II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT 1 Đặc tính của sản phẩm Supe Photphat đơn
f.Trung hoà supephotphat
Supe tươi ra khỏi phòng hoá thành còn chưa 1 lượng Axít H3PO4 tự do ứng với hàm lượng P2O5 tự do có trong supe từ 10.5-12.5% khối lượng, sự tồn tại H3PO4 trong supe làm cho sản phẩm có tính hút ẩm làm ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý của sản phẩm, làm ăn mòn, phá huỷ phương tiện vẫn chuyển nó. Do đó phải trung hoà lượng Axít tự do này băng bột xương, bột Apatít, bột đá vôi, bột đôlômit.
Mặt khác lượng Apatít còn lại bị bao bọc bởi màng CaSO4 và Ca(H2PO4)2. H2O do đó phản ứng giữa 2 pha L:R bị cản trở. Vì vậy ta sử dụng quặng Apatít để trung hoà supe tươi (quặng tuyển)
Khi trung hoà bằng các chất không chứa photpho thì hàm lượng P2O5 hữu hiệu tăng. Nếu lượng chất trung hoà dư thì hàm lượng P2O5 giảm.
Khi trung hoà đúng liều lượng Apatít, supephotphat của công ty đạt tiêu chuẩn sau: - Hàm lượng P2O5 hữu hiệu: ≥16%
- Hàm lượng P2O5 tự do: ≤4% - Độ ẩm: ≤13%
3.3. Định lượng Apatít và Axít sunfuríc
Lượng Axít sunfuríc 100% dùng để phân hủy 100 phần trọng lượng Apatít khô tuyệt đối gọi là tiêu chuẩn Axít.
Tiêu chuẩn Axít trong thực tế sản xuất thường cao hơn lý thuyết và được xác định bằng thực nghiệm.
Lượng Axít tiêu chuẩn này được tính toán theo các phương trình phản ứng của H2SO4 với các thành phần chính có trong quặng Apatít như: Ca5F(PO4)3,CaMg(CO3)2,Fe2O3,Al2O3…
+ Phản ứng phân hủy Flo Apatít:
Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 6.5H2O = 3Ca( H2PO4)2.H2O + 7CaSO4.1/2H2O + 2HF 3P2O5 7H2SO4
3×142 7×98
Trong mỗi đơn vị P2O5 trong quặngcần 7×98/ 3×142 =1.61 đợn vị Axít H2SO4 100% +Phản ứng phân hủy CaMg(CO3)2 :
CaMg(CO3)2 + 2H2SO4 = CaSO4 + 2CO2 + H2O Mỗi đơn vị CO2 cần : 2×98/2×44 = 2.23 đơn vị H2SO4
+ Phản ứng phân hủy Fe2O3 :
Fe2O3 + H2SO4 + Ca(HPO4)2 = FePO4 + CaSO4 + 3H2O Mỗi đơn vị Fe2O3 cần :98/160 =0.61 đơn vị H2SO4
+ Phản ứng phân hủy Al2O3 :
Al2O3 + H2SO4 + Ca(HPO4)2 = AlPO4 + CaSO4 + 3H2O Mỗi đơn vị Al2O cần : 98/102 =0.96 đơn vị H2SO4
Khi biết thành phần quặng ta sẽ tính được tiêu chuẩn Axít. Trong thực tế sản xuất tiêu chuẩn Axít thường cao hơn lý thuyết 6 ÷10% để đảm bảo có sự tiếp xúc tốt giữa hai pha rắn và pha lỏng và phân hủy hết các tạp chất khác chưa tính đến. Lượng Axít càng cao thì mức phân hủy càng lớn.
Công thức xác định hệ số phân hủy giai đoạn I : K1 = 70.
No N
K1: mức phân hủy giai đoạn I.
N,No : Lượng Axít tiêu chuẩn thực tế và lý thuyết
Khi dùng tiêu chuẩn Axít cao sẽ thúc đẩy các phản ứng phụ của tạp chất để tạo thành CaSO4 nhiều lên và nhanh chóng kết tinh để hình thành màng bao bọc lấy các hạt Apatít làm cản trở quá trình phân hủy của Axít với quặng ở giai đoạn II làm tăng mức chi phí Axít, làm cho Axít tự do trong supe tăng cao,tốn lượng bột trung hòa làm cho P2O5 hữu hiệu giảm, supe bị dính bết,vón cục kết hợp giữa lý thuyết và thực tế sản xuất đối với quặng Apatít lào cai 32÷33% P2O5 tiêu chuẩn Axít thích hợp là 66÷69.