BÀI TIỂU LUẬN: PHÂN LÂN Công nghệ sản xuất Supe photphat kép và Phân Lân thủy tinh

SuperphosphateCalcium dihydrogen phosphate.pngMonocalcium phosphate spoon.JPGDanh pháp IUPACCalcium dihydrogen phosphateTên khácAcid calcium phosphateCalcium acid phosphateCalcium diorthophosphateCalcium biphosphateCalcium superphosphateMonobasic calcium phosphateMonocalcium orthophosphatePhosphoric acid, calcium salt (2:1)Nhận dạngSố CAS7758238PubChem24454Thuộc tínhCông thức phân tửCaH4P2O8Khối lượng mol234.05 gmolBề ngoàibột trắngKhối lượng riêng2.220 gcm3Điểm nóng chảy109 °C (382 K; 228 °F)Điểm sôi203 °C (476 K; 397 °F)Độ hòa tan trong nước2 g100 mLĐộ hòa tanhòa tan trong HCl, axit nitric, acetic acidChiết suất (nD)1.5176Cấu trúcCấu trúc tinh thểtriclinicCác nguy hiểmChỉ mục EUNot listedNFPA 704NFPA 704.svg010 Điểm bắt lửaKhông bắt lửaCác hợp chất liên quanAnion khácCanxi pyrophosphateCation khácMagie phosphateDicalcium phosphateTricalcium phosphateStronti phosphateTrừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C 77 °F, 100 kPa).Không kiểm chứng (cái gì Có Không ?)Tham khảo hộp thông tinSupephotphat, thông thường gọi là supe lân, dạng bột màu xám trắng hoặc sẫm, với thành phần chính là loại muối tan được, đó là Ca(H2PO4)2.Có hai loại supe lân đơn và supe lân kép.Supephotphat đơn: Supephotphat đơn là hỗn hợp của Ca(H2PO4)2 và thạch cao CaSO4. Công thức Ca(H2PO4)2.2CaSO4Supephotphat kép: (Ca(H2PO4)2) Trong thành phần của supephotphat kép không có lẫn thạch cao, do đó tỉ lệ P2O5 cao hơn, chuyên chở đỡ tốn kém hơn.Phân lân nung chảy còn có tên gọi khác: phân lân thủy tinh; phân lân canxi magiê; Fused Calcium Magnesium Phosphate (FMP), Calcium Magnesium Phosphate (CMP).Phân lân nung chảy được sản xuất bằng cách nung chảy lỏng quặng Apatit (hoặc quặng phosphorit) và một số phụ gia sau đó làm lạnh nhanh bằng nước.Tính chất: phân lân nung chảy có màu ghi hoặc xám,rất ít tan trong nước nhưng tan đến 98% trong môi trường đất và dịch của rễ cây. Phân lân nung chảy có tính kiềm (pH=8)nên có tác dụng khử chua. Phân lân nung chảy có nhiều thành phần dinh dưỡng có ích cho cây trồng: P2O5: 1321%; MgO:1020%; Cao:2035%; SiO2:2030%...Phân lân nung chảy rất phù hợp với các vùng đất chua, trũng hoặc đất đồi núi dốc. Đây là loại phân chậm tan có tác dụng cải tạo đất, thân thiện với môi trường.Phân lân nung chảy được sản xuất nhiều ở Trung Quốc, Nhật Bản và Việt Nam.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN

Công nghệ sản xuất Supe photphat kép

và Phân Lân thủy tinh

GVHD: Ngô Thị Phi Quỳnh

Sinh viên : Trần Xuân Khánh Trần Quốc Khánh

Lê Văn Khánh

Đỗ phước Viễn

Lời kết(conclusion)

Lời Nói Đầu

Lời nói đầu

- Công nghệ sản xuất supe photphat kép và phân lân

thủy tinh(nung chảy)

- Ưu, nhược điểm của công nghệ

- Vấn đề môi trường trong công nghệ sản xuất và giải

pháp

- Ứng dụng của supe photphat kép và phân lân thủy tinh

Chương 1 : Công nghệ sản xuất supe photphat kép

TỔNG QUAN

1.1.1Khái niệm:

Supe photphat là một loại phân lân có tên thương mại gọi là phân supe có chứa hàm lượng dinh dưỡng P2O5 hòa tan trong nước là chủ yếu

TỔNG QUAN

1.1.3 Nguyên liệu sản xuất supe photphat kép

Nguyên liệu được dùng chủ yếu để sản xuất phân supe photphat là H2SO4 hay acid H3PO4 và quặng photphat thiên nhiên, quặng apatit

1.1.4 Thành phần chính của phân Supe photphat kép

Thành phần chính của phân supe photphat kép có

hàm lượng P2O5 ở dạng Ca(H2PO4) 2 là chủ yếu

Mặc khác: Phân supe photphat kép không chứa CaSO4 như ở phân Supe photphat đơn và hàm lượng cao P2O5 cao hơn gấp 2-3 lần

1.1.5 Các phương pháp sản xuất:

TỔNG QUAN

- Để chế tạo supe phốt phát kép có thể thực hiện bằng quá trình ướt hoặc quá trình khô:

+ Supe photphat kép có thể được sản xuất bằng

phương pháp hoá thành giống như phương pháp sản xuất supe đơn

+ Phương pháp không thùng hoá thành: Phương pháp phun sấy bùn; phương pháp sấy tầng sôi

Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất

Hoặc là:

2Ca5F(PO4)3 + 12H3PO4 + 9H2O → 9Ca(H2PO4)2.H2O + CaF2

CaCO3 + 2H3PO4 → Ca(H2PO4)2.H2O + CO2

R203 + H3PO4 + H2O → 2[RPO4.2H2O]

Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất

Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất

supe photphat kép.

1.2.1 Cơ sở hóa học

- Các giai đoạn của quá trình phân giải quặng:

+ Giai đoạn 1: quá trình xảy ra nhanh nhưng sau đó chậm lại là do H3PO4 bị trung hòa, hoạt độ pha lỏng giảm xuống Khi dung dịch được bão hòa muối mono canxi photphat tạo ra thì giai đoạn 1 kết thúc

+ Giai đoạn 2: Đây là quá trình phân giải có kèm theo

sự kết tinh của mono canxi photphat tạo thành và che phủ bề mặt hạt quặng – dẫn đến sự xâm nhập của Ion

H+ giảm xuống do đó quá trình bị chậm lại

Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất

- Giai đoạn 2:

Tốc độ hoà tan apatit lớn nhất đạt được với các nồng độ P2O5 trong dung dịch cân bằng với mono canxi photphat

Công nghệ sản xuất supe photphat kép

Sơ đồ công nghệ chế tạo supe photphat kép bằng phản

ứng trực tiếp quặng với acid H3PO4 và HCl

Công nghệ sản xuất supe photphat kép

Sơ đồ công nghệ sản xuất supe photphat kép bằng

quá trình băng tải

Công nghệ sản xuất supe photphat kép

Sơ đồ chế tạo supe photphat kép bằng quá

trình ướt liên tục

Quy trình công nghệ sản xuất supe photphat kép trong thực tiễn.

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

THỦY TINH

1 Nguyên lí của quá trình sản xuất

Khi đưa phối liệu ban đầu tới nhiệt độ thiêu kết và dùng hơi nuớc để khử flo thực hiện theo phản ứng tổng quát:

nCa10F2(PO4)6 + mSiO2 + 11H2O →10nCaO.3nP2O5.mSiO2 + 2nHF

Quá trình thuỷ nhiệt người ta thấy có 2 giai đoạn:

- Giai đoạn tạo thành hyđrôxyt apatít theo phán ứng:

Ca5F(PO4)3 + H2O (hơi) → Ca5(OH)(P04)3 + HF (1)

- Phân huỷ Ca5(OH)(P04)3 bằng nhiệt để trở về các hợp chất canxi phốt phát theo phản ứng:

2Ca5(OH)(PO4)3→2Ca3(P04)2+4CaO.P2O5 + H2O, ∆H<0 (2)

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

2 Sự hình thành phân lân thủy tinh

a) Nguyên liệu để sản xuất phân lân thủy tinh

- Apatit: Đối với phân lân nung chảy có thể sử dụng apatít loại chất lượng kém hơn như apatít loại 2 vì apatít loại 2 còn có Mg rất cần cho phối liệu

- Đá secpentin: Đây là nguồn khoáng thiên nhiên có chứa MgO và SiO2(3MgO.2SiO2.2H2O)

- Nhiên liệu: Để cung cấp nhiệt cho lò cao thuờng phải dùng than chất lượng tốt có hàm lượng chất bốc nhỏ để giảm xử lý khí lò và có cường độ chịu nhiệt cao, nhiệt năng lớn Nhiên liệu tốt nhất đối vói lò cao

là than cốc

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

THỦY TINH

Những điểm nhiệt độ trong quá trình sản xuất

- Lượng ẩm theo nguyên liệu, nhiên liệu vào lò sẽ bị bốc hơi ở nhiệt độ lớn hơn 150°C

- Ở nhiệt độ lớn hơn 500°C thì nước kết tinh trong secpentin thoát ra

- Ở nhiệt độ lớn hơn 650°C thì nước kết tinh bay hết theo khí ; secpentin bắtđầu bị phân huý theo phản ứng:

3MgO.2Si02 → 2MgO.SiO2+ MgSO2 + 2H2O

- Ở các nhiệt độ lớn hơn 650°C sẽ tạo thành 3Mg2SiO4 theo phản ứng:

2(3MgO 2SiO2) → 3Mg2SiO4 + 2MgSiO3

Khi gia nhiệt đến nhiệt độ xác định có các phản ứng phân hủy cácbonát: MgCO3,CaCO3 và các phản ứng hoàn nguyên Fe, Ni.

MgCO3→2MgO + CO2CaC05→CaO + CO2F2O3 + 3C → 2Fe + 3COFe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2NiO + CO→Ni + CO2

- Ở 1150°C ôxít sắt bị khử oxy thành gang chảy lỏng

- Ở 1200°C phối liệu bắt đầu nóng chảy; quá trình nóng chảy xảy ra phản ứng khử (chủ yếu khử F):

2Ca5F(PO4)3 +SiO2 + H20 → 3Ca3(PO4)2+CaSiO2 + 2HF 4Ca5F(PO4)3 + 3SiO2→6Ca(PO4)2 + 2CaSiO2+ SiF4

b) Thành phần phối liệu phân lân thủy tinh và vai trò của

chúng

Trong phân lân nung chảy có 4 thành phân là P2O5, CaO, MgO, và SiO2 Chúng chiếm 90% tổng các thành phần, ngoài ra còn có tạp chất khác như R2O3.

Ở Việt Nam việc sản xuất phân lân nung chảy hiện nay đã dùng phối liệu apatít và secpenlin theo lỷ lệ MgO/P2O5 = 2 - 3 (tỷ lệ mol) Độ kiềm (MgO + CaO/SiO2

= 1,8 –2,7

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

THỦY TINH

- Thành phần P2O5

P2O5 có ảnh hưởng lớn đến chất lượng phân khoáng; nhưng khi tăng P2Ọ5 trong phối liệu thì nhiệt độ nóng chảy sẽ tăng cao Sau khi phối liệu thì hàm lượng thường từ 19 - 21 %

- Thành phần MgO

MgO thường có mặt trong quặng apatít, khi có MgO thì sẽ giảm nhiệt độ chảy lỏng của hỗn hợp phối liệu, giảm độ nhớt của phối liệu nung chảy

- Thành phần R2O3

Khi có mặt một lượng lớn R2O3 trong phối liệu sẽ làm cho hỗn hợp khó chảy lỏng, hiệu suất chuyển hoá tăng lên Nhưng nếu hàm luợng R2O3 thấp quá thì hiệu suất chuyển hoá cũng giảm

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

THỦY TINH

- Các quá trình hóa lý xảy ra trong lò cao

Có thể chia từ đỉnh lò đến đáy lò làm 4 khu vực:

* Khu vực sấy phối liệu - Khu vực đỉnh lò.

Khu vực này nhiêt độ khống chế nhiệt độ lớn hơn

150 °C Nếu thấp hơn và bằng nhiệt độ bay hơi nước sẽ làm ngưng tụ hơi nước, bụi than sẽ bị kết tinh Nước kết tinh được thoát ra

* Khu vực phản giải các muối cacbonat:

Nhiệt độ khoảng 730 - 920 °C, các muối cacbonat

bị phân giải:

CaCO3 → CaO+CO2 - Q MgCO3 → MgO + CO2-Q

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

THỦY TINH

* Khu vực hoá mềm và chảy lỏng:

Quặng xuống khu vực mắt gió sẽ bị chảy mềm và hoá lỏng Tại đây ôxy không khí và than cháy mạnh hơn Nhiệt độ đạt đến ≥1200 °C toàn bộ nguyên liệu bị chảy lỏng

Phản ứng chính:

2C + O2 → 2CO + Q

C + O2 → CO + Q Phản ứng phụ:

* Khu vực quá nhiệt: Nằm từ vùng tâm mắt gió trở xuống (nồi lò)

- Nhiệt độ lăng lên khoảng 1450°C (cao hơn nhiệt độ chảy lỏng khoảng 150°C)

- Tháo liệu chảy lỏng ra khỏi lò để tôi nhanh bằng nước lạnh áp lực cao

* Sự hoàn nguyên kim loại trong lò:

CO + NiO = Ni + CO23CO + Fe203 = 2Fe + 3CO2 Hợp chất này được tháo qua cửa tháo liệu hoặc đáy lò

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

THỦY TINH

Sơ đồ nguyên lý sản xuất phân lân nung chảy

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN

THỦY TINH

Chương 3: Vấn đề môi trường trong công nghệ sản xuất supe photphat kép và phân

lân thủy tinh và ứng dụng

3.1 Các loại chất thải trong quy trình và

cách xử lý

3.2 Ứng dụng

3.1 Các loại chất thải trong quy trình và cách xử lý

3.1.1 Khí thải:

Do đặc thù của công nghệ sản xuất nên quá trình sản xuất phát sinh nhiều khí thải độc hại: CO2 , NOx ,SO2 , CO…

3.2 Ứng dụng

- Phân Lân có trong Super lân phần lớn ở dạng dễ tiêu, hiệu quả nhanh, thích hợp với nhiều loại cây, loại đất

-  Lân nung chảy sử dụng thích hợp cho đất phèn ở ĐBSCL, đất đồi núi Đông Nam Bộ và miền Trung, đất bạc màu Đất càng chua phèn hiệu quả phân lân nung chảy càng cao

Phân lân cần thiết cho cây ở thời kì sinh trưởng do thúc đẩy các quá trình sinh hóa, trao đổi chất và năng lượng của thực vật Phân lân có tác dụng làm cho cành lá khỏe, hạt chắc, quả hoặc củ to.

Việc thiếu (lân, supe photphat ) làm những lá già có những mảng mầu huyết dụ (tía) Cây thiếu lân thì quá trình tổng hợp protein bị ngưng trệ và sự tích lũy đường saccaro xảy ra đồng thời Cây thiếu lân lá bị nhỏ lại và bản lá bị hẹp và có xu hướng dựng đứng Thiếu lân cây sinh trưởng chậm lại và quá trình chín cũng bị kéo dài.

Thừa lân làm cho cây chín quá sớm, không kịp tích lũy được một vụ mùa năng suất cao

 Một số lưu ý khi bón phân lân.

- Phân lân thường lâu tan, có thể tồn tại trong đất thời gian dài, nên bón lót hết định lượng theo qui trình kỹ thuật

- Nên bón phân vào lúc sáng sớm hoặc chiều mát, không bón phân lúc trời mưa hoặc dự báo sắp có mưa phân sẽ bị rửa trôi

- Không nên trộn nhiều loại phân với nhau để bón vì có thể xảy ra trường hợp làm giảm hiệu lực một số loại phân

- Không cày, xới đất sâu gây chấn thương rễ cây, không nên bón phân phân vào sát gốc cây, nhất là với những loại cây công nghiệp và cây ăn quả

LỜI KẾT