Trả lời bạn đọc: Tính toán phối liệu cho dây chuyền sản xuất phân bón NPK 5.10.3

Bạn Nguyễn Thị Duyên số ĐT 01659159xxx học chuyên ngành vô cơ điện hóa, trường Đại học công nghiệp Việt Trì có hỏ​i: Em hiện đang làm đồ án về tính toán và thiết kế dây chuyền sản xuất NPK 5.10.3 với công suất 200.000 tấn/năm, em đang mắc ở phương pháp tính phối liệu ban đầu. Vậy Admin giúp em tính các công thức được không ạ?

Xin chào bạn Nguyễn Thị Duyên, xin cảm ơn bạn vì đã đặt câu hỏi cho www.camnangcaytrong.com, để giúp bạn hoàn thiện đồ án tốt nghiệp có kết quả tốt, cẩm nang cây trồng xin trả lời chi tiết câu hỏi của bạn như sau:

Trong sản xuất phân bón NPK có rất nhiều công nghệ được áp dụng, tùy vào hàm lượng dinh dưỡng trong sản phẩm, hình thức sản phẩm... nhà đầu tư có thể lựa chọn các công nghệ sau:

+ Công nghệ tạo hạt bằng mâm ve (tạo hạt ly tâm cơ học): Áp dụng cho các sản phẩm thông thường có hàm lượng dinh dưỡng < 25%

+ Công nghệ tạo hạt bằng mâm ve có sử dụng hơi nước (công nghệ bán hơi nước): Áp dụng cho các sản phẩm có hàm lượng dinh dưỡng bình quân từ 25 - 40%.

+ Công nghệ tạo hạt hơi nước: Áp dụng cho các sản phẩm công nghệ một hạt có hàm lượng dinh dưỡng từ 40 - 50%

+ Công nghệ tạo hạt hơi nước có bổ sung thiết bị hóa lỏng Urea: Áp dụng cho các sản phẩm công nghệ một hạt có hàm lượng dinh dưỡng đậm đặc từ 40 - 60%.

+ Công nghệ tạo hạt tháp cao: Áp dụng cho các sản phẩm công nghệ một hạt có hàm lượng dinh dưỡng đạm cao, tổng hàm lượng dinh dưỡng > 50%.

+ Công nghệ ép đùn: Áp dụng cho các sản phẩm có hàm lượng hữu cơ và humic cao (phân bón hữu cơ và hữu cơ sinh học sản xuất từ bã bùn mía, bã cà phê...)

+ Công nghệ ép nén: Áp dụng cho các sản phẩm khô, tơi (chủ yếu là ép đạm, hạt NK hoặc kali mảnh).

Như vậy sản phẩm bạn lựa chọn (NPK 5.10.3) để làm đồ án tính toán thiết kế dây chuyền sản xuất phân bón có thể thuộc 2 nhóm công nghệ:

+ Công nghệ tạo hạt bằng mâm ve: Nếu sản phẩm là một màu

+ Công nghệ tạo hạt bằng mâm ve + Công nghệ ép nén: Nếu sản phẩm là ba màu (màu xanh hoặc đen tạo hạt trên công nghệ tạo hạt mâm ve, màu đỏ và trắng được tạo hạt trên dây chuyền ép nén).

Hướng dẫn tính toán phối liệu có dây chuyền sản xuất phân bón NPK một màu trên công nghệ tạo hạt mâm ve (tạo hạt cơ học).

• Lựa chọn nguyên liệu:

Các nguyên liệu phù hợp cho dây chuyền tạo hạt bằng công nghệ ly tâm trên mâm ve (tạo hạt cơ học) bao gồm:

+ Nguyên liệu cung cấp đạm: Đạm Urea (46% - Sử dụng hạn chế vì sản phẩm sau sản xuất thường ẩm, chảy nước, mất đạm, có hiện tượng kết tủa tinh thể đạm sau quá trình chảy nước); Đạm Sunphat Amon (SA: 21%N, 23%S - Sử dụng lượng vừa phải vì nếu sử dụng nhiều dễ phản ứng với Canxi trong lân tạo CaSO₄ khó tan); Đạm Amon Clorua (25%N).

+ Nguyên liệu cung cấp Lân (P₂O_5hh): Lân Supe (16% P₂O_5hh: Lân thành phẩm hoặc lân nguyên liệu của các nhà máy sản xuất Supe lân - Ưu điểm: Dẻo, dễ tạo hạt), Lân nung chảy (15% P₂O_5hh - Ưu điểm: Hạt tinh thể cứng dùng để tạo nhân cho hạt ve rất tốt; nhược điểm: Không nên dùng quá 15% sản phẩm cứng và khó tan), Quặng Photphorit (Hàm lượng tùy theo loại quặng - Ưu điểm: Giá thành rẻ; nhược điểm: hàm lượng P₂O_5hh thấp, màu đỏ hoặc vàng như đất). Có thể sử dụng MAP (10%N; 50% P₂O_5hh trong 1 số trường hợp muốn nâng hàm lượng sản phẩm).

+ Nguyên liệu cung cấp Kali (K₂O_hh): Chủ yếu các nhà sản xuất sử dụng Kali Clorua (60%K₂O: Kali lào, Kali Isarel, Belarus, Liên xô...)

Bạn có thể tham khảo thêm tại bài viết: Bảng chỉ số dinh dưỡng trong các loại nguyên liệu sản xuất phân bón.

Hoặc tại chuyên mục: Dinh dưỡng cây trồng

+  Phụ gia: Mùn bột hữu cơ, than bùn (Mùn tại các ao, hồ... phơi khô nghiền nhỏ), bột secpentin, bột dolomite...

• Tính toán công thức phối liệu:

Như đã trình bày trong bài viết: Công nghệ sản xuất phân bón hỗn hợp NPK: Phần 3 - Cách tính công thức

Công thức tính hàm lượng dinh dưỡng trong phân hỗn hợp NPK

∑DD = ∑ (mA x %DDhh)

Trong đó:

• DD: Hàm lượng dinh dưỡng trong sản phẩm (đơn vị: %, g/l, ppm, mg/kg)
• mA: Lượng nguyên liệu sử dụng (đơn vị: %, kg, gam, lit, ml)
• % DDhh: Hàm lượng dinh dưỡng hữu hiệu có trong nguyên liệu.

VD: Tính toán phối liệu cho sản phẩm NPK 5.10.3 bằng phương pháp tính nhẩm, nếu sử dụng tất cả các loại nguyên liệu cung cấp đạm, lân và kali như trên thì ta có.

m Urea x 46% + m SA x 21% + m Amon Clorua x 25% = 5%

m Supe x 16% + m Lân nung chảy x 15% + m Quặng Photphorit x ? % = 10%

m Kali Clorua x 60% = 3%

Nếu sản phẩm có công bố lưu huỳnh 8%: m SA x 23% + m Supe x 11% = 8%

Như vậy theo công thức trên thì tất cả các yếu tố dinh dưỡng gần như ràng buộc với nhau, vì vậy chúng ta cần áp dụng rất nhiều kinh nghiệm trong sản xuất để tính toán phối liệu cho phù hợp, và như vậy cũng có thể có rất nhiều công thức phối trộn nguyên liệu để sản xuất ra một sản phẩm NPK.

Một số căn cứ tính công thức phối liệu trong sản xuất NPK

+ Đặc tính nguyên liệu sử dụng trong từng công nghệ sản xuất: Trong công nghệ tạo hạt cơ học thông thường không nên sử dụng quá nhiều đạm Urea gây chảy nước, mất đạm; cần sử dụng lân nung chảy để tạo nhân hạt và cứng sản phẩm nhưng không nên dùng quá nhiều làm hạt quá cứng, chậm tan. Trong công nghệ hơi nước hoặc tháp cao ưu tiên sử dụng Urea hoặc các nguyên liệu có hàm lượng cao, hạn chế hoặc không thể sử dụng các loại nguyên liệu hàm lượng thấp như quặng photphorit, lân supe hoặc lân nung chảy...

+ Các yếu tố dinh dưỡng phụ bị ràng buộc: VD hàm lượng lưu huỳnh trong sản phẩm hoàn toàn phụ thuộc và lượng đạm SA, lân Supe hoặc 1 số nguyên liệu có chứa lưu huỳnh khác.

+ Hệ thống định lượng nguyên liệu: Nếu sử dụng hệ thống định lượng nguyên liệu cân điện tử (Có nghĩa là toàn bộ nguyên liệu trong bao được tháo rời, đổ đống hoặc hệ thống chứa trước khi chuyển vào hệ thống cân tự động) thì không cần phải tính chẵn lượng nguyên liệu đưa vào sử dụng. Nếu không có hệ thống cân định lượng nguyên liệu điện tử mà chỉ sử dụng trộn nguyên liệu theo mẻ và định lượng ước tính thì các nguyên liệu khi tính toán phối liệu nên để số chẵn để tiện cho việc cân đo (VD: 250kg Supe lân/mẻ 1000kg nguyên liệu, 50kg đạm SA /mẻ 1000kg nguyên liệu), tránh tính toán các lượng cân lẻ (VD: 13,333kg/mẻ) gây khó khăn cho việc sản xuất.

Một số công thức tính phối liệu trong sản xuất phân bón NPK 5.10.3 từ một công thức ban đầu.

• Công thức ban đầu: Công thức chỉ sử dụng 1 loại đạm, lân và kali (VD: chỉ sử dụng Đạm SA, Lân Supe, Kali Clorua và phụ gia).

+ Đạm SA = 5% / 21% = 23,81% lượng dùng (tương đương 238,1kg/1000kg hỗn hợp liệu)

+ Lân Supe = 10% / 16% = 62,5% lượng dùng (tương đương 625kg/1000kg hỗn hợp liệu)

+ Kali Clorua = 3% / 60% = 5% lượng dùng (tương đương 50kg/1000kg hỗn hợp liệu)

+ Phụ gia: 100% - 23,81% - 62,5% - 5% = 8,69% (tương đương 86,9kg/1000kg hỗn hợp liệu)

* Ưu nhược điểm của công thức

- Ưu điểm: Công thức tính toán đơn giản, ít loại nguyên liệu thuận tiện cho việc bố trí thiết bị cân và nhân công chuẩn bị liệu. Bổ sung hàm lượng dinh dưỡng trung lượng là Ca (%CaO = 17% x 62,5% = 10,63%) và Lưu huỳnh (%S = 11% x 62,5% + 23,81% x 23% = 12,35%).

- Nhược điểm: Sản phẩm không chứa yếu tố dinh dưỡng vi lượng (thường có trong lân nung chảy), sản phẩm sẽ khó tạo hạt vì có quá nhiều Supe lân, không có lân nung chảy, ít phụ gia, quá trình tạo hạt sẽ tạo ra hạt không đều nhau, ra nhiều hạt to quá kích thước (sái to) và nhiều hạt nhỏ dưới yêu cầu (sái nhỏ), sản phẩm dễ bị đóng cục cứng chắc vì đạm SA phản ứng với Supe lân tạo ra thạch cao (CaSO₄). Giá thành có thể cao vì đạm SA quy ra dinh dưỡng đạm có thể đắt hơn đạm Amon Clorua. Lượng cân không chẵn không phù hợp cho dây chuyền sử dụng định lượng thủ công.

• Công thức cải tiến: Sử dụng phần mềm Excel để tính công thức, bổ sung nhiều nguyên liệu khác nhau.

Để khắc phục các nhược điểm trên ta nên sử dụng phần mềm Excel để dễ dàng tính công thức phối liệu và bổ sung thêm các loại nguyên liệu như đạm Amon Clorua, MAP10-50, lân nung chảy... Công thức cải tiến phải giải quyết được các vấn đề sau:

- Có thể điều chỉnh lượng cân chẵn để phù hợp trên mọi dây chuyền định lượng, kể cả định lượng thủ công.

- Đảm bảo hạt thành phẩm được tao ra tròn, đều, đẹp, dễ tan, độ cứng vừa phải, bảo quản được lâu.

- Giá thành phù hợp, đảm bảo cung cấp đầy đủ các yếu tố dinh dưỡng đa, trung, vi lượng cho cây trồng.

Bạn Nguyễn Thị Duyên và các bạn đọc có thể tham khảo công thức đã được tính toán và gửi kèm tại File Excel sau:

Định mức phối liệu phân bón NPK 5.10.3 (File Excel)

Từ công thức đã dựng sẵn trong Excel người dùng có thể tùy ý điều chỉnh lượng nguyên liệu sử dụng để có công thức và lượng cân nguyên liệu theo ý muốn đối với công thức phân bón NPK có tổng hàm lượng từ 18 - 25%.

Bài viết này chỉ mang tính chất tham khảo, là cơ sở lý thuyết nên việc áp dụng cho một vấn đề nhất định (Làm đồ án, báo cáo tốt nghiệp, tính toán công thức sản xuất phân bón...) cần được người dùng điều chỉnh cho phù hợp.

Mong được sự cộng tác và góp ý của nhiều bạn đọc để chủ đề thêm hoàn thiện và hữu ích! Xin chân thành cảm ơn!