- Là loại phân lân phổ biến nhất, có thành phần chủ yếu gồm các muối của axit octo photphoric, axit sunfuric, một lượng axit octo photphoric tự do
5.2.1. Công đoạn dỡ quặng
Quặng apatit từ Lào Cai được vận chuyển bằng những toa xe lửa về Công ty được dỡ xuống và vận chuyển vào kho apatit.
Gồm có 3 loại quặng:
Quặng apatit nguyên khai loại được vận chuyển đến toa N. Quặng apatit nguyên khai loại 3 được vận chuyển đến toa N. Quặng tuyển có độ ẩm 15 ÷ 18 % được vận chuyển bằng toa H.
Các toa quặng được đầu máy kéo vào khu dỡ của xí nghiệp, sau đó từng toa quặng ngun khai và quặng tuyển sẽ được bộ phận tời kéo toa di chuyển vào đúng vị trí dỡ.
Đối với quặng nguyên khai, sau khi toa quặng đã vào vị trí dỡ, quặng trên toa được bàn ủi của máy ủi quặng nguyên khai ủi xuống bunke. Quặng có kích thước nhỏ hơn 200x200 mm lọt qua mặt sàng trên bunke. Quặng từ bunke được băng tải cao su dưới bunke vận chuyển đổ vào máy nghiền má. Tại đây quặng có kích thước > 100x100 mm được máy nghiền má đập nhỏ sau đó cùng với quặng có kích thước < 100x100 mm đổ xuống băng tải cao su máy nghiền má và được vận chuyển vào kho apatit nguyên khai.
Đối với quặng tuyển, sau khi toa quặng đã vào vị trí dỡ, quặng trên toa được cầu trục 10 tấn dỡ ở kho ngoài, sau khi ráo nước lại được cầu múc lên bunke và được băng tải cao su vận chuyển vào kho apatit tuyển. Một phần quặng đã ráo
nước tại kho ngoài, được cầu trục 10 tấn múc lên bunke quặng trung hồ. Sau đó nhờ hai băng tải cao su vận chuyển sang kho supe để trung hoà.
Quặng apatit nguyên khai và tuyển sau khi đổ vào kho được hai cầu trục 5 tấn múc lên và đổ thành từng đống trong các gian kho hợp lý.
5.2.2. Công đoạn sấy nghiền
5.2.2.1. Công đoạn sấy nghiền sơ bộ
Quặng apatit nguyên khai loại 1 và loại 3 từ trong kho được cầu trục trộn với nhau theo tỷ lệ 59 % loại 1 và 7 % loại 3, múc lên các bunke chứa các hệ thống máy cung cấp xích, từ các bunke chứa, quặng được định lượng theo năng suất quặng cần sấy rồi được hệ thống băng tải xích vận chuyển đổ xuống hệ thống băng tải cao su.
Từ hệ thống các băng tải cao su vận chuyển quặng, quặng apatit theo ống dẫn quặng đổ vào thùng sấy. Quặng được sấy đến độ ẩm 1,5 ÷ 3 %.
Từ bunke than tại các lò đốt, than được xả xuống sàn thành đống và được làm ẩm, sau đó được tung vào lị bằng xẻng. Người ta dùng quạt thổi lị để cung cấp gió cho lị đốt. Khí nóng ở lị đốt vào thùng sấy có nhiệt độ từ 350 ÷ 800 °C, nhờ quạt hút ở cuối hệ thống được vận chuyển sang thùng sấy để sấy quặng sau khi đã lắng bụi than và xỉ bay theo khí tại ngăn lắng của lị đốt. Lị làm việc dưới áp suất âm 5 ÷ 10 mm H2O nhờ quạt hút. Khí nóng ra khỏi thùng sấy có nhiệt độ từ 100 ÷ 110 °C.
Để vật liệu sau khi sấy có máy nghiền khơng q nóng, ở đây ta thực hiện biện pháp sấy xuôi chiều, vật liệu ẩm và khí nóng cùng vào đầu thùng sấy, vật liệu khơ và khí nguội ra ở phía cuối thùng sấy.
Quặng tuyển có độ ẩm 15 ÷ 18 % từ kho chứa được múc lên bunke của hệ thống sấy 1, qua băng tải xích định lượng xuống băng tải cao su, sau đó qua băng tải cao su tắt sấy 1 khơng qua máy sấy rồi vào băng tải 57-1 sang trộn với apatit
nguyên khai qua sấy nghiền thành hỗn hợp có độ ẩm 10 ÷ 12 % vào bunke điều chế.
Sau sấy nguyên khai: sau khi được sấy tới độ ẩm 1,5 ÷ 3 %, quặng ra khỏi thùng sấy được đổ vào máy búa. Tại đây nhờ các lá búa quặng được đập nhỏ sơ bộ từ kích thước < 100x100 mm xuống cịn 15÷30 mm. Quặng apatit có kích thước đạt tiêu chuẩn qua ghi sàng xuống băng tải cao su và được vận chuyển vào máy nghiền bi, còn quặng to tiếp tục được các lá búa đập tiếp.
Khí có bụi quặng apatit và bụi được dẫn vào hệ thống xiclon theo phương tiếp tuyến, chúng được lắng chủ yếu tại xiclon nhóm 4 và xiclon nhóm 2 trước nhóm 4. Apatit do xiclon lắng xuống được đưa xuống băng tải quặng sau sấy.
Khí và bụi còn lại đưa vào thiết bị khử bụi màng nước và đi vào thiết bị tách giọt hình trụ theo phương tiếp tuyến. Nước và các hạt bụi bị thấm ướt được lắng lại ở thành thiết bị chảy xuống đáy theo đường ống ra ao lắng tuần hồn. Khí đã được làm sạch bụi theo ống khói thải ra ngồi trời.
5.2.2.2. Cơng đoạn nghiền mịn
Quặng apatit sau khi qua máy nghiền bùa được vận chuyển đổ vào máy nghiền bi để nghiền mịn.
Sau khi qua máy nghiền bi, quặng được nghiền nhỏ nhờ lực va đập giữa bi thép có đường kính Φ 40 ÷ Φ 70 và vỏ đệm ở thành máy nghiền và được đưa lên sàng phân ly tĩnh đặt phía trên máy nghiền nhờ quạt cao áp nghiền ở phía cuối hệ thống. Trong thiết bị phân ly, các hạt to mất động năng sẽ rơi xuống quay trở về máy nghiền, khơng khí lẫn bột mịn sẽ đi theo đường tiếp tuyến vào thiết bị lọc bụi tĩnh. Bột nhỏ có kích thước < 0,16 mm sẽ tiếp tục đi sang xiclon đơn lắng bụi, cịn hạt to sẽ rơi xuống đáy cơn và quay trở lại máy nghiền để tiếp tục được nghiền nhỏ.
Khí lẫn bột sau khi qua xiclon đơn Φ 1600 sẽ lắng phần lớn bột mịn tại đó, sau đó tiếp tục đi qua nhóm xiclon 6 để lắng tiếp bột mịn còn lại.
Bột apatit tiếp tục được các băng tải cao su, gầu nâng lớn nghiền, gầu nâng nhỏ, gầu nâng lớn điều chế, các vít xoắn vận chuyển sang bunke trung gian bộ phận điều chế.
Khí ra khỏi xiclon nhóm 6 qua quạt hút. Khí ra khỏi quạt hút chia làm hai đường: 1/3 lượng khí được đưa trở lại máy nghiền bi, cịn 2/3 lượng khí cịn lại được đưa qua thiết bị sủi bọt làm sạch khí trước khi phóng khơng. Bột apatit lắng tại sủi bọt được dẫn ra ao tuần hoàn để thu hồi apatit và tuần hoàn nước sủi bọt.
5.2.3. Công đoạn điều chế supe photphat
5.2.3.1. Điều chế và trung hoà supe tươi đợt I
Quặng apatit nguyên khai sau sấy nghiền có độ ẩm 1 ÷ 2 % và cỡ hạt 95 % qua sàng 0,16 mm trộn với quặng tuyển khơng sấy có độ ẩm 15÷22 % và kích thước cỡ hạt 0,074 mm thành hỗn hợp có độ ẩm 10÷21 %, được vận chuyển vào bunke trung gian bộ phận điều chế.
Axit sunfuric có nồng độ từ 75 ÷ 90 % được bơm từ kho chứa. Từ thùng chứa axit được bơm lên thùng cao vị, qua hệ thống định lượng vào thùng trộn.
Hỗn hợp apatit từ bunke trung gian được định lượng xuống thùng trộn nhờ hệ thống băng cân định lượng.
Trộn axit với apatit được thực hiện trong thùng trộn nhờ các que khuấy có tốc độ cao. Những que này có nhiệm vụ trộn thật đều axit và apatit để cho phản ứng của giai đoạn I được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng. Nồng độ axit trộn là 67 ÷ 68 % (cho quặng apatit khô), thời gian lưu lại của bột sệt trong thùng trộn là 3÷5 phút và nhiệt độ của bột sệt ra khỏi thùng trộn là 110÷115°C.
Sau đó bột sệt được tháo xuống phịng hố thành. Bột sệt sẽ ủ thành supe trong hoá thành khoảng từ 1h30 phút đến 2h. Sau khi xuống phịng hố thành khoảng 20 phút thì giai đoạn I kết thúc, hệ số phân huỷ K1 = 70÷77% và bắt đầu giai đoạn hai của quá trình điều chế supe. Giai đoạn II kéo dài tiếp tục tại kho ủ.
Lượng supe trong phịng hố thành được khống chế nhỏ hơn 2/3 chiều cao phịng hố thành.
Supe ra khỏi phịng hố thành cịn một lượng P2O5 tự do nằm trong pha lỏng
(chiếm khoảng 10 ÷ 12,5 % khối lượng supe) chưa phản ứng do pha lỏng bão hồ mono canxiphotphat và một số muối khác. Vì vậy, ta sử dụng quặng apatit để trung hoà supe tươi và supe trước khi ra kho được đánh tung. Việc trung hoà supe tươi đợt I được thực hiện ngay trên băng tải vận chuyển supe tươi ra kho ủ. Bột apatit dùng để trung hồ đợt I là hỗn hợp giữa bột khơ lấy từ băng tải cao su vận chuyển bột sau nghiền mịn ra kho và quặng apatit tuyển sang kho đã được ủ để giảm độ ẩm. Hỗn hợp quặng được cầu trục số I kho ủ múc đổ lên bunke trung hồ đợt I nhờ hệ thống cung cấp xích định lượng xuống hai băng tải cao su và được đổ vào băng tải supe tươi, lượng bột sử dụng để trung hoà đợt I cho supe tươi là 20 %. Bột apatit trung hoà sẽ cùng với supe tươi được cắt từ phịng hố thành xuống có nhiệt độ 80÷90°C và được tung cùng supe vào kho ủ bằng máy đánh tơi.
Do phản ứng tiếp tục xảy ra nên nhiệt độ khối phản ứng lại tăng lên khoảng 50 °C, hàm lượng P2O5 tự do cịn cao 5÷7%. Vì vậy ta cần tiếp tục trung hồ lần II (lượng bột này chiếm 80% tổng lượng bột cần trung hồ) và dùng cần trục đảo trộn để thốt hơi nước và hạ nhiệt độ khối supe, tăng tốc độ cho phản ứng giai đoạn II
Phản ứng trung hoà
Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF
5.2.3.2. Hấp thụ khí Flo
Hỗn hợp khí bao gồm: khơng khí, hơi nước, CO2, SiF4 được hút từ phịng hố thành và thùng trộn bởi quạt hút khí cao áp, khí này được dẫn qua hệ thống hấp thụ để tách Flo.
Lượng F thoát ra từ quặng ở dạng hợp chất SiF4 tác dụng với nước theo phương trình sau:
Sau khi ra thùng trộn, hố thành, hỗn hợp khí được dẫn qua đường ống nghiêng từ hố thành đến phịng hấp thụ (phải đảm bảo nhiệt độ của khí trong ống > 65°C), ra khỏi ống khí được dẫn sang hệ thống hấp thụ.
Q trình hấp thụ được tiến hành qua hai cấp là phòng hấp thụ và tháp hấp thụ. Flo được hấp thụ chủ yếu trong phịng hấp thụ.
- Phịng hấp thụ có trục vẩy
Khí đi qua các gian liên tục và được rửa bằng axit H2SiF6 loãng. Axit loãng
từ tháp hấp thụ số I được bổ sung vào phòng hấp thụ và chuyển động ngược chiều với khí. Phần axit đã đạt nồng độ 8 ÷ 12 % chảy ra bể, sau khi lắng keo silíc sơ bộ được bơm vận chuyển về thùng chứa axit H2SiF6. Phần keo silíc lắng đọng trong phịng hấp thụ và trong các bể định kỳ được làm sạch.
- Tháp hấp thụ: có 2 tháp
Khí ra khỏi phịng hấp thụ được dẫn vào tháp hấp thụ số I. Tháp hấp thụ theo nguyên lý ngược chiều, nước phun thành mù từ trên xuống, nước được bơm tuần hoàn. Tại tháp hấp thụ số I có bổ sung axit lỗng. Khí sau khi ra khỏi tháp hấp thụ số I được đi qua tháp tách giọt đi vào tháp hấp thụ số II.
Nguyên lý làm việc của tháp hấp thụ số II tương tự như tháp số I, tại tháp số II được bổ sung bằng nước sạch.
Phần axit lẫn SiO2.H2O ở dạng keo bám vào trên các đường ống dẫn khí và tháp hấp thụ, phịng hấp thụ, các bể chứa axit, thùng chứa axit định kỳ được đào và thơng rửa. Flo thu được trong phịng và tháp hấp thụ ở dạng H2SiF6, hiệu suất hấp
thụ F trong hỗn hợp khí tại hệ thống hấp thụ khơng ít hơn 98%.
Khí sau khi ra khỏi tháp hấp thụ đi qua quạt hút rồi thải ra ngoài qua ống khói. Axit H2SiF6 thu được từ hệ thống hấp thụ được đưa sang bộ phận sản xuất Na2SiF6.
Trong trường hợp sản xuất Na2SiF6 ít thì H2SiF6 được trung hồ bằng sữa vơi trước khi thải bỏ. Vôi được chở bằng cơng nơng từ Xí nghiệp NPK 1 tới xí
nghiệp Supe được đổ thành đống, sau đó được tơi trong thùng nhờ hệ thống nước và hơi nước, sữa vôi sau khi tôi được khuấy đều rồi được định lượng để trung hoà nước thải khu điều chế và khu sản xuất Na2SiF6 trước khi thải.
Các phản ứng xảy ra tại bộ phận trung hoà: CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O Ca(OH)2 + H2SiF6 = CaSiF6 + H2O
5.2.4. Ủ, đảo trộn supe trong kho và trung hoà đợt II
Supe và apatit sau khi trung hoà đợt I được máy đánh tơi tung ra kho, rồi được cầu trục I múc đổ thành từng đống ở trong kho. Sau 2 ÷ 3 ngày tung supe vào kho supe cịn chứa một lượng axit tự do 7 ÷ 8 %, vì vậy cầu II tiếp tục đưa quặng apatit vào supe để thực hiện q trình trung hồ đợt II và đảo trộn lần I. Sau 3 ÷ 4 ngày đảo trộn lần I, supe tiếp tục được cầu III đảo trộn lần II ra cạnh khu vực sàng nghiền supe. Sau 5 ÷ 8 ngày sau khi đảo trộn lần II, sản phẩm supe lân đã đạt tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ được cầu trục số III hoặc IV múc đi sàng, nghiền, đánh tung trước khi cấp NPK, bán ngoài.