Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu quá trình sản xuất axit phostphoric PA trong công nghiệp sản xuất phân bón DAP

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

MỞ ĐẦU
..

Axit photphoric là một trong những axit vô cơ cơ bản của công nghiệp hóa chất.
Nó được dùng để sản xuất các loại phân bón như: Supe Photphat kép, Amophot,
Nitrophot, DAP và đồng thời nó cịn được dùng để sản xuất các muối photphat kiềm,
sử dụng trong công nghiệp dược, chăn nuôi, làm mềm nước, làm chất tẩy rửa. Mặt
khác nó cũng được dùng trong công nghiệp luyện kim, bảo vệ cho kim loại khơng bị
ăn mịn. Axit photphoric được sản xuất bằng hai phương pháp:
- Nhiệt luyện
- Trích ly.
Theo phương pháp trích ly, quặng phosphat được phân hủy bằng axit punfuric,
axit Nitơric và axit Clohydric. Phân hủy quặng phosphat bằng axit sunfuric là phương
pháp thông dụng nhất được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam có Cơng
ty Supe Photphat và Hóa chất Lâm Thao cũng đang sử dụng phương pháp này để sản
xuất phân bón supe lân. Ở Cơng ty TNHH MTV DAP - VINACHEM Hải Phòng cũng
áp dụng phương pháp phân hủy quặng bằng axit sunfuric. Phương pháp phân hủy
quặng phosphat bằng axit Nitơric và axit Clohydric chưa được ứng dụng rộng rãi mà
chỉ mới được nghiên cứu và sử dụng ở một số nước.
Hiện nay ở nước ta nhu cầu về axit photphoric dùng trong các ngành cơng
nghiệp dược, chăn ni, chất tẩy rửa, chống ăn mịn và bảo vệ kim loại là rất lớn. Đặc
biệt trong ngành sản xuất phân bón như Supe Photphat kép, phân bón phức hợp DAP,
MAP cần một lượng lớn axit photphoric. Hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một
lượng lớn axit photphoric phục vụ cho sản xuất. Nguồn nguyên liệu sản xuất axit
photphoric là quặng phosphat chúng ta có nhiều ở Lào Cai, nguyên liệu còn lại là axit
sunfuric đây là axit vô cơ quan trọng nhất được nhiều Công ty trong nước sản xuất.
Từ những lý do trên cho thấy, có thể tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có là
quặng phosphat khai thác ở Lào Cai và axit sunfuric để sản xuất ra axit photphoric
phục vụ nhu cầu cho các ngành công nghiệp trong nước và xuất khẩu.

1

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Đề tài của tơi nghiên cứu, xác định một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
phân hủy quặng apatit Lào Cai bằng axit sunfuric và chiết tách bã Gips ra khỏi hỗn
hợp sản phẩm. Nhằm ứng dụng các kết quả thu được để xác định các điều kiện kỹ
thuật tối ưu để sản xuất axit photphoric đi từ quặng apatit Lào Cai Việt Nam trong
cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP.

2

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ PHÂN BĨN DAP
VÀ AXIT PHOTPHORIC
1.1. Phân bón DAP
1.1.1. Một vài nét về DAP (Diamoniumphosphat - (NH4)2HPO4)
DAP (Diamoniphosphat - (NH4)2HPO4) là một loại phân bón phức hợp, được
điều chế dưới tác dụng hóa học của amoniac và axit photphoric, tên định danh theo
IUPAC là Diammonium Hydrogen Phosphate, nó cịn có những tên gọi khác như
Ammonium Monohydrogen Phosphate hay Ammonium Phosphate Dibasic.

DAP là chất rắn màu trắng, dạng tinh thể, khối lượng phân tử 132,07 kg/mol,
khối lượng riêng 1,619 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy ở 155oC. DAP được chia thành 2
loại: DAP 18 – 46 – 0 và DAP 16 – 48 – 0. Thành phần của DAP 18 -46 – 0 gồm có
18% N, 46% P2O5 và DAP 16 -48 – 0 có 16% N, 48% P2O5. Độ tan trong nước tại
10oC là 575g/l, và 588 g/l tại 20oC và tại 100oC là 1067 g/l. Nó cũng tan được trong
Ethanol, Acetone, Ammoniac lỏng. Hệ số khúc xạ nD = 1,52. DAP dễ hút ẩm và chảy
nước. Đây là muối axit, trong phân tử còn 1 nguyên tử H linh động, do vậy nó vừa có
tính axit, vừa có tính bazơ. Độ pH trung bình từ 7,5 đến 8. Diamoniphosphat chứa
đồng thời cả hai nguyên tố dinh dưỡng là Nito và Phospho, hòa tan ở trong nước, tác
dụng với mọi loại cây trồng và mọi loại đất. DAP được điều chế từ ammoniac và axit
photphoric theo các phản ứng:
NH3 + H3PO4

NH4H2PO4 + H2O + Q

NH3 + NH4H2PO4

(NH4)2HPO4 + H2O + Q

1.1.2. Ứng dụng của Diammonium Phosphate
Diammonium Phosphate là một trong những phân bón được sử dụng phổ biến
trong nông nghiệp hiện nay. DAP thuộc nhóm phân bón hóa học. Nhóm phân bón hóa
học hay nhóm phân vơ vơ gồm có các loại:
-

Phân đạm (Nitrogen Fertilizer): Phân Ure CO(NH2)2, phân Ammonium Nitrate
NH4NO3, phân Ammonium Sulfate (NH4)2SO4, phân Ammonium Chloride

3

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

NH4Cl, phân Calcium Cyanide CaCN2, phân Diammonium Phosphate
(NH4)2HPO4 và phân Monoammonium Phosphate NH4H2PO4…
-

Phân lân (Phosphorus Fertilizer): Phân Apatit, phân Super Phosphate, phân lân
nung chảy, phân lân kết tủa…

-

Phân Kali (Potash Fertilizer): Phân Kali Clorua KCl, Kali Sulfate K2SO4, KaliMagie Sulfate,…
DAP được sử dụng làm phân bón trong nơng nghiệp, cung cấp thành phần

Nitrogen (Nitơ) và phosphor cho cây trồng. Thành phần Nitơ trong DAP thấp nhất
trong các loại phân đạm, chỉ có 18%, trong khi đó thành phần Nitơ trong Ure là 44% 48%, trong Ammonium Nitrate chiếm 33% - 35%, trong Ammonium Sulfate chiếm
20% - 21%, trong Ammonium Chloride chiếm 24% - 25%, trong Calcium Cyanide
chiếm 20% - 21%. Nitơ là chất dinh dưỡng cần thiết và quan trọng đối với cây trồng.
Nitơ tham gia quá trình tổng hợp Diệp lục, Protein, Axit Amide, các Enzyme và
Vitamin cho cây trồng. Nitơ thúc đẩy quá trình tăng trưởng của cây, thúc đẩy cây ra
nhánh, phân cành, ra lá nhiều, kích thước lá to, xanh, quang hợp mạnh, làm tăng năng
suất cây trồng. Nitơ cần thiết cho cây trong suốt quá trình sống.
Thành phần P2O5 trong DAP chiếm 46%. Phosphor có vai trị rất quan trọng
trong đời sống cây trồng. Nó có trong thành phần của hạt nhân tế bào, cần cho việc
hình thành các bộ phần mới của cây. Phosphor tham gia vào thành phần của các
Enzyme, các protein, tổng hợp axit amide. Nó kích thích sự phát triển của rễ cây, giúp
rễ ăn sâu vào đất và lan rộng ra xung quanh, giúp cây trồng chống chịu hạn và chống

đổ, làm tăng khả năng chịu rét, chịu độ chua của đất, chịu sâu bệnh hạn. Phosphor kích
thích q trình đẻ nhánh, nảy chồi và thúc đẩy cây ra hoa, tạo quả sớm và nhiều.
Ở nước ta DAP là một trong những loại phân đạm được sử dụng phổ biến nhất,
cùng với phân Ure, phân Ammonium Sulfate. Phân DAP khơng có tạp chất làm chai
cứng đất như phân Super Phosphate. Do độ pH của DAP từ 7,5 đến 8 nên DAP là loại
phân dễ sử dụng, sử dụng trên nhiều loại đất khác nhau. Thành phần Phosphor trong
phân DAP giúp cây trồng hấp thu Nitơ tốt hơn, tăng hiệu quả của phân DAP. Phân
DAP chứa 2 ion NH4+, khi phân giải ra sẽ làm tăng độ pH cho đất, tạo điều kiện thuận
lợi cho vi khuẩn chuyển hóa Nitrate trong đất phát triển, làm tăng độ màu của đất, giúp

4

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

cây trồng phát triển. Phân DAP đặc biệt rất phù hợp và ưa chuộng tại khu vực Đồng
bằng sông Cửu Long.
Trong công nghiệp, DAP được sử dụng làm chất chống cháy. Nó làm hạ thấp
nhiệt độ cháy của vật liệu, giảm tối đa sự mất mát của vật liệu. Nó được ứng dụng
trong thương mại với các sản phẩm chống cháy. DAP còn ứng dụng trong cơng nghiệp
sản xuất rượu bia. Nó làm tăng dưỡng chất cho men q trình lên men rượu, bia. Nó
cịn được sử dụng trong việc loại bỏ nicotin trong thuốc lá, và là chất điều chỉnh độ
axit hoặc kiềm trong xử lý, chế biến gỗ. Ngồi ra DAP cịn được sử dụng trong công
nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi. Khối lượng DAP trên thế giới sử dụng trong lĩnh
vực nông nghiệp chiếm 97%, trong công nghiệp chiếm 3%.

1.1.3. Cơ sở hóa lý q trình sản xuất
Diamoniphosphat là một loại muối của axit Orthophotphoric (H3PO4). Nguyên

liệu để sản xuất các Amoniphosphat là Amoniac và axit Photphoric. Axit Photphoric
được trung hòa theo phản ứng:
H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4

(1)

H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4

(2)

H3PO4 + 3NH3 = (NH4)3PO4

(3)

Các phản ứng trên đều tỏa nhiệt mạnh.
Từ phản ứng (1) thu được Monoamoniphosphat (MAP).
Từ phản ứng (2) thu được Diamoniphosphat (DAP).
Từ phản ứng (3) thu được Triamoniphosphat.
Trong ba loại muối phosphat trên, Monoamoniphosphat (MAP) bền vững hơn
cả. Khi đun nóng tới 100 ÷ 1100C Monoamoniphosphat không bị phân hủy (mất
Amoniac). Ở 700C, Diamoniphosphat bị phân hủy thành Monoamoniphosphat và
Amoniac theo phản ứng:
NH4H2PO4 + NH3↑

(NH4)2HPO4

5

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Khi bị phân hủy ở 700C, áp suất hơi trên bề mặt (NH4)2HPO4 là 5 mmHg, ở
1250C là 30 mmHg, thành phần hơi chủ yếu là NH3. Điều này cần được đặc biệt lưu ý
trong công nghệ sản xuất và bảo quản Diamoniphosphat. Triamoniphosphat bị phân
hủy ngay ở 30 ÷ 400C. Diamoniphosphat hịa tan trong nước tốt hơn
Monoamoniphosphat. Ở 200C, 100 gam nước hòa tan được 40,3 gam
Monoamoniphosphat, hoặc 71,0 gam Diamoniphosphat. Điều này giải thích vì sao khi
dùng làm phân bón, Diamoniphosphat có tác dụng với cây trồng nhanh hơn
Monoamoniphosphat. Dung dịch nước 0,1M của NH4H2PO4 có độ pH là 4,4; cịn của
(NH4)2HPO4 là 8,0. Monoamoniphosphat và Diamoniphosphat ít hút ẩm. Trong cơng
nghiệp chỉ sản xuất Monoamoniphosphat và Diamoniphosphat, khơng sản xuất
Triamoniphosphat vì nó dễ bị phân hủy.

1.1.4. Tiêu chuẩn sản phẩm
Monoamoniphosphat (MAP) và Diamoniphosphat (DAP) được dùng rộng rãi
làm phân bón vì chúng chứa hai chất dinh dưỡng đa lượng rất cần thiết cho cây trồng
là đạm và lân. Hai chất này lại ở dạng dễ tan trong nước nên cây trồng hấp thụ nhanh.
Theo lý thuyết, hàm lượng P2O5 và Nitơ trong hai loại phân này như sau:
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn sản phẩm theo lý thuyết
Loại phân

P2O5 (%)

N (%)

Tổng cộng (%)

MAP

61,7

10,8

72,5

DAP

53,8

21,8

75,6

Nhưng để hạ giá thành trong sản xuất MAP và DAP làm phân bón, người ta
dùng axit photphoric sản xuất từ phương pháp trích ly rẻ hơn axit photphoric sản xuất
từ phương pháp nhiệt luyện. Trong axit photphoric có một số tạp chất nên hàm lượng
P2O5 và N trong phân MAP và DAP thực tế như sau.

6

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Bảng 1.2. Tiêu chuẩn sản phẩm theo thực tế
Loại phân

P2O5 (%)

N (%)

Tổng cộng (%)

MAP

50

9

59

DAP

46

18

64

Nếu sử dụng làm phân bón, thì DAP thích hợp hơn MAP vì:
-

DAP có tỉ lệ lân và đạm hợp lý hơn.

-

DAP dễ tan trong nước hơn MAP nên được cây trồng hấp thụ nhanh hơn.

-

Độ pH dung dịch nước của DAP thích hợp với cây trồng hơn độ pH của MAP.
Bảng 1.3. Tiêu chuẩn sản phẩm theo quy định (TCVN)
Tiêu chuẩn

Đơn vị tính

N

18 %

P2O5

46 %

Độ ẩm

2%

Cỡ hạt

2 - 4 mm

Bao bì

Hai lớp (lớp trong: Polyetylen, lớp ngoài:
Polypropilen)

1.1.5. Sản xuất Diamoniphosphat (DAP)
Axit photphoric được trung hòa bằng amoniac theo phản ứng:
H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 + Q
Phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Do đó, q trình sản xuất DAP được tiến hành làm
hai bậc. Nếu cho tất cả amoniac vào một bậc, nhiệt độ sẽ tăng lên rất cao, bùn nhận
được sẽ đặc sệt, làm mất đi một phần amoniac và độ linh động của bùn rất kém, gây
khó khăn cho việc khuấy trộn và bơm bùn. Vì vậy, sau phản ứng ở bậc 1, bùn được
làm nguội rồi mới phản ứng ở bậc 2. Ở bậc 2, axit photphoric được amoniac trung hịa
hồn tồn cho tới khi độ pH đạt xấp xỉ 8. Để tránh mất amoniac, ở cả hai bậc, phản
7

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

ứng được tiến hành ở nhiệt độ dưới 800C. Sau đó dung dịch Diamoniphosphat được
đưa đi kết tinh, sấy và sàng. Sấy ở nhiệt độ không quá 600C, để tránh mất amoniac và
tránh chuyển thành Monoamoniphosphat.

1.1.6. Nguồn ngun liệu chính để sản xuất phân bón DAP ở Việt nam
a) Quặng apatit Lào Cai
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)6F2 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. Quặng apatit Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan phosphorit (Apatit

– Dolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành cơng nghiệp sản xuất phân
bón chứa lân ở nước ta.
Về trữ lượng thuộc thành hệ Apatit – Dolomit
có trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải
sông Hồng thuộc địa phận Lào Cai. Mỏ apatit
Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1 – 4km
chạy dài 100 km nằm trong địa phận Việt
Nam, từ Bảo Hà ở phía Đơng Nam đến Bát
Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc.
Hình 1.1 Tinh thể apatit

b) Axit aunfuric (H2SO4)
Axít sunfuric được xem là hợp chất của Anhydric sunfuric với nước. Cơng thức
hố học H2SO4, khối lượng phân tử 98,08. Trong kỹ thuật thì hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ
của SO3 với H2O đều gọi là axít sunfuric. Nếu tỷ lệ SO3/H2O <1 gọi là dung dịch axít
sunfuric, tỷ lệ SO3/H2O >1 gọi là dung dịch của SO3 trong axít sunfuric hay oleum
hoặc axít sunfuric bốc khói. Thành phần của dung dịch của axít sunfuric được đặc

8

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

trưng bởi phần trăm khối lượng của H2SO4 hoặc SO3 (Ví dụ: Axít sunfuric nồng độ
98% H2SO4 hoặc 80% SO3). Nồng độ của oleum tính bằng % SO3 tự do ( trên 100%
H2SO4) hoặc % SO3 tổng. Đơi khi cịn tính bằng % H2SO4 (lượng H2SO4 thu được khi
thêm nước vào oleum – ví dụ: Oleum nồng độ 20% SO3 tự do hoặc 85,3% SO3 tổng
hay 104,5% H2SO4).

Axít sunfuric khan là chất lỏng khơng màu, sánh (khối lượng riêng ở 20oC là
1,8305 g/cm3) kết tinh ở 10,37oC. Ở áp suất thường (760mmHg) đến 296,2oC axít
sunfuric bắt đầu sôi và bị phân huỷ cho đến khi tạo thành hỗn hợp đẳng phí chứa 98,3
% H2SO4 và 1,7 % H2O. Hỗn hợp đẳng phí này sơi ở 336,5oC. Axít sunfuric có thể kết
hợp với nước và SO3 theo tỷ lệ bất kỳ, khi đó tạo thành một số hợp chất có những tính
chất khác nhau. Ở nhà máy sản xuất axit sunfuric thường có ba dạng sản phẩm: Oleum
20% SO3 tự do (từ tháp hấp thụ oleum), axit tiếp xúc 92,5% (từ tháp sấy và axit loãng
(từ tháp rửa sau khi tách selen).

c) Amoniac (NH3)
Amoniac có cơng thức phân tử là NH3 là chất khí khơng màu có mùi khai, xốc,
nhẹ hơn khơng khí. Khối lượng riêng là d = 0,73 kg/m3 (1,013 bar ở 15 °C), d = 681,9
kg/m3 (ở dạng lỏng tại nhiệt độ -33,3 °C) và d = 817 kg/m3 (ở dạng rắn trong suốt tại
nhiệt độ -80 ° C). Độ tan trong nước 47% (0 °C), 31% (25 °C) và 28% (50 °C). Khí
amoniac tan rất nhiều trong nước tạo thành dung dịch amoniac (Dung dịch NH3 đậm
đặc thường có nồng độ 25% khi đó d = 0,91g/cm3). Amoniac đóng góp đáng kể vào
nhu cầu dinh dưỡng của các thực vật trên cạn dưới dạng phân bón. Năm 2006, sản xuất
amoniac trên tồn thế giới ước tính đạt 146,5 triệu tấn. Nó được sử dụng nhiều nhất
trong cơng nghiệp sản xuất phân bón (chiếm 85% lượng amoniac được sản xuất), trong
đó Ure là loại phân bón sử dụng amoniac nhiều nhất (trên 40%), tiếp theo là phân bón
DAP. Amoniac là trực tiếp hoặc gián tiếp là tiền thân của hầu hết các hợp chất chứa
nitơ. Hầu như tất cả các hợp chất nitơ tổng hợp có nguồn gốc từ amoniac. Một dẫn
xuất quan trọng là axit Nitric.
Tại Việt Nam hiện nay mới chỉ có 2 cơ sở sản xuất amoniac là Cơng ty TNHH
một thành viên phân Đạm và Hoá chất Hà Bắc và Nhà Máy Đạm Phú Mỹ, amoniac
của 2 cơ sở này chủ yếu là phục vụ cho quá trình tổng hợp Ure. Sắp tới nhà máy đạm

9

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Cà Mau và nhà máy đạm Ninh Bình cũng sản xuất ra amoniac và tồn bộ lượng
amoniac này cũng sẽ được sử dụng cho quá trình tổng hợp Ure.

1.1.7. Thị trường Diamonium Phosphate
DAP được sử dụng làm phân bón lần đầu tiên vào nơng nghiệp từ năm 1960 và
từ đó đến nay đã được sản xuất và sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Sản lượng
DAP qua các năm liên tục tăng. Năm 2013, sản lượng DAP trên toàn thế giới đạt 35
triệu tấn. Trung Quốc chiếm 35% thị trường tiêu thụ DAP của thế giới, Đơng Nam Á
và Ấn Độ chiếm vị trí thứ 2 với 17,5% cho từng thị trường. Trung và Nam Mỹ chiếm
13% và Hoa Kỳ chiếm 12%. Trong giai đoạn 1993 – 1999, thị trường tiêu thụ DAP
tăng 2,6% mỗi năm, năm 1999 – 2013 thị trường DAP tăng 3,4 % và dự đoán năm
2013 - 2018 thị trường DAP sẽ tăng 3,5% mỗi năm. Theo International Fertilizer
Industry Association’s (IFA), Bắc Mỹ, Đông Á, Nam Á là những khu vực có năng lực
sản xuất DAP lớn nhất, khu vực Mỹ La tinh có năng lực sản xuất DAP thấp nhất thế
giới. Khu vực Bắc Mỹ, Tây Âu, Trung Á là khu vực xuất khẩu DAP lớn nhất, còn Mỹ
La tinh và Nam Á là khu vực nhập khẩu DAP nhiều nhất thế giới, theo sau đó là khu
vực Đơng Á và Đơng Âu.
Giá phân DAP có mối tương quan thuận chiều với giá dầu mỏ trên thế giới. Giá
dầu tác động đến nhiều khía cạnh giá phân bón. Khi giá dầu mỏ biến động sẽ ảnh
hưởng tới chi phí nguyên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ để sản xuất phân DAP. Ảnh
hưởng tiếp theo của việc biến động giá dầu mỏ lên giá phân DAP là chi phí vận
chuyển. Một yếu tố nữa là giá dầu mỏ tăng sẽ thúc đẩy việc chuyển dịch tiêu thụ nhiên
liệu hóa thạch sang nhiên liệu sinh học sản xuất từ ngũ cốc, làm tăng nhu cầu về DAP.
Vì vậy trong giai đoạn 2000 – 2004, khi giá dầu mỏ ở mức 27 – 34 USD/thùng thì giá
phân DAP giao dịch tại Tampa, Hoa Kỳ dao động trong khoảng 150 – 215 USD/tấn.
Năm 2005 – 2006, khi giá dầu mỏ dao động ở mức 50 – 60 USD/thùng thì giá phân

DAP ở mức 245 – 261 USD/tấn. Năm 2007, giá dầu mỏ biến động trong khoảng 51 –
88 USD/thùng thì giá DAP biến động theo trong khoảng 280 – 500 USD/tấn. Đỉnh
điểm năm 2008 giá DAP tăng cao lên trên 1000 USD/tấn, có lúc tăng lên 1300
USD/tấn, đúng thời điểm giá dầu mỏ tăng cao lên đến 130 – 140 USD/thùng. Sang
năm 2009, giá dầu hạ xuống mức năm 2005 kéo theo giá phân DAP giảm còn 400

10

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

USD/tấn. Giao dịch năm 2010 đạt 520 USD/tấn và năm 2011 là 670 USD/tấn, và năm
2012 đến nay đạt khoảng 400 - 550 USD/tấn.
Tại Việt Nam, nhu cầu phân bón năm 2013 đạt 10,3 triệu tấn. Dự báo trong năm
2014 nhu cầu phân bón trong nước gần 11 triệu tấn trong đó nhu cầu Ure là 2,2 triệu
tấn, Ammonium Sulfate chiếm 900 nghìn tấn, phân Kali chiếm 960 nghìn tấn, phân
DAP chiếm 900 nghìn tấn, phân NPK chiếm 4 triệu tấn, phân lân chiếm 1,8 triệu tấn.
Trước năm 1975, phân DAP Philippine được nhập khẩu vào miền nam Việt
Nam, sử dụng cho khu vực Đồng bằng sơng Cửu Long. Sau năm 1975, do Chính phủ
gặp khó khăn về mặt tài chính ngoại tệ nên khơng nhập khẩu DAP. Năm 1988, để
cung cấp đủ phân bón cho nơng nghiệp, tăng năng suất trồng lúa, Chính phủ cho phép
nhập khẩu DAP để đáp ứng nhu cầu trong nước. Từ đó đến nay, lượng phân DAP nhập
khẩu liên tục tăng qua các năm. Thị trường DAP của Việt Nam chiếm 2% - 3% thị
trường toàn thế giới. Phân DAP được nhập khẩu từ Trung Quốc, Thụy Sĩ, Hàn Quốc,
Nga, Hoa Kỳ, Mexico, Philippine. Giá giao dịch phân DAP hiện nay khoảng 10.500đ
đến 12.800đ với phân DAP ợng dung dịch thu được sau phân hủy (g)

-

m1 là lượng P2O5 ban đầu có trong 100g quặng apatit bằng 32,33%

Khi % P2O5 = 2,7429 thì: ηph =

2,7429 .320
100 .32 ,33

.100 = 27,14(%)

Tương tự với các lượng cân tương ứng thu được theo các mốc nhiệt độ, tính được
%P2O5 trong dung dịch sau phân hủy là: Kết quả được tóm tắt trong Bảng 3.3.

65

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Bảng 3.3. Kết quả phân tích hiệu suất phân hủy quặng apatit bằng axit sunfuric
Nhiệt độ
phản ứng,
0
C

Khối lƣợng
dung dịch
sau phân
hủy, g

Khối lƣợng
dung dịch
lấy phân
tích, g

Kết tủa
Mg2P2O7, g

Hiệu suất
phân hủy,
%

0,0825

Khối lƣợng
P2O5 trong
dung dịch
sau phân
hủy, g
2,7429

60

320

1,9189

65

320

1,2905

0,0818

4,0460

40,04

70

314

1,2608

0,0830

4,2000

40,79

75

323

1,0602

0,0827

4,9766

49,71

80

315

2,0201

0,1825

5,7638

56,15

85

314

1,5934

0,1503

6,0180

58,44

90

312

1,7709

0,1691

6,0921

58,79

95

310

1,5597

0,1723

7,0479

67,57

27,14

3.2.2.3. Xác định nồng độ axit photphoric trong dung dịch sau phân hủy
Khi đã có dung dịch sau phân hủy. Cân chính xác 1 ÷ 2 gam dung dịch. Định
mức 250,0ml với nước cất. Hút 10,00 ml (làm 2 bình song song) chuyển vào bình nón
250 ml. Nhỏ 1 ÷ 2 giọt Bromcesonxanh, dung dịch có màu vàng nhạt. Chuẩn bằng
NaOH đến khi dung dịch chuyển sang màu xanh nhạt. Ghi thể tích NaOH tiêu tốn theo
chỉ thị Bromcesonxanh. Nhỏ 1 ÷ 2 giọt chỉ thị PP. Chuẩn bằng NaOH đến khi dung

dịch chuyển sang màu xanh đậm. Ghi thể tích NaOH tiêu tốn theo chỉ thị PP.
mÐgH3 PO4 (N.2.VPP ) NaOH
V
Kết quả được tính: % H3PO4 =
.100. đm
Gmâu
Vxđ

mĐg H3PO4 =

98
 0,049 (g)
2.1000

NNaOH = 0,103 N; Vđm= 250,00 ml; Vxđ= 10,00 ml

66

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Bảng 3.4. Kết quả phân tích nồng độ H3PO4 trong dung dịch
Nhiệt độ phản ứng
(oC)

Khối lƣợng mẫu
đem phân tích
(g)

Thể tích NaOH tiêu
tốn theo chỉ thị PP
(ml)

Nồng độ H3PO4
(%)

60

1,9365

1,30

16,9406

65

1,9989

1,40

17,6742

70

1,8757

1,35

18,1624

75

1,9352

1,40

18,2559

80

1.6709

1,40

21,1436

85

1,7100

1,45

21,3980

90

1,8691

1,60

21,6018

95

1.9631

1,70

21,8529

Nhận xét:
Nhiệt độ phản ứng càng cao thì nồng độ axit thu được càng cao nhưng khó lọc bã rắn
do bã lọc có độ mịn cao làm bít các lỗ lọc.

3.2.2.4. Xác định hàm lƣợng nƣớc tự do của bã Gips (Bã thạch cao).
Cân một lượng mẫu, không nhỏ hơn 50 gam, trải mỏng trên lồng kính thủy tinh.
Sấy liên tục ở 450oC trong vòng 2 giờ sau đó để nguội trong bình hút ẩm và cân lại.
Lượng chất bay hơi tương ứng với lượng nước tự do có trong mẫu.
Hàm lượng nước tự do trong bã Gips được xác định theo công thức:
%H2Otự do =

(ma  a)
100 %
ma

Trong đó:
 ma - là khối lượng mẫu ban đầu
 a - là khối lượng mẫu sau khi sấy

3.2.2.5. Xác định hàm lƣợng nƣớc kết tinh của bã Gips (Bã thạch cao).
Đặt khoảng 1 gam mẫu đã xác định nước tự do trong chén nung và tiến hành nung
trong khoảng 360oC đến khối lượng không đổi. Lượng chất bay hơi tương ứng với
lượng nước kết tinh có trong mẫu.
Hàm lượng nước kết tinh trong mẫu được xác định theo công thức:
67

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

%H2Okết tinh =

(ma  a)
100 %
ma

Trong đó:
 ma là khối lượng mẫu ban đầu đem nung
 a là khối lượng mẫu còn lại sau khi nung
Bảng 3.5. Hàm lượng nước tự do và nước kết tinh trong bã Gips
Nhiệt độ,
0

60

65

70

75

80

85

90

95

0,34

0,35

0,36

0,37

0,38

0,5

0,8

1,5

20,9

20,7

20,5

20,3

20,2

15,5

9,6

5,5

C

H2Otự do,
%
H2Okết tinh,
%

3.3. Xác định điều kiện chuyển hóa quặng apatit tối ƣu
Như đã phân tích ở trên, do điều kiện thực tế không thể tiến hành nhiều các
thực nghiệm cũng như tiến hành với nhiều các yếu tố ảnh hưởng khác nhau trong quá
trình chuyển hóa quặng apatit, vì vậy bản luận văn chỉ tập trung phân tích ảnh hưởng
của yếu tố nhiệt độ đến q trình chuyển hóa quặng apatit trong cơng nghệ sản xuất
axit photphoric. Trong quá trình sản xuất axit photphoric, yếu tố nhiệt độ và độ nhớt
có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lọc mà quá trình lọc lại là một trong những yếu tố
ảnh hưởng quan trọng nhất đến tồn bộ q trình chuyển hóa và thu hồi axit
photphoric.

Theo Bảng 3.4 và Bảng 3.5 khi nhiệt độ phản ứng càng tăng thì quá trình phân
hủy quặng apatit càng mãnh liệt (hiệu suất phân hủy càng tăng) và khi đó nồng độ axit
photphoric càng lớn. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng đến trên 80oC thì quá trình hình
thành bã Gips sẽ tạo ra nhiều các hạt tinh thể nhỏ nghĩa là quá trình kết tinh vượt qua
ranh giới chuyển tiếp Dihydrate – Hemihydrate, các tinh thể Hemihydrate có kích
thước nhỏ hơn tinh thể Dihydrate sinh ra sẽ gây tắc nghẽn hệ thống lọc trong thiết bị
lọc, dẫn đến thời gian lọc kéo dài, ảnh hưởng đến hiệu suất của toàn bộ quá trình.

68

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Bảng 3.6. Nồng độ axit photphoric và thời gian lọc
Nhiệt độ
phản ứng,
(oC)

Nồng độ
H3PO4
(%)

Thời gian
lọc mẫu
(phút)

60

16,9406

20

65

17,6742

25

70

18,1624

30

75

18,2559

35

80

21,1436

40

85

21,3980

50

90

21,6018

60

95

21,8529

70

Bã lọc
CaSO4.nH2O

Nhận xét

Nồng độ axit thu được thấp
nhất, độ nhớt nhỏ và bã lọc
CaSO4.2H2O
có tinh thể to, nhìn được bằng
mắt thường, dễ lọc nhất
Nồng độ axit thu được thấp,
độ nhớt nhỏ và bã lọc có tinh
CaSO4.2H2O
thể to, nhìn được bằng mắt

thường, dễ lọc
Nồng độ axit thu được thấp,
độ nhớt nhỏ và bã lọc có tinh
CaSO4.2H2O
thể to, nhìn được bằng mắt
thường, dễ lọc
Nồng độ axit thu được khá
hơn, độ nhớt tương đối nhỏ
CaSO4.2H2O
và bã lọc có tinh thể to, nhìn
được bằng mắt thường, dễ lọc
Nồng độ axit thu được trung
bình, độ nhớt tăng lên và bã
CaSO4.2H2O
lọc có thêm tinh thể nhỏ, khả
năng lọc bắt đầu khó hơn
Nồng độ axit thu được cao,
CaSO4.0,5H2O độ nhớt lớn hơn và bã lọc có
tinh thể nhỏ, khó lọc
Nồng độ axit thu được cao,
CaSO4.0,5H2O độ nhớt lớn hơn và bã lọc có
tinh thể nhỏ, khó lọc
Nồng độ axit thu được cao
nhất, độ nhớt lớn hơn và bã
CaSO4.0,5H2O
lọc có tinh thể nhỏ, mịn, khó
lọc nhất

69

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

Như vậy từ Bảng 3.6, thấy rằng q trình phân hủy (chuyển hóa) quặng apatit
phải đảm bảo duy trì nhiệt độ phản ứng phân hủy quặng không vượt quá 80oC để luôn
đảm bảo các tinh thể Dihydrate được tạo ra, không sinh ra tinh thể Hemihydrate,
không gây ra tắc nghẽn thiết bị lọc. Nhưng đồng thời cũng phải đảm bảo duy trì nhiệt
độ phản ứng phân hủy quặng không nhỏ hơn 70oC để đảm bảo hiệu suất của q trình
chuyển hóa quặng apatit.
Do vậy nhiệt độ phản ứng tối ưu của q trình chuyển hóa (phân hủy) quặng
nằm trong khoảng 70oC ÷ 80oC, nhiệt độ phản ứng tiệm cận giá trị 80oC là hợp lý nhất.
Tất nhiên việc lựa chọn giá trị nhiệt độ phản ứng tối ưu thông qua các thông số
nêu trong Bảng 3.6 cũng chỉ mang tính chất tương đối, do đó trong thực tế sản xuất,
việc lựa chọn nhiệt độ phản ứng tối ưu cịn tùy thuộc vào loại cơng nghệ sản xuất,
thành phần quặng cũng như chi phí đầu tư để lựa chọn cho phù hợp.

70

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu đã rút ra một số kết quả và thảo luận như sau:
1.

Công nghệ sản xuất axit photphoric theo phương pháp nhiệt đang được sản xuất

tại Khu cơng nghiệp Tằng Lỏng tỉnh Lào Cai (có tới 5 nhà máy). Nguyên liệu đi từ
quặng apatit trộn với cát thạch anh được đốt ở nhiệt độ cao. Khí thu được là phospho
vàng được hấp thụ với hơi nước tạo thành axit photphoric có nồng độ cao đến 50%.
Tuy nhiên phương pháp nhiệt tạo ra một sự ô nhiễm môi trường khơng khí nặng nề từ
khí thải của q trình đốt. Thành phần khí thải chứa nhiều khí nhà kính như COx, NOx,
SOx… và một lượng phospho bị tổn thất ra mơi trường khơng khí. Hiện tại xử lý ơ
nhiễm khơng khí là phức tạp. Khí thải của các nhà máy sản xuất phospho vàng hầu
như không được xử lý hiệu quả, chủ yếu là phóng khơng nên gây ơ nhiễm một vùng
rộng lớn cho khu dân cư sống xung quanh nhà máy. Q trình sản xuất cịn tạo ra một
lượng xỉ khổng lồ gây ô nhiễm môi trường đất, chiếm một diện tích đất rất lớn để chứa
xỉ thải.
2.

Cơng nghệ sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly đang được áp

dụng và phát triển trên Thế giới và trong nước. Nước ta đã xây dựng và đang sản xuất
hiệu quả axit hotphoric tại một số nhà máy như Cơng ty TNHH MTV DAP
VINACHEM Hải Phịng. Tập đồn Hóa chất Việt Nam đang triển khai xây dựng nhà
máy DAP II tại khu công nghiệp Tằng Lỏng tỉnh Lào Cai, trong đó có dây chuyền sản
xuất axit photphoric để phục vụ cho sản xuất phân bón DAP với cơng suất thiết kế
tương đương nhà máy DAP I tại Hải Phòng.
3.

Quá trình chuyển hóa quặng apatit bằng axit sunfuric là một q trình phức tạp.

Trong q trình chuyển hóa đã chịu sự chi phối của nhiều yếu tố ảnh hưởng như thành
phần quặng apatit, các tạp chất có hại trong quặng tự nhiên không loại bỏ được bằng
phương pháp tuyển nổi thơng thường. Các tạp chất có hại đã gây tổn thất axit nguyên
liệu như Cao, MgO, R2O3... Tạp chất SiO2 trong quặng làm tăng độ nhớt của axit thu

được, gây khó khăn cho q trình lọc bã Gips. Để q trình chuyển hóa hiệu quả
quặng phải được nghiền thật mịn. Kích thước hạt quặng càng mịn càng tốt, vì q trình
phân hủy xảy ra là sự khuếch tán của pha rắn trong lòng pha lỏng. Hạt quặng mịn
nhằm tăng diện tích tiếp xúc pha, thúc đẩy hiệu suất chuyển hóa của phản ứng. Thực tế
hạt quặng có kích thước nhỏ hơn 0,074 mm, lọt qua sàng 4900 lỗ/cm2.
71

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

4.

Nhiệt độ của phản ứng phân hủy là yếu tố quan trọng để thực hiện q trình

chuyển hóa P2O5 trong quặng thành axit photphoric. Nhiệt độ cũng là yếu tố quan
trọng để hình thành tinh thể Dihydrat. Danh giới chuyển pha của Dihydrat sang
Hemihydat rất gần ở nhiệt độ 80 - 850C. Nên trong thực tế sản xuất thường phải duy trì
nhiệt độ chuyển hóa không vượt quá 800C để tinh thể tạo ra là Dihydrat CaSO4.2H2O
thì qúa trình lọc bã Gips thuận lợi. Nếu nhiệt độ chuyển hóa từ 85- 1000C tinh thể tạo
thành là Hemihydat CaSO4.0,5H2O sẽ rất khó lọc do tinh thể nhỏ mịn làm bít lỗ lọc,
gây tổn thất axit thu được vì một phần axit vẫn nằm trong bã lọc. Thực tế nhiệt độ
phản ứng duy trì ở 75 - 800C là hiệu suất chuyển hóa cao, nồng độ axit thu được cao.
5.

Thời gian lưu của phản ứng càng lâu thì hiệu suất chuyển hóa càng cao. Tuy

nhiên nếu thời gian lưu lâu quá sẽ làm giảm năng suất của thiết bị. Để rút ngắn thời
gian lưu và năng suất đạt yêu cầu trong thực tế phải kết hợp với khuấy trộn mãnh liệt

nhằm tăng độ phân tán của hạt quặng trong pha lỏng. Vì sau một thời gian phản ứng
hạt quặng lại bị bao bọc bởi lớp tinh thể Dihydrat bên ngồi nên làm giảm hiệu suất
phân hủy. Thơng thường duy trì thời gian phản ứng khoảng 30 phút kết hợp khuấy trộn
đều và liên tục. Sau thời gian phản ứng phải có thời gian ủ để các tinh thể Dihydrat
lắng hoàn toàn nhằm lọc bã Gips được thuận lợi.
6.

Hàm lượng chất rắn trong bùn cũng ảnh hưởng đến quá trình lọc, lượng chất rắn

lớn sẽ làm giảm tốc độ lọc, làm giảm năng suất quá trình lọc, gây tổn thất P2O5 trong
bã Gips lớn. Hàm lượng các chất rắn trong bùn lớn như SiO2, MgSiF6, Ca3(AlF6)2…
còn gây ra tắc nghẽn trong thiết bị lọc do q trình đóng cặn trong thiết bị lọc. Lọc bã
rắn phải lọc bằng hệ thống chân khơng, kích thước tinh thể ảnh hưởng tới lớp bã lọc.
Thơng thường người ta duy trì độ dày lớp bã lọc từ 30 ÷ 50 mm. Nếu tinh thể có kích
thước nhỏ sẽ làm tăng trở lực lớp bã lọc, làm giảm tốc độ quá trình lọc, làm giảm năng
suất q trình lọc. Hơn nữa kích thước tinh thể nhỏ còn làm cho axit sau khi lọc vẫn
chứa nhiều tinh thể Dihydrate trong dung dịch, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm
axit. Độ nhớt của axit photphoric trong bùn ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lọc. Độ
nhớt tăng thì tốc độ quá trình lọc giảm xuống. Nồng độ P2O5 trong bùn cao thì độ nhớt
càng cao. Nếu trong axit có tạp chất như Si, Mg, Fe, Al,… thì độ nhớt tăng lên. Nếu
nhiệt độ bùn xuống thấp dưới 68oC thì làm tăng độ nhớt của axit, gây kết tinh trong
thiết bị lọc, làm chậm tốc độ quá trình lọc, đồng thời phải tăng hệ thống làm lạnh bùn

72

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

trước khi lọc. Do đó trong thực tế, hệ thống cần duy trì nhiệt độ bùn trong q trình lọc
trong khoảng 72oC ÷ 75oC.
7.

Q trình lọc trong nhà máy axit photphoric sử dụng máy lọc chân khơng, độ

chân khơng càng cao thì tốc độ lọc càng lớn, năng suất lọc càng cao. Thông thường
người ta duy trì áp suất lọc tuyệt đối ổn định ở mức 220 ÷ 300 mbar. Thời gian lọc ảnh
hưởng đến hiệu suất và năng suất quá trình lọc. Thời gian lọc càng lâu thì hiệu suất lọc
càng cao nhưng năng suất lọc thấp. Ngược lại thời gian lọc ngắn thì năng suất lọc cao
nhưng hiệu suất lọc thấp, tổn thất P2O5 trong bã Gips cao.
8.

Công nghệ sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly đã tạo ra một

lượng bã Gips lớn. Thành phần chủ yếu của bã Gips là CaSO4.nH2O và một lượng axit
lẫn vào bã rắn. Xử lý bã thải rắn phức tạp nên đã gây tốn kinh phí. Trong đề tài của tơi
đề xuất xử lý bã Gips như sau:
 Bã Gips được trung hòa bằng nước vơi trong để tạo mơi trường trung tính, hoặc
rửa nhiều lần để làm sạch lượng axit nằm trong bã Gips.
 Bã Gips được sấy khơ, đến độ ẩm thích hợp, được dùng làm phụ gia điều chỉnh
tốc độ đóng rắn trong sản xuất xi măng. Hiện tại trong ngành sản xuất xi măng
đang sử dụng thạch cao thiên nhiên và thạch cao phế liệu khn gốm sứ làm
phụ gia đóng rắn. Bã Gips có màu xám đen phù hợp với màu của xi măng
pooclang.
 Bã Gips được dùng để chế tạo khuôn cho ngành sản suất gốm thô và sành mịn.
Hai loại sản phẩm này đang dùng thạch cao tự nhiên để làm khn tạo hình. Hai
loại sản phẩm này khơng địi hỏi màu sắc trắng trong nên dùng bã Gips làm
khn cịn góp phần xử lý chất thải rắn công nghiệp và bảo vệ môi trường.

73

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

KẾT LUẬN
Qua q trình nghiên cứu và làm thực nghiệm để hoàn thành bản luận văn này,
xin được phép rút ra các kết luận sau đây:
1. Đã nghiên cứu tổng quan tài liệu về phân bón DAP và axit photphoric và cho thấy
rằng các nghiên cứu về cơng nghệ sản xuất phân bón DAP và axit photphoric đã
được tiến hành nhiều trên thế giới;
2. Đã tổng hợp được tài liệu về các phương pháp chính để sản xuất axit photphoric
trên thế giới và các yếu tố chính ảnh hưởng đến cơng nghệ sản xuất axit
photphoric bằng phương pháp trích ly;
3. Đã xây dựng được qui trình thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến
phản ứng chuyển hoá quặng apatit bằng axit sunfuric và quá trình lọc bã tương
ứng. Phản ứng đã được tiến hành ở các nhiệt độ từ 60oC đến 95oC;
4. Đã tiến hành thực nghiệm phản ứng chuyển hoá quặng apatit bằng axit sunfuric ở
các nhiệt độ: 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95oC và thu được sản phẩm axit photphoric
có nồng độ từ 16,9406% đến 21,8529% hiệu suất phản ứng từ 27,14% đến
67,57%;
5. Đã tiến hành thực nghiệm phản ứng chuyển hoá quặng apatit bằng axit sunfuric ở
các nhiệt độ: 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95oC và thực hiện q trình lọc bã Gips
bằng chân khơng với thời gian lọc tương ứng là: 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70
phút;
6. Từ các kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã cho thấy rằng nhiệt độ phản ứng càng
cao thì nồng độ axit thu được càng lớn nhưng nhiệt độ càng cao thì thời gian lọc
bã rắn càng lớn (khó lọc bã rắn do bã rắn có độ mịn cao làm bít lỗ lọc);

7. Đã xác định được với mẫu quặng apatit được khảo sát thì nhiệt độ chuyển hóa
(phân hủy) quặng Apatit bằng axit Sunfuric thích hợp là từ 70 ÷ 80oC và tối ưu
nhất khi nhiệt độ phản ứng tiệm cận giá trị 80oC;

74

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Tiếng Việt
1. A.P Kreskov (1976), Cơ sở hóa học phân tích, Tập 2, Nhà xuất bản Đại Học và
Trung Học Chuyên Nghiệp, Hà Nội, (Từ Vọng Nghi, Trần Tứ Hiếu - Dịch).
2. Hà Thị An (1976), Quá trình và thiết bị thủy cơ trong cơng nghiệp hóa chất,
Khoa đại học tại chức, Hà Nội.
3. Nguyễn An (1972), Kỹ thuật sản xuất phân khoáng, Nhà xuất bản Đại Học và
Trung Học Chun Nghiệp.
4. Nguyễn An (1997), Tính tốn bằng đồ thị trong cơng nghệ các chất vơ cơ, Xí
nghiệp in Minh Sang, Hà Nội.
5. Bùi Long Biên (2001), Hóa học phân tích định lượng, Nhà xuất bản Khoa Học
và Kỹ Thuật, Hà Nội.
6. Đỗ Bình (2004), Cơng nghệ sản xuất axit Sunfuric, Nhà xuất bản Khoa Học và
Kỹ Thuật.
7. La Văn Bình (2000), Khoa học và cơng nghệ vật liệu, Đại Học Bách Khoa Hà
Nội.
8. Lương Dun Bình (1996), Vật lí đại cương, Tập 1, Cơ - Nhiệt, Nhà xuất bản
Giáo Dục.
9. La Văn Bình, Trần Thị Hiền (2007), Cơng nghệ sản xuất phân bón vơ cơ, Nhà

xuất bản Bách Khoa, Hà Nội.
10. Trần Bính, Nguyễn Ngọc Thắng (1996), Hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích,
Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
11. Hồng Minh Châu (1998), Cẩm nang sử dụng phân bón, Trung tâm thơng tin
khoa học và kỹ thuật hóa chất, in tại Xí nghiệp 15 cơ sở 2 Phạm Ngũ Lão, Hà
Nội.
12. Nguyễn Văn Chiến (1962), Giáo trình khống vật học, Nhà xuất bản Giáo
Dục, Hà Nội.
13. Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan (2003), Độc học môi trường, Đại học Khoa
HọcTự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội.

75

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

14. Phịng Kỹ thuật cơng nghệ, Giáo trình sản xuất Axit Phốtphoríc, Cơng ty
TNHH MTV DAP – VINACHEM.
15. Lê Công Dưỡng (2000), Vật liệu học, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà
Nội.
16. Nguyễn Trần Đường, Trần Trí Luận, Nguyễn Ngọc Quân, Nguyễn Xuân Thu
(1977), Nguyên tố vi lượng trong trồng trọt, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ
Thuật Hà Nội.
17. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Chung, Các
phương pháp phân tích cơng cụ , Phần II, Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học
Quốc gia Hà Nội.
18. Trần Khắc Hiệp, Lê Văn Khoa, Trịnh Thị Thanh (1996), Hóa học nơng nghiệp,
Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

19. Nguyễn Hạnh (1996), Cơ sở lý thuyết hóa học, Phần 2, Nhiệt động hóa học,
động hóa học và điện hóa học, Nhà xuất bản Giáo Dục.
20. Nguyễn Xuân Hiển, Vũ Minh Kha, Nguyễn Văn Uyển, Nguyễn Thị Xuân, Vũ
Hữu Yêm (1977), Nguyên tố vi lượng trong trồng trọt, Nhà xuất bản Khoa Học
và Kỹ Thuật Hà Nội.
21. Phạm Việt Hùng, TrầnTứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (2001), Hóa học môi trường
cơ sở, Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội.
22. Lê Tuyết Mai Hà (2006), Đề tài "Phân lân", Bộ mơn hóa vơ cơ, khoa Cơng
Nghệ Hóa Học và Dầu Khí, Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia Thành Phố
Hồ Chí Minh.
23. Lê Văn Khoa (1995), Môi trường và ô nhiễm, Nhà xuất bản Giáo Dục.
24. Tập thể tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất – Tập 1, 2,
Nhà Xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2006.
25. Phạm Luận (2001/2004), Giáo trình cơ sở của các kỹ thuật xử lý mẫu phân
tích, Phần 1, 2, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
26. Phạm Luận (1987), Sổ tay pha chế dung dịch, Phần 1, 2, Nhà xuất bản Khoa
Học Kỹ Thuật.

76

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

27. Phạm Luận (1998), Giáo trình Phân tích mơi trường, Đại Học Khoa Học Tự
Nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
28. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất bản Đại
Học Quốc Gia Hà Nội.
29. Lê Kim Long, Hoàng Nhuận, Hồng Nhâm (2001), Tính chất lý hóa học các

chất vơ cơ, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật.
30. Đỗ Thị Kiều Nga (2010), Nghiên cứu quá trình chuyển pha của thạch cao
trong các môi trường khác nhau, Luận văn thạc sỹ, Đại học Bách Khoa HÀ
Nội.
31. Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ, Tập hai, Nhà xuất bản Giáo Dục.
32. Từ Vọng Nghi (2001), Hóa học phân tích – Cơ sở lý thuyết các phương pháp
hóa học phân tích, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
33. TN (2010), "Tăng tối đa hiệu quả thu hồi nhiệt ở nhà máy sản xuất axit
sunphuric", Theo Fertilizer International, 6/2010, Tạp chí Cơng nghiệp Hóa
chất, Tập đồn Hóa chất Việt Nam, Số 12, 2 - 7.
34. Hoàng Sơn (2010), "Thị trường phân lân thế giới đang phục hồi", Theo British
Sulphur, 6/2010, Tạp chí Cơng nghiệp Hóa chất, Tập đồn Hóa chất Việt Nam,
Số 12, 2 - 7.
35. Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố và môi trường, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ
Thuật.
36. Nguyễn Hoa Tồn (1999), Động hóa học và thiết bị phản ứng, Trường Đại
Học Bách Khoa Hà Nội.

Tài liệu tiếng Anh
37. EFMA - European Fertilizer Manufacturers (2000), Association Production of
photphoric acid, Ave. E van Nieuwenhuyse 4B-1160 Brussels Belgium.
38. Gilbert A. Hoggatt (1952), Method of producing gypsum plaster, Pat. US
2616789.
39. Gopalakrishnan Sethuraman, Claudette Brawn, Ronald S, Finkelstein (2002),
Method of producing calcium sulphate alpha hemihydrate. Pat. US 2002016428
Al.

77

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

40. Hina Ali, Nancollas George (2001), Alpha calcium sulphate hemihydrate and
the method of making alpha calcium sulphate hemihydrate, Pat. WO 0179116
Al.
41. http:/en.wikipedia.org/wiki/Photphoric-axit-and-Phosphates.
42. International Fertilizer Industry Association, Unido and unep mineral fertilizer
production and the environment.
43. Lawrence K. Wang, Treatment of Phosphate Industry Wastes Constantine
Yapijakis, The Cooper Union, New York, New York, U.S.A.
44. Pradip K. Mandal, Tanuj K. Mandal (2002), Anion water in gypsum
(CaSO4.2H2O) and hemihydrate (CaSO4.1/2H2O), Cement and concrete
research, 32(2), pp. 313-316.
45. R.J.Hand (1994), The kinetics of hydration of calcium sulphate hemihydrate:
A ciritical comparition of models in the literature, Cement and Concrete
Research, 24(5), pp.885-895.
46. John Bensted, Satya Prakash Varma (1972), Investigation of and forms of
calcium sulphate hemihydrate, Cement technology, 3(2), pp. 67 - 70.
47. John Sorbie Beme, Graham Edward Wolley (1978), Manufacture of calcium
sulphate alpha hemihydrate, Pat. US 4120737.

78

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hố q trình sản xuất axit photphoric (PA) trong cơng nghiệp sản xuất phân bón DAP

PHỤ LỤC
1. Nguyên liệu – Quặng apatit

2. Bã lọc - Gips

Bã lọc của phản ứng tại 75oC

Bã lọc của phản ứng tại 95oC

79

Luận văn cao học - Phạm Thị Nhiên – Khóa 2013B