thí nghiệm
Axit thu được sau cô đặc ở trên có hàm lượng P2O5 40% được trung hòa bằng dung dịch NH3 25% cho đến pH gần 7. Xác định lượng NH3 cần thiết khi trung hòa : Thể tích dung dịch axit sau lọc có hàm lượng P2O5 40% là 100 ml cho mỗi thí nghiệm. Lượng NH3 cần thiết khi trung hòa được đánh giá dựa trên sự đo pH của dung dịch trong quá trình trung hòa đến pH 6,5 – 6,8 . Các kết quả về sự thay pH của dung dịch và lượng NH3 cần thiết khi trung hòa được chỉ ra ở bảng 3.8
Bảng 3.8 : Kết quả xác định lượng NH3 cần thiết khi trung hòa
pH 4 5 6 6 > 6 7
VNH3 25%, mL
114 131,2 147 192 224 262
Nhận xét :
Khi thể tích NH3 25% = 147 mLbắtđầu xuất hiện kết tủa trắng đục. Kết tủa ngày càng nhiều khi tiếp tục thêm amoniac. Các kết tủa này chủ yếu là nhôm photphat, sắt photphat.
Dựa vào kết quả trên, thể tích NH3 25% cần thiết khi trung hòa 100 ml axit 40% P2O5 là 260 ml.
Việc điều chế DAP trong phòng thí nghiệm sử dụng amoniac 25% là loảng hơn nhiều. Lượng nước có trong 260 mL amoniac 25% ( = 0,9 gam /ml) là 175 ml. Do vậy cần phải cô đặc và sấy hỗn hợp phản ứng sau trung hòa.
Tiến hành cô đặc và sấy bùn sệt thu được ở nhiệt độ 650C, thỉnh thoảng có đão trộn cho đến khô và nghiền thành bột qua sàng 0,6 mm thu được DAP dạng bột. Lượng bột này được quay vòng phối liệu với bùn sệt ở
mẽ tiếp theo trước khi sấy. Và cả 2 mẽ bột này lại được tuần hoàn tiếp cho mẽ sệt thứ 3.
Tạo hạt cho DAP bột : Tiến hành vê viên bột khô thu được khi trộn với một lượng nhỏ bùn nhão sau trung hòa. Đánh tơi và cho vào máy vê viên tạo hạt. Kết quả cho thấy bùn nhão sau trung hòa có khả năng kết dính tốt khi tạo hạt. Hạt sau vê viên được sấy khô ở 600C và rây để chọn cỡ hạt cần thiết.Dựa trên khối lượng bột thu được so với khối lượng tính toán theo lượng amoniac hay P2O5 sử dụng, tính được hiệu suất thực tế và % mất mát amoniac khi trung hòa, cô đặc và sấy ( lương amoniac thoát ra này được thu hồi hiệu quả khi cho khí thoát ra đi qua dung dịch axit sunfuric) và thành phần phân bón thu được.
Các kết quả trên được tóm tắt ở bảng 3.9 sau
Bảng 3.9 : Kết quả nghiên cứu sản xuất DAP từ axit photphoric thu được (tính cho 100 mL axit 40% P2O5 ) V NH3 25%, ml cần pH trung hòa Công đoạn bổ sung Hiệu suất tạo DAP, % Khi trung hòa, cô đặc và sấy Thành phần DAP 262 7 (6,8) Cô đặc và sấy sau trung hòa trước khi đánh tơi 97 % Thoát ra 3 % amoniac Đạt tiêu chuẩn thương mại N : P2O5 : K2O = 18 : 46 : 0 (2)
Kết quả phân tíchtheo phương pháp phổ tán xạ năng lượng
Elem Wt % At % --- N K 19.43 24.62
O K 55.75 61.23 MgK 1.44 1.05 AlK 0.37 0.24 SiK 1.13 0.71 P K 20.09 11.51 CaK 0.51 0.23 FeK 1.27 0.40 Total 100.00 100.00
KẾT LUẬN
Trên cơ sở các kết quả thu được, có thể rút ra các kết luận sau:
- Quặng apatit Lào cai loại II bao gồm các khoáng canxi antimon photphat florua, dolomit, calcite magie Mg0,03Ca0,97CO3 và quartz. Quặng này có hàm lượng P2O5: 22,82%, hàm lượng CaO: 42,39% và hàm lượng MgO: 4,86%. Quặng phân hủy giải phóng CO2 ở 785,5 0C với độ giảm khối lượng 13,09 %
- Việc làm giàu quặng bằng axit axetic lượng axit axetic 99% cần dùng khi hòa tách cho 100g quặng apatit loại II là 52ml. Mẫu tinh quặng thu được, tuy đạt giá trị hàm lượng photpho đạt yêu cầu, tuy nhiên tiêu tốn axit cho giai đoạn hòa tách là khá lớn và có sự bay hơi axit trong quá trình hòa tách do vậy cần phải thêm công đoạn thu hồi lượng axit bay hơi này. Ngoài ra các thành phần khác như: hàm lượng nhôm, sắt khá cao, gây khó khăn trong quá trình sản xuất axit photphoric – khó lọc rửa và làm giảm mức độ phân huỷ quặng. Hàm lượng nhôm, sắt, magie khá cao, còn gây khó khăn trong việc điều chế DAP.
- Bằng phương pháp hòa tan chọn lọc trong dung dịch HCl ở nhiệt độ 800C, thu được quặng sau làm giàu có hàm lượng P2O5 32,84 %. Quặng có hàm lượng photpho tăng 35,2% và thực thu 76 % so với quặng ban đầu. Thể tích HCl 36% cần dùng 40 mL / 100 gam quặng.
- Đã điều chế được axit photphoric theo công nghệ đihyrat. Điều kiện công nghệ cần thiết tính cho 100g quặng sau làm giàu bằng HCl là: thể tích axit sunfuric 95,6 % 50 ml, nồng độ axit photphoric tuần hoàn: 50 ml H3PO4
81,5%. trong 340 ml nước, thời gian phản ứng 3h20 và nhiệt độ hệ phản ứng cực đại 740C. Hiệu suất thu hồi photpho từ nguyên liệu là 95,6 % và số bậc rửa cần thiết là 3 bậc Thể tích nước ở mỗi bậc rửa là 200mL. Axit sau lọc có hàm lượng P2O5 21,1%, sau cô đặc đến hàm lượng P2O5 40 % có thể dùng để
chế tạo phân bón DAP dưới dạng viên có hàm lượng N : P2O5 tương ứng 19.43 : 46 % đạt tiêu chuẩn thương mại. Lượng thạch cao sau sấy ở 1000C là 140 gam CaSO4.2H2O, g.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn An (1973), Kỹ thuật phân khoáng – Tập 2, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội.
2. La Văn Bình, Trần Thị Hiền (2007), Công nghệ sản xuất phân bón vô cơ, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội.
3. Nguyễn An, Tính toán công nghệ sản xuất các chất vô cơ, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội.
4. Trung tâm nghiên cứu & ứng dụng khoa học về khoáng sản MISARC (2011), Báo cáo công nghệ nhà máy DAP số 3 – Nghiên cứu lựa chọn quy
trình công nghệ chế biến liên hợp quặng II apatit Lào Cai, sản xuất axit photphoric và tổng hợp phân bón DAP, Hà Nội.
5. Tài liệu tiêu chuẩn Việt Nam, số: TCVN 180-86
6. Viện Vật liệu xây dựng (2003), Báo cáo dự thảo tiêu chuẩn Đá vôi – Phương pháp phân tích hóa học, Quyết định số 03/2004/QĐ-BXD, Bộ xây
dựng, Hà Nội.
7. Tài liệu DAP Đình Vũ.
Tiếng Anh
8. Ayman A. El-Midany (2004), Separating dolomite from phosphate rock,
University of Florida, USA.
9. G.C.Chen, Z.L. He, P.j. Stoffella, X. E. Yang, S. Yu, D. Calvert (2006),
Use of dolomite phosphat rock (DPR) fertilizers to reduce phosphorus leaching from soil, Environmental Pollution 139(2006) 176-182, USA