nghiên cứu chế biến quặng apatit lào cai loại 2 bằng axit photphoric

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

1
2

…………………………………………………………………………………..………………….

3

DANH MỤC BẢNG

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4

DANH MỤC HÌNH

…………………………………………………………………………...………………………………………………………………………….

5

………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………….

6

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

Chƣơng I: TỔNG QUAN VỀ QUẶNG APATIT

8

…………………………………………………………………………………………………………………...…………………………………………………….

8

1.2.1. Phân loại theo thạch học

…………………………………………………………………………………………………………………………….

1.2.2. Phân loại theo thành phần vật chất

8

………………………………………………………………………………………………....

9

………………………………………………………………………………………………………………………………………

10

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

10

1.3. Phân bố và trữ lƣợng
1.3.1. Phân bố

8

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

1.1. Khái niệm
1.2. Phân loại

…………………….…………………………………………….

1.3.2. Trữ lượng

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

1.4. Tình trạng khai thác quặng ở Việt Nam hiện nay
1.5. Các phƣơng pháp tuyển quặng
1.5.1. Phương pháp vật lí

1.6. Ứng dụng

…………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………...…………….

1.5.2. Phương pháp hóa học
1.5.3. Một số ví dụ cụ thể

……………………………………………..……….

……………………………………………………………………………………………………………………………….……

10
11
13
13
18

…………………………………………………………………………………………………………………………………………

18

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

21

1.6.1. Sản xuất axit photphoric

…………………………………………………………………………………………………………………………….

1.6.2. Sản xuất dicanxiphotphat (DCP)
1.6.3. Một số ứng dụng khác

…………………………………………………………………………………………………….

28

……………………………………………………………………………………………………………………….………….

32

Chƣơng II: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu và thiết bị

21

……………………………………………………...……………………

…………………………………………………………………………………………………………………………...…….

34
34

2.2. Làm giàu theo phƣơng pháp hòa tách chọn lọc bằng axit photphoric

34

2.2.1. Phương pháp khối lượng phân tích P2O5 ở trong quặng apatit

……….……………….

34

…………………………………………..……………………….

35

2.2.2. Phương pháp xác định nồng độ Ca2+ và Mg2+
Bùi Hữu Trung

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

2.2.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X

………………………………………..………………………………………………………………………….

2.2.4. Phương pháp phổ phát xạ plasma (ICP-OES)

……………...…………………………………………………….

37

………………………………………………......…………………….

41

……………………………………………………………….……………….

41

……………………………………………………………..………………………………………………….

41

2.2.5. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng (EDS)
2.2.6. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
2.2.7. Phương pháp phân tích nhiệt

36

Chƣơng III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

…………………………………………………………………………………….

3.1. Xác định đặc tính quặng apatit Lào Cai loại II

……………………………………………………………

3.1.1. Xác định độ ẩm và độ giảm khối lượng do nung

43

………………………………………………………………………….

43

……………………………………………...…………………………….

44

3.1.4. Xác định sự biến đổi của quặng theo nhiệt độ

………………………………………..………………………….

46

……….……….

46

……………………………………………………...………………………………………

46

3.2. Nghiên cứu làm giàu quặng apatit loại 2 bằng axit photphoric
3.2.1. Khảo sát lượng axit H3PO4 sử dụng

43

……………………………………………………...…….

3.1.2. Xác định các dạng khống có trong quặng
3.1.3. Xác định thành phần hóa học quặng apatit

43

3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn lỏng đến quá trình làm giàu

……………………………………………….

47

……………………………………………………………..

48

………………………………………………………………………………………

49

3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình làm giàu
3.2.4. Dạng pha của tinh quặng sau làm giàu

3.2.5. Nghiên cứu tổng hợp di canxi photphat (DCP)

………………………………………………………………..

50

3.2.6. Sơ đồ công nghệ chế biến quặng apatit lào cai loại II bằng axit photphoric

55

KẾT LUẬN

56

…..

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bùi Hữu Trung

……………………………………………………………………………………………………………………………………

57

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành
LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi, các số liệu trong luận
văn là trung thực, được các tác giả cho phép sử dụng và không sao chép ở bất cứ
một tài liệu khoa học nào.
HỌC VIÊN

Bùi Hữu Trung

Bùi Hữu Trung

1

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành
LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu tại Phịng Thí nghiệm của Bộ mơn Cơng
nghệ các chất vơ cơ cũng như tại đơn vị công tác đến nay bản luận văn của tơi đã
hồn thành. Để có được kết quả này, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc của
mình đối với Giảng viên, PGS-TS. Lê Xuân Thành, người đã tận tình hướng dẫn tơi
trong suốt q trình nghiên cứu và hồn thiện luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các anh chị phụ trách Phịng thí
nghiệm trong Bộ mơn cơng nghệ các chất vô cơ, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp
đỡ tơi trong q trình nghiên cứu, thử nghiệm.
Cũng nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Viện sau Đại học - Đại học
Bách Khoa Hà Nội, đã quan tâm tạo điều kiện cho tôi trong thời gian học tập,
nghiên cứu và hồn thành luận văn.
Sau cùng tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong q trình học tập, nghiên cứu và
hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 08 năm 2015
HỌC VIÊN

Bùi Hữu Trung

Bùi Hữu Trung

2

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Viết tắt

Viết đầy đủ

1

DCP

2

ICP-OES

3

XRD

X – ray Diffraction

4

SEM

Scanning Electron Microscope

5

EDS

Energy-dispersive X-ray spectroscopy

6

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

7

TNDB

Tổng nguồn dự báo

Bùi Hữu Trung

Dicanxiphotphat

Ghi chú
Một loại phân bón

Inductively Coupled Plasma - Optical
Emission Spectrometry

3

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành
DANH MỤC BẢNG

Bảng III.1. Thành phần ban đầu của quặng Apatit loại II Lào Cai

Bảng III.2 Khảo sát mức độ làm giàu quặng ứng với lượng axit H3PO4 khác nhau
Bảng III.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn lỏng đến quá trình làm giàu
Bảng III.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình làm giàu

44

. .....................................................................

47

...............

..........................................................................

48

...................................................................................................

48

Bảng III.5 Ảnh hưởng của nồng độ axit photphoric khi tổng hợp DCP từ H3PO4 và Ca(OH)2

……....

50

Bảng III.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ khi tổng hợp CaHPO4 từ H3PO4 và Ca(OH)2 51
.…

Bảng III.8 Bảng tổng hợp kết quả phân tích axit dư, ion canxi và magie

Bùi Hữu Trung

4

............................................

53

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

DANH MỤC HÌNH
Hình I.1 Phương pháp làm giàu quặng apatit bằng phương pháp ướt
14
Hình I.2 Sơ đồ qui trình tuyển nổi thuận
16
Hình I.3 Sơ đồ qui trình tuyển nổi ngược
16
Hình I.4 Sơ đồ tuyển huyền phù quặng Janatas (Karatau)
17
Hình I.5 Sơ đồ tuyển kết hợp trọng lực - tuyển nổi.
19
Hình I.6 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 2
19
Hình I.7 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 3
20
Hình I.8 Cơng thức cấu tạo của H3PO4
21
Hình I.9 Ảnh hưởng nhiệt độ và nồng độ P2O5 đến quá trình kết tinh của CaSO4 24
Hình I.10 Sơ đồ cơng nghệ dihydrat sản xuất axit photphoric
26
Hình I.11 Sơ đồ thiết bị cơ đặc axit photphoric bay hơi chân khơng
27
Hình I.12 Sơ đồ sản xuất DCP theo phương pháp ướt
30
Hình I.13 Sơ đồ sản xuất DCP theo phương pháp dùng axit
31
Hình II.1 Sự nhiễu xạ của chùm tia X trên mạng tinh thể
36

Hình II.2 Sơ đồ máy nhiễu xạ tia X phân tích tinh thể học
36
Hình II.3 Sử dụng bơm nhu động và ống dẫn (đường kính khác nhau, có thế chỉnh
tốc độ dịng chảy vào)
38
Hình II.4 Buồng phun sương(Spray chamber)
38
Hình II.5 Sơ đồ hoạt động của echelle grating
39
Hình II.6 Chùm tia từ Plasma được tập trung từ đầu trên của Plase thẳng theo trục
của Plasma
40
Hình III.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X quặng apatit Lào Cai loại II
43
Hình III.2 Giản đồ phân tích nhiệt của quặng apatit Lào Cai loại II
46
Hình III.3 Giản đồ XRD của tinh quặng apatit sau làm giàu
49
Hình III.4 Giản đồ XRD của mẫu M2.5
51
Hình III.5 Ảnh SEM của mẫu M2.5
52
Hình III.6 Phổ EDS của mẫu M2.5
52
Hình III.7 Ảnh SEM của mẫu DCP nước lọc
53
Hình III.8 Phổ EDS của mẫu nước lọc
54
Hình III.9 Giản đồ XRD của mẫu DCP nước lọc
54

Hình III.10 Sơ đồ cơng nghệ q trình làm giàu quặng apatit Lào Cai loại II bằng
axit photphoric
55
........................................................

. ...........................................................................................................................................................................

. ........................................................................................................................................................................

. ......................................................................................................

................................................................................................................................

. ..............................................................................................................................................

. ..............................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................

.........

. ......................................................................................

..............................................................

.......................................................................................................................

. .............................................................................................

. .....................................................................................................

..................................................................................................

. .....................................................................................................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................

. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................

…………………………………………….….……...

. ............................................................

. .........................................................................................

............................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................

. ......................................................................................................................................................

. ................................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................

. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................

Bùi Hữu Trung

5

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành
MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển không ngừng của nghành công nghiệp hóa chất, các
hợp chất vơ cơ ngày một thể hiện rõ vai trị quan trọng của mình. Hợp chất vô cơ
được ứng dụng trên nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau, từ sinh học, thực phẩm tới
công nghiệp nhẹ và nặng. Ngày nay, hợp chất vô cơ là một trong những mặt hàng
khơng thể thiếu. Nhìn khái qt về hóa chất Việt Nam ta thấy ngành cơng nghiệp
sản xuất chưa thực sự phát triển so với nền kinh tế hiện tại, Trong khi đó, nhu cầu
về sử dụng hóa chất rất cao, điều đó được thể hiện qua chỉ số nhập khẩu hóa chất
hàng quý. Tại Việt Nam những mặt hàng hóa chất quan trọng và thường xuyên nhập
khẩu là phân bón, soda và axit.
Có thể nói Việt Nam là một trong những nước có nhiều tài nguyên, tuy trữ
lượng không quá lớn nhưng theo đánh giá của các chuyên gia thì tài nguyên của
Việt Nam rất đa dạng và phong phú, trong đó nguyên liệu apatit là tài sản quý hiếm
của quốc gia đang cần được quản lý chặt chẽ, sử dụng hợp lý, có hiệu quả nhằm
phục vụ cho sản xuất trong nước.
Về thành phần quặng apatit được phân thành 4 loại, quặng loại I là quặng
apatit gần đơn khống với hàm lượng P2O5 từ 28 ÷ 36%; loại II là quặng apatit đôlômit hàm lượng P2O5 từ 20 ÷ 26%; loại III là quặng apatit - thạch anh (SiO2),
hàm lượng P2O5 từ 14 ÷ 16% và loại IV là quặng apatit - đôlômit - thạch anh, có

hàm lượng P2O5 từ 10 - 13% . Về Trữ lượng, ước tính quặng loại I có khoảng 35,65
triệu tấn, loại II: 813,69 triệu tấn, loại III: 196,11triệu tấn và loại IV là 1.364,71
triệu tấn.
Ngành công nghiệp sản xuất phân bón supe photphat từ lâu ở nước ta và gần
đây là phân bón diamoniphotphat (DAP) sử dụng quặng loại I và loại III sau tuyển.
Ngành sản xuất phân lân nung chảy sử dụng quặng loại II.
Trong bối cảnh quặng loại I ngày càng cạn kiệt và quặng loại II có trữ lượng
lớn hơn rất nhiều, việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng quặng loại II có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. Một trong các giải pháp nâng cao hiệu quả
sử dụng quặng apatit loại II là làm giàu quặng với độ thu hồi P2O5 cao. Có nhiều
Bùi Hữu Trung

6

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

phương pháp làm giàu quặng photphat. Đối với các quặng photphat có nguồn gốc
núi lửa, việc làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi là giải pháp tốt nhất. Tuy nhiên
đối với các quặng photphat trầm tích, việc tách các khống photphat khỏi các
khống cacbonat là cực kì phức tạp. Điều này là do có sự tương đồng về các tính
chất hóa lí và tính chất bề mặt của các cấu tử thành phần. Vì vậy hiện có nhiều cơng
trình nghiên cứu làm giàu hóa học quặng apatit cacbonat.
Ngồi ra trong các loại phân bón photphat thì phân dicanxi photphat (DCP)
là một dạng phân bón chậm tan có hàm lượng P2O5 cao. Dưới dạng tinh khiết nó
cịn được sử dụng làm phụ gia thức ăn gia súc nhằm cung cấp nguồn canxi phophat

cần thiết cho sự phát triển của xương. DCP thường được sản xuất trong công nghiệp
từ phản ứng của axit photphoric với vôi hay canxicacbonat.
Từ các nhận định trên rõ ràng đề tài luận văn tốt nghiệp “ Nghiên cứu chế
biến quặng apatit lào cai loại 2 bằng axit photphoric” có ý nghĩa khoa học và thực
tiễn quan trọng. Các nhiệm vụ của luận văn tốt nghiệp là:
- Khảo sát thành phần quặng apatit Lào Cai loại II.
- Nghiên cứu làm giàu quặng apatit Lào Cai loại II bằng axit photphoric.
- Chế tạo DCP từ dung dịch sau làm giàu.

Bùi Hữu Trung

7

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

Chƣơng I - TỔNG QUAN VỀ QUẶNG APATIT
1.1. Khái niệm
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 hoá.
Các khoáng vật phosphat trong đá trầm tích khơng nằm ở dạng vơ định như ta
tưởng trước đây mà nằm ở dạng ẩn tinh, phần lớn chúng biến đổi giữa floroapatit
Ca5(PO4)3F và cacbonat-floroapatit Ca5([PO4],[CO3])3F. 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.

1.2. Phân loại
1.2.1. 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, khoáng vật chứa cacbonat là
đolomit và canxit trong đó đolomit nhiều hơn canxit. Tầng này gồm 2 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 khơng thuộc phần
phong hố của tầng quặng (KS5) có hàm lượng P2O5 từ 28 ÷ 40% gọi là quặng loại I,
Bùi Hữu Trung

8

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

chiều dày tầng quặng dao động từ 3 ÷ 4 m đến từ 10 ÷ 12 m. 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 xám 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 ÷ 40 m.
1.2.2. 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 4 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 28 ÷ 40%.
- 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 apatit phong hoá. Các
tầng cốc san được chia làm 2 đới: đới phong hoá hoá học và đới chưa phong hoá hoá
học.

Bùi Hữu Trung

9

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

1.3. Phân bố và trữ lƣợng
1.3.1. Phân bố
Tỉnh Lào Cai là tỉnh duy nhất của Việt Nam có khống sản apatit, đây là một
mỏ lớn đã được phát hiện và khai thác từ lâu; cơng tác điều tra địa chất, tìm kiếm,
thăm dị loại khống sản này cũng đã được tiến hành từ rất sớm, có thể gọi đây là
vùng mỏ apatit Lào Cai; song căn cứ vào sự phân bố các vỉa quặng cũng như mức độ
tìm kiếm, thăm dị có thể chia vùng mỏ thành 3 phân vùng và 21 khu mỏ như sau:
- Phân vùng Bát Xát - Lũng Pô gồm các khu mỏ Nậm Chạc, Trịnh Tường và
Bản Vược.
- Phân vùng Bát Xát - Ngòi Bo gồm các khu mỏ Bắc Nhạc Sơn, Làng Mòn,
Ngòi Đum - Đơng Hồ, Làng Tác, Ngịi Đum - Làng Tác, Cam Đường 1, 2, 3; Mỏ
Cóc, Làng Cáng 1, 2, 3, 4 và Làng Mơ.
- Phân vùng Ngịi Bo - Bảo Hà gồm các khu mỏ Ngòi Bo - Ngòi Chát, Phú
Nhuận, Ngòi Chăm - Làng Thi và Tam Đỉnh - Làng Phúng.
Về mức độ tìm kiếm thăm dị: đã có 3 khu mỏ được thăm dò khai thác, 8
khu mỏ được thăm dò tỷ mỷ, 3 khu mỏ được thăm dị sơ bộ, 3 khu mỏ được tìm
kiếm tỷ mỷ và 3 khu mỏ được tìm kiếm sơ bộ và tìm kiếm đánh giá. Như vậy, có
thể nói vùng mỏ apatit Lào Cai đã được đầu tư thích đáng trong cơng tác điều tra cơ
bản và thăm dị khống sản .
1.3.2. Trữ lượng
Theo “Báo cáo thuyết minh điều chỉnh, bổ sung bản đồ khoanh vùng khu vực

cấm, tạm thời cấm HĐKS tỉnh Lào Cai”(2010): Tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo
của khoáng sản apatit đến độ sâu 600 m là 2,1 ÷ 2,5 tỷ tấn; trong đó, trữ lượng
đã được thăm dò đến cấp A + B + C1 là 446 triệu tấn và cấp A + B + C1 + C2 là
909 triệu tấn, chia ra 4 loại như sau:
- Quặng loại I với hàm lượng P2O5 là 36 ÷ 42% có trữ lượng cấp A + B + C1
là 33 triệu tấn và cấp A + B + C1 + C2 là 48 triệu tấn. Loại quặng này có thể sử dụng
trực tiếp để sản xuất super lân, không cần phải làm giàu.

Bùi Hữu Trung

10

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

- Quặng loại II với hàm lượng P2O5 là 22 ÷ 35% có trữ lượng cấp A + B + C1
là 124 triệu tấn và cấp A + B + C1 + C2 là 257 triệu tấn. Loại quặng này có thể sử
dụng trực tiếp để sản xuất phân lân nung chảy, không cần phải làm giàu.
- Quặng loại III với hàm lượng P2O5 là 16 ÷ 18% có trữ lượng cấp A + B + C1
là 174 triệu tấn và cấp A + B + C1 + C2 là 246 triệu tấn. Đối với loại quặng này, để
có thể sử dụng được cần phải làm giàu để nâng hàm lượng P2O5 lên trên 30 ÷ 32%.
- Quặng loại IV với hàm lượng P2O5 là 10 ÷ 16% có trữ lượng cấp A + B + C1
là 115 triệu tấn và cấp A + B + C1 + C2 là 358 triệu tấn. Loại quặng này hiện chưa
được khai thác và sử dụng và cần có kế hoạch nghiên cứu cơng nghệ làm giàu đạt
chất lượng đáp ứng các yêu cầu sử dụng.
Theo khảo sát của Bộ Công Thương (2012): Quặng apatit được thăm dò và

xác định trữ lượng là 778 triệu tấn, trong đó quặng loại I là 31 triệu tấn, quặng loại
II là 234 triệu tấn, quặng loại III là 222 triệu tấn và quặng loại IV là 291 triệu tấn.
Trữ lượng đã thăm dò và dự báo khoảng 2,45 tỉ tấn.
1.4. Tình trạng khai thác quặng ở Việt Nam hiện nay:
Theo “Báo cáo thuyết minh điều chỉnh, bổ sung bản đồ khoanh vùng khu vực
cấm, tạm thời cấm HĐKS tỉnh Lào Cai”(2010):
Tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo khoáng sản apatit Lào Cai khoảng trên
2,2 tỷ tấn, khu vực tập trung trữ lượng apatit lớn nhất kéo dài hàng trăm km từ A
Mú Sung (Bát Xát) đến Làng Phúng (Văn Bàn), trong đó đa số các mỏ đã được
thăm dị, tìm kiếm chi tiết. Mỏ Apatit Lào Cai đã được Công ty TNHH một thành
viên Apatit - Tổng cơng ty Hố chất Việt Nam khai thác từ năm 1955 và quy hoạch
thăm dò, khai thác, chế biến giai đoạn 2007 - 2010 có xét đến 2020. Tồn bộ khu
mỏ Apatit Lào Cai thuộc đối tượng Trung ương quản lý và dự trữ tài nguyên quốc
gia.
Giai đoạn 2007 - 2010 công tác khai thác apatit trên địa bàn tỉnh tiếp tục tại
các mỏ lớn khu vực Cam Đường, mỏ Cóc, Làng Tác, Đơng Hồ, Làng Cáng 3, đồng
thời mở rộng khai thác khu vực Bắc Nhạc Sơn với sản lượng quặng loại I và tinh
quặng đạt 1,5 ÷ 2 triệu tấn/năm. Công tác chế biến tập trung nâng cấp nhà máy
Bùi Hữu Trung

11

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

tuyển Tằng Loỏng, duy trì hoạt động của nhà máy tuyển Cam Đường 1, tiến hành

các bước đầu tư xây dựng Nhà máy tuyển Bắc Nhạc Sơn (350 nghìn tấn/năm).
Giai đoạn 2011 - 2015 tiếp tục khai thác các khai trường còn lại của giai
đoạn trước, đầu tư thăm dò khu vực Làng Phúng huyện Văn Bàn và đưa vào khai
thác bổ sung cho các khai trường khu vực Cam Đường khi đó đã hết tài nguyên, sản
lượng khai thác từ 2,0 - 2,5 triệu tấn/năm; xây dựng mới một nhà máy tuyển (Cam
Đường 2) tại khu vực Đông Hồ công suất 120 nghìn tấn/năm.
Giai đoạn 2015 - 2020 sẽ tiếp tục thăm dò khu vực Phú Nhuận, Tam Đỉnh,
Nậm Chạc, Trịnh Tường, Bản Vược và đưa vào khai thác, chế biến.
Hướng sử dụng nguyên liệu khoáng apatit là cung cấp cho các cơ sở sản xuất
phân bón và hố chất trong nước, trong đó nhu cầu nguyên liệu apatit trên địa bàn
Lào Cai phục vụ cho 3 nhà máy sản xuất phốt pho vàng; 1 nhà máy sản xuất super
lân; 1 nhà máy sản xuất phân NPK.
Ngày 4/4/2011: Ứng dụng thành công tuyển quặng Apatit loại II để sản xuất
DAP

[3]

: Công ty TNHH sản xuất và thương mại Nam Thịnh – TP HCM kết hợp

với đơn vị tư vấn là Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng khoa học về khoáng sản đã
thành công trong việc ứng dụng công nghệ tuyển quặng Apatit loại II để sản xuất
phân DAP.
Ngày 7/4/2011: Trên cơ sở đề nghị của Bộ Cơng Thương, Phó Thủ tướng
Hồng Trung Hải đồng ý Cơng ty TNHH một thành viên Apatit Việt Nam được
xuất khẩu quặng apatit tại Lào Cai đến hết năm 2012, với sản lượng không quá
500.000 tấn/năm, sau khi đáp ứng đủ nhu cầu trong nước.
Tháng 11/2012: Những năm gần đây, sản lượng quặng apatit do công ty
apatit khai thác đạt khoảng từ 2 đến 2,5 triệu tấn/năm. Từ đầu năm cho đến hết
tháng 9/2012, sản lượng quặng apatit đã khai thác và chế biến đạt hơn 1,8 triệu tấn.
Cuối tháng 10 vừa qua, cơ quan chức năng tại Lào Cai đã phát hiện, từ nhiều năm

nay công ty apatit đã khai thác quặng apatit không phép tại bốn khai trường (khai
trường số 11 - 12 - 13 - 14), còn khai trường số 17 khai thác sai lệch so với giấy
phép của tỉnh Lào Cai cấp.
Bùi Hữu Trung

12

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

Nói về việc khai thác quặng apatit không phép nêu trên, ông Nguyễn Quang
Huy - Tổng Giám đốc Cty apatit - thừa nhận: “Việc khai thác này đã diễn ra từ hàng
chục năm về trước, và đã trải qua nhiều đời giám đốc điều hành doanh nghiệp để lại.
Giờ đây, một số khai trường đã đóng cửa và số cịn lại đang tiến hành các phương
án đóng cửa khai thác”. Ơng Huy cho biết: Thực tế trước đây đã có thời điểm phát
hiện ra việc khai thác không phép, nên Công ty đã ngừng khai thác để làm thủ tục
xin cấp phép. Tuy nhiên, theo ơng Huy thì năm 2006, đã có một lần Cty gửi hồ sơ
về Bộ Tài nguyên và Môi trường, nhưng do thủ tục cấp phép gặp nhiều khó khăn
nên Cty lại tiếp tục khai thác, dù biết là khơng có phép.
1.5. Các phƣơng pháp tuyển quặng
1.5.1. Phương pháp vật lí
1.5.1.1. Tuyển phân tán (sàng rung)
Cơ sở dựa vào kích thước của các hạt quặng. Dùng phương pháp này khi
quặng cấu tạo từ các khoáng bền (dẻo) và khống khơng bền (dịn). Khống dịn dễ
nghiền vụn hơn khống dẻo và khi rung thì lọt qua lỗ sàng. Có thể dùng một loại
sàng với kích thước khác nhau và như vậy thu được vài phân đoạn.

Thiết bị dùng hai loại sàng: mặt phẳng và thùng quay.
- Sàng mặt phẳng có một độ nghiêng nào đó thuận lợi cho sự trượt những
phân đoạn thô. Nhờ cơ chế máy mặt sàng lắc và rung giúp cho những hạt kích thước
nhỏ dễ lọt qua lỗ sàng.
- Sàng thùng quay: vật liệu cần sàng nạp vào một hình trụ quay có lỗ. Thiết
bị này dùng để phân chia những vật liệu có kích thước khác nhau. [1]
1.5.1.2. Tuyển trọng lực
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc các hạt có trọng lượng riêng khác nhau
thì sẽ có tốc độ rơi khác nhau trong dịng lỏng hoặc khí. Làm giàu quặng apatit bằng
phương pháp ướt.

Bùi Hữu Trung

13

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

Hình I.1 Phương pháp làm giàu quặng apatit bằng phương pháp ướt.
Quặng nghiền được khuấy đều trong nước, chảy thành dòng qua các bể lắng.
Bề rộng các buồng lắng lớn dần lên, do đó tốc độ dịng nước giảm dần nên các hạt
nặng lắng trước, các hạt nhẹ lắng sau.
Nhiều lúc, để tăng cường hiệu quả phân tuyển thường nghiện mịn hạt, và sử
dụng các thiết bị truyển quặng trọng lực như máng dốc xoắn ốc, máy ly tâm, thiết bị
cyclone ..v.v... [1].
1.5.1.3. Tuyển nổi

Là phương pháp làm giàu phổ biến dùng quy mơ lớn, nó có thể tách quặng
thành nhiều loại khác nhau. Q trình tuyển nổi dựa vào tính chất thấm ướt khác
nhau của các loại quặng. [2]
Nếu hạt đủ nhỏ và khơng thấm nước (kị nước) thì trọng lực không thắng
được sức căng bề mặt của nước và nổi lên. Trái lại nếu hạt thấm nước (ưa nước) thì
sẽ chìm xuống. do vậy khi tuyển nổi quặng phải được nghiền mịn đến cỡ hạt
khoảng 0,1 ÷ 0,3 mm.
* Để tăng nhanh quá trình trong thực tế người ta tiến hành như sau:
- Pha thêm vào trong nước những chất làm nổi: chất tạo bọt, chất lựa chọn,
chất cản nổi, chất điều chỉnh, cụ thể:
+ Chất tạo bọt: để tạo thành bọt có độ bền cao, đây là những chất hoạt động
bề mặt, tạo nên các màng trên bề mặt bọt.
Bùi Hữu Trung

14

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

+ Chất lựa chọn: có tác dụng làm tăng độ kị nước của các quặng cần làm nổi.
bằng cách tạo trên chúng một màng kị nước, chúng là những chất có cấu trức
không đối xứng: phần phân cực nhỏ và phần khơng phân cực lớn. Khi được hấp phụ
nhóm phân cực quay về phía hạt quặng, cịn khơng phân cực quay về nước tạo
thành màng kị nước. Chất lựa chọn chỉ hấp phụ một số loại quặng.
+ Chất cản nổi: có tác dụng làm tăng độ ưa nước của những hạt quặng không
định làm nổi, thường sử dụng là những chất điện li.

+ Chất điều chỉnh: làm tăng hiệu quả của q trình.
- Thổi khơng khí qua hỗn hợp quặng trong dung dịch nước từ dưới lên để tạo
thành những bọt khơng khí bền. các bọt này sẽ nổi lên mặt dung dịch và kéo theo
các hạt quặng kị nước khiến trên bề mặt sẽ có 1 lớp bọt quặng, cịn các hạt khác ở
trạng thái lơ lửng và chìm dần xuống đáy.
* Tuyển nổi quặng apatit có thể thực hiện theo tuyển nổi thuận hoặc tuyển
nổi nghịch, cụ thể:
- Tuyển nổi thuận: khâu tuyển nổi thạch anh được thực hiện ở môi trường
axit yếu, thuốc tập hợp sử dụng là amin và dầu diezel, thuốc tạo bọt dùng dầu
thông; khâu tuyển apatit được thực hiện sau khi bùn quặng được khuấy tiếp xúc với
các thuốc tuyển như axit oleic, armaxT, dầu diezel và thuốc MD là thuốc tập hợp
đang sử dụng ở nhà máy tuyển quặng apatit Lào Cai, thuốc tạo bọt bổ sung thêm là
dầu thông.
- Tuyển nổi ngược: các khoáng tạp được lần lượt tuyển tách ra khỏi bùn
quặng trong khi apatit được đè chìm bằng diphosphoric axit. Khống vật chất than
được tuyển nổi trong mơi trường axit yếu với thuốc tập hợp là dầu diezel và thuốc
tạo bọt là dầu thông; dolomit được tuyển nổi bằng thuốc tập hợp hỗn hợp giữa
armaxT và dầu diezel, thạch anh được tách sau cùng bằng thuốc tập hợp amin và
thuốc tạo bọt dầu thông.

Bùi Hữu Trung

15

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Hình I.2 Sơ đồ qui trình tuyển nổi thuận

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

Hình I.3 Sơ đồ qui trình tuyển nổi ngược

Tuyển nổi ngược có ưu điểm hơn so với tuyển thuận ở chỗ: chỉ tiêu công
nghệ cao hơn (tinh quặng apatit đỡ nhiễm magie, tốc độ lắng lọc tinh quặng nhanh
hơn nên rút ngắn được chiều dài tuyến tuyển) .
1.5.1.4. Tuyển huyền phù
Là một trong những phương pháp phổ biến để tuyển than và nhiều loại
khoáng sản khác. Tuy nhiên, đối với quặng photphat phương pháp này mới được
thử nghiệm, người ta phát hiện ra rằng trong thành phần của nhiều quặng apatit dolomit và apatit - dolomit - thạch anh thành phần thạch học khác nhau với hàm
lượng P2O5 và MgO khác nhau, các thành phần thạch học này có thể tách ra khỏi
nhau ở cấp hạt thô hơn nhiều so với cấp hạt giải phóng các khống vật.
Tuyển huyền phù thực hiện các chức năng sau:
- Tách đá vây quanh quặng nghèo
- Tách quặng ra các thành phần làm nguyên liệu cho lò điện và nguyên liệu
xử lý axit.
- Tuyển quặng sơ bộ trước khi tuyển nổi hoặc nung thiêu.
Bùi Hữu Trung

16

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

Hình I.4 Sơ đồ tuyển huyền phù quặng Janatas (Karatau).
1.5.1.5. Nung thiêu
Là một trong những phương pháp truyền thống để tuyển quặng apatit dolomit. Nó được áp dụng rộng rãi để khử cacbonat và các hợp chất hữu cơ trong
quặng ở các nước Bắc Phi, Trung Đông và Mỹ. Phương pháp này Thích hợp với
những quặng có hàm lượng cacbonat cao và hàm lượng silic vừa phải. Bản chất của
phương pháp này là dùng nhiệt độ cao để làm bốc hơi vật chất hữu cơ, phân hủy
cacbonat và sau đó là dùng nước để hóa vơi và rửa các sản phẩm tạo thành khi phân
hủy cabonat. Ở nhiệt độ 300oC vật chất hữu cơ bị cháy và bốc khỏi quặng, đến
600oC thành phần cacbonat có trong mạng tinh thể cacbonat fluorapatit được tách ra,
cấu trúc tinh thể bị co lại. Dolomit bị phân hủy ở 750oC và đến 950oC thì canxit bị
phân hủy. Nung thiêu là phương pháp hữu hiệu để xử lý quặng apatit - dolomit độ
hạt thô (ở Bắc Phi), có hàm lượng vật chất than cao, có hàm lượng cacbonat phân
tán trong các vi liên tinh với apatit cao.

Bùi Hữu Trung

17

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

Nhược điểm của phương pháp này là chi phí năng lượng lớn, không loại
được thạch anh, các silicat và trong nhiều trường hợp cụ thể khơng tách được hồn
tồn CaO và MgO khi mà những hợp chất này kết hợp với thạch anh. [1]
1.5.1.6. Tách bằng điện từ
Phương pháp này dùng để tách vật liệu dễ bị nhiễm từ khỏi loại không bị

nhiễm từ. Thường được dùng để tách tạp chất có từ tính ra khỏi quặng.
Hỗn hợp quặng sau khi đã được nghiền mịn, được cho vào trong thiết bị
tuyển từ. Tại đây các hạt quặng sẽ chịu tác dụng của từ trường và lực vật lí khác
(trọng lực, lực li tâm, ma sát..). Cụ thể là các hạt có từ tính sẽ bị hút bởi từ trường
cịn các hạt khơng mang từ tính sẽ bị phân tách bởi các lực vật lí cịn lại. Do đó sẽ
tách được các tạp chất mang từ ra khỏi quặng. [8]
1.5.1.7. Tách bằng tĩnh điện
Tương tự như tách bằng điện từ nhưng thay nam châm điện bằng điện cực
nối với cực âm của chỉnh lưu. Các hạt có độ dẫn điện lớn tích điện âm và bị đẩy ra
xa, cịn loại khơng dẫn điện thì rơi vào thùng chứa băng tải.
Với quặng apatit thì hạt photphat thường tích điện dương cịn silic thì tích
điện âm. Thực tế khi tuyển quặng để năng cao chất lượng quặng sau tuyển thì người
ta thường kết hợp các phương pháp với nhau. [2]
1.5.2. Phương pháp hóa học
Phương pháp này dùng những hóa chất có tác dụng hịa tan chọn lọc 1 trong
các chất của quặng hoặc tạo thành hợp chất dễ tách ra khỏi chất khác nhờ tính nóng
chảy, bay hơi, hay kết tủa. [2]
1.5.3. Một số ví dụ cụ thể
* Tại Việt Nam:
Chủ yếu sử dụng phương pháp tuyển kết hợp trọng lực và tuyển nổi, cụ thể:
- Phương án 1: Là phương án tuyển trọng lực một giai đoạn và sau đó tuyển
nổi tiếp tục cấp tỷ trọng nặng.

Bùi Hữu Trung

18

MSHV: CB131142

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

Hình I.5 Sơ đồ tuyển kết hợp trọng lực - tuyển nổi.
- Phương án 2: Là phương án tuyển huyền phù hai giai đoạn. Tuyển nổi chỉ
tiến hành với các cấp tỷ trọng sản phẩm trung gian và cấp hạt vụn.

Hình I.6 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 2.
Bùi Hữu Trung

19

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

- Phương án 3: Tuyển huyền phù hai giai đoạn, tuyển nổi chỉ tiến hành với
cấp tỷ trọng nặng và cấp hạt vụn còn cấp tỷ trọng sản phẩm trung gian dạng cục là
sản phẩm hàng hố.

Hình I.7 Sơ đồ tuyển kết hợp theo phương án 3.
Kết hợp giữa tuyển trọng lực và tuyển nổi cho hiệu quả cao với ưu điểm: tinh
quặng apatit thu được có chất lượng tốt, khơng chất thải, sử dụng được sản phẩm phụ.
* Trên thế giới:
- Tại Nga, xí nghiệp Covdor người ta khai thác và làm giàu quặng apatitmagnesit chứa 7% P2O5 . Sau khi tách sắt bằng tuyển từ tính quặng ướt, sau đó sẽ
được tiếp tục tuyển nổi để làm giàu.

- Tại Cộng hòa Nam Phi, do quặng apatit chứa còn chứa magnesit, đồng
sunfua, khoáng vật zircon oxit nên chúng được làm giàu theo 3 dây chuyền riêng.
Sau khi tách đồng sunfua bằng tuyển nổi, tách magnesit bằng từ trường, phần không
chứa magnesit được tiến hành tuyển nổi photphat. Quặng sau đó được tiếp tục làm
giàu bằng phương pháp trọng lực.

Bùi Hữu Trung

20

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

- Tại Udobekistan, người ta áp dụng phương pháp nung để làm giàu. Trong
q trình nung, quặng được rửa, sau đó phân loại. Cỡ hạt nhỏ được khử slam sau đó
đem lọc rồi nung với cấp hạt lớn.
1.6. Ứng dụng
1.6.1. Sản xuất axit photphoric [3]
1.6.1.1. Tính chất vật lí và hóa học
Axit photphoric là chất rắn tinh thể không màu, khối lượng riêng 1,87 g/cm3;
nhiệt độ nóng chảy = 42,35oC (dạng H3PO4.H2O có nhiệt độ nóng chảy = 29,32oC);
phân huỷ ở 213oC. M = 97,99 g.mol-1; d(r) = 1,834 g.cm-3; tại nồng độ 75% về khối
lượng thì ts=133oC, d = 1,58 g.cm-3 (15,5oC).
Tan trong etanol, nước (với bất kì tỉ lệ nào). Trong cấu trúc tinh thể của nó
gồm có những nhóm tứ diện PO4, liên kết với nhau bằng liên kết hidro. Cấu trúc đó
vẫn cịn được giữ lại trong dung dịch đậm đặc của axit ở trong nước và làm cho

dung dịch đó sánh giống như nước đường.

Hình I.8 Cơng thức cấu tạo của H3PO4
Axit photphoric được gọi chính xác là axit ortho photphoric vì nó có trạng
thái hydroxyl hóa cao nhất. Axit orthophotphoric tan trong nước được giải thích
bằng sự tạo thành liên kết hidro giữa những phân tử H3PO4 và những phân tử H2O.
Khi đun nóng dần đến 260oC, axit orthophotphoric mất bớt nước, biến thành axit
điphotphoric (H4P2O7); ở 300oC, biến thành axit metaphotphoric (HPO3).
Bùi Hữu Trung

21

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

260 C
2 H 3 PO4 
 H 4 P2O7  H 2O
o

300 C
H 4 P2O7 
 2 HPO3  H 2O
o

Axit photphoric là axit có độ mạnh trung bình, điện li khơng hồn tồn trong H2O.


 H   H 2 PO4
H3 PO4 


K1 = 8.10-3


 H   HPO42 K2 = 6.10-8
H 2 PO4 



 H   PO43 K3 = 10-12
HPO42 

Axit photphoric là một axit trung bình nên nó mang đầy đủ tính chất của một
axit thường. Nó có thể phản ứng với dung dịch kiềm, kim loại đứng trước hidro,
phản ứng với dung dịch muối của các axit yếu hơn.
1.6.1.2. Vai trò của axit photphoric
Axit photphoric được sử dụng phổ biến trong sản xuất phân bón hóa học,
ngồi ra axit photphoric cịn được sử dụng trong sản xuất các chất tẩy rửa, chống
mối mọt, làm các muối kim loại để bảo vệ kim loại, làm mềm nước cứng, tẩy gỉ,
phốt phát hóa sắt thép, dùng trong cơng nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược và
được dùng nhiều nhất trong việc sản xuất phân bón phục vụ cho nơng nghiệp. Cụ
thể axit photphoric dùng để sản xuất supephotphat kép, phân lân tổng hợp, sản xuất
phân DAP…
1.6.1.3. Sản xuất axit photphoric.
a. Nguyên liệu để sản xuất H3PO4.
Nguyên liệu chính để sản xuất axit photphoric là quặng photphat. Quặng

photphat được chia làm 3 kiểu chính: trầm tích, macma và guano. Hơn 80% sản
lượng quặng photphat trên thế giới là từ quặng photphat trầm tích. Thơng thường
các quặng photphat nguồn gốc macma là quặng apatit, cịn quặng photphat trầm tích
đa số là photphorit. Trong thiên nhiên photpho tập trung dưới 2 dạng khống vật
chính là photphorit Ca3(PO4)2 và apatit Ca5X(PO4)3.
Photphorit có nguồn gốc trầm tích, được tạo thành do kết quả lắng đọng
canxiphotphat từ nước biển, là tập hợp những tinh thể nhỏ làm cho quặng
photphorit có độ xốp cao và tỉ trọng thấp. Cùng lắng đọng với canxiphotphat thường
Bùi Hữu Trung

22

MSHV: CB131142


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

GVHD: PGS.TS Lê Xuân Thành

có CaCO3, MgCO3, glauconit, limonit, Fe2O3.2Fe(OH)3, Al2SiO3… Thông thường
quặng apatit hay photphorit tốt chứa khoảng 30% P2O5 có thể dùng phương pháp
nhiệt hoặc trích ly để sản xuất H3PO4.
b. Sản xuất axit photphoric theo phương pháp nhiệt.
Gồm 2 giai đoạn chính:
- Nung phối liệu gồm quặng photphat, đá thạch anh và than cốc (theo tỉ lệ
nhất định) trong lò điện để thăng hoa photpho.
- Sau khi đã lọc bụi, ngưng tụ hơi photpho, đốt photpho và hấp thụ tạo thành
axit photphoric.
Ưu điểm: phương pháp cho sản phẩm axit có độ sạch cao.
Nhược điểm: Tốn nhiều nhiệt lượng và đòi hỏi quá trình lọc sạch.

Các phản ứng chính:
t
4Ca5 ( PO4 )3 F  18SiO2  30C 
18CaSiO3  3P4  30CO  2CaF2
o

t
2Ca3 ( PO4 ) 2  3SiO2  10C 
 6CaSiO3  P4  10CO
o

5
to
2 P  O2 
 P2O5
2
P2O5  3H 2O 
 2 H 3 PO4

c. Sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly.
* Gồm 2 giai đoạn chính:
- Giai đoạn 1: Phân hủy quặng photphat bằng axit H2SO4 tạo thành bùn gồm
axit photphoric, canxi sunphat và các tạp chất khác.
- Giai đoạn 2: Lọc bùn, thu axit photphoric lỗng, cơ đặc axit đến nồng độ
cần thiết.
Ưu điểm: Tiêu tốn ít nhiệt lượng, q trình phản ứng đơn giản.
Nhược điểm: Axit photphoric thành phẩm chứa nhiều tạp chất như axit
H2SO4 (1,0 ÷ 6,5%), HF (0,4 ÷ 1,6% quy ra F), ngồi ra cịn nhiều tạp chất khác từ
quặng photphat, từ axit H2SO4 và do ăn mòn thiết bị, tổng các hàm lượng tạp chất
này từ 0,3 ÷ 4,3%.

* Tùy thuộc vào dạng CaSO4 tạo thành mà phương pháp trích ly được chia
thành các dạng cơng nghệ sau:
Bùi Hữu Trung

23

MSHV: CB131142