đề tài công nghệ sản xuất phân lân nung chảy

đề tài công nghệ sản xuất phân lân nung chảy

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI :CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN NUNG CHẢY PHẦN1 : MỞ ĐẦU 1/ Vai trò của phân bón. Phân bón là thức ăn của cây trồng, nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho cây phát triển. Trên từng loại đất, từng loại cây trồng cũng như ở các giai đoạn sinh truởng và phát triển mà cây cần những số lượng và chất lượng khác nhau. Theo khối lượng, chất dinh dưỡng có 2 nhóm, đa lượng: nitơ, photpho, kali và vi lượng: Mg, Mn, Bo, Zn…. Theo nguồn gốc, phân bón chia thành hai loại: Phân bón hữu cơ có nguồn gốc từ động thực vật và phân vô cơ được tổng hợp từ các loại hóa chất hoặc khoáng chất phân rã. Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp, phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng nông sản. Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng. Như vậy cho thấy vai trò của phân bón có ảnh hưởng đến năng suất, sản lượng quốc gia và thu nhập của nông dân thật là to lớn! 2/ Giới thiệu về phân lân nung chảy: Phân lân nung chảy hay còn gọi là phân lân thủy tinh là một hỗn hợp photphat silicat(Ca và Mg).Thành phần của phân lân nung chảy gồm chủ yếu là: 4(Ca,Mg)O.P 2 O 5 5(Ca,Mg)O.P 2 O 5 .SiO 2 Tóm lại trong thành phần của phân lân nung chảy gồm chủ yếu là nguyên tố P, nguyên tố Ca,Mg và một số nguyên tố vi lượng như Fe, Co, Mn, Cu, Mo,… Thực tế trong quá trình sản xuất phân lân sẽ được phối trộn để tạo ra nhiều loại phân mà khi hòa tan có độ pH từ 6-8 phù hợp với các loại đất khác nhau. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Ưu điểm của phân lân nung chảy: Trong thành phần có bổ xung nhiều nguyên tố dinh dưỡng trung lượng như : Mg: chất chủ yếu tạo nên diệp lục tố của cây , giúp cây tổng hợp P , đường và chất béo.Đất đồi thoái hóa , đất xám và đất bạc màu, đất phù sa sông thường thiếu Mg. Nó rất có lợi cho phẩm chất của cây lấy đường , cây lấy dầu , cây họ đậu , vv Silic : tích lũy trên cây hòa thảo ( ngô , lúa , cao lương ) làm cây cứng cáp , giảm sâu bệnh. Mặt khác đây là loại phân có tính kiềm thích hợp với các loại đất phèn ,đất chua. Lân trong phân lân tồn tại ở dạng không hòa tan trong nước nên hiệu quả đối với cây trồng chậm hơn phân supe nhưng lại có hiệu quả bền lâu vì không bị chuyển thành dạng cây khó hấp thụ Với các loại đất có dung tích hấp thụ lớn và giữ lân như đất phù sa chua , đất phèn , đất pheralit chua, …vv thì hiệu quả của lân nung chảy cao hơn rất nhiều so với supe lân. 3/.Tình hình sản xuất phân lân nung chảy hiện nay trên thế giới và trong nước. - Thực tế hiện nay, nhu cầu sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp ở các quốc gia là rất lớn.Theo số liệu năm 2006-2007, số lượng phân bòn được sử dụng ở: Trung Quốc la 48,8 triệu tân Ấn Độ là 22,045 triệu tấn Mỹ là 20,821 triệu tấn EU là 13,86 triệu tân Thái Lan là 1,69 triệu tấn. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 2 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Việt Nam là 2,604 triệu tấn.Trong đó lượng phân lân sử dụng là 0,634 mới đáp ứng được 30% nhu cầu sử dụng. - Muốn đáp ứng được nhu cầu phân bón hiện tại và sự phát triển sản xuất nông nghiệp trong những năm sau này thì không thể theo con đường nhập khẩu ngày một tăng về phân bón mà phải phát triển sản xuất để đáp ứng tối đa nhu cầu của nông nghiệp và cải thiện chất lượng phân bón giúp người nông dân không cần bón nhiều mà vẫn đạt hiệu quả. Một trong những công nghệ sản xuất phân bón mang lại hiệu quả tương đối cao hiện nay la công nghệ sản xuất phân lân bằng phương pháp nhiệt nói chung và phân lân nung chảy nói riêng.Đây là công nghệ đơn giản, đầu tư tư bản thấp,giá thành sản phẩm hạ.Tùy thuộc vào nguyên liệu và phương pháp chế biến mà sản phẩm có hàm lượng 16-36% P 2 O 5 hữu hiệu. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 3 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH PHẦN II. TỔNG QUAN I/ Cơ sở lý thuyết. Nguyên liệu chính để sản xuất phân lân nung chảy là apatit và các loại đá olivine , secpangtin,dolomite được nung chảy bằng than cốc ở 1450 – 1500 0 C trong lò cao tương tự lò luyện gang thép. 2Ca 5 F(PO 4 ) 3 +SiO 2 +H 2 O = 3Ca 3 (PO 4 ) 2 +CaSiO 3 +2HF Nguyên tố F trong tinh thể quặng apatit được tách ra khỏi nguyên liệu , toàn bộ sản phẩm chảy lỏng.Dùng một tia nước lạnh áp suất cao làm lạnh đột ngột sẽ tạo ra Ca 3 (PO 4 ) 2 có cấu tạo tinh thể giống với thủy tinh, đặc biệt dễ hòa tan trong môi trường đồng đất chua. II. Đặc điểm sử dụng nguyên,nhiên liệu trong sản xuất phân lân nung chảy. 1/ nguyên liệu Chất lượng phân lân nung chảy phụ thuộc cơ bản vào chất lượng nguyên liệu để sản xuất nó.Trong đó quặng photphat là nguyên liệu chính quyết định thành phần dinh dưỡng của sản phẩm. 1.1/Quặng phốt phát (quặng apatit). Quặng apatit có công thức là Ca 5 X(PO 4 ) 3 (X=F,Cl,OH) thông dụng hơn cả vẫn là Floapatit Ca 5 F(PO 4 ) 3 hoặc viết khác đi 3Ca 3 (PO 4 ) 2 CaF 2 .Từ công thức hóa học này ta thấy quặng apatit chứa các thành phần chủ yếu sau: CaO:55% P 2 O 5 :42% F:3% Ca 5 F(PO 4 ) 3 thường tồn tại dưới dạng tinh thể hình lục giác nó là tập hợp các tinh thể có kết cấu chắc và mịn Apatit có màu hơi xanh vàng nhạt hay vàng lục.Màu sắc này là do sự biến đổi thành phần hóa học có trong quặng. Apatit có trong lượng riêng 1,5-2,2 tấn(m 2 ).Nhiệt độ nóng chảy 1400-1600 o C.Ngoài thành phần chính ra apatit còn có các tạp chất. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 4 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 1.2/Chất trợ dung: Chất trợ dung sử dụng để sản xuất PLNC là Secpentin (đá xà vân) dolomit, quặng magienit. Nhưng ở nước ta thường sử dung đá Sepentin có màu xanh lá cây, xẫm như vỏ chai, xen lẫn nhưng phần đá trắng, loang lổ giống như một mảnh đá rắn. Đá xà vân thuộc loại đá siêu bazo hình thành từ lâu đời do những khối nóng chảy trong lòng trái đất theo các kẽ nứt trào lên rồi đông đặc lại.Nó thuộc loại nghèo SiO 2 nhưng lại có nhiều khối lượng khác. Đá xà vân có công thức tổng quát: Mg 6 (Si 4 O 6 )(OH) 3 , tạp chất thường là Fe, Al, Ca, Cu, Cr, B, Mo, Ni, Co…chúng thay thế một phần Mg trong công thức tổng quát làm cho đá có nhiều màu sắc khác nhau. *Ngoài nguyên liệu chính trên còn sử dụng thêm một số loại đá và quặng khác nhau như: + Đá Sa thạch: thành phần SiO 2 > 90%, cỡ hạt từ 11-90 mm + Quặng bánh: là sản phẩm tận thu cuẩ các loại quặng đá có kích thước (10 mm, trộn thêm chất kết dính (xi măng 7%) dùng máy ép thành bánh 2/Nhiên liệu Nhiên liệu dùng trong sản xuất phân lân nung chảy thường là điện, dàu mazit, than. Sử dụng các dạng nguyên liệu khác nhau theo các loại lò khác nhau. 2.1/Điện Trong quá trình sản xuất phân lân nung chảy chủ yếu là dùng nhiệt năng để hòa mềm cháy lỏng hỗn hợp nguyên liệu (phối liệu). Nếu sử dụng nguồn năng lượng điện thì quá trình sản xuất vô cùng thuận lợi, khả năng tự động hóa cao khống chế các điều kiện kỹ thuật dễ dàng, thích hợp, sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao. Mặt khác hỗn hợp khí ra khỏi lò chủ yếu là HF nên việc thu hồi và sử lý nó dễ dàng. Nhưng điện năng tiêu hao tương đối cao (1000kwh/tấn sản phẩm) ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm. Điều đó cũng là nhược điểm cơ bản của viêc sử dụng nguồn năng lượng này. Đặc biệt là nước công nghiệp điện chưa phát triển thì việc sử dụng nó rất hạn chế. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 5 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2.2/ Dầu Mazut Dầu mazut là một nhiên liệu cung cấp năng lượng khá lớn, quá trình thao tác dễ dàng, chất lượng sản phẩm tốt. Nhưng chỉ phát triển ở một số nước có công nghệ khai thác dầu mỏ. 2.3/ Than. Than là nguyên liệu được sử dụng rộng rãi nhất, dùng than khó thao tác hơn điện và dầu Mazut. Mặt khác sản phẩm thu được có nhiều tạp chất không được tinh khiết. Khi duy trì than cần phải có những yêu cầu sau: + ít tro + Nhiệu năng cao + Độ bền cơ nhiệt lớn. + Tỉ trọng thấp. Trong các loại than: than gỗ, than cốc, than antraxit…thì than cốc được sử dung hiệu quả nhất vì nó đảm bảo được các yêu cầu trên. Hiện nay nước ta đã nghiên cứu sử dụng than antraxit để sản xuất. 3./ Phương pháp sản xuất. Quá trình sản xuất phân lân nung chảy là quá trình nung luyện bằng nhiệt .Tùy thuộc vào dạng cung cấp năng lượng ( dạng nhiên liệu ) khác nhau hình thành các phương pháp khác nhau. 3.1/ Phương pháp lò điện Sử dụng điện và biến điện năng thành nhiệt năng để nung luyện. Thường dùng lò điện trở hồ quang ( bap ha hoặc xoay chiều) có 3 điện cực bẳng than (granfit ), thân lò làm bằng thép tấm,đáy lò và xung quanh xây bằng gạch chịu lửa.Dòng điện qua máy biến thế vào thành dẫn điện đưa đến đầu trên của cực điện.Lò cỡ nhỏ có điện thế U=110V,cỡ lớn có U=360-420V .Điện cực được treo ở trong lò, đầu dưới cắm GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 6 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH vào lớp vật liệu.Điện vòa lò sinh ra hồ quang điện giữa các điện cực,nhiệt sinh ra có nhiệt độ 1500 -1600 0 C làm cho phối liệu hóa mềm chảy lỏng . Ưu điểm: Nhiệt độ cao làm phối liệu được nóng chảy hoàn toàn. Thu được sản phẩm tinh khiết. Có thể sử dụng cả quặng cục và bột . Nhược điểm: tốn điện năng: ( 1000KWh/tấn sản phẩm) Gía thành sản phẩm cao. 3.2/ Phương pháp lò bằng. Đây là loại lò dùng dầu mazut để nung luyện phối liệu.nó có cấu tạo đơn giản , thân lò được xây bằng gạch chịu lửa.Dầu mazut được phun vào ò và nhiệt dộ của lò đạt 1500 0 C. Sản phẩm thu được có chất lượng tốt hơn dùng than,nhưng lại đắt hơn nên ít được sử dụng. 3.3/ Phương pháp lò cao: Đây là loại lò được sử dụng tương đối phổ biến nhất nước ta , vì nhiên liệu sử dụng là than nên phù hợp với nhiều nước . Ưu điểm: thao tác dễ dàng. vốn đầu tư xây dựng ít. đặc biệt có thể phát triển được ở các địa phương. Nhược điểm: Không sử dụng trực tiếp quặng bột được nếu sử dụng dạng bột phải đem đóng bánh. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 7 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 4./ Lựa chọn phương pháp sản xuất. Dựa vào phương các ưu nhược điểm của các phương pháp sản xuất ở trên. Ta thấy phương pháp sản xuất tối ưu nhất là phương pháp lò cao đi từ nguyên liệu là than 5./ Sơ đồ nguyên lý sản xuất phân lân nung chảy: Ca(OH) 2 GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 8 Nguyên liệu Kẹp hàm đập Sàng khô Rửa Lọc bụi Lò cao 1450÷1500 0 Tôi nước 3 ÷ 5atm Rửa bụi Bãi rửa SấyXử lý Nghiền thái sàngKhí thải Lọc bụi Sản phẩm ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thuyết minh dây truyền. Quặng apatit, đá secpentin được gia công, đập, nghiền sàng , rửa , phối liệu đúng thành phần và chuyển nạp vào đỉnh lò cùng với nhiên liệu đốt .Nhiên liệu đốt là than và khí nóng .Phối liệu được đưa vào lò nhờ hệ thống nạp liệu tự động. Phối liệu được nung đến nhiệt độ 1400 0 C ÷ 1450 0 C , ở nhiệt độ này phối liệu bị chảy lỏng .khi nâng nhiệt độ lên 1450 0 C ÷ 1500 0 C độ linh động tăng cao nhờ nhiệt của than và gió nóng. Liệu lỏng được tháo liên tục ra khỏi lò cao ở đáy lò. Liệu lỏng được tôi đột ngột ngay khi chaye ra khỏi đáy lò với áp lực cao 1,5÷3 atm,có khi đến 5 atm. Bán sản phẩm được chuyển ra qua bãi ráo. Đưa bán sản phẩm vào sấy để đạt độ ẩm < 1% rồi đưa sang thiết bị nghiền, sàng và thu sản phẩm đạt yêu cầu. Sản phẩm chưa đạt kích thước yêu cầu (805 qua sàng 0,15mm) thì được quay lại nghiền. Phần khí thải của lò cao qua thiết bị lọc bụi , hấp thụ , xử lý làm sạch rồi thải ra ngoài. Xỉ Ni và Fe đưojc chảy xuống đáy của lò cao được tháo ra định kì. Các hạt quặng nhỏ hơn kích thước yêu cầu được thu hồi ép thành viên rồi đưa vòa lò cao để sản xuất lại. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 9 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH PHẦN II : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT I/ Bản vẽ chi tiết dây truyền công nghệ. GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 10 [...]... bị đơn giản Ni thu hồi có thể gia công trực tiếp Hiệu quae thu hòi tốt nhât là đặt hệ thống thu hồi Ni sau khi sấy III.DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU TRONG DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT 1./ Lưu trình sản xuất Sản xuất phân lân nung chảy theo phương pháp hiện nay có hai loại lưu trình :lưu trình gió nóng và lưu trình gió lạnh 1.1/Lưu trình gió nóng Xuất phát từ vấn đề sử dụngt han đá antraxit mà người... Dựa vào tỉ lệ : ==2-3 ==1,8-3,5 ==0,5-1 Trong đó :40,32 trọng lượng phân tử MgO 142 trọng lượng phân tử P2O5 60 trọng lượng phân tử CaO 3 .Nung luyện 3.1/ quá trình nung luyện Đã từ lâu có nhiều giả thuyết về quá trình nung luyện sản xuất phân lân nung chảy. Xong gần đây các nhà khoa học đã đi tới một số ý kiện thống nhất :Qúa trình nung luyện là một quá trính lý hóa phức tạp, trong đó quá trình lí học... trọng khác nhau Ni, Fe Và liệu nóng chảy Tỷ trọng cảu Ni và Fe lớn hơn sẽ lắng xuống chảy ra ngoài ở cửa Niken , còn liệu nóng chảy chảy ra ở cửa ra liệu.Phương pháp này hiệu suất thu hồi không cao vì một phàn Ni sẽ ra theo cửa liệu.Mặt khác Ni được lấy ra bằng thỉ công cho nên cường độ lao động lớn • Phương pháp phân ly tướng rắn: Hỗn hợp bán thành phẩm phân lân nung chảy và Ni , Fe sau khi làm lạnh... khi có sự cố của lò cao Để đánh giá việc sản xuất của lò cao tốt hay xấu , thấy được sự thay dổi về tình hình sản xuất, trình độ về kỹ thuật , thao tác lò cao tốt hay xấu đồng thời nắm vững sản xuất để cải tiến lỹ thuật , giải quyết các vấn đề sự cố xẩy ra , cần phải đưa vào một số chỉ tiêu kĩ thuật sau: - Cường độ sản xuất: Cdsx==1,27 Trong đó : P trọng lượng phân thô ( T/24h) D đường kính lò ( m) Tỷ... – 80 40 – 100 2.1.2/ Phối liệu Trong thành phần của phân lân nung chảy có 4 thành phần chủ yếu : P2O5 , CaO ,MgO , SiO2 Việc khống chế tỉ lệ giữa các thành phần trên liên quan đến nhiệt độ nóng chảy của phối liệu, độ nhớt của phối liệu chảy lỏng , đến thành phần và chất lượng của sản phẩm Vì thế việc xác định tỉ lệ phối liệu chính xác là một vấn đề rất quan trọng.Muốn vậy trước tiên chúng ta cần phải... mol MgO và 1 – 2 mol SiO2 Ở Mỹ áp dụng tỉ lệ quặng lân / olivine =2/1 ở Nhật tỉ lệ này là 3,5/1 ở Việt Nam trong sản xuất phân lân nung chảy hiện nay thì phối liệu quặng apatit có với quặng secpentin theo tỷ lệ MgO /P2O5 = 2- 3 độ kiềm :=1,8 – 2,7 GVHD:Nguyễn Văn Mạnh SV:Nguyễn Thị Nụ Page 13 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH với tỷ lệ này để hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của phối liệu hạn chế tổn thất P2O5 và đạt mức... nhựa các cây tiết ra, giúp cây hấp thụ tốt Bán thành phần được nước áp lực cao đẩy về bể tôi 2.2/.Lò đốt CO( lò gió nóng) Trong công đoạn sản xuất phân lân nung chảy bằng lưu trình gió nóng ( lưu trình CO) , hàm lượng CO trong khí lò ra tương đối lớn(10 – 15%).Để đmar bảo vệ sinh công nghiệp ,mặt khác lợi dụng nhiệt cháy của nó để gia nhiệt cho không khí trước khi vào lò ,khí lò sau sử lý Flo qua lò đốt... Hình 1: nhiệt độ nóng chảy của phối liệu Trong đó; đường MEN – đường chảy lỏng Đường MEP – đường hóa mềm Khu vực trên đường MEN – khu vực quá nhiệt M – nhiệt độ nóng chảy của apatit(15500C) N – nhiệt độ nóng chảy của secpentin (14800C) E – nhiệt độ nóng chảy của phối liệu Thông thường nhiệt độ nóng chảy của phối liệu khoảng 1300- 14000C , ở nhiệt độ này phối liệu bắt đầu hóa mềm , chảy lỏng, nhưng các... liệu nóng chảy được cố định Việc làm lạnh thường sử dụng nước ( người ta còn gọi giai đoạn này là giai đoạn dội nước), nên hiệu quả dội nước (làm lạnh) phụ thuộc vào áp suất của nước , lượng nước sử dụng, kết cấu của thiết bị dội nước Nếu áp suất và lượng nước quá lớn sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình gia công thành phẩm, làm cho phân lân nung chảy bị vụn ( liệu bông) khó lọc, rửa, khso khô ,lượng sản phẩm... khi được chảy lỏng nhò quá trình cháy tiếp tục được nâng lên nhiệt độ từ 1300-15000C.Tại nhiệt độ này chất lân sẽ ở trạng thái lơngr và rất linh động (vô định hình), hiệu suất chuyển hóa cao.Chất lân ở trạng thái này được tháo ra bởi 2 cửa ra liệu, làm lạnh đột ngột rồi tôi nhanh bằng nước có áp lực cao(lưu lượng nước gấp 15-20 lần lượng sản phẩm), ta thu được bán thành phẩm phân lân có chất lân ở dạng . những công nghệ sản xuất phân bón mang lại hiệu quả tương đối cao hiện nay la công nghệ sản xuất phân lân bằng phương pháp nhiệt nói chung và phân lân nung chảy nói riêng.Đây là công nghệ đơn. trò của phân bón có ảnh hưởng đến năng suất, sản lượng quốc gia và thu nhập của nông dân thật là to lớn! 2/ Giới thiệu về phân lân nung chảy: Phân lân nung chảy hay còn gọi là phân lân thủy. ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI :CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN NUNG CHẢY PHẦN1 : MỞ ĐẦU 1/ Vai trò của phân bón. Phân bón là thức ăn của cây trồng, nguồn dinh dưỡng chủ