ĐỀ tài một số vấn đề về sử dụng quặng photphat nghèo

ĐỀ TÀI Một số vấn đề sử dụng quặng photphat nghèo LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I VÀI NÉT VỀ PHÂN LOẠI QUẶNG PHOTPHAT II TRỮ LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH QUẶNG PHOTPHAT III KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG QUẶNG PHOTPHAT IV MỘT SỐ Ý KIẾN VỀ SỬ DỤNG QUẶNG APATIT NGHÈO LÀO CAI 33 PHỤ LỤC 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I VÀI NÉT VỀ PHÂN LOẠI QUẶNG PHOTPHAT Quặng photphat thường chứa khoáng vật apatit với hàm lượng khác Các mỏ quặng photphat chia thành kiểu chính: trầm tích, macma guano Hơn 80% sản lượng quặng photphat giới từ quặng photphat trầm tích Thơng thường quặng photphat nguồn gốc macma quặng apatit, quặng photphat trầm tích đa số photphorit Photphorit định nghĩa khác tùy theo tác giả Về mặt địa chất - thạch học, photphorit loại đá trầm tích có từ 33 đến 50% khống vật canxi photphat thuộc nhóm apatit (Bone phosphate of Lime, viết tắt BPL) dạng ẩn tinh vi tinh Tùy theo chất khống vật photphat có đá, hàm lượng P2O5 tương ứng tối thiểu 12 - 18% Tuy nhiên, có cơng nghệ tuyển phù hợp kinh tế hàm lượng P2O5 quặng photphorit chấp nhận 10% Khống vật photphat đá trầm tích thường có biến đổi floapatit Ca10 (PO4)6 F2 cacbonat floapatit hay francolit kèm theo thay đồng hình CO2-3 cho PO3-4, ngồi Ca2+ thay Na+, Mg2+ F- thay OH- Sự thay PO3-4 CO2-3 gây nên biến đổi đáng kể thông số tinh quặng a tinh thể apatit Khi tỷ số mol CO2-3/PO3-4 tăng từ đến0,3 agiảm xuống từ3,7 đến3,2 0Ã… Khi tượng thay LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PO3-4 CO2-3 tăng lên kích thước tinh thể khống vật photphat giảm độ hịa tan chúng xitrat axit tăng lên Quặng photphat - cacbonat kiểu quặng photphorit trầm tích phổ biến giới Ngồi ra, cịn loại trầm tích có liên quan đến cơng nghệ làm giầu trầm tích có hàm lượng P2O5 cao chứa sắt nhơm với thành phần khống crandallit Ca(Fe, Al)3 (PO4)2 (OH)5 3H2O millisit Ca (Na, K) (Fe, Al)6 (PO4)4 (OH)9 3H2O trầm tích bồn Georgina (Queensland, Australia) Núi Weld (Tây Australia) Quặng apatit (photphat nguồn gốc macma) thường có kích thước tinh thể lớn cơng nghệ tuyển có hiệu nên sử dụng quặng chất lượng thấp nhiều so với quặng photphorit trầm tích Người ta chia quặng apatit thành loại quặng giầu (trên 18% P2O5) trung bình (8 - 18% P2O5) quặng nghèo (5 - 8% P2O5) nghèo (3 - 5% P2O5) Quặng apatit Lào Cai thực chất kiểu metaphotphorit trầm tích biển bị biến chất Đây loại quặng photphat - cacbonat dạng hỗn hợp francolit floapatit với đolomit Do biến chất phong hóa, francolit biến đổi thành floapatit CO2 Tuy có nguồn gốc trầm tích bị biến chất nên kích thước tinh thể floapatit metaphotphorit Lào Cai xấp xỉ kích thước tinh thể floapatit LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com quặng apatit - nephelin Khibin (Kola) có nguồn gốc macma khơng có hiệu rõ rệt nghiền quặng apatit Lào Cai bón trực tiếp cho trồng II TRỮ LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH QUẶNG PHOTPHAT Theo số liệu tính trữ lượng quặng photphat, tồn giới có trữ lượng 63,1 tỷ (tính theo P2O5), 91,6% (57,8 tỷ tấn) quặng photphorit 8,4% (5,3 tỷ tấn) quặng apatit Sơ đồ hình giới thiệu phân bố trữ lượng quặng photphat nước giới Marốc: 60,7%; Mỹ: 8,3% SNG: 4,8%; Sahara: 4,4% Tuynidi: 2,4%; Các nước châu Phi khác: 13,1% Châu Á: 2,7%; LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Châu Úc: 3,6% Trữ lượng quặng photphat mỏ khai thác tăng lên mở rộng thăm dò thêm vỉa, sườn quặng, tăng độ sâu giảm quy cách quặng để tận dụng loại quặng nghèo Mặt khác, người ta khơng ngừng thăm dị, phát thêm mỏ Tại Việt Nam, quặng phốtphát chủ yếu tồn dạng apatit Lào Cai Trữ lượng quặng apatit Lào Cai lên tới tỷ Tuy nhiên cần tiếp tục tiến hành thăm dò địa chất để đánh giá lại trữ lượng Theo thiết kế Liên Xô trước đây, khu mỏ Lào Cai chia làm phần: Khu đông Khu Tây Như biết sau khai thác hết vỉa quặng loại I đến ranh giới phong hóa hóa học phần ranh giới quặng loại II loại IV Quặng loại II quặng apatit - cacbonat, quặng loại IV quặng apatit cacbonat - thạch anh, nằm sâu so với mặt đất từ 20 - 30m đến 100 150m, có bề dày thay đổi từ đến 15m So với quặng loại I quặng loại II nghiên cứu địa chất nhiều, có khu mỏ cũ Cóc Cáng thăm dò tỉ mỉ Chủ yếu đánh giá sơ độ sâu cách mặt đất tới 100m số lỗ khoan sâu 250m, cá biệt lỗ khoan số 510 gặp quặng cao độ âm 500m Sau LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhiều năm thăm dị tới có nhiều ý kiến cho thấy trữ lượng tài nguyên đánh giá trước chưa xác dựa vào số liệu khoan thăm dò chưa đủ số lượng lỗ khoan, mật độ lỗ khoan thăm dò phải dày tới chục lần so với tiến hành Quặng apatit loại IV khu trung tâm thăm dò tỉ mỉ từ cao độ +120m trở lên Thành phần hóa học quặng apatit loại II loại IV Lào Cai nghiên cứu quy luật phân bố từ cao độ ± đến 200m Giữa hàm lượng MgO P2O5 có tương quan tỷ lệ nghịch Hàm lượng chất không tan P2O5 quặng loại II có quan hệ tỷ lệ nghịch, song nhìn chung, hàm lượng chất khơng tan biến đổi theo chiều sâu Chất lượng quặng loại II Khu giếng đông cao Khu Giếng Tây (bảng 1) Về đặc tính, quặng apatit loại II Lào Cai tương tự quặng mỏ đgianutac (vùng Karatan, Cadăctan), Jhamarkotra (Ấn độ), Guizhou (Trung Quốc) Còn quặng apatit loại IV Lào Cai tương tự quặng Mussoorie (Ấn độ), Nam Florida (Hoa Kỳ), Utah (Hoa Kỳ) Các loại quặng có nguồn gốc trầm tích Quặng Jhamarkotra chứa khoảng 35% francolit 60% dolomit, 3% quaczit, quặng Guizhou chứa khoảng 48% francolit 50% dolomit; quặng Mussoorie chứa khoảng 45% canxit, 35% francolit, 10% quaczit LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5% dolomit Quặng Nam Florida chứa tới 60% quartz, khoáng photphat francolit, cịn dolomit canxit Quặng phía tây Hoa Kỳ - Utah giống quặng Nam Florida, chứa francolit khoáng photphat nguyên sinh, canxit dolomit tạo thành đá cacbonat Thành phần hóa học số loại quặng photphat nghèo giới Việt Nam trình bày bảng Bảng Thành phần hóa học số loại quặng photphat (%) Tên quặng P2O5 MgO SiO2 CO2 Khoáng vật kèm Jhamarkotra (Ấn Độ) 18,7 10,1 3,3 - đolomit Guizhou (Trung Quốc) 22,9 8,0 1,7 - đolomit Mussoorie (Ấn Độ) 19,9 1,4 13,2 38,4 Nam Florida (Hoa Kỳ) 8,9 1,1 74,5 - Utah (Hoa Kỳ) 24,4 2,0 21,0 - đgianưtac (Cadăctan) 19,7 3,3 25,4 6,7 Quặng loại II Lào 24,5 3,7 11,3 12,3 đolomit, vôi, silic đolomit, Cai (Khu giếng đông) silic đolomit, vôi, silic đolomit, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Quặng loại II Lào silic Cai (Khu giếng Tây) 20,2 6,6 10,7 14,8 Quặng loại III* Lào Cai đolomit, canxit, silic Quặng loại IV Lào Cai 16,5 2,1 47,5 4,5 đolomit, 10,6 5,2 33,8 18,1 canxit, silic Thạch anh, muscovit Thạch anh, dolomit, canxit * Fe2O3: - 3%; Al2O3: - 4% III KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG QUẶNG PHOTPHAT Tình hình khai thác quặng photphat Ở số nước phát triển công nghiệp photphat ngành kinh tế trọng Năm 1988 nước sản xuất 164,1 triệu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com quặng photphat, từ năm 1960 đến 1990, mức tăng trung bình đạt 3,3% năm, sau bị giảm khủng hoảng nước thuộc Liên Xơ cũ, đến năm 1995 tồn giới đạt sản lượng 137,8 triệu (hình 5) Dự báo đến năm 2040 mức tăng trung bình hàng năm từ đến 2% Người ta chia làm nhóm nước sản xuất quặng photphat Nhóm gồm nước có sản lượng 10 triệu tấn/ năm, nhóm gồm nước có sản lượng triệu tấn/ năm nhóm nước có sản lượng triệu tấn/ năm Theo số liệu năm 1995, nhóm gồm nước: Mỹ, Trung Quốc, Marốc, SNG sản xuất 102,415 triệu tấn, chiếm 74,3% sản lượng giới Nhóm gồm nước: Tuynidi, Gioocđani, Ixraen, Braxin, Nam Phi, Tôgô, Xiri, Xênêgan, Ấn độ sản xuất 29,889 triệu tấn, chiếm 21,7% sản lượng giới Nhóm có 16 nước, sản xuất 5,521 triệu tấn, chiếm 4% sản lượng giới (hình 6), gồm nước: Ai Cập, Angiêri, Phần Lan, Mexico, Cộng hòa DCND Triều Tiên, Nauru, Việt Nam, đảo Thiên Chúa Giáng Sinh (Ấn Độ dương), Irắc, Vênêduyela, Dimbabuê, Pêru, Côlômbia, Srilanca, Pakistan, Australia Về sử dụng, số lượng quặng photphat dùng nước chiếm 78%, 22% dành cho xuất Trong phần lớn quặng photphat có chất lượng thấp dùng cho sản xuất nước, quặng giầu dùng để xuất (bảng 2) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cho phản ứng lò photpho Điều hoàn toàn sản xuất ổn định với quy mơ lớn Từ tính tốn cơng nghệ, phía bạn đưa tiêu cho sản xuất 1T photpho vàng với lị có cơng suất 35.000T/ năm sau: Bảng Chỉ tiêu tiêu hao cho 1T photpho vàng Số TT Chỉ tiêu Tiêu hao Nguyên vật liệu Apatit loại II (0 - 10mm), T 11,58 Quaczit (10 - 10mm), T 2,07 Than cốc (25 - 40mm), T 1,58 Than antraxit (0 - 8mm), T 2,00 điện cực, T 0,09 Sôđa, T 0,2 Vôi, T 0,02 Poliacrilaxit, kg 0,43 Phèn nhôm, kg 0,06 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng điện công nghệ, KWh điện động lực, KWh 2190 Nước tuần hoàn, m3 540 Hơi, T 3,0 Nitơ, Hm3 500 Khơng khí nén, m3 150 Mazut, T 0,1 13.900 Chất thải Xỉ, T 9,6 Ferophotphat, T 0,12 Khí lị từ lị photpho, Hm3 3.000 Từ thực tế thu sản xuất phân lân nung chảy từ quặng apatit loại II, cán kỹ thuật Việt Nam cho sản xuất với lị nhỏ, dùng quặng loại II có kích thước nhỏ (10 - 30mm) vỡ vụn phía bạn dùng loại 10 - 70mm, nên sử dụng trực tiếp quặng loại II cho sản xuất photpho vàng quy mơ lị nhỏ mà khơng cần phải thiêu kết quặng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xuất phát từ luận điểm này, năm 1991 cán Viện Hóa học Cơng nghiệp Cơng ty Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất lập luận chứng kinh tế - kỹ thuật xây dựng dây chuyền sản xuất photpho vàng Lào Cai, công suất 1000 T/năm Trong tính tốn dùng loại phối liệu từ quặng I quặng II Giá thành T sản phẩm từ quặng apatit loại I (30 - 33% P2O5) 10.329.560đ, từ quặng apatit loại II (22 - 23% P2O5) 10.838.321đ Với quặng apatit loại II (26 - 28% P2O5) giá thành giảm cịn 9.981.574đ theo kinh nghiệm giới giảm 1% P2O5 quặng photphat chi phí điện tăng lên - 5% Nếu giá bán thời điểm 1450 USD/T cịn hiệu quả, lúc chưa có hợp đồng xuất nên luận chứng KTKT không duyệt Tuy nhiên, cho tài liệu nêu đến giá trị định 2.4 Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân giải lân Về lâu dài, hướng sử dụng vi sinh vật tham gia vào trình phân giải quặng photphat hướng cần quan tâm mức Vừa qua Tổng Cơng ty Hóa chất Việt Nam cho đề tài nghiên cứu thăm dò khả này, kết bước đầu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khả quan, cần nghiên cứu cách kỹ lưỡng để đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật đầy đủ mặt PHỤ LỤC GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ MỎ KHAI THÁC - TUYỂN QUẶNG PHOTPHAT Đầu tư mỏ Florida Ngàn USD Nội dung Máy Thiết bị Lắp đặt Tổng cộng Mỏ vận tải 13.860 6.730 7.870 28.460 Xí nghiệp rửa - 7.600 10.140 17.740 Tuyển - 8.750 12.990 21.740 Nước - 640 2.200 2.840 Thuốc tuyển - 1.800 1.980 3.780 Lọc sấy - 4.630 2.500 7.130 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ cấp khu vực Khác Cộng phần - 1.900 3.200 5.100 550 6.360 13.010 19.920 38.410 53.890 100.710 14.410 Cơ sở hạ tầng 15.600 Xây dựng (21%) 25.680 Chạy thử 15.000 đất mặt 21.700 Cộng phần Phí vốn tài 184.690 18.470 Tổng đầu tư cố định 203.160 Vốn quay vòng (*) 12.000 Tổng đầu tư 215.160 (*) Chi phí vận hành tháng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đầu tư mỏ Marốc Ngàn USD Nội dung Máy Thiết bị Lắp đặt Tổng cộng Mỏ 155.250 50.000 50.000 255.250 Rửa - 10.640 12.770 23.410 Sấy - 29.440 16.000 45.440 Kho - 30.000 70.000 100.000 Phụ cấp khu vực - 7.000 13.000 20.000 Khác - 7.000 13.000 20.000 147.080 191.770 494.100 Cộng phần 155.250 Xây dựng (20%) 100.000 Cơ sở hạ tầng 100.000 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chạy thử 70.000 Cộng phần 764.100 Phí vốn tài 76.500 Tổng đầu tư cố định 840.600 Vốn quay vòng 50.000 Tổng đầu tư 890.600 Đầu tư mỏ Phalabowa - Nam Phi Ngàn USD Nội dung Máy Thiết bị Lắp đặt Tổng cộng Mỏ 12.000 11.500 4.050 27.550 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Britageus - 7.950 9.720 17.670 Moagem - 6.000 9.000 15.000 Tuyển tinh - 12.000 18.000 30.000 Nước - 5.000 15.000 20.000 Thuốc tuyển - 1.000 1.160 2.160 Lọc - 5.000 10.000 15.000 Sấy - 10.000 5.000 15.000 Phụ cấp khu vực - 2.300 3.880 6.180 60.750 75.810 148.560 Cộng phần Chi khác (10%) Chi phí trực tiếp - Cộng 12.000 14.860 163.420 phần Cơ sở hạ tầng 25.000 Cộng phần 188.420 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xây dựng (20%) 37.680 Chạy thử (20%) 37.680 Cộng phần 263.780 Phí vốn tài 26.400 đầu tư cố định 290.180 Vốn quay vịng 17.000 Tổng đầu tư 307.180 Đặc tính kỹ thuật nhà máy tuyển Nội dung Lượng quặng, ngàn T/ năm Braxin 18.216 Florida 7.360 Marốc 14.400 Nam Phi 15.180 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lượng tinh quặng, T/ năm Tính theo BPL (%) Sản lượng theo BPL, ngàn 2.742 1.600 14.400 2.440 79,3 70,7 70,5 79,7 2.174 1.131 10,152 1.945 434,8 1.131 2.538 1.945 8,38 6,51 1,42 7,8 0,6 1,6 3,4 - 13,4 16,9 6,2 5,0 139,4 59,8 14,4 84,3 189,0 152,2 77,2 126,4 19,9 24,2 70,5 19,3 60,4 63,5 > 90 66,4 T/n Số máy Sản lượng trung bình, T/năm Tỷ lệ khống/ BPL Tỷ lệ làm giầu/ quặng Tỷ lệ vật liệu/ BPL Tiêu thụ lượng Kwh/ T BPL đầu tư/ T BPL Tính theo quặng (% BPL) Thu hồi BPL (%) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chi phí sản xuất cho 1T tinh quặng Florida (80% công suất) Ngàn USD/T Chi phí biến đổi 1.1 Quặng 15,61 10,53 1.2 Vật liệu tiêu thụ 1,72 1.3 điện 2,97 1.4 Bản quyền tác giả 0,39 Chi phí cố định 11,99 2.1 Vận hành 1,78 2.2 Bảo dưỡng 2,00 2.3 Vật liệu bảo dưỡng hao hụt 2,79 2.4 Chi phí gián tiếp 5,42 Giá trị phụ phẩm (1,41) Chi phí sản xuất cho tinh quặng ẩm 26,19 Chi phí nhiên liệu để sấy 1,35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chi phí sản xuất cho tinh quặng khô 27,54 Khấu hao 11,72 Giá thành công nghiệp 39,26 Lợi nhuận 22,44 10 Giá bán tính tốn 61,70 Sản lượng 2.742,4 ngàn tấn/ năm So sánh giá FOB mỏ, USD/T BPL (80% công suất) Hạng mục Florida Marốc Nam Phi Braxin Quặng 7,85 6,10 6,89 13,28 điện 2,99 0,72 2,52 3,75 Nhiên liệu 3,73 3,40 3,01 1,70 Vật liệu tiêu thụ 6,96 - 4,59 2,17 Bảo dưỡng 2,69 0,53 4,92 6,05 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công vận hành 1,68 0,30 2,43 2,24 Gián tiếp trực tiếp 4,16 4,47 5,98 7,33 30,06 15,52 30,34 36,52 - - -6,57 -1,78 Chi phí sản xuất 30,06 15,52 23,77 34,74 Khấu hao 13,48 8,54 10,00 14,78 Giá thành công nghiệp 43,54 24,06 33,77 49,52 Lợi nhuận 22,42 10,52 18,96 28,30 Giá bán tính tốn 65,96 34,58 52,73 77,83 Chi phí vận hành Phụ phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO IU D Trernencơ Hướng tối ưu hóa chất lượng tinh quặng apatit Kola Cơng nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 1999, số 11, trang 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com M.A Angelova Tình hình sản xuất nguyên liệu photphat giới Cơng nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 1997, số 3, trang 15 G.A Golovanov Những thay đổi sản xuất tinh quặng apatit Khibin Cơng nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 2001, số S.M Tagzưev, B.M Beglov Xây dựng công nghệ sản xuất supephotphat từ photphorit Tackur theo phương pháp thùng hóa thành Cơng nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 2002, số 7, trang S.M Tagzưev, B.M Beglov Nghiên cứu trình điều chế supephotphat giầu từ quặng photphorit karatau ngun khai Cơng nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 2002, số 4, trang 21 V.V Korsunov Hiệu việc sử dụng nguyên liệu photphat chất lượng thấp sản xuất phân lân Công nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 2001, số 5, trang 10 Cơng nghiệp phân bón (tiếng Trung Quốc), 1990, số 1, trang 19 Lê Thanh Sơn Đặc điểm điều kiện địa chất thành tạo mỏ apatit Lào Cai, đánh giá triển vọng, phương hướng tìm kiếm thăm dị Tóm tắt luận án TS Khoa học địa lý - địa chất Hà Nội - 1987 Tuyển tập cơng trình nghiên cứu Viện Hóa học Cơng nghiệp 1970 - 1985 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Báo cáo kết nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu điều chế phân lân vi sinh từ quặng apatit nghèo Viện Hóa học Cơng nghiệp, 2001 11 Báo cáo kết nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu sản xuất supephotphat từ quặng apatit chất lượng thấp (28 - 30% P2O5) Viện Hóa học Cơng nghiệp, 2002 12 Báo cáo kết nghiên cứu đề tài LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ...I VÀI NÉT VỀ PHÂN LOẠI QUẶNG PHOTPHAT II TRỮ LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH QUẶNG PHOTPHAT III KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG QUẶNG PHOTPHAT IV MỘT SỐ Ý KIẾN VỀ SỬ DỤNG QUẶNG APATIT NGHÈO LÀO CAI ... nước Một số hướng cụ thể sử dụng quặng photphat nghèo 3.1 Sử dụng trực tiếp quặng photphat nghèo làm phân bón 3.1.1 Sản xuất supephotphat giầu Trước Udơbekistan người ta sản xuất amôphot từ quặng. .. mỏ quặng photphat chia thành kiểu chính: trầm tích, macma guano Hơn 80% sản lượng quặng photphat giới từ quặng photphat trầm tích Thơng thường quặng photphat nguồn gốc macma quặng apatit, quặng