- tinh quặng apatit (39% P2O5) tinh quặng phôtphorit (20% P 2 O 5 )
4.H−ớng sử dụng quặng apatit nghèo ởn −ớc ta
Quặng aptit Lào Cai hiện đ−ợc chia làm 4 loại có thành phần khoáng vật và thành phần hóa học khác nhau (bảng 14 và 15), do quá trình phong hóa nên tính chất vật lý của các loại quặng cũng khác nhau. Quặng apatit loại I và loại III th−ờng bở rời, còn quặng loại II và IV thì rắn chắc.
Bảng 14. Thành phần khoáng vật của quặng apatit Lào Cai, %
Loại quặng Apatit Đolomit Canxit Thạch anh Muscovit Grafit Loại I (apatit-thạch anh) 70-90 - - 2-10 1-2 2-10 Loại II (apatit-đolomit) 40-70 15-35 1-5 5-10 - 1-2 Loại III (apatit-thạch anh) 30-50 - - 30-40 2-1-0 - Loại IV (apatit-đolomit
thạch anh)
20-35 20-45 2-5 25-45 2-10 1-5
Bảng 15. Thành phần hóa học của quặng apatit Lào Cai, %
Loại quặng
P2O5 CaO MgO CO2 SiO2 F MnO2 CKT Loại I 28-36 33-37 0,4-0,7 0,3-0,7 7-24 1,8-2,5 0,5-0,7 8-27 Loại II 20-26 37-43 4,8-6,8 6,4-12,4 6-12 1,5-1,7 0,4-0,5 7-13 Loại III 14-16 18-20 1,4-1,6 0,4-0,5 44-48 - 0,2-0,7 52-57 Loại IV 10-13 27-29 6,8-9,2 13-17 22-28 - 0,3-0,5 24-32 Với những đặc điểm nêu trên của các loại quặng apatit Lào Cai, quặng loại II và loại IV cần đ−ợc nghiên cứu kỹ l−ỡng để định ra những h−ớng sử dụng một cách hợp lý và kinh tế nhất.
Theo chúng tôi, h−ớng sử dụng lâu dài các loại quặng apatit loại II và IV có thể nh− sau:
Quặng apatit loại II: Quặng này có thể đ−ợc chia làm 2 phần, một phần sẽ đ−ợc
làm giàu để chế biến theo ph−ơng pháp axit, còn một phần dùng để chế biến trực tiếp theo ph−ơng pháp nhiệt (nh− sản xuất phân lân nung chảy và phôtpho vàng).
Quặng apatit loại IV: Với những tiến bộ kỹ thuật sau này, chắc chắn cũng có thể
đ−ợc sử dụng trực tiếp để phối hợp với quặng apatit loại II trong sản xuất phân lân nung chảy và phôtpho vàng.
Sau đây là một số ý kiến cụ thể về vấn đề này.
4.1. Chế biến theo ph−ơng pháp axit
Theo ph−ơng pháp này, một phần quặng apatit loại II có thể đ−ợc làm giàu hoặc sử dụng trực tiếp để sản xuất axit phôtphoric trích ly. Hiện tại và trong t−ơng lai gần, khi còn quặng apatit loại III thì ph−ơng án tối −u là dùng tinh quặng tuyển từ quặng apatit loại III để sản xuất axit phôtphoric trích ly, sau đó dùng axit phôtphoric này cùng với quặng apatit loại II để sản xuất supephôtphat giàu hoặc DMCP. Các công trình nghiên cứu ở trong n−ớc và ở n−ớc ngoài đều cho thấy, khi dùng quặng apatit loại II để sản xuất axit phôtphoric trích ly thì rất dễ lọc bã phophogips, có thể do hàm l−ợng SiO2 thấp.
- Sản xuất supephôtphat giàu chứa 30-33% P2O5 hữu hiệu nh− ở Udơbekistan sẽ hiệu quả hơn sản xuất DAP, vừa tiết kiệm đ−ợc 18-20% l−ợng axit H2SO4, vừa giảm đ−ợc 35-45% l−ợng bã thải phôtphogips nh− đã nêu ở phần trên.
- Nếu sản xuất DMCP thì sẽ nâng đ−ợc hàm l−ợng P2O5 hữu hiệu trong sản phẩm lên đến 40-43%, giá thành sẽ rẻ hơn supephôtphat kép.
Điều đáng l−u ý là nếu sử dụng trực tiếp quặng apatit loại II để sản xuất supephôtphat giàu hay DMCP đều tận dụng đ−ợc l−ợng MgO có trong quặng ban đầu, vì MgO cũng là một trong những nguyên tố dinh d−ỡng cho cây trồng. Việc lựa chọn ph−ơng án sản xuất sẽ phụ thuộc vào ý định của các nhà sản xuất. Theo chúng tôi, sản phẩm DMCP sẽ phù hợp với nhiều loại đất trồng và điều kiện khí hậu, thổ nh−ỡng ở n−ớc ta.
4.2. Chế biến theo ph−ơng pháp nhiệt
Căn cứ vào thành phần khoáng vật của một số loại quặng apatit nghèo (bảng 14), chúng tôi thấy rằng có thể dùng phối hợp vài loại quặng để sản xuất phân lân nung chảy và phôtpho vàng.
4.2.1. Sản xuất phân lân nung chảy
Các công trình nghiên cứu của Viện Hóa học Công nghiệp cho thấy, chỉ dùng riêng quặng apatit loại IV cũng có thể sản xuất phân lân nung chảy (không cần bổ sung quặng secpentin), tuy nhiên chất l−ợng sản phẩm chỉ đạt 11-12% P2O5 hữu hiệu. Muốn nâng cao chất l−ợng phân lân nung chảy thì phải bổ sung thêm quặng apatit loại II và một ít quặng secpentin theo nguyên tắc : tỉ lệ mol MgO/P2O5 > 2 và tỉ số kiềm CaO + MgO/SiO2 < 3.
Kết quả thử nghiệm sản xuất trong lò công nghiệp tại Văn Điển cho thấy, có thể dùng phối liệu với thành phần nh− sau để sản xuất phân lân nung chảy đạt chất l−ợng 15% P2O5 hữu hiệu :
Quặng apatit loại II: 0,5T Quặng apatit loại IV: 0,5T Quặng secpentin: 0,3T
Nói cách khác, có thể thay thế 50% quặng apatit loại II bằng 50% quặng apatit loại IV, đồng thời giảm 50% l−ợng quặng secpentin so với khi dùng 100% quặng apatit loại II để sản xuất phân lân nung chảy.
Ph−ơng án này cho phép sử dụng trực tiếp cả quặng apatit loại II và loại IV, góp phần sử dụng nguồn quặng apatit loại IV hiện đang còn để ở ngoài bảng cân đối. Ph−ơng án này sẽ rất hiệu quả khi sản xuất phân lân nung chảy ở gần nguồn cung cấp quặng apatit (nghĩa là xa nguồn cung cấp quặng secpentin).
4.2.2. Sản xuất phôtpho vàng
Hiện tại các nhà máy sản xuất phôtpho vàng ở Lào Cai mới chỉ dùng đ−ợc phối liệu 50% quặng apatit loại I và 50% quặng apatit loại II. Theo nguyên tắc nêu trong giản đồ hệ 3 cấu tử gồm P2O5-(CaO + MgO)-(SiO2 + Al2O3) trên hình 6, chúng tôi đã tiến hành phân tích đánh giá hai loại quặng apatit nghèo phổ biến ở khu mỏ Lào Cai, có trữ l−ợng lớn đủ đảm bảo cho sản xuất phôtpho vàng ổn định lâu dài ở n−ớc ta (bảng 16).
Bảng 16. Thành phần hóa học của một số loại quặng apatit (%)
Chỉ tiêu Mẫu số 1 Mẫu số 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
P2O5 25,4 16,1 CaO 41,0 22,5 MgO 4,8 4,4 SiO2 10,1 43,0 Fe2O3 1,36 1,9 Al2O3 1,90 1,59 MnO 0,45 0,44 CO2 9,20 8,79 F 1,90 1,25 S tổng 0,46 0,09
As 0,03 0,016
C hữu cơ 0,60 0,21
Kết quả đo nhiệt độ nóng chảy cho thấy mẫu số 2 có nhiệt độ nóng chảy rất thấp, nếu phối hợp hai loại quặng này sẽ giảm đ−ợc nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp quặng.
Nhiệt độ nóng chảy, oC Nhiệt độ nóng chảy hoàn toàn, oC
Mẫu số 1 1360 1370
Mẫu số 2 1110 1120
Trên cơ sở hàm l−ợng các cấu tử trong 2 loại quặng apatit nêu trên, chúng tôi đã tính toán tỉ lệ pha trộn mẫu số 1 và mẫu số 2 là 70 : 30 để thu đ−ợc phối liệu cho sản xuất phôtpho vàng mà không cần dùng đến quặng apatit loại I. Nếu kết hợp các giải pháp kỹ thuật nh− xử lý nhiệt nguyên liệu thật tốt tr−ớc khi cho phối liệu vào lò điện thì hàm l−ợng P2O5 trong phối liệu vào lò có thể đạt tới 22,2%, trong khi tiêu chuẩn này ở Nga quy định là 18-21%.
Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế của các tác giả n−ớc ngoài, là không nhất thiết phải dùng quặng apatit chất l−ợng cao để có hàm l−ợng P2O5 cao trong phối liệu, nếu phối trộn hợp lý các loại quặng apatit nghèo hơn có thể cũng thu đ−ợc phối liệu có hàm l−ợng P2O5 thích hợp cho sản xuất phôtpho vàng theo ph−ơng pháp nhiệt điện.
Nh− vậy, một số giải pháp nêu trên có thể là h−ớng đi đúng đắn và thích hợp đối với nguồn tài nguyên apatit đa dạng nh−ng chất l−ợng thấp ở n−ớc ta.
5. Kết luận
Dựa trên những kinh nghiệm về khai thác và làm giàu các loại quặng phôtphat có nguồn gốc khác nhau với thành phần khoáng vật và thành phần hóa học rất khác nhau trên thế giới, đặc biệt là những kinh nghiệm về sử dụng và chế biến hợp lý các loại quặng phôtphat nghèo của các n−ớc, các tác giả đề xuất h−ớng sử dụng một số loại quặng apatit nghèo của khu mỏ Lào Cai, chủ yếu là quặng apatit loại II và loại IV, nh− sau :
Quặng apatit loại II có thể đ−ợc làm giàu một phần theo ph−ơng pháp tuyển nổi để sản xuất axit phôtphoric trích ly và supephôtphat giàu hoặc canxi đimonophôtphat, một phần dùng trực tiếp để sản xuất phân lân nung chảy và phôtpho vàng.
Đối với quặng apatit loại IV, cần nghiên cứu xác định công nghệ làm giàu để chế biến một phần theo ph−ơng pháp axit, còn một phần dùng trực tiếp phối hợp với quặng apatit loại II để sản xuất phân lân nung chảy và phôtpho vàng.
Các ph−ơng án cụ thể cần đ−ợc kiểm tra để lập báo cáo tiền khả thi trình các cấp quản lý phê duyệt trong thời gian tới.
Tài liệu tham khảo
1. Công nghiệp Hóa chất (2003) số 10, trang 27. 2. Công nghiệp Hóa chất (2005) số 9, trang 17. 3. www.CEH Report.
4. Công nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 2001, số 5, trang 11 5. Công nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 2002, số 4, trang 21 6. Công nghiệp Hóa chất (tiếng Nga), 2006, số 11, trang 11 7. Fertilizer International, No 389, 2002.
8. Fertilizer International, No 390, 2002.
9. Tuyển tập Công trình nghiên cứu khoa học, Viện Hóa học Công nghiệp, 2005. 10. Báo cáo khoa học, Viện Hóa học Công nghiệp, 2006.