Quy trình công nghệ sản xuất Supe lân đơn (tham khảo)

Dinh dưỡng liên quan: Lân (P2O5hh) - Phosphate

I. Đặc điểm, thành phần và tính chất của Supe photphat "đơn".

Supe photphat là phân bón photphat phổ biến nhất. Là một loại bột màu sám, thành phần chủ yếu của nó là mono canxi photphat Ca(H2PO4)2.H2O và canxi sunphat khan.

Ngoài những thành phần đó trong supe photphat còn chứa một ít axit phophoric tự do, photphat sắt, nhôm, v.v... axit silic và các tạp chất khác, một bộ phận khoáng chất có trong thành phần nguyên liệu chưa bị phân huỷ.

Supe photphat chế tạo được khi phân huỷ bột quặng photphat bằng axit sunfuric lấy ở lượng tương ứng với sự tạo thành mono canxi photphat. Như vậy lúc đầu ta có huyền phù và tuỳ theo việc tiến hành của phản ứng hoá học đồng thời là sự kết tinh khỏi dung dịch các hợp chất được tạo thành mà dần dần đặc sệt rồi đóng rắn thành một khối bền chắc trong phòng hoá thành, qua bộ phận dao cắt quay chúng được đưa về kho ủ để hoàn thành sản phẩm.

Phẩm chất của Supe photphat được đánh giá theo hàm lượng P2O5 hữu hiệu trong nó, nghĩa là tổng lượng P2O5 tan trong nước và amoni xitrat. Mức độ phân huỷ quặng càng cao bao nhiêu thì lượng P2O5 chuyển thành dạng hữu hiệu càng lớn bấy nhiêu.

II. Cơ sở hoá lý chế tạo Supe photphat.

1. Độ tan trong hệ CaO - P2O5 - H2O

Trong chế tạo Supe photphat  phản ứng giữa quặng lân và axit sunfuric theo phương trình tổng quát.

3 Ca3(PO4)2.CaF + 7H2SO4 + 3H2O = 3 Ca(H2PO4)2 + H2O + 7CaSO4 + 2HF.

Nhưng thực chất nó tiến hành theo hai giai đoạn:

(1) 3Ca3(PO4)2.CaF + 10H2SO4.aq = 6H3PO4 + 10CaSO4.0,5H2O  + 2HF

(2) 3Ca3(PO4)2.CaF + 14H3PO4.aq = 10Ca(H2PO4)2.H2O + 2HF + aq

Như vậy khi đạt tới trạng thái cân bằng sẽ tồn tại bốn thành phần là H3PO4 - Ca(H2PO4)2 - CaSO4 - H2O. Vì nồng độ CaSO4 trong dung dịch cân bằng rất nhỏ có thể bỏ qua. Như vậy hệ còn 3 thành phần H3PO4 - Ca(H2PO4)2 - H2O.

2. Phân huỷ quặng photphat:

Trong sản xuất Supe photphat hai giai đoạn phản ứng tiến hành kế tiếp chứ không phải đồng thời, bởi vì không thể có sự tồn tại đồng thời của H2SO4 và Ca(H2PO4) trong dung dịch nước do đó phản ứng trao đổi tách ra (canxi sunfat ít tan).

Ca(H2PO4)2 + H2SO4 -------> CaSO4 + 2H3PO4

a. Giai đoạn thứ nhất của phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng.

Đầu tiên phản ứng tiến hành trên bề mặt các hạt quặng photphat dư axit sunfuric, do đó tạo thành axit photphoric tự do:

Ca5F(PO4) + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5 CaSO4.0,5H2O + HF

Phản ứng này được bắt đầu ngay sau khi trộn photphat với axit sunfuric và kết thúc trong vòng 20 - 40phút ở thành kỳ đang ủ (sự đóng rắn) Supe photphat trong phòng hoá thành. Khi ấy canxi sunfat bị tách ra thành kết tủa ở dạng CaSO4.H2O nhưng rất nhanh chóng, trong thời gian một vài phút  bị chuyển thành canxi sunfat khan CaSO4 và chính nó là dạng chủ yếu của canxi sunfat nằm lại trong thành phẩm Supe photphat. Điều này được giải thích do nhiệt của khối phản ứng trong phòng hoá thành cao (110 - 120O) và nồng độ của P2O5 trong pha lỏng lớn (42% - 46% ở lúc kết thúc giai đoạn một của quá trình). ở những điều kiện này như trên hình 108, anhydrit là dạng ổn định của canxi sunfat.

Những yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn một của quá trình phải kể đến là:

Lượng axit sunfuric tiêu chuẩn:

Lượng axit tiêu chuẩn nghĩa là lượng axit sunfuric 100% cần thiết để phân huỷ 100 đơn vị khối lượng bột quặng photphat.

Ta có thể tính được lượng axit tiêu chuẩn lý thuyết theo các phương trình phản ứng dưới đây. Biết rằng, trong quặng lâu có các thành phần chủ là: Ca5F(PO)3, Ca(Mg)CO3, Al2O3, Fe2O3 v.v... Như vậy:

2 Ca5F(PO4)3   +    7H2SO4 + 3H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4 + 2HF

3 P2O5 = 3*142       7*98

- Mỗi đơn vị P2O5 cần 668/426 = 1,61 đơn vị H2SO4 100%

CaCO3  + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O

100             98

- Mỗi đơn vị CaCO3 cần 98/100 = 0,98 đơn vị H2SO4 100%

MgCO3 + H2SO4 = MgSO4 + CO2 + H2O

84,32        98

- Mỗi đơn vị MgCO3 cần 98/84,32 = 1,16 đơn vị H2SO4 100%

Fe2O3 + Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = 2FePO4 + CaSO4 + 3H2O

159,7                             98

- Mỗi đơn vị Fe2O3 cần 98/159,7 =0,61 đơn vị H2SO4 100%

Al2O3 + Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = 2AlPO4 + CaSO4 + 3H2O

101,4

Mỗi đơn vị Al2O3 cần 98/101,4=0,96 đơn vị H2SO4 100%

Trên đây mới tính cho những thành phần chủ yếu trong quặng photphat, ngoài ra còn các tạp chất khác nhưng do lượng axit sunfuric tiêu hao vào đó không lớn, mặt khác lượng tiêu hao đó cũng không vượt quá lượng HF sinh thành khi phân huỷ quặng photphat (HF sinh thành cũng tham gia phân huỷ quặng photphat).

Trên thực tế sản xuất thường lấy vượt quá lượng lý thuyết 6 -10% bởi vì ngoài việc thoả mãn cho nhu cầu phân huỷ cần phải có sự tiếp xúc đầy đủ giữa các pha rắn và lỏng để tăng nhanh tốc độ phản ứng phân huỷ.

Lượng axit tiêu chuẩn càng cao thì tốc độ và mức độ phân huỷ càng lớn. Điều đó không nghĩa lấy cao vô hạn.

Nồng độ axit sunfuric

Nhiệt độ và nồng độ của axit sunfuric dẫn vào ảnh hưởng rất lớn đến cơ cấu và tính chất lý học của phản sản phẩm.

Tốc độ phân huỷ của photphat phụ thuộc vào hoạt độ của axit và mức độ quá bão hoà của nó do sản phẩm phản ứng gây nên.

Hình bên đã chỉ ra dạng tổng quát phụ thuộc của mức độ phân huỷ photphat vào nồng độ axit axit sunfuric ban đầu theo cùng một thời gian.

Khi nâng cao nồng độ axit sunfuric loãng (bắt đầu từ  0) và khi giảm nồng độ của axit sunfuric đậm đặc (từ 100% H2SO4) thì hoạt độ của chúng tăng lên, do đó, tốc độ và mức độ phân huỷ photphat tăng. Tuy nhiên, ở một số nồng độ axit ban đầu, ở những nồng độ này nó làm tăng độ quá bão hoà của hệ bởi canxi sunfat, điều đó gây nên việc giảm tốc độ và mức phân huỷ. Do đó, sự phụ thuộc đơn thuần của mức phân huỷ vào nồng độ axit được biểu diễn bởi đường cong có hai cực đại và ở gia có một cực tiểu. Vị trí của các cực đại tuỳ thuộc vào dạng nguyên liệu, tỷ số rắn: lỏng, nhiệt độ, thời gian và yếu tố khác.

Tốc độ và mức độ phân huỷ đạt được của photphat bằng axit nồng đọ thấp (cực đại bên trái) thì cao; nhưng việc ứng dụng axit nồng độ thấp không cho phép, bởi vì lượng nước vào theo nó quá lớn, do đó không có được sản phẩm rắn mà chỉ thu được bùn nhão.

Khi nâng cao nồng độ axit thì tốc độ phân huỷ bị chậm lại và đạt đến cực tiểu sau đó lại tăng lên.

Khi phân huỷ apatit bằng axit có nồng độ cao hơn 63% thì pha lỏng nhanh chóng bị quá bão hoà bởi canxi sunfat, vì thế mà phần lớn các tinh thể CaSO4.0,5H2O và CaSO4 kết tinh ở dạng hình kim mảnh chiều dài 5 - 7µ, và chiều rộng 1 - 2µ. Chúng sẽ tạo thành vỏ mịn bao phủ hầu như toàn bộ bề mặt của khối supe photphat ngưng kết không tốt, pha lỏng sẽ nằm lại trên bề mặt của các hạt rắn và sản phẩm thu được có tính chất lý học xấu, không tơi xốp và bị dính bết.

Ở những nồng độ axit sunfuric thấp hơn 63% thì pha lỏng bị quá bão hoà ở mức độ nhỏ hơn, do đó các tinh thể canxi sunfat kết tinh ra lớn hơn (10 - 15µ). Chúng sẽ tạo thành vỏ xốp trên các hạt photphat, như thế axit xâm nhập vào bề mặt phản ứng của hạt photphat ít khó khăn hơn; do vậy mà phản ứng tiến hành nhanh, sản phẩm khô, xốp, bởi vì pha lỏng còn lại không bị phân bố trên bề mặt các hạt mà bị ngấm vào theo lỗ xốp.

Sự tạo thành vỏ sunfat trên các hạt apatit là do sự dính chặt vào nó những tinh thể CaSO4.0,5H2O hoặc CaSO4 rất nhỏ về kích thước (bùn) dưới ảnh hưởng của lực hút giữa các phân tử hoặc là tĩnh điện. Vỏ canxi sunfat được tạo thành do sự dính chặt những tinh thể có kích thước nhỏ hơn 10 - 15µ. Những tinh thể lớn hơn 30 - 40µ gần với kích thước của hạt apatit hầu như không dính vào bề mặt của nó và không tạo thành vỏ canxi sunfat mịn. Kích thước của những tinh thể canxi sunfat phụ thuộc vào điều kiện kết tinh, trước tiên là độ quá bão hoà của pha lỏng.

Khi nâng cao nồng độ axit sunfuric ban đầu, độ ẩm sản phẩm bị giảm do đó tăng được hàm lượng P2O5 trong nó. Giảm độ ẩm của supe photphat 1% thì tương ứng tăng được ~ 0,2% P2O5 chứa trong nó. Tuy nhiên nâng cao nồng độ axit sunfuric quá mức thì lại gây hiện việc tạo thành vỏ canxi sunfat mịn, do độ quá bão hoà của nó trong dung dịch lớn, dẫn đến giảm tốc độ phản ứng phân huỷ nguyên liệu, không những do nguyên nhân ấy mà còn vì hoạt độ của axit đậm đặc nhỏ hơn.

Bởi vậy, có tồn tại một khu vực nồng độ axit thích hợp giới hạn của khu vực ấy tuỳ thuộc vào nhiệt độ. Nồng độ thích hợp trong sản xuất supe photphat từ apatit Lào Cai theo phương pháp liên tục - 66%.

Nhiệt độ của axit

Nhiệt độ của axit sunfuric đi vào phân huỷ quặng photphat được xác định tuỳ thuộc vào nồng độ của nó.

Nhiệt độ thích hợp đối với axit 61% là 65 - 75OC, còn đối với axit 64 - 68% là 50 - 60OC. Nhiệt độ của axit trong sản xuất về mùa hè thấp hơn mùa đông 5OC.

Khi nâng cao nhiệt độ axit từ 52 - 70OC thì hàm ẩm trong supe giảm đi 0,8%.

Việc ứng dụng axit sunfuric nồng độ cao chỉ cho phép khi thực hiện quá trình liên tục với việc cung cấp bột photphat và axit sunfuric vào hỗn hợp phản ứng đã phản ứng một bộ phận -bùn. Trong trường hợp ấy đã có một lượng axit photphoric nhất định trong pha lỏng. Bởi vì, độ tan của canxi sunfat trong axit photphoric lớn với so với axit sunfuric, vì vậy mà việc kết tinh của nó tiến hành chậm hơn và kết tủa thu được xốp. Do đó, khi chế tạo supe photphat từ quặng photphat bằng phương pháp liên tục người ta có thể dùng axit sunfuric nồng độ 68,5% - 69,5%. Supe photphat chế tạo được bằng phương pháp liên tục có phẩm chất tốt hơn với phương pháp gián đoạn vì độ ẩm của nó nhỏ hơn và hàm lượng P2O5 lớn hơn.

Thời gian lưu lại của bùn trong thùng hỗn hợp

Thành phần pha lỏng cua khối supe photphat ảnh hưởng mạnh đến chiều hướng và tốc độ của các quá trình tiến hành. Thời gian cho phép lưu lại của bùn trong thiết bị hỗn hợp tuỳ thuộc vào thành phần của pha lỏng ở ngay lúc bắt đầu tác dụng của các chất phản ứng.

Việc cung cấp quặng photphat và axit sunfuric vào liên tục đồng thời bùn tạo thành không ngừng chạy ra qua một tấm chắn sẽ giữ cho bùn có một thể tích không đổi trong thiết bị hỗn hợp. Thời gian lưu lại của nó không lớn để tránh bùn đặc sệt làm mất độ linh động.

Nồng độ axit sunfuric ban đầu càng cao, mức độ phân huỷ apatit càng lớn thì cần phải duy trì tỷ số H2SO4:H3PO4 trong bùn từ thùng hỗn hợp chảy ra phải càng nhỏ để không tạo thành vỏ canxi sunfat mịn trên các hạt photphat. Khi nồng độ axit sunfuric ban đầu là 68,5% - 69,5% (đối với apatit Liên xô) thì thời gian thích hợp lưu lại bùn trong thùng trộn là 5 - 7 phút, còn đối với apatit Lao Cai khi nồng độ axit ban đầu là 66 - 67% thì thời gian là: 2 - 4 phút. Nhiệt độ của bùn ra khỏi thùng trộn là 110 - 115OC.

Phản ứng của tạp chất trong quặng:

Đồng thời với việc phân huỷ Flo apatit, xảy ra sự phân huỷ các khoáng chất năm trong thành phần của photphat thiên nhiên. Như vậy, đối với canxi cacbonat bị phân huỷ theo phản ứng.

CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O

Sự có mặt của canxi và magiê cacbonat làm tăng lượng tiêu hao axit sunfuric khi phân huỷ và làm giảm lượng P2O5 trong sản phẩm. Tuy nhiên, nó thuận lợi cho việc tiến hành phản ứng phân huỷ, bởi vì phản ứng giữa cacbonat và axit sunfuric toả nhiệt mạnh, do đó nâng cao được nhiệt độ của khối phản ứng làm cho khí cacbonic và hơi nước thoát ra mạnh tạo nên sự khuấy trộn các chất phản ứng và làm cho khối supe ủ trong phòng hoá thành xốp, do vậy mà dễ dàng cho việc tháo rỡ nó về sau. Như thế sự có mặt một lượng nhỏ cacbonat trong nguyên liệu là có lợi.

Sắt oxit chứa trong photphat phản ứng với axit sunfuric và photphoric:

Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O

Fe2O3 + 4H3PO4 = 2FeH3(PO4)2 + 3H2O

Sắt sunfat hoà than tốt hơn sắt photphat. Do đó, tuỳ theo sự giảm nồng độ axit photphoric chỉ có sắt photphat bị tách ra thành pha rắn, chủ yếu ở dạng FeSO­4 + 2H2O.

Cũng vậy nhôm photphat được tạo thành từ nhôm oxyt, tan tốt hơn so với sắt photphat ho nên nó bị tách ra thành pha rắn ở độ axit của supe photphat nhỏ hơn.

Trong nguyên liệu photphat chứa những hợp chất sắt, nhôm tan trong axit sẽ làm xấu phẩm chất của supe photphat. Bởi vì, chúng liên kết với một bộ phận axit photphoric tạo thành sắt và nhôm photphat mà những photphat này chỉ một phần là tan trong amoni xitrat. Do vậy, hàm lượng P2O5 tan trong nước của supe photphat bị giảm.

Sắt và nhôm photphat chúng tạo thành các dung dịch quá bão hoà bền vững, từ những dung dịch ấy chúng sẽ bị kết tinh rất chậm. Do đó, khi bảo quản supe photphat chế tạo từ những nguyên liệu chứa nhiều R2O3 thì hàm lượng P2O5 tan trong nước dần dần bị hạ thấp, còn lượng tan trong xitrat tăng lên. Hiện tượng như vậy được gọi là "thoái giản" P2O5 (hoặc supe photphat). Hiện tượng thoái giảm gây nên bởi sắt oxyt lớn hơn so với nhôm, bởi vì độ tan của các sắt photphat tương ứng nhỏ hơn. Nếu như hàm lượng sắt oxýt trong supe photphat không cao hơn 8% lượng P2O5 thì hiện tượng thoái giảm thực tế không xảy ra.

Khi phân huỷ photphat thiên nhiên, HF sinh ra phản ứng với silic đioxit trong nguyên liệu tạo thành SiF4 ở thể khí và axit flosiclic H2SiF6.

4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O

6HF + H2SiO3 = H2SiF6 + 3H2O

2 H2SiF6 + H2SiO3 = 3 SiF4 + 3H2O

Axit flo silic một bộ phận đi ra theo khí và bộ phận còn lại không những ở dạng tự do mà còn liên kết với các kim loại kiềm thành các muối flo silicat. Lượng Flo nằm lại trong supe photphat chiếm 55- 60% tổng lượng Flo trong nguyên liệu, phần còn lại ra theo khí.

b. Giai đoạn thứ 2 của phản ứng:

Giai đoạn thứ 2 của phản ứng được bắt đầu sau khi đã tiêu hao toàn bộ axit sunfuric. Axit photphoric được tạo thành từ giai đoạn một tiếp tục phân huỷ apatit theo phản ứng.

Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF

Mono canxi photphat được tạo thành, lúc đầu ở trong dung dịch và kho quá bão hoà bắt đầu kết tinh.

Từ giản đồ bên cân bằng trong hệ CaO - P2O5 - H2O thấy rằng: Khi nồng độ P2O5 trong dung dịch 42 - 45% và nhiệt độ 100OC (tương ứng với điều kiện bắt đầu giai đoạn hai của quá trình) thì từ dung dịch kết tinh ra Ca(H2PO4)2.H2O

Ở giai đoạn một của quá trình việc phân huỷ photphat tiến hành rất nhanh vì lúc đầu, những hạt photphat nhỏ nhất tham gia phản ứng và hoạt độ của dung dịch (nồng độ ion hydro) cao. Mức phân huỷ apatit đạt được ở lúc kết thúc giai đoạn một 70 - 80%, còn lại ở giai đoạn hai 22 - 30%.

Tuỳ theo mức kết tinh của canxi sunfat ở giai đoạn một mà khối phản ứng dần dần bị đóng rắn. Bởi vì, phần lớn pha lỏng của supe nằm trong các "túi" do những tinh thể rất nhỏ của canxi sunfat tạo nên. Việc đóng rắn này xảy ra trước lúc tiêu hao toàn bộ axit sunfuric và mức phân huỷ photphat mới chỉ đạt 60% nghĩa là ở trong những điều kiện mono canxi photphat chưa có khả năng tạo thành.

Ở giai đoạn thứ hai khi apatit bị phân huỷ bởi dung dịch nước của axit photphoric và mono canxi photphat hoà tan thì tuỳ theo mức độ tích tụ của mono canxi photphat, nghĩa là tuỳ theo mức tăng lên của độ trung hoà axit photphoric mà hoạt độ dung dịch bị giảm, tốc độ của quá trình chậm lại. Khi nào pha lỏng trở thành bão hoà bởi canxi photphat (mono và đicanxi photphat) thì tốc độ phân huỷ cua photphat càng chậm hơn, quá trình này xảy ra vào lúc cuối của thời kỳ ủ supe photphat trong phòng hoá thành. Nguyên nhân của điều ngày là ngoài việc giảm hoạt độ pha lỏng còn do sự tạo thành vỏ mịn của các canxi photphat kết tinh từ dung dịch bào hoà trong hệ CaO - P2O5 - H2O trên các hạt photphat . Quá trình tiếp theo là ủ chín (tái phân huỷ) supe ở kho tiến hành rất chậm, khả năng tăng nhanh quá trình ngày và mức độ hoàn thành quá trình, nghĩa là mức độ phân huỷ đạt được của nguyên liệu, bị gắn liền với sự biến đổi thành phần pha của tập hợp photphat trong supe photphat, nghĩa là thành phần của hỗn hợp gồm pha lỏng và các pha rắn - axit photphoric và các muối canxi photphat.

c. Thành phần pha và ủ supe photphat ở kho

Thành phần pha của tập hợp photphat trong supe photphat thu được từ apatit giàu có thể xác định được nhờ vào biểu đồ tan trong hệ CaO - P2O5 - H2O. Bởi vì thực tế là toàn bộ canxi sunphat đã được tạo thành trong pha rắn và cũng không tham gia vào các phản ứng hoá học. Các hợp chất Flo một bộ phận bị bay ra , còn một bộ phận tạo thành các hợp chất ít tan - những Flo silicat, các phức chất Flo nhôm và những hợp chất khác. Những tạp khoáng khác trong apatit giàu tổng cộng 3%. Do đó, có thể khảo sát giai đoạn 2 của quá trình như là sự hoà tan của hidroxin apatit trong axit photphoric mà không có sự sai khác lớn. Khi ấy axit photphoric dần dần bị trung hoà bởi hidroxin apatit. Nếu độ trung hoà ion hidro thứ nhất của axit photphoric được xác định bởi tỷ số P2O5 đã bị liên kết với canxi oxyt ở dạng mono canxi photphat ngậm nước đối với hàm lượng P2O5 chung trong pha lỏng nghĩa là:

Thì ở lúc kết thúc giai đoạn thứ nhất của quá trình thì mức trung hoà Z = 0 - pha lỏng là axit photphoric tự do.

Ở giai đoạn thứ hai, khi axit photphoric phản ứng với photphat còn lại thì pha lỏng gồm: dung dịch axit photphoric và mono canxi photphat ở trong cân bằng với pha rắn - mono - hoặc dicanxi photphat. Khi tăng mức phân huỷ photphat thì mức trung hoà tăng, còn khi tăng lượng axit sunfuric tiêu chuẩn ban đầu thì nó bị giảm (bởi vì phần lớn canxi bị liên kết thành sunfat).

 

Toán đồ để xác định thành phần pha của tập hợp photphat

Toán đồ để xác định thành phần pha của tập hợp photphat trong supephot phat chế tạo từ apatit giàu.

Ở phần dưới của toán đồ đã dẫn ra các đường đẳng nhiệt của hệ CaO - P2O5 - H2O đối với 25, 60 và 100OC.

III. Sơ đồ sản xuất supe photphat "đơn" và các thiết bị chủ yếu.

1. Sơ đồ sản xuất:

Sản xuất Supephotphat "đơn" bao gồm các giai đoạn cơ bản: hỗn hợp nguyên liệu (apatit và axit sunphuric) ủ ở phòng hoá thành, ủ và phẩn huỷ tiếp ở kho, trung hoà axit photphorit tự do trước khi xuất kho và thu hồi khí flo để chế tạo sản phẩm phụ.

Sơ đồ kỹ thuật rút gọn (không trình bày giai đoạn nghiền sấy và thu hồi flo chế tạo sản phẩm phụ) của phương pháp liên tục sản xuất supe photphat "đơn" được biểu thị ở hình (1).

Apatit bột có độ ẩm xác định qua băng tải 1 vào bunke chứa 2 rồi rồi các cơ cấu vận chuyển vào bunke của bộ phận định lượng 7.

Axit sunphuric thường là axit tháp được pha loãng bằng nước đến nồng độ yêu cầu và qua bộ phận tách khí (nếu dùng axit của phương pháp tiếp xúc không cần bộ phận này), đo nồng độ, định lượng axit tiêu hao rồi vào hỗn hợp với apatit (10), ở đây bắt đầu ngay quá trình phân huỷ quặng và sau 1 thời gian ngắn (2-8) phút, lưu lại ở thùng, hỗn hợp sẽ liên tục chảy xuống phòng hoá thành. Trong phòng hoá thành khối supephôtphat nhanh chóng bị đóng rắn và được rỡ ra khỏi phòng hoá thành nhờ bộ phận dao cắt quay đặt trong nó. Supe từ phòng hoá thành ra chuyển vào kho ủ qua 1 tang quay 24 nằm ngang (dài 0,7m, đường kính 0,6 - 0,8m) quay nhanh (1000-1450 vòng/phút). Có các cánh ngắn dọc theo tang quay (hình 2); supe photphat sẽ rơi xuống mặt ngoài của tang và bị tung ra bởi các cánh vỡ tạo thành hạt nhỏ rơi xuống đống thành đống trong kho, đồng thời khi ấy supe được làm lạnh bằng không khí từ 70 - 80OC đến 3 0- 60OC. Trong khi supe photphat được ủ thành một số đống và định kỳ đảo trộn bằng cầu trục bốc hoặc các cơ cấu vận chuyển khác nghĩa là di động supe từ đầu kho đến cuối kho. Cánh đảo trộn giới hạn quy định và tăng nhanh quá trình phân huỷ tiếp ở kho. Tuy nhiên việc ủ supe ở kho cũng vẫn rất lâu, thường là 2 đến 3 tuần. ở những nhà máy supe photphat năng suất tương đối lớn (1000-3000tấn/ngày đêm) đòi hỏi phải có kho ủ rất lớn vượt quá kích thước của phân xưởng sản xuất (công đoạn chế biến). Vì thế, mà một trong những nhiệm vụ quan trọng của công nghiệp supe là phải tìm biện pháp rút ngắn kỳ hạn ủ supe photphat ở kho.

Sản xuất supe photphat băng phương pháp liên tục từ apatit giàu (39,4% P2O5) thì supe tươi từ phòng hoá thành ra chứa 17,5% P2O5 hữu hiệu, trong đó có 11% P2O5 tự do. Sau khi ủ ở kho 20 ngày đêm vào đảo trộn ba lần thì hàm lượng P2O5 hiệu quả trong thành phẩm tăng đến 19,6% và P2O5 tự do giảm xuống từ 11% đến 5,5%, độ ẩm còn đến 11%. Khi tuân theo nghiêm ngặt các chế độ kỹ thuật thích hợp trong chế tạo supe thì kỳ hạnh ủ supe sản xuất từ apatit giàu có thể rút ngắn đến 10 ngày.

Hệ số tiêu hao nguyên liệu đối với 1 tấn supe photphat thành phẩm hết 0,53 - 0,54 tấn apatit giàu (39.4% P2O5) và 0,37 - 0,38 tấn axit sunfuric (100%).

1- băng tải apatit; 2 - bunke chứa apatit; 3 - tiếp liệu soắn vít; 4 - gầu nâng; 5 và 9 soắn vít; 6 - soắn vít chuyển lại apatit dư; 7 - bun ke của bộ phận định lượng. 8 - định lượng apatit; 10 - thùng hỗn hợp; 11 - cân kt để kt bộ bp định lượng apatit; 12 - bunke của cân kiểm tra; 13 - bể chứa ax sunfuric; 14 - bơn ly tâm; 15 - thùng axit; 16 cơ cấu hỗn hợp axit với nước; 17 - thùng nước; 18 - bộ phận tách nitơ, oxi thoát ra khi pha loãng axit; 19 - kiểm tra nồng độ axit; 20 - định lượng axit; 21 - phòng hoá thành; 22 - dao cắt; 23 - băng tải.

Nguồn: Giáo trình kỹ thuật phân khoáng - Nguyễn An
Bài liên quan