Đồ Án Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

HÀ NỘI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
******
Sinh viên thực hiện : TRỊNH LAN PHƯƠNG
Lớp : ĐH Hoá 2

Khoá: 12

MSV: 2017603090

Khoa : Công nghệ Hoá
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn
NỘI DUNG
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy bán
thành phẩm phân lân nung chảy với năng suất 8734 kg/giờ.
Các số liệu ban đầu:

- Độ ẩm đầu của vật liệu: 14%
- Độ ẩm cuối của vật liệu: 1%
- Nhiệt độ khói vào : 3000C.
- Nhiệt độ khói ra : 1050C.
TT

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1
2

Vẽ dây chuyền sản xuất
Vẽ máy sấy thùng quay

A4
A0

01
01

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Văn Hoàn

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 1

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

MỤC LỤC
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ.........................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................................................6
Chương 1 : GIỚI THIỆU CHUNG...........................................................................................................7
1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy.................................................................................................7
1.1.1. Khái niệm và mục đích................................................................................................... 7
1.1.2. Phân loại phương pháp sấy.............................................................................................. 8
1.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy.......................................................................10
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí................................................................................10
b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí..............................................................11
c. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí............................................................11
d. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu.........................................................................12
e. Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm......................................................................................12
f. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu.............................................................................12
1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống.....................................................................12
1.2.1 Cấu tạo.......................................................................................................................... 15
1.2.2. Nguyên lý hoạt dộng..................................................................................................... 17
1.2.3. Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay..............................................................................18
1.2.4. Lựa chọn thiết bị........................................................................................................... 18
1.3. Quặng apatit và quá trình sản xuất phân lân nung chảy..........................................................18
1.3.1. Quặng apatit.................................................................................................................. 18
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU.............................................................26

2.1.3. Vật liệu sấy là phân lân với các thông số.......................................................................27
2.2.2. Nhiệt dung riêng của than đá......................................................................................... 28
2.2.3. Nhiệt trị của than........................................................................................................... 28
2.2.4. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than...................................................28
2.2.5. Entanpi của nước trong hỗn hợp khói............................................................................29
2.2.6. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn..................................................................29
2.2.6.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than.........................................................29
2.2.6.2. Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn........................................................31
2.2.7. Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy..................................................................34
2.2.7.1. Nhiệt độ của khói.................................................................................................. 34
2.2.7.2. Hàm ẩm của khói.................................................................................................. 34
2.2.7.3. Hàm nhiệt của khói............................................................................................... 34
2.2.7.4. Độ ẩm................................................................................................................... 34
3.1.2. Lượng phân lân nung chảy ra khỏi thùng sấy.................................................................36
3.2. Các thông số cơ bản của thùng sấy...........................................................................................36
3.2.1. Thể tích của thùng sấy................................................................................................... 36
3.2.2. Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng.........................................................................36
3.2.2.1. Đường kính thùng................................................................................................. 36
3.2.2.2. Chiều dài thùng..................................................................................................... 37
3.2.2.3. Chiều dày thân thùng............................................................................................ 37
3.2.3. Thời gian lưu vật liệu trong thùng................................................................................. 37
3.2.4. Số vòng quay của thùng................................................................................................ 38

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 2

Trịnh Lan Phương

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

3.2.5. Công suất cần thiết để quay thùng................................................................................. 38
3.2.6. Các thông số cơ bản của thùng sấy................................................................................38
3.2.6.1. Cấu tạo thân thùng................................................................................................ 38
3.2.6.2. Đường kính thùng................................................................................................. 39
3.2.6.3. Chiều dài thùng..................................................................................................... 39
3.2.6.4. Loại cánh.............................................................................................................. 39
3.2.6.5. Tốc độ quay.......................................................................................................... 39
3.3. Quá trình sấy lý thuyết..............................................................................................................39
3.3.1. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy............................................................................39
3.3.1.1. Nhiệt độ................................................................................................................ 39
3.3.1.2. Hàm nhiệt............................................................................................................. 39
3.3.1.3. Hàm ẩm................................................................................................................ 39
3.3.1.4. Độ ẩm................................................................................................................... 39
3.3.2. Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy.........................................................................40
3.4. Quá trình sấy thực tế.................................................................................................................40
3.4.1. Nhiệt tổn thất ra môi trường..........................................................................................40
3.4.1.1. Xác định hệ số truyền nhiệt K...............................................................................41
3.4.1.2. Diện tích xung quanh thùng sấy............................................................................46
3.4.1.3. Hiệu số nhiệt độ trung bình................................................................................... 46
3.4.2. Tổn thất do phân lân nung chảy mang ra khỏi thùng sấy................................................47
3.4.3. Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế)...........................................................48
3.4.4. Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy............................................................................48
3.4.4.1. Nhiệt độ................................................................................................................ 48
3.4.4.2. Hàm ẩm................................................................................................................ 48
3.4.4.4. Hàm nhiệt............................................................................................................. 49
3.4.5. Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm.......................................................................49

3.4.6. Lượng than cần thiết cho quá trình................................................................................49
3.4.7. Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy.........................................................................49
3.4.8. Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường..................................................................50
3.4.9. Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy.......................................................................50
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ......................................................................................................51
4.1. Tính toán hệ thống dẫn động.....................................................................................................51
4.1.1. Tính toán và lựa chọn động cơ......................................................................................51
Công suất cần thiết để quay thùng là : Pt = Nt = 12,804 ( kW )..........................................51
4.1.2. Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí...............................................................52
4.1.2.1. Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động........................................................52
4.1.2.2. Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động........................................................................52
4.1.2.3. Số vòng quay của bánh răng chủ động..................................................................52
4.1.2.4. Công suất trên trục bánh răng chủ động................................................................52
4.1.2.5. Momen quay trên trục của bánh răng chủ động.....................................................53
4.2.2.1. Ứng suất tiếp xúc.................................................................................................. 54
4.2.2.2. Ứng suất uốn........................................................................................................ 54
4.2.2.3. Ứng suất quá tải cho phép..................................................................................... 55
4.2.3. Các thông số cơ bản của bộ truyền................................................................................56
4.2.3.1. Khoảng cách trục.................................................................................................. 56
4.2.3.2. Các thông số ăn khớp............................................................................................ 56
4.2.3.3. Đường kính răng................................................................................................... 57
4.2.3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc...................................................................58

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 3

Trịnh Lan Phương

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

4.2.3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn..........................................................................60
4.2.3.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải................................................................................62
4.2.3.7. Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ............................................62
4.3. Kiểm tra độ bền thân thùng.......................................................................................................63
4.3.1. Trọng lượng của vật liệu trong thùng.............................................................................63
4.3.3. Trọng lượng bánh răng vòng......................................................................................... 63
4.3.4. Trọng lượng cánh xới.................................................................................................... 64
4.3.5. Trọng lượng vành đai.................................................................................................... 64
4.3.6. Khoảng cách hai vành đai............................................................................................. 64
4.3.7. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng..............................65
( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 )........................................................................................ 65
4.3.8. Momen uốn do tải trọng này gây ra...............................................................................65
4.3.9. Momen uốn do bánh răng vòng gây ra..........................................................................65
4.3.10. Momen chống uốn...................................................................................................... 65
4.3.11. Ứng suất thân thùng.................................................................................................... 65
4.4. Tính toán vành đai.....................................................................................................................65
4.4.1. Tải trọng trên một vành đai........................................................................................... 65
4.4.2. Phản lực của con lăn..................................................................................................... 66
4.4.3. Bề rộng của vành đai..................................................................................................... 66
04.4.4. Bề dày của vành đai.................................................................................................... 66
Với thùng nặng thì bề dày của vành đai là:........................................................................66
4.4.5. Momen uốn................................................................................................................... 66
4.4.6. Momen chống uốn........................................................................................................ 67
4.4.7. Các thông số của vành đai............................................................................................. 67
4.5. Tính toán con lăn đỡ.................................................................................................................68
4.5.1. Bề rộng của con lăn....................................................................................................... 68

b = B + 3 = 25 + 3 = 28 ( cm ) (T250- HDTKMHCT1).....................................................68
4.5.2. Đường kính của con lăn................................................................................................ 68
Chọn sơ bộ đường kính con lăn đỡ theo công thức:..........................................................68
4.5.4. Các thông số của con lăn đỡ.......................................................................................... 69
4.6. Tính toán con lăn chặn..............................................................................................................69
4.6.1. Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn.........................................................................69
4.6.2. Xác định bán kính con lăn chặn..................................................................................... 69
4.6.3. Kiểm tra độ bền của con lăn chặn.................................................................................. 70
4.6.4. Các thông số của con lăn chặn....................................................................................... 70
5.1.1. Diện tích bề mặt ghi lò.................................................................................................. 71
5.1.2. Thể tích buồng đốt........................................................................................................ 71
5.1.3. Chiều cao của buồng đốt............................................................................................... 72
5.1.4. Số ghi lò....................................................................................................................... 72
5.1.5. Tỉ lệ mắt ghi: f/F........................................................................................................... 72
5.2. Tính toán và chọn quạt..............................................................................................................72
5.2.1. Năng suất quạt.............................................................................................................. 72
5.2.2. Công suất của quạt........................................................................................................ 72
5.2.3. Chọn quạt..................................................................................................................... 74
Với tổn thất áp suất là 158,51 ( mmHg ) và năng suất quạt là 25458,295 ( m3/h ) theo hình 15TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - 4 - 70 - No7 ; .....................................................................74

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 4

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Bảng phụ lục :.............................................................................................................................................75
.......................................................................................................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................................77

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 5

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

LỜI MỞ ĐẦU
N
ước ta hiện nay đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, đặc
biệt ngành công nghiệp hóa chất đang được chú trọng và phát triển. Sấy là
một quá trình công nghệ được sử dụng và đóng vai trò quan trọng trong sản
xuất.
Đồ án về nội dung sấy là một bài tập lớn nằm trong chương trình của bộ môn
Qúa trình và thiết bị trong Công nghệ Hóa học. Nó giúp sinh viên có kỹ năng
tính toán, tra cứu số liệu đồng thời nắm vững được kiến thức về cấu tạo,
nguyên lý làm việc cũng như ứng dụng của công nghệ sấy nói riêng và các
thiết bị trong công nghệ hóa học nói chung.
Dựa trên kiến thức, tìm hiểu và hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Hoàn em đã
hoàn thành đồ án của mình, với đề tài thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm
việc xuôi chiều để sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy.

Em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Hóa, đặc biệt là thầy Hoàn
đã chỉ bảo, giải đáp các vướng mắc giúp em hoàn thành tốt đồ án của mình.
Bản đồ án của em vẫn còn nhiều sai sót, em mong nhận được sự nhận xét, sửa
chữa từ các thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn!

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 6

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Chương 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy
1.1.1. Khái niệm và mục đích.
- Khái niệm: Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi nước
ra khỏi vật liệu ẩm.
- Mục đích:
+ bảo quản nguyên vật liệu ( thực phẩm, hóa chất, quặng ) vì sấy làm
giảm độ ẩm của vật liệu đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm mốc,nấm men
bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm hoạt động các enzim.
+ Tiết kiệm năng lượng tiêu tốn cho quá trình vận chuyển vì sấy làm
giảm kích thước và trọng lượng của vật liệu.
+ Đảm bảo các thông số kĩ thuật cho quá trình gia công vật liệu tiếp theo

+ Đảm bảo tính mĩ thuật.
Nguyên lý của quá trình sấy: Quá trình sấy là một quá trình truyền khối
có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuếch tán
bên trong lẫn bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây
là một quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu
từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu. Động
lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm bên tỏng vật liệu và bên trên bề mặt
vật liệu. Quá trình khuếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên
vật liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí
xung quanh. Vận tốc của toàn bộ quá trình được quy định bởi giai đoạn nào
chậm nhất
Hai mặt của quá trình sấy cần nghiên cứu:
+ Mặt tĩnh lực học: tức là dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt
lượng ta sẽ tìm được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu
sấy, tác nhân sấy. Từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân
sấy, lượng nhiệt cần thiết cho quá tình sấy.
GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 7

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

+ Mặt động lực học: tức là nghiên cứu mối quan hệ của sự biến thiên của
độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính chất,
cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và điều kiện thủy động lực học của tác

nhân sấy để từ đó xác định được chế độ, tốc độ và thời gian sấy phù hợp.
1.1.2. Phân loại phương pháp sấy
Có rất nhiều cách để phân loại:
- Phân loại theo nguồn năng lượng sử dụng để sấy thì hai loại sấy:
+ Sấy tự nhiên: Tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên
như năng lượng mặt trời, năng lượng gió...Dùng các phương pháp này chỉ đỡ
tốn năng lượng nhưng không chủ động được điều chỉnh được vận tốc của quá
trình theo yêu cầu kĩ thuật, năng suất thấp.
+ Sấy nhân tạo: sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra như khói
lò, hơi nước bão hòa, dòng điện...Phương pháp này khắc phục được các
nhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên.
- Phân loại theo phương pháp truyền nhiệt trong kĩ thuật sấy:
+ Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với
không khí nóng, khói lò...( gọi là tác nhân sấy ).
+ Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc
trực tiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp cho một vách ngăn.
+ Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia
hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.
+ Sấy bằng dòng điện cao tầng: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện
trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu.
+ Sấy thăng hoa: Phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không
rất cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ
trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.
Ba phương pháp cuối cùng chỉ được sử dụng trong công nghiệp nên gọi
chung là phương pháp sấy đặc biệt.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 8

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đối
lưu và tiếp xúc được sử dụng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu.
Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy.
- Dựa vào phương pháp làm việc.
+ Máy sấy liên tục
+ Máy sấy gián đoạn
- Dựa vào áp suất làm việc:
+ Sấy chân không
+ Sấy áp suất thường
- Dựa vào cấu tạo thiết bị:
+ Thiết bị sấy buồng: có thể sấy được tất cả các loại vật liệu, cấu tạo thiết
bị đơn giản nhưng vật liệu không được đảo trộn trong quá trình sấy dẫn đến
sấy không đồng đều, thời gian sấy dài, năng suất thấp. Thiết bị làm việc không
liên tục do phải ngừng hoạt động để nạp và tháo vật liệu làm tổn thất năng
lượng nhiều. Khí nóng phân bố không đồng đều trong toàn bộ buồng sấy.
+ Thiết bị sấy hầm: hầm cấu tạo đơn giản, năng suất cao, làm việc bán
liên tục, sấy không đồng đều giữa các lớp vật liệu.
+ Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu được đảo trộn, thời gian sấy
nhanh, sấy đồng đều thích hợp sấy vật liệu dạng hạt ít bị vỡ vụn như rau, quả,
sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo nhưng không sấy được vật liệu khích thước lớn, vật
liệu có thể bị vỡ vụn, không sấy được vật liệu quá ẩm do có khả năng bị bết
dính lại trên băng tải làm giảm hiệu quả sấy.
+ Thiết bị sấy thùng quay: cường độ bốc hơi ẩm lớn có, quá trình sấy

đều đặn, tiếp xúc giữa khói nóng và vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bị
gọn, có thể cơ khí hóa, tự động hóa được hoàn toàn, thích hợp sấy nhiều loại
vật liệu, năng suất lớn. Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn có thể ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm, không sấy được vật liệu có độ bết dính lớn
làm giảm hiệu quả sấy, cấu tạo thiết bị phức tạp

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 9

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

+ Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, năng suất cao, năng suất cao, thiết
bị sấy đồng đều, có thể cơ khí hóa tự động hóa hoàn toàn tuy nhiên khó vật liệu có
thể bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn năng lượng cho thiết bị thu hồi bụi.
+ Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu ở dạng bột mịn không cần
nghiền, phụ hợp vật liệu không sấy ở nhiệt độ cao tuy nhiên kích thước phòng
sấy lớn, tốc độ của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độ sấy nhỏ tiêu tốn năng
lượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp.
1.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ
gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng
nước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở
giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất

lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng
ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt
ngoài. Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá
trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu. Nhiệt độ
sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ
chức của thịt quả và đối với các nhân tố khác. Khi sấy ở những nhiệt độ khác
nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm
trong quá tŕnh sấy cao hơn 600 ΟC thì protein bị biến tính, nếu trên 900 ΟC thì
fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao
phân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ. Nếu
nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh
dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm.
Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch
tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội
thì chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 10

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc
độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ chuyển

động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá
tŕnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Vì vậy, cần phải có
một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô.
Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng gió
song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh. Nếu hướng
gió thổi tới nguyên liệu với góc 45 oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn
thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.
c. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến
quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại.
Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương
đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm
tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và
bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại.
Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh
hiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn
tức là vừa sấy vừa ủ.
Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không
khí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao. Do đó,
một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến
hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của không
khí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của
không khí cũng được hạ thấp. Như vậy để làm khô không khí người ta áp
dụng phương pháp làm lạnh.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 11

Trịnh Lan Phương

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

d. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu
càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích
thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ.
Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí
quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với
chiều dày nguyên liệu δ.
e. Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm
Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và
khuếch tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô. Trong
khi làm khô quá tŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn.
f. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu
Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô
cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước,
lipit, chất khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo...
1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống
Sấy là qúa trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là
phơi nắng. Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng
và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa. Vì vậy, trong các
ngành công nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo.
- Kết quả của qúa trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng
lên. Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau.
Ví dụ:

+ Đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bền vững trong bảo quản.
+ Đối với các nhiên liệu ( củi, than) được nâng cao nhiệt lượng cháy, đối
với các gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…
+ Và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá thành vận chuyển.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 12

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đa
dạng, bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai
đoạn khác nhau của qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh
tế khác nhau. Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các
nghành công nghiệp và nông nghiệp.
- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi
trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Hầu hết các vật liệu trong quá
trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm. Như
vậy trong thực tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp
nhiệt.
- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiến
hành theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết.
Ví dụ:
+ Cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu.

+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc.
+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ.
+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòng điện
cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…
- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui
trình công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô.
- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấy
cũng được cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều
loại thực phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…
sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất
lượng thậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch.
Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy
để sấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩm
nhưng nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù
hợp. Đối với từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu
GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 13

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

cầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp
nhất.
1.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay

Hình ảnh về hệ thống sấy thùng quay.
Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng
để sấy các vật liệu dạng hạt cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng, đường,
muối và các loại hóa chất như: Ti0 2, NaHC03, BaCl2...ngũ cốc, đường. Hệ
thống dùng nhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 14

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

1.2.1 Cấu tạo
Cấu tạo máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:
+ Buồng đốt.
+ Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy.
+ Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò.
Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy. Thùng sấy là một
hình trụ đặt nghiêng so với phương nằm ngang từ 1 – 6 , toàn bộ trọng lượng
của thùng được đặt trên hai vành đai đỡ, vành đai đỡ được đặt trên con lăn đỡ.
Muốn điều chỉnh thời gian lưu của vật liệu người ta điều chỉnh khoảng cách
của hai con lăn đỡ. Thùng quay nhờ gắn chặt với bánh răng ăn khớp với bánh
răng dẫn động nhận truyền động của động cơ qua bộ giảm tốc. Vật liệu ướt
được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu nạp liệu. Vật liệu vào thùng
không quá 20 – 25% thể tích thùng. Vật liệu sau khi sấy được tháo qua cửa

tháo sản phẩm ra ngoài.
Thùng sấy là thùng hình trụ rỗng làm bằng thép, mặt trong được bọc một
lớp cách nhiệt. Hệ thống sấy thùng quay được quy chuẩn hóa theo đường kính
của thùng là 1,2m; 1,4m; ...; 2,8m tỷ lệ với chiều dài thùng theo công thức: L/D

=3,5

7. Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có

thể từ 10 – 14 mm.
Bên trong thùng có lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm cho quá trình trao đổi
nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn tăng hiệu suất của quá trình
nhưng cũng có thể không cần cánh trộn. Phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm
còn đầu thùng cắm vào lò đốt hoặc nối với ống dẫn tác nhân sấy. Giữa thùng
quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không cho khí nóng và khói lò thoát ra
ngoài. Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống khói và xyclon lắng bụi
tạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 15

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Khí nóng và vật liệu sấy có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều bên trong

thùng. Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn một đoạn
700 – 1000mm chiều dài của doạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.
Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn
3m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng. Các đệm ngăn trong thùng
vừa có tác dụng phân phối vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa
làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của các đệm
ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm sấy của nó.
Các loại điệm ngăn phổ biến là:
- Điệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy các vật liệu
cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón. Loại này có hệ số đầy vật liệu không quá
10 – 20%.
- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ
tiết diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu để sấy các vật liệu dạng cục
nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật
liệu và tác nhân sấy lớn.
- Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã đập nhỏ, bụi. Hệ này cho
phép hệ số điền đầy khoảng 15 – 25%.
Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200C thì dùng khói lò nhưng không cho nhiệt độ
lớn hơn 800C.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 16

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

1.2.2. Nguyên lý hoạt dộng.

6

7

13
8

14

4

1

5
10

15

11

9

3

3

2

12

1.Thùng quay
2.Vành đi đỡ
3.Con Lăn đỡ

6.Quạt hút
7.Thiết bị lọc bụi
8.Lò đốt

11.Bê tông
12.Băng tải
13.Phễu tiếp
liệu

4.Bánh răng
5.Phễu hứng sản
phẩm

9.Con lăn chặn
10.Mô tơ quạt chuyển

14.Van điều
chỉnh
15.Quạt thổi

động
Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu nạp

liệu và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn
này vừa có tác dụng phân bố đều vật liệu theo tiết diện của thùng vừa đảo
trộn vật liệu để tăng bề mặt tiếp xúc của vật liệu với tác nhân sấy. Vật liệu
rơi từ đầu cao đến đầu thấp của thùng. Khói lò từ lò đốt sẽ đi cùng chiều với
chiều của vật liệu. Vận tốc của khói lò từ 2 – 3m/s, thùng quay với vận tốc 3
– 8 vòng/ phút, thùng đặt nghiêng so với phương nằm ngang từ 1 – 6. Khi
khói lò tiếp xúc với vật liệu xảy ra quá trình truyền nhiệt. Nhiệt trong khói lò
làm ẩm trong vật liệu bốc hơi, khói lò nguội đi.Vật liệu khô ở cuối máy sấy
được tháo ra qua cơ cấu tháo sản phẩm. Ẩm bốc ra từ vật liệu và khí thải
GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 17

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

được quạt hút đẩy sang hệ thống tách bụi để tách những hạt bụi bị cuốn theo
khí thải. Các hath bụi được tách ra và hồi lưu lại băng tải xích. Khí sạch
được thải ra ngoài.
1.2.3. Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay.
- Ưu điểm:
+ Cường độ bốc hơi ẩm lớn có thể đạt 100 kg ẩm bây hơi/m 3h.
+ Quá trình sấy đều đặn
+ Tiếp xúc giữa tác nhân sấy và vật liệu tốt
+ Thời gian sấy nhanh
+ Thiết bị gọn

+ Có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn
+ Thích hợp với sấy nhiều loại vật liệu
+ Năng suất lớn có thể lên đến 20 tấn/h
- Nhược điểm:
+ Vật trộn bị đảo trộn nhiều có thể bị vỡ vụn ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm
+ Vật liệu có độ bết dính lớn gây khó khăn trong quá trình sấy làm giảm
hiệu quả sấy
+ Không sấy được thiết bị dễ vỡ
+ Cấu tạo thiết bị phức tạp
1.2.4. Lựa chọn thiết bị
Độ ẩm ban đầu của phân lân nung chảy là 15%, quá trình sấy cần thực
hiện liên tục với năng suất lớn: 9150 kg/h, vật liệu dạng bụi nhỏ và mịn lên ta
dùng đệm ngăn kiểu phân khu. Tác nhân sấy là khói lò vì nhiệt độ đầu của
khói lò là 300°C, chiều chuyển động của tác nhân sấy là xuôi chiều.
1.3. Quặng apatit và quá trình sản xuất phân lân nung chảy
1.3.1. Quặng apatit
a) Định nghĩa
GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 18

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Apatit là một nhóm ba loại khoáng vật phốt phát chứa nhóm fluorine,

chlorine hay hydroxyl. Những ion này có thể thay thế tự do trong mạng tinh
thể và hầu hết các mẫu vật đều chứa cả ba dạng ion, mặc dù một trong số
chúng có thể rất ít so với các ion khác. Thay vì gọi riêng fluorapatite,
chlorapatite và hydroxylapatite, người ta thường gọi chung vì thực tế rất khó
phân biệt bằng các phương pháp thông thường.
Apatit có thành phần được biểu thị bởi công thức chung Ca 5R(PO4)3 với
R có thể là F, Cl, OH.
Apatit thuộc hệ lục giác, hình dạng tinh thể thường là dạng hình trụ lục
phương dài hoặc ngắng, có thể có màu xanh, vàng, lục, đỏ nhạt, tía... tùy
thuộc vào loại tạp chất trong đó. Tỉ trọng apatit là 3,1 – 3,2; nhiệt độ bóng
chảy 1400oC – 1570oC và hầu như không tan trong nước.
Apatit trong tự nhiên có giá trị công nghiệp, thường là để sản xuất phân
bón: phân lân super, phân lân nung chảy, DAP, MAP...
b) Phân loại
Ở mỗi quốc gia, việc phân loại quặng apatit có thể đôi chút khác nhau
trong một số trường hợp cụ thể. Phân loại sau đây áp dụng cho mỏ apatit Lào
Cai của Việt Nam theo tài liệu [4].
•

Phân loại theo thạch học: căn cứ vào các đặc điểm thạch

học, người ta chia mỏ apatit thành 8 tầng cốc san, ký hiệu từ dưới lên
trên: KS1-KS8. Trong đó quặng apatit nằm ở các tầng KS4, KS5, KS6
và KS7. Trong từng tầng lại chia ra thành các đới phong hóa hóa học
và chưa phong hóa hóa học.
− Tầng KS4: Còn gọi là tàng dưới quặng, đây là tầng nham
thạch apatit cacbonat – thạch anh – muscovit có chứa cacbon.
Nham thạch của tầng này gồm hai loại phiến thạch chính là
dolomit – apatit – thạch anh và apatit – thạch anh – dolomit chứa
khoảng 35 – 40% apatit. Chiều dày tầng này khoảng 35-40m.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 19

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

− Tầng KS5: Còn gọi là tầng quặng. Đây là tầng apatit
cacbonat, là tầng chứa quặng chủ yếu trong khu vực bể photphorit.
Quặng apatit hầu như thuộc phần phong hóa của tầng này, hàm
lượng P2O5 từ 28-40%, gọi là quặng loại I. Chiều dày tầng này từ
3-4m tới 10-12m. Ngoài ra KS5 còn chứa các phiến thạch apatit –
dolomit, dolomit – apatit – thạch anh – muscovit.
− Tầng KS6, KS7: Còn gọi là tầng trên quặng, chiều dày
khoảng 35-40m. Nham thạch của tầng này khác với loại apatit
cacbonat ở chỗ nó có hàm lượng thạch anh, muscovit và cacbonat
cao hơn, hàm lượng apatit giảm. So với tầng dưới quặng, tầng này
ít nuscovit và hợp chất cacbon hơn, hàm lượng apatit cao hơn.
•
Phân loại theo thành phần vật chất: dựa vào sự hình thành
và thành phần vật chất, quặng apatit được chia làm 4 loại:
− Quặng loại I: là quặng apatit hầu như đơn khoáng, hàm
lượng P2O5 chiếm khoảng 28-40%.
− Quặng loại II: là quặng apatit – dolomit, hàm lượng P2O5
chiếm khoảng 18-25%.

− Quặng loại III: là quặng apatit – thạch anh, hàm lượng
P2O5 chiếm khoảng 12-20%, trung bình 15%.
− Quặng loại IV: là quặng apatit – thạch anh – dolomit, hàm
lượng P2O5 chiếm khoảng 8-10%.
1.3.2. Quy trình, công nghệ sản xuất phân lân nung chảy
a) Định nghĩa
Phân lân nung chảy có thành phần chủ yếu là P, Ca, Si và một số nguyên
tố vi lượng như Fe, Co, Mn,... thành phần của phân lân nung chảy có thể viết
dạng:
4(Ca, Mg)O.P2O5

5(Ca, Mg)O.P2O5.SiO2

Phân lân nung chảy có pH từ 6-8 tùy thuộc quá trình phối trộn, tạo ra sản
phẩm phù hợp với các loại đất khác nhau.
b) Tính chất, ứng dụng
GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 20

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
−

Khoa Công Nghệ Hóa

P2O5 trong phân lân nung chảy ở dạng hòa tan trong axit

xitric 2%, được thực vật hấp thụ dễ dàng.
− Phân lân nung chảy là sản phẩm phân lân kiềm tính, không
bị hút ẩm, không kết khối, chứa 25-30% P2O5, trong đó P2O5 hiệu
quả chiếm 90-98% P2O5 tổng.
− Phương pháp sản xuất đơn giản, tránh được tiêu hao axit,
có thể dùng cả nguyên liệu chất lượng không cao (hàm lượng P 2O5
thấp).
−

Cung cấp dinh dưỡng lân (P2O5) cho cây trồng, là chất chủ

yếu tạo nên các tế bào thực vật, thúc đẩy nảy mầm, phát triển rễ,
tăng số lượng, chất lượng hạt, củ quả...
− Bổ sung các chất dinh dưỡng khác như CaO, MgO, SiO2,...
+
CaO: khử chua cho đất, cải tạo và tăng nhanh độ phì
nhiêu của đất, giúp cây trồng tổng hợp protein và chuyển hóa
dinh dưỡng.
+
MgO: khử chua, là chất thiết yếu tạo nên diệp lục tố,
giúp cây tăng khả năng quan hợp, tổng hợp dinh dưỡng...
+
SiO2: tăng độ cứng vững của thân và lá, giúp cây
trồng chịu rét, chịu hạn, chống sâu bệnh tốt hơn.
+
Chất vi lượng: Mn, Cu, B, Fe... thúc đẩy cây phát
triển toàn diện.
− Là loại phân không tan trong nước, tan từ từ trong môi
trường đất và dịch rễ cây nên hạn chế rửa trôi, hiệu lực phân kéo
dài.

c) Quy trình công nghệ
•

Nguyên lý sản xuất phân lân nung chảy.

Cơ sở của phương pháp là dùng nhiệt nung nóng biến lân từ dạng vô
định hình cây không thể hấp thụ thành dạng vô định hình cây có thể hấp thụ
được.
−

Nguyên liệu:

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 21

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
+

Khoa Công Nghệ Hóa

Apatit: có thể sử dụng apatit loại chất lượng kém

như loại II, vì loại II có chứa Mg cần thiết cho phối liệu. Apatit
có hàm lượng P2O5 ≤ 30% là đạt yêu cầu.
+
Đá secpentin: là nguồn khoáng thiên nhiên chứa

MgO, SiO2 cùng một số nguyên tố vi lượng như Mn, Cu,...
− Nguyên lý
+
Phối liệu được đưa vào lò nung chảy sẽ biến đổi cấu
trúc quặng, chuyển hóa photphat thành trạng thái hòa tan trong
axit xitric với sự tạo thành trạng thái thủy tinh vô định hình.
+
Tốc độ làm lạnh càng nhanh thì độ tan P2O5 trong
axit citric càng cao.
+
Để hạ thấp độ nhớt của phối liệu, phải nung ở chế
độ quá nhiệt. Liệu chảy ra lò với tốc độ đều đặn và làm nguội
đột ngột.
+
Lượng ẩm theo nguyên liệu, nhiên liệu sẽ bốc hơi ở
nhiệt độ 150oC.
+
Ở nhiệt độ trên 500oC, nước kết tinh trong secpentin
thoát ra.
+
Ở nhiệt độ lớn hơn 650oC, nước kết tinh bay hết
theo khói lò, secpentin bắt đầu phân hủy:
3MgO.SiO2  2MgO.SiO2 + MgSO2 + 2H2O
Ở các nhiệt độ lớn hơn 650oC sẽ tạo thành 3Mg2SiO4:
2(3MgO.2SiO2)  3Mg2SiO4 + 2MgSiO3
+
Khi gia nhiệt đến nhiệt độ xác định có các phản ứng
phân hủy cacbonat: MgCO3, CaCO3 và các phản ứng hoàn
nguyên Fe, Ni.

+
+

Ở 1150oC, oxit sắt bị khử thành gang chảy lỏng.
Vì tỷ trọng Fe và Ni lớn hơn nhiều tỉ trọng phối liệu

nên Fe và Ni lắng xuống đáy tạo thành xỉ feroniken.
GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 22

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
+

Khoa Công Nghệ Hóa

Ở 1200oC phối liệu bắt đầu nóng chảy, quá trình

nóng chảy xảy ra phản ứng khử (chủ yếu khử F, hoàn nguyên
Ni, P).

Hoặc dạng tổng quát:

Trong đó một phần CaF2 phản ứng với SiO2 và hơi nước:

Nếu trong lò có nhiều hơi nước, HF được tạo thành và thoát ra.
Flo tách ra càng nhiều càng làm tăng hiệu suất chuyển hóa P2O5.

+

Kích thước hạt sau khi tôi có ảnh hưởng tới hiệu

suất η. Hạt càng nhỏ, khả năng tái kết tinh càng kém, hiệu suất
càng cao.
+
Than tồn tại trong sản phẩm thì photpho trong
quặng có thể thăng hoa một phần theo phản ứng:

•
−

Quy trình sản xuất
Sơ đồ nguyên lý quy trình sản xuất:

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 23

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Hình 1.1: Quy trình sản xuất phân lân nung chảy.
Thuyết minh sơ đồ

- Quặng apatit, đá secpentin được đưa về bãi chứa và nhờ oto, máy xúc
chuyển về phễu của máy đập nhằm gia công nguyên liệu về kích thước cần
thiết, rồi qua sàng khô, sàng ướt để loại bỏ các hạt có kích cỡ không đạt tiêu
chuẩn. Lượng mịn được tập trung vào bão chứa. Than được chọn lọc, đảm
bảo chất lượng và kích cỡ chuyển về sàn lò.
- Quặng, than đá, đá secpentin được cân theo phối liệu, chuyển vào
thùng tời đưa lên lò cao. Ở trong lò cao diễn ra các quá trình sấy, hóa mềm
chảy lỏng và quá nhiệt chuyển hóa quặng chứa lân thành dạng vô định hình

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 24

Trịnh Lan Phương


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

bằng cách làm lạnh đột ngột bằng nước, rồi được trục vớt từ bể tôi bán thành
phẩm đưa vào phễu chứa, nhờ băng tải đưa về bãi ráo.
- Bán thành phẩm ở bãi ráo tự nhiên tiếp tục được đưa vào phễu rồi theo
hệ thống băng tải chuyển vào máy sấy thùng quay. Ở đây, bán thành phẩm
được sấy với nhiệt độ 600-700oC, sau đó được đổ ra băng tải chuyển đi gia
công chế biến theo yêu cầu:
- Để sản xất phân lân nghiền: bán thành phẩm được chuyển vào máy
nghiền đến độ mịn 50-70% tùy vào yêu cầu sản xuất.
- Để sản xuất phân lân hạt: bán thành phẩm được chuyển sang sàng, thu
sản phẩm hạt.

- Sản phẩm được đóng bao nhãn, xếp kho, xuất cho khách hay chuyển
sang tổ sản xuất khác.

GVHD: Nguyễn Văn Hoàn

Page 25

Trịnh Lan Phương