XIN CHÀO QUÝ THẦY CÔ GIÁO VÀ CÁC

BẠN

Đặc điểm của phân supe phốt phát

• Supe phốt phát là một loại bột tơi, xốp, có màu xám sẫm hoặc xám nhạt• Supe phốt phát chứa hàm lượng dinh dưỡng P2O5 hòa tan trong nước là chủ yếu, còn có thêm một ít P2O5 tan được trong xitrat amôn hoặc axitxitric gọi chung là P2O5 hữu hiệu của supe

Supe phốt phát đơn: chứa P2O5 hữu hiệu tổng cộng nhỏ hơn

hoặc bằng 19%Supe phốt

phát kép: chứa hàm lượng P2O5 cao gấp đôi supe phốt phát

đơn

Tùy theo hàm

lượng P2O5 trong

sản phẩm

* Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất

Phản ứng tổng quát:2Ca5F(PO4)3 + 7 H2SO4 + 3H2O →

3Ca(H2PO4)2.H2O + 7 CaSO4 .0,5 H2O + 2 HF

Giai đoạn 1: phản ứng trao đổi giữa apatit và axit sunfuric để hình thành axit photphoricCa5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 2,5H2O → 3H3PO4 +

5CaSO4.0,5H2O + HF

 Giai đoạn 2: phản ứng tạo supe phot phat từ axit photphoric và apatit:

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

 

Giai đoạn 1: Axit sunfuric tác dụng với apatit tạo thành axit phốtphoric và canxi sunphat theo phương trình:

Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 2,5H2O → 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + HF

Canxi sunphat ngậm nửa phân tử nước biến thành Canxi sunphat khan và tách ra với tốc độ nhanh hay chậm tuỳ theo nhiệt độ và thành phần của pha lỏng.

Tuỳ theo mức độ phản ứng của giai đoạn 1 mà nồng độ axit sunfuric giảm dần và nồng độ axit phốtphoric tăng dần sau khi khuấy trộn. Bột sệt đã được tạo thành nhanh chóng chảy xuống phòng hoá thành. Khi đó khoảng 60-80% lượng axit cho vào đã tham gia phản ứng, khối bột sệt đông cứng lại.Trong thời gian ủ phòng hoá thành, phản ứng (1) tiếp tục xảy ra khoảng 20 phút cho tới khi hết H2SO4

Giai đoạn thứ II của phản ứng được bắt đầu sau khi tiêu hao toàn bộ axít H2SO4. Axít H3PO4 được tạo thành ở giai đoạn I tiếp tục phân huỷ apatit theo phản ứng:

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

Canxiđihiđrophotphat được tạo thành lúc đầu trong dung dịch và khi quá bão hoà thì bắt đầu kết tinh.

Ở giai đoạn I việc phân huỷ quặng tiến hành rất nhanh. Mức phân huỷ quặng ở cuối giai đoạn I có thể đạt tới 7080%. Tuỳ theo mức kết tinh của canxisunphat ở giai đoạn I mà khối phản ứng dần dần bị đóng rắn do những vi tinh thể canxisunphat tạo ra những bọc, trong đó chứa phần lớn pha lỏng. Việc đóng rắn xảy ra trước lúc tiêu hao hết H2SO4 và mức phân huỷ mới chỉ đạt 60%, nghĩa là trong những điều kiện ấy Ca(H2PO4)2 không thể tạo thành do có phản ứng phân huỷ:

Ca(H2PO4)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H3PO4

Như vậy Ca(H2PO4)2 sinh ra bị phá huỷ ngay thành CaSO4, tức là hai giai đoạn của quá trình tiến hành một cách liên tục chứ không song song đồng thời, Giai đoạn II của quá trình được bắt đầu trong thời kỳ ủ supe trong phòng hoá thành và kết thúc khi ủ nó trong kho với thời gian 630 ngày đêm tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu dùng cho sản xuất và điều kiện ủ ở kho.

Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn 1:

Lượng H2SO4 tiêu chuẩn:Là lượng axít H2SO4 100% cần thiết để phân huỷ 100 đơn vị khối lượng quặng apatit.Và được đánh giá qua mức phân hủy K:

K = 70* n/ no

 K1 : mức phân huỷ giai đoạn I.n0 : lượng axít tiêu chuẩn theo lý thuyết.n : lượng axít tiêu chuẩn theo thực tê.

Trên đường cong biểu diễn quan hệ giữa mức phân hủy và nồng độ axit có 2 cực đại và 1 cực tiểu ở giữa. Vị trí của chúng phụ thuộc vào dạng nguyên liệu, tỷ số rắn trên pha lỏng, nhiệt độ, thời gian và các yếu tố liên quan khác.

Khi ở nồng độ thấp, sự phân hủy của quặng bằng axit có tốc độ và mức độ phân hủy cao. Nhưng ứng dụng nồng độ thấp lại không cho phép vì lượng nước theo nó quá lớn nên sẽ không thu được sản phẩm rắn mà chỉ có bùn nhão.

Nếu phân hủy phốt phát bằng axit có nồng độ cao thì pha lỏng nhanh chóng bị quá bão hòa bởi canxi sunphat, chúng tạo thành lớp kết tinh mịn phủ toàn bộ bề mặt của hạt phốt phát. Phản ứng sẽ không thực hiện được làm sản phẩm xấu, không tơi xốp và bị dính bết.

Do vậy cần phải có được một khu vực nồng độ axit thích hợp. Tùy theo điều kiện sản xuất, chất lượng quặng, nhiệt độ phân hủy,… mà chọn nồng độ axit.

ảnh hưởng của nhiệt độ axít:Nhiệt độ axít đi vào phân huỷ quặng apatit được xác định tuỳ thuộc nồng độ của nó. Nhiệt độ thích hợp với axít 64 68% là 50 600C, axít 61% là 65 750C.

Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn 1:

Độ mịn của hạt quặng:+ Cỡ hạt quặng có ảnh hưởng lớn đến quá trình phản ứng phân huỷ apatit. Nếu quặng có cỡ hạt thô thì bề mặt riêng nhỏ, tiếp xúc với pha lỏng axit ít nên phản ứng chậm. Mặt khác tốc độ khuyếch tán axit thâm nhập vào bên trong hạt quặng chậm cũng ảnh hưởng đến quá trình phản ứng.+ Nếu quặng có cỡ hạt quá nhỏ mịn thì bề mặt riêng lớn, tiếp xúc pha lớn phản ứng xảy ra thuận tiện. Hạt quá mịn hay bị kết khối khi phản ứng, như vậy sẽ làm giảm sự tiếp xúc pha lỏng, tốc độ phân huỷ pha lỏng có thể bị giảm xuống.

Thời gian lưu lại trong thùng trộn:+ Thời gian lưu lại trong thùng trộn phụ thuộc vào nồng độ axit ban đầu, nhiệt độ và cường độ khuấy trộn.+ Thời gian lưu hỗn hợp quặng trong thùng trộn không lâu quá để tránh bùn mất độ linh động và đặc sệt. Nồng độ H2SO4 từ 66-68% thì thời gian lưu lại là 2-> 4 phút, nhiệt độ ra khỏi thùng là 110 đến 1150 C.

Cường độ khuấy trộn:

+ Khuấy trộn nhằm tăng cường tiếp xúc pha lỏng và pha rắn.+ Khuấy trộn mạnh nhằm để tránh kết khối, đóng rắn trong một thời gian nhất định. 

Tốc độ phân giải ở giai đoạn 2 chậm và kéo dài do những nguyên nhân sau:

-Những hạt quặng chưa phân giải là các hạt có kích thước lớn mà axít H3PO4 lại là axít yếu.-Lượng canxisunphát kết tinh ra quá nhiều làm cho axít H3PO4 khó tiếp xúc với hạt quặng.

- Canxidihidrophotphat tan trong dung dịch H3PO4 sẽ dần dần tạo thành dung dịch bão hoà, dẫn đến làm giảm hoạt độ của ion H+ trong pha lỏng, và tăng độ nhớt của dung dịch.- Canxidihidrophotphat tạo thành vỏ mịn bao bọc hạt quặng làm giảm sự tiếp xúc pha.

Tạo hạt supe phốt phát đơn – các ưu điểm của supe phốt phát hạt

Để tạo được hạt, supe phải được trung hòa kỹ và có độ ẩm chỉ còn 2,5 3%, axit phốtphoric tự do còn không đáng kể. Vì vậy phân bón tạo hạt có thể đưa ngay vào bón cho cây trồng.Nếu bón supe dạng bột vào đất, do ảnh hưởng của các yếu tố sinh lý, hóa học của đất sẽ dẫn đến hiện tượng thoái giảm P2O5, tức sẽ chuyển nó sang dạng P2O5 khó tan, sẽ ảnh hưởng đến việc hấp thụ dinh dưỡng của thực vật. Cụ thể:

- Đất kiềm tính có nhiều cacbonat canxi thì:Ca(H2PO4)2 + 2 CaCO3 → Ca3(PO4)2 + 2 CO2

+ 2 H2O- Đất chua do có sắt và nhôm sẽ tác dụng với Ca(H2PO4)2 tạo muối khó tan:Ca(H2PO4)2 + 2 Fe(OH)3 → Ca(OH)2 + 2

FePO4 + 4 H2OCa(H2PO4)2 + 2 Al(OH)3 → Ca(OH)2 + 2

AlPO4 + 4 H2O

Nếu độ ẩm trong sản phẩm cao thì sẽ không tạo được hạt supe và sẽ làm cho sản phẩm dễ bị kết khối, dính bết, ăn mòn các cơ cấu vận chuyển. phá hủy bao bì.Mà độ ẩm của sản phẩm chủ yếu là do sự có mặt của một lượng nhỏ axit phốtphoric tự do. Vì vậy cần phải trung hòa axit tự do bằng cách trộn với chất trung hòa dễ phân hủy như: bột xương nghiền nhỏ, phốtphoric, đá vôi, amoniac thể khí…

Bột xương và phôtphoric có thể nâng cao được hàm lượng P2O5 trong sản phẩm nhưng tốc độ trung hòa chậm ( cần 2 ngày đêm ).Đá vôi có tốc độ trung hòa nhanh nhưng lại mạng thêm tạp chất vào sản phẩm làm hàm lượng P2O5 hiệu quả trong sản phẩm giảm.Dùng amoniac để trung hòa là một phương pháp tốt nhất, supe phốt phát sau amoni hóa thành một loại bột khô, không hút ẩm, không kết khối. Đồng thời chứa thêm đạm trong supe cũng là nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho thực vật. 

Quá trình sản xuất thực hiện qua các giai đoạn sau:

Quặng apatit

Thùng sấy

Máy nghiền quặng

Thùng trộn Phòng hóa thành

ỦSản phẩm

Xử lý khí thải

Sản phẩm phụ Na2SiF6

/ HF

H2SO4 đặc

Nước sản xuất

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN!!!

Tại thùng sấy

Khí nóng được cung cấp nhờ than đốt, nhiệt độ sau khi ra khỏi đỉnh lò đốt khoảng 350 ÷ 800 oC. Khí được trộn với không khí để hạ thấp nhiệt độ vào thùng sấy 700 ≪ oC.

Khí được đi cùng chiều với quặng nhờ quạt hút.- Độ ẩm quặng ra khỏi thùng sấy cỡ 1,5 %.- Nhiệt độ khí ra khỏi thùng sấy khoảng 100 ÷ 110 oC.

Quặng thô được chuyển sang máy đập búa nhỏ đến cỡ hạt 15 ÷ 30 mm rồi mới đưa vào máy nghiền bi.- Khí nóng và bụi quặng được hệ thống quạt hút ra khỏi lò. Bụi quặng được tách ra nhờ hệ thống cyclon. Một phần khí được xử lý làm sạch rồi đẩy ra ngoài, một phần khí tuần hoàn trở lại máy sấy.

Quặng apatit từ mỏ đưa về nhà máy qua nghiền và phân loại sơ bộ sẽ được chuyển vào thùng sấy. Tại đây, để loại bỏ sắt, thép có lẫn trong quặng thì người ta dùng 1 hệ thống nam châm điện.

Tại máy nghiền bi

Quặng được định lượng đưa vào máy nghiền bi.- Thùng được quay nhờ hệ thống truyền động.- Khi thùng quay, dưới tác dụng của lực ly tâm bi và quặng bị áp sát vào mặt trong của vỏ thùng nâng lên một độ cao nhất định rồi quặng và bi rời thành thùng rơi tư do xuống sẽ va đập chà xát vật liệu, nghiền quặng thành hạt nhỏ.

Phía trên máy nghiền bi đặt một sàng phân ly tĩnh.Thiết bị phân ly tĩnh làm việc theo nguyên lý: khí có lẫn bụi quặng vào thiết bị theo phương thẳng đứng đập vào phần côn bên trong thiết bị, khi đó các hạt quặng lớn bị rơi xuống quay lại nghiền bi. Bột mịn và khí đi theo phương tiếp tuyến vào trong thiết bị lọc tĩnh.Các hạt có kích thước < 0,16 mm quay sang cyclon lắng đơn, sau đó qua cyclon nhóm 6 để tiếp tục lắng.

- Bột mịn được chuyển sang khu điều chế supe.- Khí ra khỏi thiết bị lắng được qua thiết bị lắng bụi ướt, thiết bị tách giọt làm sạch khí rồi phóng không.

Apatit và axít được trộn với nhau nhờ bộ khuấy trộn tạo điều kiện cho quá trình phản ứng phân huỷ quặng và tạo thành bùn trong thùng trộn (giai đoạn 1):Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O → 3H3PO4 + 5CaSO4 . 0,5 H2O + HF (1)Bột sệt được lưu lại trong thùng trộn từ 34 phút, sau đó được tháo xuống phòng hoà thành qua tấm chắn theo kiểu chảy tràn ở trong thùng trộn.

Axit sunfuric: nồng độ axit từ khoảng 58 đến 68%, nhiệt độ ban đầu của axit khoảng 55 đến 60 oC.

Tại đây phản ứng (1) tiếp tục xảy ra khoảng 20 phút cho tới khi hết H2SO4 thì tiếp tục xảy ra quá trình phản ứng (giai đoạn 2):

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

Bột sệt ủ ở phòng hoá thành từ 1,52 giờ tại đây khối supe phốt phát nhanh chóng bị đóng rắn và được dỡ ra khỏi phòng hoá thành nhờ hệ thống dao cắt quay ngược chiều với phòng hoá thành, supe phốt phát trong phòng hoá thành sẽ được cắt nhỏ ra và được gạt vào ống trung tâm để tụt xuống băng tải rồi chuyển qua thiết bị đánh tơi, vào kho ủ.

Việc trung hoà supe tươi đợt I được thực hiện ngay trên băng tải vận chuyển supe tươi ra kho ủ. Dùng bột trung hoà là đá vôi 98% CaCO3.CaCO3 + H3PO4 → CaHPO4 + CO2

+H2O

Tại phòng hóa thành

Quá trình ủ là quá trình phân giải apatit còn lại.Thời gian ủ cần thiết trong kho từ 621 ngày. Trong thời gian ủ supe sẽ kết hợp đảo trộn và trung hoà đợt II, Quặng trung hoà là đá vôi 98% CaCO3, số lần đảo trộn tối thiểu là 3 lần

Tại thùng sấy

Khí nóng được cung cấp nhờ than đốt, nhiệt độ sau khi ra khỏi đỉnh lò đốt khoảng 350 ÷ 800 oC. Khí được trộn với không khí để hạ thấp nhiệt độ vào thùng sấy 700 ≪ oC.

Khí được đi cùng chiều với quặng nhờ quạt hút.- Độ ẩm quặng ra khỏi thùng sấy cỡ 1,5 %.≪- Nhiệt độ khí ra khỏi thùng sấy khoảng 100 ÷ 110 oC.

Quặng thô được chuyển sang máy đập búa nhỏ đến cỡ hạt 15 ÷ 30 mm rồi mới đưa vào máy nghiền bi.- Khí nóng và bụi quặng được hệ thống quạt hút ra khỏi lò. Bụi quặng được tách ra nhờ hệ thống cyclon. Một phần khí được xử lý làm sạch rồi đẩy ra ngoài, một phần khí tuần hoàn trở lại máy sấy.

Trong giai đoạn điều chế, khí HF sinh ra từ phản ứng trong phòng hoá thành và thùng trộn phản ứng với SiO2 trong apatit tạo SiF4.

4HF + SiO2 → SiF4 + 2H2ONhờ quạt hút hỗn hợp khí từ thùng trộn và phòng hoá thành chứa khoảng 40% tổng trong apatit ở dạng hợp chất Flo được hút qua hệ thống hấp thụ, đầu tiên hỗn hợp khí qua bể hấp thụ bằng axít H2SiF6 loãng đi ngược chiều với khí.

3SiF4 + 3H2O → 2H2SiF6 + SiO2.H2O

Khí ra khỏi bể hấp thụ được đưa sang tháp hấp thụ bằng nước:H2SiF6 (khí) + H2O → H2SiF6 (lỏng)

Sẽ hấp thụ triệt để lượng khí Flo còn lại và qua thiết bị tách giọt ở trong tháp hấp thụ trước khi phóng không qua quạt. Axít chảy ra từ buồng hấp thụ có nồng độ (812%) rồi được đưa vào thùng chứa axít H2SiF6 sau đó được bơm axít, bơm sang bộ phận sản xuất thuốc trừ sâu.