Utilisation des déchets 12 Prayon Processes for Phosphoric Acid production 2001 13 Waste materials in construction 1977 14 Environment Science and Technological 2001 15 Advanced Science and Technology of Sintering 2001 16 Phosphoric Acid/Wet process: What Process? 1988 ... Phần SO SÁNH ƯU ĐIỂM KINH TẾ CÁC Q TRÌNH TRÍCH LY H3PO4 (DH; HH; HDH) .3 I MỞ ĐẦU II CÁC QUY TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG III ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC QUY TRÌNH... VẤN ĐỀ VỀ XỶ LÝ VÀ SỬ DỤNG PG 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Phần SO SÁNH ƯU ĐIỂM KINH TẾ CÁC Q TRÌNH TRÍCH LY H3PO4 (DH; HH; HDH) I MỞ ĐẦU Lựa chọn quy trình tối ưu cho dự án sản... CÁC QUY TRÌNH IV CÁC YẾU TỐ LỰA CHỌN QUY TRÌNH 23 Phần MỘT SỐ VẤN ĐỀ XỬ LÝ VÀ TẬN DỤNG PHOTPHOGIP (PG) 28 I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÁC LOẠI GIP VÀ QUAN ĐIỂM TẬN DỤNG GIP NHÂN TẠO