Tài liệu Nghiên cứu các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm hóa chất

  • Số trang: 56 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 58 |
  • Lượt tải: 0
tranphuong

Tham gia: 04/08/2015

Mô tả:

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 -