NHIENI VU KHOA HOC CONG NGHE NANI 2011
NGHIEN COU ANH HUONG CUA CAC TAP CHAT TRONG TINH
QUANG APATIT LAO CAI DEN QUA TRINH SAN XUAT AXiT
PHOTPHORIC THEO PHUUNG PHAP UOT
Trang 2BAO CAO TONG KET
NHIENI VU KHOA HOC CONG NGHE NANI 2011
NGHIEN GUU ANH HUONG CUA CAC TAP CHAT TRONG TINH QUANG APATIT LAO CAI DEN QUA TRINH SAN XUAT AXiT
PHOTPHORIC THEO PHUONG PHAP UOT
Thực hiện theo Hợp đồng số 184.11.RD/HĐ-KHCN gidia Bé Céng Thudngva CECO ngày 06/6/2011 Người thực hiện : Trần Đăng Thới Nguyễn Huy Dũng Trương Quốc Đại Nguyễn Văn Hà Giang Thanh $ n
CNĐT : Trên Đăng Thái
Ngày thơng nm 2011 Hữnội, ngày3] thống 12 năm 2011
CO QUAN QUAN LY BE TAI GIAM ĐỐC CƠNGTY
VRŨŨ - CƠNG TY CP THIẾT KẾ CƠNG NGHIỆP HỐ CHẤT
Trang 3KÝHI UCH VI TT T M CL CHÌNHV M CL CB TOMT TNHI MV NGHIENC U M BD U CHUONG 1 11 111 1.12 1.5 1.1.4 12 pháp tvàcácph ngphápx lý 14.1 1.2.2 1.23: 1.2.4 1.3 CHUONG 2 2+1 #11 đi 2.13 2.1.4 22 2.2.1 2.2.2 23 MCLC NG T NGQUAN T ngquany axit Photphoric Th tr ngaxit Photphoric trén th gi i Th te ngaxit Photphoric t i Vi t Nam Cơng ngh s n xu taxít Photphoric
Dây truy ncơngngh DiHydrate
Thanh ph nt pch td iv iaxit Photphorics axu ¢theoph ng nhh ngc acác tLpch t phát sinh trong quá trình s n xu t nhh ngc acáctpch tcĩ trong qu ng ApatiL Thanh ph nc ak tt ad ng bim trong axit Photphoric Cac ph ngphấpx lý
Tình hình nghiênc uph ngphápx lýt pch tt ¡Vi ( Nam 31
Trang 424 Cácđ nv h p tác nghiênc u CHƯƠNG3 K TỌU VÀ BÌNHLU N 41 Thanh ph n qu ng apatit
32 nhh age at p cht trong qu ng Apatit t ich t 1 ng axít Photphoric vas aph m DAP
33 Qué trinh phat tri ah pch €X trong axit Photphoric 4 34 ahh nge amts ¢ pch tt ih peh tX,
Trang 5KY HI UCH VI TT T DAP : Di amoni photphat DH : DiHydrate DHH : Di-HemiHydrate DNNSA : DiNonylNapthalence Sulphonic Acid ED : ElectroDialysis EDI : ElectroDelonization (Fe,AD;KH,(PO,);.4H:O : H pch tX
H;SO, : Axit Photphoric HPO, : Axit Sunfuric HDH : Hemi-DiHydrate HH : HemiHydrate
IET : lon-Exchange Textile
IFA _ Hi ph i phan bon qu ct (Intemational Fertilizer Industry Association)
MAP : Mono-amoni photphat MIBK : Methyl IsoButyl Keton
PA : Axit Photphoric RO : Reserve Omosis SA : Axit Sunfuric
TBP : Tri-Butyl Photphat TSP : Triple Super Photphat
VINACHEM : T pdoan Héach t Vi tNam
WPPAP : Axit Photphoric sn xu ttheoph ngphấp t WPA + Axít Photphoric lỗng
CPA : Axít Photphoric đ c
Trang 6
Hinh 1 Hinh 2 Hinh 3 Hinh 4 Hinh 5 Hinh 6 Hinh 7 Hinh 8 Hinh 9 Hình 19 Hình I1 Hình 12 Hình 13 Hình 14 Hình 15 M CL CHÌNHV Th ph ns d ngaxit HsPOstrén th gi í năm 2010 Nhu c u axit Photphoric t i Vi t Nam Day chuy n DiHydrate
Trang 7Bang 1 Bang 2 Bang 3 Bang 4 Bang 5 Bang 6 Bang 7 Bang 8 Bang 9 Bang 10 Bang 11 Bang 12 Bang 13 M CL CB NG Nhuc utiêuth phân bĩn trênth gi i Cân b ng cưng c uaxít H;PO, trên th gi i
Snl ngaxítH;PO¿c am ts Nhà máy] nt¡ Vĩ tNam
Trang 8TOMT TNHI MV NGHIENC U
Ð tài "Nghiên c u đánh giá nhh ngc acdct pch t trong tinh qu ng
Apatit Lao Cai d n qué trinhs n xu t axit Photphoric theo ph ng phdp t"đã
tin hanh kh o sát đánh giá nhh ngcamts tpchtchnhnh AlO,
FeO và KạO đi vị quá trình hình thành và phát tri n hp cht
(Fe,AI;KH¡.(PO,).4HạO (b pch tX), th ngxuthind ibngk tt abùn
trong axit Photphoric d c trong th i gian] ukhos nph m
Céck tqu kh o sát cho th y bind iham1 ngh pch t X trong axit
Photphorict I thu nv ¡is thay đ ihàm] ng cáct pch ttrên Trong đĩ nh h ngc aKạOđntecđ phát trì nh pch tX Tà rõ ràng nh (, trong gì ¡ thay
đihàm] ng KạOt 0,04% lên 005% thìh p ch tX tăng nhanht 0,19% lên
0,28% kh il ng
BD tii did xutgii pháp x lý, dây chuy n cơng ngh b sung trong
day chuy ns n xu t axit Photphoric, nh mlo ib ph n nào các t p ch t trong
axit Photphoric 40% P,Os tr ckhid avao céng đo n cơ đ c lên 52% PạO
Trang 9
M BDU
Axit Photphoricd cs d ngr ngrãinh m thĩa ch ttrung gian trong
cơng nghỉ p Axit Photphoricd cs dngnh m tnguyên lì u trung gian đ s nxu tcác chttyr ahĩachtx lýn c,th căn gia xúc Tuy nhiên ph n 1n axít Photphoric đ cs d ng trong s n xu t phân bĩn nh DAP, MAP, phân bĩn NPK hĩah cch t1 ng cao,m ng nhu c u này chỉ m đ n 62% t ng
snl ngaxítPhotphoric hàng năm trênth gi i
Chtl ngeasnphm axít Photphori quy tđnh kh mings dng e a nĩ trong các lĩnh v e khác nhau Axft Photphoric cĩth đ cs n xu t theo haiph ng pháp cơngngh nh sau:
- Ph ngphát t:làph ng pháp snxutbngphn ng gì a axít
Sunfuric và qu ng photphat
- Ph ng pháp nhỉt (ph ng pháp khơ): là ph ng pháp sn xu t
photpho nguyên t t qu ng Apatit trong lị nhì t sau đĩ ơxy hĩa
Photpho r ¡ Hydrathĩa đ thu c axết Photphoric
Hi n nay axít Photphoric s nxu tb ngph ngpháp tchỉ m trên 90%
tngsnl ngaxítPhotphoric trênth gi ¡.Nguyênli ch y uđùng s nxu t axit Photphoric theo ph ngpháp ttrênth gi ilàqu ng Apatit,chtl ng qu ng cĩ vai trị rt quan tr ng, mang tính quytảnhtichtl ng axít Photphoric đ ucu ¡.Nh v y vi cgi mthi u,lo ib thanh ph nt pch ttrong qu ng apatit và trong axít Photphoric lar tc n thi t, trénth gi ¡ đã cĩ nhỉ u
nghiên c uv vnđ này, và đã cĩ nh ngktqu rtt tkhi ng d ng trong th ct snxut
T i Vit Nam, axit Photphoric ch yud cs dngd@ snxut phan
bén DAP, c th là nhà máy s n xu t phân bĩn DAP t ¡ Đình Vũ, H ¡ Phịng,
ho t đ ng năm 2009, axít Photphoric là s n ph m trung gian trong đây chuy n s nxu te a nhà máy Ngu n nguyên lì uc a nhà máy DAPI yt 2ngu ne ä Nhà máy tuy nqu ng Apatit Lào Cai, do cĩ ngu ng ct cécm khác nhau nên thành ph n các t p ch t luơn thay đ i,gây nhh ngl nổ nquátrình s nxu t cũngnh chtl nge as nph me aaxít Photphoric Theo đánh giá ban đ u
c a Céng ty Apatit Vi t Nam, ham] ngt p ch t AlOs, Fe,O; va MgO trong
Trang 10qu ng Apatit Lao Cait ng dil nsov inguyénli u Apatit cácn c khác,
day 1a nguyén nhan chinh gay ra céc k tt ad ng bin trong axit Photphoric @ c, đi unày nhh ngtr ctiptichtl nge asnph md ucu i, phan DAP e anhà mấy Vì ex lý cáƒtp chtktta này cịn øg p nhỉ u khĩ khăn m t ph nlà do ch acĩ nghiênc uth uđáo nào v v nđ nàytì Vì tNam
Trong th igiant is tỉ pt ccĩ cáđd ánđut m is nxu tphân bĩn
DAP, @ at ng nang] cs nxute acdc nhà máy DÁP lên 1 tri ut n nam, nh m đáp ng nhu c u phân bĩn ngày cang tingt ith tr ngtrongn c Do vy, victh chin ®D tài “Nghiên c u đánh giá nhh ngec acáctp cht
trong tỉnh qu ng Apatit Lào Cai đ n quá trình s n xu t axít Photphoric theo ph ng pháp t làrtc nthỉtnh mcithi nchtl ng axít Photphoric
cũng nh nâng cao ch tÌ ngs nph mcu iDAP
Tuy nhiên nhh nge a các thành ph nt p ch ttrong quá trình s nxu t axít Photphoric là r tđa đ ng, gì a chúng cũng cĩ nh ng nhh ngqualiln nhau Trong ph m vỉ nghiênc uc ađ tài, chúng tơi ch gì ¡h n đánh giá nh h ngcamt vait p ch t chính, liên quan đ n quá trình hình thành và phát
trì nh pch tX trong axít Photphoric đ c, tác nhân gây khĩ khăn trong s n xu t,
1u kho và tăng đnh m c tiêu hao đ ¡ v ¡ quá trình s n xu t axít Photphoric, đ ngth ¡ nbh ngt ich tl ngs nph meu i, phan bén DAP
Dov yÐ tàiđtracácn ¡ dung nghiên c u sau:
- Tỉ n hành kh o sát và đánh giá nhh ngecamts tpcht
trong tinh qu ng Apatit Lào Cai t ¡ quá trình sn xu t axit Photphoric theo ph ng pháp t(DiHydraÐ,c th là các tp
ch t: Fe, AI, K liên quan đ n hình thành và phát trì nh p chtX
trong axit Photphoric d c
- Trénc s ktqu thud cd xut gi iphépnh mgi mthi ut p ch t, nâng cao ch tÌ ng axít Photphoric, nâng cao ch tÌ ng axít
photphoric vas n ph m DAP
Trang 11
CHUONG1 T NG QUAN
1.1 T ngquany axit Photphoric
Nh chúng ta đã bì t axit Photphoric déng vai trd r t quan tr ng trong
ngành cơng nghỉ p hĩa cht,nĩđ c đùngch y u trong cơng nghỉ p s n xu t phan bén nh DAP, MAP vam t ph n axit Photphoric tinh khi t dùng đ sn
xu t trong cic nganh th cph m,d cphm,héachttyrabiar uvamt
s các lĩnh v c khéc khéng thu clinh v c phân bĩn [1] Trén th gi i,ch y u axit Photphoricd cdimgd s nxu tphan bén ph cv cho ngành nơng nghỉ p, nĩ thúc đ ys pháttrìnm nhm ngành s n xu t này và gĩp ph n khơng nh
vào vi c pháttri nn nkinht c acácn cđang pháttri nnh đtn cta
1.11 Th tr ng axtt Photphoric trén th gì i
Do dans th gi i ngày càng tăng nhanh, do v y nhuc uv 1 ng thc cho con ng ingay cng ting theo D gi iquy tv nd nay n n nơng nghỉ p enphid c quan tâm chú tr ng phát tri n Vad phat tind cnn néng nghi p cécn cthiv nd phan bén A nhuc ukbdngth thi ud iv inganb nay
Trang 12Năm 2010 t ng năng Ï cs n xu taxít Photphoric tồn th gi i d t 48,4 trì utnPạOs,theod báo đ nnăm 2015s tăng lên 57,6 trì ut nh n9,2triu
tnsov 12010v it cđ tăngtr ng2,9%/năm
Eảng2 — Cân b ngcungc ¡axítHPO,trênth gi i 2010 2011e 2012f 2013F 2014f 201 Cung Nănglc 484 S14 529 54,9 566 57,6 Sal ngth ct 39,8 42,1 44 45 464 418 Cu Cho phân bĩn 32,3 34,3 354 36,3 37,2 38 Ngành CN khác 5,5 5,6 5,9 6 61 6 Th t thốt 97 08 08 08 0,9 0,9 Tngcu 38,5 407 421 43,1 42 — 449 Cân b ng 14 14 19 19 22 29 % Cung 3% 3% 5% 4% 5% 6% Neu ne lFA 5/201}
T ng nbu c u axit Photphoric toan th gi i năm 2010 vào kho ng 38,5 triutn P)Os,d đốn t ¡ năm 2015 s tăng lén 44,9 tri ut n P,Os, ting 6,4 tri ut nso v i 2010 Cân b ng cung c u axit Photphoric trong giai do n 2011-
2015đ cduytrì mct 36%
Trong th ph ns d ng axít Photphoric thì ngành cơng nghỉ p s n xu t
phân bĩn tiêuth nhỉ unh t,chỉ mt 190% t ngsnI ngaxít Photphorictồn
eu,th ph n cịn l ¡ đành cho các ngành cơng nghỉ p khác nh : th c ăn, hĩa ch t và nguyên lì u chom ts ngành s nxu t khác [2+5]
Trang 131.1.2 Th tr ng axtt Photphoric ¢ iVi t{Nam
T i Vi t Nam axit Photphoric lam t trong nh nghéachtd cs dng r ng rãi trong ngành các cơng nghi p: ch tt yr a,hĩach tx lyn c,th căn
gia súc Và ph n1 n axít Photphoric đ cs ở ng trong s n xu t phân bĩn
DAP, MAP, phan bén héa h c NPK ch t1_ ng cao Do d6 vi cs n xu t axit
Photphoric đ ph cv cho các ngành cơng nghỉ p trongn c là vơ cùng quan tr ng
Theod béoc ath tr ngtrongn cthidn90%tngsnl_ ng axit
photphoric ding @ s n xu t phan DAP, day chuy ns n xu t axit photphoric đ c xay d ng tich b p trong cơng trinh s n xu t phan DAP L_ ng con 1 i
d cs dngđ snxu tcác mu ¡ photphat, đ c bi t natri tripolyphotphat dùng
trong s nxu tch ttyr a
Theo s lì u báo cáo Quy ho ch phát trì n cơng nghỉ p hĩa ch t Vi t
Nam đ n năm 2020, cĩ tính đ n 2030, d báo nhu e u axít photphoric cho ngành
s nxu tphân bĩn giai đo n 2011 +2025s cĩt Ï v ttrisov icácnhueu
khác, do cĩ thêm các ch ng trình snxutgnlItriutnDAP;t I axít
Photphoric d báo cho các nhu e u khác là kho ng 10% T ng nhu c u axất
photphorice at ng giaido nd béonh sau
Hình 2 Nhuc uaxit Photphorict iVi t Nam Dnv:1000tn 600 540 540 400 360 200 0 2015 2020 2025
Neu n: Tink todn c anhdm nghiên cu
V ninglcsnxuthinnay n ctach cĩ2 nhà mấy] ns nxu t axít Photphoric:m t_ mỉ n Nam là Nhà máy Hĩa ch tÐ ng Nai (thu c cơng ty TNHH m tthành viên Hĩa ChtC B nMi nNam) vàm t mì nB c là Nhà máy sn xut DẠP s 1 thu c cơng ty TNHH mt thành viên DAP - VINACHEM t ¡ khu cơng nghỉ p Đình Vũ - H ¡ Phịng T ng năng] cs n su t
Trang 14e a2 nhà máy kho ng 170.000 t n/năm Trong đĩ, Nhà máy Hĩa ch tÐ ng Nai đ cđut đây chuy nsn xu taxít Photphoric th c ph m cơng su t 3.000 + ưnăm và đây chuy ns n xu taxít Photphorick thu t 85% H;POx cơng su t
7.000 t n/năm Axít Photphorick thu tỉ cs nxutt nguyên li u photpho
vàng theo ph ng pháp nhỉ t
Cơng ty TNHH m tthành viên DAP-— VINACHEM cĩ năng Ï c s n xu t
axit Photphoric hi n nay là 161/700 t n/năm Dây chuy n sn xu t axit Photphoric t ¡ Nhà máy đã ho t đ ng và cho ra t n s n ph m axít Photphoric
đutiênc aVi tNam snxu ttheoph ng pháp tríchly(ph ngphấáp t-
DiHydrate)
Snl ng axíft photphorc e am ts nhà máy lnti VitNamdđ c
trình bày trong b ng sau [6]
Bang3 S nl ngaxkH,PO¿c am ts Nhà máy! nt ¡ Vì t Nam Đnv:Tn Nhà máy 6 PU 2009 1 Héach tB c Giang 2 Héachtc bn i 2.802 4.599 8.027 7048 6.158 6.000 mi n Nam T NG 11.042 4.599 8.027 7.048 6.158 81.139
Neu ne: Vinachem 2071
1.13 Cơng ngh s nxu taxft Phofphorie
Hin nay trên th gi i, axit Photphoric cé th d c sn xut theo 2
ph ng pháp sau:
- Ph ngphét t:laph ngpháps nxutbngphn nggì aaxít
Sunfuric va qu ng photphat
- Ph ng pháp nhỉ t(ph ng phép khd): 1a ph ng pháp s n xu t
photpho nguyênt t qu ng Apatit trong lị nhỉ t sau đĩ ơxy hĩa
Photpho r iHydrathéad thud c axit Photphoric
Céng ngh sn xu t axit Photphoric b ng ph ng pháp t(WPPAP) đ cs d ngr ng rãi trong nghành s n xu t phân bĩn do cĩ giá thành r phù h p cơng ngh s n xu t phân bĩn DAP, MAP, Cịn axít Photphoricđ csn
Trang 15
xutbngph ng pháp nhì tthuđ csnph mecĩđ tỉnh khi t cao và ch đ cs đ ngtrong các ngành s nxu thĩachtd cph m,chttyr a,th e phm,biar uvàm ts s nph mtrong các ngành cơng nghỉ p khác
C s hĩah cc acơngngh s nxu taxít Photphorieb ngph ng pháp
tt ngdid ngi n Tricanxi photphat (Ca;(PO4),) trong qu ng Photphat s
đ c chuy nhĩa b ng cách phn ng v i axit Sunfuric đ to thanh axit Photphoric va Canxi sunfat (bã Gibs),theoph ngtrìnhphn ng sau:
Ca F;.3Ca; (PO¿); + 10H;SO¿ + nHạO —> 10CaSO¿nHẠO + 2HF + 6H;PO,
Các tình th Canxi sunfats đđ c tách ra kh ¡ axít Photphoric ch yu
nh quátrình Ï c
Ph n ng gi aqu ng Photphat va axit Sunfuricth ng khơng trì tổ đo m tl pch trne a Canxi sunfat hình thành trênb m te acách tqu ng Ban
đu¿mtl ngnh c aqu ngs tácd ngv iH¿PO¿v ađ ctormd hịatan Mono canxi sunfat và sau đĩ s chuy n thành Canxi sunfat Các ph ng trình phn ngnh sau:
Ca;(PO,); + 4H;PO¿ = 3Ca(H,PO,); Ca(H,PO,); + 3HạSO¿ = 3CaSO¿ + 6H;PO¿
Canxi sunfatt ntid idng tnhth, và s hình thành tìnhth ph thu cvào nhì tỉ vàhàm] nge asunfatt do
Cĩ 5 quy trình cơng ngh s nxu taxít Photphoricbngph ngpháp t
đ cphân lo ¡ theo hìnhth ct o thành tình th canxi sunfat trong quá trình hịa
tan b ng axit Sunfuric: CaSO, khan, CaSO¿.1/2H¿O (Hemihydrat), CaSOu.2HO (Dihydrat) [1, 8, 9, 10]:
- DiHydrat (DH) + Hemi Hydrat (HH)
-_ Di HemiHydrat(DHH) — hai giai đo n - Hemi Di Hydrat (HDH )- m tgiaido n - Hemi Di Hydrat (HDH )— hai giai đo n
V im ctiêuc aÐ tài là nghiên c u gi i phépnh mgi mthiuktta trong quá trình s n xu t axít Photphoric đ ctheoph ng pháp tt¡ các nhà
mays nxu t phan bén DAP Vit Nam, nén đây chúng tơis trình bày day
Trang 16chuy n cơng ngh sn xu t axit Photphoric theo ph ng pháp DiHydrate, hi n đang đ cs d ngt ì nhà mấy sn xu tphân bĩn DAPs 1t ¡ Đình Vũ, H ì Phịng vat ng lai là nhà máy DAP s 2t iT ng Lo ng, Lào Cai
1.1.4 Dây tray n cơng ngh DiHydrate
Đây là dây truy n cơng ngh đ cs d ngr ngrỗi nh ttrongth k 20 Ph n1 n phân bĩn Photphat caoc pđus d ngaxít Photphorie s nxu tt các nhà máys d ng cơng ngh này.Nh ngl ¡th ce anhàmáys d ng đây truy n cơng ngh này đĩlà: - Thichh pv inhi uo i qu ng photphat - Th igian vy n hành đài - Nhitd c aquatrinh th p - Kh id ngvàd ngmáyd đàng - Qu ng meiing cĩth dùngđ e, do đĩi tkì m chỉ phí s y khơ s nph m
- Yêuc nv tl uch tothi tb cĩchtÏ ngthphn
Tuynhiênph ng pháp này cĩnh cđi msau: - AxitH;PO,céham1 ngt pch t Alva F cao
- % nph m axít Photphoric sau l cđ tn ng đ 25-29% P,O„ nênc n cơđ càxíttìn ngđ 59-52% PO;đ làm nguyên li u cho s nxu t phân bĩn DAP
-_ Hi usu t quátrình đ tkho ng 95%
Dây truy ns nxu ttrong nhà máy s n xu t axit Photphoric g mì các cơng
đo nchính nh : nghỉ n,phn ng,l c và cơđ c dung dch.Cácb cnàyđ c th hi ntrongs đ kh ¡sau [1,8,10]:
Trang 17
Hình 3 Đây cháy n DiHydrate claw [—— Chảnkhơng A Hệ thống tụ Tỉ lọc Din làm veturi me lạnh Hước ¬ | phofnhạt Axit Photphorie 4 Thùng, đi cơ đặc Thùng kết Lọc tỉnh thể hợp | màn hydrate ae | Axit phorphorie yếu { KT Các cơng đo nđ cmơt nh sau: a Céng do nnghi n
Mts loi qu ng khơng cân nghỉ n khi phanb kichth cht cé th ch pnhnd@ cchophn ngt o dehydrate (théng th ng 60-70% kich th ec htnh bn 150um) Cdn 1i, bu ht cdc qu ng photphat phid cd c
nghintr ckhid avaophn ng,théngth ng,ng itath ngs d ngcác
may nghi nbiho c may nghi ntr cd nghi nqu ng.C 21o iméy này đ u cĩ ths dngvic qungkhdvaqung t
b Cơng đo nphn ng
Tricanxiphotphatđ c chuy nhĩa khi phn ng v ¡ axít sunfurie đ c đ
+ o thành axít photphoric và canxi sunfat Thì tb phn ngch yulàthitb
cĩ cánh khu y.H th ngphn ng baog mm tlo tthỉ tb cĩ cánh khu y
riêng bi t nhau Tuy nhiên, đ d m khéng gian va ti tki mthim tlot thi tb
nays @ cthanh th b ng m tthùng chính trong đĩ g m nhỉ u quá trình đi n ra liên t c Thì tb này cĩ th chỉa thành nhì u khoang và m ¡ khoang đ c
xemnh làm tthùng phn ngriêng bi t
Đi ukỉ nv nhành c ah thngđ toras k trình dehydrate làn ng @ ca P,O; kho ng 26- 32% và nhì tổ kho ng 70 đ n 80°C Nhitd nay
Trang 18
đ ckhngch bng cách chuy nh nh pbùnphn ngquathitb bch i nhanh đ lầm mát
e Cơng đo nlc
Đâylàb cđ tách axít Photphoric ra kh ¡ các tinh th canxi sunfat D
thuh id c1tnPạO: thì to ra kho ng 5tn Gypsum Quá trình Ï c trung
gian ph ¡ th chỉ n qua nhỉ ub_ c khác nhau vàth chỉ nm t cách liên t c Giai đo n1 c ban đ uph ¡ cĩ ítnh t2 cơng đo nrađ đmbothuhil ng PạO; hồn tồnt trong bã Gips.Ð đtđ cn ngđ dung dch P;O; vàm c đ tách theo yêuc u,h thnglcphis đ ng cácb m chân khơng đ t ora áp 1 c chân khơng nh mt o đ ng] c1 n cho quá trình Ï e Các ph n1 ng cịn lid cloib mkhibãlcbngph ngphápr a Bãsau khilcs đ c th ira ngồi vìl cphiđ c hồn nguyênn unh ham! ngrn bám lên quá m c cho phép N u khơng th chỉ n quá trình r av i1 cthìhi uqu ca quá trình es gì m đi m t cách đáng k Chính vì v y, sau m ¡ quá trình Ï c, vilecphiđ crad chu nb cho quá trình tỉ p theo H th ng hút chân
khơng s h tr quá trìnhth ¡bãr nvàđ t ođi uki nthu nÏ ¡ cho quá trình
th iba, d ngth im t dong khéngkhis thing ctr linh m đánh b tcác
ch tr ncdnd nglitrongthitb vad ng ngthi.S nph msaul c va sau
raphid cgi téchbitnhau vaph itéch di uki n 4p su tchân khơng sau đĩ chuy nv ápsutth ng,céosnphmthud cs @ chil uli day chuy n.S khác nhau v 4p su tc a qué trmh 1 cch yu do quétrinh vn chuy n pha saul cth ph nb mtch tl ngch a trong thing khi 4p 1 c, cho nén,m cl ngs thay đ iđ cânb ngv iáp su t chân khơng.H uh t các thi t blcph bỉ ng mcĩ3lo ì: ch o nghiêng, bàn quay ho c là đai treo
d Cơng đo ncơđc
Các thi tb cơ đ ctr ctỉ pcĩlchs pháttrì n khá lâu đ ¡, trong đĩ, quá trình bay h ¡th chỉ nb ¡ quá trình tì p xúc axít v ¡ đồng khí nĩngt lị đ t T ngc acácthitb cĩđ dày vàđ clàmt các v tlì uthíchh p cho quá
trinh trao d inhi ttr cti p Nhiuthitb cOdcdtnéngt ctipdid c
thitk Gn day,h ub tcdcthitb bayhidud cch to theo ki u chu
trình làm vi ctu n hoane ngb c địng vtlìu vào vàđ cth hin trong
hình sau:
Trang 19
Hink 4 H céd caxitphotphoricy ih th ngtu nhoine ngb c He théng bơm chân ' khơng Nước HB thoes, Ngưng bay hơi L TẾT Acid yếu + HH —— Tạo i r An TW thin Tới hệ thống, Newng tu yAcid sin chifa acid phẩm š loăng đơ áp lực Lu Bom
Thitb bayh itu nhoane ngbcbaobaog mm tthitb traodi
nhỉ t, thùng bay h ¡, thì tb cơ đ c,b m chân khơng, b m tu n hồn axít và đ ng ngtu nhồn Thi tb l ckhíHFth ngđ cđttrongh th ngbay
hitunhồnc ngb c Tồnb thi tb bayh itrongh thngth ngả c thitk dnl dd dang thay th dob nch t axit photphoric 4n mon thi tb 1n và nhỉ tỉ sơi c a nĩ cao Các thì tb trao đ inhi ts d cch t ob ng vt]i u Graphite, các ph n cịn] ¡c athitb đ clàm b ng thép cĩ đ m lĩt
cao su
Tồnb thi tk thitk s dngchoh th ngs nxu t axit photphoric 1a nh ngthỉ tk t tnh thì ncĩ.Cĩth s dngk th pnhi uthitb b chivi
nhau, đồng axít đi quat ngthỉ tb s đ ccơđcđnn ngđ yéucu
Trang 20Photphone Và h uh t các tp ch tnàyth ng khéngd b loib kh i axit Photphoric
T pch ttrong céng ngh s nxu t WPPAP th ng bao g modelo inh sau:
- T pch t phat sinh trong qué trinhs n xu t
- Tpchtthéngth ngvimts nguyént vil ngtntisn trong qu ng apatit
1.2.1 nhh nge œcáct pch t phát sình trong qué trinh s nxu ¢
1.2.1.1 Axit Sunfuric [1]
Trong th ct axit Sunfuric lit p cht ph bin nht trong sn xut
WPPAP va th ng chỉ m kho ng 1-3% trong axít Photphoric lỗng (25-30% PO)
Nhìn chung, 1 ng axit Sunfuric d này khơng gây nhh ngxuti
ch tl ng axít Photphoric thành ph m, trong m tvàitr ngh pli cĩ] ¡ cho vi ctách cách t pch t khác kh ¡ axít Photphoric
12.12T pchttrongn ccơngngh [1]
Tpchtch yucĩtrong thành phnn c cơng ngh là thành ph nmu ỉ Natri Clorua (NaC]) Ngay b n thân trong qu ng Apatitv n đã cĩ thành ph n ion Na’, nh vykhicĩs b sunghàml ngNa+trongn ccơngngh s khi nt ng hàm] ng lon Na” trong quá trình s n xu ttắng vàktqu kéo theo s ting
1 ngk tt ad ng NaSiF
Bénc nhd y,ham1 ng Cl trongn cciings kth pv ithanh phn
Clo s n cĩ trong qu ng gây gia tăng quá trình ăn mịn thi tb, gây nhh ngt i
quá trình s n xu t
1.2.2 nhh nge aodet pch ted trong qu ng Apatit
1.2.2.1 nbb nge anbdm (1,7, 8,11]
H uh t céc qu ng photphat đ u ch a thành ph n nhơm Trong qué trinh s n xu t WPPAP khi cho qu ng phan yb iaxit sunfuric thi:
Mtphnnh tp ch t nhơm theo ba Gibs th i, ph n cdn 1 i (chim 75490%)n m trong s n ph maxít Photphoric (25+30% P2O;)
Trang 21T p ch tnhơm là y ut chính làm tăngt tr ngc a axit Photphorics n
ph m (khi tăng 1% Al;O; t p ch ts làm tăng 0,017t tr ngc aaxít( 75°C) Nhơm cũng làm tăng đ nh te aaxítgây nhh ngđ nquátrình cơ đ c
Nhơm k t t a trong axit Photphoric 30- 40% PạO; d i d ng Ralstonite (AIFgMgNa.6H)0) vad ¡ d ng (AI;KH¡4(PO,)s.4HO trong axít 50-54% PạO; gay t nth t P,Qs, gay khĩ khăn trong s n xu t,1 u kho và tăng đ nh m c tiêu
hao
Tuy nhiên s cĩ mtc a nhơm trong qu ng cũng cĩ m t vài thun] ¡
nh :Tăngchtl ngc atinhth nênd I c(>0,5% AlaO;), gì m ăn mịn thì t b đot oAIF¿' và tăngc tính choh ts nph m phân bĩn NPK
1.2.2.2 nhh ng as t[1,7,8,11,12]
nhh ngc aoxits tcũngt ngt nh nhơm oxit đ u làm gi m đ
hịa tan c a phân bĩn photphattrongn c
Hàm] ng RạO; (trong đĩ R là nguyênt Alho cFe) thích h p trong sn xu taxít photphoric là: 0.02 < RạO¿P¿O; <0,08 Khit Ì này đ trên 0,1 thì chtl ngsnph meu icùngs gì m Thành ph n R¿O; này s làm tăng đ nh tvàkh il ngriêngc aaxít
Huhbtstk tt a trong axit photphoric d c (50-54% P,O;)d id ng
(Fe);KH¡4(POu).4HạO (kho ng 30% t ng] ngs t trong qu ng chuy n thành ph cch t này trong axít)
Các h nh p (AI,Fe);KH;„(PO¿;4HạO đ cgittlầhpchtXxut
hi ntrong axit photphoricd cd iđd ngk tt a bùn trong quá trình Ï u kho và
v nchuy n.Th ¡ gian hình thành cách p ch tnàyt ng đ ¡lâu do v y các tỉnh th ảngrtnh vàmn và khơngth | ctheoph ng pháp thơngth ng, do
đĩ làm nhh ngảnchtl ngc aaxf.Dov yvictorakttaXs làm gi mÌ ng thành ph nt p ch tRạO; cĩ trong thành ph n axítnh ngng cli
nĩ cũng làm th t thốt đi m tl ng dang k P,Q; (Ch tdinhd ng chính cĩ trong thành ph_n phân bĩn DAP)
1.2.2.3 nhb nge aMagie (1,7, 8,11]
Magie là thành ph nt pchtcĩ nhh ngdnd nh tc aaxit vat ora
thành ph n ch tr nnh_ MgNHạPO¿ khi amoniac hĩa axít Photphoric trong quá
trình s nxu t DAP
Trang 22
Thành ph n Magie cĩ trong dung d ch axít đ ¢ 50-54% P,Q; c6 th to thành các k tt a nh Ralstonite (AIF4MgNa) gây khĩ khăn cho vì ¢ 1 ¢ (ting di nưích] c)
MgO ch a trong qu ng d ¡ 0,6% là thích h p nh t cho s n xu t axít
photphoric
12/24 nhh nge aFlo[l,7,811]
Thành ph n Flot do là nguyên nhân chính gây ra ăn mịn thi tb nh máy khu y,b m tu nhồn,đ ng ngv nchuyn dovynuhàmI ng
flo cĩ trong axít] nthìđ ng ng hay các thi tb ph ilamb ngv tli uch ng
ăn mồn, tăng chỉ phí đ ut Vìv ye nphix lýt ¡đa thành ph nFlot do cĩ
trong axit
PhnlnFloeđ cloib trong quá trình phân h y qu ng val c gips Quá trình cơ đ c, bay h ¡ cũng làm gì m đángk I ng Flo cĩ trong axít
Ham 1 ng flo cĩ trong axtl nh n 2% 061 i cho quá trình s n xu t
DẠP đo làm gì mktta c acáctpcht,đ cbi tổ iv ¡ quá trình s nxu t
axít Photphoric cĩ ch a nhỉ u AlaO; và Fe;O¿ Ð ng th ¡ flo cũng giúp gì m đ nh te a dung d ch cĩ trong quá trình phn ng
1.2.2.5 nhh ngc aSilie[l,7,8,11]
Thanh ph nsilic dng r n cũng là nguyên nhân gây ra ăn mịn thi tb
dosilicr ns pháv 1 poxitth dng bên ngồi v tÌỉ uthi tb (Ï poxitnày cé tic d ngb ov làm gi m tác đ ng ăn mịn trong quá trình s nxuttivt
lì uch to thi tb) do đĩ làm tăng kh năng gây ăn mịn c am ts ion nh Flo và Clot do cĩ trong thành ph nh ihay dung d ch axít đitrongđ ng ng
M tph n SiO, héatan trong dungdchs phn ngviionFlot dot o
thành SiF, ho c mu i SiF¿` gi m tính ăn mịn c a Flo Va céc mu i này s dngrnd dang téchrab ivi cl chayl ng
1.2.2.6 nhh nge athanh ph n Kali (1,7, 8,11]
Kal kthp vì cá tp cht RạO; cĩ trong qung tokttaxX
(AI,Fe);KH¡.(PO,);.4HạO d ¡ d ng huy n phù,I 1 ng cĩ trong axít khĩ tách
ra kh ¡ axít
Trang 23
Khi hàm] ng KạO và NgOt ng dil n(205%)s tothinhktta NaKSiF¢ Nên thành ph n Kali cĩ m t trong qu ng ban đ u và axít lỗng làm gì ml ngFlot do,do đĩ cũng gì m tính ăn mịn aaxit
Ð gi mhàm] ngk tt a X trong axit Photphoric, cé th_ cho tu n hoan
HạSiF; tr 1 ¡ axít Photphoric lỗng nh m t o thành k tt a KạSiF¿ Tuy nhiên
thành phnk tt anày cĩth s lng đ ngtrongđ ng nggâytc,c ntr
đồng u thơng d nđ nph iv sinhth ngxuyénd ng ngtrong nhà máy
1.2.3 Thanh ph ne ak tt ad ng bin trong axit Photphoric
K tt ad ng bin xu thi n trong axit Photphoric d c cĩ thanh ph nr t da d ng thy thu c vaoch t]_ ng qung,ch t1 ngs n ph m axit Photphoric va di uki nt o thành khác nhau Lehr và đ ng nghỉ p [12] da ti n hanb phan tich
các thành ph nt p ch t và k tt äc a nĩ trong các axít Photphoric các n ng đ khác nhaut 30-50% PzO; ktqu nghiên c u, phân tích trong b ng sau, trình bày m ts đ ngk tt a chính: Bang 4 Mts kh pehte ak tt ad ng bin trong axit Photphoric nngd 30 + 50% P;Os;[1,12]
Dngktta Bi uki oxu thin
CaSO,.2H,0 Ba Gibs, xu thi n trong quá trình làm mát và1 u kho
Na,SiF, Xu thin khil pk tt al ngd clam mit, trong h th ng_ ng làm mát nhanh (flash cooler pipes), trong b n ch ad ngk tt arntrénb mtb nch a fth n NapSiFs vi ham 1 ng K+ trong axit Photphoric
luơn th ph nsov ¡ Na+.ch xu thí nkhi hàm] ng
K+ tang cao trong qu ng apatit,k tt anayth ngth y dngr ntrongh th ng ngdn NaKSiF, Theot 1 gi a Nat/K+, trén dol c,h th ng ng lam mắt nhanh CaSO,K;SiF,K;SiF, — Chukhrovit, xu t hí n trên áo 1 c khí cĩ m t Na+,
(Na).12H,0 CaF+, Ca(OH)+ho cnguyént d thi m
Trang 24
Dngktta Tỉ uki nxu thi n
CaF, Xut hin trong qua trình cơ đc tr c khi axít
Photphoric d tt 140% P;D¿,
MgAIF,Na.6H,0 D ng Ralstonite, k tt a trong axit 30-40%
Fe;KH,4(POQ4)34H20 H pcht X trong axit Photphoric 50%, qu ng apatit
Al;KH,(PO,;4H,O0 cha hàm] ng Fe, AI cao Xu thí n sau 14 ngày trong quá trình v n chuy n val ukho
Fe(H;PO,);.2H;O Hình thành khi qu ng apatit cĩ hàm] ng Fe cao
Cách pchtkttađ ara trênch làm ts dngchínhth ngth y, cịn nhì u đ ngh p ch tkhác cĩth xu thì n, tuy nhiên v ikhil ng khơng
dang k Trong th ct , trong axit Photphoric d cv in ngả trong kho ng 45—
50% PạO; thì thanh phn ch yukttadng bin Ad ng bh p cht X — (Fe, Al)}KHj4(PO4)3.4H)0
H pch tnày bao g m các t p ch tchính nh Kali (K*), Nhdm (Al*) va
s t(Fe'") cĩ m ttrong qu ng apatit, gay nhh ngdnd nhtvakhil ng
riéng, cing nh t nth t1 ng P,Q; (chi m kho ng 72,18% trong h p ch t X) ¢ aaxit Photphoric [1, 11] Theo céck tqu nghiên c u đãth chỉ n cho th y,
h pch tXhình thành v ¡is I ng] ntrong axít Photphorleđ ev itecd rt chm,th ng sau 30-45 ngày m ¡ đ ttr ngthái nđnh (trong m ts nghiên
e ucho th y sau 14 ngày) do đĩ tỉnh th _r tnh , khĩ Ï ng1 c gây khĩ khăn cho
vị clugi snph maxít photphoric trong th ¡ gian đài
Thành ph n hĩah c,đ ngl ch c quá trình k ttabùnliph thu c vào ham 1 ng các tp ch t trong axít Trong tr ng h p các thành ph n nh CaSO,.2HạO, NasSiF¿ và KaSiF¿theo axít Photphoric lỗng (27+30% P;O;) đ n quá trình cơ đ e (kho ng 53%)s x yram ts quá trình sau:
CaSOu2HạOs b phânh y chuy n thành đ ng hemidihydrat và anhydrit
Na)SiF,th ng it tan trong axit Photphoric d cnéns k tt ahồn tồn
KạSiF¿s tan, cdc cation K*@ cgi i phéng s_ tham gia hình thành k t t ah pch tX Tuy nhiên quá trình trình này ch đi n mm trong đi u kỉ n axít cĩ
d nhtcaovatcd phn ngth ngrtchm.Ktdqu nghiéne uth chin tidiukinnhitd , 4p su t phdngthinghi mv ih tr c amdykhu yt cho th yph ¡ sau 40 ngày quá trình hình thànhh pcht Xm id tt itr ng thai n
Trang 25đnh Đi u này gi ¡ thích t isao trong mts tr ngh p, axit Photphoric d c sau khis n xu tral ikhéng phéthi nd cs tntic ah pch tX, tuy nhiên sau m tth i gian thichting] ixu thi n
Quá trình này cĩ th th hi n qua ph n_ ng sau, trong tr ngh p trong axit cĩ cáct p ch t AI và Fe:
KSiF, > 2K! > 2ŒeAD;KHu(POjs4H¿O Haye th hn:
KT + 3Fe”" +8H;PO¿ + 4HạO -> Fe;KH;,(PO,).4H;O + 10H* KT + 3AI'' +8H;PO¿ + 4HẠO => AI;KH¡,(PO,).4H;O + 10H"
Frazier va d ng nghi p [13] đã tỉ n hành nghiên e u và đ a ra gì nđ phac ah 3c ut : Fe,Q;-K,O-—P,O;4 c trình bày trong hình sau.T gì n đ này cho th yr ngt¡ các giátr n ngđ khác nhau c aaxít Photphoric, khi
cĩ m tổ ngth ¡ 3 thành ph n này,k tqu s tntinhi uđ ngh pch tkhác
Trang 26K t qu nghiénc uc a Frazier cing cho th y qué trinh hinh thanh bh p ch tX gi mkhiham1 ng Fe trong axit Photphoric gi m đi uki nnhỉ tổ cao, khit 1 ham] ng Fe/Al ting s gia t c cho quá trình hình thành h p ch t X trong axit Photphoric Tuy nhién khi ham] ng AI trong axit cao thi] i 06 tac dnge ntr quatinhnayx yra
Antonette Arlow và đ ng nghỉ p [8] cũng đã tỉ n hành nghiên c u đánh
gid nhh ngc a các thành ph nt pch tt ¡ quá trình s nxu tvàchtÏl ng
sn ph m axit Photphoric và phân bĩn DAP K tqu cũng cho th y 3 thành ph n Fe;O; Al;O¿, KạO cĩ trong axít Photphorie đ c cĩ nhh ng chínhđn quá trình t o thành h p ch t X trong quá trình 1 u kho s nph m
Trang 27
Bang 5 nhh nge acdct pch td nqud tink s nxu taxit photphoric va ph n bén DAP [8]
a a Tăngkh năng] ckhí Tăngđ nh tvàkh í gi MgO Gi mưnhănmịnphn bàn ngMeth pvà 1 ngưêngc a hh ng d nning
ngy iF) ng cli n axitT ok tta su tch tl ng DAP Ph thu cyvaonngd Tăngd nh tvakh i mhh ngcohidn An Gi mưnhănmồn c aAlO;hinhthinh 1 ngriénge a ndnhv iquá DAP dolamgi m
203 (phn ngy iF) dngtnhth nh axitT ok tt aX trình DH 1 ngP;O; do đĩgi m h ngquatinhl c tong quátình1 ukho giám dinhd ng
Tăng đ nh tvàkh í nhh ngcĩhidn Fe,0,; làmtăngtnhănmịn Cĩth tăngkh năng l ngriéngc a DẠP do làm gí m
(ph thu ctngoxihĩa) 1 c axitT ok tt aX 1 ngP;O; do đĩgi m trong quá trình 1 u kho giát dinhd ng
3 mhh ngcht —
Ca P thu cvaot mg } "ng bã Búp: Ch tl ng tiy vaot ng
lo iqu ng a ngrn noc
Gi m tính ăn mon do K th pfloto Hình thành k tt a
NO kthpvifloto Na,SiF, ting kh ning Ralstonite n ng Na;SiF; le axit 30-40%P.05
K th pSif.to T o thành k tt aX KO K;SiF tíngkh năng — tong qué tinh] u kho
le axitd ¢
se HLSiF, làm tăng đ Quy tdmht ich t E Hot dolmmuingtic ăn mon nang 1c ph ned nkn uh tvakhil ng mn i 1 ngGipn uba „ng
riêng c aaxit Gip lar n
Trang 28
Lam Ging t cd ăn mịn % sun:
S02 dcbi tkhikth pv i a Ho tvàkh Í ng riéngc aaxit
2 s Semis nhh ngcohidn
S Tăngt cđ ăn mịn s ckh ¢ (HS)
SiO2r n làm tăng đ ăn Nu dngrnHhì gia, Mncdnph nSiOZhoa gí mkh nănglcnu
"2 tangi mđ ănmịn(do d nghịa tan tăng kh
kth pF) năng] c
Thanh Ph thucvacthinh or ohtvamuca Quy.tdnhdn
phnhu phn cĩth lamiăng 1° chtl ngnubã Gây mùi trong phân bĩn
¢ hay gi mkh ning] c 25” gip dngrn
nhh ng méi
Nguyên nhh ngdnmơi ot ngvasckhe nhh ngủ nmỗi
( phĩng tr ngvàynd sc Quy tdnhchL tr ngvàynđ sec
Trang 291.2.4 Céeph ngphápx lý
Cac ph ng pháp tỉnh ch t pchtcétrongaxitth ngd cépd ngla:
ph ng pháp chi tb ng dung méih uc , ph ng phépk tt a, ph ng pháp traod jion, ph ngpháph pph ,! cth mthung cvài cnano [13z36]
Miph ngphápđ ucĩnh ng unh cđi m,cĩth ngdngd x lý
t nglo ¡t pch t khác nhau D a vào phân tích thành ph n các t p ch t cĩ trong
axít mà cĩth đ aranh ngph ngánx lýtngloitpchtbngvics
ảdngtngph ng pháp nêu trên hay kth p các ph ng pháp đĩliđ đt đ chỉuqu caonht.D ¡ đây trình bay mts ph ng pháp tỉnh ch axf, nh ng unh cđi mc achúng
1.2.4.1 Ph ng pháp chỉ tb ng dung mơih uc [14-20]
Ph ng pháp chỉ tb ng dung mơih uc s đ ng các dung mơih uc
đ táchlo ib các cation hay anion t p ch tra kh ¡ dung d ch axít photphoric
N ¡dung chính c aph ng pháp này là axít hay các t pchts đ cổ a vào trong phah uc hay phan c trong quá trình chỉ t Sau đĩ phah uc ch a tpchthayphan cs đ cx lýđ phânlo iđ thúh ỉ thành ph nhuc
vat déthud = caxit photphorics chhayh nch ph nJ nt peht
Ph ng pháp này cĩ u đi m là các dung mơi cĩ tính ch n1 c cao đ ì v ¡ các iont pch t Tuy nhiên cũng cĩnh cđi mÌà:
-_ Chỉ phí v nhành cao
-_ Chỉ phí cho vì cx lý các dung mơih uc
-_ Khĩthuh ¡ các dung mơi cĩ trong axít s nph m
Mts các dung mơi huc th ng hãy s dng nh DNNSA (DiNonylNaphtalene Sunfonic Acid), dung méi ny cé th loib s t, nhơm, magic ra kh i WPA DNNSA d dàng hình thành nên các mixen ngh ch trong phah uc [17, 18]
Dung mơi TBP và MIBK cũng đ cs d ng tỉnhch cáct p ch tcĩ
trong axít đo tính ch nÏ e cao c a nĩ ổ ¡ v ¡ các ion t p ch t cĩ trong dung dchax#.M ts cáctàili uv vi es d ng dung mdi MIBK va TBP choth y
chững cĩ kh năng ch nl cttđ ¡v ¡ axít và d dàng thu h ¡ Các dung mơi nàyđ cs d ng do chúng khơng đ ch ¡,nguyhì mđ nconng ¡ Quá trình tinh ch v ¡ dung mơi MIBK cĩth thchin nhì tđ phịng, cịn đ ¡ vi
dung mơi TBP thì nĩ th chỉ n nhỉ tỉ caoh n do cĩ liên quan đ nđ nh t
Trang 30easnphm.Vàng ¡ta cũng cth s đ ngh nh p hai dung mơi này đ tỉnh ch Axít Photphoric v ihi uqu cao đ cbỉ tổ ¡v ¡AI, Fe, Mg [10]
Dung mơi chỉ ts d ngh nh p Alamine 336 [15] cĩkh năngtáchđ c 74+2,54% tp ch t Cả trong dung d ch WPA Trong đĩ phah uc ch a1%th tích Alamine 336 và 1,5% th tich Iso-dodecanol trong B-65 Kerosene c6 hi u qu caonh ttrong vi clo ib Cd kb i WPA
Ph ngpháp chỉ tb ng dung méih uc @ ctrinh bay trong hinh di day: Hink6 Ph ng phdp chi t6 ng dung méih we Dung mi ‘xt phosphoric theo - ———— TRICHLY RUANGUOC JTRICH LY AXIT| — hacnis tạp chất ‘ea
ĐỨNG MỚI THU Hi ĐỤNG MỐI nã
Tap chất Axit đã làm seen
1.2.4.2 Tinh ch axít photphorics dng ph ng pháp trung hịa và ktta [8,14,31-34,36]
Đây làph ng pháp đ ngì nđãđ cs đdngs mnhtở tỉnhch các
t pch tcé trong axits d ng cdc cation hay anion d a vao trong axitd tokt t av icdciont pch tcé trong axit Sau dé cick tt andys đ ctáchrakh ¡
dung d ch axitb ngph ngphap1 nghayl cb k tt a
- uớđi me aph ngpháp này B: + Dngin,chiphid ut th p
Trang 31+ Cắcktt at orad dangtach rakh i dung d ch
- Nb cdi m:
+ Hi uqu c aquátrình khơng cao
+ Tnthtmtl ngPạO: trong quátinhx lý
Mts ngảngnh s đ ngmu isilic đ trung hịa thành ph n ion E”
cĩ trong quá trình s n xu taxít làm gi m tính ăn mịn c a ion này vàs cĩ m t
camts ionnh K’, Al*, Fe ciings t ok tt av iion flo nh ng @ ng
th iné cing am mt1 ngs n ph mP,O;[8] ho c cing c6 th s d ng các
dung dch ch acdc ion S*, Ba™, d lamk tt acation kim lo i hay SO,” sau
đĩ tách các k tt a này ra
Mtph ng pháp khác đ n gì n đĩ là amoniac hĩa m t ph n axít b ng vì es c khí amoniac ho c trung hịa b ng dung d ch amoniac và kh ng ch t | khil ng N/P,Osb ng 0,06-0,15, duy trì kho ng nhỉ tử 60-99°C cho t i khi xu thì n các k tt a (các k tt a cĩ đ ng MgAl(NH,)(HPO/)F;.4H2O) v ¡ các lon kìm lo ì Sau đĩ k tt anầys đ cả dàng tách rakh ¡ dung d chaxít
[32]
Mtph ngphápt ngt làs amoniaehĩam tph n axít, sau đĩ thêm
ion F- cho t ¡ khi t o ra các k tt a, Phân riêng các k tt ara kh ¡ axít và cu i
cùng thu h ¡ ph n axít đã cĩ hàm] ng cácƒtp chtthph n[34] C hai ph ng pháp amoniac hĩa nêu trênđ cs d ng tỉnhch ch y u các cation kimlo inh Fe, Mg, Al
1.2.4.3 Tinh ch axit photphorics d ngtraod jion vib pph [13,15,16,18]
Ph ng pháp trao đ iiond atrêns t ngtáchĩah cgi a các ion trong
pha Ï ng và các ion trong pha r n Trao đ ¡ ion là làm t quá trình g m các ph n ng hĩah e đi ch (Phn ngth) Gì a các ion trong pha Ï ng và các ion trong pha r n(Nh a trao đ iion-Resin).S utiênh pth c anh atrao đ ¡ đành cho céc ion trong pha] ng mh đĩ các ion trong phal ngd dang th ch các ion cĩ trên khung màng c anh atrao đ ¡ Quá trình này ph thu c vào t ng 1o inh a trao đ ¡ và các lo ¡ion khác nhau Cĩ hai ph ng pháps đ ng trao đ ¡ ion là trao đ ¡ion v ¡1 pnh a chuy n đ ng, v n hành và tái sinh liên t c; và trao đ ion v ¡1 pnh atrao đ ¡ tĩnh, v n hành và tái sinh gián đo n Trong đĩph ng pháp trao đ iionv ¡I pnh atinhlàph bì n.[28]
Trang 32Day ph ngphápm iđ cphéttri nd lamgi mn ngd@ cdciont p
ch tcétrong axit.Ng itas s dngnh aanionitd loib mts aniont p
ch tcĩ trong qu ngnh F,SO4” vành acationitđ lo ib các cation ch
y u là cation kim lo ì cĩ trong thành ph naxítnh : Cả”, AI", Mg?*, Fe, K*, As”, Pb” Ph ng pháp này d atrêns hpph vtiýc a SDS (Natri
DodseylSulphonate), SDDS (Natrì Didethylldithiocambamat) trên b mtc a cacbon ho t tính [26] -~ tuổi m: + X lým tcách trì tả + Cétinhch nl ccaod iv ¡các iont p ch t - Nh cđim: + Chỉ phíđut vày nhành c atỉnh ch b ng trao đ ¡ion-h p ph khá cao
Dov ynĩch đ cs d ngchocáctr nghpcnx lýtritđ cáclo ¡
ion t pch t cĩ trong dung d ch axít
Cacbon ho t tính là v tli u cĩ đ c tính hĩa lý n đnh, do đĩ nĩ là v t liub tr lýt ng cbi ttrong vì ctrao đ iion Cách pch tcĩkh năngb ionhéacéth d dang b h p ph b i Carbon ho t tinh Cacbon ho t tinh cĩ vai
trị nh m t pha tỉnh trong trao đ iion.M c đích c aph ng pháp này là phát
tinmtph ngphắps d nge tcacbonho ttinhd tinhch axit photphoric sau khi diloib céctpchtvdc vicdcchthotdngnh SDShoc SDDS C t SDS-Cacbon céhi uqu decbitd loib céct pnh B, V, Cd
trong khi e t SDDS-Cacbon cé hi u qu v icéct pnh Ni, Zn, V.Hiusut cacécctnays gimkhitéingn ngd axitngoitr SDSloib Bvact SDDS 4 lo ib Ni [28]
Mtph ngphépgndaymid cs dnglaph ngpháps dngv tr ubi ntinh (25]d@ lo ib t pcht Fe*mkh i WPA Ph ng pháp này d a
trên quá trinh th chi n trao d ¡ ion c a SiO;chỉ t xu tb ¡ dung đ ch kỉ mv
tru Ph ng pháp này cĩ uđi m là khơng e nph ¡tái sinhnh khis dng
nh a cationit và anionit trên do giá thành c a chúng r, chỉ phí s n xu tthp
vài ng réc th it i thi u Theo nghiên c u thì ph ng pháp này đã lo ¡ b
hồn tồn ion Fe'" cĩ trong WPA đ csnxutt qu ngphotphat AiCp
(P;O;=48,42%) Đây cũng làm tph ng pháp kh thiđivicácn c đang phát trì n, khi mà cán c này cĩ ngu n nguyên lì utr ulàph ph me acdc
Trang 33nha may xat g 0, chi mkho ng 20% toanb kh il ng thĩc Và ng d ng này đangđ cnghiênc uvàphátri nổ đ avàoth ngm ihĩa
13 Tìnhhìnhnghinc uph ngphápx lýt pch ttí Vi tNam
Vi t nam, axit Photphorics d ng cho s nxu tphân bĩn ch yuớ e snxutbngph ng pháp ttỉ các nhà mấy s nxu t DAP Nhà máy sn xu t phân bĩn DAP đ utiên n c talà Nhà máy DAPt ¡ Đình vũ H ¡ phịng btđuv nhành chyth đ u năm 2009, s nph m trung gian c a Nha máy là axít Photphoric, đây là s n ph m trung gian và là nhânt chính quy tđ nh ch t 1 nge s phân bĩn DAP
Tuy nhiên nguyên lì u chính e a Nhà máy là qu ng tuy n Apatit Lào Cai
đ ckhaitháet nhỉ um khác nhau nên thành ph n các t p ch t luơn thay đ ¡
gây nhh ngl nđ n quá trình sn xu tcũng nh chtl ngec as nphm
Thanh ph n qu ng tuy n apatit Lao Caitheos li ut cdc phdng thi nghi mc a Céng ty Apatit Vi t Nam, Céng ty Supe ph t phát và Hĩa ch t Lam Thao, Vi n
Hĩa h c Cơng nghỉ p và Cơng ty Prayon B choth y: ham] ngt pch t ALO, Fe)Q; va MgO trong qu ng Apatit Lao Cait ng dil nso v inguyén liu Apatt cácn c khác Đây là nguyên nhan ch yudndns tothanhkt
ta dng bùn (h p cht X) trong axit Photphoric d c (trong axit Photphoric lỗng khơng cĩ) Do v yvi ex ly t p ch t trong axit Photphoric lirtecn thi t
Ð iv i nha may DAP t i Dinh vũ H ¡ phịng, các nhà b n quy n cơng ngh cũng nh nhà thu EPC g p nhỉ u khĩ khăn trong vì ex lýt pchtkt
t atrong axít Photphoric đ c,m tph n cũng do ch a cĩ nghiên c u nào thu đáo v cáct pch ttrong qu ngtuy n Apatit Lào Cai cĩ nhh ngnh th nào đ n quá trình s nxu taxít Photphorictheoph ngpháp tt¡ Vi tNam
Trong th igiant is tỉ ptccĩcácd ánđut m is nxu tDAPcũng
s dng qu ng Apatit Lao Cai lam nguyên lì n chính (Nhà máy DAPs 2 Lào Cai, Nhà máy DAPs 3 ), do v y vì c “Nghiên c w đánh giá nhh ngea cde t p ch t trong tink qu ng Apatit Lào Cai ấ n quá trình s n xu + axít
Photphoric theo ph ng pháp ? làr tc n thi tnh m nâng cao chtÏ ng
e as nph mcu ¡ (DAP)
Trang 34CHUONG2 BD IT NGVATH CNGHI M
21 Dit ngnghiénc u
2.1.1 Qu ng túy n Appatit
Qu ngtuy napatit Lào Cai đc phân tích thành ph nhĩah c,nh m xác
đnh ngu nt p ch t chính trong qu ng cĩ nhh ngtichtÌ ngc aaxft
Photphoric
2.1.2 Axit Photphoric
- Axit Photphoric t x ngs n xu t axit Photphoric c a nhà máy phân bĩn DAP, Đình Vũ, H ¡ Phịng Thành ph nhĩah cđ c trình bày trong b ng sau:
Bang6 Thành ph nhĩa h c axít Phoiphoric sau cơ đ c
- Axit Photphoric s d ng trong nghién c u JA axit Photphoric k thu t 85% v ithanh ph nhĩah enh sau:
Trang 35Ð nvy tính Hàm! ng Asen (As) Khơng nh_h n,% 0,001 Kimlo in ng(Pb) Khơngnh hn,% 0,001 Nitrit (NO;) Khơng nh h n,% 00005 Mangan (Mn) Khơng nh h n,% 0,0002 H;SO, Khơng nh h n,% 0,01 2.13 Th igianth nghim
M ìm uaxít Photphoric đ cđ ckh o sáttrong 50 ngay,s 1 nvath i gian] ym u đem phân tích đc trình bày trong b ng sau:
Bang8 Ch d th nghỉ mvềi ym u phân tích Th igian th nghỉ m, ngày x 5 10 20 30 40 50 Bi uki nth Nhitd th ng K tqu s d ngiàgiátr trung bình c ø 31 n phân tích 214 Lektta
Các m uthinghi md cl y theo th igiand c trình bay trong b ng 8 Sau đĩđ c khu ytr nb ng máy khu yt Nahita v it cđ 2.000 vịng/phút trong th ¡ gian 1h đ @ mb o phân ly hồn tồn 2 pha ] ng, r n trong axít
Photphoric vathud ctidal ngk tt ac nthit
Sau đĩ tỉ n hanb 1c dung doh axitd thuly kttabng giylc
L ngkttathd cs đ crabnghnhpn cc tvàaxeton Sau đố
đem s y khơ trongt s y Memmertv ¡đi u kỉ nnhì tổ 200°C trong 2h Kh ì 1 ngkttathud cổ ccânb ng cân phân tíh Libror AEG-220G đ xác đnht ngkhiI ngktta.Sauđĩđ c mang đi phân tích X-Rayđ xác đnh thành ph nt p ch t
Deh cai thuđ csaulcs đ c phân tích xác đnh hàm] ng P;Os, Fe,O;, Al,O; và K;Œđ ph cv nghiên c u
Trang 361 Khu y 2.000 vịng/phút lgi Kttatidatpcht 2 Sy 200°C 2gi S ykhơ trí tả ktta Cân Xác đnhkhil ngktta 22 Cácph ngphápnghiênc u Cane theom ctiêuđ cổ tra,đ tài đấti nhànhth chỉ nmts ni dung sau:
- Kh o sat qué trinhk tt ah pcht X theo th i gian, d ng th i nh
h nge anĩtis bin thiénham1 ng P,Q; trong axit Photphoric
đc
- Khosát nhh nge am ts thành ph nt pch tchính t ¡ quá trình bình thànhh p ch tX
- Tréne s cécktqu thud cœ¿kthpvicáektqu nghiênc u khácđ xu tgi ¡ pháp x lý, nh mloib hochnch kttahp
ch t X trong axit Photphoric d c
M ts cécph ngpháp nghiênc usauđãđ cs dng:
2.2.1 Phân tích thành ph n hĩa h cqu ng apatit vat axtt Photphoric
Thành ph n hĩah cc a qu ng Apstit và dung d ch axit Photphoric dc
phân tích theo m ts các tiêu chu n sau:
- Tiêu chu n Vi t Nam TCVN 5815:2001 - Phân hnh p NPK - ph ngphápth :xác đnhhàm] ng P;Os CaO, MgO
-_ Tiêu chu n Vi tNam TCVN 180-86 — Qu ng apatit Ph ng phápth - Tiêu chu n Vi t Nam TCVN 4296-86 — Qu ng apatit Yêu e u k
thu t
2.2.2 Phân tích thành ph nhĩah cc œk tta
đ
Thanh phnhéahccatpchtkttathud ct axit Photphoric e phân tíh nh máy đo ph nhìu x tia X, Siemes D5005 Automated
Diffractometert itr ng đ ¡h c Ecole des Mines de Douai
23 Trangthí tbs d ng
B this dngcdcph ngpháp vàthi tb phân tích sau đây:
Trang 37Máy kbu yt cé gia nhi t, Nahita 691-31, Nb t.T cd khu y 2.800 vịng/phút max Nhỉ tử 250°C max
T s ychân khơng, VO500, Memmert,Ð c.D ¡ nhì tả +200°C
Can di nt Libror AEG-220G, Shimadzu, Ð c.ĐÐ chính xác 0,0001g Gi y1 c và các hĩa ch t phân tích khác Ì ni 24 Cácđ nvh ptácnghinc u
VinK thut Nhitd iva Vin Khoabe Vtliutr cthu c Vin
Khoa h c va Céngngh Vit Nam Dach:s 18 Hoang Qu c Vit, C uGi y, HAN i
Département Chimie et Environnement va Département Génie Civil et Environnemental c aTr ng d ib c Ecole des Mines de Douai Da ch: 941 me Charles Bourseul, BP 10838, 59508 DOUAI, France
Trang 38CHUONG3 K TQU VABINHLU N 3.1 Thanh ph nqu ng apatit
Nguyén li uch y udings n xu taxit Photphoric theo ph ngpháp t
trén th gi i JA qu ng Apatit Qu ng tuy n Apatit Lao Caicé cht] ngd c
trình bày trong b ng sau:
Trang 39BAOCAOT NGK TNH MV KHOAH C Thphn JORDAN MOROCCO SENEGAL TOGO P;O; 33,41:3402 31/75:32/51 3616:3707 36,20:3707 cad 510025200 5lI5:51,59 49/00:5200 4900:5100 ALO; Ề 035:0,41 0/70+1,60 0,90+1,00 FeO, - 0,18+0,21 0,60+1,50 1,401,50 CO; 3,50:5,00 5,65:6,41 0,20:3,70 1,50+1,60 SOs 1,00:1,40 1,65:1,96 0,09:0,70 0,20:,040 SiO, 1/75:3,00 1,56:2,50 3,70:6,00 3,00:4,00 MgO 0,20+0,30 0,3720,44 0,00:0,20 0,05+0,10 F 3,50:4,00 3,65:3,98 3,30:-4,20 3/704,10 cl 0,02+0,05 0,02:0,03 0,00+0,05 0,05:006 Organic 0,15+0,25 0,22:0,25 0,20:0,50 0,16:0,24 Na,O 0,30+0,50 0,05:0,06 0,00:0,50 0,16:0,24 SiO, 0,63 0,57 1,29 0,90 K,0 0,02:0/04 0,05:0,08 0,00:0,20 0,02:0,04 Bm 0,02+0,04 0,05:0,08 0,00:0,20 0,02:0,04 CaO/P,O; 1,53 1,59 1,40 1,38 R;OP;O; 0,02 0,08 0,07
T ktqu thud c,demso sénh v ithanh ph nhéah cc amts loi
qu ng Apatit khác trênth gi ichoth ym ts di ml uy sau:
Qu ng tuy n Apatit Lao Caicé ham] ng P,Q; m c gidtr trung bình (32:33%) so v ¡ các lo ¡ khée trén th gi i (31,75+39,5%) Tuy nhiént 1 CaO/P,051i m cth p~ 1,33 (trong khit 1 nay trong qu ng a Morocco 1a
1,59 vAc a Algeria la 1,66) đi u này cĩ u đi mlàtiêut naxít Sunfuricđ sn
xu taxít Photphorics th ph nsov ¡các lo iqu ng khác
Tuy nhiên, hàm I ng các t p ch t Al;O;, Fe;O; (R;O;/P;O; = 0,14) và KạO (0,45%) trong qu ng tuy n Apatit Lào Cait ng@ i] nsov inguyénliu Apatit cácn c khác, đi u này chính là nguyên nhân gây rak tt ad ng bùn
h pch t X trong qué trinh] u khot i cdc nha may s n xu t axit Photphoric t i Vi t Nam
D cĩnh n đnh rõ ràng h n, nghiên c u đánh giá nhh ngcacht 1 ng c a axit Photphoric dct ich t1 ngs n ph mcu i, phan bén DAP
d csnxutt qu ng apatitLao Cai did cti nhanh nghiénc u
Trang 403.2 nhh ngcatp cht trong qu ng Apatitt ich t1 ng axit Photphoric vas nph m DAP
Theo báo cáo nghiên cổ u [7]c anhàb nguy ncơng ngh Prayon,B khi nghién c u đánh giách tl nge aqu ngapatit Lào Cai đ ìv ichtl nge a axít Photphoric và s nph m cu ¡ DAP trong phịng thi nghi md_ i d ng pilot § nph m phân bĩn DAPđ csnxutt các dung d ch axít Photphoric đ c đ csnxu ttheo cácph ng pháp khác nhau (kíhi u HạPO¿-l, 2 và3),đ e lì tkêtrongb ngả ¡ đây, v ì các quá trình:
- Le tp cht: quá trình này đ c đa tin hành tr c khi axít
Photphoric lỗng đc đ at ¡ cơng đo n cơ đ c