nghiên cứu, thiết kế hệ đo lường và điều khiển cho dây chuyền điều chế supe lân tại công ty supe phốt phát và hóa chất lâm thao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-------

-------

NGUYỄN VĂN THUẬN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
CHO DÂY CHUYỀN ĐIỀU CHẾ SUPE LÂN TẠI CÔNG TY
SUPE PHỐT PHÁT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-----

-----

NGUYỄN VĂN THUẬN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
CHO DÂY CHUYỀN ĐIỀU CHẾ SUPE LÂN TẠI CÔNG TY
SUPE PHỐT PHÁT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số : 60.52.02.02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. BÙI ĐĂNG THẢNH

HÀ NỘI, 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Nguyễn Văn Thuận, học viên lớp cao học K21DNNA chuyên
ngành kỹ thuật điện. Tôi cam đoan những nội dung tôi viết trong luận văn là
nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Bùi Đăng
Thảnh và không có sự sao chép bất hợp pháp từ nghiên cứu của người khác. Nếu
sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày 9 tháng 9 năm 2014
Người cam đoan

Nguyễn Văn Thuận

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page i

LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này em xin gửi lời cảm ơn tới thầy
giáo TS. Bùi Đăng Thảnh đã hướng dẫn tận tình trong suốt thời gian làm luận
văn vừa qua.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa
chất Lâm Thao đã tạo điều kiện cho tôi tiếp cận, nghiên cứu các yếu tố kỹ thuật
công nghệ phối hợp tốt và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện những
nghiên cứu của đề tài.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo của Khoa Cơ Điện
cùng các thầy cô giáo bộ môn đã truyền đạt những kiến thức mới và bổ ích cho
em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Học viên

Nguyễn Văn Thuận

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN

i

LỜI CẢM ƠN

ii

MỤC LỤC

iii

DANH MỤC CÁC HÌNH

v

MỞ ĐẦU

1

I.

Đặt vấn đề

1

II.

Mục đích nghiên cứu

1

III.

Nội dung đề tài

2

IV.

Phương pháp nghiên cứu

2

1.

Các kết quả nghiên cứu thừa kế

2

2.

Định hướng nghiên cứu

2

3.

Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng

2

4.

Thiết bị thí nghiệm

2

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ ĐIỀU CHẾ SUPE LÂN
1.1.
1.2.

3

Thực trạng sản xuất của Công ty Cổ phần Supe Phốt phát và Hóa chất
Lâm Thao

3

Phân tích hệ thống điều chế Supe lân cũ

4

1.2.1. Mô tả bài toán công nghệ

4

1.2.2. Thực trạng của các hệ đo lường điều khiển cũ trong điều chế Supe lân

5

1.3.

6

Tính chất cơ bản của Supe lân

1.3.1. Thành phần hoá học

6

1.3.2. Tính chất lý hoá cơ bản của supe phốt phát

6

1.3.3. Ứng dụng của Supe phốt phát đơn

7

1.4.

7

Nguyên liệu chế tạo Supe lân

1.4.1. Apatit
1.4.2. Axit sunfuric H2SO4
1.5.

Quy trình điều chế Supe lân

8
10
10

1.5.1. Các giai đoạn phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng

10

1.5.2. Công đoạn điều chế supe photphat

16

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page iii


CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG VÀ
ĐIỀU KHIỂN CHO ĐIỀU CHẾ SUPE LÂN

18

2.1.

Tổng quan về hệ thống thiết kế

18

2.2.

Bài toán công nghệ

19

2.2.1. Phối liệu công nghệ

19

2.2.2. Vấn đề công nghệ cần giải quyết

21

2.3.

Thiết kế hệ do lường điều khiển công đoạn điều chế Supe lân

22

2.3.1. Biện pháp đo lường và điều khiển cung cấp axit H2SO4 vào thùng trộn 22
2.3.2. Biện pháp đo lường và điều khiển năng suất bột Apatit

29

2.3.3. Biện pháp điều khiển và giám sát trung tâm

35

2.4.

Tính năng của hệ thống

37

2.5.

Các tính năng của các thiết bị sử dụng trong hệ thống đo và điều khiển tự

2.6.

động Supe

39

Chọn các thiết bị ở cấp hiện trường (sensor, actuator)

47

2.6.1. Các thiết bị đo

47

2.6.2. Cơ cấu chấp hành

50

2.6.3. Thiết bị điều khiển

51

2.6.4. Máy tính điều khiển giám sát

53

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM

58

3.1.

Sơ đồ thuật toán cho bộ điều khiển

58

3.2.

Thiết kế hệ điều khiển giám sát hoàn chỉnh cho supe lân trên WINCC

59

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

65

I.

Kết luận

65

II.

Hướng phát triển của đề tài

65

TÀI LIỆU THAM KHẢO

66

PHỤ LỤC

67

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page iv


DANH MỤC CÁC HÌNH
Thứ tự

Tên hình

Hình 1.1.

Phối liệu Apatit và Axit trong thùng trộn

Hình 1.2.

Sự phụ thuộc mức độ phân hủy quặng vào nồng độ H2SO4

Trang
4
13

Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc của hệ đo lường và điều khiển trong điều chế

Supe lân

18

Hình 2.2.

Đặc tuyến độ dẫn – nồng độ phụ thuộc vào t0 của axit

23

Hình 2.3.

Sơ đồ khối mạch đo và điều khiển axit

27

Hình 2.4.

Mô hình cân băng định lượng

30

Hình 2.5.

Sơ đồ mạch đo lường và điều khiển bột Apatit

33

Hình 2.6.

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển giám sát

35

Hình 2.7.

Sơ đồ công nghệ điều chế Supe lân

56

Hình 3.1.

Sơ đồ thuật toán

58

Hình 3.2.

Hệ thống cấp bột apatit

60

Hình 3.3.

Hệ thống pha loãng axit

60

Hình 3.4.

Hệ thống trung hòa supe tươi

61

Hình 3.5.

Sơ đồ hoàn chỉnh hệ SCADA supe lân

61

Hình 3.6.

Lỗi giá trị đặt

62

Hình 3.7.

Giá trị đặt hợp lệ

63

Hình 3.8.

Chế độ bán tự động

63

Hình 3.9.

Chế độ vận hành bằng tay

64

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page v


MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề
Phần lớn các hệ thống điều khiển trong nhà máy sản xuất Supe lân đều rất lạc
hậu. Rất nhiều các dây chuyền do Liên xô xây dựng vào những năm 1960, do ứng dụng
điều khiển cục bộ (Local Control) mà số lượng công nhân vận hành khá đông mặt khác
với các biến động bất thường ở các công đoạn khác nhau trong dây chuyền sẽ là một
thách thức không nhỏ khi phải thông tin đến các công đoạn liên quan. Do đó một yêu
cầu cấp thiết để đặt ra là phải xây dựng một hệ thống đo lường điều khiển và giám sát
từ trung tâm đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng điều chỉnh, hệ thống thiết kế phải

có tính năng mở.
- Thiết kế hệ thống mới nhưng vẫn phải tận dụng tối đa các thiết bị đo lường

và cơ cấu chấp hành trong hệ thống cũ.
- Tối ưu hoá giá thành nhưng vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.

Từ những phân tích trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, thiết
kế hệ đo lường và điều khiển cho dây chuyền điều chế Supe lân tại công ty Supe
Phốt phát và Hóa chất Lâm Thao”.
II. Mục đích nghiên cứu

Hệ thống điều khiển dây chuyền điều chế Supe lân tại công ty Supe Phốt
phát và Hóa chất Lâm Thao đang sử dụng là một hệ thống cũ, lạc hậu ứng dụng các
điều khiển cục bộ, điều này dẫn đến chất lượng hệ thống điều khiển không ổn định.
Việc tự động hóa không những làm tăng chất lượng của sản phẩm đầu ra còn làm
giảm nhân công sử dụng trong các hệ thống này. Do đó tôi nghiên cứu đề tài này
nhằm đạt được các mục đích sau:
- Thiết kế hệ thống nhằm tự động hóa cho dây chuyền sản xuất điều chế
Supe lân nhưng vẫn phải tận dụng tối đa các thiết bị đo lường và cơ cấu chấp hành
trong hệ thống cũ.
- Nghiên cứu, thiết kế phần cứng, xây dựng phần mềm cho hệ thống đo
lường và điều khiển cho điều chế Supe lân.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 1


III. Nội dung đề tài
-

Nghiên cứu công nghệ điều chế Supe lân tại công ty Supe Phốt phát và Hóa

chất Lâm Thao.
-

Thiết kế phần cứng hệ thống đo lường và điều khiển cho điều chế Supe lân.

-

Nghiên cứu lựa chọn thiết bị điều khiển dùng trong hệ thống.

-

Lập trình và phần mềm thiết kế giao diện, cụ thể là phần mềm lập trình

simatic S7- 300 và phần mềm thiết kế giao diện simatic WinCC 7.0.
-

Tích hợp toàn hệ thống.

IV. Phương pháp nghiên cứu
Để giải quyết được những vấn đề của đề tài đặt ra, tác giả sử dụng các
phương pháp nghiên cứu sau đây:
1. Các kết quả nghiên cứu thừa kế
Kế thừa các công trình nghiên cứu của thế hệ trước về cơ sở lý thuyết các
phần mềm lập trình và phần mềm thiết kế giao diện, cụ thể là phần mềm lập trình
simatic S7- 300 và phần mềm thiết kế giao diện simatic WinCC 7.0.
Kế thừa mô hình sản xuất đã có trong thực tiễn.
2. Định hướng nghiên cứu
Nghiên cứu phần mềm lập trình, phần mềm viết giao diện trên máy tính.
Thay đổi phương pháp lập trình để tìm ra phương pháp đơn giản dễ sử dụng
và hiệu quả nhất.
Xây dựng chương trình điều khiển và giao diện giám sát.
3. Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng
Chạy thử trên giao diện giám sát nhiều lần, kiểm tra phát hiện lỗi của giao diện giám
sát và chương trình điều khiển, rồi từ đó hoàn thiện và nâng cấp hệ thống.
4. Thiết bị thí nghiệm
- Máy tính PC.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 2


CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ ĐIỀU CHẾ SUPE LÂN
1.1. Thực trạng sản xuất của Công ty Cổ phần Supe Phốt phát và Hóa chất
Lâm Thao
Tiền thân của Công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao là Nhà
máy Supe phốt phát Lâm Thao, được Chính phủ nước Việt nam Dân chủ Cộng hòa
khởi công xây dựng ngày 8 tháng 6 năm 1959 bên dòng sông Thao trên quê hương
Đất Tổ (huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ). Sau 3 năm thi công xây dựng, nhà máy đã
khánh thành đi vào sản xuất ngày 24 tháng 6 năm 1962.
Trải qua quá trình xây dựng và phát triển, Công ty cổ phần Supe phốt phát và
Hóa chất Lâm Thao luôn giữ vững vai trò ngọn cờ đầu trong ngành sản xuất kinh
doanh phân bón, hóa chất nước ta, cung ứng gần 20 triệu tấn phân bón cho đồng
ruộng, sát cánh cùng nông dân cả nước làm nên những vụ mùa bội thu, góp
phần đưa nước ta trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới.
Với mục tiêu hàng đầu là giữ vững và phát triển các sản phẩm truyền thống
phục vụ nông nghiệp, mở rộng và phát triển các ngành nghề sản xuất kinh doanh
khác mà Công ty đang có ưu thế, tạo sự phát triển ổn định lâu dài và vững chắc, tối
đa hóa lợi nhuận, đảm bảo quyền lợi hợp pháp cho cổ đông, làm tròn nghĩa vụ đối
với Nhà nước, Công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao đã và đang
triển khai sản xuất và kinh doanh trong một số lĩnh vực sau đây:
-

Sản xuất và kinh doanh phân bón, hóa chất, điện, nước, xi măng, xăng
dầu mỡ.

-

Thiết kế xây dựng các công trình; thiết kế, chế tạo, lắp đặt các thiết bị,

dây chuyền sản xuất hóa chất.

-

Kinh doanh khách sạn, nhà hàng.

-

Kinh doanh các ngành nghề khác theo quy định của pháp luật cho phép.

Sự trưởng thành của Công ty không chỉ thể hiện qua năng lực sản xuất, các
dự án phát triển mà quan trọng hơn cả là công ty đã khẳng định được thương hiệu
của mình trong sự phát triển chung của xã hội. Thương hiệu Lâm Thao "Ba nhành
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 3


lá cọ xanh" đã trở nên quen thuộc trong nền kinh tế nước nhà, đặc biệt, tên gọi
"Phân bón Lâm Thao" đã in sâu vào tiềm thức đông đảo bà con nông dân cả nước.
Công ty đã có vinh dự lớn lao được Bác Hồ về thăm (19/8/1962), được Đảng và
Nhà nước 3 lần phong tặng danh hiệu Đơn vị Anh hùng: Anh hùng Lao động
(1985), Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân (1999), Anh hùng Lao động thời kỳ
đổi mới (2000), trao tặng Huân chương Hồ Chí Minh (2005), Huân chương Độc
Lập, Huân chương Lao động, Huy chương Vàng "Bạn Nhà nông", Huy chương "Vì
sự nghiệp phát triển nông nghiệp Việt Nam" cùng nhiều danh hiệu và phần thưởng
cao quý khác.
Để đạt được những thành tích to lớn ấy, bên cạnh sự nỗ lực lao động sáng tạo
không ngừng của tập thể cán bộ, công nhân viên công ty qua nhiều thế hệ, còn có sự
quan tâm lãnh đạo của Đảng, Nhà nước và Bác Hồ kính yêu, sự giúp đỡ chí tình của

nhân dân Liên Xô, sự chỉ đạo, tạo điều kiện của các cấp, các ngành trung ương và địa
phương, sự hợp tác của các doanh nghiệp, đơn vị bạn và đặc biệt là sự ủng hộ, mến mộ
của bà con nông dân cả nước trong suốt 50 năm qua.
1.2. Phân tích hệ thống điều chế Supe lân cũ
1.2.1. Mô tả bài toán công nghệ
Thực tế để tạo ra Supe lân người ta phải phối liệu giữa axit Sunfuric 68% với
bột Apatit theo một tỉ lệ thích hợp (thông thường là apatit/axit = 2/1) tất nhiên tỉ lệ
này phụ thuộc nhiều vào độ ẩm của apatit. Việc phối liệu apatit và axit được tiến
hành liên tục, và quy đổi ra năng suất (tấn/h).

Apatit

Axit H2SO4 68%

Thùng trộn
Hình 1.1. Phối liệu Apatit và Axit trong thùng trộn

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 4


Trong thùng trộn có sẵn các motor khuấy hoạt động liên tục và liên động với
nhau, sản phẩm sau thùng trộn được đưa đến thùng hoá thành, trong thùng hoá thành
có một motor dao cắt và tất nhiên sản phẩm ra của thùng hoá thành chính là Supe,
nhưng người ta chỉ gọi đó là Supe tươi. Để tạo thành Supe thành phẩm người ta phải
đưa Supe tươi qua một băng tải và đến motor đánh tung. Sản phẩm sau khi đi qua
Motor đánh tung được ủ với thời gian thích hợp và đó chính là Supe thành phẩm.
Axit 68% nhận được từ ống trộn khi điều chỉnh các van axit và van nước.
Việc mở các van này bao nhiêu còn tuỳ thuộc vào năng suất axit đặt trong tỉ lệ phối

liệu. Một phương pháp xác định nồng độ axit hiệu quả chính là đo độ dẫn và nhiệt
độ axit, rồi thông qua tra bảng sẽ xác định được nồng độ. Rõ ràng việc điều khiển
năng suất axit được thực hiện thông qua đo lưu lượng, độ dẫn và nhiệt độ của axit.
Đối với bột apatit, cần thiết phải đưa qua băng cân định lượng và điều khiển
tốc độ của băng cân sao cho đạt tỷ lệ phối liệu phù hợp. Và tất nhiên lượng apatit
được xác định bằng biểu thức tích phân theo thời gian của giá trị khối lượng tức
thời với vận tốc của băng cân.
1.2.2. Thực trạng của các hệ đo lường điều khiển cũ trong điều chế Supe lân
Phần lớn các hệ thống điều chế Supe lân cũ đều ứng dụng điều khiển cục bộ
(Local Control) với nhiều vòng điều khiển độc lập nhau. Số lượng công nhân vận
hành lớn, với các biến động bất thường ở các công đoạn khác nhau trong dây
chuyền sẽ là một thách thức không nhỏ khi phải thông tin đến các công đoạn liên
quan. Mặt khác việc quản lý các dữ liệu ở các điểm đo quan trọng dùng các bộ tự
ghi gây khó khăn trong lưu trữ và tìm kiếm dữ liệu khi cần. Do đó hệ thống đo
lường điều khiển hiện tại này không thể đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng
sản phẩm cũng như khả năng làm việc liên tục và lâu dài của hệ thống. Một yêu cầu
cấp thiết đặt ra là phải cải tạo từ hệ thống cũ thành hệ thống đo lường và điều khiển
trung tâm mới với các tính năng hiện đại nhưng giá thành phải hợp lý.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 5


1.3. Tính chất cơ bản của Supe lân
1.3.1. Thành phần hoá học
- Là sản phẩm của quá trình phân hủy quặng apatit bằng axit sunfuric.
- 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 và apatit
chưa bị phân huỷ. Công thức hoá học của các thành phần như sau:

+ Mono canxi photphat

Ca(H2PO4)

+ Canxi sunfat khan

CaSO4

+ Axit photphoric tự do

H3PO4

+ Photphat sắt

FePO4.2H2O

+ Photphat nhôm

AlPO4.2H2O

+ Đicanxi photphat

CaHPO4

+ Apatit chưa phân huỷ

Ca5F(PO4)3

Ngoài ra còn có các muối của Mg, một số chất khoáng trong nguyên liệu
không bị phân huỷ, gen SiO2.nH2O.

Hiện nay supe photphat đơn sản xuất tại Công ty Supe Phốt phát và Hoá chất
Lâm thao là dạng bột rời có trung hoà bằng chính quặng apatit.
1.3.2. Tính chất lý hoá cơ bản của supe phốt phát
1.3.2.1. Tính chất hoá học
Supephotphat là một loại phân lân tên thương mại là phân supe có chứa hàm
lượng dinh dưỡng P2O5 hòa tan trong nước là chủ yếu. Supe photphat là một loại
bột tơi, xốp, có màu xám sẫm hoặc xám nhạt, trọng lượng riêng đổ đống của supe
photphat từ 1,4 ÷ 1,5 tấn/m3. Hàm lượng các hợp chất photphat trong supe được
tính ra phần trăm anhydrit photphoric tức P2O5.
Phần P2O5 trong supe phốt phát tồn tại ở dạng mônô can xi phốt phát hòa tan
tốt trong nước được cây cối hấp thụ tốt và phần P2O5 tồn tại ở dạng sắt nhôm, đi
canxi phốt phát không hòa tan trong nước mà hòa tan một phần hoặc toàn phần
trong dung dịch ciliat amôn được gọi là hiện tượng P2O5 hữu hiệu.
- Phần P2O5 tồn tại ở dạng axít octophôt photi tự do tan được trong H2O, tuy
nhiên nó gây ăn mòn thiết bị vận chuyển và hút ẩm gây kết khối sản phẩm dẫn đến
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 6


sản phẩm giảm chất lượng; Theo quy định hàm lượng P2O5 tự do trong supe lân
không lớn hơn 4%.
- Phần P2O5 có trong Supe gọi là P2O5 chung.
- Chất lượng của supe phốt phát được đánh giá theo hàm lượng P2O5 hữu
hiệu, hàm lượng P2O5 hữu hiệu trong supe phốt phát đơn phải lớn hơn 15%.
1.3.2.2. Tính chất lý học
Supe photphat đơn ở dạng bột rời không trung hoà có tính hút ẩm mạnh và
dễ bị dính kết, vón cục, đóng rắn.
Supe photphat đã trung hoà, đảo trộn, ủ đúng quy trình thì gần như không bị
dính kết, vón cục, đóng rắn.

Khi dùng lực cơ học tác dụng lên supe photphat đơn thì pha lỏng tiết ra
ngoài, làm cho các hạt nhỏ dính kết lại với nhau.
1.3.3. Ứng dụng của Supe phốt phát đơn
Supe photphat đơn được ứng dụng chính để làm phân bón có chứa photpho ở
thể dinh dưỡng làm tăng lượng bột ở các loại cây có củ, có hạt, tăng cường lượng
đường ở các loại cây có quả, làm cây cứng cáp, chống được sâu bệnh. Cho cây
trồng nông nghiệp hay công nghiệp phát triển khoẻ mạnh, cho năng suất cao, chất
lượng cao.
Ngoài ra, supe photphat đơn còn dùng để sản xuất các loại phân bón hỗn hợp
PK hoặc NPK, dùng sản xuất chất khoáng bổ sung thức ăn cho gia súc.
1.4. Nguyên liệu chế tạo Supe lân
Nguyên liệu để sản xuất supe photphat đơn có quặng chứa photpho và axit
sunfuric.
Quặng chứa photpho bao gồm các loại: apatit, photphoric và photphat thiên
nhiên. Ở nước ta để sản xuất supe đơn quặng được dùng chủ yếu là apatit.
Nguyên liệu chính dùng sản xuất supe photphat đơn tại Công ty supe
photphat và hoá chất Lâm Thao là quặng apatit và axit sunfuric, nguyên liệu để
trung hoà supe photphat cũng là bột apatit.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 7


Ngoài ra trong quá trình sản xuất supe photphat đơn còn sản xuất sản phẩm
phụ là Na2SiF6 (sản phẩm của quá trình hấp thụ khí thải khi sản xuất supe photphat
đơn) và muối ăn NaCl.
Nguyên liệu để trung hoà nước thải trong quá trình sản xuất supe photphat
đơn là vôi sống CaO.
1.4.1. Apatit

Người ta gọi apatit là khoáng có thành phần được biểu thị bởi công thức
chung Ca10R2(PO4)6 hoặc rút gọn Ca5R(PO4)3. Trong đó R là F, Cl, OH hoặc CO3.
Phổ biến nhất là Flo apatit; rất hiếm Clo apatit, đôi khi một bộ phận canxi được thay
thế bởi các kim loại như: Ba, Sr, Mg, Mn, Fe.
Quặng có màu nâu sẫm hoặc màu nâu vàng, không hoà tan trong nước nhưng
hoà tan trong các axit vô cơ. Tỷ trọng từ 1,5 ÷ 2,2 tấn/m3. Nhiệt độ nóng chảy từ
1550 ÷ 1570°C.
Công thức hoá học của các thành phần chính trong quặng apatit như sau:
Ca5F(PO4)3

Flo apatit

Na3F(SiO3)

Nê E ghêtin

(Na,K)AlSiO4.nSiO2

Nê fê lin

Ca.Ti.SiO5

Sphen

(Ca,Mg)CO3

Đôlômít

mFe2O4.nFeTiO3.TiO2

Titan ma nhê tít

Hàm lượng các chất có chứa photpho trong quặng được quy ra phần trăm
anhydrit photphoric gọi là P2O5 chung trong apatit.
-

Tuỳ theo hàm lượng P2O5 trong quặng ta chia quặng apatit ra làm bốn
loại:

+ Quặng loại I
Là loại quặng giàu, chứa phần lớn là flo apatit Ca5F(PO4)3 có hàm lượng
P2O5 từ 33 ÷ 38%. Quặng này đã được sử dụng ở Công ty supe photphat và hoá chất
Lâm Thao từ năm 1962 đến nay.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 8


+ Quặng loại II
Quặng này có hàm lượng P2O5 từ 24 ÷ 26%. Trong quặng loại I cấp cho
Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao có chứa một lượng quặng này dưới
dạng các cục to.
+ Quặng loại III
Là loại quặng được bóc ra trong quá trình khai thác quặng loại I. Hàm lượng
P2O5 của quặng này từ 15 ÷ 18% quặng được đưa sang Nhà máy tuyển quặng để
nâng hàm lượng P2O5 lên 32 ÷ 33%.
+ Quặng loại IV
Quặng này có hàm lượng P2O5 từ 8 ÷ 12%. Quặng này tồn tại trong các mỏ
photphorit lắng đọng trong các hang núi đá vôi nằm rải rác khắp đất nước, trữ lượng nhỏ.

-

Quặng được đưa vào sản xuất tại Công ty supe photphat và hoá chất Lâm
Thao có hai loại:

+ Quặng nguyên khai
Quặng này chưa làm giàu không đồng nhất về kích thước và phẩm chất
thường chứa 81 ÷ 90% flo apatit và phân bố không đều. Các tạp chất nhiều và
không ổn định, độ ẩm cũng cao thấp thất thường.
Apatit Lào Cai theo kết quả phân tích có hàm lượng trung bình của các thành
phần như sau:
% P2O5 % CaO
32 ÷ 33

43÷46

%F

% H2O % Al2O3 % Fe2O3 % MgO % SiO2 % CO2

2 ÷2,5 8 ÷12

2÷3

2÷ 2,7

2÷2,5

12÷14

0,3

Quặng này có ưu điểm là xốp nên khi sấy hơi nước dễ thoát ra, độ cứng nhỏ
nên dễ nghiền, bột apatit nghiền mịn, khô thì có tính trôi lớn.
Quặng này sau khi sấy nghiền thành bột mịn phải đạt các yêu cầu sau:
Hàm lượng P2O5 trung bình: 32 ÷ 33%
Độ ẩm: 1,5 ÷ 3% H2O
Độ mịn: lượng còn lại trên sàng 0,16mm không lớn hơn 5%.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 9


+ Quặng tuyển ẩm
Quặng này có ưu điểm là dễ tách nước để giảm độ ẩm đặc biệt là khi được
đảo trộn tốt. Khi độ ẩm giảm thì tơi không dính bết. Tiêu chuẩn chất lượng của loại
quặng này như sau:
Hàm lượng P2O5 trung bình: 32 ÷ 33%
Độ ẩm: 15 ÷ 18% H2O
Kích thước: 0,074 mm.
1.4.2. Axit sunfuric H2SO4
Axit sunfuric là một loại axit vô cơ hoạt động mạnh có công thức hoá học là
H2SO4, trọng lượng phân tử là 98. Trong kỹ thuật, hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO3
với H2O đều gọi là axit sunfuric.
Thông thường dung dịch axit sunfuric đưa sang điều chế supe photphat đạt:
Nồng độ: 58 ÷ 77%; thường là 76%
Nhiệt độ: 40 ÷ 60°C.
1.5. Quy trình điều chế Supe lân
1.5.1. Các giai đoạn phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng

1.5.1.1. Các giai đoạn phản ứng
Phân giải quặng phốt phát bằng H2SO4 trong thiết bị phản ứng.
Trong sản xuất supe photphat thì hai giai đoạn 1 và 2 tiến hành kế tiếp nhau
chứ không thể đồng thời vì không thể có sự tồn tại đồng thời của axit H2SO4 và
Ca(H2PO4)2 có trong dung dịch nước. Nếu chúng cùng tồn tại thì sẽ có phản ứng:
Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4
Sau đây lần lượt giới thiệu từng giai đoạn.
a. Giai đoạn 1 của phản ứng
Khi bắt đầu trộn axit với quặng phốt phát phản ứng giữa apatit và axit
sunfuric xảy ra theo phương trình tổng quát sau:
2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 3H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4 + 2HF
Nhưng thực chất nó tiến hành theo hai quá trình:
-

Quá trình 1
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + HF

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 10


-

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

Hai giai đoạn phản ứng tiến hành kế tiếp nhau không phải xen kẽ, đồng thời
vì trong dung dịch không có sự tồn tại đồng thời của axit sunfuric và mono
canxiphotphat:

Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4
Khuếch tán axit sunfuric tới các hạt apatit. Quá trình này kèm theo phản ứng
hoá học nhanh trên bề mặt các hạt.
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + HF
Phản ứng này bắt đầu ngay từ khi trộn quặng apatit với axit H2SO4, tuỳ theo
mức độ phản ứng mà nồng độ H2SO4 giảm dần, nồng độ H3PO4 tăng lên, bột sệt
được tạo thành nhanh chóng và chảy xuống thùng hoá thành, khi đó khoảng 60 ÷
80% lượng axit cho vào đã tham gia phản ứng, xuống thùng hoá thành phản ứng
này tiếp tục xảy ra và nó kết thúc sau khoảng 20 ÷ 40 phút ở trong thùng hoá thành,
khối phản ứng dần dần đông kết lại. Giai đoạn này kết thúc khi tiêu tốn hết axit và
kết tinh sunfat canxi:
2CaSO4.0,5H2O

2CaSO4 + H2O.

b. Giai đoạn thứ hai của phản ứng
Khuếch tán axit photphoric tạo thành vào trong các mao quản của những hạt
apatit không phân huỷ. Axit 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
Giai đoạn thứ II của phản ứng được bắt đầu sau khi tiêu hao toàn bộ axit
H2SO4 (sau khi supe từ thùng trộn xuống hoá thành khoảng 20 ÷ 40 phút).
Mono canxi photphat được tạo thành lúc đầu trong dung dịch và sau khi quá
bão hoà thì bắt đầu kết tinh. Giai đoạn II của quá trình được bắt đầu sau 20 ÷ 40
phút ủ supe trong thùng hoá thành và kéo dài trong suốt thời gian ủ nó trong kho từ
6 ÷ 25 ngày tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu dùng cho sản xuất và điều kiện ủ ở kho.
Tốc độ phân giải ở giai đoạn II chậm và kéo dài do những nguyên nhân sau:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 11


- Những hạt quặng chưa phân giải là các hạt có kích thước lớn mà axit
H3PO4 lại là axit chủ yếu.
- Lượng canxisunfat kết tinh ra quá nhiều làm cho axit H3PO4 khó tiếp xúc
với hạt quặng.
- Mono canxisunfat 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.
- Mono canxisunfat kết tinh tạo thành vỏ mịn bao bọc hạt quặng làm giảm sự
tiếp xúc pha.
1.5.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất supe photphat
a. Lượng axit H2SO4 tiêu chuẩn
Là lượng axit H2SO4 100% cần thiết để phân hủy 100 đơn vị Kg bột quặng
phốt phát.
Có thể dựa vào các phản ứng xảy ra trong giai đoạn 1 để tính lượng axit tiêu
chuẩn lý thuyết khi đã biết thành phần của quặng gồm cả các tạp chất chứa trong đó. Ta
sẽ tính được lượng H2SO4 tiêu chuẩn cho 100Kg quặng phốt phát khô.
2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 3H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4 + 2HF
Như vậy theo phản ứng ta có:
3P2O5 cần 7H2SO4
3 x 142 = 426 cần 7 x 98 = 686
Vậy mỗi đơn vị P2O5 cần 1.61 đơn vị H2SO4 100%
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O
100

98

Vậy mỗi đơn vị CaCO3 cần 0.98 đơn vị H2SO4 100%.

Thực tế khi tính toán hàm lượng các chất và tạp chất cũng chỉ tính cho các
phần chủ yếu còn các phần khác tiêu hao lượng axit H2SO4 không đáng kể và tiêu
hao đó cũng không vượt quá lượng HF tạo thành khi phân hủy quặng cũng tham gia
vào quá trình phân hủy quặng phốt phát.
Trong thực tế để đảm bảo thỏa mãn nhu cầu phân hủy cần lấy dư axit so với
lý thuyết từ 6 đến 10%.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 12


b. Nồng độ và nhiệt độ của axit sunfuric
- Nồng độ axit sunfuric
Sự phụ thuộc mức độ phân huỷ photphat vào nồng độ axit sunfuric đều được
thể hiện qua đồ thị sau:

Mức độ

100

phân hủy %
90
80
70
60
10

20

30

40

50

60

70

80

90 Nồng độ H2SO4 (%)

Hình 1.2. Sự phụ thuộc mức độ phân hủy quặng vào nồng độ H2SO4
Khi nâng cao nồng độ axit H2SO4 loãng (bắt đầu từ 0) và khi giảm nồng độ
axit đậm đặc (từ 100 % H2SO4) thì hoạt độ của chúng tăng lên, do đó tốc độ và mức
độ apatit phân huỷ tăng lên.
Mức độ phân huỷ đạt được của quặng apatit bằng axit nồng độ thấp thì cao,
nhưng việc sử dụng axit nồng độ thấp không cho phép vì lượng nước đưa vào theo nó
quá lớn do đó làm cho sản phẩm có độ ẩm cao, sản phẩm nhão không khô kết được.
Khi nâng cao nồng độ axit thì tốc độ phân huỷ bị chậm lại và đạt đến cực
tiểu, sau đó lại tăng lên.
Ở những nồng độ axit thấp hơn 63% thì pha lỏng bị bão hoà ở mức độ nhỏ
hơn, do đó các tinh thể CaSO4 kết tinh lớn hơn, chúng sẽ tạo thành vỏ xốp trên các
hạt apatit, như thế axit xâm nhập vào bề mặt phản ứng của hạt apatit ít khó khăn
hơn do vậy mà phản ứng tiến hành nhanh, sản phẩm thu được khô xốp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 13

Khi phân huỷ apatit bằng axit có nồng độ cao hơn 63% thì pha lỏng nhanh
chóng bị bão hoà bởi canxi sunfat vì thế mà phần lớn các tinh thể CaSO4.0,5H2O và
CaSO4 kết tinh ở dạng hình kim mảnh, chúng tạo thành vỏ bao phủ hầu như toàn bộ
bề mặt của các hạt apatit, phản ứng bị kìm lại, supe đông kết không tốt, pha lỏng sẽ
nằm lại trên bề mặt các hạt rắn và sản phẩm thu được có tính chất lý học xấu, không
tơi xốp mà bị dính bết.
Tuy nhiên người ta vẫn dùng axit có nồng độ cao hơn để giảm độ ẩm của sản
phẩm. Khi nâng cao nồng độ axit ban đầu, độ ẩm của sản phẩm bị giảm do đó tăng
hàm lượng P2O5 (trong đó khi giảm độ ẩm của supe 1% thì tương ứng tăng được
khoảng 0,2% P2O5 chứa trong nó).
Tuy nhiên khi nâng cao nồng độ H2SO4 quá mức thì lại gây nên sự tạo thành
vỏ canxisunfat mịn do độ bão hoà của nó trong dung dịch lớn, do đó dẫn đến giảm
tốc độ phản ứng phân huỷ quặng, ngoài ra tốc độ phản ứng giảm còn do hoạt độ của
axit đậm đặc nhỏ hơn.
Đối với quá trình sản xuất liên tục, cho phép nâng cao nồng độ axit vì khi đó
axit và apatit vào thùng trộn cùng với khối phản ứng ở dạng bùn, nồng độ axit
H2SO4 giảm, nồng độ axit H3PO4 tăng. Độ tan của CaSO4 trong axit H3PO4 cao hơn
trong H2SO4 nên sự quá bão hoà và kết tinh canxi sunfat chậm hơn, làm cho màng
canxi sunfat xốp. Trong quá trình sản xuất liên tục, nồng độ axit ban đầu thường cao
hơn sản xuất gián đoạn từ 5 ÷ 7 %.
- Nhiệt độ của axit sunfuric
Nhiệt độ ban đầu của axit cũng ảnh hưởng tới vận tốc phân huỷ. Khi nhiệt độ
tăng thì tốc độ phản ứng ban đầu tăng nhưng do quá trình bão hoà canxisunfat
nhanh tạo màng ngăn cách, tốc độ phản ứng bị giảm mạnh.
Theo công nghệ sản xuất liên tục, nồng độ và nhiệt độ axit có liên hệ chặt
chẽ với nhau. Nồng độ cao thì nhiệt độ phải giảm.
Bởi vậy nó tồn tại một khu vực nồng độ axit thích hợp, giới hạn của khu vực
ấy tuỳ thuộc vào nhiệt độ.
Thông thường được xác định tùy thuộc vào nồng độ axit, cụ thể, với axit

61% là 65 – 75OC. Với axit 64 – 68% là 50 – 60OC.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 14


c. Độ mịn hạt quặng
Quặng càng mịn thì bề mặt riêng càng lớn do đó tốc độ phân huỷ càng
nhanh. Tuy nhiên nếu quặng quá mịn thì chi phí cho việc sấy nghiền sẽ tốn kém ảnh
hưởng tới giá thành.
d. Cường độ khuấy trộn
Việc khuấy trộn làm mất khả năng bão hoà cục bộ, tạo sự tiếp xúc pha tốt
hơn, do đó tăng cường khuấy trộn sẽ tăng tốc độ phản ứng. Nhưng khi khuấy trộn
mạnh quá thì sự cọ sát giữa quặng và axit kém đi, làm giảm hiệu suất phản ứng.
Giữa cường độ khuấy trộn và độ mịn có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
e. Thời gian lưu trong thùng trộn
Thời gian lưu của bùn sệt trong thùng trộn tuỳ thuộc vào thành phần của
quặng và nồng độ axit đưa vào phân huỷ (thành phần pha lỏng ngay lúc bắt đầu tác
dụng) và được khống chế bằng tấm chắn thùng trộn.
Nồng độ axit ban đầu càng cao, mức độ phân huỷ quặng càng lớn thì cần
phải duy trì tỷ số H2SO4 : H3PO4 trong bùn từ thùng trộn chảy ra phải càng nhỏ để
không tạo thành vỏ CaSO4 mịn trên các hạt supe. Đối với apatit Lào Cai có hàm
lượng trung bình từ 32 ÷ 33 % P2O5 và axit có nồng độ 67 ÷ 68% H2SO4 thì thời
gian lưu của bùn sệt trong thùng trộn là 3 ÷ 5 phút. Nhiệt độ khối phản ứng ra khỏi
thùng trộn sẽ là 110 ÷ 115 °C.
g. Ủ supe photphat ở kho ủ
Việc ủ chín supe trong kho để có tốc độ phân huỷ apatit ở kho ủ tăng nhanh
hơn khi hạ thấp nhiệt độ của khối supe xuống còn 40 ÷ 50 °C, bởi khi làm nguội thì
Ca(H2PO4)2.H2O sẽ kết tinh khỏi pha lỏng, độ quá bão hoà pha lỏng giảm hoạt độ
axit tăng làm cho tốc độ phản ứng tăng.

Trong thực tế sản xuất người ta làm nguội supe bằng cách đánh tung supe
trong không khí trên đường vận chuyển từ phòng hoá thành đến kho ủ, và định kỳ
đảo trộn supe trong kho bằng cầu trục.
Việc đảo trộn, đánh tơi supe nhằm mục đích:
-

Làm nguội supe đến nhiệt độ thích hợp

-

Hơi nước và khí Flo dễ thoát ra làm giảm độ ẩm của supe và hạ nhiệt độ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 15


- Supe được đảo trộn đều, tơi, xốp và đồng nhất hơn do đó tính chất vật lý
của supe được tăng lên.
h. Trung hoà supe photphat
Sản phẩm supe photphat có chứa một lượng axit photphoric tự do. Axit này
sẽ làm tăng khả năng hút ẩm của supe photphat. Để trung hoà axit tự do có thể dùng
biện pháp trộn supe photphat với các chất phụ gia rắn trung tính (bột xương, bộ
apatit, bột đá vôi, đôlômit…) hoặc đem amôn hoá, tức là chế biến với hơi NH3.
Các biện phát này làm cho tính chất vật lý của supe photphat tốt hơn : giảm
độ ẩm, độ hút ẩm, độ kết tinh. Khi amôn hoá thì tăng thêm một nguyên tố dinh
dưỡng cho cây trồng.
1.5.2. Công đoạn điều chế supe photphat
1.5.2.1. Điều chế supe photphat và trung hoà đợt 1
- Nguyên liệu: axit H2SO4 có nồng độ 90% được bơm từ kho chứa axit về xí

nghiệp supe và được chứa ở thùng lớn. Từ thùng chứa axit được bơm lên thùng cao
vị chứa axit, ở đây có bố trí một đường ống chảy tràn để duy trì mức axit không đổi,
axit từ thùng cao vị được đưa xuống thùng pha loãng để pha loãng axit với H2O.
Nước: được bơm vào thùng cao vị nước và cũng được đưa xuống thùng pha
loãng để pha loãng với axit.
- Axit sau khi được pha loãng sẽ có nồng độ khoảng 68 ÷ 69% được đưa vào
thùng trộn.
Bột apatít: sau khi nghiền với độ ẩm khoảng 1 ÷ 2,5% (3,5 ÷ 4 với quặng
tuyển) và với độ mịn khoảng 5% trên sàng 0,15mm sẽ được đưa lên băng tải đưa
vào Boong ke bột apatít.
Apatít và axit H2SO4 được trộn với nhau nhờ bộ khuấy trộn để tạo điều kiện
cho quá trình phản ứng phân huỷ và tạo thành bùn trong thùng trộn khi phản ứng ở
giai đoạn 1:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5 H20 = 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + 2HF

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 16


Bột sệt từ thùng trộn được lưu lại trong khoảng từ 3 ÷ 4 phút sau đó được
đưa xuống thùng hoá thành. Tại đây phản ứng I tiếp tục xảy ra khoảng 20 phút cho
tới khi hết axit H2SO4 thì tiếp tục phân giải II của quá trình phản ứng.
Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5 H20 = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF
Bột sệt ở thùng hoá thành từ 1,5 ÷ 2 giờ, tại đây khối supe phôt phát nhanh
tróng bị đóng rắn và được dỡ ra khỏi phòng hoá thành nhờ hệ thống dao cắt
Caluxen quay ngược chiều quay của thùng hoá thành supe phốt phát trong thùng
hoá thành sẽ được cắt nhỏ ra và được gạt vào ống trung tâm để đưa xuống băng tải
supe tươi rồi qua thiết bị đánh tung đưa vào kho ủ. Việc trung hoà Supe tươi đợt I
được thực hiện ngay trên băng tải vận chuyển supe tươi ra kho ủ. Bột dùng trung

hoà đợt I lấy từ băng tải trung gian, qua hệ thống vít vận chuyển được các van đĩa
định lượng rơi xuống phía cuối băng tải vận chuyển Supe tươi ra kho, lượng bột sử
dụng để trung hoà hoà đợt I cho supe tươi là 2%. Dùng bột trung hoà là bột apatít
khô hoặc bột đá vôi 98% CaCO3.
1.5.2.2. Ủ và trộn Supe trong kho và trung hoà đợt II
Supe tươi và apatit do máy đánh tơi tung ra kho, được cầu trục múc gom
thành đống trong kho ủ. Thời gian ủ cần thiết trong kho từ 6 ÷ 21 ngày. Trong thời
gian ủ supe sẽ kết hợp đảo trộn và trung hoà đợt hai, quặng trung hoà là bột apatít,
số lần đảo trộn tối thiểu là ba lần. Nếu Supe vón cục và chưa đạt tiêu chuẩn (P2O5
hữu hiệu, P2O5 tự do) ta sẽ đánh tung đợt hai, tránh độ tự do cao (P2O5 tự do > 4%)
để khỏi làm hư hỏng các phương tiện vận chuyển Supe về nơi tiêu thụ.
1.5.2.3. Xuất Supe lên phương tiện vận chuyển
Supe phốt phát sau khi đảo trộn, trung hoà và ủ trong kho đạt tiêu chuẩn
(P2O5 hh ≥ 16,5%, P2O5 tự do ≤ 4%) ta có thể đóng bao xuất kho, supe được cầu trục múc
lên bun ke chứa để xuất lên ôtô hoặc đóng thành bao quy cách.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 17


CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG
VÀ ĐIỀU KHIỂN CHO ĐIỀU CHẾ SUPE LÂN
2.1. Tổng quan về hệ thống thiết kế
Với các phân tích nêu trên, tác giả đã đưa ra giải pháp xây dựng hệ điều
khiển tập trung sử dụng bộ điều khiển khả trình kết hợp với máy tính điều khiển và
giám sát. Cấu hình của hệ thống được mô tả như hình sau:
PC - Personal Computer
PLC - Programmable
Logic Controller

Cấp điều khiển, giám

S - Sensor

PC

sát và thu thập số liệu

A - Actuator

RS232
RS232/RS485

Cấp điều khiển

RS485

Trạm điều khiển hiện trường
PLC

Cấp hiện trường

S

S

A

Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc của hệ đo lường và điều khiển trong điều chế Supe lân

Bảng thống kê các đầu vào/ra:
TT
1
2
3
4

Các đầu vào/ra
Đầu vào analog
Đầu ra analog
Đầu vào digital
Đầu ra digital

Loại tín hiệu
analog
analog
digital
digital

Số lượng
4
4
56
48

Ghi chú

- Cấp hiện trường: hệ thống này có các điểm đo và điều khiển.
+ Các tín hiệu từ Sensor được đưa qua bộ biến truyền (Transmitter) để đưa
tới cấp điều khiển (đối với tín hiệu tương tự) và có đệm cách li đối với các tín hiệu

logic (chẳng hạn trạng thái hoạt động của một động cơ nào đó trong hệ thống).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 18