Ch--ng 1 - Sa-n xuâ-t phân lân.ppt

Chương 1 1

CHƯƠNG I: SAN XUÂT PHÂN LÂN

I. NHƯNG VÂN ĐÊ CHUNG

1. Nguyên liêu

1.1. Quăng photphat

Quặng apatit

Khoáng photphorit

Photphat thiên nhiên khác

Chương 1 2


Quăng apatit – 3CaQuăng apatit – 3Ca33(PO(PO44))22.CaX.CaX22

• Tinh thể apatit thuộc hệ lục giác, có màu sắc khác nhau (xanh, xám, vàng lục, lam, tím) tuỳ theo loại quặng.

• Tỷ trọng: 3,18 – 3,21• Nhiệt độ nóng chảy: 1400 – 15700C• Khó tan trong nước• Thành phần hóa học của tinh quặng apatit:

42,22% P2O5; 55,59% CaO; 3,77% F

Chương 1 3


Bảng thành phần của quặng photphat ở các khu vực khác nhau, sau khi làm giàu: tuyển nổi hoặc nung.

a cacbon hữu cơ; b photphat Hill, tiểu bang Queenslandc khảo sát của công ty British Sulphur Corporation, 1980d Khourigba; e Youssoufia–calcined; f khai thác hiện nay.

Chương 1 4


Apatit ở Lào Cai: Loại 1: 33 – 38% P2O5 chiếm 12,5%;

Loại 2: 24 – 26% P2O5 chiếm 45,25%;

Loại 3: 12 – 18% P2O5 chiếm 42,25%;

Loại 4: 8 – 12% P2O5

Thành phần (%) Quăng 1 Quăng 2 Tinh quăng tuyển Quăng 3 Quăng 4

P2O5 32 34 22 24 32 34 14 18 10

CaO 43 46 40 44 37 40 18 22

SiO2 8 16 5 8 12 15 46 50

Fe2O3 1,5 2 1,8 2 1,5 1,7 3,5 4

Al2O3 2 2,5 2 2,5 0,6 1 3,2 4

H2O 12 4 18 22 18

Bảng đặc tính kỹ thuật quặng apatit (Công ty Apatit VN)

Chương 1 5


Khoáng photphoritKhoáng photphorit

•Là khoáng được tạo thành do quá trình trầm tích của canxiphotphat từ nước biển.

[xCa10(PO4)6F2 + yCa10P5CO23(F, OH)3]

•Màu nâu hoặc nâu vàng.

•Ít hút ẩm, không kết dính nhưng độ phân tán kém.

Các dạng photphat thiên nhiên khác Các dạng photphat thiên nhiên khác

Phân chim, Xương động vật

Chương 1 6


1.2. Axit sunfuric

Axit sunfuric được sản xuât từ:-Lưu huỳnh-Quặng pyrit-Khí lo luyện kim-Thạch cao (kết hợp với quá trình sản xuât ximăng)-Tận dụng axit thải

Chương 1 7


Khoảng 180 triệu tân H2SO4 được sản xuât (sử dụng)/năm. Bảng tỷ lệ % sử dụng axit H2SO4 trên thế giới năm 2003 (theo Kitto, 2004).

Sử dụng % tổng tiêu thụSản xuât axit photphoric 48Sản xuât phân super photphat đơn 8Sản xuât phân amoni sunfat 7Xúc tác làm sạch dầu khí 5Chiết quặng đồng 4Sản xuât chât màu Titan dioxit 3Sản xuât giây, bột giây 2Xúc tác metyl metacrylat 2Chiết quặng tuyển niken 1Khác 20

Chương 1 8


1.3. Axit photphoric

Axit photphoric được sản xuât từ apatit theo phương pháp nhiệt và phương pháp ướt

Thành phần của axit photphoric được sản xuất theo phương pháp ươt:

22 – 48% P2O5 1,5 – 3% SO3

0,3 – 2%Fe2O3 0,5 – 1% Al2O3

0,4% CaO 0,4 – 1,8% H2SiF6

3% MgO

Chương 1 9


Quăng photphat

Điện Than cốc SiO2 H2SO4 NH3 Kali

P H3PO4 ươt

Photpho sunfua

Cl2S

Photpho clorua

H3PO4 nhiêt

Tinh chế

H3PO4

Phân bón-Dùng trực tiếp quặng-SSP; TSP; -MAP; DAP; NPK

Dẫn xuất P-Hóa chât nông nghiệp-Chống cháy -Trung gian-Phụ gia bôi trơn-Dược phẩm

Sản phẩm H3PO4

-Câp độ thực phẩm-Câp độ cola-Câp độ dược phẩm-Bán câp độ-Pyrophotphoric-Polyphotphoric

Chương 1 10


2. Đăc điểm của superphotphat đơn và kep

-Bản chât của quá trình sản xuât superphotphat

-Chât lượng của superphotphat được đánh giá qua hàm lượng P2O5 tiêu hóa (hữu hiệu, hiệu quả).

-P2O5 tiêu hóa, P2O5 tự do, P2O5 tổng.

Photphat

thiên nhiên

H 2SO 4

H3PO

4

Superphotphat đơn: 16-22% P2O5 tiêu hóa

Superphotphat kép: 44-48% P2O5 tiêu hóa

Chương 1 11


II. SAN XUÂT SUPERPHOTPHAT ĐƠN (SSP)

1. Nguyên liêu

H2SO4: 77 – 98% và quặng photphat: P2O5 ≥ 32%

2. Cơ sở hoá lý của quá trình sản xuất

Phản ứng tổng quát của quá trình phân hủy:2Ca5(PO4)3F + 7H2SO4 + 6,5H2O 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4.0.5H2O + HF

Thực tế phản ứng trên xảy ra theo 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 5CaSO4 + 3H3PO4 + HF

Giai đoạn 2: Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF

Chương 1 12


2.1. Giai đoạn 1 – Các yếu tố ảnh hưởng

a. Lượng axit H2SO4 tiêu chuẩn (Norma axit) – N

N = 1,61 [P2O5], kg H2SO4 100% /100kg photphat

b. Nồng độ của axit H2SO4Mức độ

phân hủy,

%

63% % H2SO4

Nồng độ ban đầu của axit con phụ thuộc vào phương pháp sản xuât, độ ẩm của quặng …

Trộn (3-7phút) Hoá thành (0,5-4,0h)

Ủ (2-6tuần)

Giai đoạn 1 (20-40 phút)

Giai đoạn 2

Chương 1 13


c. Nhiêt độ ban đầu của H2SO4 Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,56H2O 3H3PO4 (4,27H2O) + 5CaSO4 + HF 23,3kcal

Nhiệt độ thích hợp của axit sunfuric khi phân hủy quặng apatit theo phương pháp trộn liên tục phụ thuộc nồng độ ban đầu của nó:

H2SO4, % 64,0 65,5 67,0 68,5

Nhiệt độ,0C 65 - 75 60 - 70 55 – 65 50 - 60

theo phương pháp gián đoạn: 40 – 500C

d. Mức độ trộn lẫn các cấu tử phản ứng (5-7m/s)

Chương 1 14


e. Kích thươc hạt quăng photphat

90% < 100 mesh

f. Thời gian lưu trong thùng trộn

3 – 7 phút

g. Tạp chất trong quăng

-R2O3: (R2O3/P2O5).100% < 2 – 4%

-MgO: (MgO/P2O5).100% < 6%

-Khoáng CO32-: CO2 < 5 – 6%

-Khoáng silicat

Chương 1 15


2.2. Giai đoạn 2

•Bắt đầu xảy ra khi kết thúc giai đoạn 1

•Phân hủy 20-30% quặng con lại.

Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF

•Tốc độ phản ứng chậm.

•Quá trình xảy ra trong thùng hóa thành (0,5 – 4,0 giờ) và trong kho ủ (2 – 6 tuần).

Chương 1 16


2.3. Trung hoà SSP

a. Trung hòa bởi tác nhân rắn: Đá vôi, dolomit, bột photphorit, bột xương, serpentin …

- CaCO3 + 2H3PO4 Ca(H2PO4)2.H2O + CO2

Ca(H2PO4)2 ⇌ CaHPO4 + H3PO4

- 2Ca(OH)2 + Ca(H2PO4)2 Ca3(PO4)2.H2O + 3H2O

- Ca(OH)2 + 2CaHPO4 Ca3(PO4)2.H2O + H2O

Chương 1 17


Dựa vào phương trình phản ứng để xác định hệ số tiêu hao hóa chât trung hoa tính trên 1 đơn vị P2O5 tự do (P2O5 trong axit H3PO4) có trong ssp

Tác nhân trung hoa

Bột xương Đá vôi, đá phân, vôi

cacbonat Dolomit, silicat manhe

Tỷ lệ mol 3P2O5 : 7P2O5 CaO : P2O5 CO2 : P2O5 MgO : P2O5

Hệ số tiêu hao (kg / 1kgP2O5)

0,429 0,394 0,310 0,282

Chương 1 18


b. Trung hòa bởi tác nhân khí (amon hóa): là phương pháp hiệu quả, nâng cao chât lượng của ssp do tạo hợp chât chứa đạm (2-3% đạm)

- NH3 + H3PO4 NH4H2PO4 + 27 Kcal 0,24kgNH3 1kgP2O5

- 2NH3 + H3PO4 (NH4)2HPO4

0,48kgNH3 1kgP2O5

- (NH4)2HPO4 + CaSO4 (NH4)2SO4 + CaHPO4

3. Các phương pháp sản xuất SSP

3.1. Phương pháp gián đoạn

Chương 1 19


Quặng photphat

Phễu chứa quặng

H2SO4

Cân axitCân quặng

Bể trộn

Thùng hoá thành

Máy cắt

Chương 1 20


3.2. Phương pháp liên tục

Quặng photphat

Silo chứa quặng

Phễu chảy tràng

Gầu nâng

Vít tải

Cân nạp liệu

Khí thải

Tháp rửa khí

Nước

Dung dịch axit flosilicic

Thiết bị phân huỷ

Băng tải lát

Kho

Khói thải

Băng tải đai

H2SO4

NướcTB trộn hình nón

Chương 1 21


Ưu điểm của SSP

-Quá trình sản xuât đơn giản, vốn đầu tư thâp. Phù hợp với quy mô sản xuât vừa và nhỏ

-Có thể tận dụng axit H2SO4 thải

-Cung câp các nguyên tố trung lượng trong phân: Canxi và Lưu huỳnh

Nhược điểm của SSP

-Hàm lượng P2O5 thâp làm tăng chi phí đóng gói, vận chuyển, lưu trữ, sử dụng.

Chương 1 22


III. SAN XUÂT SUPERPHOTPHAT KÉP (TSP)

1. Nguyên liêu

H3PO4: 38 – 52%

Quặng photphat: 95 – 98% < 100 mesh

2. Cơ sở hoá lý của quá trình sản xuất

Phản ứng của quá trình phân hủy:

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 + H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 172,58 Kcal

Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF

Chương 1 23


Lượng axit tiêu tốn2 5 2 5

2 5 2 5

soá mol P O trong axit + soá mol P O trong quaëng = 0,95 1,0

soá mol CaO trong quaëng

hoaëc

khoái löôïng P O trong axit + khoái löôïng P O trong quaëng = 2,41 2,54

khoái löôïng CaO trong quaëng

Chương 1 24


3. Các phương pháp sản xuất TSP3.1. Phương pháp ROP – TSP (Run-Of-Pile TSP)

Axit photphoric

Van từ

Vít câp liệuCân câp liệu

TB trộn hình nón

Quặng photphat

Băng tải đai

Thiết bị phân huỷ

Thùng quặng

Nước

Tháp rửa

Nước thải

Khí thải

Kho ủ

Vít câp liệu

5 – 10 phút

3 – 6 tuần

Chương 1 25

Quá trình tạo hạt ROP – TSP sau khi nghiên


TSP đãnghiền

Sàng

Máynghiền

Phễu chảy tràng

Cân câp liệu

AirFuel

Về kho

Quá cỡ

Máy nghiền

Tuần hoàn

Dryer

SteamWater

Water

Tháp rửa khói

Khí thải

Nước thải

Chương 1 26


3.2. Phương pháp tạo hạt TSP trực tiếp(quá trình tạo hạt TSP ex-Den)

25 – 45 phút

4-6%W

Chương 1 27


3.3. Phương pháp tạo hạt TSP trực tiếp từ bùnH3PO4 (38-40% P2O5)

TB phản ứng(900C, khuây, 30’)

Sàng đánh bóng

Về kho

Tỷ lệ tuần hoàn : sản phẩm = 10-12 : 1 (Blunger) = 8 : 1 (Rotary drum)

Chương 1 28


Ưu điểm của TSP

-Hàm lượng P2O5 cao nhât (44 – 48% P2O5)

-Một phần hàm lượng P2O5 được bắt nguồn trực tiếp từ quặng phosphate, một nguồn chi phí tương đối thâp.

-Cùng một lượng nhât định của axit photphoric, thì tạo ra lượng P2O5 trong TSP cao hơn so với ammonium phosphate.

-Quy trình đơn giản, vốn đầu tư nhỏ.

Chương 1 29


Nhược điểm của TSP

-Tổng hàm lượng dinh dưỡng thâp hơn so với amoni phốt phát.

-Tính axit của nó có thể gây ra sự hư hỏng một số loại bao.

-Không thích hợp để trộn với urê vì những phản ứng gây ra sự suy thoái phân.

Ch--ng 1 - Sa-n xuâ-t phân lân.ppt

Documents

Transcript of Ch--ng 1 - Sa-n xuâ-t phân lân.ppt