Bé c«ng th−¬ng
trung t©m th«ng tin khoa häc kü thuËt hãa chÊt
B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi cÊp bé
nghiªn cøu c¸c gi¶i ph¸p khoa häc
vµ c«ng nghÖ nh»m n©ng cao chÊt l−îng
vµ kh¶ n¨ng c¹nh tranh cña s¶n phÈm hãa chÊt
Chñ nhiÖm ®Ò tµi: ts . trÇn kim tiÕn
6774
04/4/2008
hµ néi - 2007
TỔNG CÔNG TY HÓA CHẤT VIỆT NAM
Trung tâm Thông tin Khoa học Kỹ thuật Hóa chất
---------------------------------------------------------
§Ò tµi cÊp bé
Nghiªn cøu x©y dùng c¸c gi¶i ph¸p Khoa häc vµ C«ng nghÖ
nh»m n©ng cao chÊt l−îng vµ kh¶ n¨ng c¹nh tranh
cña s¶n phÈm ho¸ chÊt
C¬ quan chñ qu¶n: Bé C«ng Th−¬ng
C¬ quan thùc hiÖn: Trung t©m Th«ng tin KHKT Hãa chÊt
Chñ nhiÖm §Ò tµi: TS. TrÇn Kim TiÕn
Hà Nội, 12/2007
Më ®Çu
Ph©n bãn hãa häc lµ s¶n phÈm kh«ng thÓ thiÕu ®èi víi s¶n xuÊt n«ng
nghiÖp. Cïng víi nh÷ng tiÕn bé vÒ khoa häc, c«ng nghÖ trong lÜnh vùc gièng,
ph©n bãn hãa häc ®· gióp cho n¨ng suÊt c¸c lo¹i c©y trång, bao gåm c¶ c¸c
lo¹i c©y ng¾n ngµy vµ c©y dµi ngµy, c©y l−¬ng thùc, c©y rau qu¶ vµ c©y c«ng
nghiÖp.. . kh«ng ngõng ®−îc t¨ng lªn.
S¶n l−îng c©y trång nãi chung vµ vµ c©y l−¬ng thùc nãi riªng trong thêi
gian qua chñ yÕu t¨ng nhê n¨ng suÊt t¨ng vµ trong t¨ng n¨ng suÊt th× th©m
canh (chñ yÕu th«ng qua sö dông ph©n bãn) gi÷ vai trß quyÕt ®Þnh. C¨n cø
tæng kÕt nghiªn cøu cña c¸c nhµ n«ng nghiÖp ViÖt Nam, trong h¬n 2 thËp kû
võa qua n¨ng suÊt c©y trång t¨ng chñ yÕu nhê sö dông ph©n bãn ho¸ häc. NÕu
−íc tÝnh c¶ ph©n h÷u c¬, hµng n¨m b×nh qu©n ph©n bãn ®· lµm béi thu kho¶ng
35 - 37%. Xu thÕ nµy còng ®óng víi hÇu hÕt c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn.
ë n−íc ta, ngay tõ sau khi hßa b×nh lËp l¹i ë miÒn B¾c, ChÝnh phñ ®·
quan t©m ®Õn viÖc ®Çu t− x©y dùng c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt ph©n bãn hãa häc,
bao gåm nhiÒu lo¹i nh− ph©n ®¹m, ph©n supe l©n, ph©n l©n nung ch¶y.. . phôc
vô cho s¶n xuÊt n«ng nghiÖp. MÆc dÇu ch−a b¶o ®¶m cung øng ®−îc ®Çy ®ñ
tÊt c¶ c¸c lo¹i ph©n hãa häc cho nhu cÇu cña s¶n xuÊt n«ng nghiÖp, song
ngµnh s¶n xuÊt ph©n hãa häc cña n−íc ta ®· cã nh÷ng ®ãng gãp quan träng
vµo viÖc ®¶m b¶o an ninh l−¬ng thùc quèc gia. HiÖn t¹i, bé s¶n phÈm ph©n
hãa häc do ViÖt Nam s¶n xuÊt ®· lªn tíi h¬n 550 lo¹i kh¸c nhau, phï hîp cho
tõng lo¹i c©y trång, víi nh÷ng ®iÒu kiÖn thæ nh−ìng kh¸c nhau vµ ®−îc n«ng
d©n ta rÊt −a chuéng.
Cung øng ph©n bãn ë n−íc ta trong nh÷ng n¨m võa qua t¨ng kh¸ nhanh.
N¨m 2000 tæng l−îng ph©n bãn cung øng lµ 6,547 triÖu tÊn, n¨m 2005 lµ
7,829 triÖu tÊn, trong ®ã ph©n l©n chÕ biÕn lµ gÇn 1,5 triÖu tÊn.
Cã thÓ nãi ë n−íc ta trong nhiÒu thËp kû qua, s¶n xuÊt ph©n bãn hãa häc
lµ mét trong nh÷ng ngµnh lu«n ®−îc −u tiªn ph¸t triÓn. Trong nh÷ng thËp kû
tíi, s¶n xuÊt n«ng nghiÖp cña ViÖt Nam vÉn ®ãng vai trß quan träng trong sù
æn ®Þnh vµ ph¸t triÓn kinh tÕ cña ®Êt n−íc th× s¶n xuÊt ph©n bãn hãa häc tiÕp
tôc ®−îc quan t©m ph¸t triÓn vµ sÏ gi÷ mét vÞ trÝ quan träng trong ngµnh c«ng
nghiÖp hãa chÊt n−íc nhµ.
3
Tuy vËy, so víi tr×nh ®é c«ng nghÖ, thiÕt bÞ cña thÕ giíi trong lÜnh vùc s¶n
xuÊt ph©n l©n chÕ biÕn, còng nh− ®¸p øng nhu cÇu ngµy cµng ®a d¹ng, vµ yªu
cÇu bãn ph©n cã khoa häc nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông ph©n bãn vµ b¶o
vÖ m«i tr−êng còng ®¸p øng tiÕn tr×nh héi nhËp thÕ giíi vµ khu vùc, ngµnh s¶n
xuÊt ph©n l©n chÕ biÕn n−íc ta ®ang ®øng tr−íc nh÷ng th¸ch thøc lín vÒ ®æi
míi vµ ¸p dông c¸c c«ng nghÖ, thiÕt bÞ hiÖn ®¹i nh»m n©ng cao chÊt l−îng vµ
tÝnh c¹nh tranh cña s¶n phÈm. §Çu t− chiÒu s©u vµ ®æi míi c«ng nghÖ, n©ng
cao n¨ng lùc s¶n xuÊt, ®a d¹ng ho¸ s¶n phÈm trong lÜnh vùc s¶n xuÊt ph©n bãn
nãi vhung, ph©n l©n chÕ biÕn nãi riªng lµ nh÷ng biÖn ph¸p quan träng kÞp thêi
®Ó ®Èy nhanh n¨ng lùc s¶n xuÊt ph©n bãn phôc vô ph¸t triÓn n«ng nghiÖp, ®Æc
biÖt trong giai ®o¹n ph¸t triÓn hiÖn nay.
Môc tiªu cña ®Ò tµi nµy lµ : Trªn c¬ së ®¸nh gi¸ ®−îc thùc tr¹ng s¶n xuÊt,
kinh doanh vµ c«ng nghÖ s¶n xuÊt ph©n l©n chÕ biÕn ®Ò xuÊt c¸c ph−¬ng
h−íng ph¸t triÓn c«ng nghÖ nh»m n©ng cao chÊt l−îng vµ tÝnh c¹nh tranh cña
s¶n phÈm ®¸p øng ngµy cµng tèt h¬n nhu cÇu cña s¶n xuÊt n«ng nghiÖp
§Ò tµi nghiªn cøu tËp trung vµo hai s¶n phÈm chñ yÕu cña ph©n l©n chÕ
biÕn ®−îc s¶n xuÊt vµ tiªu thô réng r·i ë n−íc ta lµ ph©n l©n nung ch¶y vµ
ph©n supe phèt ph¸t ®¬n.
Néi dung cña ®Ò tµi nµy ®−îc tËp trung mét sè vÊn ®Ò chñ yÕu sau ®©y:
- Tæng quan vÒ c«ng nghÖ s¶n xuÊt ph©n l©n chÕ biÕn trªn thÕ giíi.
- §¸nh gi¸ thùc tr¹ng t×nh h×nh s¶n xuÊt kinh doanh vµ kü thuËt c«ng
nghÖ s¶n xuÊt ph©n l©n chÕ biÕn t¹i ViÖt Nam.
- Dù b¸o nhu cÇu vµ ®Ò xuÊt ph−¬ng h−íng ph¸t triÓn c«ng nghÖ nh»m
n©ng cao chÊt l−îng vµ tÝnh c¹nh tranh cña c¸c s¶n phÈm ph©n l©n chÕ biÕn.
§Ó thùc hiÖn c¸c néi dung ®· ®Ò ra nhãm nghiªn cøu ®· tiÕn hµnh tæng
quan c¸c tµi liÖu cña HiÖp héi ph©n bãn thÕ giíi vÒ c¸c c«ng nghÖ kü thuËt
thÞnh hµnh, tiªn tiÕn hiÖn nay ®−îc ¸p dông trong lÜnh vùc s¶n xuÊt ph©n l©n
chÕ biÕn, tiÕn hµnh kh¶o s¸t vÒ thùc tr¹ng c«ng nghÖ vµ ®Ò xuÊt cña c¸c doanh
nghiÖp s¶n xuÊt ph©n bãn lín trong n−íc, tæ chøc trao ®æi lÊy ý kiÕn c¸c
chuyªn gia trong ngµnh, trªn c¬ së ®ã tæng kÕt, x©y dùng theo c¸c môc tiªu,
néi dung ®· ®Ò ra.
4
PhÇn mét
Tæng quan vÒ c«ng nghÖ s¶n xuÊt ph©n l©n chÕ biÕn
(supeph«tphat vµ ph©n l©n nung ch¶y) trªn thÕ giíi
Tr−íc khi kh¶o s¸t vÒ lÜnh vùc chÕ biÕn vµ s¶n xuÊt ph©n l©n trªn thÕ giíi
chóng t«i giíi thiÖu s¬ l−îc vÒ nguån nguyªn liÖu cho ngµnh c«ng nghiÖp nµy.
I.1. T×nh h×nh khai th¸c vµ sö dông quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi
QuÆng ph«tphat lµ nguån ph«tpho kinh tÕ ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n vµ muèi
ph«tphat. Nh÷ng má ®−îc ph¸t hiÖn ®Çu tiªn ë nam Carolina (Mü) vµo n¨m
1837. ë Algiªri vµ Tuynidi ph¸t hiÖn n¨m 1873. TrÇm tÝch ph«tphat guano ë
quÇn ®¶o Th¸i B×nh D−¬ng t×m thÊy n¨m 1890. Má apatit Lµo Cai ViÖt Nam
®−îc ph¸t hiÖn vµo n¨m 1924. Má apatit K«la (Nga) ®−îc th¨m dß t×m kiÕm
n¨m 1930 [1].
Theo thèng kª tr÷ l−îng quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi hiÖn vµo kho¶ng
63,1 tû tÊn P2O5, ®ñ dïng trong 450-500 n¨m. Trong ®ã chØ kho¶ng 20% lµ
quÆng giÇu, cßn quÆng nghÌo chiÕm tíi 80% tæng tr÷ l−îng [2].
VÒ ph©n lo¹i theo cÊu t¹o cña quÆng th× cã tíi 91,6% (57,8 tû tÊn P2O5)
lµ quÆng ph«tphorit, cßn quÆng apatit chØ chiÕm 8,4% (5,3 tû tÊn P2O5)
Nh÷ng khu vùc cã tr÷ l−îng quÆng ph«tphat lín trªn thÕ giíi lµ (triÖu
tÊn P2O5):
Mü :
5.000
Tuynidi:
2.000
SNG:
3.000
C¸c n−íc kh¸c thuéc Ch©u Phi: 7.000
Marèc:
38.000
Ch©u ¸:
2.300
Sahara:
3.700
Ch©u óc:
2.000
Trung Quèc hiÖn cã tr÷ l−îng 1 tû tÊn quÆng ph«tphat (tÝnh theo P2O5)
®øng thø 12 trªn thÕ giíi. Tr÷ l−îng dù b¸o lo¹i quÆng lÉn t¹p chÊt cña Trung
Quèc tíi 10 tû tÊn, xÕp vµo hµng thø hai chØ sau Marèc vµ t©y Sahara. QuÆng
ph«tphat cña Trung Quèc chñ yÕu ë d¹ng trÇm tÝch, tËp trung ë V©n Nam,
Quý Ch©u, Vò H¸n, Hµ B¾c vµ Tø Xuyªn. [3].
5
Trong nhiÒu n¨m qua Trung Quèc hoµn toµn c©n ®èi ®ñ quÆng ph«tphat
vµ ®Õn nay ®· trë thµnh n−íc xuÊt khÈu quan träng, ®øng thø 4 trªn thÕ giíi
sau Marèc, Gioo®ani , Nga vµ ®øng trªn Tuynidi.
ë ViÖt Nam tr÷ l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit cña khu má Lµo Cai ®−îc
®¸nh gi¸ nh− sau (b¶ng 1) [4].
B¶ng 1: Tæng hîp tr÷ l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit
trong khu má Lµo Cai
§¬n vÞ tÝnh : TriÖu tÊn
QuÆng QuÆng
QuÆng
QuÆng
Vïng th¨m dß
Céng
lo¹i I
lo¹i II
lo¹i III
lo¹i IV
1. Tr÷ l−îng th¨m dß:
- Ph©n vïng B¸t X¸t 35,03
235,84
233,57
290,84
790,28
Ngßi Bo
2. Tr÷ l−îng t×m kiÕm:
- Ph©n vïng Ngßi Bo 5,33
20,26
24,85
67,62
118,06
B¶o Hµ
3. Tr÷ l−îng dù b¸o:
- ChiÒu s©u 900m, ph©n
5,00
567,0
16,0 1.077,0 1.665,0
vïng B¸t X¸t - Ngßi Bo
Céng
45,36
823,1
247,42 1.435,46 2.573,34
Hµm l−îng P2O5 trung
b×nh (%)
34,66
22,04
15,08
11,04
Ngoµi quÆng apatit cña khu má Lµo Cai cßn cã quÆng ph«tphorit thÊm
®äng Kast¬ ph©n bè ë nhiÒu n¬i nh− L¹ng S¬n, Cao B»ng, Thanh Ho¸, Hoµ
B×nh, Qu¶ng Ninh, Hµ Tiªn... tuy tr÷ l−îng kh«ng lín nh−ng còng gãp phÇn
cho sù ph¸t triÓn c«ng n«ng nghiÖp cña ®Þa ph−¬ng.
Lo¹i ph«tphorit Guan« lµ s¶n phÈm thÊm ®äng cña ph©n chim ë c¸c ®¶o
Hoµng Sa, Tr−êng Sa, hµm l−îng P2O5 ®¹t kho¶ng 12-35%. Theo ®¸nh gi¸ ®Þa
chÊt, tr÷ l−îng cña quÆng nµy t¹i c¸c ®¶o kho¶ng 4,7 triÖu tÊn.
Hai lo¹i ph«tphorit thÊm ®äng Kast¬ vµ ph«tphorit Guan« lµ nh÷ng lo¹i
quÆng ph«tphat c©y trång dÔ hÊp thô, cã thÓ nghiÒn thµnh bét ®Ó bãn trùc tiÕp
cho c©y trång phôc vô n«ng nghiÖp ®Þa ph−¬ng.
6
Trong ba lo¹i h×nh quÆng ph«tphat cña ViÖt Nam chØ cã thµnh hÖ apatit
®«lomit t¹i Lµo Cai lµ cã gi¸ trÞ c«ng nghiÖp, lµ c¬ së nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó
s¶n xuÊt ph©n bãn ë n−íc ta.
VÒ khai th¸c quÆng ph«tphat
QuÆng ph«tphat ®−îc khai th¸c ®Çu tiªn víi l−¬ng t−¬ng ®èi nhá vµo
gi÷a nh÷ng n¨m 1840 ë Anh, Ph¸p, T©y Ban Nha vµ ë Na Uy, §øc vµo n¨m
1860. Sau ®ã ®−îc khai th¸c vµ s¶n xuÊt th−¬ng m¹i [1].
N¨m 2001 s¶n xuÊt vµ tiªu thô quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi ®¹t kho¶ng
127,7 triÖu tÊn, hµm l−îng P2O5 trung b×nh lµ 31,4% [5].
Tõ n¨m 2002 s¶n xuÊt quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi b¾t ®Çu thêi kú ph¸t
triÓn l©u dµi víi møc t¨ng tr−ëng trung b×nh hµng n¨m 3,2% cho ®Õn n¨m
2007. Møc tiªu thô quÆng ph«tphat thÕ giíi sÏ t¨ng ®Õn kho¶ng 47,5 triÖu tÊn
P2O5 vµo n¨m 2007, t¨ng 20% so víi n¨m 2001.
VÒ s¶n xuÊt quÆng ph«tphat, Ch©u Phi lµ n¬i s¶n xuÊt lín nhÊt, chiÕm
kho¶ng 30% s¶n l−îng thÕ giíi. Mü vµ c¸c n−íc Ch©u ¸ cã tæng s¶n l−îng
kho¶ng 40%. Liªn X« (cò) vµ Trung §«ng còng lµ nh÷ng nhµ s¶n xuÊt lín.
VÒ tiªu thô quÆng ph«tphat. Mü tiªu thô kho¶ng 26% s¶n l−îng quÆng
ph«tphat thÕ giíi. Ch©u Phi vµ c¸c n−íc Ch©u ¸ tiªu thô kho¶ng 31% [5].
I.2. T×nh h×nh chÕ biÕn quÆng ph«tphat
ë nh÷ng n−íc khai th¸c vµ s¶n xuÊt nhiÒu quÆng ph«tphat th× phÇn lín
s¶n l−îng quÆng ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt ph©n bãn, l−îng nµy chiÕm tíi 85 100% s¶n l−îng [2]. ChØ cßn mét phÇn nhá l−îng quÆng ph«tphat dïng ®Ó s¶n
xuÊt c¸c s¶n phÈm kü thuËt nh− ph«tphat dïng cho ch¨n nu«i gia sóc, c¸c lo¹i
muèi ph«tphat kü thuËt, axit ph«tphoric s¹ch, ph«tpho nguyªn tè (b¶ng 2).
B¶ng 2. Tû lÖ khèi l−îng quÆng ph«tphat dïng s¶n xuÊt
Sè
TT
Tªn n−íc
1
Nga
2
Ma-rèc
S¶n phÈm chñ yÕu
DAP, MAP, NP, NPK, ph«tphat
ch¨n nu«i vµ kü thuËt H3PO4
s¹ch
DAP, MAP, TSP, ph«tphat kü
Tû lÖ quÆng dïng ®Ó s¶n xuÊt, %
Ph©n bãn
S¶n phÈm kü thuËt
92
8
> 99
<1
7
3
4
5
6
7
8
thuËt
Gioocdani
DAP
Tuynidi
DAP, TSP
Canada
MAP
PhÇn Lan
NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i,
H3PO4 s¹ch
Trung Quèc DAP, MAP, NP, NPK, ph©n l©n
®¬n, ph«tphat ch¨n nu«i vµ kü
thuËt, H3PO4 s¹ch, ph«tpho
vµng
Mü
DAP, MAP, NP, NPK, ph«tphat
ch¨n nu«i vµ kü thuËt, axit
H3PO4 s¹ch
100
100
100
83
17
98
2
85
15
Trong khi ®ã ë c¸c n−íc ph¶i nhËp khÈu quÆng ph«tphat l¹i t¨ng tû lÖ
quÆng dïng s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm ph«tphat kü thuËt. §Æc biÖt lµ ë BØ, tû lÖ
quÆng dïng ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm kü thuËt chiÕm tíi 86%, cßn l−îng
quÆng ph«tphat dïng s¶n xuÊt ph©n bãn chØ chiÕm 14% (b¶ng 3).
ë n−íc ta, hiÖn nay quÆng apatit chñ yÕu ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt
supeph«tphat (chiÕm 62%) vµ ph©n l©n nung ch¶y ( 31%), cßn quÆng ®Ó s¶n
xuÊt ph«tpho vµng chØ chiÕm 7%.
B¶ng 3: TØ lÖ sö dông quÆng ph«tphat ë c¸c n−íc nhËp khÈu quÆng.
Tû lÖ quÆng dïng ®Ó s¶n xuÊt, %
Sè
Tªn n−íc
TT
S¶n phÈm chñ yÕu
Ph©n bãn
S¶n phÈm kü thuËt
1
BØ
NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i
vµ kü thuËt, H3PO4 s¹ch
14
86
2
Na-uy
NP, NPK
100
-
3
Hµ Lan
NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i
vµ kü thuËt, H3PO4 s¹ch,
ph«tpho vµng
66
34
4
§øc
NP, NPK, ph«tphat kü thuËt
70
30
8
I.3. S¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n.
I.3.1. S¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n trªn thÕ giíi.
Nh− ®· biÕt supeph«tphat ®¬n (single superphosphate, viÕt t¾t lµ SSP)
®−îc ®iÒu chÕ b»ng c¸ch ph©n gi¶i quÆng ph«tphat bëi mét l−îng axit
sunphuric kh«ng ®ñ ®Ó liªn kÕt toµn bé l−îng canxi cã trong quÆng thµnh
canxi sunphat.
Supeph«tphat gåm 2 pha: pha r¾n chøa c¸c ph«tphat canxi, magiª, s¾t,
nh«m vµ canxi sunphat chñ yÕu ë d¹ng CaSO4. L−îng pha r¾n chiÕm ®Õn 65 72% trong ®ã 50-55% lµ canxi sunphat. Pha láng chñ yÕu gåm dung dÞch axit
ph«tphoric b·o hoµ m«n«canxiph«tphat. ChÊt l−îng cña supeph«tphat ®−îc
®¸nh gi¸ bëi hµm l−îng P2O5 h÷u hiÖu gåm c¸c d¹ng hîp chÊt hoµ tan trong
n−íc nh− H3PO4, Ca(H2PO4), Mg(H2PO4) vµ c¸c d¹ng hoµ tan trong xitrat nh−
CaHPO4, MgHPO4, ph«tphat s¾t vµ nh«m.
NhiÒu t¸c gi¶ [6] cßn cho r»ng supeph«tphat chøa l−îng ®¸ng kÓ l−u
huúnh (10 - 12%) cÇn thiÕt cho c©y trång. Nh− ®· biÕt trong dinh d−ìng thùc
vËt l−u huúnh cã tíi 8 chøc n¨ng nh−: tæng hîp axit amin chøa S, cÊu t¹o
clorophil, ho¹t ho¸ protein, tæng hîp vitamin, t¹o glucozit (thµnh phÇn chñ yÕu
cña c¸c lo¹i dÇu thùc vËt) t¹o mïi cho dÇu, t¨ng kh¶ n¨ng chÞu l¹nh, chÞu h¹n
cho c©y trång. V× vËy theo luËt ph©n bãn cña Mü tÊt c¶ c¸c lo¹i ph©n bãn ph¶i
ghi hµm l−îng S trªn bao b× s¶n phÈm. Ngoµi ra, canxi sunphat trong
supeph«tphat cßn cã t¸c dông c¶i thiÖn tÝnh chÊt c¬ lý cña nh÷ng vïng ®Êt c¸t
ven biÓn, ®Êt c¸t nöa kh« c»n cã ®é thÊm n−íc cao.
Tõ tr−íc n¨m 1800 ®Õn 1842 ë Ch©u ¢u ng−êi ta ®· axit ho¸ x−¬ng,
th−êng dïng axit sunphuric ®Ó c¶i thiÖn tÝnh chÊt hoµ tan cña ph«tpho. N¨m
1842 Lawes ë Rothamsted ®· ®−îc c«ng nhËn s¸ng chÕ vÒ s¶n xuÊt
supeph«tphat. N¨m 1853 cã 14 nhµ m¸y s¶n xuÊt supeph«tphat ë Anh. S¶n
xuÊt supeph«tphat ®· ®−îc chÊp nhËn vµo cuèi nh÷ng n¨m 1840 vµ nh÷ng
n¨m 1850 ë Mü vµ mét sè n−íc kh¸c [1].
Sau h¬n 100 n¨m supeph«tphat lµ lo¹i ph©n dÉn ®Çu thÕ giíi. Chóng
chiÕm −u thÕ ë Mü tõ nh÷ng n¨m 1870 ®Õn 1964 vµ ®Ønh cao vµo n¨m 1952.
Sau ®ã chóng bÞ thay thÕ bëi supeph«tphat ba (triple superphosphate, viÕt t¾t lµ
TSP) hay cßn gäi lµ supeph«tphat kÐp trong thêi gian ng¾n gi÷a nh÷ng n¨m
9
1964 - 1967. §Õn n¨m 1994 tiªu thô supeph«tphat gi¶m chØ chiÕm 4,8% trong
tæng sè 4,5 triÖu tÊn P2O5 dïng cho c©y trång ë Mü.
HiÖn kh«ng cã sè liÖu thèng kª vÒ s¶n l−îng c¸c lo¹i ph©n supeph«tphat
®¬n ë c¸c n−íc trªn thÕ giíi. Nh−ng theo mét sè tµi liÖu ®· ®−îc c«ng bè th×
hiÖn nay c¸c n−íc cßn s¶n xuÊt nhiÒu lo¹i ph©n nµy lµ Trung Quèc, ViÖt Nam,
Nga, Kazactan, Ud¬bekistan, Azecbaidan, Niu DiL©n...
ë Trung Quèc s¶n l−îng supeph«tphat biÕn ®éng kh«ng ®¸ng kÓ trong
thêi gian dµi (b¶ng 4). Supeph«tphat ®¬n chiÕm 56,7% trong toµn bé l−îng
P2O5 chÕ biÕn [7].
B¶ng 4: S¶n l−îng supeph«tphat ë Trung Quèc, triÖu tÊn P2O5
Lo¹i ph©n
1995
1996
1997
1998
1999
2000
Supeph«tphat ®¬n
3,914
3,849
4,182
4,263
3,604 3,672
Supeph«tphat kÐp
0,100
0,119
0,138
0,189
0,261 0,185
Cßn ë In®onªsia còng lµ n−íc s¶n xuÊt nhiÒu lóa g¹o nh−ng s¶n l−îng
supeph«tphat gi¶m dÇn qua c¸c n¨m, trong khi s¶n xuÊt urª l¹i t¨ng (b¶ng 5) [8].
B¶ng 5: T×nh h×nh s¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n ë In®onesia, ngµn tÊn
S¶n l−îng
1995
1996
1997
1998
C«ng suÊt
1.200
1.200
1.200
1.200 1.200 1.200 1.200
S¶n l−îng
867
986
789
650
1999
849
2000
511
2001
488
Supeph«tphat kÐp ®−îc s¶n xuÊt ë In®«nªsia tõ n¨m 1980, nh−ng tõ
n¨m 1994 nh−êng cho supeph«tphat ®¬n ®Ó tr¸nh sö dông qu¸ møc, g©y t¸c
®éng ®Õn chÊt l−îng ®Êt.
I.3.2. Ph¶n øng ho¸ häc chÝnh trong s¶n xuÊt supe l©n
Ph¶n øng ho¸ häc chñ yÕu x¶y ra khi trén quÆng phèt ph¸t ®· nghiÒn mÞn
víi axit sunphuric trong s¶n xuÊt supe l©n cã thÓ ®¹i diÖn b»ng ph−¬ng tr×nh
s¶n xuÊt sau:
10
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 + H2O
Ca(H2PO4)2.H2O + 2CaSO4 + 108,44 kcal
Ph¶n øng diÔn ra víi 2 giai ®o¹n: (1) Axit sunphuric ph¶n øng víi mét
phÇn quÆng t¹o thµnh axit ph«tphoric vµ sunfat canxi vµ (2) axit phètphoric ®·
t¹o thµnh ë giai ®o¹n mét phÈn øng víi quÆng phèt ph¸t t¹o thµnh m«n« canxi
phètph¸t. Hai ph¶n øng x¶y ra ®ång thêi, nh−ng ph¶n øng thø nhÊt hoµn thµnh
nhanh chãng trong khi ph¶n øng thø hai tiÕp diÕn trong vµi ngµy hoÆc vµi
tuÇn. Sunph¸t canxi chñ yÕu ë d−íi d¹ng khan. §a sè quÆng phètph¸t lµ quÆng
flo apatit vµ flo ph¶n øng víi axit sunphuric t¹o thµnh HF. Sau ®ã HF sÏ ph¶n
øng víi silic cã trong ®a sè c¸c lo¹i quÆng phètph¸t, mét phÇn sÏ bay h¬i ë
d¹ng SiF4. PhÇn cßn l¹i cã thÓ t¹o thµnh c¸c flosilicate hoÆc c¸c hîp chÊt kh¸c
n»m l¹i trong supe l©n. Th−êng kho¶ng 25% flo hoÆc h¬n tho¸t ra d−íi d¹ng
khÝ vµ ph¶i ®−îc thu håi nh»m tr¸nh « nhiÔm m«i tr−êng. Trong mét sè tr−êng
hîp ®−îc thu håi d−íi d¹ng c¸c muèi cña flo ®Ó b¸n, nh−ng th−êng chñ yÕu lµ
sö dông thiÕt bÞ röa ®Ó tËp trung dung dÞch vµo bÓ vµ trung hoµ b»ng v«i hoÆc
®¸ v«i råi th¶i bá.
§Ó c¶i thiÖn tÝnh chÊt ho¸ lý cña s¶n phÈm supe l©n thu ®−îc sau thïng
ph¶n øng (thïng ho¸ thµnh)ng−êi ta cã mét sè c¸ch sö lý kh¸c nhau. T¹i
Kotka (PhÇn Lan) ng−êi ta trén vµo supe l©n t−¬i mét l−îng nhÊt ®Þnh quÆng
apatit mÞn trong qu¸ tr×nh ñ ®· gãp phÇn lµm gi¶m axit tù do trong s¶n phÈm.
HiÖu qu¶ cña supe l©n Kotka nh×n chung b»ng l−îng t−¬ng øng supe l©n céng
quÆng phèt ph¸t bæ sung ®−îc ph©n huû riªng rÏ.
I.3.3. Ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt
S¶n xuÊt supe l©n bao gåm 3 (hoÆc 4) c«ng ®o¹n sau ®©y :
1. QuÆng phètph¸t ®· nghiÒn mÞn (90% < 100 mesh) ®−îc trén víi
axit sunphuric. Víi lo¹i quÆng cã hµm l−îng 34% P2O5 th× ®Þnh møc tiªu
hao kho¶ng 0,58 kg axit sunphuric (100%)/1 kg quÆng. Axit sunphuric
th−¬ng m¹i cã nång ®é tõ 77% ®Õn 98%. Axit th−êng ®−îc pha lo·ng ®Õn
nång ®é 68% - 75% H2SO4 tr−íc khi ®−îc trén víi quÆng hoÆc khi sö
dông thiÕt bÞ trén h×nh c«n, n−íc sÏ bæ sung thªm vµo. Khi pha lo·ng axit
®Æc sÏ to¶ ra nhiÒu nhiÖt. NhiÒu nhµ m¸y tiÕn hµnh lµm nguéi axit trong
c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt ®Õn kho¶ng 70oC tr−íc khi sö dông.
2. Bïn tõ thïng trén ®i vµo phßng ho¸ thµnh, t¹i ®©y bïn ho¸ r¾n do
tiÕp tôc ph¶n øng vµ qu¸ tr×nh kÕt tinh mono canxi phètph¸t. Supe phèt
11
ph¸t ®i ra khái phßng ho¸ thµnh sau kho¶ng 0,5 – 4 giê víi nhiÖt ®é vµo
kho¶ng 100oC.
3. Supe l©n t−¬i ra khái phßng ho¸ thµnh vµ ®−îc b¨ng t¶i ®−a vµo
kho chÊt ®èng ®Ó ñ, th−êng th× thêi gian lµ 2-6 tuÇn phô thuéc vµo b¶n chÊt
quÆng, tû lÖ phèi trén vµ c¸c ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt. Trong qu¸ tr×nh ñ, ph¶n
øng dÇn hoµn thµnh. Axit tù do, Èm vµ l−îng quÆng ch−a ph©n huû gi¶m vµ
hµm l−îng P2O5 h÷u hiÖu, tan trong n−íc t¨ng. Khèi supe l©n ®ãng r¾n vµ
nguéi dÇn. Sau thêi gian ñ, s¶n phÈm tï kho ®−îc ®−a vµo m¸y nghiÒn vµ
sµng trªn m¸y sµng nghiªng víi kÝch cì kho¶ng 6 mesh.
4. Trong tr−êng hîp cÇn t¹o h¹t, supe l©n cã thÓ ®−îc t¹o h¹t tr−íc
hoÆc sau khi ñ. T¹o h¹t tr−íc khi ñ cã −u ®iÓm h¬n do cÇn Ýt h¬n n−íc hoÆc
h¬i. Sau t¹o h¹t s¶n phÈm ®−îc sÊy trong thiÕt bÞ sÊy trùc tiÕp vµ sµng.
Trong nhiÒu n¨m supe l©n chØ ®−îc s¶n xuÊt b»ng ph−¬ng ph¸p gi¸n
®o¹n, tuy nhiªn ®a sè c¸c nhµ m¸y hiÖn nay ®Òu ®iÒu chÕ theo ph−¬ng ph¸p
trén vµ ho¸ thµnh liªn tôc.
12
13
I.3.4. §Æc tÝnh s¶n phÈm:
Tiªu chuÈn cña C«ng ®ång chung Ch©u ¢u 76/116/EEC qui ®Þnh Supe
phèt ph¸t ®¬n ph¶i cã hµm l−îng P2O5hh (tan trong dung dÞch citrate am«n) Ýt
nhÊt lµ 16% trong ®ã Ýt nhÊt 93% tan trong n−íc. Supe l©n cã thÓ ë d¹ng bét
®Ó lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt c¸c lo¹i ph©n NPK, bãn trùc tiÕp hoÆc ë d¹ng h¹t
(2-4mm). Ph©n l©n cã thÓ vËn chuyÓn ë d¹ng rêi hoÆc ®ãng bao.
Tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN 4440:2004 qui ®Þnh c¸c chØ tiªu chÊt l−îng
cña supe phosphat ®¬n nh− sau:
Tªn chØ tiªu
1. Ngo¹i quan
Møc
Kh«, mÞn, kh«ng kÕt
khèi thµnh côc
2. Hµm l−îng anhydrit phosphoric
(P2O5) h÷u hiÖu, %, kh«ng nhá h¬n
16,5
3. Hµm l−îng axit tù do (tÝnh chuyÓn ra
P2O5),%, kh«ng lín h¬n
4,0
4. §é Èm, %, kh«ng lín h¬n
12,0
Chi phÝ s¶n xuÊt supe l©n rêi, tÝnh theo hµm l−îng P2O5 t−¬ng ®−¬ng víi
chÝ phÝ trong ®iÒu chÕ supe phètph¸t kÐp (TSP). Tuy nhiªn chÝ phÝ tÝnh theo
®¬n vÞ P2O5 nµy sÏ t¨ng kh¸c biÖt khi ®ãng bao, vËn chuyÓn vµ l−u kho do
khèi l−îng supe l©n yªu cÇu t¨ng h¬n hai lÇn so víi TSP.
I.3.5. Mét sè nghiªn cøu ph¸t triÓn trong s¶n xuÊt supeph«tphat
trªn thÕ giíi
D−íi ®©y lµ nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu c¶i tiÕn ®· vµ ®ang ®−îc sö
dông vµo s¶n xuÊt supeph«tphat:
ë Ud¬bekistan cã lo¹i ph«tphorit Taskur chÊt l−îng thÊp, chøa 16,2%
P2O5, 46,2% CaO, 17,7% CO2, 7,8% SiO2. NÕu dïng lo¹i ph«tphorit nµy ®Ó
s¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n th× chÊt l−îng s¶n phÈm chØ cßn 11%P2O5 vµ tiªu
hao nhiÒu axit sunphuric n¨ng suÊt nhµ m¸y gi¶m tõ 47 xuèng 25,44 ngµn tÊn
(tÝnh theo P2O5). Supeph«tphat l¹i kh«ng t¹o h¹t ®−îc v× qu¸ nhiÒu kho¸ng sÐt.
Ng−êi ta ®· ph¶i röa vµ xö lý nhiÖt lo¹i photphorit nµy ®Ó thu ®−îc lo¹i
nguyªn liÖu nh− sau (b¶ng 6) [9].
14
B¶ng 6: Thµnh phÇn ho¸ häc cña ph«tphorit Taskur, % khèi l−îng
Lo¹i quÆng
P2O5
CaO
MgO
CO2
QuÆng nguyªn khai
17,0
44,6
0,83
15,0
Tinh quÆng röa
24,0
46,2
0,94
Tinh quÆng xö lý nhiÖt
25,0
48,2
0,50
R2O3
SO3
F
H2O
SiO2
2,71
3,02
1,7
1,92 11,84
9,1
0,83
3,80
2,8
1,10
7,60
1,3
1,60
2,60
2,7
0,98
8,73
KÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm ®· t×m ®−îc nh÷ng th«ng sè c«ng nghÖ
tèi −u cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt supeph«tphat tõ tinh quÆng röa nh− sau:
Nång ®é axit H2SO4 % : 60 (®èi víi tinh quÆng xö lý nhiÖt lµ 62%)
NhiÖt ®é trong thïng trén, 0C: 70 - 75
Thêi gian trén, phót:
5-6
Thêi gian l−u trong thïng ho¸ thµnh, h: 1 - 1,5
NhiÖt ®é trong thïng ho¸ thµnh, 0C:
HÖ sè ph©n gi¶i ph«tphat, % :
90,6
Thêi gian ñ, ngµy:
6
115 - 120
Tiªu hao NH3 ®Ó trung hoµ
(so víi l−îng supephotphat), %: 2
pH cña s¶n phÈm am«nho¸:
3,6 - 4,0
NhiÖt ®é s¶n phÈm ra khái m¸y sÊy; 0C: 75 - 105
§é Èm cña s¶n phÈm, %:
1,5
Hµm l−îng P2O5 tæng, %:
14,5
Hµm l−îng P2O5 h÷u hiÖu, %: 14,2
Hµm l−îng Nit¬, %:
1,1
KÝch th−íc h¹t 1 - 4 mm, %:
89
Nhá h¬n 1mm, %:
10
Lín h¬n 6mm, %:
1
15
C«ng tr×nh nµy ®· ®−îc ¸p dông vµo s¶n xuÊt t¹i hai nhµ m¸y
supephotphat Kokand vµ Samakand ë Ud¬bekistan tõ n¨m 2002.
Mét c«ng tr×nh kh¸c nghiªn cøu sö dông axit sunphuric th¶i cña s¶n
xuÊt hy®ro ho¸ xóc t¸c ªtylen vµ iz«-propylen ë nhµ m¸y cao su tæng hîp
Sumgant cã nång ®é 35 - 65% H2SO4 vµ c¸c t¹p chÊt h÷u c¬ 0,6 - 1% (ký hiÖu
lµ axit 1) vµ axit sumphuric th¶i cña s¶n xuÊt alkyl ho¸ izobutan b»ng butylen
ë nhµ m¸y chÕ biÕn dÇu má N«v«-Bakin (Nga) chøa 75 - 90% H2SO4 vµ ®Õn
12% t¹p chÊt h÷u c¬ (ký hiÖu lµ axit 2).
Do nång ®é axit sunphuric thÊp nªn ph¶i tiÕn hµnh qu¸ tr×nh s¶n xuÊt
supephotphat theo hai giai ®o¹n: Giai ®o¹n ®Çu ph©n gi¶i apatit b»ng axit 1 ®Ó t¹o
b¸n thµnh phÈm supephotphat, sau ®ã ph©n gi¶i tiÕp b»ng axit 2. Tû lÖ axit 1: axit
2 dao ®éng tõ 55 : 45 ®Õn 75 : 25.
S¶n phÈm thu ®−îc chøa 20,3 - 20,6% P2O5 h÷u hiÖu, hÖ sè thu håi s¶n
phÈm sau khi sÊy ®¹t 70 - 72%, ®é bÒn c¬ häc cña h¹t ®¹t 1,6 - 1,7 MPa.
¸p dông c«ng nghÖ míi nµy cho phÐp gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm vµ ®¹t
hiÖu qu¶ kinh tÕ cao [10].
§Ó t¨ng c−êng qu¸ tr×nh ph¶n øng gi÷a apatit vµ axit sunphuric trong
s¶n xuÊt supeph«tphat ng−êi ta còng ®· nghiªn cøu dïng phô gia bæ sung vµo
qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ. Nh− ®· biÕt ph¶n øng gi÷a axit sunphuric vµ quÆng
ph«tphat th−êng t¹o thµnh líp vá canxi sunphat bao bäc xung quanh h¹t
quÆng lµm cho ph¶n øng x¶y ra kh«ng hoµn toµn. HÖ qu¶ lµ hiÖu suÊt ph¶n
øng thÊp, pha láng kh«ng kÕt tinh tèt cßn l¹i trong khèi ph¶n øng lµm cho s¶n
phÈm dÝnh bÕt.
Mét trong nh÷ng phô gia ®· ®−îc nghiªn cøu lµ hçn hîp muèi am«n
sunphat vµ biam«n sunphat víi tû lÖ 1:1, phô gia nµy ®−îc bæ sung vµo hçn
hîp ph¶n øng tõ 6 ®Õn 15% tÝnh theo khèi l−îng axit sunphuric. KÕt qu¶
nghiªn cøu cho thÊy khi bæ sung phô gia vµo hçn hîp ph¶n øng lµm gi¶m ®é
qu¸ b·o hoµ cña pha láng nªn kÝch th−íc tinh thÓ canxi sunphat t¨ng, líp
mµng canxi sunphat dÔ thÈm thÊu h¬n, mÆt kh¸c phô gia cßn lµm t¨ng ho¹t ®é
cña ion H+ trong pha láng dÉn ®Õn hÖ sè ph©n gi¶i quÆng apatit t¨ng tõ
92,32% ®Õn 98%. S¶n phÈm thu ®−îc chøa 20,35% P2O5 tæng sè, 19,95%
P2O5 h÷u hiÖu, ngoµi ra cßn chøa 1,16% N lµ nguån chÊt dinh d−ìng cho c©y
trång [11].
16
Ng−êi ta cßn nghiªn cøu bæ sung c¸c kho¸ng chÊt chøa nguyªn tè vi
l−îng nh− bo, mangan hoÆc c¸c muèi vi l−îng vµo supephotphat nh»m n©ng
cao hiÖu qu¶ sö dông cña chóng.
C¸c chÊt phô gia hoÆc biÕn tÝnh kh¸c còng ®−îc nghiªn cøu trªn c¬ së
am«n sunphat vµ bét secpentin.
Phô gia am«n sunphat ®−îc sö dông trong c¸c c«ng ®o¹n sau:
- Khi ph©n gi¶i quÆng ph«tphat, dïng am«n sunphat thay thÕ mét phÇn
axit sunphuric. Am«n sunphat lµ chÊt th¶i cña s¶n xuÊt caprolactam ®−îc
dïng thay thÕ 4 - 6% axit sunphuric ®Ó ph©n gi¶i quÆng apatit. Khi ®ã ph¶n
øng xÈy ra theo ph−¬ng tr×nh tæng qu¸t sau [12]:
48 Ca5F(PO4)3 + 168 H2SO4 + 7 (NH4)2SO4+ 65 H2O =
65 Ca (H2PO4). H2O + 14NH4H2PO4 + 175 CaSO4 + 48 HF.
Víi møc thay thÕ 4 - 6% axit sunphuric b»ng am«n sunphat thu ®−îc
s¶n phÈm chøa 21,15 - 21,07% P2O5 tæng sè; 19,76 - 19,64% P2O5 h÷u hiÖu vµ
1,32 - 1,55% N ë d¹ng m«n«am«ni ph«tphat.
- Dïng dung dÞch am«n sunphat cïng víi n−íc am«niac ®Ó t¹o h¹t.
Trªn c¬ së nghiªn cøu kü møc ®é trung hoµ axit ph«tphoric tù do bëi NH4+ vµ
nhiÖt ®é sÊy ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm (chñ yÕu lµ hµm l−îng P2O5 h÷u hiÖu,
P2O5 hoµ tan trong n−íc, hÖ sè thu håi s¶n phÈm t¹o h¹t, ®é bÒn h¹t) c¸c t¸c
gi¶ [13,14] nhËn thÊp r»ng: am«n sunphat lµ chÊt liªn kÕt bæ trî vµ t¹o thµnh
cÇu nèi gi÷a c¸c phÇn tö cña h¹t nªn lµm t¨ng ®é bÒn c¬ häc, sù t¹o h¹t x¶y ra
®ång ®Òu h¬n. Khi bæ sung 8 - 10% am«n sunphat (so víi supephotphat bét)
thu ®−îc kÕt qu¶ cao nhÊt, thu håi h¹t s¶n phÈm ®¹t 85%, ®é bÒn c¬ häc ®¹t
25Kg/cm2. §iÒu kiÖn cÇn thiÕt ®Ó trung hoµ axit ph«tphoric tù do lµ pH = 3,44,2, nhiÖt ®é sÊy 100-1100C s¶n phÈm chøa 20-21% P2O5 h÷u hiÖu vµ 1,5 2,0% N.
ë Niu DiL©n, ng−êi ta t¹o h¹t supeph«tphat sau ®ã bäc h¹t b»ng bét
secpentin cho hiÖu qu¶ rÊt tèt. H¹t supeph«tphat kh«ng cÇn ph¶i sÊy, chØ sau 2
- 3 ngµy líp bét secpentin ph¶n øng víi axit ph«tphoric tù do trong
supeph«tphat t¹o thµnh líp vá cøng ch¾c rÊt thuËn lîi cho viÖc b¶o qu¶n vµ
bãn r¾c. Nh− vËy supeph«tphat h¹t kh«ng nh÷ng chøa P2O5 h÷u hiÖu mµ cßn
cã mét l−îng magiª ë d¹ng ph«tphat hoµ tan.
17
Nh÷ng c¶i tiÕn vÒ c«ng nghÖ s¶n xuÊt
ë Trung Quèc th−êng phæ biÕn quy tr×nh nghiÒn quÆng ph«tphat theo
ph−¬ng ph¸p −ít. Nh− vËy sÏ gi¶m ®−îc bôi trong x−ëng chuÈn bÞ nguyªn
liÖu. Ngoµi ra l−îng n−íc th¶i ë c«ng ®o¹n hÊp thô khÝ flo còng ®−îc tuÇn
hoµn sö dông trong c«ng ®o¹n nghiÒn quÆng.
ë Ud¬bekistan ng−êi ta ®· tiÕn hµnh chuyÓn ®æi nhµ m¸y s¶n xuÊt
supeph«tphat ®¬n sang s¶n xuÊt supeph«tphat giÇu trªn c¬ së quÆng
ph«tphorit Karatau lµ lo¹i quÆng chøa cacbonat t−¬ng tù nh− quÆng apatit lo¹i
II Lµo Cai cña ViÖt Nam [15].
Thµnh phÇn ho¸ häc cña quÆng ph«tphorit Karatau nh− sau (%) P2O5:
24,5-25,13; CaO: 39,0-39,7; MgO: 3,2-3,5; CO2: 6,3-8,0; F: 2,6-3,0; SiO2:
15-16. Tû lÖ CaO:P2O5 cao ( ®Õn 1,59) nªn khi chiÕt b»ng axit sunphuric ®Ó
s¶n xuÊt axit ph«tphoric sÏ sinh l−îng b· th¶i ph«tphogip lín, chÊt cßn l¹i
kh«ng tan trong axit cao nªn khã läc t¸ch b· ph«tphogip. NÕu dïng lo¹i quÆng
nµy ®Ó s¶n xuÊt DAP th× gi¸ thµnh sÏ ®¾t gÊp 2 lÇn so víi s¶n phÈm DAP cña
Nga s¶n xuÊt tõ tinh quÆng apatit Khibin.
Sù chuyÓn ®æi sang s¶n xuÊt supeph«tphat giÇu lµ rÊt phï hîp, v× kh«ng
dïng toµn bé l−îng quÆng nµy ®Ó s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly vµ chØ dïng
mét nöa sè quÆng nµy ®Ó ®iÒu chÕ H3PO4, phÇn quÆng cßn l¹i ®−îc ph©n gi¶i
bëi hçn hîp axit H2SO4 vµ H3PO4.
Khi tû lÖ axit H2SO4: H2PO4 n»m trong kho¶ng tõ 2 ®Õn 1 sÏ thu ®−îc
s¶n phÈm supeph«tphat giÇu víi hµm l−îng c¸c chÊt dinh d−ìng nh− sau (%):
P2O5 tæng sè: 25,1 - 32,2; P2O5 h÷u hiÖu: 24,5 - 31,5; P2O5 tan trong n−íc:
20,5 - 29,6; N: 2,8 - 3,7.
Ng−êi ta ®· tÝnh to¸n trªn 1 ®¬n vÞ P2O5 h÷u hiÖu thÊy r»ng khi s¶n xuÊt
supeph«tphat giÇu ®· gi¶m ®−îc 18 - 20% l−îng axit sunphuric vµ gi¶m ®−îc
35-45% l−îng b· th¶i ph«tphogip so víi s¶n xuÊt DAP. S¶n phÈm hoµn toµn
c¹nh tranh ®−îc trªn thÞ tr−êng.
I. 4. S¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y
I.4.1. C«ng nghÖ s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y
18
Ph©n Canxi magiª phètph¸t hay cßn gäi lµ ph©n l©n thuû tinh, ph©n l©n
nung ch¶y (PLNC) cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ phètpho, canxi vµ magiª.
Nguyªn liÖu s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y lµ hçn hîp quÆng phèt ph¸t
trén víi kho¸ng magiª silicat (secpentin, olivine) theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh.
Phèi liÖu ®−îc nung ch¶y ë nhiÖt ®é cao 1450 - 1500oC trong lß ®iÖn hoÆc lß
cao (dïng than cèc hoÆc than ®¸). Phèi liÖu ch¶y láng tõ lß ra ®−îc lµm l¹nh
nhanh b»ng n−íc vµ thu ®−îc b¸n thµnh phÈm lµ c¸c h¹t r¾n trong nh− thuû
tinh. B¸n thµnh phÈm sau khi r¸o n−íc ®−îc mang ®i sÊy kh« vµ nghiÒn mÞn,
s¶n phÈm thu ®−îc cã P2O5 tan trong axit xitic 2% ®−îc thùc vËt tiªu ho¸.
Trong s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y, chÊt phô gia chñ yÕu cho vµo quÆng
ph«tphat lµ c¸c d¹ng magiª silicat hydrat ho¸, nh− secpentin
3MgO.2SiO2.2H2O. Tû lÖ gi÷a quÆng ph«tphat vµ magiª silicat phô thuéc vµo
d¹ng vµ chÊt l−îng nguyªn liÖu. Ph©n l©n nung ch¶y cã c¸c thµnh phÇn kh¸c
nhau, tuy nhiªn ®Ó cã lo¹i s¶n phÈm cã ®é tan tèt nhÊt cÇn ph¶i gi÷ tØ lÖ mol
nh− sau: 9CaO.3P2O5.CaF2.9MgO.9SiO2. ViÖc lµm l¹nh nhanh khèi ph©n l©n
nãng ch¶y lµ mét giai ®o¹n quan träng cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, ¸p suÊt cña
n−íc lµm l¹nh cÇn gi÷ ë møc kh«ng nhá h¬n 0,4 - 0,5 MPa vµ møc n−íc dïng
lµm l¹nh kh«ng d−íi 15 - 30m3/T ph©n l©n nung ch¶y.
MÇu s¾c cña ph©n l©n nung ch¶y phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: nhiÖt ®é
cña qu¸ tr×nh nung ch¶y, thiÕt bÞ nung, vËt liÖu lãt lß, chÊt l−îng cña quÆng
ph«tphat vµ c¸c chÊt phô gia, c¸c t¹p chÊt trong nguyªn liÖu. Nh−ng yÕu tè
quan träng ®Ó gi÷ cho mÇu s¾c cña s¶n phÈm æn ®Þnh lµ duy tr× tû lÖ nhÊt ®Þnh
c¸c thµnh phÇn chÝnh cña phèi liÖu vµ nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh nung ch¶y. Tuy
nhiªn mµu s¾c vµ ®é hoµ tan cña ph©n l©n nung ch¶y lµ 2 tÝnh chÊt ®éc lËp víi
nhau.
Nghiªn cøu qu¸ tr×nh nung ch¶y phèt ph¸t thiªn nhiªn víi kho¸ng silic¸t
magiª, ng−êi ta ch−a ph¸t hiÖn ®−îc t¸c dông t−¬ng t¸c gi÷a c¸c cÊu tö ban
®Çu. Magiª còng kh«ng ®Ýnh vµo m¹nh tinh thÓ cña nh÷ng silicat canxi
phètph¸t. T¸c dông cña magiª ®−îc thÓ hiÖn chñ yÕu trong viÖc t¹o thµnh
nh÷ng magiª silic¸t dÔ ch¶y láng, ng¨n ngõa sù kÕt tinh cña flo apatit vµ
chóng cã kh¶ n¨ng lµm gi¶m ®é nhít cña phèi liÖu ®· ch¶y láng.
ViÖc chuyÓn phètph¸t thµnh tr¹ng th¸i hoµ tan trong axit xitric g¾n liÒn
víi sù t¹o thµnh tr¹ng th¸i thuû tinh v« ®Þnh h×nh.
19
§· x¸c ®Þnh ®−îc r»ng trong hÖ RO-Al2O3-SiO2-P2O5 nh÷ng thuû tinh
trong ®ã tû sè ph©n tö MgO vµ CaO b»ng 2 cã kh¶ n¨ng kÕt tinh nhá nhÊt.
Lµm l¹nh nhanh lµ ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt cña ®é tan P2O5 cao. Tèc ®é lµm l¹nh
cµng lín bao nhiªu, ®iÒu nµy ®¹t ®−îc b»ng c¸ch gi¶m ®−êng kÝnh giät phèi
liÖu ch¶y láng ®−îc tiÕp xóc víi n−íc, ®é tan cña P2O5 cµng cao bÊy nhiÖu. H¹
thÊp ®é nhít cña phèi liÖu ch¶y láng b»ng c¸ch nung qu¸ nhiÖt nã (cao h¬n
nhiÖt ®é nãng ch¶y kho¶ng 150oC cã kh¶ n¨ng h¹ thÊp ®−êng kÝnh cña giät
láng. Do ®ã trong thùc tÕ ng−êi ta tiÕn hµnh nung ch¶y phèi liÖu ë 1450 1500oC (nhiÖt ®é nãng ch¶y cña phèi liÖu 1250 - 1350oC). ViÖc lµm l¹nh
chËm phèi liÖu láng (®Æc biÖt thÊp h¬n 750oC, nghÜa lµ nhiÖt ®é chuyÓn P2O5
hoµ tan thµnh d¹ng kh«ng tan) sÏ h¹ thÊp nhanh chãng ®é hoµ tan cña P2O5.
Qu¸ tr×nh h×nh thµnh tr¹ng th¸i thuû tinh kh«ng nh÷ng chØ ®èi víi thµnh
phÇn phèt ph¸t mµ cßn thÊy ë nh÷ng thµnh phÇn kh¸c trong phèi liÖu nh−
CaO, MgO, SiO2..., nh÷ng thµnh phÇn nµy trong quÆng kho¸ng ë d¹ng kÕt tinh
rÊt khã tan nh−ng sau khi h×nh thµnh tr¹ng th¸i thuû tinh chóng cã thÓ hoµ tan
t−¬ng ®èi cao vµ cã hiÖu qu¶ vÒ mÆt ph©n bãn ®èi víi thùc vËt.
ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao vµ cã h¬i n−íc quÆng phèt ph¸t cã hiÖn t−îng
tho¸t kho¶ng 80% tæng l−îng flo ban ®Çu:
2 Ca5F(PO4)3 + SiO2 + H2O = 3 Ca3(PO4)2 + CaSiO3 + 2 HF
(1)
4 Ca5F(PO4)3 + 3 SiO2
(2)
= 6 Ca3(PO4)2 + 2 CaSiO3 + SiF4
20
- Xem thêm -