BÀI TIỂU LUẬN: PHÂN LÂN Công nghệ sản xuất Supe photphat kép và Phân Lân thủy tinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
TP. HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN
Công nghệ sản xuất Supe photphat kép
và Phân Lân thủy tinh

GVHD: Ngô Thị Phi Quỳnh.

Sinh viên : Trần Xuân Khánh
Trần Quốc Khánh
Lê Văn Khánh
Đỗ phước Viễn


NỘI DUNG
Lời Nói Đầu
Chương 1: Công nghệ sản xuất supe photphat kép.

Chương 2: Công nghệ sản xuất Phân Lân thủy

tinh(nung chảy).

Chương 3: Vấn đề môi trường trong công nghệ sản xuất supe photphat kép và
phân lân thủy tinh và ứng dụng

Lời kết(conclusion)


Lời nói đầu

- Công nghệ sản xuất supe photphat kép và phân lân thủy tinh(nung chảy).

- Ưu, nhược điểm của công nghệ.

- Vấn đề môi trường trong công nghệ sản xuất và giải pháp

- Ứng dụng của supe photphat kép và phân lân thủy tinh


Chương 1 : Công nghệ sản xuất supe photphat kép.

*1.1 Tổng quan.

*1.2 Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất
supe photphat kép.

*1.3 Công nghệ sản xuất supe photphat kép.


TỔNG QUAN
1.1.1Khái niệm:
Supe photphat là một loại phân lân có tên thương mại
gọi là phân supe có chứa hàm lượng dinh dưỡng P 2O5
hòa tan trong nước là chủ yếu.

1.1.2 Đặc điểm:
Tuỳ theo hàm lượng P2O5 trong sản phẩm có thể phân
supe photphat thành:
+ Supe photphat đơn: có chứa P2O5 hữu hiệu tổng cộng nhỏ hơn hoặc bằng 19%.
+ Supe photphat kép: Chứa hàm lượng P 2O5 chứa

hàm lượng P2O5 cao gấp đôi supe photphat đơn.


TỔNG QUAN
1.1.3 Nguyên liệu sản xuất supe photphat kép.
Nguyên liệu được dùng chủ yếu để sản xuất phân supe photphat là H 2SO4 hay acid
H3PO4 và quặng photphat thiên nhiên, quặng apatit.

1.1.4 Thành phần chính của phân Supe photphat kép.

Thành phần chính của phân supe photphat kép có
hàm lượng P2O5 ở dạng Ca(H2PO4) 2 là chủ yếu.
Mặc khác: Phân supe photphat kép không chứa CaSO 4 như ở phân Supe photphat đơn và
hàm lượng cao P2O5 cao hơn gấp 2-3 lần.


TỔNG QUAN
1.1.5 Các phương pháp sản xuất:

- Để chế tạo supe phốt phát kép có thể thực hiện bằng quá trình ướt hoặc quá trình khô:

+ Supe photphat kép có thể được sản xuất bằng phương pháp hoá thành giống như phương
pháp sản xuất supe đơn.

+ Phương pháp không thùng hoá thành: Phương pháp phun sấy bùn; phương pháp sấy
tầng sôi.


Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất
supe photphat kép.

1.2.1 Cơ sở hóa học

Khi phân giải quặng phot phat bằng H3PO4 xảy ra theo
các phản ứng như sau:
Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O → 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF
Hoặc là:

2Ca5F(PO4)3 + 12H3PO4 + 9H2O → 9Ca(H2PO4)2.H2O + CaF2

CaCO3 + 2H3PO4 → Ca(H2PO4)2.H2O + CO2

R203 + H3PO4 + H2O → 2[RPO4.2H2O]


Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất
supe photphat kép.

1.2.1 Cơ sở hóa học
Lượng H3PO4 tiêu chuẩn lý thuyết đối với 100 phần khối lượng bột photphat được tính theo:

 


Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất
supe photphat kép.
1.2.1 Cơ sở hóa học
- Các giai đoạn của quá trình phân giải quặng:
+ Giai đoạn 1: quá trình xảy ra nhanh nhưng sau đó chậm lại là do H 3PO4 bị trung hòa, hoạt độ
pha lỏng giảm xuống. Khi dung dịch được bão hòa muối mono canxi photphat tạo ra thì giai đoạn
1 kết thúc.

+ Giai đoạn 2: Đây là quá trình phân giải có kèm theo sự kết tinh của mono canxi photphat tạo
+
thành và che phủ bề mặt hạt quặng – dẫn đến sự xâm nhập của Ion H giảm xuống do đó quá
trình bị chậm lại.


Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất
supe photphat kép.
1.2.2 Cơ sở vật lý
Tốc độ hòa tan quặng photphat:
- Giai đoạn 1:
Tốc độ hoà tan quặng phốt phát trong các dung dịch H 3PO4 bị khống chế bởi khuếch tán
2+
ion Ca di chuyển chậm từ bề mặt hạt photphat vào pha lỏng.

- Giai đoạn 2:
Tốc độ hoà tan apatit lớn nhất đạt được với các nồng độ P 2O5 trong dung dịch cân bằng với
mono canxi photphat.


Công nghệ sản xuất supe photphat kép

Sơ đồ công nghệ chế tạo supe photphat kép bằng phản ứng trực tiếp quặng với acid H 3PO4
và HCl.


Công nghệ sản xuất supe photphat kép

Sơ đồ công nghệ sản xuất supe photphat kép bằng

quá trình băng tải.


Công nghệ sản xuất supe photphat kép

Sơ đồ chế tạo supe photphat kép bằng quá trình ướt liên tục


Quy trình công nghệ sản xuất supe photphat kép trong thực tiễn.


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH
1. Nguyên lí của quá trình sản xuất

Khi đưa phối liệu ban đầu tới nhiệt độ thiêu kết và dùng hơi nuớc để khử flo thực hiện theo phản ứng
tổng quát:
nCa10F2(PO4)6 + mSiO2 + 11H2O →10nCaO.3nP2O5.mSiO2 + 2nHF
Quá trình thuỷ nhiệt người ta thấy có 2 giai đoạn:
- Giai đoạn tạo thành hyđrôxyt apatít theo phán ứng:
Ca5F(PO4)3 + H2O (hơi) → Ca5(OH)(P04)3 + HF

(1)

- Phân huỷ Ca5(OH)(P04)3 bằng nhiệt để trở về các hợp chất canxi phốt phát theo phản ứng:
2Ca5(OH)(PO4)3→2Ca3(P04)2+4CaO.P2O5 + H2O, ∆H<0

(2)

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH

- Khi có mặt SiO2 thì:
2Ca5(OH)(PO4)3 + 0,5SiO2→3Ca3P2O8 + 0,5Ca2SiO4 + H2O
°
Nếu như phản ứng (1) khi không có SiO 2 thì quá trình khử flo xảy ra ở 1400 C, còn khi có mặt SiO2 làm
tăng nhanh quá trình khử flo cũng ở nhiệt độ đó.


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH
2. Sự hình thành phân lân thủy tinh
a) Nguyên liệu để sản xuất phân lân thủy tinh
- Apatit: Đối với phân lân nung chảy có thể sử dụng apatít loại chất lượng kém hơn như
apatít loại 2 vì apatít loại 2 còn có Mg rất cần cho phối liệu.

-

Đá

secpentin:

Đây

là

nguồn

khoáng

thiên

nhiên

có

chứa

MgO

và

SiO2(3MgO.2SiO2.2H2O).
- Nhiên liệu: Để cung cấp nhiệt cho lò cao thuờng phải dùng than chất lượng tốt có hàm
lượng chất bốc nhỏ để giảm xử lý khí lò và có cường độ chịu nhiệt cao, nhiệt năng lớn.
Nhiên liệu tốt nhất đối vói lò cao là than cốc.


Những điểm nhiệt độ trong quá trình sản xuất
- Lượng ẩm theo nguyên liệu, nhiên liệu vào lò sẽ bị bốc hơi ở nhiệt độ lớn hơn 150°C.
- Ở nhiệt độ lớn hơn 500°C thì nước kết tinh trong secpentin thoát ra.

- Ở nhiệt độ lớn hơn 650°C thì nước kết tinh bay hết theo khí ; secpentin bắtđầu bị phân huý
theo phản ứng:
3MgO.2Si02 → 2MgO.SiO2+ MgSO2 + 2H2O

- Ở các nhiệt độ lớn hơn 650°C sẽ tạo thành 3Mg 2SiO4 theo phản ứng:
2(3MgO. 2SiO2) → 3Mg2SiO4 + 2MgSiO3

Khi gia nhiệt đến nhiệt độ xác định có các phản ứng phân hủy cácbonát: MgCO3,CaCO3 và
các phản ứng hoàn nguyên Fe, Ni.
MgCO3→2MgO + CO2
CaC05→CaO + CO2
F2O3 + 3C → 2Fe + 3CO
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
NiO + CO→Ni + CO2

- Ở 1150°C ôxít sắt bị khử oxy thành gang chảy lỏng.
- Ở 1200°C phối liệu bắt đầu nóng chảy; quá trình nóng chảy xảy ra phản ứng khử (chủ yếu
khử F):
2Ca5F(PO4)3 +SiO2 + H20 → 3Ca3(PO4)2+CaSiO2 + 2HF
4Ca5F(PO4)3 + 3SiO2→6Ca(PO4)2 + 2CaSiO2+ SiF4


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH
b) Thành phần phối liệu phân lân thủy tinh và vai trò của chúng

Trong phân lân nung chảy có 4 thành phân là P 2O5, CaO, MgO, và SiO2. Chúng chiếm
90% tổng các thành phần, ngoài ra còn có tạp chất khác như R 2O3.

Ở Việt Nam việc sản xuất phân lân nung chảy hiện nay đã dùng phối liệu apatít và secpenlin
theo lỷ lệ MgO/P2O5 = 2 - 3 (tỷ lệ mol). Độ kiềm (MgO + CaO/SiO2 = 1,8 –2,7.


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH
- Thành phần P2O5

P2O5 có ảnh hưởng lớn đến chất lượng phân khoáng; nhưng khi tăng P 2Ọ5 trong phối liệu thì
nhiệt độ nóng chảy sẽ tăng cao. Sau khi phối liệu thì hàm lượng thường từ 19 - 21 %.

- Thành phần CaO
CaO làm tăng độ kiềm cho phân lân nung chảy. Trong quặng apatit chứa một lượng lớn CaO ở
dạng muối.
- Thành phần SiO2
Hàm lượng SiO2 có tác dụng giảm nhiệt độ chảy lỏng của hỗn hợp; SiO 2 có mặt như là phụ
gia.


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH

- Thành phần MgO
MgO thường có mặt trong quặng apatít, khi có MgO thì sẽ giảm nhiệt độ chảy lỏng của hỗn
hợp phối liệu, giảm độ nhớt của phối liệu nung chảy.

- Thành phần R2O3
Khi có mặt một lượng lớn R2O3 trong phối liệu sẽ làm cho hỗn hợp khó chảy lỏng, hiệu suất
chuyển hoá tăng lên. Nhưng nếu hàm luợng R 2O3 thấp quá thì hiệu suất chuyển hoá cũng
giảm.


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH
- Các quá trình hóa lý xảy ra trong lò cao
Có thể chia từ đỉnh lò đến đáy lò làm 4 khu vực:
* Khu vực sấy phối liệu - Khu vực đỉnh lò.
Khu vực này nhiêt độ khống chế nhiệt độ lớn hơn 150 °C. Nếu thấp hơn và bằng nhiệt

độ bay hơi nước sẽ làm ngưng tụ hơi nước, bụi than sẽ bị kết tinh. Nước kết tinh được
thoát ra.

* Khu vực phản giải các muối cacbonat:
Nhiệt độ khoảng 730 - 920 °C, các muối cacbonat bị phân giải:
CaCO3 → CaO+CO2 - Q
MgCO3 → MgO + CO2-Q


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN LÂN
THỦY TINH
* Khu vực hoá mềm và chảy lỏng:
Quặng xuống khu vực mắt gió sẽ bị chảy mềm và hoá lỏng. Tại đây ôxy không khí và than
cháy mạnh hơn. Nhiệt độ đạt đến ≥1200 °C toàn bộ nguyên liệu bị chảy lỏng.

Phản ứng chính:
2C + O2 → 2CO + Q
C + O2 → CO + Q
Phản ứng phụ:
C + 2H2O  CO + 2H2-Q
2CO + O2  2 CO2 + Q