1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên ứu quá trình sản xuất và tinh hế axit phosphori từ quặng apatit

82 6 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên Cứu Quá Trình Sản Xuất Và Tinh Chế Axit Phosphoric Từ Quặng Apatit
Tác giả Trần Thị Hiền
Người hướng dẫn TS. Phạm Ngọc Anh
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ Thuật Hóa Học
Thể loại Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản 2017
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 82
Dung lượng 6,59 MB

Cấu trúc

  • CH VI Ữ Ế T T Ắ T (0)
    • CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN (10)
      • 1.1. T ng quan v ổ ề qu ặ ng apatit [16, 17] (0)
        • 1.1.1. Qu i I) ............................................... 1.1.2. Qu ng apatit- dolomit (lo i II) (0)
        • 1.1.3. Qu ng apatit- th ch anh (lo i III) (12)
        • 1.1.4. Qu ng apatit - th ch anh - dolomit (lo i IV) (13)
      • 1.2. T ng quan v axit phosphoric ổ ề (14)
        • 1.2.1. m c a axit phosphoric [15] (14)
        • 1.2.2. Nhu c u tiêu th axit phosphoric (0)
        • 1.2.3. n xu t axit phosphoric [2, 18, 22, 3] ....................... 1. phosphoric 2. phosphoric ........................................................................................... 1.2.4. phosphoric ............................................................................ 1.2.4.1. i ion và h p ph ........................................... 1.2.4.2. t t a t p ch t ............................. 1.2.4.3. t b ng dung môi h .................................... 1.3. M ộ t s ố đặc điể m c a dung môi Methyl isobutyl ketone (MIBK)ủ  1.4. Th ự c tr ạ ng công ngh s n xu t axit phosphoric ệ ảấở Vi ệ t Nam  CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CƯU -TH C NGHI M .................... 41 ỰỆ 2.1. Nguyên v t li u, hóa ch tậệấ (17)
        • 2.1.1. Nguyên v t li u (42)
        • 2.1.2. Hoá ch t (42)
      • 2.2. D ng c , thi ụ ụ ế t b ị (0)
      • 2.3. Th c nghi m ự ệ (0)
        • 2.3.1. Chu n b m u (44)
          • 2.3.1.1. Gia công m u qu ng (44)
          • 2.3.1.2. Kh o sát thành ph n v t ch t m u qu ng nghiên c u (47)
        • 2.3.2. Kh o sát quy trình s n xu t axit phosphoric 2.3.3. Tinh ch axit phosphoric thô (49)
      • 3.1 phosphoric (57)
        • 3.1.2. ng c a nhi t i hi u su t trích ly (59)
      • 3.3. Tinh ch axit phosphoric thô ế (0)
      • 3.4. Nghiên c s n xu t axit ứ u ả ấ phosphoric b ng tác nhân axit phosphoric axit ằ – (0)
      • 2. Thành ph n hoá h c chính c Lào Cai (0)

Nội dung

Tinh ch axit phosphoric thôế .... 18 phosphoric trích ly ... M ột số đặc điểm c a dung môi Methyl isobutyl ketone MIBK ủMethyl isobutyl ketone hay còn g i là 4-Methylpentan-2-on có côn

Ữ Ế T T Ắ T

TỔ NG QUAN

1.1 Tổng quan về quặng apatit [21, ] 14

Theo thành ph n hoá h c, khoáng v t, th ch h c qu     c phân chia ra b n d n:

Qung loi I là lo 2 O5 (hàm ng t 32% tr   lên).

Qung loi II là loi apatit - ng P 2 O5 23-26%)

Qung lo i III là lo i apatit - th  ng P2O5 t 14-19%) 

Qung loi IV là apatit  dolomit - thng P 2 O5 t 8-14%) 

Các qu ng x p, không c ng, d tan v   c

c, t  ng có các th  m ng, th n  t   d ng h t m n (vi ht)

  2O5 trên c b dày c a t ng qu ng trong các qu ng      

    ng trong kho ng t 35-    ng trung bình cho

ng CO 2 t th p ho c   không có, do s r t cacbonat Ph n không tan  ch  y u là SiO2 Trong qu ng này không có m  i d ng sunfua Phn phi photphat c a qu ng ch y   u là sesquioxit Phân tích hoá lý v thành ph n khoáng   v t cho th y trong qu ng này có ch a 90 - 95% fluorapatit, m    ng canxit không

 và không có dolomit n qu c h t t 15-60 m có th

ng 95-96% d ng tinh khi t, ch 4-5% d ng liên tinh, ch y u là liên       k t v i th ch anh và hydroxit s t, chính nh ng liên tinh      ng t o thành nh ng   vt  vùng quanh các h t apatit ho c ch a các mô trên b m t c a chúng M t ph n          nh hydroxit s t   d ng bao th pelit bên trong c a các ht apatit

- Các qu ng apatit dolomit là nh m r t r n   chc, có d ng kh i, th nh tho ng có d ng d i m          i c u t o vi h t và h t nh Trong thành ph n c a chúng ch a t i 65-70% apatit, t         n 30% cacbonat, cá bit có nh ng m u t  ng 5-10% là th ch anh,  xcacpolit, muscovit và pirit n n c a t ng qu     có nh ng l p k p, d ng th u kính không dày l m (0,2 - 0,3 m), ch a mangan, dolomit, apatit v      i

V  n, cacbonat là dolomit, có mng nh  ng d ng   tinh th nh và v a, ch y     u t o nên các l h ng và các khe n   t o nên các h t cùng c v   c 0,08- n 0,3- 1,2 mm

 ng P2O5 c a qu   ng bi i, theo b dày c a t ng qu ng trung bình trong kho ng t 18 34% Nhìn chung, toàn khoáng   

Phân tích hoá h c các m u qu ng apatit dolomit cho th y apatit trong qu ng      này g n gi ng lo i fluoapatit     ng P2O5 t l ngh ch v     ng CO2

i trong kho ng không l n (3,5 12,5 %) và không ph    thu c 

ng trong kho ng l  47 %) và t l ngh  ch vng apatit

Hình 1.1 Qu ng apatit lo i II Lào Cai

1.1.3 Qu ng apatit- th ch anh (lo i III)

Các qu ng apatit th ch anh h  a toàn nh ng h t th ch anh và apatit,    nh ng h t này có ch b g n ch t và có ch b         cách b i các l h ng Do quá    trình phong hoá, qu ng apatit lo ng b r i Các l r ng chi m t 5-      n

Trong các qu ng apatit th ch anh, ngoài apatit, th ch anh còn có các h t felspat,     xcacpolit, hidroxit s t và c các phi n lá muscovit Thành ph n hoá h c c a qu ng        apatit th         m là hoàn toàn không có

12 dolomit, mà ch có m ng r t nh canxit, h  ng h p ch t c  a sunfua T n th t khi nung khá l n, ch ng t      ng các cht h

Khác v i qu   c a Al 2 O3 so v i Fe 2 O3 ng apatit thch anh ng c a Al 2O3 nh trong các bin th Nh t là trong các bi n th giàu P   2O5.Trong các qu     qu ng apatit th ch anh, ngoài fluoapatit và các khoáng v t photphat ch y u, còn có      c m ng apatit dolomit không có hin

ng này Qu ng apatit th     ng P2O5  ng t 14-23%, còn  trung bình cho toàn b  ng photphat trong qung

  i th      s d c c n thi t ph     n làm giàu

(tuy n qu  ng P 2 O5 trong qu ng lên trên 32% 

Hình 1.2 Qu ng apatit lo i III - c v n chuy n v ng t

1.1.4 Qu ng apatit - th ch anh - dolomit (lo i IV)

Các qu ng apatit - ch anh - dolomit là nh th m, xám, xám

 t r n ch c, có d ng kh    i c u t o vi h t  Thành ph n khoáng v t c a qu ng apatit lo i IV g n gi ng qu ng apatit lo i II,         

n c a nó còn có c th  ng apatit lo i III và 

     ng apatit trong qu ng kho ng 20-   ng P2O5 kho ng 8-14%), t 25-45% là th  n 45% cacbonat, 2-10% muscovit , 1- 5% grafit

Các h p ch t cacbonat ch y   u là dolomit 20-40%, canxit ch kho ng t 2-5%   

Ph n l n th ch anh t o nên nh ng bao th không hoàn ch nh c t       

n 0,15-20 mm, n m xen k gi a các h t apatit Trong nh ng bao th y        c a th ng th y nh ng tinh th apatit d   t nh Xcacpolit và  muscovit có m t v  Xcacpolit có màu tr ng, h t có d   tr   v i c 0,02- 0,05 mm (theo tr c dài) Muscovit t o nên nh ng phi   ng mc chng 0,02- 0,05 mm

So v i ba lo i qu ng trên thì qu ng lo    i c nghiên c u v a ch    nhi u, ch có khu M       m Ch y u m   b sâu cách m    t t i 100 m và m t s l khoan sâu 250m    Ging MgO và P2O5   l ngh ch Kh ng riêng c a apatit lo i IV nh   

a apatit long trong kho ng 2,45-2,81T/m 3

Nhiệt độ, o C Nồng độ dung d ch axit phosphoric, %Pị 2 O 5

Axit phosphoric c s  d ng trong nhi u ngành công nghi 

- ng d ng l n nh t trong s n xu    

- Dùng trong công nghi p th c ph m: Axit phosphoric là thành ph n ph gia     

c s d   làm chua th c ph       u c ng t, m t,   thch rau câu, pho mát ho  t c ph m   axit phosphoric, natri photphat (NaH2PO4        

c bic s d ng trong các lo i    

Nh, nhu c  x lý kim lo i gi m m  ng 3-5% do v t li u kim lo  c thay th b ng ch t d o, nh t là trong công nghi     p s n xu   s n xum vì v ô nhic th i Trong  u axit phosphoric cho x  c và nh t là công nghi p th c ph m l          d ng nhi u axit phosphoric là s n xu t th    c s n xut phân bón

Có th l y ví d Trung Qu    n s n xu t axit phosphoric ph i k    

   n xu t MAP, DAP, TSP quy mô nh t      n 60 nghìn tng 10 nhà máy DAP công su t t   n 450 nghìn t nh p kh u công ngh c   c ngoài phosphoric

Tỷ lệ sản phẩm (%) EU Nhật Bản Mỹ

Ca3(PO4)2 + Ca3P2 = 4P4 + 6CaO (1.2)CaO + SiO2 = CaSiO3 (1.3)

Bu ch này, hi u su t thu h i c a phos     t trung bình 91%; phospho m t theo x kho ng 4%, t o ferophospho kho ng 3% và m t do bay      

t phospho v  t o thành phospho oxit hóa tr  p th  hình thành axit là nh ng ph n ng to nhi t r t m nh; m t         khác phospho r t d t o thành các m ch polyme th ng ho c d ng vòng Chính vì v       y mà ch nhi t trong su            i ph i h t s  c nghiêm ng t.

Tách khí và Sol ca axit

- c s n ph m axit phosphoric có n    b t kì (có th lên t    i n s ch cao

- Nguyên li u c  dùng tr c ti p qu ng    nghèo photphat mà không c n qua quá trình làm giàu 

          H2SO4      thành dung dch có n 70÷80%

Ph n n di n ra trong quá trình s n xu t axit phosphoric là ph n ng      gi a tricanxi photphat v      t o ra axit phosphoric và canxi sunphat dihydrat không tan (thch cao).

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 3H2O = 3CaSO4 H2O + 2 H3PO4 (1.7)

6H2O + Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4).2H2O (1.8)

3Ca(H2PO4 )2.2H2O + 3H2SO4 = 3CaSO4.2H2O + 6H3PO4 (1.9)

Ngoài ph n ng chính này, còn có m t s     ph n ng ph di n ra, quan tr  ng nht là:

Fe2O3 (hoc Al2O3) + 2H3PO4 = 2FePO4(hoc 2AlPO 4 ) + 3H2O (1.14)

Na2O (hoc K2O) + H2SiF6 = Na2SiF6 (hoc K2SiF6) + H2O (1.16)

n chính trong quá trình s n xu t axit phosphoric   

- Công đoạn 1: Chu n b bùn quẩ ị ặng

Qu    i h bùn qu ng qua cân c     i Trong h qu c tr n v  chun b bùn qu ng v i n     g n 40% trng

Bùn quc c p vào thi t b   tr và b phân h y m t ph   n b ng axit sunfuric loãng (t   n 70-80% trng) và axit phosphoric l y ra  t   n l c.

Bùn photphat trên và h n h c chuy n t i thi t b phân h y photphat     

u khi n nhi   b ng cách th i không khí trên b m t bùn qua m t s ng       và gi nhi t kho ng 85 - 90   0 C, có khoc phân h y.

Axit phosphoric ngc là ch t không  n tip theo

Ra kh i thi t b   cui thit b  k t tinh liên t c qua  màng ch y tràn trong thi t b k   c làm ngu i gi nhi    55 - 60 0 C bng cách th  t nhi  bùn tt tinh và hydrat hóa gyps

Ra kh i thi t b k    c g m 3 b c l   tách bùn ra khi axit phosphoric l n gyps 

Axit s n ph  c l c 1 c a b c l c th nh    c ch a trong thùng và  chuy n t   c l c hai c a b c l c th hai là axit có n    

c chuy n t n phân hc g i là axit tu n hoàn Sau khi  

u ch nh n  P2O5 b ng cách thêm vào m ng nh c c lc ln hai

 c l c ba t b c l c th      c r a cho b c l c l c th    c r a cho b c l c th    c chuy n t i bãi ch  ng gyps bên  i.

Th c t , khi s n xu t axit phosphoric, kh     c c a bùn là m t thông s    then ch t r t quan tr ng Nó ph     thuc vào nhing sunfng

P2O5 c a dung d ng ch t r n c a bùn T t c nh ng thông s này n        h

n c và d ng c a tinh th sunphat Ngoài ra, d ng c a tinh th còn b nh         

ng b i xu t x c a qu ng ph tphat và vi c b sung ph gia         

- Công đoạn 5: Cô đặc axit

Thit b có hai c c g m bu ng b  n hoàn cho bu ng  b ph n gia nhi t và máy t o chân không   

Axit tuc gia nhi t khi nó qua các ng c a b ph n gia nhi     c

Ngun nhi t cung c p cho b ph n gia nhi    c áp su t th p bu ng b c    

ân không nh h th ng t   

c thu h i d ng dung d ch 20% H    2SiF6 (theo trng) b ng tháp r a khí  

Quá trình s n xu t axit phosphoric s phát sinh ch t th i g m khí th i và ch       t th i r n Khí th i ch y u là HF và SiF   4 (trong khí th c t ph n ng gi  a

H2SO4 vi qu  t o H 3 PO4) Cht th i r n chính là bã gyps

 công ngh s n xu t axit phosphoric theo     ly:

*Phân lo i các quy trình công ngh s n xu t axit phosphoric t:

Trên th c t , có 4 quy trình công ngh s n xu t trong công ngh s n xu t b ng         

c phân loc (cách) t o thành tinh th canxi   sunfat (bã Gips) trong quá trình hòa tan b ng axit: CaSO 4 khan, CaSO 4 1/2H 2 O, CaSO4.2H2O Bn quy trình công ngh  

- Hemi-Dihydrate process a Quy trình Dihydrat

Quy trình công ngh  c s d ng r ng rãi nh t trong th k      XX

Ph n l n phân bón p tphat cao cho u s d ng axit phosphoric s n xu t ra t các      nhà máy s d ng công ngh này Quy trình công ngh s n xu t axit phosphoric s        dc chính: Nghi n, ph n ng, l   c dung dc th  hi sau:

Hình 1.7 phosphoric - n nghi n: M t s i qu ng không c n nghi n khi phân b kích   lo    

c h t phù h p (kho  c h t nh   m) Còn l i, h u   ht các loi qu ng apatit ph c nghi n m vào ph n ng   n ph n ng: Qung a c chuy n hóa khi ph n ng v i axit     s  t o thành axit phosphoric và bã Gips Quá trình ph n ng ph  c

25 khu y liên t c b ng thi t b có cánh khu     u ki n v n hành c a h     th  t o ra s k t tinh dehydrat n    P2O5 kho ng 25 ÷ 29% và nhi   kho ng 70 ÷ 

80 0 C Nhi u khi n b ng cách chuy  ng huyn phù qua thi t b làm   mát, tc kh    

u khi n b ng thi t b làm mát tu n hoàn không khí      n l c: tách axit phosphoric ra kh i các tinh th    canxi sunfat, quá trình l c trung gian ph c th c hi n qua nhi  c khác nhau và th c hi n liên   t n l u ph i có ít nh   n r m b o thu h ng

P2O5 hoàn toàn t   c n dung d ch P 2 O5 và m tách theo yêu c u, h ng l c ph i s d  th      t o ra áp lc chân không nh m t ng l c l n cho quá trình l c Các ph n l ng còn l     c loi b ra kh i bã l c b   a Bã sau khi l c s   c th i ra ngoài, v i l  c phc r a l i n    ng r n bám lên quá m c cho phép N u không    thc hi n quá trình r a v i l c thì hi u qu c a quá trình l c s gi          t cách

ng k S n ph m sau l c và sau r a ph     c gi tách bi t nhau và ph i tách    

u ki n áp su    n v áp su  ng, các s n ph m thu  

  c s c hi dây chuy n  c: Có th s d ng k t h p nhi u thi t b b c h          i nhau

ng thi t b s    n n yêu c u H u h t các thi t     b  c ch t o theo ki u chu trình làm vi c tu    ng b c dòng  v t li u vào Toàn b thi t b      thc thi t k     d dàng thay th vì axit phosphoric   t b  l n và nhi sôi cao

- Quy trình Dihydrat có th  c nhi u lo i qu ng photphat v i ph m c p       khác nhau

- Qung có th nghi n khô ho  t hay n p li u d ng bùn    

- Dùng axit sunfuric loãng (khong 70%)

- Hiu su t thu h i P  2O5 ng trong gi i h n 93,5 96,5%)   

Nh ng n m c a quy trình Dihydrat:

- Tiêu hao c làm l nh nhi 

- Chng photphogyp ph thuc vào qu ng photphat  b Quy trình Hemihydrat (HH)

Quá trình m n t o ra bùn, khi lc axit s n ph m 40- 48% P  2O5, dòng tuc n p vào thi t b ph   n  c r a Yêu c u chính c a quá trình này là các h s tiêu hao th    c thp

Quá trình hemi lc phát tri n vào nh i công ty Anh Fisons sau này là m t b ph n c a Norsk Hydro và bây gi là Yara Hi n có 3       

c c p b n quy  n công ngh trên th gi i là Norsk Hydro, OxyHH và     Prayon PH11 s n xu t axit 46% P  2O 5 (P là Prayon, H là Hemihydrat, 11 là m t giai n n ký hi u là PH12 có 2 l n l c   

ng sunfat trong pha l  gi i phóng P2O5 c ng k t trong canxi   sunfat

Dây chuy n công ngh     dây chuyn Dihydrat, tuy nhiên có s  khác bi t:

Nh m c a quá trình Hemihydrat (HH):

- Qung photphat ch c n nghi n t i m c 100% qua sàng 1mm     

- Chng axit s n ph m t  ng SO 3 1,5%, P2O5 ng cht rng flo th p 

- Bã photphogyp sng H 2 O t do th p 

- Hiu sut ca quá trình thp nh t trong các quá trình công ngh (90 94%)   

- Tiêu hao qung photphat cao, qu ng ph i np khô

- M    t b c  nhi  cao c Quy trình Hemi - dihydrat tái k t tinh (HRC)

Ngày đăng: 19/02/2024, 23:19

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w