NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ HỌC VÀ NHIỆT CỦA VIÊN ÉP QUẶNG APATIT SỬ DỤNG CHẤT ĐÓNG RẮN TINH BỘT PHỐT PHÁT HÓA

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp i BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ HỌC VÀ NHIỆT CỦA VIÊN ÉP QUẶNG APATIT SỬ DỤNG CHẤT ĐÓNG RẮN T[.]

Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ HỌC VÀ NHIỆT CỦA VIÊN ÉP QUẶNG APATIT SỬ DỤNG CHẤT ĐÓNG RẮN TINH BỘT PHỐT PHÁT HÓA MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .2 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHOT PHO 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển photpho nguyên tố 1.1.2 Nhu cầu sử dụng photpho 1.2 TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT PHOTPHO .8 1.2.1 Quặng apatit 1.2.3 Đá quắc zit .9 1.2.4 Than cốc 10 i Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 1.3 QUẶNG APATIT 11 1.3.1 Đặc điểm 12 1.2.2 Hàm lượng nguyên tố có giá trị quặng apatit sử dụng 12 1.3.2 Phân loại 13 1.3.3 Tuyển quặng, trữ lượng khai thác .15 1.3.4 Thành phần hóa học 16 1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 17 1.4.1 Quặng apatit loại II Lào Cai .17 1.4.2 Các phương pháp đóng rắn 19 1.4.3 Đo độ cứng quặng đóng rắn .22 1.4.4 Phân tích nhiệt quặng đóng rắn 25 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 29 2.1 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 29 2.1.1 Dụng cụ 29 2.1.2 Hóa chất 29 2.2 QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHẤT KẾT DÍNH TINH BỘT PHỐT PHÁT HÓA (TBP) .30 2.2.1 Vật liệu .30 2.2.2 Quy trình thực nghiệm .30 2.2.3 Các bước chế tạo tinh bột phốt phát hóa 32 2.3 QUY TRÌNH KẾT KHỐI QUẶNG 34 2.3.1 Vật liệu .34 2.3.2 Quy trình thực nghiệm .36 2.4 XỬ LÝ MẪU VÀ ĐO MẪU 38 2.4.1 Khảo sát độ cứng 38 2.4.2 Phân tích nhiệt vi sai (DTA) 39 2.4.3 Phân tích nhiệt trọng (TG) .42 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Các kết mẫu thành phẩm 44 ii Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 3.1.1 Mẫu chất kết dính (TBP) 44 3.1.2 Mẫu quặng apatit kết khối 44 3.2 Kết đo độ cứng phân tích nhiệt 47 3.2.1 Khảo sát độ cứng 47 3.2.2 Quét nhiệt vi sai (DTA) 48 3.2.3 Đo nhiệt trọng (TG) 53 KẾT LUẬN .56 iii Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Photpho quang phổ vạch photpho Hình 2: Photpho đời sống Hình 3: Sản lượng đá phốt phát giới từ 1910 – 2016 Hình 4: Tinh thể quặng apatit Hình 5: Đá quatzit 10 Hình 6: Than cốc 11 Hình 7: Quặng apatit Lào Cai 12 Hình 8: Máy ép thủy lực (Minh họa) 20 Hình 9: Phối liệu vê viên 21 Hình 10: Dây chuyền máy vê viên 21 Hình 11: Lị thiêu kết (Minh Họa) 22 Hình 12: Dây chuyền hệ thống sau thiêu kết (Minh Họa) 22 Hình 13: Máy đo độ cứng Rockwell điện tử MITUTOYO HR-400/500 (Minh họa) 23 Hình 14: Máy đo độ cứng Rockwell đồng hồ MITUTOYO HR-200 24 Hình 15: Máy đo độ cứng đa ZHU/Zwickiline (Minh họa) 24 Hình 16: Máy phân tích nhiệt trọng lượng vi sai (TG-DTA) 27 Hình 17: Máy phân tích nhiệt đồng thời (TG/DSC 3+) 28 Hình 1: Quá trình mơ tả phản ứng phốt phát hóa 32 Hình 2: Tinh bột phốt phát hóa lẫn tạp chất 34 Hình 3: Tinh bột phốt phát hóa 34 Hình 4: Mẫu tiến hành đo độ cứng 39 Hình 5: Mẫu 3% xử lý nghiền nhỏ 40 Hình 6: Mẫu 3% tinh bột phốt phát hóa xử lý đóng gói 40 Hình 7: Ví dụ đường cong tiêu biểu 41 iv Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Hình 8: Mẫu 3% 42 Hình 9: Mẫu 5% 42 Hình 10: Ví dụ đường cong tiêu biểu 43 Hình 1: Tinh bột phốt phát hóa 44 Hình 2: Quặng xử lý ép viên hình trụ (% TBP từ 7-1) 45 Hình 3: Quặng xử lý ép viên hình trụ (% TBP từ 8-2) 45 Hình 4: Các mẫu vê viên với mẫu ép (% TBP 7-1) 46 Hình 5: Các mẫu vê viên với mẫu ép (% TBP 8-2) 46 Hình 6: Biểu đồ DTA 3% 49 Hình 7: Biểu đồ DTA mẫu 3% đầy đủ 50 Hình 8: Biểu đồ phân tích nhiệt vi sai mẫu 5% 52 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Trữ lượng loại quặng apatit Lào Cai 15 Bảng 2: Thành phần hóa học khống vật trung bình loại quặng apatit Lào Cai 16 Bảng 3: Thành phần hóa học quặng apatit Lào Cai 18 Bảng Bảng dụng cụ 29 Bảng 2: Bảng hóa chất 29 Bảng 1: Kết thực nghiệm khả chịu va đập từ độ cao 3m quặng apatit sau kết khối 47 Bảng 2: Kết phân tích nhiệt vi sai DTA 3% 48 Bảng 3: Bảng kết phân tích nhiệt vi sai mẫu 5% 51 v Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Bảng 4: Bảng kết phân tích nhiệt trọng TG mẫu 3% 53 Bảng 5: Bảng kết phân tích nhiệt trọng TG mẫu 5% 54 vi Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI NĨI ĐẦU Một ngành có đóng góp to lớn đến ngành cơng nghiệp giới nói chung nước ta nói riêng , ngành cơng nghiệp hóa học Đặc biệt ngành hóa chất bản, số có sản xuất photpho nhằm sản xuất hóa chất khác từ chúng axit photphoric v.v Trong nguồn nguyên liệu để sản xuất yếu tố quan trọng quặng apatit, việc nghiên cứu tìm hiểu làm tăng tính chất tận dụng nguồn nguyên liệu điều cần thiết lượng quặng nguồn tài nguyên cạn kiệt ngày giảm trình khai thác lâu dài, khiến sản xuất gặp trở ngại Quặng apatit nguồn nguyên liệu để sản xuất loại sản phẩm phân bón, photpho, Nguồn nguyên liệu chia làm nhiều loại, loại chủ yếu dùng cho sản xuất photpho nhà máy quặng loại Sau thời gian dài sử dụng khai thác trữ lượng ngày giảm, lượng quặng vụn ngày tăng lên tới vài triệu mà chưa tận dụng để sản xuất trở ngại quy trình đóng rắn Quặng apatit loại có quặng tuyển quặng vụn, thường mỏ khai thác nhà máy sử dụng lượng quặng tuyển, để sử dụng quặng vụn cần đảm bảo điều kiện đóng rắn tiêu chuẩn, kích cở sản xuất Thực tập tốt nghiệp trình giúp em tiếp cận, tìm hiểu, mở rộng nghiên cứu tìm phương pháp đóng rắn thích hợp Qua giúp tận dụng nguồn tài nguyên, bảo vệ môi trường ngồi cịn mở rộng sản xuất tiết kiệm chi phí nhập Cùng với q trình mở mang kiến thức thiết bị quy trình sản xuất, giúp em có thêm kinh nhiệm trước trường làm thực nghiệm nhà máy, em định chọn đề tài là: “Nghiên cứu khảo sát tính chất học nhiệt viên ép quặng apatit sử dụng chất đóng rắn tinh bột phốt phát hóa”, để thực nghiên cứu thực nghiệm Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHOT PHO 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển photpho nguyên tố Photpho nguyên tố phát lần vào năm 1669 nhà luyện kim người Đức tên Henning Brangt Ông ta cho nước tiểu vào bình cách ngăn với khơng khí đem đun lên, thu chai phát sáng bóng tối ơng ta gọi photpho Hình 1: Photpho quang phổ vạch photpho Năm 1769 Gan chấp nhận đề nghị Scheele dùng axit sunfuaric axit nitơric để xử lý tro xương, loại bỏ thạch cao, ông đem chất lỏng dã lọc chung thành dạng “hồ”, sau trộn với bột than củi Hợp chất cho vào bình kín đun lên đến đỏ rực lên, có khí photpho khí CO từ đường ống dẫn, dường ống uốn cong xuống dẫn vào nước thu photpho vàng, khí CO thành bong bóng lên biến Từ kỷ 18 đến cuối kỷ 19 phương pháp trợ thành phương pháp chủ yếu để sản xuất photpho vàng Năm 1888 James Burgess Readman lần dùng lò điện để sau xuất photpho vàng J.B.Readman sinh năm 1849, học Viện Glasgow.Academy Năm 1884 ông thạc sĩ khoa học tiến sĩ khoa học trường đại học Edinburg chuyên nghành nghiên cứu luyện kim điện Năm 1888 ông dùng axit sunfuang để xử lý bột quặng apatit dung dịch lọc trưng đặc lên, sau cho Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp thêm đá quắc zít than CỐC, dem hỗn hợp cho vào lị diện, cách ly với khơng khí, dùng điện tăng nhiệt trưng khí photpho, đem ngưng tụ thu hồi thành photpho dạng dung dịch, ngày 18/10 năm ơng giành quyền phát minh dùng lị điện sản xuất photpho vàng, ngày 24/12/1889 ơng lại giành quyền điều chế photpho vàng phương pháp lò điện Mỹ Số phát minh sáng chế 417943 Lúc người ta gọi Sản xuất photpho vàng theo phương pháp Readman Thời điện cực lị điện đặt nằm ngang, có dung lượng 60 KW Đến năm 1891 ông khẳng định nguyên liệu không cần dùng axit sunfuric để xử lý, lò điện sinh tia nhiệt độ cao đủ để làm cho quặng apatit nóng chảy, than cốc cho hoàn nguyên lại tạo photpho Năm 1893, hai tigười Anh Albright Wilson áp dụng phát minh sản xuất photpho vàng lò điện Readinari để xây dựng Oldbury lị điên có điện cực treo đứng pha để sản xuất photpho vàng Năm 1890, công ty Electric Reduclon xây dựng cho Công ty Quy bếch Canada lò diện pha để sản xuất photpho vàng Năm 1898 Công ty Electric Reduction công ty Albright & Wilson xây dựng lị lị có dung lượng 125kw Năm 1897 Cơng ty điện khí Oldbury xây dựng khu vực thác Njcuala Mỹ lò điện pha 50kw sản xuất photpho vàng Đến năm 1914, Hechenbleikenl xây dựng cho Cơng ty điện khí Phương Nam lị điện sản xuất photpho vàng có dung lượng 4.000kw gần Bắc Carolina Mỹ, lị điên photpho có dung lượng lớn giới lúc Vào năm 1899 Đức củng xây dựng Bitterfel lị điện sản xuất photpho, đến năm 1927 nâng cơng suất lên 3.000kw, Năm 1927 nhà máy sản xuất khí nitơ Pieslits người ta cho xây dựng lị điện, dung lượng lò 1.000kw, dây là điều photpho lớn giới lúc Tháng 11/1934 T.V.A Mỹ xây dựng lò điện photpho có dung luợng 7.880kw, lị điện số 2, đến năm 1942 xây tiếp lị có dung lượng Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 15.000kw thực tế vận hành 10.590kw, lò điên số Sau năm 1940 nước cạnh tranh lẫn việc xây dựng lị điện có dung lượng lớn, dung lượng lị khoảng 30.000, 50.000, 70.000, 90.000 KVA lò 70.000, 90.000 KVA thực tế vận hành khoảng 60.000 KVA Nhất vào thập niên 60 – 70 Liên Xô, Mỹ, Đức, Hà Lan, Canada v.v xây dựng khoảng 60 lị điện photpho cỡ lớn có dung lượng từ 30.000 - 90.000 KVA, lực sản xuất photpho vàng giới vượt qua số 1.500.000 [1] 1.1.2 Nhu cầu sử dụng photpho Tại Việt Nam Việt Nam nước khu vực Đơng Nam có nguồn quặng apatit dồi dào, loại quặng sử dụng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất phân lân (supe phốt phát đơn, phân lân nung chảy) Nhu cầu photpho vàng Việt Nam hàng năm từ – ngàn để sản xuất axit photphoric (H3PO4) phục vụ cho nhu cầu nước xuất khẩu, nhu cầu tăng đáng kể năm tới Nguồn photpho vàng cung cấp cho dây chuyền sản xuất H3PO4 Tổng Cơng ty Hóa chất Việt Nam (TCT HCVN) (tổng công suất khoảng 25.000 tấn/ năm) đến chủ yếu nhập từ Trung Quốc Photpho vàng nước sử dụng để sản xuất anhydrit photphoric, axit photphoric, hợp chất photpho vô hữu Trong quốc phòng chất sử dụng làm chất tạo khói gây cháy, sản xuất đạn vạch đường Các dẫn xuất photpho sử dụng với lượng lớn photpho clorua dùng để sản xuất chất hóa dẻo, thuốc trừ sâu, tổng hợp hữu cơ, photpho sunfua sử dụng công nghiệp diêm, chât pha dầu bôi trơn cho máy bay, ôtô, dầu tuabin; kẽm photphit, canxi phốt phát dùng để sản xuất thuốc trừ sâu, làm chất phát tín hiệu quân [2] ... tài là: ? ?Nghiên cứu khảo sát tính chất học nhiệt viên ép quặng apatit sử dụng chất đóng rắn tinh bột phốt phát hóa? ??, để thực nghiên cứu thực nghiệm Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Khóa luận... cứng quặng đóng rắn .22 1.4.4 Phân tích nhiệt quặng đóng rắn 25 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 29 2.1 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 29 2.1.1 Dụng cụ 29 2.1.2 Hóa chất. .. địa chất hoàn thành nghiên cứu khảo sát chi tiết địa tầng chứa apatit, nghiên cứu cấu trúc kiến tạo khu mỏ, nghiên cứu xác định trữ lượng loại quặng 1.2.2 Hàm lượng nguyên tố có giá trị quặng apatit