Đồ án tốt nghiệp
: Th.s
Quách Thị Phượng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCHGVHD
KHOA
HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
--------------- o0o ----------------

Đề tài : Thiết kế phân xưởng sản xuất supe đơn với
năng suất 300.000 tấn/năm.

Cán bộ hướng dẫn

Sinh viên: Đỗ Quang Huy
Số hiệu sinh viên: 20103158
Lớp: KTHH5

Th.S Quách Thị Phượng

Khóa: 55

HÀ NỘI - 20…

Hà Nội, tháng 3/2008

SVTH : Đỗ Quang Huy


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT VÔ CƠ
_______o0o_______

NHIỆM VU

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Đỗ Quang Huy
MSSV : 20103158
Lớp: Công nghệ vô cơ - Khóa: 55
1. Đầu đề thiết kế
Thiết kế phân xưởng sản xuất supe đơn với năng suất 300.000 tấn/năm.
2. Số liệu ban đầu
Thành phần của quặng apatit (quặng nguyên khai - tính theo thành phần quặng
khô)
Thành
phần

P2O5

CaO

F

Al2O3

Fe2O3


CO2

MgO

SiO2

H2O

Tổng

Khối
lượng

33,4

48,5

2,6

1,2

1,5

3,5

2,1

3,7


3,5

100

Thành phần của quặng apatit (quặng tuyển ẩm)
Thành
phần

P2O5

CaO

F

Al2O3

Fe2O3

CO2

MgO

SiO2

H2O

Tổng

Khối
lượng


32,2

40,3

3,1

1,3

0,9

1,1

1,6

2,5

16,8

100

3. Nội dung tính toán và thuyết minh
- Giới thiệu về sản phẩm, các nguyên liệu sản xuất
- Cơ sở hóa lý quá trình sản xuất supe đơn
- Chọn và biện luận dây chuyền, thiết bị
- Tính kỹ thuật:

SVTH : Đỗ Quang Huy



Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

+ Tính cân bằng chất và cân bằng nhiệt toàn phân xưởng
+ Tính kích thước chủ yếu của thiết bị chính
+ Tính và chọn thiết bị phu
4. Yêu cầu bản ve
- Bản vẽ dây chuyền sản xuất supe đơn (A0)
- Bản vẽ chi tiết phòng hóa thành (A0)
- Bản vẽ chi tiết máy nghiền bi (A0)
5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
6. Ngày hoàn thành:
Trưởng bộ môn

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS La Thế Vinh

Quách Thị Phượng

SVTH : Đỗ Quang Huy


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................5

LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................. 1
PHẦN A - TỔNG QUAN.............................................................................................2
2. LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SUPE ĐƠN.................................8
2.1.2 Sản xuất superphotphat đơn............................................................................................................ 10
2.1.3 Các thao tác bổ sung làm tăng chất lượng superphotphat................................................................13

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng.......................................................................................13
2.2.1. Lượng axit sunfuric lý thuyết và đặc thù phản ứng phân hủy.........................................................13
2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ axít sunfuric:............................................................................................ 16
2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ axít:.......................................................................................................... 16
2.2.4 Ảnh hưởng của độ mịn bột quặng apatit:........................................................................................ 16
2.2.5 Phản ứng của các tạp chất trong quặng:..........................................................................................16
2.2.6 Cường độ khuấy trộn:..................................................................................................................... 17
2.2.7 Thời gian lưu của bùn trong thiết bị hỗn hợp:................................................................................. 17

3- CHỌN VÀ BIỆN LUẬN DÂY CHUYỀN, THIẾT BỊ.........................................18
3.1- Chọn thiết bị.....................................................................................................18
3.2- Thuyết minh dây chuyền..................................................................................23

SVTH : Đỗ Quang Huy


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè. Em xin gửi lời cảm
ơn chân thành đến Th.s Quách Thị Phượng , giảng viên Bộ môn Công nghệ các hợp

chất vô cơ - trường ĐHBK Hà Nội người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong
suốt quá trình làm khoá luận.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐHBK Hà Nội
nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ các hợp chất vô cơ nói riêng đã dạy
dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em
có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình
học tập.
Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Bộ môn Công nghệ các hợp
chất vô cơ thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tuc thực hiện sứ mệnh cao đẹp của
mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Hà Nội, ngày 9 tháng 6 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Đỗ Quang Huy

SVTH : Đỗ Quang Huy


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng
LỜI NÓI ĐẦU

Phân hóa học hay phân vô cơ là những hóa chất chứa các chất dinh dưỡng thiết
yếu cho cây được bón vào cây nhằm tăng năng suất, có các loại phân bón hóa học
chính: phân đạm, phân lân, phân kali, phân phức hợp, phân hỗn hợp và phân vi lượng
Phân bón đối với ngành nông nghiệp nước ta là rất quan trọng. Các công ty phân bón
nước ta chưa đáp ứng được nhu cầu phân bón cho cây trồng, hàm lượng các chất dinh
dưỡng trong đất ngày càng nghèo nàn, nên cần phải cung cấp một lượng lớn phân bón
cho đất giúp cây trồng phát triển và cho năng suất cao.
Trong các loại phân bón thì Supe phốt phát có một vị trí quan trọng. Nó thuộc

loại phân lân, bổ xung P2O5 cho đất và cây trồng để nâng cao năng xuất và chất lượng
nông sản. Supe có hai loại supe đơn và supe kép, trong đó supe đơn có thành phần
chính là mônô canxiphốtphát Ca(H2PO4)2.H2O và canxisunphát. Việc sản xuất supe
đơn phù hợp với điều kiện công nghiệp và trình độ sản xuất ở nước ta. Trong supe
đơn có thành phần canxisunphat vừa làm giảm chất lượng của phân bón vừa gây cằn
cho đất vì vậy nó là thành phần không có ích trong supe đơn. Ở nước ta hiện nay có
hai công ty lớn sản xuất supe đơn ở Lâm Thao và Long Thành vẫn không đáp ứng đủ
nhu cầu tiêu dùng trong nước.
Trong bản đồ án này em được giao nhiệm vu “thiết kế dây chuyền sản xuất
supe phốt phát đơn năng suất 300000 tấn/ năm “ là một đề tài rất hay và hữu ích. Sau
một thời gian nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu, cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô và
các bạn đã giúp em đã hoàn thành bản đồ án này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân
thành tới các thầy cô giáo trong bộ môn. Đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn của Th.S
Quách Thị Phượng đã dành nhiều thời gian giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Do thời gian có hạn, nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em mong muốn
nhận được những ý kiến giúp đỡ của thầy cô, và những ý kiến đóng góp của các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn
Hà Nội, tháng 6 năm 2015
Sinh viên
Đỗ Quang Huy

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng


PHẦN A - TỔNG QUAN
1. GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU BAN ĐẦU VÀ SẢN PHẨM THU ĐƯỢC.
1.1 Thành phần nguyên liệu sản xuất supe đơn.
Nguyên liệu để sản xuất supe đơn gồm có quặng chứa phốtpho và axít
sunfuric.
Quặng chứa phốt pho bao gồm các loại: apatit, phốt phát thiên nhiên; Ở nước
ta để sản xuất supe đơn quặng được dùng chủ yếu là apatit.
1.1.1 Apatit.
Người ta gọi apatit là khoáng có thành phần chủ yếu là floapatit, được biểu thị
bởi công thức chung Ca10R2(PO4)6 hoặc rút gọn Ca5R(PO4)3 .
R là F, Cl, OH hoặc CO 3. Phổ biến nhất là floapatit Ca 10F2(PO4)6; ít gặp
Hyđroxylapatit; rất hiếm Cloapatit, đôi khi một bộ phận canxi được thay thế bởi các
kim loại như: Ba, Sr, Mg, Mn, Fe.
Tỷ trọng của apatit 3,18 ÷ 3,21 g/ cm3; nhiệt độ nóng chảy 1400 ÷ 15700C;
không tan ở trong nước.
Ở nước ta mỏ apatit Lào Cai có trữ lượng rất là lớn, hàng tỷ tấn, phẩm chất
quý, ngoài thành phần chủ yếu còn có các tạp chất khác. Quặng được chia làm ba loại:
Quặng loại I: Loại quặng giầu này gồm phần lớn là floapatit, hàm lượng P 2O5
trung bình lớn hơn 30%.Vốn là phốtphát trầm tích, đã bị biến chất nhẹ, các tinh thể flo
apatít kết tinh ở dạng tinh thể nhỏ, đôi khi khó nhận ra (ẩn tinh), với kích thước 0,008
÷ 0,02 mm.
Quặng loại II: Quặng loại II có hàm lượng P 2O5 bình quân từ 18 ÷ 26%. Trong
quặng I lâu nay trở về Lâm Thao, thường lẫn một ít quặng loại II, ở dạng cuc to, rắn.
Hiện nay quặng loại II cấp cho sản xuất phân lân nung chảy.
Quặng loại III: hàm lượng P 2O5 bình quân là 12 ÷ 18%, sau khi tuyển nổi sẽ
thu được quặng loại 3 có cỡ hạt 0,06mm, hàm ẩm 18% - 22% .

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 2



Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Apatit loại I chiếm 90÷ 98% khoáng floapatit. Nhờ đó ngành công nghiệp sản
xuất phân lân, supe phốt phát và các hợp chất phốt pho của nước ta có nguồn nguyên
liệu dồi dào.

1.1.2 Axít sunfuric.
Axít sunfuric là nguyên liệu chính để sản xuất supe phốtphát thường sản xuất
trực tiếp axít cung cấp cho sản xuất supe phốtphát. Trong hoá học axít sunfuríc được
xem là hợp chất của Anhyđríc sunfuríc với nước, công thức hoá học SO 3.H2O hoặc
H2SO4 , khối lượng phân tử : 98,8 (g). Axít thu được có nhiều sản phẩm gồm: mono
hyđrat, olêum, axít loãng thì có tính ăn mòn mạnh, axít đặc thì có tính thu động. Là
chất lỏng không màu, sánh, có p = 1,8305 (g/ cm 3), kết tinh ở áp suất thường( 760
mmHg) đến 2920C axít H2SO4 bắt đầu sôi.
Phân bón hóa học là nơi tiêu thu axit Sunfuric nhiều trên thế giới, vì thế sự phát
triển phân bón đồng nghĩa với sự gia tăng lượng axit Sunfuric. 14-18% axit H 2SO4
dùng cho sản xuất amonisunphat, phần còn lại sản xuất phân bón photphat. Việc sử
dung axit Sunfuric nảy sinh vấn đề làm cạn kiệt nguồn dự trữ S trên thế giới nên hiện
tại đang phát triển sản xuất phân bón sử dung axit khác : HCl, HNO3... Axit Sunfuric
60-70% được sử dung trong sản xuất Superphotphat đơn, hàm lượng chính xác phu
thuộc chất lượng photphat tự nhiên và công nghệ sản xuất
Về hàm lượng tạp chất : điều kiện về hàm lượng tinh chế nghiêm ngặt trước khi
1 lượng lớn kim loại Al, Fe tạo muối không tan. Do vậy có thể sử dung H2SO4 sản xuất
từ quá trình buồng mà không cần tinh chế trước. Axit Sunfuric sản xuất theo quá trình
tiếp xúc được sử dung rộng rãi hơn, nhiều ưu điểm hơn. Tuy nhiên việc sử dung axit
theo quá trình tháp, buồng kinh tế hơn. Để tránh chi phí phu cho vận chuyển axit và có

thể làm tăng phí tổn sản xuất Superphotphat, cần đặt nhà máy sản xuất axit cạnh nhà
máy super.
Cần lưu ý: axit dùng trong sản xuất super phải khống chế chất bay hơi độc hại. Ở
các nước có nghành công nghiệp hóa học phát triển, người ta sử dung lượng lớn H 2SO4
thải để sản xuất do Superphotphat đơn , do axit thải giá thành thấp, sử dung chúng
kinh tế hơn. Một lượng lớn axit thải tạo ra trong công nghiệp hữu cơ có từ tổng hợp

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

chất tẩy giặt, phẩm nhuộm, thuốc... từ công đoạn nitrat hóa, công nghệ cao su tổng hợp
và từ một số nguồn khác có thể sử dung trong sản xuất superphotphat đơn. Muốn có
axit nồng độ thích hợp từ axit nồng đồ thấp hơn, có thể trộn với axit nồng độ cao hơn,
việc cô đặc axit tốn kém, nảy sinh nhiều vấn đề không kinh tế.
Vận chuyển và bảo quản axit Sunfuric : Các bình chứa bằng thép có thể được sử
dung để vận chuyển axit nồng độ > 75%. Các bình chưa axit được nạp và tháp ra qua
nút ở phía trên. Để vận chuyển và bảo quản axit Sunfuric cần tránh nồng độ có điểm
kết tinh cao. Khi sử dung axit có nồng độ < 78%, bình chứa phải bọc lót Pb và nguyên
liệu là tương tự . Khi vận chuyển axit bằng tàu thủy: bình chứa hình xilanh thẳng
đứng. Bình chứa từ 1000-4000 tấn, phu thuộc mức độ bảo quản, thông thường sản xuất
phân bón cần tạo ra axit với lượng bảo quản đáp ứng yêu cầu sản xuất từ 7 tới 10 ngày
và cấp cho bên ngoài chu kì 15 ngày.
Khi pha loãng axit H2SO4
H2SO4 là chất lỏng nồng độ 100% có d = 1,8g/cm3, axit H2SO4 khan kết tinh ở 10,45

o

C, C = 0,338 kcal/g.độ C. pha loãng axit H2SO4 tỏa nhiệt, nhiệt pha loãng 22kcal/mol.
Q=

Trong đó

n.17860
n + 1,7983

Q :nhiệt pha loãng kcal/mol H2SO4
n : số mol nước với 1 mol axit

nhiệt pha loãng vi phân là hiệu số giữa nhiệt pha loãng ở nồng độ đầu và nồng độ cuối
n .17860
n .17860
Q −Q = 2
− 1
2 1 n + 1,7983 n + 1,7983
2
1
Nhiệt cũng được giải phóng khi trộn 2 axit có nồng độ khác nhau gọi là nhiệt trộn lẫn
Qx
Qx = Q3.( n1 + n2 ) – Q1. n1 – Q2. n2
Trong đó Q3 nhiệt pha loãng axit sau trộn
Q1, Q2 : nhiệt pha loãng axit đem trộn
n1, n2 : số mol H2SO4 ở axit sau trộn
Để tính toán lượng H2O cần thiết để pha loãng axit hay để thu được cùng nồng độ bằng
cách trộn 2 axit có nồng độ khác nhau người ta sử dung quy tắc hình chữ nhật


SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Đối với axit pha loãng với nước
a

c
c
a −c
a

0

Đối với pha loãng axit với axit
a

c–b
c

b

a−c
a −b


trong đó c – b là axit đậm đặc 1
a – c là axit đậm đặc 2
a – b là axit đậm đặc 3
a,b là % các axit ban đầu đem trộn
c là % axit thu được
lượng cần đem trộn với axit 1 là a – c
lượng cần đem trộn với axit 2 là c – b
Độ dẫn điện của H2SO4 có giá trị cực đại khi nồng độ 30%, 92%, cực tiểu 84%, 99,7%.
Độ dẫn điện tăng theo nhiệt độ

1.2 Sản phẩm thu được.
1.2.1 Supe phốt phát đơn.
Là phân bón photphat cơ bản cung cấp > 60% thị trường phốt phát trên thế giới
vào những năm cuối 1945 ( năm 1975 : 25%, 1988 : 17% ). Sự giảm này là do có
nhiều công nghệ sản xuất khác phát triển.
Hai nhà máy cung cấp lớn nhất là TVA, IFDC
Năm 1992 chiếm 16% sản lượng phân bón thế giới
Là phân bón photphat quan trọng mặc dù vai trò ngày càng giảm
SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Ở Việt Nam ,có nhà máy lớn ở Long Thành, Lào Cai, Lâm Thao, Cao Bằng
Ưu điểm của supe đơn :
+ Quá trình đơn giản đòi hỏi ít kỹ năng, chi phí đầu tư nhỏ

+ Những nhà máy quy mô nhỏ vẫn có hiệu quả kinh tế
+ Dễ thu hồivốn đầu tư % sử dung vốn cao
+ Hiệu quả của phân bón đã được khẳng định từ lâu, được sử dung làm phân
bón tiêu chuẩn so sánh phân bón khác
+ Supe đơn cung cấp 2 nguyên tố quan trọng là S vàCa mà trong 1 số đất
thiếu
Nhược điểm :
+ Hàm lượng P2O5 nằm trong phân bón thấp 16 – 22% tốn chi phí cho
việc phân bố sử dung làm giảm sản lượng sản xuất so với sử dung phân bón
có P2O5 cao hơn như TSP (super kép) .
Nguồn nguyên liệu :
Chất lượng quặng được quyết định chất lượng phân bón trong đó quặng có hàm
lượng P2O5 càng cao thì càng tốt. Hoạt tính hóa học có vai trò quan trọng, trường hợp
quặng kém hoạt động thì phải nghiền nhỏ
Quặng loại 1 có hoạt tính tốt hơn, loại 2 màu xámsản xuất ra có màu xanh lá
cây đậm
Việc sản xuất supe đơn là cực kỳ khó khăn khi sản xuất apatit có nguồn gốc núi
lửa do hợp chất Fe, và Al ở đây lớn. SiO2 ngoài việc giảm độ tan của P2O5 trong nước,
nó còn làm giảm chất lượng phân bón. Việc tằng tỉ lệ Ca / P 2O5 làm tăng tiêu tốn
H2SO4 tính cho 1 đơn vị P2O5 và làm giảm chất lượng phân bón. Các đá có hàm lượng
Cl- cao> 0,5 hoặc cao hơn có thể sử dung, không kèm theo nhược điểm do ăn mòn
không phải nhược điểm quan trọng trong sản xuất super đơn.

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 6


Đồ án tốt nghiệp


GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

1.2.2 Công thức hóa học của các thành phần trong supe photphat đơn

Ca(H2PO4)2.H2O

: Mono canxi photphat

H3PO4

: Axit photphoric tự do

FePO4

: Photphat sắt

AlPO4

: Photphat Nhôm

CaPO4

: Dicanxiphotphat

Ca5(PO4)3F

: Quặng apatit chưa phân hủy

CaSO4


: sunfat canxi

1.2.3 Tính chất hoá lý cơ bản của supe phôtphát đơn.
Supe phốt phát đơn là một loại bột tơi , xốp , có màu xám sẫm hoặc xám nhạt ,
trọng lượng từ 1,1 ÷ 1,5 T/m3.
Hàm lượng các hợp chất phốt phát chứa trong supe phốt phát được tính ra phần
trăm anhyđrít phốtphoríc tức là phần trăm P2O5.
Phần P 2O5 trong supe phốt phát ở dạng hoà tan trong nước (P 2O5 hoà tan trong
nước) gồm có mônô phốtphát canxi và axit phôtphoric tự do.
Các phốt phát sắt, phốt phát nhôm dicanxi phốt phát không hoà tan trong nước
mà hoà tan một phần hoặc hoàn toàn trong dung dịch xitratamôn , cây cối cũng có thể
hấp thu được nhưng chậm gọi là P2O5 hoà tan trong xitrat.
Chất lượng của supe phốt phát được đánh giá theo hàm lượng P 2O5 hữu hiệu
(dạng P2O5 mà cây cối có thể hấp thu được ) là tổng các dạng P 2O5 hoà trong nước và
P2O5 hoà tan trong xitrat, ngoài ra trong supe phốt phát còn chứa một phần P 2O5
không hoà tan trong xitrat nằm trong lượng apatit chưa được phân huỷ.
Tổng các dạng P 2O5 hữu hiệu và P2O5 không hoà tan trong xitrat hợp thành P 2O5
chung.

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Tỷ lệ phần trăm của P 2O5 hữu hiệu và P2O5 chung biểu thị mức độ phân hủy
apatit bởi axit sunfuric gọi là hệ số phân huỷ ( K ).


1.2.4 Ứng dụng của supe phốt phát đơn.
Supe phốt phát đơn được sư dung chính để làm phân bón có chứa phốt phát,
phốtpho chứa trong supe phốt phát ở thể dinh dưỡng làm tăng lượng bột ở các loại cây
có củ, có hạt, tăng lượng đường ở các cây có quả, làm cho cây cứng cáp, chống được
sâu bệnh. Nói chung là làm cho cây trồng phát triển khỏe mạnh, cho năng suất thu
hoạch cao đối với các cây công nghiệp và nông nghiệp.
Ngoài ra supe phốt phát đơn còn dùng để sản xuất các loại phân bón hỗn hợp PK hoặc NPK, dùng để sản xuất chất khoáng bổ xung thức ăn cho gia súc.

1.2.5 Tiêu chuẩn về supe photphat đơn
Supe photphat đơn sản xuất tại công ty supe photphat Lâm Thao bằng apatit
Lào Cai theo tiêu chuẩn nhà nước số TCVN14440-87 phải đạt tiêu chuẩn kỹ thuậy sau
Hàm lượng P2O5 hữu hiệu không nhỏ hơn 16,5%
Hàm lượng P2O5 tự do không lớn hơn 4%
Hàm lượng ẩm không lớn hơn 13%
Supe photphat phải tơi xốp màu xám không bị vón cuc không nhão bết.
2. LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SUPE ĐƠN.
Muc đích của công nghệ sản xuất là chuyển P từ dạng không tan trong nước
sang dạng tan đượcvà tan ít trong axit, cây trồng có thể hấp thu được. Supephotphat là
phân bón có cấu tử hoạt động tan trong nước trong đó Photphat dưới dạng
monocanxiphotphat Ca(H 2PO4)2
Phản ứng xảy ra khi phân hủy quặng có dạng :
Ca5X(PO4)3 + 7H2SO4 = 3Ca(H2PO4)2 + 7CaSO4 + 2HX
Quặng và axit được tính toán dung theo phương trình. Quặng được sấy khô và
nghiền tới cỡ hạt thích hợp. Axit với nồng độ xác định. Giá trị tối ưu của 2 nguyên tố

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 8



Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

xác định bởi chất lượng và tính chất hóa lý của quặng. Nồng độ tối ưu để phân hủy
quặng bằng H2SO4 xác định bằng thực nghiệm.
Hoạt tính hóa học của quặng xác định bằng cỡ hạt
Tốc độ phản ứng tăng khi tăng diện tích bề mặt riêng, tuy nhiên không nên
nghiền quá nhỏ do tốn chi phí, thường trong sản xuất supe đơn nghiền quặng tới cỡ
0,075 – 0, 15 mm
Nồng độ H2SO4 sử dung trong sản xuất thay đổi trong khoảng 60 – 70% phu
thuộc vào chất lượng của quặng photphat và quá trình sử dung
Nhiệt độ tối ưu trong sản xuất thay đổi từ 40 – 80 oC, xác định bằng chất lượng
quặng, có hiệu chỉnh để bù cho nhiệt
Điều kiện tối ưu để 2 cấu tử nguyên liệu phản ứng còn phu thuộc vào dạng thiết
bị chẳng hạn cỡ hạt được xác định bằng cường độ và thời gian trộn, nhiệt độ và nồng
độ thích hợp của axit. Các điều kiện này ảnh hưởng tới nhiệt độ đạt được ở khối
supephotphat đảo trộn, tốc độ bay hơi nước.
Các giai đoạn chính của sản xuất supephotphat
a, Chuẩn bị nguyên liệu
Nghiền và sấy quặng photphat
Hiệu chỉnh nhiệt độ và nồng độ axit H2SO4
b, Sản xuất supe đơn
Định lượng quặng photphat và lượng axit H2SO4
Trộn các cấu tử
Đóng rắn vữa supephotphat
Hoàn thành phản ứng
Trung hòa axit tự do và nghiền quặng supephotphat
c, Các thao tác bổ xung làm tăng chất lượng supe

Amon hóa supephotphat
Nghiền, tạo hạt supe

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

2.1 Các giai đoạn chính của sản xuất superphotphat đơn
2.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu
Nghiền và sấy quặng theo yêu cầu sử dung.
Chuẩn bị axit: hầu hết các dạng axít đều có thể sử dung. Tiếp xúc, buồng chì,
tháp. Axít thải có nhiều tạp chất khác.Có nhiều axít H2SO4 ở nhà máy axít ở nhà máy
xút Việt Trì để làm khô khí trước khi sử dung . Tuy nhiên không nên dùng H 2SO4 thải
từ luyện kim do hàm lượng sắt cao. Nếu axít sản xuất có nồng độ cao hơn thì trộn
thêm bằng nước.Còn khi axít có nồng độ loãng thì cô đặc hoặc trộn với axít với nồng
độ cao hơn. Nhiệt độ cần thiết cho quá trình.Trường hợp chỉ sử dung một loại axít,
chuẩn bị rất đơn giản, vận hành dạng dòng chảy liên tuc.
Các axít khi sử dung có nồng độ biến thiên hay các axít thải từ các nguồn gốc
khác cần điều chỉnh đến nồng độ không đổi bằng cách trộn và tách các tạp chất cặn
không tan, tạp chất dễ bay hơi độc hại ở các xưởng trường hợp. Điều này là cần thiết
để tạo ra axít có chất lượng tốt. Nồng độ và nhiệt độ axít H2SO4 rất quan trọng, phải
tuân thủ nghiêm ngặt.
2.1.2 Sản xuất superphotphat đơn
Việc cân đong nguyên liệu phải đảm bảo cấp nhiệt cho nhà máy theo một lượng
không đổi hoặc tỷ số thích hợp nhất giữa axít H2SO4 và quặng tương ứng với kiểu vận

hành liên tuc hay gián đoạn.
Do việc sản xuất supe chất lượng tốt phu thuộc lớn vào tính chính xác của việc
xác định tỷ lệ các cấu tử nên dung cu đo lường phải có độ chính xác cao nhất.
Giai đoạn thứ nhất của quá trình sản xuất là trộn axít H2SO4 với quặng phốtphát
thu được tiếp xúc trực tiếp giữa hai pha. Phản ứng xảy ra mãnh liệt và tỏa nhiệt
mạnh .Nhiệt trộn tăng hơn 100 oC cho dạng huyền phù, giải phóng một thể tích lớn hơi
nước chứa hợp chất bay hơi được như: HF,SiF4. Thông thường tăng cường độ khuấy sẽ
làm tăng tốc độ phản ứng, thời gian khuấy trộn được xác định bằng... Các điều kiện
này ảnh hưởng tới giai đoạn thứ 2 của quá trình khi huyền phù bắt đầu đông cứng do
kết quả việc tạo thành và kết tinh các muối từ phản ứng.
Phương trình tổng quát :

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

2Ca5(PO4)3X + 7H2SO4 = 3Ca(H2PO4)2 + 7CaSO4+ 2HX (1)
Ở giai đoạn 1 của phản ứng, axít H3PO4 và CaSO4 được tạo thành theo phản ứng
(2)
Ca5(PO4)3X + 5 H2SO4 = 3H3PO4 +5CaSO4 + HX (2)
Giaiđoạn 2, H3PO4 phản ứng với lượng phốtphát mới tạo Ca(H2PO4)2
Ca5(PO4)3F +7 H3PO4 = 5 Ca(H2PO4)2 + HX

(3)


Giai đoạn 2 xảy ra chậm hơn nhiều theo chiều giảm hàm lượng các cấu tử ban
đầu trong hỗn hợp phản ứng xảy ra theo phương trình (3) kèm theo kết tinh các muối
dạng bền. Việc đóng rắn bùn supephốtphát xảy ra ở thùng hóa thành hay ở thiết bị vận
hành liên tuc hoặc từng mẻ xảy ra ở điều kiện nhiệt độ xác định, có tách một phần ở
ẩm của khối chất rắn bùn supe. Giai đoạn này phu thuộc đặc biệt vào bản chất quặng
và đặc điểm công nghệ của quá trình. Các phản ứng này hoàn thành khi lưu trữ bán
thành phẩm trong thùng hóa thành 7- 25 ngày gọi là giai đoạn làm chín.Khi ủ, phản
ứng xảy ra chậm. Sự làm chín supe, do việc cần kết tinh các muối nên cần đảo trộn
supephốtphát có lặp lại ở giai đoạn đầu quá trình ủ chín để tăng tốc độ phản ứng. Để
đạt độ chuyển hóa cao, axít phải được lấy dư so với lý thuyết. Hiệu suất chuyển hóa…
Axít tự do sau làm chín từ 4- 10%. Sự tăng khối lượng của axít của supe có thể độc
hại với cây trồng nên cần trung hòa hàm lượng axít tự do <4% ( supe phốtphát bột và
<2% với supe phốtphát viên). Làm chín kết thúc hoặc khi chế tạo thành các dạng phân
bón khác.
Có thể trung hòa supe bằng các phốtphát tự nhiên ,mịn, hàm lượng cacbonat
cao ví du: Moroco phốtphorit, canxi cacbonat hoặc đôlômit. Việc sử dung này có ưu
điểm là tăng hàm lượng P2O5 hữu hiệu. Các quặng apatit như tinh quặng apatit của
Kola, tinh quặng apatitViệt Nam không thích hợp cho việc trung hòa do… Một số ưu
điểm của việc sử dung quặng đôlômit là đưa thêm chất dinh dưỡng Mg. Tuy nhiên cần
thiết lập điều kiện tối ưu khi sử dung đôlômit vì khả năng kết khối tăng, hút ẩm tăng.
Dựa vào phản ứng (2) và (3), lý thuyết có bao nhiêu % quặng tác dung với axít
2SO4, H3PO4.

H

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 11



Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Trường hợp X là flo thì các giai đoạn phản ứng là:
-

Giai đoạn 1 và phản ứng tạo ra axit superphotphat H3PO4

Phản ứng hủy photphat tự nhiên xảy ra theo 2 giai đoạn
Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 + 2,5 H2O = 3H3PO4 +5CaSO4.0,5H2O + HF
Trong quá trình phản ứng nồng độ H2SO4 giảm và H3PO4 tăng quá trình này được xác
định như một hàm biến thiên nồng độ của axit H2SO4 và H3PO4
Sự tạo thành H3PO4 được xác định bởi việc cố định ion Ca2+ và sản phẩm kém tan,
phản ứng tiếp tuc cho đến khi toàn bộ ion sunfat chuyển thành dạng này để không tạo
ra các muối chứa photpho. Sự tồn tại đồng thời H2SO4 và Ca(H2PO4)2 là không thể do
chúng phản ứng với nhau. Phản ứng này xảy ra nhanh thuộc bản chất photphat và các
gốc khác. Huyền phù tạo thành khi trộn chuyên vào thùng hóa thành, ở đó chúng hóa
đặc ứng với lượng axit phản ứng 60-80% sau đó tạo thành khối rắn dễ vỡ
superphotphat. Việc kết tinh CaSO4 xảy ra ở thời gian này. Lưu lượng pha lỏng trong
huyền phù superphotphat kết tủa trong quá trình phản ứng ở thùng hóa thành do xảy ra
giai đoạn 2 của quá trình.
-

Giai đoạn 2 này xảy ra với tốc độ thấp hơn nhiều
Ca5(PO4)3F +7 H3PO4+ 5 H2O = 5 Ca(H2PO4)2). H2O +HF

Tốc độ phân giải ở giai đoạn II chậm và kéo dài do những nguyên nhân sau:
Những hạt quặng chưa phân giải là các hạt có kích thước lớn mà axít H 3PO4 lại là axít
chủ yếu. Lượng canxisunphát kết tinh ra quá nhiều làm cho axít H 3PO4 khó tiếp xúc

với hạt quặng. Môno canxisunphát tan trong dung dịch H 3PO4 sẽ dần dần tạo thành
dung dịch bão hoà, dẫn đến làm giãm hoạt độ của ion H+ trong pha lỏng, và tăng độ
nhớt của dung dịch. Môno canxisunpháttạo thành vỏ mịn bao bọc hạt quặng làm giảm
sự tiếp xúc pha.

Phản ứng xảy ra sau khi có sự đóng rắn của super và tiếp tuc trong giai đoạn ủ
vài ngày đến hàng tuần.
PT tổng cộng của 2 giai đoạn trên là :
2Ca5(PO4)3F + 7 H2SO4 + 7,5 H2O = 3 Ca(H2PO4)2). H2O +7CaSO4.0,5H2O + 2HF
SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 12


Đồ án tốt nghiệp

-

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Giai đoạn kho ủ
Đây là thời kỳ tái phân giải apatit.
Quá trình biến đổi rất chậm, khả năng tăng nhanh quá trình và mức độ phân

huỷ đạt được của nguyên liệu gắn liền với sự biến đổi thành phần pha của tập hợp
phốt phát trong supe phốtphát, nghĩa là thành phần hỗn hợp giữa pha lỏng và pha rắn.
Vì nhiệt độ của khối supe trong phòng hoá thành là 110÷ 1200C, dung dịch H3PO4 bị
bão hoà bởi Ca(H2PO4)2.H2O và quá trình phân giải apatit xem như đã ngừng lại trong
khi đó mức phân huỷ apatit mới đạt từ 85 ÷ 87%. Để có thểtiếp tuc phân huỷ apatit
đạt tới 94÷ 96% thì cần phải làm lạnh supe đến 40 ÷ 500C.


2.1.3 Các thao tác bổ sung làm tăng chất lượng superphotphat
Axít tự do có thể trung hòa bằng NH3...Cùng với việc giảm axít tự do, việc
ammoniac hóa còn làm tăng chất lượng supe do đưa thêm Nitơ vào. Việc cải thiện tính
chất vật lý của supephốtphát là do việc trung hòa axít tự do. Điều này do có sự bay
hơi nước khi trung hòa. Việc cố định phần nước ẩm có trong đicanxiphotphat dạng
nước kết tinh và canxiphotphat.
Việc tạo viên supe cũng làm tăng tính chất vật lý của supe. Supe dạng bột viên
kích thước 2-4 mm chịu được cáp lực cơ học. Độ bền này đạt được bằng sấy một phần
hoặc kết hợp vê viên với ammoniac hóa. Tạo hạt làm giảm diện tích bề mặt riêng,
giảm độ hút ẩm và khuynh hướng đóng tảng của chúng. Kết quả có thể phân phối, bảo
quản bởi người tiêu dùng, dễ sử dung, tăng hiệu quả kinh tế nông nghiệp.
Ca(H2PO4)2 + 2NH3  CaHPO4 + (NH4 )2HPO4 ( DAP)
Ca(H2PO4)2 + NH3  CaHPO4 + NH4H2PO4
( MAP)

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.1. Lượng axit sunfuric lý thuyết và đặc thù phản ứng phân hủy
Giá trị của quặng photphat phu thuộc vào hàm lượng của P2O5 của chúng và
lượng tạp chất.Tỷ số (Fe2O3 +Al2O3)/P2O5 .100 không được lớn giá trị 10- 12

.Trong

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 13


Đồ án tốt nghiệp


GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

đó đặc biệt quan trọng là giá trị cực đại của hàm lượng sắt oxit.Giá trị giới hạn cực đại
đối với tỷ số Fe2O3:P2O5 là 8%.
Một số khoáng photphat chứa Mg và một số tạp chất không mong muốn.Trong trường
hợp này tỷ số (MgO : P2O5).100 không được lớn hơn 6 – 7%.Các tỉ số này được s
ử dung để xem xét quặng có thể sử dung trong sản xuất superphotphat hay không?
Lượng axit H2SO4 tiêu tốn cần phải tính trước vì đây là yếu tố quyết định chi
phí.Tương tác axit lên quặng nhằm phá hủy mạng tinh thể photphat tạo các muối tan
được:Ca(H2PO4)2 và Ca2HPO4 tan được trong amoni xitrat.
Các tạp chất trong quặng tác dung với axit.TÍnh toán sơ bộ thì lượng axit H2SO4
được xác định theo hệ số tỷ lượng:Là lượng axit H2SO4 cần thiết để phá hủy mạng
lưới apatit.
Phương trình phản ứng:
2Ca5(PO4)3F + 7H2SO4 + 6,5 H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4.0,5H2O + 2HF (1)
Phương trình ion: PO43- + 2H2+ = H2PO4- tính toán đơn giản hơn
Theo phương trình 1 có 7 mol H2SO4 (686 g)
Tỉ số

3mol P2O5 (426g)

686
=1,610
426

là lượng tỉ lượng axit H2SO4 100% cần thiết cho một đơn vị khối lượng P2O5
Chẳng hạn tinh quặng apatit có hàm lượng P2O5 39% thì lượng H2SO4 tiêu
chuẩn bằng 1,610 + 39 H2SO4 cho 100g quặng.HF ạo thành ở phản ứng 1 phản ứng với
nephelite là tạp chất chính trong apatit giải phóng SiF4:
NaAlSiO4 + 10 HF


Na+ +2H+ +AlF63- +SiF4 +4H2O

không làm tiêu tốn H2SO4.
1,4 phần khối lượng HF tạo ra 1 phần NaAlSiO4. Lượng HF tạo thành là đủ để phân
hủy nephelite ít hơn 2% chứa trong tinh quặng apatit.Thường khi tính toán lượng
H2SO4 lý thuyết với tinh quặng apatit,các tạp chất.
Kết quả thu được :Lượng axit H2SO4. Thực tế là thay đổi theo quá trình sử dung
tuy nhiên 68-74 phần khối lượng H2SO4. Cho 100 phần apatit.Trong trường hợp
khoáng photphorit,photpho tồn tại trong khoáng này dưới dạng phi tinh thể cấu trúc

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

apatit. Việc tính toán lượng H2SO4 là tương tự như trên.Tuy nhiên với apatit lượng lý
thuyết H2SO4. ở đây còn bao gồm lượng tiêu tốn bã tạp chất theo phương trình sau:
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O
MgCO3 + H2SO4 = MgSO4 + CO2 + H2O
Lượng H2SO4 100% tiêu tốn cho một đơn vị khối lượng CO2, Fe2O3, Al2O3 và
P2O5 từ các phản ứng trên là:
Số

1 kg của các chất Cần tiêu tốn một


chất sau:

lượng H2SO4 100%

1

CO2

2,23

2

Fe2O3

0,61

3

Al2O3

0,96

4
P2O5
1,610
Tổng khối lượng của chúng bằng khối lượng axit H2SO4 theo lý thuyết.
Lượng H2SO4 thực tế sử dung lớn hơn tính toán từ 3-5% như trong trường hợp apatit.
Khi xem xét tạp chất của Flo ở phản ứng phân hủy tồn tại các phản ứng cân bằng sau:
2H2SiF6 + 12H2O = H4SiF8.12H2O + SiF4 (2)
H2SiF6 = H2F2 + SiF4 (3)

SiF4 giải phóng xem như sản phẩm phân ly của axit H2SiF6 .Áp suất riêng phần của
SiF4 tăng khi tăng nhiệt độ.Trong dung dịch H2SO4 loãng,việc giải phóng SiF4 bị hạn
chế.Việc tạo thành CaSO4 khan hay 0,5H2O làm hạn chế việc giải phóng Flo,đạt được
1/3 so với hàm lượng tổng.Trong dung dịch H2SO4 đậm đặc luôn tạo thành các muối
khan,quá trình phân ly xảy ra theo phản ứng (3).Việc tạo thành SiF 4 không tiêu tốn
H2SO4.
Các quá trình hiện tại có muc đích làm giảm lượng H2SO4 bằng cách tuần hoàn
H2SiF6 từ SiF4 .Flo chứa trong phân bón superphotphat dưới dạng F- hay silicflorua.Để
thiết lập điều kiện phân hủy cần khảo sát yếu tố hiệu suất và điều kiện phân hủy.Ngoài
thành phần của quặng,các yếu tố quyết định là lượng H2SO4 tỉ lượng.Các yếu tố khác
đặc biệt quan trọng trong việc lựa chọn công nghệ cũng cần được khảo sát sâu hơn.
Công thức xác định hệ số phân huỷ giai đoạn I:

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng
K1 = 70.

n
n0

K1 : mức phân huỷ giai đoạn I.
n, n0 : lượng axít tiêu chuẩn thực tế và lý thuyết.
2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ axít sunfuric:
Ảnh hưởng đến hoạt tính của axit và tốc độ xâm nhập của nó qua màng mỏng

canxi sunfat ( màng được tạo thành ở bề mặt hạt quặng )

2.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ axít:
Nhiệt độ axít đi vào phân huỷ quặng apatit được xác định tuỳ thuộc nồng độ
của nó. Nhiệt độ thích hợp với axít 64 ÷ 68% là 50 ÷ 600C. Nhiệt độ của axít trong
sản xuất về mùa hè thấp hơn mùa đông 5 0C. Khi nâng cao nhiệt độ axít từ 52 ÷ 700C
thì hàm ẩn trong supe phốtphát giảm 0,8%.
Nồng độ thích hợp, nhiệt độ, và lượng axít H2SO4 tiêu chuẩn được xác định đối
với mỗi loại quặng apatit bằng thực nghiệm.
2.2.4 Ảnh hưởng của độ mịn bột quặng apatit:
Thời gian cho phép lưu lại của bùn trong thiết bị hỗn hợp tuỳ thuộc vào thành
phần pha lỏng ở ngay lúc bắt đầu tác dung của các chất phản ứng.
Thường thời gian lưu lại của bùn không lớn để tránh đặc sệt làm mất độ linh
động.
2.2.5 Phản ứng của các tạp chất trong quặng:
Ngoài các phản ứng trên còn xảy ra các phản ứng phu do tạp chất trong
khoáng
CaSiO3 + H2SO4 = CaSO4 +H2SiO3
H2SiO3 + 2H2SiF6 = 3SiF4 + 3H2O
6HF + H2SiO3 = H2SiF6 + 3H2O
Ở tháp hấp thu flo, SiF4 hòa tan vào H2O tạo thành axit flosilicic.
SiF4 + 3H2O = H2SiF6 + SiO2. H2O

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 16


Đồ án tốt nghiệp


GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ < 80 độ C. silacagen tạo thành kết tủa ở thùng hóa
thành và đường ống dẫn khí.Hầu hết quặng photphat chứa tạp chất ion Fe 2+, Fe3+,...(R),
ion này phản ứng với axit, sắt sunfat.
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O
Fe2O3 + 2H3PO4 = 2FePO4 + 3H2O
Pha rắn tách ra chủ yếu ở dạng FePO4 và tương tự nhôm cũng được tách ra
dưới dạng phốt phát.
Sự có mặt của nhôm và sắt trong nguyên liệu làm xấu phẩm chất supe phốt
phát sắt và nhôm trong sản phẩm chỉ một phần tan trong amôno xitrát. Do vậy hàm
lượng P2O5 tan trong nước của supe bị giảm.
Theo 1 số nghiên cứu, ở superphotphat chín, R2O3 tạo thành hợp chất có dạng
[CaH2R(PO4)2] khi phản ứng với axit H2SO4
H2SO4 + R2O3 + 2Ca(H2PO4)2 = [CaH2R(PO4)2] + 3H2O + CaSO4

2.2.6 Cường độ khuấy trộn:
Việc trộn sẽ làm mất khả năng gây ra bão hoà tại chỗ canxi sunphat, ở nơi cho
quặng và axít vào. Nó giúp cho quá trình khuyếch tán axít tới bề mặt các hạt quặng.
Do đó, tăng cường độ trộn sẽ tăng được độ phân huỷ quặng. Nhưng nếu cường độ trộn
mạnh quá, sự cọ sát giữa pha lỏng và pha rắn sẽ kém đi, làm giảm hiệu suất phân huỷ.
Hiện tượng này sảy ra đối với các hạt quặng nhỏ trước. Vì vậy, giữa cường độ trộn và
độ mịn của quặng có quan hệ chặt chẽ. Cường độ thích hợp với từng độ mịn của
quặng được xác định bằng thực nghiệm.

2.2.7 Thời gian lưu của bùn trong thiết bị hỗn hợp:
Thời gian cho phép lưu lại của bùn sệt trong thiết bị hỗn hợp tuỳ thuộc vào
thành phần pha lỏng ở ngay lúc bắt đầu tác dung của các chất phản ứng.

SVTH : Đỗ Quang Huy


Page 17


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Việc cung cấp quặng và axit liên tuc , đồng thời bùn tạo thành không ngừng
chảy ra qua tấm chắn sẽ giữ cho bùn sệt có một thể tích không đổi trong thiết bị trộn.
Thường thời gian lưu lại của bùn không lớn để tránh đặc sệt làm mất độ linh động.

3- CHỌN VÀ BIỆN LUẬN DÂY CHUYỀN, THIẾT BỊ
3.1- Chọn thiết bị
Có thể tóm tắt quá trình sản xuất supe phốt phát đơn như sau: Ta dùng quặng
nguyên khai chưa nghiền sấy, nên phải thêm công đoạn nghiền sấy quặng. Sau đó trộn
quặng với axít sunfuríc trong thùng trộn để nhận được khối phản ứng ở dạng bùn, giữ
bùn này trong thiết bị hoá thành cho tới khi kết lại, sau đó đánh tơi và đưa vào kho
trong một số ngày để các phản ứng gần như hoàn toàn.
Như vậy, lưu trình sản xuất gồm các công đoạn: Sấy nghiền quặng, trộn các
nguyên liệu, ủ kết lại trong thiết bị và ủ chín trong kho.

3.1.1- Máy nghiền bi:
Để nghiền mịn quặng phốt phát ta dùng máy nghiền bi. Máy nghiền bi dễ chế
tạo, và có thể nghiền các vật liệu có độ cứng khá cao. Nhưng nó có nhược điểm là
cồng kềnh, có tiếng ồn lớn, khi không đủ tải vẫn tiêu thu một công suất đáng kể.

 Cấu tạo:
-


Buồng nghiền là thùng rỗng trong có chứa bi và quặng cần nghiền.

-

Vỏ thùng bằng thép, trong có lót chống mà mòn và chống ồn.

-

Máy quay được nhờ động cơ điện và hệ thống bánh răng truyền động.

-

Bi có nhiều kích thước khác nhau từ ∅30 đến ∅60 mm, khối lượng bi và
loại bi cần phối hợp theo tỷ lệ thích hợp cho từng loại máy nghiền.

-

Bi bằng kim loại có độ bền cơ cao ( gang đặc biệt).

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 18


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Ví dụ khối lượng bi dùng cho một máy nghiền bi:
Đường kính


%

Tấn

(mm)
60
50
40
30

15
20
30
20

1,8
2,4
3,6
2,4

 Nguyên lý hoạt động:
-

Quặng được định lượng vào máy nghiền bi.

-

Khi thùng quay, dưới tác dung của lực ly tâm bi và quặng bị áp sát vào mặt
trong của vỏ thùng nâng lên một độ cao nhất định rồi quặng và bi rời thành

thùng rơi tự do xuống sẽ va đập và chà sát vật liệu; nghiền quặng thành hạt
nhỏ.

-

Có 1 đường dẫn nước để bổ xung lượng ẩm vào cho quặng để quá trình
nghiền sẩy ra dễ dàng

-

Phía trên máy nghiền bi đặt một sàng phân ly tĩnh.

-

Thiết bi phân ly tĩnh làm việc theo nguyên lý: nước và quặng vào thiết bị
theo phương thẳng đứng đập vào phần côn bên trong thiết bi; khi đó các
hạt quặng lớn bị rơi xuống quay lại nghiền bi. Quặng mịn được bơm vào
thiết bị định lượng quặng sau nghiền.

-

3.1.2- Thiết bị trộn
Thùng hỗn hợp để thực hiện phản ứng quặng với axít sunfuric.

Hiện nay phổ biến nhất co 3 kiểu thiết bị trộn sau:
-

Thùng nằm ngang, có cánh khuấy

-


Hình phễu, không có cánh khuấy

-

Loại dung tích nhỏ, có cánh trộn cao tốc

Ta chọn thiết bị thùng nằm ngang, có cánh khuấy:

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 19


Đồ án tốt nghiệp

GVHD : Th.s Quách Thị Phượng

Thùng gồm 3 ( hoặc 4) hình tru tương ứng với mỗi hình tru là một cánh khuấy.
Vỏ ngoài bằng thép trong có lớp lót bằng vật liệu chịu ăn mòn và mài mòn. Cánh
khuấy kiểu mái chèo, vật liệu là hợp kim đặc biệt bền mài mòn và bền trong axít, có
thể bọc cao su chống ăn mòn. Cánh khuấy hoạt động nhờ mô tơ truyền động, cánh
khuấy có thể bố trí lệch nhau, tốc độ cánh khuấy khác nhau.
Truc cánh khuấy có thể đặt nằm ngang hay thẳng đứng. Đáy thùng hình lòng
máng. Thành thùng lên cao hơi thu hẹp lại. Việc trộn chủ yếu sảy ra ở phần rộng và
sâu của thùng, phần thể tích còn lại có tác dung trộn thêm. Thời gian lưu của bùn
trong thùng trộn từ 2÷ 5 phút. Bùn có độ linh động được đẩy từ chỗ nạp liệu và ra
khỏi thùng trộn nhờ hệ thống cánh khuấy. Để điều chỉnh lượng bùn ở cuối thùng có
đặt tấm ngăn chảy tràn sang phòng háo thành để phân huỷ tiếp tuc.
Khi thay đổi các yếu tố như: Loại quặng phôtphát, loại axít sunfuric,… thì

phải thay đổi thời gian lưu lại của bùn trong thiết bị trộn, và đôi khi cả số vòng quay
của cách khuấy. Trong một thùng trộn, số vòng quay của từng cánh khuấy có thể khác
nhau, chiều quay cũng có thể ngược nhau.
3.1.3- Phòng hoá thành
Khi dây chuyền sản xuất không có phòng hoá thành thì sẽ có nhược điểm sau:
Khí flo tự bay ra gây ô nhiễm không khí, vận tốc phân huỷ tiếp tuc chậm do nhiệt của
phản ứng bị thất thoát.
Phòng hoá thành nhằm muc đích lưu supe lại trong một thời gian để thực hiện
quá trình phân huỷ quặng triệt để. Tuỳ theo năng xuất yêu cầu mà thiết kế hoặc chọn
phòng hoá thành. Thông số kỹ thuật của phòng hoá thành cần phải xác định là: Năng
xuất, đường kính, chiều cao, đường kính ống trung tâm, đương kính dao cắt, độ dày
của thành, nắp phòng và vật liệu chế tạo phòng hoá thành. Tốc độ quay của phòng hoá
thành ảnh hưởng đến thời gian lưu của sản phẩm và mức độ phân hủy supe.
Có nhiều loại thiết bị hoá thành hoạt động liên tuc như:
-

Kiểu băng tải

-

Kiểu thùng quay

-

Kiểu khối phản ứng chuyển động thẳng đứng

SVTH : Đỗ Quang Huy

Page 20