thiết kế xưởng sản xuất supe phốt phát đơn

Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp
lời nói đầu

Phân khoáng là những muối cơ bản có chứa những nguyên tố cần
thiết cho sự phát triển của thực vật. Trong đất luôn thiếu những nguyên tố
này do thực vật tiêu hoá, vì vậy để đảm bảo cho sự phát triển tốt phải thờng
xuyên bổ xung các nguyên tố dinh dỡng cho đất. Phân bón không những
làm tăng sản lợng mà còn làm tăng chất lợng của nông sản.
Nớc ta là một nớc nông nghiệp, vì thế phân bón đối với ngành nông
nghiệp nớc ta là rất quan trọng. Các công ty phân bón nớc ta cha đáp ứng đợc nhu cầu phân bón cho cây trồng, hàm lợng các chất dinh dỡng trong đất
ngày càng nghèo nàn, nên cần phải cung cấp một lợng lớn phân bón cho
đất giúp cây trồng phát triển và cho năng suất cao.
Nh vậy sự phát triển các ngành phân bón có ý nghĩa to lớn đến sự
phát triển ngành nông nghiệp. Trong bản đồ này em đợc giao nhiệm vụ
thiết kế xởng sản xuất supe phốt phát đơn là một trong những chất dinh dỡng cho cây trồng. Sau một thời gian nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu, cùng
với sự giúp đỡ của các thầy cô và Công ty Supe Phốt phát và Hoá chất Lâm
Thao em đã hoàn thành bản đồ án này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong bộ
môn. Đặc biệt là cô giáo hớng dẫn Trần Thị Hiền đã dành nhiều thời gian
giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Do thời gian có hạn, nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em
mong muốn nhận đợc những ý kiến đóng góp của các thầy cô, các anh chị
và các bạn.

-1-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Phần I - lý thuyết

A- Đặc điểm nguyên liệu ban đầu và sản phẩm
thu đợc.
I. Đặc tính của supe phốt phát đơn:
1. Công thức hóa học của các thành phần trong supe phốt
phát đơn
Supe phốt phát đơn là một hỗn hợp gồm có: các muối của axít oc tôphốtphoric, axit sunfuaric, một lợng của axit octo phốtphoric tự do và apatit
cha phân huỷ
Thành phần trong supe phốtphát :[1-27]
Thành phần chính:
- Ca(H2PO4)2.H2O

:

Mônô can xi phốt phát

Thành phần phụ :
- H3PO4

:

Axít phốtphoríc tự do

- FePO4.2H2O

:

Phốt phát sắt ba.

- AlPO4.2H2O

:

Phốt phát nhôm

- CaHPO4

:

Đi Canxi phốt phát

- Ca5(PO4)3F

:

Apatít cha phân huỷ

- CaSO4

:

Sunphát Canxi

2. Tính chất hoá lý cơ bản của supe phốt phát:
Supe phốt phát là một loại bột tơi, xốp, có màu xám sẫm hoặc xám
nhạt, trọng lợng riêng đổ đống của supe phốt phát từ 1,1- 1,5 T/ m3.
Hàm lợng các hợp chất phốt phát chứa trong supe phốt phát đợc tính

ra phần trăm anhyđrit phốtphoric tức là phần trăm P2O5.

-2-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Phần P2O5 trong supe phốt phát ở dạng hoà tan trong nớc (P2O5 hoà
tan trong nớc) gồm có mônô canxi phốt phát canxi và axitphốtphoríc tự do.
Các phốt phát sắt, phốt phát nhôm dicanxi phốt phát không hoà tan
trong nớc mà hoà tan một phần hoặc hoàn toàn trong trong dung dịch xitrat
amôn, cây trồng cũng có thể hấp thụ đợc nhng chậm gọi là P2O5 hoà tan
trong xitrat.
Chất lợng của Supe phốt phát đợc đánh giá theo hàm lợng P2O5 hữu
hiệu (dạng P2O5 mà cây trồng có thể hấp thụ đợc ) là tổng các dạng P2O5
hoà tan trong nớc và P2O5 hoà tan trong xitrat, ngoài ra trong supe phốt phát
còn chứa một phần P2O5 không hoà tan trong xitrat nằm trong lợng aptít
cha đợc phân huỷ.
Tổng các dạng P2O5 hữu hiệu và P2O5 không hoà tan trong xitrat hợp
thành P2O5 chung.
Tỷ lệ phần trăm của P2O5 hữu hiệu đối với P2O5 chung biểu thị mức
độ phân huỷ apatit bởi axít sunfuric gọi là hệ số phân huỷ (K).
3. ứng dụng của Supe phốt phát đơn:
Supe phốt phát đơn đợc sử dụng chính để làm phân bón có chứa phốt
phát, phốt pho chứa trong supe phốt phát ở thể dinh dỡng làm tăng lợng bột
ở các loại cây có củ, có hạt, tăng lợng đờng ở các loại cây có quả, làm cho
cây cứng cáp, chống đợc sâu bệnh. Nói chung là làm cho cây trồng phát
triển khoẻ mạnh, cho năng suất thu hoạch cao đối với các cây công nghiệp

và nông nghiệp.
Ngoài ra supe phốt phát đơn còn dùng để sản xuất các loại phân bón
hỗn hợp P-K hoặc NPK, dùng sản xuất chất khoáng bổ xung thức ăn cho
gia súc.
4. Tiêu chuẩn Nhà nớc về supe phốtphát đơn:

-3-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Theo tiêu chuẩn Nhà nớc số TCVN 4440-87 phải đạt các tiêu chuẩn
kỹ thuật sau:
Hàm lợng P2O5 hữu hiệu không nhỏ hơn

16.5%

Hàm lợng P2O5 tự do không lớn hơn

4%

Hàm lợng ẩm không lớn hơn

13%

Supe phốt phát phải tơi xốp màu xám sáng không bị vón cục, không
nhão bết.
II. Thành phần nguyên liệu sản xuất supe đơn.

Nguyên liệu để sản xuất supe đơn gồm có quặng chứa phốt pho và
axít sunfuric.
Quặng chứa phốt pho bao gồm các loại: apatit, phốtphoric và phốt
phát thiên nhiên; ở nớc ta để sản xuất supe đơn quặng đợc dùng chủ yếu là
apatit.
1-Apatit
Apatit là một loại quặng gồm các muối của axit phôtphoric chủ yếu
là Floapatit và các tạp chất khác. Quặng có màu nâu sẫm vàng, không hoà
tan trong nớc. Nhng hoà tan trong các axit vô cơ, trọng lợng riêng từ 1,52,2 T/m3.
Nhiệt độ nóng chảy 15500 C- 14700 C
Hàm lợng phốt pho trong apatit cũng đợc tính ra phần trăm anhyđrit
phốtphoric và gọi là P2O5 chung trong apatit. Apatit cha làm giàu chứa một
lợng lớn các tạp chất nh thạch anh, đất sét, đá vôi, đôlômit. Do đó mà hàm
lợng P2O5 chung trong apatit giảm đi. Những khoáng chất có chứa sắt,
nhôm, đôlômit là những tạp chất có hại cho sản xuất. Trong thời gian ủ ở
kho, sắt và nhôm tạo thành muối trung tính FePO 4.2H2O và AlPO4.2H2O
không hòa tan trong nớc và cây cối hấp thụ rất chậm.

-4-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Manhê tạo thành muối Mg(H2PO4).4H2O có tính hút ẩm mạnh làm
giảm tính chất vật lý của supe phốt phát.
Tỷ lệ

Fe2 O3

P2 O5

lớn hơn 8- 10% và

MgO
P2 O5

lớn hơn 7-8% không dùng để

sản xuất supe phốt phát đơn.
Apatit Lào Cai đa vào sản xuất ở công ty là loại apatit nguyên khai,
cha làm giàu, không đồng nhất về kích thớc lẫn phẩm chất, thờng chiếm từ
81- 90% Floapatit và phân bổ không đều. Các tạp chất nhiều và không ổn
định và độ ẩm cũng thay đổi thất thờng.
Hàm lợng P2O5 trong flo apatit Lào Cai vào khoảng : 32ữ36% .
Theo bản thiết kế thành phần quặng apatit có thành phần nh sau:
Thành
phần
% khối lợng

P2O5

CaO

33.5

42

MgO Fe2O3 Al2O3

1.7

1.8

2.1

SiO2

F

CO2

H2O

4.5

1.7

2.2

10.5

2- axít sunfuric.
axít sunfuric là nguyên liệu chính để sản xuất supe phốtphát thờng
sản xuất trực tiếp axít cung cấp cho sản xuất supe phốtphát. Trong hoá học
axít sunfuríc đợc xem là hợp chất của Anhyđríc sunfuríc với nớc, công thức
hoá học SO3.H2O hoặc H2SO4 , khối lợng phân tử : 98,8 (g). axít thu đợc có
nhiều sản phẩm gồm : mono hyđrat, olêum, axít loãng thì có tính ăn mòn
mạnh, axít đặc thì có tính thụ động. Là chất lỏng không màu, sánh, có =
1.8305 (g/ cm3), kết tinh ở áp suất thờng ( 760 mmHg ) đến 2920C axít

H2SO4 bắt đầu sôi.

-5-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

axít đợc sử dụng trong thiết kế này là 76%. Axít đợc lấy từ phân xởng
axít cung cấp cho sản xuất supe. xởng axít sunfuric là S đợc nhập khẩu từ nớc
ngoài về.
Trong thực tế sản xuất thờng lấy vợt quá lợng lý thuyết từ 6-10% bởi vì
ngoài việc thoả mãn cho nhu cầu phân huỷ còn cần phải có sự tiếp xúc đầy đủ
giữa pha rắn và pha lỏng để tăng nhanh tốc độ phản ứng.
III- Sản phẩm thu đợc:
Thành phần chính sản phẩm của bản thiết kế này là : supe phốt phát, và
bên cạnh sản phẩm chính còn có sản phẩm phụ nh : Na2SiF6 , NaF , SiO2,
3NaF, AlF3 ... Ngoài ý nghĩa kinh tế việc thu hồi Flo còn bảo đảm vệ sinh
công nghiệp, chống ô nhiễm môi trờng.
Sản phẩm phụ đặc trng là Na2SiF6.Na2SiF6 là một muối của axít
H2SiF6 , trọng lợng phân tử là 188, trọng lợng riêng là 2,7 T/ m3.
Na2SiF6 là một muối kết tinh, màu trắng, khó tan trong nớc, độ hoà
tan của nó tăng theo nhiệt độ. Na2SiF6 tan nhiều trong các axít, ở môi trờng
kiềm phân giải tạo các muối Florua và axít silíc, là một chất rất độc.
Thông thờng chất lợng của Na2SiF6 sản xuất có thành phần nh sau:
+ Hàm lợng của Na2SiF6 : Không nhỏ hơn 98%.
+ axít tự do

: Không lớn hơn 0,2%.

+ Độ ẩm

: Không lớn hơn 1%.

+ Độ mịn (sàng 0,063 mm): Không lớn hơn 15%.
Sản phẩm này sử dụng chủ yếu trong công nghiệp xây dựng, là chất
tăng nhanh sự đóng rắn, sử dụng trong công nghệ sản xuất thuỷ tinh, men
sứ, ngoài ra Na2SiF6 còn để sản xuất một số muối khác chứa Flo.

-6-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

B- lý thuyết của quá trình sản xuất supe đơn.
I. Các giai đoạn phản ứng và đặc điểm kỹ thuật của quá trình
sản xuất:
Phản ứng phân huỷ apatit bằng axit sunfuric tiến hành theo hai giai
đoạn:
Giai đoạn 1: Axit sunfuric tác dụng với apatit tạo thành axit
phốtphoric và canxi theo phơng trình:
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4+5CaSO4+

1
H2O
2

+HF

Sunphát Canxi ngậm nửa phân tử nớc biến thành sunphat Canxi 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 đợc tạo thành nhanh chóng và chảy xuống phòng hoá thành. Khi đó
khoảng 60-80% lợng axit cho vào đã tham gia phản ứng, khối bột sệt đông
cứng lại.
Trong thời gian ủ phòng hoá thành, giai đoạn phản ứng 1 hầu nh kết
thúc và giai đoạn phản ứng thứ hai bắt đầu, đây là giai đoạn phản ứng chậm
giữa axit phôtphoric mới sinh ra với apatit còn d lại sau giai đoạn 1
Ca5(PO4)3F +7H3PO4 +5H2O = 5Ca(H2PO4)2H2O + HF
Giai đoạn phản ứng thứ 2 sẽ kéo dài trong suốt thời gian ủ supe trong
kho chứa
Từ hai phơng trình phản ứng ta có phơng trình tổng hợp:
2Ca5(PO4)3F + 7H2SO4 + 5H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4 + 2HF
Quá trình sản xuất supe phốtphát có những đặc trng sau:

-7-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

-Nó sẩy ra khi thành phần của pha lỏng thay đổi căn bản, sự phân
huỷ apatit đợc bắt đầu trong các hỗn hợp

của axit sunfuric và axit

phôtphoric mà nồng độ của axit sunfuric cao hẳn. Tuỳ theo thời gian phản
ứng nồng độ của axit sunfuric giảm dần và nồng độ của axit phôtphoric
tăng dần lên. Trong giai đoạn phản ứng thứ hai, pha lỏng lúc đầu là axit
phôtphoric, rồi sau đó là dung dịch H3PO4 đợc bão hoà bởi Ca(H2PO4)2 sinh
ra
-Quá trình phản ứng sinh ra một số muối
Trong giai đoạn 1: một trong những dạng kết tinh của CaSO 4 tách ra
( khoảng 50%), trong giai đoạn thứ hai Ca(H2PO4).H2O kết tinh các sản
phẩm của phản ứng CaSO4 và Ca(H2PO4)H2O bao bọc trên bề mặt của
những hạt apatit, tạo thành một màng ngăn cách axit xâm nhập vào apatit
và gây khó khăn cho quá trình khuyếch tán của ion Ca 2+ từ mặt ngoài của
apatit vào khối dung dịch, làm chậm tốc độ phản ứng.
-Tuỳ theo tốc độ phân huỷ của apatit mà tốc độ của phản ứng của giai
đoạn 2 giảm dần đặc biệt là ở giai đoạn ủ cuối cùng của supe phốtphát.
Ngoài ra các đặc điểm trên quá trình sản xuất supe phốt phát còn có
sự biến đổi pha của:
1
CaSO4 2 H2O

----> CaSO4 + H2O

Phản ứng này xảy ra với tốc độ khác nhau, phụ thuộc vào chế
độ kỹ thuật khi trộn các chất tham gia phản ứng. Trong sản xuất supe
phốtphát đồng thời với 2 phản ứng chính còn có hàng loạt phản ứng phụ
xảy ra của các tạp chất khác có trong apatit đa vào sản xuất Flohyđric và
axit Silisic tạo thành khi axit sunphuric phân huỷ Floapatit
6HF + H2SiO3= H2SiF6 + 3H2O
Axit tạo thành do sự phân huỷ của axit với nêphelin(NaAlSiO 4)

NaAlSiO4 + 4H+ = Na+ + Al3++ H2SiO3 + H2O

-8-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Tuỳ theo tốc độ của những phản ứng chính nhiệt độ của bột sệt tăng
lên và do đó áp suất riêng phần của Florua silic tạo thành theo phản ứng
cũng tăng dần lên
2H2SiF6 + H2SiO3 = 3SiF4 +3H2O
Tóm lại: Thành phần pha trong sản xuất supe phốtphát có thể chia ra
nh sau:
Pha rắn gồm có:

-Ca(H2PO4).H2O
-CaSO4
-Apatit cha phân huỷ
-Các chất cha bị phân axit phân huỷ

Pha khí : SiF4 , HF , CO2, hơi nớc
Pha lỏng gồm có: dung dịch axit photphoric đã bão hoà,
Ca(H2PO4)2H2O và chứa các tạp chất nh: Na+, K+,Mg2+,Al3+,Fe3+, Fe2+, SiF62
II- Cơ Sở hoá lý của quá trình sản xuất supe đơn
1- Độ hoà tan trong hệ CaO - P2O5 - H2O
Trong quá trình sản xuất supe đơn, phản ứng giữa apatit và axít sunfuric
xảy ra theo phơng trình tổng quát sau:[1-84]
2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 3H2O = 3Ca(H2PO4)2. H2O + 7CaSO4 + 2HF

Nhng thực chất nó tiến hành theo hai quá trình phản ứng:
Phản ứng 1:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4 . 0,5 H2O + HF
Phản ứng 2:
Ca5F(PO4)3 +7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2. H2O + HF
Nh vậy khi đạt tới cân bằng sẽ tồn tại 4 thành phần: H 3PO4,
Ca(H2PO4)2.H2O, CaSO4.H2O. Vì nồng độ CaSO4 trong dung dịch rất nhỏ

-9-


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

nên có thể bỏ qua. Nếu viết thành hợp chất với ôxy ta sẽ có hệ P 2O5, CaO,
H2O. Nếu biểu diễn trên hệ trục vuông góc ta sẽ có đồ thị của hệ 3 trên nh
sau:

CaO%
Ca3 PO4 2.H2O

50
CaHPO4

40
Ca H2PO4 2.H2O
CaHPO4

30

Ca3 PO4 2.H2O

Ca H2PO4 2.H2O

N

20
Ca H2PO4 2.H2O

Ca H2PO4 2.H2O + CaHPO4

10

Đường hòa tan

M

E

CaHPO4
0

10

20

30

40

50

60

% P2O5

E: ơtetti là điểm bão hòa giữa hai pha CaHPO4 và Ca(H2PO4)2.H2O
Hình 1: Đồ thị độ tan hệ CaO - P2O5 - H2O ở 800C.
Nhìn vào đồ thị trên ta thấy: Bắt buộc phản ứng phải tạo thành phốt
phát tan đợc trong nớc Ca(H2PO4)2, Ca(H2PO4)2.H2O vì supe phốt phát phải
là phân bón phốt pho tan trong nớc độ phân hủy của Ca5F(PO4)3 và H3PO4
tạo thành từ Ca5F(PO4)3 + H2SO4 chỉ có thể đi qua khu kết tủa
Ca(H2PO4)2.H2O , H3PO4 của pha lỏng chỉ đạt đợc từ 42 ữ 46% P2O5.
Vì vậy sản phẩm chỉ có thể là Ca(H2PO4)2. H2O.

- 10 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Ta thấy mô nô can xi phốt phát tan không tơng hợp khi tác dụng với
nớc nó bị phân hủy thành axit phôt pho ríc tự do và muối phốt phát kiềm
hơn.
Ca(H2PO4)2. H2O + aq = CaHPO4 + H3PO4 + aq
3 CaHPO4. 2H2O) + aq = Ca5F(PO4)3 . H2O + H3PO4 + aq
Mức phân hủy này phụ thuộc vào tỷ lệ của muối nớc tức là khi chế
biến dung dịch bằng một lợng nớc thích hợp thì Ca(H2PO4)2 không phân

hủy.
Xét đờng cong phụ thuộc vào mức độ phân hủy Ca(H 2PO4)2 vào tỷ số
giữa lợng muối và nớc khi chế biến bằng nớc ở 80oC
80
M

Mức độ phân hủy

60

N

40
20
0

200

400

600

800

1000

g Ca(H2PO4)2 trên 100g H2O
Hình 2: Sự phân huỷ của Ca(H2PO4)2.H2O bởi nớc ở 800C.
Các số liệu thực nghiệm ở 800C cho thấy:
Khi tăng tỷ số muối nớc môno can xi phốt phát bắt đầu phân huỷ ở tỷ số

trọng lợng:
Ca(H 2 PO 4 ) 2
H 2O

= 0,1

Nếu tỷ số muối nớc đạt 0,1 thì mức độ phân huỷ đạt 62,5% (điểm M). ở
điểm N tơng ứng với giới hạn của trờng kết tinh CaHPO4 (hình vẽ 1) tỷ số
muối/nớc là 2,06 và mức phân huỷ cực đại là 75,1%. Khi tiếp tục tăng tỷ số

- 11 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

muối nớc thì hệ chuyển dịch vào trờng kết tinh đồng thời của môno và
đicanxi phốtphát. Mức phân huỷ của Ca(H2PO4)2 giảm dần về 0.
Vì vậy trong sản xuất supe phốt phát với mục đích thu đợc môno canxi
phốt phát thì không thể dùng axít loãng để phân huỷ quặng.
2- Phân huỷ quặng phốt phát
Trong quá trình sản xuất supe phốt phát 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 axít sunfuric và môno canxi phốt phát :
Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4
2.1. Giai đoạn thứ nhất của phản ứng và các yếu tố ảnh hởng :
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4 . 0,5 H2O
Phản ứng này xảy ra trên bề mặt hạt quặng với sự d thừa H2SO4 và tạo
thành H3PO4 tự do. Phản ứng này bắt đầu ngay từ khi trộn quặng apatit với

axít H2SO4 và nó kết thúc sau khoảng 20ữ40 phút ở trong phòng hoá thành.
Tại đây do nhiệt độ cao ( từ 110 ữ 1200C) nồng độ P2O5 trong pha lỏng lớn
(42ữ45%) nên CaSO4.0,5 H2O tách ra lúc đầu nhanh chóng chuyển thành
CaSO4 khan và đây là dạng ổn định của nó.
Các yếu tố ảnh hởng đến giai đoạn I của quá trình gồm có:
2.1.1. Lợng H2SO4 tiêu chuẩn:
Đây là lợng axít H2SO4 100% cần thiết để phân huỷ 100 đơn vị khối lợng quặng apatit. Lợng axít này tính toàn theo các phơng trình phản ứng
của H2SO4 với các thành phần chính có trong quặng apatit nh: Ca5F(PO4)3,
Ca/Mg(CO3)2, Fe2O3 , Al2O3 ... Lợng axít này tính đợc là lợng axít lý thuyết
(n0). Trong thực tế sản xuất thờng lấy d từ 6ữ10% lợng H2SO4 tính theo lý
thuyết để đảm bảo sự tiếp xúc đầy đủ giữa pha rắn và pha lỏng và phân huỷ
hết các tạp chất khác cha tính đến. Lợng axít càng cao thì mức phân huỷ
càng lớn.

- 12 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Công thức xác định hệ số phân huỷ giai đoạn I: [1-85]
K1 =

70.

n
n0

K1 : mức phân huỷ giai đoạn I.

n, n0 : lợng axít tiêu chuẩn thực tế và lý thuyết.
2.1.2. ảnh hởng của nồng độ và nhiệt độ:
- ảnh hởng của nồng độ:
Nồng độ H2SO4 có ảnh hởng rất lớn đến quá trình phân huỷ apatit và
cơ cấu tính chất lý học của sản phẩm.
Tốc độ phân huỷ quặng apatit phụ thuộc vào hoạt độ của axít và mức

Mưc độc phân hủy

độ quá bão hoà của nó do sản phẩm ứng gây nên.

Nồng độ H SO

2
4
Hình 3 : Đờng cong phụ thuộc mức phân huỷ quặng
apatit.

Khi nâng cao nồng độ H2SO4 loãng (bắt đầu từ 0) và khi giảm nồng
độ của axít đậm đặc (từ 100% H 2SO4) thì hoạt độ tăng do đó mức phân huỷ
apatit tăng lên tuy nhiên ở một số nồng độ axít ban đầu làm tăng tốc độ quá
bão hoà của hệ bởi canxi sunphát, dẫn đến giảm tốc độ phân huỷ. Do đó đờng cong sự phụ thuộc mức phân huỷ vào nồng độ đợc biểu diễn bởi đờng
cong có hai cực đại và ở giữa co một cực tiểu. Vị trí các cực đại phụ thuộc

- 13 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

vào dạng nguyên liệu, tỷ số rắn, lỏng, nhiệt độ, thời gian, và các yếu tố
khác.
ở cực đại I mức phân huỷ cao nhng vì sử dụng axít có nồng độ thấp
nên không cho phép vì lợng nớc theo nó quá lớn, do đó sản phẩm có dạng
bùn nhão, không cứng rắn.
Khi nâng cao nồng độ axít thì mức độ phân huỷ giảm đến cực tiểu rồi lại
tăng lên khu vực nồng độ axít ứng với mức phân huỷ cực tiểu gọi là miền thụ
động. ở miền này các hạt quặng bị bao bọc bởi CaSO4 . 0,5 H2O rất mịn nên đã
ngăn cản sự xâm nhập của axít vào bề mặt hạt quặng để tiếp tục phân giải tiếp
tục tăng nồng độ axít thì CaSO4 . 0,5 H2O sẽ lắng xuống và nhanh chóng chuyển
thành màng CaSO4 và CaSO4 . 0,5 H2O, phản ứng bị kìm lại, pha lỏng nằm lại
trên bề mặt hạt rắn và sản phẩm thu đợc có tính chất lý học xấu.
Khi nồng độ axít sunfuric thấp hơn 63% thì pha lỏng bị quá bão hoà ở
mức độ nhỏ hơn, do đó các tinh thể CaSO 4 kết tinh lớn hơn chúng sẽ tạo thành
vỏ xốp trên các hạt phốt phát ít khó khăn hơn do vậy mà phản ứng tiến hành
nhanh sản phẩm thu đợc khô xốp.
Bởi vậy tồn tại một khu vực có nồng độ axít thích hợp, giới hạn của khu
vực ấy phụ thuộc nhiệt độ của axít.
- ảnh hởng của nhiệt độ axít:
Nhiệt độ axít đi vào phân huỷ quặng apatit đợc xác định tuỳ thuộc
nồng độ của nó. Nhiệt độ thích hợp với axít 64 ữ 68% là 50 ữ 600C. Nhiệt
độ của axít trong sản xuất về mùa hè thấp hơn mùa đông 5 0C. Khi nâng cao
nhiệt độ axít từ 52 ữ 700C thì hàm ẩn trong supe phốtphát giảm 0,8%.
Nồng độ thích hợp, nhiệt độ, và lợng axít H2SO4 tiêu chuẩn đợc xác
định đối với mỗi loại quặng apatit bằng thực nghiệm.
2.1.3. ảnh hởng của các yếu tố khác:
Các tạp chất trong quặng:

- 14 -

Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Các tạp chất có ảnh hởng đến quá trình phân giải quặng:
+ Các tạp chất nh Al2O3, Fe2O3, SiO2, MgCa(CO3)2, CaO, F, một số
hợp chất không tan
+ Phản ứng với các tạp chất này xảy ra đồng thời khi phân huỷ aptit.
Sự có mặt của tạp chất làm giảm hàm lợng P2O5 và tăng độ tiêu hao axit.
- Đối với Canxi và Magiê cácbonát bị phân huỷ theo phản ứng:
CaMg(CO3)2 + 2 H2SO4 = CaSO4 + MgSO4 + 2CO2 + 2H2O
Sự có mặt của CaCO3, MgCO3 làm tăng lợng tiêu hao axít H2SO4 khi
phân huỷ và làm giảm lợng P2O5 trong sản phẩm, nhng do có CO2 thoát ra
làm thuận lợi cho phản ứng phân huỷ, làm tơi xốp sản phẩm.
- Đối với Fe2O3 và Al2O3.
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O
Fe2O3 + 4H3PO4 = 2FeH3(PO4)2 + 3H2O
Pha rắn tách ra chủ yếu ở dạng FePO4.2H2O và tơng tự nhôm cũng đợc tách ra dới dạng phốt phát.
Sự có mặt của nhôm và sắt trong nguyên liệu làm kém chất lợng
supe. Phốt phát sắt và nhôm trong sản phẩm chỉ một phần tan trong amôno
xitrát. Do vậy hàm lợng P2O5 tan trong nớc của supe bị giảm.
Khi phân huỷ apatit, HF sinh ra phản ứng với SiO 2 trong nguyên liệu
tạo SiF4 ở thể khí và axít Flosilíc H2SiF6.
4HF + SiO2 = SiF4 + H2O
6HF + H2SiO3 = H2SiF6 + 3H2O
2H2SiF6 + H2SiO3 = 3SiF4 + 3H2O
axít Flosilíc một phần đi theo khí và một phần còn lại không những ở
dạng tự do mà còn liên kết với các kim loại kiềm thành các muối Flosilicát.

- 15 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Lợng flo còn lại trong supe phốtphát chiếm 55ữ60% tổng lợng Flo trong
nguyên liệu, phần còn lại đi ra theo khí.
Độ mịn của hạt quặng:
+ Cỡ hạt quặng có ảnh hởng 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 hởng 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,
nh vậy sẽ làm giảm sự tiếp xúc pha lỏng, tốc độ phân huỷ pha lỏng có thể
bị giảm xuống.
Thời gian lu lại trong thùng trộn:
+ Thời gian lu tuỳ thuộc vào thùng trộn.
+ Thời gian lu lại trong thùng trộn phụ thuộc vào nồng độ axit ban
đầu, nhiệt độ và cờng độ khuấy trộn.
+ Thời gian lu hỗn hợp quặng lại trong thùng trộn không lâu quá để
tránh bùn mất độ linh động và đặc sệt. Nồng độ H 2SO4 từ 66-68% thì thời
gian lu lại là 2-> 4 phút, nhiệt độ ra khỏi thùng là 110 đến 1150 C.
Cờng độ khuấy trộn:
+ Khuấy trộn nhằm tăng cờng tiếp xúc pha lỏng và pha rắn.
+ Khuấy trộn mạnh nhằm để tránh kết khối, đóng rắn trong một thời
gian nhất định.

2.2. Giai đoạn thứ hai của phản ứng:
Giai đoạn thứ II của phản ứng đợc bắt đầu sau khi tiêu hao toàn bộ
axít H2SO4. axít H3PO4 đợc tạo thành ở giai đoạn I tiếp tục phân huỷ apatit
theo phản ứng:[2-28]
Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF

- 16 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Môno canxiphốtphát đợc 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
70ữ80%. Tuỳ theo mức kết tinh của canxisunphát ở giai đoạn I mà khối
phản ứng dần dần bị đóng rắn do những vi tinh thể canxisunphát tạo ra
những bọc trong đó chứa phần lớn pha lỏng. Việc đóng rắn xảy ra trớc lúc
tiêu hao hết H2SO4 và mức phân huỷ mới chỉ đạt 60%, nghĩa là trong những
điều kiện ấy Ca(H2PO4)2 do có phản ứng phân huỷ:
Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4
Nh vậy Ca(H2PO4)2 sinh ra bị phá huỷ ngay thành Ca(SO 4), 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 đợc bắt đầu trong thời kỳ ủ supe trong
phòng hoá thành và kết thúc khi ủ nó trong kho trong thời gian 6ữ30 ngày
đêm 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:
-Những hạt quặng cha phân giải là các hạt có kích thớc lớn mà axít

H3PO4 lại là axít yếu.
-Lợng canxisunphát kết tinh ra quá nhiều làm cho axít H 3PO4 khó
tiếp xúc với hạt quặng.
-Môno canxisunphát tan trong dung dịch H 3PO4 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.
-Môno canxisunpháttạo thành vỏ mịn bao bọc hạt quặng làm giảm sự
tiếp xúc pha.
3- Thành phần pha của supe ở giai đoạn 2 trong thùng hóa thành và
kho ủ:

- 17 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Quá trình phân huỷ apatit đợc hoàn thành tiếp tục ở kho ủ:
Thành phần pha của tập hợp phốt phát trong supe phốt phát thu đợc
từ apatit giàu có thể xác định đợc nhờ biểu đồ độ tan trong hệ P2O5 - CaO H2O. Vì CaSO4 đợc tạo thành trong pha rắn hầu nh không tham gia phản
ứng hoá học. Các hợp chất Flo bay ra ở dạng khí SiF 4 , phần còn lại ở dạng
hợp chất ít tan: các Flosilicát, các phức chất Flo- nhôm và những hợp chất
khác, các tạp khoáng trong apatit tổng cộng là 3%. Do đó có thể khảo sát
giai đoạn II của quá trình nh là sự hoà tan của hyđrôxin apatit Ca 5(OH)
(PO4)3 trong axít H3PO4 mà không có sự sai khác lớn, khi đó axít H 3PO4
dần dần bị trung hoà bởi hyđrôxin apatit.
Mức trung hoà iôn H+ thứ nhất của H3PO4 đợc xác định bởi tỷ số P 2O5
đã liên kết với CaO tạo thành Ca(H2PO4)2.H2O đối với hàm lợng P2O5
chung trong pha lỏng:

Z% =

[P2 O 5 ]Ca(H 2 PO 4 ) 2
[P2 O 5 ] H 3PO 4 + [P2 O 5 ]Ca(H 2 PO 4 ) 2

100

Khi kết thúc giai đoạn thứ nhất của quá trình thì mức trung hòa Z =
0. Pha lỏng là axít H3PO4 tự do. Mức phân giải càng tăng lợng Ca(H2PO4)2
sinh ra càng lớn, mức trung hoà Z càng tăng. Khi tăng lợng H2SO4 tiêu
chuẩn, Z giảm vì phần lớn CaO liên kết thành canxisunphát.
* ủ ở kho:
Qúa trình ủ là quá trình phân giải apatit còn lại.
Quá trình biến đổi rất chậm, khả năng tăng nhanh quá trình và mức
độ phân huỷ đạt đợc của nguyên liệu gắn liền với sự biến đổi thành phần
pha của tập hợp phốt phát trong supe phốtphát, nghĩa là thành phần hỗn hợp
giữa pha lỏng và pha rắn.
Vì nhiệt độ của khối supe trong phòng hoá thành là 110ữ1200C, dung
dịch H3PO4 bị bão hoà bởi Ca(H2PO4)2.H2O và quá trình phân giải apatit

- 18 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

xem nh đã ngừng lại trong khi đó mức phân huỷ apatit mới đạt từ 85 ữ
87%. Để có thểtiếp tục phân huỷ apatit đạt tới 94ữ96% thì cần phải làm
lạnh supe đến 40 ữ 500C. Khi ấy Ca(H2PO4)2.H2O từ dung dịch kết tinh

thành pha rắn, độ trung hoà pha lỏng giảm hoạt độ của dung dịch tăng lên.
Khi làm lạnh thì khả năng tạo màng đicanxi phốt phát thụ động bị giảm,
còn những màng đã tạo ra trong phòng hoá thành có điều kiện để tan ra.
Trong thực tế sản xuất ngời ta làm lạnh nhờ không khí qua máy đánh tung,
sau đó định kỳ đảo trộn bằng cầu trục bốc, thời gian ủ trong kho kéo dài từ
6ữ30 ngày đêm. Vì tỷ lệ pha rắn, lỏng lúc này quá lớn nên tiếp xúc pha rất
kém.
+ Độ hút ẩm và trung hoà sản phẩm:
Trong supe tơi thành phần dung dịch chủ yếu là Môno canxiphốtphát
ở 200C, áp suất hơi nớc trên nó là 16,5 mmHg (áp suất hơi nớc bão hoà của
không khí ẩm 100% là 17,5 mmHg ), khi đó môno sẽ hút ẩm.
Còn nếu không khí không bị bão hoà hơi nớc, ví dụ độ ẩm là 75% thì
dung dịch bão hoà - Môno canxiphốtphát sẽ tự bốc hơi tuy vậy supe phốt
phát vẫn hút ẩm từ không khí. Điều đó đợc giải thích là do sự có mặt của
một lợng nhỏ axít H3PO4 tự do mà áp suất hơi nớc trên nó thấp hơn nhiều
so với dung dịch Môno canxiphốtphát đồng thời phân huỷ nó thành đicanxi
phốtphát và axít H3PO4 tự do, làm tăng độ hút ẩm của sản phẩm:
Ca(H2PO4)2 + H2O = CaHPO4 + H3PO4
Một sản phẩm nh thế có tính chất hoá học xấu, dễ kết khối, dính bết,
ăn mòn cơ cấu vân chuyển, phá hỏng bao bì. Vì vậy cần phải trung hoà
H3PO4 trong sản xuất trớc khi xuất kho. Đa lợng axít tự do xuống dới 3%
P2O5.
Trung hoà sản phẩm:

- 19 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Sau khi ủ và đảo trộn axit tự do trong supe còn khoảng 5-7%, lợng
axit này cần đợc trung hoà để khỏi ăn mòn, phá huỷ các phơng tiện vận
chuyển nó.
Ngời ta thờng dùng các phơng pháp sau để trung hoà supe phốt phát:
+ Bột xơng, apatit tuyển nổi: nâng cao hàm lợng P2O5 trong sản
phẩm, tốc độ trung hoà thấp.
+ Đá vôi: tốc độ trung hoà nhanh rẻ, dễ tìm, có nhiều tạp, làm giảm
P2O5 trong sản phẩm.
+ Dùng NH3: (phơng pháp tốt)
NH3 + H3PO4 = NH4HPO4 + Q
Công ty supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao dùng bột apatit để
trung hoà:
Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 +5H2O = 5Ca(H2PO4).H2O + HF
Từ phơng trình phản ứng này ngời ta tính lợng apatit cần trung hoà
theo tính toán thì muốn giảm 1% P2O5 tự do cần trung hoà thêm 1,2 phần
trọng lợng bột apatit. Khi trung hoà supe bằng bột apatit cần chú ý là:
Nếu cha đủ lợng apatit thì P2O5 hữu hiệu cao, nhng độ ẩm và axít tự
do không giảm xuống qui định, gốc sunphát cao, giá thành sản phẩm sẽ
cao. Khi trung hoà quá lợng apatit P2O5 tự do giảm, gốc sun phát giảm nhng P2O5 hữu hiệu cũng giảm do đó chất lợng supe không đảm bảo.
Việc trung hoà và trộn đều supe với apatit sẽ tạo điều kiện cho axit
phốtphoríc còn lại tác dụng tốt với apatit do đó ảnh hởng lớn đến chất lợng
và giá thành sản phẩm.
Khi trung hoà đúng liều lợng apatit, supe phốt phát của công tysupe
đạt các tiêu chuẩn sau:
.P2O5 hữu hiệu không nhỏ hơn

16.5%

.P2O5 tự do không cao quá

4%

- 20 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

.Gốc sunphát không lớn hơn

32%

.Độ ẩm không lớn hơn

13%

4- Sự bay ra của khí chứa Flo.
Flo Hyđrô sinh thành khi phân huỷ quặng apatit bởi H 2SO4, một số
các Ca(H2PO4)2 tác dụng với SiO2 trong quặng và bay ra ở dạng SiF4 và axít
H2SiF6 ở dạng mù, còn lại một số flo khác Ca(H 2PO4) thì lẫn trong supe
phốtphát dới dạng H2SiF6 trong pha lỏng của supe phốt phát và muối của
nó. Trong toàn bộ quá trình từ khi bắt đầu hỗn hợp cho đến khi trung hoà
sản phẩm đều có Flo bay ra. Khi sản xuất supe phốt phát lợng flo trong
thiết bị hỗn hợp và phòng hoá thành bay vào pha khí bằng khoảng 35ữ45%
tổng lợng Flo nguyên liệu và nó chiếm 75ữ90% tổng lợng Flo bay ra trong
toàn bộ quá trình, còn lại 10ữ25% Flo bay ra trong quá trình ủ ở kho và đảo
trộn. Để đảm bảo vệ sinh an toàn cho công nhân trong và ngoài vị trí làm
việc, trừ bỏ tạp chất co hại đối với cây công nghiệp, đồng thời để tận dụng

tất cả các chất thải trong công nghiệp sản xuất supe phốt phát biến nó thành
những sản phẩm phụ, cho nên vấn đề thu hồi khi Flo là vấn đề quan trọng
trong sản xuất supe phốt phát.Trong công nghiệp sản xuất supe phốt phát
thờng hấp thụ khí flo để sản xuất H2SiF6, Na2SiF6 , NaF, 3NaF, AlF3 ,....
Sự thoát khí có chứa flo trong quá trình sản xuất supe phốtphát không
chỉ phụ thuộc vào hàm lợng của nó trong quặng apatit mà còn phụ thuộc
vào nhiệt độ, nồng độ axít H 3PO4 nồng độ axít H2SiF6 ở pha lỏng, ảnh hởng
của axít tiêu chuẩn.
4.1. Sự ảnh hởng của nhiệt độ đến hiệu suất thoát flo:
Việc tăng hiệu suất thoát Flo lớn nhất đạt dợc trong thực tế là bằng
cách nâng cao nhiệt độ của axít H2SO4 ban đầu. Khi ấy tăng năng suất đơn
vị Na2SiF6 đối với 1g supe phốt phát đợc sản xuất sẽ tăng. Trong điều kiện

- 21 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

hỗn hợp các chất phản ứng gián đoạn, khi nâng cao nhiệt độ của axít H 2SO4
ban đầu từ 40ữ600C thì năng suất đơn vị của Na2SiF6 tăng lên gấp 2 lần.
Nếu thừa nhận hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân giải apatit giữ
nguyên không đổi, không phụ thuộc vào nhiệt độ của axít ban đầu, còn
toàn bộ nhiệt toả ra bị tiêu hao cho đun nóng hỗn hợp các chất phản ứng thì
nhiệt độ bùn tháo xuống phòng hoá thành sẽ tăng theo tuyến tính khi tăng
nhiệt độ axít ban đầu.
Khi nhiệt dung của apatit là 0,8 kcal/kg, nhiệt độ ban đầu của apatit
là 200C và nhiệt dung của dung dịch axít H 2SO4 là 0,2 kcal/kg thì nhiệt độ
của hỗn hợp phản ứng sẽ vợt quá nhiệt độ của axít ban đầu là 40 0C thì nhiệt

độ của bùn là 850C, còn khi nhiệt độ của axít là 600C thì nó đạt tới 1050C.
Từ đó ta có biểu đồ sau:

50
40
30
20
10


85

90

95

- 22 -

100

105

t0


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

Hình 4: Sự phụ thuộc của hiệu suất thoát Flo vào nhiệt độ.

Nh ta thấy trên hình vẽ, trong khoảng nhiệt độ 85ữ1050C áp suất
riêng phần của hơi nớc tăng lên không phải theo đờng thẳng mà theo đờng
cong tăng đột biến, việc tăng nhanh mức độ sử dụng Flo khi tăng nhiệt độ
axít ban đầu đợc giải thích bởi nguyên nhân đã chỉ ra ở trên.
4.2. Sự ảnh hởng của nồng độ axít H3PO4:
Nồng độ axít H3PO4 đợc tạo thành ở cuối giai đoạn I của phản ứng
tạo thành supe phốtphát Ca(H2PO4) càng cao khi nồng độ của axít H2SO4
ban đầu càng lớn. Nh chúng ta đã biết quá trình hỗn hợp các cấu tử liên tục
cho ta khả năng nâng cao đợc nồng độ axít H2SO4 ban đầu, do vậy mà nồng
độ axít H3PO4 trong bùn của phơng pháp liên tục lớn hơn phơng pháp hỗn
hợp gián đoạn. Vì vậy áp suất hơi SiF4 tăng theo nồng độ axít H3PO4. Cho
nên ở quá trình hỗn hợp liên tục việc thoát khí flo vào pha khí dễ dàng và
hiệu suất flo cao hơn so với khi hỗn hợp gián đoạn. Việc thoát khí flo cũng
dễ dàng hơn khi nâng cao độ chân không trong phòng hoá thành.
4.3. Sự ảnh hởng của nồng độ H2SiF6 trong pha lỏng:
Tuỳ theo mức độ nhả hấp thụ các khí chứa Flo, có nghĩa là tuỳ theo
mức độ xảy ra phản ứng dị thể:
2H2SiF6 + H2SiO3 = 3SiF4 + 3H2O
Nồng độ H2SiF6 trong pha lỏng của supe phốtphát bị giảm dần đến hạ
thấp áp suất hơi riêng phần SiF 4 trên pha lỏng. Việc thoát khí chứa Flo khỏi
pha bùn bị chậm lại một cách tơng ứng. Đây là một trong những nguyên
nhân của việc sử dụng Flo không hoàn toàn trong sản xuất supe phốt phát.
4.4. ảnh hởng của lợng axít H2SO4 tiêu chuẩn:
Mức độ thoát flo phụ thuộc ở mức độ nhất định vào lợng axít tiêu
chuẩn, khi tăng lợng axít tiêu chuẩn làm tăng mức độ phân giải của quặng

- 23 -


Trờng đại học Bách Khoa

Đồ án tốt nghiệp

apatit khi bùn cha bị xít bị keo quánh, vì vậy có thể tăng đợc chút ít nồng
độ H2SiF6 trong pha lỏng dẫn đến làm tăng đợc áp xuất riêng phần của SiF4.
III- Hấp thụ khí Flo chế tạo axít H2SiF6
Khí từ các thiết bị phân huỷ của sản xuất supe phốtphát đi vào hệ thống
hấp thụ phải có nhiệt độ cao hơn SiF4 bị phân huỷ trong khí ẩm trong khí ẩm >
650C
3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + SiO2. H2O
Và khi ấy keo axít silíc tách ra nằm lại trong đờng ống dẫn khí ở
dạng bùn bị ngấm ớt bởi axít H2SiF6 gây tắc đờng ống.
- Nếu nhiệt độ cao hơn thì áp suất cân bằng của SiF 4 trên bề mặt của
dung dịch sẽ tăng lên, nh vậy việc hấp thụ SiF4 không triệt để.
Hấp thụ khí Flo bằng nớc thực chất là hấp thụ H 2SiF6 ở dạng mù đợc tạo
thành do sự thuỷ phân SiF 4. Việc hấp thụ khí Flo thờng tiến hành theo hai
cấp, bể và tháp hấp thụ muốn hấp thụ đợc tốt dùng phơng pháp ngợc chiều
khí đi từ đầu đến cuối còn dung dịch H2SiF6 loãng đi ngợc lại. Trong bể hấp
thụ có guồng quay để té dung dịch lên thành một màn dày. Hiệu suất hấp
thụ Flo ở phòng hấp thụ đến 90%, axít thu đợc ở bể có nồng độ 8 ữ 12%
H2SiF6 , sau khi khí thải ra khỏi phòng hấp thụ lại đa vào tháp hấp thu tiếp
rồi mới thải ra ngoài trời.
Nồng độ axít ở tháp từ 1,2 ữ 2% H2SiF6 . Mức hấp thụ chung 98 ữ
99%, sau khi hấp thụ đợc H2SiF6 và từ axít này dùng để điều chế các sản
phẩm có giá trị nh : Na2SiF6 , CaF2 , NaF ....
IV- Thuyết minh lu trình:
Quặng apatit nguyên khai có thành phần:
P2O5

CaO

Fe2O3

Al2O3

H2O

- 24 -

MgO

SiO2

F

CO 2


Trờng đại học Bách Khoa
33.5

42.0

1.8

Đồ án tốt nghiệp
2.1

1.7

4.5

1.7

2.2

10.5
Quặng trong kho đợc cầu trục + gầu múc (10) múc đổ vào bun ke
chứa quặng trên bun ke có sàng 200 x 200 mm, rồi đợc cung cấp xích đổ
vào băng tải cao su (9) sau đó đa vào bun ke của thùng sấy (11), để loại bỏ
sắt thép có lẫn trong quặng lọt vào thùng sấy ở đầu băng tải ngời ta có gắn
một hệ thống nam châm điện, nam châm này hút và loại bỏ đợc sắt thép có
trọng lợng nhỏ hơn 5kg.
Than trong kho cũng đợc cầu trục (10) múc chuyển vào bun ke qua
hệ thống cung cấp xích vào băng tải (8). Sau đó đi vào bun ke than tại đỉnh
các lò đốt (1). Không khí qua quạt (2) thổi vào lò đốt (1), sau khi ra khỏi lò
đốt nhiệt độ của khí từ 350 ữ 8000C đợc thổi vào thùng sấy cùng với chiều
đi của quặng nhờ quạt hút sau sấy (6) đa độ ẩm của quặng sau khi ra khỏi
thùng sấy cỡ 1,5ữ2,5% ( quặng chuyển từ 3 ữ 4%). Quặng khô ra khỏi
thùng sấy đợc đa vào máy đập búa (4) để giảm kích thớc hạt quặng tới 15 ữ
30 mm và theo băng tải sau sấy (5) đổ vào bun ke bột sau sấy (16) của máy
nghiền bi (7). Khí ra khỏi thùng sấy có nhiệt độ từ 100 ữ 1100C nhờ quạt
hút (6) khí đi vào xiclon nhóm 4 (13) để lắng phần lớn bột quặng xuống
băng tải sau sấy (5) để đa sang nghiền bi, khí ra khỏi xiclon tiếp tục đợc
qua thiết bị lắng bụi ớt (14), sau đó qua bộ phận tách giọt (15) rồi theo quạt
hút thải ra ngoài theo ống khói.
Quặng sau khi sấy và nghiền sơ bộ đợc đa đi nghiền mịn tại máy
nghiền bi (7). Quặng từ bun ke chứa đợc định lợng xuống máy nghiền bi
nhờ một băng gạt chìm. Sau khi qua nghiền bi quặng đợc nghiền nhỏ và sẽ
đợc đa lên sàng phân ly tĩnh (17) đặt phía trên máy nghiền nhờ quạt cao áp

sau nghiền (21) ở phía cuối hệ thống. Thiết bị phân ly làm việc theo
nguyên lý khí và bụi vào máy theo phơng thẳng đứng và va đập vào phần
côn bên trong thiết bị hạt to sẽ rơi xuống quay trở lại máy nghiền bi.

- 25 -