Công nghệ sản xuất phân bón

LOGO

SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT
Nhóm sinh viên thực hiện:

Nhóm 2
Nguyễn Văn Chiến
Nguyễn Hồng Quân
Lê Văn Cường
Bùi Minh Thuận

1


NỘI DUNG

I.Cơ sở phương pháp hòa tách quặng photphat bằng axit
II.Độ phân hủy của photphat khi hòa tách bằng axit photphoric
và axit sunfuric
III.Quá trình kết tinh CaSO4
IV.Công nghệ sản xuất axit photphoric bằng phương pháp trích ly

V.Một số sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric

2


HNO3

H2SO4

QUẶNG
PHOTPHAT

H3PO4
3

HCL


I. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP
 Thành phần của quặng photphat:
Ca5F(PO4)3; CaCO3; Al2O3; Fe2O3; MgCO3; SiO2 …
t0
 Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4
3H3PO4+5CaSO4 + HF
 Lượng pha rắn:
+ CaSO4
+2Khoáng
chưa bị phân hủy
,5 3,5
 Tỷ lệ rắn lỏng: R/L=
1
 Khi có mặt của axit H3PO4:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + nH3PO4 + aq
+5CaSO4. H2O + HF + aq
4

(n+3)H3PO4

Phản ứng của các tạp chất trong quặng:
CaCO3 + H2SO4 + aq
CaSO4.nH2O + CO2
 Với quặng Dolomit:
2MgCa(CO3)2 + 3H2SO4 + 2H3PO4 + aq
2CaSO4.2H2O+MgSO4 +
Mg(H2PO4)2 +4 CO2+aq.
SiO2 + 4HF
SiF4 + 2H2O
SiF4 + 2HF
H2SiF6
Fe2O3 + H2SO4
Fe2(SO4)3 +3H2O
Al2O3 + 3 H2SO4
Al2 (SO4)3 + 3H2O
+Trong quá trình hòa tách các muối của sắt có thể kết hợp với H3PO4 tạo
FePO4 và Fe(H2PO4)2.2,5H2O tách khỏi dung dịch làm tổn thất P2O5
+Nếu quặng có Fe2O3 >8%-KL P2O5 thì không thể đưa vào sản xuất bằng
phương pháp trích ly.

5


Dựa vào sự kết tinh thạch cao chia quá
trình hòa tách thành 3 phương pháp:

P.P
Khan

Sản xuất H3PO4

P.P
Nửa nước
P.P
Hai nước

6


II. Độ phân hủy của của Photphat khi hòa
tách bằng axit Photphoric và axit Sunfuric

 Để xác định độ tan của Apatit trong hỗn hợp axit cần khảo sát
một số yếu tố:
- Nồng độ ban đầu của axit
- Thời gian phân hủy
 Ngoài ra còn yếu tố khác là sự đảo trộn, tỷ lệ R/L, độ mịn
cũng ảnh hưởng đến mức độ phân hủy

7


III. Quá trình kết tinh CaSO4
1.Độ tan của các dạng canxi sunfat
Trong hệ P2O5-SO3,CaO,H2O có thể tồn tại 3 dạng:
+ CaSO4
+ CaSO4.0,5H2O
+ CaSO4.2H2O
Khi nồng độ axit thì độ tan của thạch cao và CaSO 4 đến giá
trị nhất định sau đó bị giảm xuống

Với hệ phức tạp như trên có sự chuyển đổi giữa các pha của
thạch cao để trở về dạng ổn định có độ tan bé.
Ở t0 = 800C; Caxit =0÷50% P2O5 dạng ổn định là CaSO4 khan
Ở t0 = 250C chứa đến 30% P2O5 dạng hai nước
8


2.Ảnh hưởng của nồng độ ax photphoric và nhiệt độ đến quá
trình chuyển hóa tinh thể canxi sunfat

9


3.Ảnh hưởng của các tạp chất đến quá trình kết tinh
 Tạp chất ảnh hưởng đến độ tan của tinh thể Hydrat và độ
bền vững của các pha không ổn định.

10


IV. Công nghệ sản xuất axit
Photphoric bằng phương pháp
trích ly
 Dựa trên phản ứng chính:
Ca10F2(PO4)6 + 10H2SO4 + 10nH2O
6H3PO4 +
10CaSO4.nH2O + 2HF
Hoặc:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 5nH2O
3H3PO4 +5CaSO4.nH2O

+ HF
 Phản ứng trên tỏa nhiệt
 Công nghệ sản xuất H3PO4 trích ly có thể thực hiện theo
một trong 3 phương pháp:
+ Phương pháp Anhydrit - CaSO4
+ Phương pháp Hemihydrat- CaSO4.0,5H2O
+ Phương pháp Dihydrat- CaSO4.2H2O
11


 Quan hệ phụ thuộc của quá trình kết tinh sunfat canxi vào
nhiệt độ và nồng độ P2O5

12


Lựa chọn quặng đạt tiêu chuẩn
Lựa chọn & tính lượng axit để pư TL
Tiếp nhận vào kho chứa dự trữ VL
Nghiền sàng&gia công quặng NL đầu
Tiến hành pư giữa quặng và ax
Lọc tách H3PO4 khỏi bã TC
Cô đặc gạn tách ax H3PO4
Xử lý bùn,bã thành sp phụ
13

Quá trình sản
xuất

Thành phần loại quặng
thương mại

 Lựa chọn quặng
Cấu tử

Khoảng hàm lượng,
%

Hàm lượng TB,%

P2O5

29,38

33

CaO

46,54

51,02

SiO2

0,2÷8,7

2,0

Al2O3 + Fe2O3

0,4÷3,4

1,4

MgO

0,1÷0,8

0,2

Na2O

0,1÷0,8

0,5

CO2

0,2÷7,5

4,5

F

2,2÷4,0

3,7

Cl

0÷0,05

<0,02

SO3

0÷2,9

1,0

Tỉ lệ CaO:P2O5

1,35÷1,7

14

1,5


 Tính toán lượng axit yêu cầu
Loại quặng

Hàm lượng P2O5
%

Tỉ lệ hàm lượng
P2O5/axit (%)

Thấp

29

3,67

Trung bình

33

3,22

Cao

38

2,80

15


V. Một số sơ đồ công nghệ sản
xuất axit Photphoric

 Có nhiều dây chuyền khác nhau để sản xuất axit
Photphoric. Tùy thuộc vào yêu cầu về sản phẩm,
thành phần quặng ta có dây chuyền công nghệ
khác nhau

16

1.Sơ đồ sản xuất ax photphoric
bằng phương pháp ướt

17


2. Sơ đồ dây chuyền sản xuất axit
Photphoric bằng phương pháp trích
ly không tuần hoàn

18


3. Sơ đồ sản xuất Axit Photphoric
bằng trích ly không lọc

19


4. Sơ đồ sản xuất axit Photphoric
theo nguyên lý chung

20


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Viện Kỹ Thuật Hóa Học
Bộ Môn CN Vô Cơ

Tiểu luận CN Phân Bón
Nhóm 1: Nguyên liệu trong sản
xuất supe photphat
GVHD: Th.S Bùi Thị Vân Anh
Nhóm 1: Phạm Văn Tiến
Cù Thái Sơn
Vũ Nam Khánh
Nguyễn Hữu Trường

CN Vô Cơ -k52
CN Vô Cơ -k52
CN Vô Cơ -k52
CN Vô Cơ -k53

21
Hà Nội, 9/2011


Tóm tắt nội dung:

LOGO

1 Các loại nguyên liệu
2 Tình trạng quặng ở nước ta

3 Những tính chất của quặng photphat

22

LOGO

Nguyên liệu trong sản xuất supe
photphat
 Nguyên liệu được dùng chủ yếu để sản xuất các loại supe phốt
phát là H2SO4 hay axit H3PO4 và các loại quặng chứa phốt phát
như: Quặng phốt phát thiên nhiên, quặng apatit. Tùy loại phân
bón cần sản xuất mà quặng phải bảo đảm một số yêu cầu tối
thiểu như sau :

23


LOGO

 Để sản xuất supe phốt phát đơn, quặng phải bảo đảm có hàm
lượng P2O5 ≥ 33 ÷ 34% khối lượng; độ mịn thường phải đảm
bảo ≤ 0.15 mm. Hàm lượng tạp chất sắt Fe 2O3 ≤ 7, axit H2SO4
có nồng độ dao động từ 67 ÷ 69% với nhiệt độ từ 60 ÷ 70 oC
thì sản phẩm mới có thể có được P2O5 hữu hiệu cao.
 Để sản xuất được supe phốt phát có hàm lượng dinh dưỡng
cao ( supe kép ), quặng có thể chứa hàm lượng P 2O5 nhưng
hàm lượng tạp chất Fe2O3 phải nhỏ hơn 7% khối lượng. Axit
H3PO4 có nồng độ dao động từ 60 ÷ 69% với nhiệt độ trên
70oC.
24


LOGO

 A.Quặng phốt phát thiên nhiên
 Nguyên liệu ban đầu để sản xuất photpho và các hợp chất của
nó là quặng phốt phát thiên nhiên – Apatit và phootsphorit.
 1.Apatit
 Người ta gọi apatit là khoáng có thành phần được biểu thị bởi
công thức chung Ca10R2(PO4)6 ( hoặc được rút gọn là
Ca5R(PO4)3, ở đây R là gốc F-, Cl-, OH- hoặc CO32-, phổ biến
nhất là Flo apatit Ca10F2(PO4)6; ít gặp là Hydroxyn apatit; rất
hiếm Clo apatit Ca10Cl2(PO4)6. Đôi khi một bộ phận canxi
được thay thế bởi các kim loại khác như Ba, Sr, Mg, Mn, Fe.
25