NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ HỌC VÀ NHIỆT CỦA VIÊN ÉP QUẶNG APATIT SỬ DỤNG CHẤT ĐÓNG RẮN TINH BỘT PHỐT PHÁT HÓA

Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-----------------------------------------

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ HỌC VÀ NHIỆT CỦA VIÊN
ÉP QUẶNG APATIT SỬ DỤNG CHẤT ĐÓNG RẮN TINH BỘT PHỐT
PHÁT HÓA

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................... Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC ................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................v
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .......................................................................................2
1.1 TỔNG QUAN VỀ PHOT PHO ........................................................................2
1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của photpho nguyên tố......................................2
1.1.2 Nhu cầu sử dụng photpho ..........................................................................4
1.2. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT PHOTPHO...............8
1.2.1. Quặng apatit ..............................................................................................8
1.2.3. Đá quắc zit.................................................................................................9
1.2.4 Than cốc ...................................................................................................10
i


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

1.3. QUẶNG APATIT ..............................................................................................11
1.3.1 Đặc điểm ..................................................................................................12
1.2.2 Hàm lượng nguyên tố có giá trị của quặng apatit và sử dụng..................12
1.3.2 Phân loại ...................................................................................................13
1.3.3 Tuyển quặng, trữ lượng và khai thác .......................................................15
1.3.4 Thành phần hóa học .................................................................................16
1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU............................................................................17
1.4.1 Quặng apatit loại II Lào Cai .....................................................................17
1.4.2 Các phương pháp đóng rắn ......................................................................19
1.4.3 Đo độ cứng quặng đóng rắn .....................................................................22
1.4.4 Phân tích nhiệt của quặng đóng rắn .........................................................25
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM................................................................................29
2.1 DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT ..........................................................................29
2.1.1 Dụng cụ ....................................................................................................29
2.1.2 Hóa chất ...................................................................................................29
2.2 QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHẤT KẾT DÍNH TINH BỘT PHỐT PHÁT HĨA
(TBP) .....................................................................................................................30
2.2.1 Vật liệu .....................................................................................................30
2.2.2 Quy trình thực nghiệm .............................................................................30
2.2.3 Các bước chế tạo tinh bột phốt phát hóa ..................................................32
2.3 QUY TRÌNH KẾT KHỐI QUẶNG................................................................34
2.3.1 Vật liệu .....................................................................................................34
2.3.2 Quy trình thực nghiệm .............................................................................36
2.4 XỬ LÝ MẪU VÀ ĐO MẪU ..........................................................................38
2.4.1 Khảo sát độ cứng ......................................................................................38
2.4.2 Phân tích nhiệt vi sai (DTA) ....................................................................39
2.4.3 Phân tích nhiệt trọng (TG) .......................................................................42
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................44

3.1 Các kết quả mẫu thành phẩm ..........................................................................44
ii


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

3.1.1 Mẫu chất kết dính (TBP) ..........................................................................44
3.1.2 Mẫu quặng apatit kết khối ........................................................................44
3.2 Kết quả đo độ cứng và phân tích nhiệt ............................................................47
3.2.1 Khảo sát độ cứng ......................................................................................47
3.2.2 Quét nhiệt vi sai (DTA) ...........................................................................48
3.2.3 Đo nhiệt trọng (TG) .................................................................................53
KẾT LUẬN ...............................................................................................................56

iii


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Photpho và quang phổ vạch của photpho ........................................ 2
Hình 1. 2: Photpho trong đời sống .................................................................... 5
Hình 1. 3: Sản lượng đá phốt phát trên thế giới từ 1910 – 2016 ..................... 7
Hình 1. 4: Tinh thể quặng apatit ....................................................................... 8
Hình 1. 5: Đá quatzit ....................................................................................... 10
Hình 1. 6: Than cốc ......................................................................................... 11

Hình 1. 7: Quặng apatit Lào Cai ..................................................................... 12
Hình 1. 8: Máy ép thủy lực (Minh họa) .......................................................... 20
Hình 1. 9: Phối liệu đã vê viên ........................................................................ 21
Hình 1. 10: Dây chuyền máy vê viên .............................................................. 21
Hình 1. 11: Lị thiêu kết (Minh Họa) .............................................................. 22
Hình 1. 12: Dây chuyền và hệ thống sau thiêu kết (Minh Họa) ..................... 22
Hình 1. 13: Máy đo độ cứng Rockwell điện tử MITUTOYO HR-400/500 (Minh
họa) .................................................................................................................. 23
Hình 1. 14: Máy đo độ cứng Rockwell đồng hồ MITUTOYO HR-200 ........ 24
Hình 1. 15: Máy đo độ cứng đa năng ZHU/Zwickiline (Minh họa) ............... 24
Hình 1. 16: Máy phân tích nhiệt trọng lượng vi sai (TG-DTA) ..................... 27
Hình 1. 17: Máy phân tích nhiệt đồng thời (TG/DSC 3+) .............................. 28
Hình 2. 1: Q trình mơ tả phản ứng phốt phát hóa ....................................... 32
Hình 2. 2: Tinh bột phốt phát hóa lẫn tạp chất................................................ 34
Hình 2. 3: Tinh bột phốt phát hóa ................................................................... 34
Hình 2. 4: Mẫu tiến hành đo độ cứng ............................................................. 39
Hình 2. 5: Mẫu 3% đã xử lý nghiền nhỏ ......................................................... 40
Hình 2. 6: Mẫu 3% tinh bột phốt phát hóa đã xử lý đóng gói ........................ 40
Hình 2. 7: Ví dụ một đường cong tiêu biểu .................................................... 41
iv


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 2. 8: Mẫu 3% .......................................................................................... 42
Hình 2. 9: Mẫu 5% .......................................................................................... 42
Hình 2. 10: Ví dụ đường cong tiêu biểu.......................................................... 43

Hình 3. 1: Tinh bột phốt phát hóa ................................................................... 44
Hình 3. 2: Quặng đã xử lý ép viên hình trụ (% TBP từ 7-1) .......................... 45
Hình 3. 3: Quặng đã xử lý ép viên hình trụ (% TBP từ 8-2) .......................... 45
Hình 3. 4: Các mẫu vê viên cùng với mẫu ép (% TBP 7-1) ........................... 46
Hình 3. 5: Các mẫu vê viên cùng với mẫu ép (% TBP 8-2) ........................... 46
Hình 3. 6: Biểu đồ DTA 3%............................................................................ 49
Hình 3. 7: Biểu đồ DTA mẫu 3% đầy đủ ........................................................ 50
Hình 3. 8: Biểu đồ phân tích nhiệt vi sai mẫu 5% .......................................... 52

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1: Trữ lượng các loại quặng apatit Lào Cai ....................................... 15
Bảng 1. 2: Thành phần hóa học và khống vật trung bình của các loại quặng
apatit Lào Cai .................................................................................................. 16
Bảng 1. 3: Thành phần hóa học quặng apatit Lào Cai .................................... 18

Bảng 2. 1 Bảng dụng cụ .................................................................................. 29
Bảng 2. 2: Bảng hóa chất ................................................................................ 29
Bảng 3. 1: Kết quả thực nghiệm về khả năng chịu va đập từ độ cao 3m của
quặng apatit sau kết khối ................................................................................. 47
Bảng 3. 2: Kết quả phân tích nhiệt vi sai DTA 3%......................................... 48
Bảng 3. 3: Bảng kết quả phân tích nhiệt vi sai mẫu 5% ................................. 51
v


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 3. 4: Bảng kết quả phân tích nhiệt trọng TG mẫu 3% ........................... 53
Bảng 3. 5: Bảng kết quả phân tích nhiệt trọng TG mẫu 5% ........................... 54

vi


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI NĨI ĐẦU
Một trong những ngành có sự đóng góp to lớn đến ngành cơng nghiệp
thế giới nói chung và nước ta nói riêng , đó là ngành cơng nghiệp hóa học . Đặc
biệt là ngành hóa chất cơ bản, trong số đó có sản xuất photpho nhằm sản xuất
các hóa chất khác từ chúng như axit photphoric v.v... Trong đó nguồn nguyên
liệu để sản xuất là yếu tố rất quan trọng là quặng apatit, việc nghiên cứu tìm
hiểu và làm tăng tính chất cũng như tận dụng nguồn nguyên liệu là rất điều cần
thiết do lượng quặng là nguồn tài nguyên có thể cạn kiệt và ngày càng giảm do
quá trình khai thác lâu dài, khiến sản xuất gặp trở ngại.
Quặng apatit là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất các loại sản phẩm
như phân bón, photpho,... Nguồn nguyên liệu này chia làm nhiều loại, nhưng
loại chủ yếu được dùng cho sản xuất photpho tại các nhà máy là quặng loại 2.
Sau thời gian dài sử dụng và khai thác trữ lượng ngày càng giảm, lượng quặng
vụn ngày càng tăng lên tới vài triệu tấn mà chưa được tận dụng để sản xuất do
trở ngại về quy trình đóng rắn.
Quặng apatit loại 2 có quặng tuyển và quặng vụn, thường tại các mỏ khai
thác và nhà máy sử dụng lượng chính là quặng tuyển, để sử dụng được quặng
vụn cần đảm bảo điều kiện đóng rắn tiêu chuẩn, đúng kích cở trong sản xuất.
Thực tập tốt nghiệp là quá trình giúp em được tiếp cận, tìm hiểu, mở
rộng nghiên cứu tìm ra phương pháp đóng rắn thích hợp. Qua đó giúp tận dụng
được nguồn tài nguyên, bảo vệ môi trường ngồi ra cịn mở rộng sản xuất và
tiết kiệm chi phí nhập khẩu. Cùng với đó là q trình mở mang kiến thức về

các thiết bị và quy trình sản xuất, giúp em có thêm kinh nhiệm trước khi ra
trường và làm thực nghiệm tại các nhà máy, do đó em quyết định chọn đề tài
là: “Nghiên cứu khảo sát tính chất cơ học và nhiệt của viên ép quặng apatit
sử dụng chất đóng rắn tinh bột phốt phát hóa”, để thực hiện nghiên cứu thực
nghiệm.

1


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ PHOT PHO
1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của photpho nguyên tố
Photpho nguyên tố được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1669 do nhà
luyện kim người Đức tên là Henning Brangt. Ông ta cho nước tiểu vào trong
một cái bình cách ngăn với khơng khí và đem đun lên, thu được một chai phát
sáng trong bóng tối và ơng ta gọi nó là photpho.
Hình 1. 1: Photpho và quang phổ vạch của photpho

Năm 1769 Gan chấp nhận đề nghị của Scheele dùng axit sunfuaric và
axit nitơric để xử lý tro xương, loại bỏ thạch cao, ông đem chất lỏng dã lọc
chung thành dạng “hồ”, sau đó trộn với bột than củi. Hợp chất này được cho
vào một bình kín và đun lên đến khi đỏ rực lên, khi đó có khí photpho và khí
CO thốt ra từ đường ống dẫn, dường ống này uốn cong xuống và được dẫn
vào trong nước và thu được photpho vàng, khí CO thành bong bóng nổi lên rồi
biến mất. Từ giữa thế kỷ 18 đến cuối thế kỷ 19 phương pháp này trợ thành
phương pháp chủ yếu để sản xuất photpho vàng.

Năm 1888 James Burgess Readman lần đầu tiên dùng lò điện để sau xuất
ra photpho vàng.
J.B.Readman sinh năm 1849, học tại Viện Glasgow.Academy. Năm
1884 ông là thạc sĩ khoa học và tiến sĩ khoa học của trường đại học Edinburg
chuyên nghành nghiên cứu luyện kim điện. Năm 1888 ông dùng axit sunfuang
để xử lý bột quặng apatit được một dung dịch lọc trưng đặc lên, sau đó cho
2


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

thêm đá quắc zít và than CỐC, dem hỗn hợp này cho vào lị diện, cách ly với
khơng khí, dùng điện tăng nhiệt trưng ra khí photpho, đem ngưng tụ thu hồi
thành photpho dạng dung dịch, ngày 18/10 năm đó ơng giành được bản quyền
phát minh dùng lò điện sản xuất photpho vàng, ngày 24/12/1889 ông lại giành
được bản quyền điều chế photpho vàng bằng phương pháp lò điện tại Mỹ. Số
phát minh sáng chế đó là 417943. Lúc đó người ta gọi là Sản xuất photpho vàng
theo phương pháp Readman. Thời đó điện cực của lị điện đặt nằm ngang, có
dung lượng là 60 KW. Đến năm 1891 ơng mới khẳng định rằng nguyên liệu
không cần dùng axit sunfuric để xử lý, do lò điện sinh tia nhiệt độ cao đủ để
làm cho quặng apatit nóng chảy, rồi được than cốc cho hoàn nguyên lại tạo ra
hơi photpho.
Năm 1893, hai tigười Anh là Albright và Wilson áp dụng phát minh sản
xuất photpho vàng bằng lò điện Readinari để xây dựng ở Oldbury 1 lị điên có
điện cực treo đứng một pha để sản xuất photpho vàng.
Năm 1890, công ty Electric Reduclon xây dựng cho Cơng ty Quy bếch
Canada 1 lị diện một pha để sản xuất photpho vàng. Năm 1898 Công ty Electric
Reduction và công ty Albright & Wilson cùng nhau xây dựng được 8 lị mỗi lị

có dung lượng 125kw.
Năm 1897 Cơng ty điện khí Oldbury xây dựng tại khu vực thác Njcuala
Mỹ một lò điện một pha 50kw sản xuất photpho vàng. Đến năm 1914,
Hechenbleikenl xây dựng cho Cơng ty điện khí Phương Nam 1 lị điện sản xuất
photpho vàng có dung lượng 4.000kw ở gần Bắc Carolina Mỹ, đây là lị điên
photpho có dung lượng lớn nhất trên thế giới lúc bấy giờ. Vào năm 1899 ở Đức
củng xây dựng tại Bitterfel một lò điện sản xuất photpho, đến năm 1927 nâng
công suất lên 3.000kw, Năm 1927 trong nhà máy sản xuất khí nitơ Pieslits
người ta cho xây dựng 4 lò điện, dung lượng mỗi lò là 1.000kw, dây là là điều
photpho lớn nhất trên thế giới lúc bấy giờ.
Tháng 11/1934 T.V.A Mỹ đã xây dựng 1 lị điện photpho có dung luợng
là 7.880kw, là lị điện số 2, đến năm 1942 xây tiếp 1 lò nữa có dung lượng là
3


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

15.000kw thực tế vận hành là 10.590kw, là lò điên số 5. Sau năm 1940 các
nước cạnh tranh lẫn nhau trong việc xây dựng lị điện có dung lượng lớn, dung
lượng mỗi lò khoảng 30.000, 50.000, 70.000, 90.000 KVA. lò 70.000, 90.000
KVA thực tế vận hành là khoảng 60.000 KVA. Nhất là vào thập niên 60 – 70
Liên Xô, Mỹ, Đức, Hà Lan, Canada v.v... lần lượt xây dựng khoảng 60 lị điện
photpho cỡ lớn có dung lượng từ 30.000 - 90.000 KVA, hiện nay năng lực sản
xuất photpho vàng trên thế giới đã vượt qua con số 1.500.000 tấn. [1]
1.1.2 Nhu cầu sử dụng photpho
Tại Việt Nam
Việt Nam là nước duy nhất ở khu vực Đơng Nam á có nguồn quặng apatit
dồi dào, cho đến nay loại quặng này vẫn được sử dụng chủ yếu cho công nghiệp

sản xuất phân lân (supe phốt phát đơn, phân lân nung chảy). Nhu cầu về
photpho vàng của Việt Nam hàng năm từ 6 – 8 ngàn tấn để sản xuất axit
photphoric (H3PO4) phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu, nhưng nhu
cầu này sẽ tăng đáng kể trong các năm tới. Nguồn photpho vàng cung cấp cho
các dây chuyền sản xuất H3PO4 của Tổng Cơng ty Hóa chất Việt Nam (TCT
HCVN) (tổng công suất khoảng 25.000 tấn/ năm) đến nay chủ yếu là nhập khẩu
từ Trung Quốc.
Photpho vàng trong nước được sử dụng để sản xuất anhydrit photphoric,
axit photphoric, các hợp chất photpho vơ cơ và hữu cơ. Trong quốc phịng chất
này được sử dụng làm chất tạo khói và gây cháy, sản xuất đạn vạch đường. Các
dẫn xuất của photpho được sử dụng với lượng lớn là photpho clorua dùng để
sản xuất chất hóa dẻo, thuốc trừ sâu, tổng hợp hữu cơ, photpho sunfua được sử
dụng trong công nghiệp diêm, chât pha dầu bôi trơn cho máy bay, ôtô, dầu
tuabin; kẽm photphit, canxi phốt phát dùng để sản xuất thuốc trừ sâu, làm chất
phát tín hiệu trong quân sự. [2]

4


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1. 2: Photpho trong đời sống

Photpho trắng tinh khiết được sử dụng trong công nghiệp điện tử, bán
dân. Photpho vàng được sử dụng để sản xuất photpho đỏ làm nguyên liệu cho
công nghiệp sản xuất diêm. Nhôm photphit, đồng photphit được sử dụng trong
luyện kim, làm thuốc hàn.
Anhydrit photphoric được sử dụng làm chất say khô, dùng để tinh chế

các phân đoạn chưng cất dầu mỏ.
Axit photphoric nhiệt được sử dụng để sản xuất nhiều loại muối phốt
phát cho các ngành công nghiệp khác nhau như thực phẩm, tinh chế đường, sản
xuất đồ sứ, thủy tinh, sử dụng trong công nghiệp dệt. Axit photphoric và một
số muối phốt phát được sử dụng để phốt phát hóa thép nhằm bảo vệ chống ăn
mịn, làm xúc tác trong các q trình khử hyđro, polyme hóa, alkyl hóa các
hydrocacbon.
Các muối phốt phát được sử dụng để làm mềm nước, chống bám cặn
trong thiết bị truyền nhiệt, chúng là thành phần của chất giặt rửa tổng hợp.
Chúng cũng được sử dụng để sản xuất dược phẩm, dùng trong kỹ thuật ảnh,
phim ảnh, dùng để điều chỉnh độ nhớt dung dịch khoan, nuôi cấy men làm bánh
mỳ, dùng trong cơng nghiệp giấy, vv... [2]
Qua đó cho thấy nhu cầu sử dụng photpho trong nước để ứng dụng vào
các lĩnh vực sản xuất khác nhau là rất quan trọng, cùng với đó là nguồn cung
và sản xuất còn hạn chế, nguyên liệu giàu photpho cũng dần khan hiếm và khó
khai thác chế biến.
Trên thế giới
5


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Năm 2004 sản lượng photpho vàng trên thế giới đạt khoảng 1,5 triệu tấn.
Trong đó Trung Quốc chiếm 75%, Cadăcxtan - 13%, Mỹ - 8%, Tây Âu - 6%,
Nga - 4%, phần còn lại là của Ấn Độ. Những nhà sản xuất photpho vàng hàng
đầu thế giới là Monsanto (Mỹ), Thermphos (Hà Lan) và Kazphosphate
(Cadắcxtan). Trung Quốc chiếm sản lượng lớn nhưng lại sản xuất với quy mô
nhỏ [3].

Khoảng 60% photpho vàng được dùng để sản xuất axit photphoric, gọi
là axit photphoric nhiệt, nhưng hơn một thập kỷ qua nhu cầu axit photphoric
nhiệt bị giảm mạnh vì những ảnh hưởng đối với môi trường do dùng phốt phát
để sản xuất chất giặt rửa và sự cạnh tranh của axit photphoric trích ly tinh chế
có giá thấp hơn. Sự giảm sút nhu cầu photpho nguyên tố đã dẫn đến sự giảm
công suất ở cả châu Âu và Bắc Mỹ, còn Nhật Bản phải dừng sản xuất hoàn
toàn. Nguyên nhân của sự cắt giảm cơng suất sản xuất cịn là do giá điện ngày
một tăng cao. Ở các nước SNG (Liên Xô cũ), việc giảm cơng suất là do những
khó khăn về kinh tế, sản xuất và cơ sở hạ tầng. Trái lại, sản xuất photpho nguyên
tố của Trung Quốc đang tăng nhanh, chủ yếu để xuất khẩu.
Năm 2004, do tình trạng thiếu điện sản xuất nên vị thế của Trung Quốc
trong lĩnh vực sản xuất photpho có phần giảm, nhưng ngành sản xuất photpho
của nước này vẫn tiếp tục có ảnh hưởng chi phối thị trường. Trái với sự giảm
nhu cầu axit photphoric, nhu cầu các hợp chất photpho quan trọng như PCl3,
P2S5, P2O5, NaH2PO2, vv... lại tăng trong hơn 5 năm qua và dự đốn sẽ cịn tiếp
tục tăng. PCl3, được sử dụng nhiều, khoảng 2/3 lượng PCl3, được dùng để sản
xuất chất diệt cỏ. Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản tiêu thụ khoảng 173 ngàn tấn các
hóa chất này (tính theo P4); trong đó photpho clorua là sản phẩm được tiêu thụ
nhiều nhất (khoảng 122 ngàn tấn, tính theo P4) sau đó là photpho sulfua (khoảng
30 ngàn tấn).
Sản xuất phốt phát công nghiệp ở Mỹ, Canada, Mêhicô, Tây Âu, Nhật
Bản và Trung Quốc đạt khoảng 2,6 triệu tấn (tính theo P2O5). Tổng giá trị những
sản phẩm này đạt khoảng 3 tỉ USD. Từ sau năm 1993, do giảm từng bước việc
sử dụng natri phốt phát trong chất tẩy rửa nên nhu cầu phốt phát ở Mỹ giảm
nhẹ, nhu cầu ở Tây Âu không phát triển. Trái lại, ở những khu vực khác mức
tiêu thụ phốt phát công nghiệp lại tăng.

6

Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Cơng suất phốt pho vàng năm 2006 trên thế giới ước đạt khoảng 1,5 triệu
tấn/năm. Trong đó Trung Quốc(TQ) chiếm tỷ lệ lớn nhất, khoảng 2/3 tổng công
suất của thế giới. Trong 10 năm qua, TQ đã tăng mạnh công suất sản xuất phốt
pho vàng của mình, chủ yếu bằng cách xây dựng những nhà máy nhỏ mà hiện
nay lại đang phải vận hành dưới mức công suất. Cadăcxtan và Mỹ chiếm 13%
và 8% tương ứng trong tổng công suất của thế giới. Tây Âu chiếm 6%, Nga
chiếm 4%. Phần còn lại (khoảng 1%) chủ yếu là công suất phốt pho vàng của
Ấn Độ.
Hình 1. 3: Sản lượng đá phốt phát trên thế giới từ 1910 – 2016

Tới năm 2016 sản lượng rơi vào khoảng hơn 2,5 triệu tấn. Cho thấy mức
độ khai thác và nhu cầu sử dụng ngày càng tăng cao.
Năm 2019, thế giới tiêu thụ khoảng 47 triệu tấn P2O5 dưới dạng Axit
Phosphoric, phân bón và các sản phẩm khác (theo United States Geological
Survey - USGS 2020).
Vào năm 2021, Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) ước tính trữ
lượng đá phốt phát có thể khai thác kinh tế trên toàn thế giới là 71 tỷ tấn, trong
khi sản lượng khai thác trên thế giới vào năm 2020 là 223 triệu tấn
Dự phòng đến 2023, nhu cầu P2O5 toàn thế giới sẽ tăng lên 50 triệu tấn.
Trữ lượng ước tính của tất cả các mỏ đá phốt phát (nguồn khai thác phốt pho
chủ yếu) năm 2019 khoảng 69 tỷ tấn và mỗi năm khai thác khoảng 240 triệu
tấn.
. Nhìn chung, dự báo nhu cầu phốt phát cơng nghiệp cịn tiếp tục tăng trên
quy mơ tồn cầu. Tuy nhu cầu ở Châu Âu, Nhật Bản và Mỹ bị ngưng trệ trong
lĩnh vực chat giặt rửa nhưng lại phát triển vừa phải ở các lĩnh vực sử dụng khác.
7

Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Cịn ở Trung Quốc, Nam Mỹ, Trung Đông và Ấn Độ, xu hướng sử dụng phốt
phát trong chất tẩy rửa đang tăng mạnh. [4]
1.2. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT PHOTPHO
Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất photpho vàng gồm có quặng apatit,
than cốc và đá quắc zit, ba loại nguyên liệu này dựa theo trạng thái cục to nhỏ
nhất định được trộn lẫn để cung cấp cho lò điện sử dụng. Vật liệu luyện hỗn
hợp này được chế biến từ các thiết bị nghiền, sàng lọc, sấy khô nguyên liệu.
1.2.1. Quặng apatit
Định nghĩa và tình hình phân bố khai thác chung

Apatit nói chung là một nhóm các khống vật phốt phát bao gồm
hidroxylapatit, floroapatit và cloroapatit. Các loại apatit này được gọi tên do
trong thành phần tinh thể của chúng có chứa các ion OH-, F- và Cl-. Cơng thức
chung của apatit thường được biểu diễn theo dạng nhóm thành phần như
Ca5(PO4)3 (OH, F, Cl), hoặc theo công thức riêng của từng loại khoáng vật riêng
lẻ tương ứng như: Ca5(PO4)3(OH), Ca5(PO4)3F và Ca5(PO4)3Cl. [5]
Hình 1. 4: Tinh thể quặng apatit

8


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Hidroxylapatit là thành phần chủ yếu tạo thành men răng. Floroapatit có
khả năng chống lại sự tấn cơng của axit tốt hơn hidroxylapatit, vì vậy trong
thành phần của kem đánh răng có chứa một lượng các ion flo dưới dạng natri
florua hoặc natri monofloroapatit.
Ở Việt Nam, quặng apatit được khai thác chủ yếu để chế tạo phân bón
cho nơng nghiệp. Quăng apatit Lào Cai giàu hàm lượng P2O5 được nhà máy
Supe Phốt phát và hóa chất Lâm Thao sử dụng để sản xuất phân bón. Loại có
hàm lượng P2O5 nghèo hơn được sử dụng để làm phân lân nung chảy và loại
quặng nghèo có hàm lượng P2O5 dưới 18% được sử dụng để tuyển nổi làm giàu
tại Nhà máy Tuyển quặng apatit ở Lào Cai. Sau khi tuyển nổi, hàm lượng quặng
tinh P2O5 đạt trên 32% cũng được sử dụng để sản xuất phân bón. Một lượng
nhỏ quặng apatit tại Lào Cai cũng được sử dụng trực tiếp để sản xuất phốt-pho
vàng.
Hầu hết các phosphat trầm tích dưới dạng cacbonat-floroapatit gọi
là francolit. Dưới tác dụng của biến chất các đá phi quặng biến thành đá phiến,
dolomit và quaczit, còn đá chứa phosphat chuyển thành quặng apatit-dolomit.
Quặng apatit nói chung chỉ phốt phát thiên nhiên, là nguyên liệu chủ: yếu
sản xuất photpho vàng, có thể chia thành 2 loại apatit và photphorit.
Photphorit hình thành do các hạt nhỏ nhất chứa photpho trong các hồ ao
đai dương, lắng đọng lại ở đáy trong hàng triệu năm, cũng có thể nói Apatit ở
trạng thái phân tán là vật chất nguyên thuỷ để hình thành viên photphorit. Nó
có màu trắng xám, màu xanh nhạt, màu nâu vàng hoặc màu đen xám.v.., đem
đập vỡ cục photphorit, sẽ có mùi thối của hắc ín, khi chà sát thật mạnh các
mảnh vụn, có thể ngửi thấy một mùi kích thích như mùi sinh ra khi đốt đầu
diệm. [5]
1.2.3. Đá quắc zit
Đá quắc Zit hay còn gọi là đá thạch anh, là phần chủ yếu của nó là Oxit
silic (Si),), quy cách của đá quắc zit trong sản xuất photpho vàng nói chung là
hàm lượng SiO- > 95%, lượng FeO < 2%. [1]

9


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1. 5: Đá quatzit

1.2.4 Than cốc
Than Cốc có thể chia làm hai loại, cốc khí và cốc lị. Cốc khí hàm lượng
than cố định thấp, chất bay hơi nhiều, lượng tro cao. Cóc lị hàm lượng than cố
định cao, chất bay hơi ít. Do than cốc làm chất hồn ngun " của P80, trong
phốt phát trong lò điện, lại là chất dẫn điện và chất dẫn nhiệt trong phản ứng
hoá học. Thành phần hợp thành và độ hạt to nhỏ của nó có ảnh hưởng rất lớn
tới sản xuất lị điện. Vì thế, trong quá trình sản xuất photpho vàng nói chung
yêu cầu than cốc chứa 80% hàm lượng than cốc có dịnh thành phần bay hơi
khơng chế ở (0,5-2%, lượng tro không lớn hơn 15%. [1]

10


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1. 6: Than cốc

1.3. QUẶNG APATIT

Quặng apatit thường đi kèm với các hợp phần khống phức tạp. Trên thế
giới có 25 điểm quặng gốc chứa apatit được khai thác, thì chỉ có trên 10 điểm
apatit được coi như sản phẩm chính, apatit cịn lại ở các điểm khác chỉ được coi
là sản phẩm phụ của quá trình khai thác các nguyên tố hiếm. Các khu vực có
mỏ apatit lớn được khai thác trên thế giới là Marốc, Nga, Mỹ, Braxin, Trung
Quốc, v.v..
Ở Việt Nam có vùng trầm tích apatit ở Lào Cai với trữ lượng được đánh
giá là 1 - 1,5 tỷ tấn. Ngay từ những năm 1940 vùng mỏ apatit Lào Cai đã được
khai thác. Sau khi hồ bình lập lại, năm 1955, với sự giúp đỡ của các chun
gia Liên Xơ, chúng ta đã tiến hành thăm dị kỹ hơn toàn khu mỏ này. Theo các
kết quả nghiên cứu, quặng apatit ở Lào Cai có đặc trưng pha tạp, gồm các pha
chính là apatit , đơlomit, thạch anh và muscovit, v.v... tùy theo mức độ phong
hoá khác nhau. [5]
Quặng apatit Lào Cai
Là một loại quặng phosphat có nguồn gốc trầm tích biển, thành hệ tiền
cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hóa. Các khống vật phốt phát
trong đá trầm tích khơng nằm ở dạng vơ định hình như ta tưởng trước đây mà
11


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

nằm ở dạng ẩn tinh, phần lớn chúng biến đổi giữa floroapatit Ca5(PO4)6F2 và
cacbonat – floroapatit Ca5([PO4],[CO3])3F.
Hình 1. 7: Quặng apatit Lào Cai

1.3.1 Đặc điểm
Quặng apatit là loại quặng thuộc thành hệ metan phosphorit (apatitdolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệp sản

xuất phot pho và phân bón chứa lân ở nước ta. Về trữ lượng thuộc thành hệ
apatit-dolomit có trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc
địa phận Lào Cai. Mỏ apatit Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1–4 km chạy
dài 100 km nằm trong địa phận Việt Nam, từ Bảo Hà ở phía Đơng Nam đến
Bát Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc. [1]
Quặng apatit ở đây được phát hiện từ năm 1924. Các nhà địa chất đã
hoàn thành các nghiên cứu về khảo sát chi tiết địa tầng chứa apatit, nghiên cứu
cấu trúc kiến tạo của khu mỏ, nghiên cứu và xác định trữ lượng từng loại quặng.
1.2.2 Hàm lượng nguyên tố có giá trị của quặng apatit và sử dụng.
Thông thường do hàm lượng P2O5 trong quặng apatit khơng giống nhau,
nên ta có thể chia thành quặng nghèo và quặng giàu. Nói chung quặng chứa từ
30% P2O5, trở lên gọi là quặng giàu, từ 20% trở xuống gọi là quặng nghèo,
12


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

trong khoảng từ 20-30% gọi là quặng apatit có hàm lượng trung bình. Nhưng
ngun liệu mà Cơng nghiệp sản xuất photpho sử dụng khơng nhất thiết phải
u cầu quặng giàu có hàm lượng photpho thật cao, và không thể chứa quá
nhiều cacbonat, bởi vì hàm lượng cacbonat canxi trong quặng apatit hễ tăng lên
1%, thì lượng điện tiêu hao cho sản xuất 1 tấn photpho vàng sẽ phải tăng lên
khoảng 51kWh. Trong quặng apatit có thể chứa một lượng nhỏ định silicat, lại
là một việc tốt, vì trong quá trình sản xuất photpho vàng cần có SiO2, tham gia
phản ứng. [6]
1.3.2 Phân loại
Phân loại theo thạch học

Căn cứ vào đặc điểm thạch học người ta chia toàn bộ khu mỏ apatit Lào
Cai thành 8 tầng, ký hiệu từ dưới lên trên (theo mặt cắt địa chất) là tầng cốc san
(KS) KS1, KS2,... KS7, KS8. Trong đó, quặng apatit nằm ở các tầng KS4, KS5,
KS6 và KS7. Trong từng tầng lại được chia thành các đới phong hóa hóa học
và chưa phong hố hố học.
Tầng KS4 (cịn gọi là tầng dưới quặng) là tầng nham thạch apatit
cacbonat - thạch anh - muscovit có chứa cacbon. Nham thạch của tầng này
thường có màu xám sẫm, hàm lượng chất chứa cacbon tương đối cao, khống
vật chứa cacbonat là đolomit và canxit trong đó đolomit nhiều hơn canxit. Tầng
này gồm hai loại phiến thạch chính là dolomit -apatit - thạch anh và apatit thạch anh - dolomit, chứa khoảng 35-40% apatit, các dạng trên đều chứa một
lượng cacbon nhất định và các hạt pyrit phân tán xen kẽ nhau, chiều dày của
tầng này từ 35-40m.
Tầng KS5 (còn gọi là tầng quặng): Đây là tầng apatit cacbonat. Nham
thạch apatit cacbonat nằm trên lớp phiến thạch dưới quặng và tạo thành tầng
chứa quặng chủ yếu trong khu vực bể photphorit. Nằm dọc theo trung tâm khu
mỏ Lào Cai từ Đông Nam lên Tây Bắc chạy dài 25 km. Quặng apatit hầu như
đơn khoỏng thuộc phần phong hoá của tầng quặng (KS5) có hàm lượng P2O5
từ 28-40% gọi là quặng loại 1, chiều dày tầng quặng dao động từ 3-4m tới 1013


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

12m. Ngồi ra, cịn có các phiến thạch apatit - đolomit, đolomit -apatit - thạch
anh - muscovit.
KS6, KS7 (còn gọi là tầng trên quặng). Nằm trên các lớp nham thạch của
tầng quặng và thường gắn liền với các bước chuyển tiếp trầm tích cuối cùng.
Nham thạch của tầng này khác với loại apatit cacbonat ở chỗ nó có hàm lượng
thạch anh, muscovit và cacbonat cao hơn nhiều và hàm lượng apatit giảm. Phiến

thạch của tầng này có màu xỏm xanh nhạt, ở trong đới phong hoá thường
chuyển thành màu nâu sẫm. Về thành phần khoáng vật, khoáng vật tầng trên
quặng gần giống như tầng dưới quặng nhưng ít muscovit và hợp chất chứa
cacbon hơn và hàm lượng apatit cao hơn rõ rệt. Chiều dày của tầng quặng này
từ 35-40m. [5]
Phân loại theo thành phần vật chất

Dựa vào sự hình thành và thành phần vật chất nên trong khoáng sàng
apatit Lào Cai phân chia ra bốn loại quặng khác nhau.
Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khống thuộc phần
khơng phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 2840%.
Quặng loại II: Là quặng apatit-dolomit thuộc phần chưa phong hóa của
tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng 18-25%.
Quặng loại III: Là quặng apatit-thạch anh thuộc phần phong hóa của tầng
dưới quặng KS4 và trên quặng KS6 và KS7, hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ
12-20%, trung bình khoảng 15%.
Quặng loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-dolomit thuộc phần chưa
phong hóa của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6 và KS7 hàm
lượng P2O5 khoảng 8-10%.
Xuất phát từ điều kiện tạo thành của tầng quặng và dựa vào kết quả phân
tích thành phần vật chất, vị trí phân bố, đặc tính cơ lý và cơng nghệ, quặng
apatit Lào cai được chia làm 2 kiểu: kiểu quặng apatit nguyên sinh và kiểu

14


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

apatit phong hoá. Các tầng cốc san được chia làm 2 đới: đới phong hoá hoá học
và đới chưa phong hoá hoá học. [5]
Quặng apatit loại 3 Lào Cai là quặng apatit- thạch anh nằm trong đới
phong hoá thuộc các KS4 và KS6,7 có chứa 12,20% P2O5.
Quặng apatit loại 3 là quặng phong hoá (thứ sinh) được làm giàu tự nhiên
nên quặng mền và xốp hơn quặng nguyên sinh
Đây chính là đất đá thải trong quá trình khai thác quặng apatit loại 1 và
là nguyên liệu cho nhà máy tuyển quặng apatit loại 3 Lào Cai.
1.3.3 Tuyển quặng, trữ lượng và khai thác
Ở Việt Nam có vùng trầm tích apatit ở Lào Cai với trữ lượng được đánh
giá là 1 - 1,5 tỷ tấn. Ngay từ những năm 1940 vùng mỏ apatit Lào Cai đã được
khai thác. Sau khi hồ bình lập lại, năm 1955, với sự giúp đỡ của các chun
gia Liên Xơ, chúng ta đã tiến hành thăm dị kỹ hơn toàn khu mỏ này. Theo các
kết quả nghiên cứu, quặng apatit ở Lào Cai có đặc trưng pha tạp, gồm các pha
chính là apatit , đơlomit, thạch anh và muscovit, v.v... tùy theo mức độ phong
hoá khác nhau. Người ta đã phân loại apatit Việt Nam thành 4 loại với các trữ
lượng được đánh giá như ở bảng dưới đây. [2]
Bảng 1. 1: Trữ lượng các loại quặng apatit Lào Cai
Trữ lượng trong cân đối
Loại
quặng

Loại I
Loại
II
Loại
III
Loại
IV

Trữ
lượng
khai
thác
giai
đoạn I

Trữ
lượng
Trữ
khai
lượng
Trữ
thác
dự kiến lượng
giai
khai
dự báo
đoạn
thác
II
12.243 13.930 3.000
32.000 193.650 18.000

A + B + C1

%P2O5

C2

%P2O5

20.040
83.900

35,67
24,70

14.8
151.2

34,66
21,70

8.700
9.500

147.593

15,08

62.2

14,93

48.500 59.100 125.240 12.000

137.930

10,72

220.4

11,27

-

-

-

-

Cho tới những năm gần đây tình hình khai thác ngày càng khó khăn, trữ
lượng quặng chất lượng cao giảm dần. Tuy vẫn trong số lượng nhiều nhưng đã
15


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

phần nào tác động tới giá thị trường cho mỗi đợt quặng tuyển, tăng % mỗi đơn
quặng tuyển tại các nhà máy nhập nguồn quặng tuyển về do điều kiện khai thác
tại khu vực đang bị hạn chế, thiếu hụt nguồn quặng tuyển và dư thừa quặng
vụn.
1.3.4 Thành phần hóa học
Theo các tài liệu địa chất, trong các loại quặng apatit loại một loại 2 cũng
như loại 3, khoáng vật apatit đều có cấu trúc Ca5F (PO4)3 thuộc loại fluoapatit,
trong đó có khoảng 42,26% P2O5; 3,78%F và khoảng 50% CaO các mẫu quặng

3 ở các cốc san đã được lấy và phân tích thành phần hóa học.
Mỏ Apatit Lào Cai trước đây, nay là Công ty Apatit Việt Nam, được Nhà
nước giao nhiệm vụ thiết kế mỏ và khai thác quặng apatit tại Lào Cai, phục vụ
cho công nghiệp sản xuất phân bón chứa lân. Trong các năm 1970-1980, hàng
năm chúng ta đã khai thác khoảng 150.000 tấn quặng apatit loại I, 50.000 tấn
loại II để đáp ứng nhu cầu sản xuất phân bón. Trong những năm gần đây, do
nhu cầu sản xuất phân lân tăng lên, hàng năm chúng ta đã sản xuất trên 300.000
tấn apatit loại I, 100.000 tấn loại II và trên 500.000 tấn loại III. Quặng loại III
để phục vụ Nhà máy tuyển quặng để sản xuất khoảng 300.000 tấn tinh quặng
tuyển. Tới đây, sau năm 2005 khi Nhà máy sản xuất DAP đi vào hoạt động,
khối lượng tinh quặng apatit cần sử dụng sẽ lên 700-800 nghìn tấn/ năm. [2]
Bảng 1. 2: Thành phần hóa học và khống vật trung bình của các loại quặng
apatit Lào Cai
Thành phần

Quặng loại I
– KS5

Quặng loại
II – KS5

Quặng loại
III – KS4

Quặng loại
IV – KS6-7

Thành phần hoá học,%
P2O5
H2O

CaO
Fe2O3
MgO
Al2O3
F
MnO
Mất khi nung

28 – 40
2 – 12
43 – 55
0,7 - 7,5
0,2 - 2,9
0,4 - 6,3
2,5 - 3,5
0,1 - 1,1
1,1 - 4,7

18 – 25
3 – 12
40 – 49
0,9 - 2,0
3,3 - 7,1
0,2 - 1,2
1,8 - 3,0
0,2 - 0,9
8,7 - 15,6
16

13 – 25

38 – 60
10 – 26
2,2 - 5,3
0,3 - 5,0
3,1 - 9,5
0,8 - 6,8
3,4 - 9,0

10 – 21
24 – 42
17 – 33
1,2 - 4,6
0,2 - 3,4
2,5 - 9,5
1,2 - 4,5
0,4 - 2,4
1,7 - 7,9


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Apatit
Thạch anh
Muscovit
Hyđroxit sắt
& mangan
Canxit
Đôlômit
ệu hữu cơ
Nhơm

hyđroxit

Khóa luận tốt nghiệp

Thành phần khống vật,%
90 - 98
60 - 80
30 - 50
1-7
2-7
25 - 30
1-2
1,5 - 2
5,7 - 25

25 - 45
30 - 35
1,5 - 4,0

2-3

1-3

3 - 5,5

4-6

-

12 - 15

25 - 30
-

1-5
5-7

1–3
0,5 - 1,0

-

-

8

-

1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Qua quá trình tổng quan về khai thác và yêu cầu sử dụng của quặng apatit
trong sản xuất photpho và sản xuất phân bón. Ta thấy q trình khai thác thường
để lại rất nhiều các vụn nhỏ từ các quặng lớn tồn lại, lâu dần quá trình khai thác
sẽ tạo ra hàng núi nguyên liệu quặng apatit bột khối lượng tới hàng triệu tấn,
với hàm lượng P2O5 qua phân tích nằm trong khoảng 20%-28% hồn tồn đạt
tiêu chuẩn quặng loại 2 có thể sử dụng trong sản xuất.
Tuy nhiên lượng quặng này lại tồn tại ở dạng bột rất khó cho việc sử
dụng trực tiếp vào dây truyền sản xuất hiện hành. Để sử dụng vào sẽ rất dễ tạo
ra các sự cố ảnh hưởng tới dây truyền sản xuất như hàm lượng ẩm, kích thước
phối liệu khơng đảm bảo dễ gây tắc lị, q trình di chuyển tích kho diễn ra khó
khăn,…
Vì vậy cần nghiên cứu quá trình kết khối lượng quặng để giúp cho sử

dụng được trong quá trình sản xuất hiện tại mà khơng ảnh hưởng tới q trình.
1.4.1 Quặng apatit loại II Lào Cai
Quặng Apatit loại 2:
Quặng apatit Lào Cai loại 2 có các đặc trưng: nguồn gốc trầm tích, thuộc
kiểu apati-cacbonat, trong đó khống apati, dolomit và canxit có tính chất tương
tự nhau nên rất khó loại bỏ khoáng dolomit và canxit bằng phương pháp tuyển

17


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

vật lý. Hiện tại, với phương pháp tuyển vật lý hàm lượng P2O5 có thể tăng lên
từ 30 – 32%, tuy nhiên hiệu suất thu hồi P2O5 chỉ đạt được 60%.
Mẫu quặng thí nghiệm được lấy tại vùng mỏ apatit Lào Cai, tại thân
quặng apatit loại II. Kết quả phân tích thành phần vật chất mẫu cho thấy, khống
có ích trong quặng là apatit, các khống tạp chất đi kèm có cacbonat, dolomit,
vật chất than, sét, thạch anh... Các khoáng trong quặng xâm nhiễm rất mịn với
nhau. Khống có ích apatit và tạp chất dolomit có nhiều đặc tính hóa lý tương
tự nhau, đồng thời apatit cũng phân bố đồng đều trong tất cả các cấp hạt, do đó
qui trình cơng nghệ tuyển quặng apatit loại II Lào Cai phải tiến hành nghiền
mịn toàn bộ quặng đầu đến cỡ hạt đủ nhỏ để giải phóng khống apatit ra khỏi
tạp chất và phải khống chế các điều kiện tuyển hết sức chặt chẽ mới có hiệu
quả tuyển cao. Thành phần hóa học mẫu đầu và phân bố trong các cấp hạt của
quặng apatit loại II Lào Cai được nêu trong bảng dưới đây. [7]
Bảng 1. 3: Thành phần hóa học quặng apatit Lào Cai
Thành phần và hàm lượng (%)
Cấp hạt

(mm)

+7
-7+2
-2+0,5
-0,5+0,2
-0,2+0,074

Thu hoạch
(%)

6,03
49,15
26,67
6,08
4,13

SiO2

CaO

MgO

Fe2O3

P2O5

MKN

-

-

6,15
4,85
5,07
4,85
4,75

-

20,82
24,11
24,16
24,14
24,36

-

Quặng apatit Lào Cai loại II thuộc loại quặng phốt phát- cacbonat kiểu
photphorit trầm tích khá phổ biến trên thế giới, được phân bố nhiều nhất ở
Maroc và tây Sahara, Trung Quốc, Algeri, Mỹ … Để trở thành sản phẩm phân
bón, loại quặng này cần phải trải qua các quá trình như: làm giàu quặng khai
thác, chế biến nâng cấp chất lượng và chế tạo các sản phẩm theo các q trình
cơng nghệ khác nhau. Quá trình chế biến làm giàu quặng phốt phát phục vụ sản
xuất phân bón hiện nay bao gồm nhiều công đoạn: nghiền, rửa loại bỏ slam,
18


Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

sàng định cỡ hạt, tuyển nổi, nung. Mỗi công đoạn đều bị mất mát lân, rất lãng
phí tài nguyên. Tính ra để thu được 01 tấn tinh quặng, quá trình chế biến đã làm
thất thoát khoảng 30% P2O5, tiêu tốn 15 tấn nước, phát thải rắn hơn 6 tấn, năng
lượng mất hơn 1GJ. [4]
Hơn 90% quặng được chế biến theo quá trình ướt: quặng phốt phát phản
ứng với axit sulfuric tạo thành axit photphoric, trong q trình cơng nghệ sản
xuất axit photphoric theo quá trình ướt dùng axit sulfuric, các chất thải chính
là: canxi sulfat bẩn (photphogip), …. Cứ mỗi tấn P2O5 sản xuất được sẽ phát
thải 5T phế thải rắn photphogip, mỗi tấn superphốt phát đơn sản xuất phát ra
0,6 - 0,7 kg axit flohydric. Photphogip, giống như tự nhiên thạch cao, nhưng
thường chứa một lượng tạp chất khác nhau, ước tính cho thấy hiện nay khoảng
3-4 tỷ tấn photphogip chưa được xử lý ở hơn 50 quốc gia và những bãi thải vẫn
gia tăng khoảng 150-200 triệu tấn hàng năm. [5]
1.4.2 Các phương pháp đóng rắn
Xử lý quặng vụn
Quặng vụn cần được tạo thành cục với kích thước theo yêu cầu, trước
khi được đưa vào dây chuyền sản xuất. Có ba phương pháp chủ yếu để tạo cục
quặng phốtphat là ép viên, về viên và thiêu kết.
Quy trình sản xuất yêu cầu đóng rắn bột quặng và các nguyên liệu đi
cùng theo một tỉ lệ và kích thước nhất định. Điều này giúp cho dây chuyền sản
xuất được đảm bảo hoạt động đúng công suất và hiệu quả, nâng cao q trình
chuyển q trong lị điện và q trình tận thu xử lý dễ dàng và đảm bảo an tồn
hơn.
Từ trước kia đã có rất nhiều các phương pháp thủ cơng, nhiều cách đóng
rắn khác nhau. Cho tới nay nhiều phương pháp đóng rắn phổ biến vẫn đang
được áp dụng tại các nhà máy như:

Theo phương pháp ép viên

19