Nguyễn tiến hưng
máy và thiết bị công nghẹ hoá chất

2007 - 2009
Hà Nội
2009

bộ giáo dục và đào tạo
trường đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học
ngành : máy và thiết bị công nghệ hoá chất

Nghiên cứu công nghƯ xư lý hƯ bơi
trong kü tht sÊy apatit

Ngun tiÕn h­ng

Hµ Néi - 2009


Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoa hà nội
------------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

Nghiên cứu công nghệ xử lý hệ bụi trong kỹ
thuật sấy apatit

ngành : máy và thiết bị công nghệ hoá chất
mà số :23
Nguyễn tiến hưng

Người hướng dẫn khoa học : pgs.ts mai xuân kỳ

hà néi

2009


Mục lục
Lời cam đoan1
Lời cảm ơn2
Mục lục.3
Phần mở đầu ............................................................................... .. . 6
Chương I: Công nghệ sản xuất super phốt phát đơn...9
I. Giới thiệu đặc tính của quặng Apatit..9
II. Các công đoạn chính của quá trình sản xuất supe phôtphát đơn từ quặng
nguyên khai.11
II.1 Dỡ quặng từ trên toa xe lửa xuống và chuyển vào kho11
II.2 Sấy và nghiền sơ bộ.11
II.3 Nghiền quặng thành bột mịn12
II.4 Điều chế phôtphat và trung hoà đợt 1..13
II.4.1 Axit Sulfuric..13
II.4.2 Nước..13
II.4.3 Bột Apatit..13
II. 5 ủ và đảo trộn supe trong kho và trung hoà đợt 2.....14
II. 6 Xuất supe lên phương tiện vận chuyển........14
Chương II: Thực trạng công đoạn sấy quặng apatit tại

công ty supe phốtphát Lâm thao.15
I. Giới thiệu sơ đồ dây chuyền công đoạn sấy quặng Apatit nguyên khai...15
II. Các thông số công nghệ thực tế tại nhà máy..16
II.1 Thùng sấy..16
II.2 Xyclon...18
III. Nhận xét và phân tích về công đoạn sấy quặng apatit nguyên khai và công
nghệ sử lý bụi tại công nhà máy..19


III.1 Nhận xét về công đoạn sấy quặng Apatit nguyên khai..19
III.2 Nhận xét về công đoạn sử lý bụi20
Chương III. Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ
bằng thực nghiệm.21
I. Xác định (bằng thực nghiệm) phân bố kích thước hạt bụi Apatit của dòng
khí trước khi đi vào xyclon..21
II. Xác định (bằng thực nghiệm) phân bố kích thước hạt bụi Apatit dưới đáy
xyclon.34
III. Xác định (bằng thực nghiệm) phân bố kích thước hạt bụi Apatit của mẫu
nước thải của thiết bị sủi bọt38
IV. Xác định (bằng thực nghiệm) độ ẩm của Apatit trước và sau khi sấy...42
V. Xác định Hàm lượng pha rắn của huyền phù sau thiết bị sủi bọt..44
VI. Thực trạng của công ty supe phôtphát và hoá chất lâm thao.46
VII. Các vấn đề còn tồn tại và đề suất.46
Chương IV: Tính toán và thiết kế các thiết bị sử lý bụi
sau máy sấy......................................................................................49
I. Tính toán thiết kế nhóm xyclon HOAZ...50
I.1 Nguyên lý làm việc của xyclon.50
I.2 Tính toán và thiết kế xyclon..51
I.3 Kiểm tra lại điều kiện làm việc của xyclon..56
I.4 Hiệu suất làm sạch của xyclon..58

I.5 Tính toán bulke.58
II. Tính toán và thiết kế máy tháo liệu...62
III. Tính toán và thiết kế xyclon màng nước65
III.1 Giíi thiƯu chung vỊ thiÕt bÞ läc bơi kiĨu ­ít…………………….66
III.2 Lùa chän thiÕt bÞ…………………………………………………66


III. 3 Tính toán công nghệ.67
Chương V: Tính toán các thiết bị phụ trợ71
I. Tính chọn quạt cho lò đốt và hệ thống.71
I.1 Tính chọn quạt cho lò đốt..71
I.2 Tính chọn quạt cho hệ thống sấy...73
Ii. Tính chọn băng tải vận chuyển quặng cho hệ thống sấy83
II.1 Năng suất băng tải83
II.2 Kích thước cơ bản băng tải..84
III.3 Công suất dẫn động băng tải..84
Kết luận ........................................................................................................... 86
Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 88
Phụ lục.89
Tóm tắt luận văn..96


- 1-

Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan luận văn của tôi được trình bày, tính toán theo như
yêu cầu, mục tiêu của đề tài đà đề ra. Không sao chép, trùng lặp với bất cứ
một cuốn luận văn nào khác.
Tác giả luận văn
Nguyễn Tiến Hưng


Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao häc kho¸ 2007 -2009


- 2-

Lời cảm ơn!
Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Mai
Xuân Kỳ người đà hướng dẫn tôi từng bước đi trên con đường nghiên cứu
khoa học và giúp đỡ tôi hết sức tận tình trong quá trình tôi hoàn thành luận
văn này.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo của bộ môn Máy và
thiết bị Công nghiệp Hoá chất, Dầu khí - Khoa Công nghệ Hoá học
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Cảm ơn gia đình, bạn bè đà giúp đỡ, động
viên tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.
Cũng xin trân trọng cảm ơn Công Ty SuPe Phốt Phát và hoá chất Lâm
Thao đà tạo điều kiện để tôi tham quan và tìm hiểu thực tế trong quá trình
hoàn thành luận văn.

Phú Thọ: Tháng 11, năm 2009

Ngun TiÕn H­ng

Ngun TiÕn H­ng – Häc viªn cao häc kho¸ 2007 -2009


- 6-

Phần Mở đầu
Nước ta là một nước nông nghiệp, nhu cầu về việc sử dụng phân bón

hoá học là rất lớn. Phân bón là thức ăn của cây trồng, thiếu phân cây không
thể sinh trưởng và cho năng suất, phẩm chất cao. Phân bón có vai trò rất quan
trọng trong việc thâm canh, tăng năng suất, bảo vệ cây trồng và nâng cao độ
phì nhiêu của đất, ví dụ như phân urê (CO(NH4)2) có 4448% là nitơ
nguyên chất, loại phân này chiếm 59 % tổng số các loại phân đạm được sản
suất ở các nước trên thế giới, urê là loại phân có tỷ lệ nitơ cao nhất, phân urê
có khả năng thích ứng rộng và khả năng phát huy tác dụng trên nhiều loại đất
khác nhau và đối với các loại cây trồng khác nhau, trong chăn nuôi, urê được
dùng trực tiếp bằng cách cho thêm vào khẩu phần ăn cho lợn, trâu bò..
Phân amônnitrat (NH4NO3) có chứa 33 35 % ni tơ nguyên chất, ở
các nước trên thế giới loại phân này chiếm 11% tổng số phân đạm được sản
xuất hàng năm. Phân này ở dưới dạng tinh thể muối kết tinh có mầu vàng
xám, Amônnitrat dƠ ch¶y n­íc, dƠ tan trong n­íc, dƠ vãn cơc, khó bảo quản
và khó sủ dụng, là loại phân sinh lý chua, tuy vậy là loại phân bón quý vì có
chứa NH4+ và NO3-, phân này có thể bón cho nhiều loại cây trồng trên nhiều
loại đất khác nhau.
Phân Lân có vai trò quan trọng trong đời sống của cây trồng, Lân có
trong thành phần của hạt nhân tế bào, rất cần cho việc hình thành các bộ phận
mới của cây. Lân tham gia vào thành phần các enzim, các prôtêin, tham gia
quá trình tổng hợp các axit amin. Lân kích thích sự phát triển của rễ cây, làm
cho rễ ăn sâu vào đất và lan rộng ra xung quanh, tạo điều kiện cho cây chống
chịu được hạn và ít đổ ngÃ. Lân kích thích quá trình đẻ nhánh, nảy chồi, thúc
đẩy cây ra hoa kết quả sớm và nhiều. Lân làm tăng đặc tính chống chịu của
cây đối với các yếu tố không thuận lợi như chống rét, chống hạn, chịu độ chua
của đất, chống một số loại sâu bệnh có hại Hiệu suất của phân lân khá cao.
Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009


- 7-


Trên một số loại đất ở Tây Nguyên bón 1 kg P2O5 cho hiệu quả thu được 4,3
7,5 kg cà phê, 8,5 kg thóc. ở các vùng đất phèn mới khai hoang, hiệu suất
của phân lân càng cao hơn, 1 kg P2O5 mang lại 90 kg thóc, ở møc bãn 40 –
60 kg P2O5/ha.
Supe l©n Ca(H2PO4)2 chøa 16 20 % P2O5 là loại bột mịn mầu trắng,
vàng xám hoặc mầu xám thiếc, một số trường hợp supe lân được sản xuất dưới
dạng viên. Trong supe lân có 16 -20% lân nguyên chất. Ngoài ra, trong phân
này có chứa một lượng lớn thạch cao. Trong phân còn chứa một lượng khá lớn
axit, vì vậy phân có phản ứng chua. Phân dễ hoà tan nước cho lên cây dễ sử
dụng. Phân thường phát huy hiệu quả nhanh, ít bị rửa trôi. Supe lân có thể bón
lót hoặc bón thúc đều được. Phân này có thể sử dụng để bón ở các loại đất
trung tính, đất kiềm , đất chua, đều được. Tuy nhiên, ở các loại đất chua nên
bón vôi khử chua trước khi bón supe lân có thể dùng để ủ với phân chuồng.
Nếu supe lân quá trung hoà, đất chua ít dùng 10 15 %. Supe Lân ít hút ẩm,
nhưng nếu cất giữ không tốt có thể bị nhÃo và vón thành từng cục. Phân có
axit nên rễ làm hỏng bao bì và dụng cụ đong đựng sắt.
Tuy nhiên, lượng phân bón hoá học nước ta sản xuất được chỉ đáp ứng
được khoảng 40% về tổng nhu cầu phân bón của thị trường trong nước, số còn
lại là phải đi nhập khẩu từ nước ngoài mà chủ yếu là từ Trung Quốc với giá
thành cao. Điều đó làm chúng ta chi phí một phần ngoại tệ chưa kể đến việc
phân bón từ Trung Quốc có chất lượng không tốt, nhiều khi còn mua phải
hàng giả. hàng kém chất lượng. Đứng trước thực trạng đó và thấy được tầm
quan trọng của phân bón hoá học đối với nền sản xuất nông nghiệp( đặc biệt
là phân bón hoá học có chứa N, P) Đảng và nhà nước đà quyết định đầu tư
nâng cao sản lượng phân bón để trước mắt đủ cung cấp cho nhu cầu trong
nước rồi tiến đến là suất khẩu sang các nước bạn. Nó được cụ thể bằng việc
nhà nước cho cải tạo và mở rộng sản xuất ở các nhà máy như xây dựng nhà
máy phân lân kép DAP Hải Phòng với năng suất 350 000 tấn DAP/năm, đặc

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009



- 8-

biệt công ty Supe Phốtphát Lâm Thao và công ty phân lân Văn Điển nhà nước
đang có dự án nâng cấp và cải tạo để tăng năng suất lên gấp đôi với nguyên
liệu chính để sản suất là Apatit Lào Cai. Với những lý do đấy mà ngoài việc
mở rộng sản xuất thì các nhà máy còn phải tập chung nghiên cứu, cải tiến
công nghệ để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm giá thành là một việc làm
hết sức cấp bách, nó quyết định đến sự thành bại của công ty. Ngoài việc sản
xuất để đáp ứng năng suất đề ra thì việc quan tâm và bảo vệ môi trường là
một công việc hết sức quan trọng.
Chính vì vậy, đề tài: Nghiên cứu công nghệ sử lý hệ bụi trong kỹ
thuật sấy Apatit tại nhà máy Supe phôtphát và hoá chất Lâm Thao là đề tài
thực tế nhằm góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cũng như đảm bảo vệ sinh
môi trường cho dây chuyền sản xuất Supe phốtphát tại nhà máy.
Để giải quyết vấn đề, mục tiêu của luận văn là:
1. Khảo sát thực tế sản xuất ở công đoạn sấy quặng nguyên khai, phát
hiện những vấn đề bất hợp lý, nêu phương pháp giải quyết.
2. Xác định các thông số cần thiết phục vụ cho thiết kế các thiết bị
trong dây chuyền
3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hƯ thèng sư lý bơi theo phương pháp mới.

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học kho¸ 2007 -2009


- 9-

Chương I
Công nghệ sản xuất super phốt phát đơn

I. Giới thiệu đặc tính của quặng Apatit.

Apatit là một loại quặng gồm các muối của axit phốtphoric chủ yếu là
FloApatit và các hợp chất khác. Quặng có mầu nâu sẫm hoặc mầu nâu vàng,
không hoà tan trong nước nhưng hoà tan trong các axit vô cơ, khối lượng riêng
từ 1,5 2,2 (T/ m3), nhiệt độ nóng chảy 1550 0 C- 1470 0 C.
Công thức hoá học của các thành phần chính trong quặng Apatit như sau:
Bảng 1.
Công thức hoá học

Tên khoáng

- Ca5F(PO4)3

- FloApatit

- NaF(SiO3)

- Nêghêrin

- (Na,K)AlSiO4.nSiO2

- Nêfêlin

- (Ca,Ti)SiO5

- Spen

- (Ca,Mg)CO3


- Đôlômit

- mFe3O4nFeTiO3TiO2

- Titanmanhetit

Hàm lượng phốtpho trong Apatit được tính theo hàm lượng
anhydritphôtphoric và gọi là P2O5 chung trong Apatit. Apatit chưa làm giàu
chứa một lượng lớn các tạp chất như thạch anh, đất sét, đá vôI, đôlômit, các
glaucônhitdo đó mà hàm lượng P2O5 chung trong Apatit nói chung là thấp.
Những khoáng chất có chứa sắt, nhôm, đôlômit là những tạp chất có hại cho
sản xuất. Trong thời gian ủ ở kho, sắt và nhôm tạo thành muối trung tính
FePO4.2H2O và AlPO4. 2H2O không hoà tan trong nước và cây cối hấp thụ rất
chậm.
Manhê tạo thành muối Mg(H2PO4).4H2O có tính hút ẩm mạnh làm
giảm tính chất vật lý của Super phôtphát.

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009


- 10-

Tỷ lệ

Fe2 O3
MgO
lớn hơn 8-10% và
lớn hơn 7-8% không dùng để sản
P2 O5
P2 O5


xuất Supe phôtphát đơn.
Apatit Lào Cai theo kết quả phân tích có hàm lượng trung bình của các
thành phần như sau:
Bảng 2.
Thành phần

Hàm lượng %

- P2O5 chung, Ca5F(PO4)3

32 – 33

- CaO

43 – 46

-F

2 - 2,5

- H2O

8-12

- Al2O3

2- 3

- Fe2O3


2- 2,7

- MgO

2 – 2,5

- SiO2

12 – 14

- CO2

0,3

Quặng Apatit Lào Cai còn có đặc điểm là đủ xốp, khi sấy hơi nước dễ
thoát, độ cứng nhỏ, dễ nghiền, bột Apatit đà nghiền nhỏ có tính trôI lớn.
Theo tiêu chuẩn nhà nước, quặng Apatit Lào Cai đưa vào sản xuất supe
phôtphat đạt được những yêu cầu sau:
- P2O5 chung
- Hàm ẩm không lớn

32 33%
12 %

- Cỡ hạt quặng không lớn 200 ì 200 (mm)
Quặng này sau khi sấy, nghiền mịn phảI đạt yêu cầu:
- P2O5 chung
- Độ ẩm không lớn


32 33%
2%

- Độ mịn lượng còn lại trên sàng 0,16 mm không lớn hơn 15%

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009


- 11-

Để nâng cao phẩm chất của quặng, người ta tuyển quặng trước khi cho vào
trung hoà với axit, nhưng như thế sẽ tăng chi phí cho sản xuất.Hiện nay tại nhà
máy Supe Phốt Phát Lâm Thao dùng cả quặng tuyển và quặng nguyên khai.
II. Các công đoạn chính của quá trình sản xuất supe
phôtphát đơn từ quặng nguyên khai.

Quặng Apatit có khích thước 200ì200 mm và có các thành phần như sau:
Bảng 3
CaO

P2O5

Fe2O3

Al2O3

MgO

SiO2


F

44 - 47

33 - 35

1,5

1,2

1,6 - 2

7

2,4

2,5

2,5

Qúa trình sản xuất supe phôtphát ở công ty supe Lâm Thao gồm 6 giai
đoạn sau:
1. Dỡ quặng từ trên toa xe lửa xuống và chuyển vào kho
2. Sấy và nghiền sơ bộ
3. Nghiền quặng thành bột mịn
4. Điều chế phôtphat và trung hoà đợt 1
5. ủ và đảo trộn trong kho chứa và trung hoà đợt 2
6. Xuất supe đạt chất lượng lên phương tiện vận chuyển
II.1 Dỡ quặng từ trên toa xe lửa xuống và chuyển vào kho
Quặng từ Lào Cai được vận chuyển bằng những toa xe lửa về công ty

được dỡ xuống và vận chuyển về kho. Quặng trên toa tàu được cầu trục múc
đổ thành từng đống trong kho chứa. Than được ô tô chở đổ vào kho và được
máy ủi đẩy vào giữa kho.
II.2 Sấy và nghiền sơ bộ:
Quặng trong kho được cầu trục múc đổ vào bulke chứa quặng, trên
bulke có sàng 200ì200 mm, rồi được cung cấp xích đổ vào băng tảI cao su,

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học kho¸ 2007 -2009


- 12-

sau đó đưa vào bulke của thùng sấy. Để loại bỏ sắt, thép có lẫn trong quặng
lọt vào thùng sấy, đầu băng tảI người ta gắn một hệ thống nam châm điện,
nam châm này hút và loại bỏ được sắt thép có lẫn trong quặng với những phần
tử có trọng lượng nhỏ hơn 5 kg.
Than trong kho cũng được cầu trục múc chuyển vào bulke qua hệ thống
cung cấp xích vào băng tảI, sau đó đI vào bulke than tại đỉnh các lò đốt. Sauk
hi ra khỏi lò khí có nhiệt độ 350 800 0 C được cho qua phòng hoà trộn trước
khi được thổi vào thùng sấy, khí đI cùng chiều với quặng nhờ quạt hút được
đặt ỏ phía sau thùng sấy đưa độ ẩm của quặng sau khi ra khỏi máy sấy là 1,5
2,5 %. Quặng thô ra khỏi thùng sấy được đưa vào máy nghiền búa để giảm
kích thước hạt quặng tới 15 30 mm và theo băng tảI đổ vào bulke của máy
nghiền bi. Khí ra khỏi thùng sấy có nhiệt độ từ 100 - 1100 C nhờ quạt hút khí
đI vào xyclon để lắng phần lớn bột quặng xuống băng tảI ®Ĩ ®­a sang nghiỊn
bi. KhÝ ra khái xyclon tiÕp tơc được đưa qua thiết bị lọc bụi ướt rồi được thảI
ra ngoài theo ống khói.
II.3 Nghiền quặng thành bột mịn:
Quặng sau khi sấy và nghìên sơ bộ được đưa đI nghiền mịn tại máy
nghiền bi. Quặng từ bulke chứa định lượng xuống máy nghiền bi nhờ một

băng gạt chìm. Khi qua nghiền bi, quặng được nghiền nhỏ và được đưa lên
sàng phân ly tĩnh đặt phiá trên máy nhờ quạt cao áp đặt ở phía cuối hệ thống.
Thiết bị phân ly làm việc theo nguyên lý khí và bụi vào máy theo phương
thẳng đứng và va đập vào phần côn bên trong thiết bị, hạt to sẽ rơI xuống quay
trở lại máy nghiền bi. Không khí lẫn bột mịn đI theo đường tiếp tuyến vào
phía bên trong thiết bị lọc tÜnh, bét cã kÝch th­íc nhá h¬n 0,16 mm sÏ được
tiếp tục đI sang xyclon lắng bột nhỏ, còn các hạt to sẽ rơI xuống đáy côn và
quay trở lại máy để tiếp tục được nghiền nhỏ. Khí lẫn bột sau khi đI qua
xyclon đơn sẽ lắng phần lớn bột mịn tại đó, sau đó lại tiếp tục sang xyclon
nhóm để lắng tiếp bột mịn còn lại. Bột Apatit lắng xuống ở xyclon đơn và

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao häc kho¸ 2007 -2009


- 13-

xyclon nhãm sÏ qua qu¹t hót, khÝ ra khái quạt hút được chia thành hai đường,
2/3 lượng khí được đưa trở lại máy nghiền bi còn 1/3 lượng khí còn lại được
đưa qua thiết bị sủi bọt làm sạch khí trước khi phóng không.
II.4 Điều chế phôtphat và trung hoà đợt 1:
II.4.1 Axit Sulfuric.
Axit Sulfuric có nồng độ 75 76 % được bơm từ kho chứa axit về xí
nghiệp supe và được chứa ở 3 thùng lớn. Từ thùng chứa axit được bơm lên
thùng cao vị chứa axit, ở đây có bố trí một ống chảy tràn để duy trì mức axit
với nước.
II.4.2 Nước.
Được bơm thẳng từ phân xưởng nước sang thùng cao vị và cũng được
tháo xuống cút chữ T để pha loÃng axit. Axit sau khi được pha loÃng sẽ có
nồng độ khoảng 68 69% và nhiệt độ 70 -800 C sẽ được đưa qua thùng làm
lạnh bằng nước để giảm bớt nhiệt độ sau đó đi qua thùng định lượng axit để

vào thùng trộn.
II.4.3 Bột Apatit.
Sau khi sấy nghiền với độ ẩm khoảng 1 1,5 % và với độ mịn khoảng 5
% trên sàng 0,16 mm sẽ được đưa lên bulke chứa bột trung gian nhờ băng tải
bột mịn. Từ bulke trung gian bột được định lượng xuống thùng trộn, nhờ hệ
thống định lượng bằng băng tải vào trộn đưa vào thùng trộn.
Apatit và axit được trộn lẫn với nhau nhờ hệ thống khuấy trộn tạo điều
kiện cho quá trình phân huỷ quặng và tạo thành bùn trong thùng trộn khi xảy
ra phản ứng giai đoạn 1:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 5CaSO4. 0,5H2O + 3H3PO4 + HF↑ (1)
Bét sÖt tõ thïng trén được lưu lại trong thùng khoảng 3 4 phút, sau
đó được tháo xuống thùng hoá thành qua tấm chắn theo kiểu chảy tràn ở trong
thùng trộn. Tại đây phản øng (1) tiÕp tơc x¶y ra trong kho¶ng 20 phót cho tới
khi hết H2SO4 thì tiếp tục giai đoạn 2 của quá trình phản ứng:

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao häc kho¸ 2007 -2009


- 14-

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

(2)

Bột sệt ủ trong phòng hoá thành từ 1,5 2 giờ, tại đây khối supe
phôtphát nhanh chóng bị đóng rắn và được gỡ ra khỏi phòng hoá thành nhờ hệ
thống dao cắt quay ngược chiều của phòng hoá thành, supe phôtphát trong
phòng hoá thành sẽ được dao cắt nhỏ ra và được gạt vào ống trung tâm để tụt
xuống băng tải supe tươi rồi qua thiết bị đánh tung vào kho ủ. Việc trung hoà
supe tươi đợt 1 được thực hiện ngay trên băng tải vận chuyển supe tươi ra kho

ủ. Bột dùng trung hoà đợt 1 lÊy tõ bulke trung gian qua hÖ thèng vÝt vận
chuyển được các van đĩa định lượng rơi xuống phía cuối băng tải vận chuyển
supe tươI ra kho, lượng bột sử dụng để trung hoà đợt 1 cho supe tươi là 2%.
II. 5 ủ và đảo trộn supe trong kho và trung hoà đợt 2.
Supe tươi và Apatit do máy đánh tơi tung ra kho được cầu trục múc gom
thành từng đóng trong kho ủ. Thời gian ủ cần thiết trong kho tõ 15 – 21
ngµy. Trong thêi gian đ, supe sẽ kết hợp đảo trộn và trung hoà đợt 2, quặng
trung hoà là quặng tuyển chuyển từ kho Apatit sang, số lần đảo trộn tối thiểu
là 3 lần. Nếu supe vón cục và chưa đạt tiêu chuẩn sẽ đánh tung đợt 2, tránh độ
tự do cao (P2O5 > 4% ) để khỏi làm hư hang các phương tiện vận chuyển supe
về nơi tiêu thụ.
II. 6 Xuất supe lên phương tiện vận chuyển.
Supe phôtphát sau khi được đảo trộn, trung hoà và ủ trong kho đạt tiêu
chuẩn thì ta có thể đóng bao xuất kho. Supe được cầu trục múc lên bulke chứa
để xuất cho ô tô hoặc được múc lên bulke khác để xuất xuống toa tầu bằng
băng tảI có đánh tơi, hoặc đóng bao cho vào kho và xuất vào mùa vụ.

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao häc kho¸ 2007 -2009


- 15-

Chương II
Thực trạng công đoạn sấy quặng apatit tại
công ty supe phốtphát Lâm thao
I. Giới thiệu sơ đồ dây chuyền công đoạn sấy quặng Apatit
nguyên khai.

Quặng từ Lào Cai được vận chuyển bằng những toa xe lửa về công ty


được dỡ xuống và vận chuyển về kho, quặng trong kho được cầu trục múc đổ
vào bulke chứa quặng, trên bulke có sàng 200ì200 mm, rồi được cung cấp
xích đổ vào băng tải cao su(6), sau đó được đưa vào bulke của thùng sấy.
Than trong kho cũng được cầu trục móc chun vµo bulke qua hƯ thèng
cung cÊp xÝch vµo băng tải, sau đó đi vào bulke than tảI đỉnh các lò đốt. Sau
khi ra khỏi lò(18) khí có nhiệt độ từ 3500 C ữ 8000 C được cho qua phòng hoà
trộn trước khi được thổi vào thùng sấy, khí đi cùng chiều với quặng nhờ quạt
hút (20) được đặt ở phía sau thùng sấy đưa độ ẩm của quặng sau khi ra khỏi
thùng sấy là 1,5% ữ 2,5%. Quặng khô ra khỏi thùng sấy được đưa vào máy
nghiền búa(19) để giảm kích thước hạt quặng tới 15 30mm và theo băng
tải(10) đổ vào bulke của máy nghiền bi.
Khí ra khái thïng sÊy cã nhiƯt ®é 1000 C - 1100 C nhờ quạt hút khí đi
vào xyclon để lắng phần lớn bột quặng xuống băng tảI để đưa sang nghiền bi.
Khí ra khỏi xyclon tiếp tục được đưa qua thiết bị lọc bụi ướt rồi được thảI ra
ngoài theo ống khói.
Quặng sau khi sấy và nghiền sơ bộ được đưa đi nghiền mịn tại máy
nghiền bi(21). Quặng từ bulke chứa định lượng xuống máy nghiền bi nhờ bộ
cung cấp đĩa, khi qua nghiền bi quặng được nghiền nhỏ và đựơc đưa lên sàng
phân ly tĩnh(12) đặt ở phía trên máy nghiền nhờ quạt cao áp(23) ở phía cuối
hệ thống. Thiết bị phân ly làm việc theo nguyên lý khí và bụi vào máy theo
phương thẳng đứng và va đập vào phần côn bên trong thiết bị, hạt to sẽ rơi

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009


- 16-

xuống quay trở lại máy nghiền bi. Không khí lẫn bột mịn sẽ đI theo đường
tiếp tuyến vào phía bên trong thiết bị lọc tĩnh, bột có kích thước nhỏ hơn
0,16 mm sẽ tiếp tục đi sang xyclon lắng bột nhỏ(13), còn các hạt to sẽ rơi

xuống đáy côn và quay trở lại máy để tiếp tục được nghiền nhỏ. Khí lẫn bột
sau khi đi qua xyclon đơn sẽ lắng phần lớn bột mịn tại đó, sau đó tiếp tục qua
xyclon nhóm(14) để lắng tiếp bột mịn còn lại. Bột Apatit lắng xuống ở xyclon
đơn và xyclon nhóm sẽ qua quạt hút, khí ra khỏi quạt hút được chia thành hai
đường: 2/3 lượng khí được đưa trở lại máy nghiền bi còn 1/3 lượng khí được
đưa qua thiết bị sủi bọt làm sạch khí trước khi phóng không.
II. Các thông số công nghệ thực tế tại nhà máy.
II.1 Thùng sấy:
1. Năng suất 10 (tấn/h).
2. Số vòng quay của thùng 4,3 (vòng/phút).
3. Nhiệt độ khí nóng vào thùng sấy t1 = 6000 C.
4. NhiƯt ®é khÝ nãng ra khái thïng sấy t2 = 1100 C.
5. Lưu lượng khí vào thùng sÊy Q = 33000( m 3 /h)
6. §­êng kÝnh trong thïng sÊy Dt = 2 (m)
7. ChiỊu dµi thïng sÊy L = 8,6 (m)
Từ những thông số công nghệ thực tế trên, chúng ta tính những thông số
công nghệ sau đây để kiểm tra chế độ làm việc của nhà máy hiện tại.
1. Tính thời gian lưu của vật liệu trong thùng.
Theo công thức(10-4/79/IX)
1 =

m.kL
(phút)
nDtg ( )

Trong đó:
L : Chiều dài thùng sấy L = 8,6 (m)
D : Đường kính trong thùng sấy D = 2 (m)
: Là góc nghiêng đặt thùng = 4,30


Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao häc kho¸ 2007 -2009


- 17-

m: Là hệ số phụ thuộc vào cấu tạo của cánh trong thùng, với thùng có lắp
cánh nâng thì m = 0,5
k: Là hệ số phụ thuộc vào phương thức sấy và tính chất vật liệu. Vì nhiệt
độ sấy không ảnh hưởng đến tính chất vật liệu nên theo [VII.4/112/III] ta chọn
kiểu sấy là sấy xuôi chiều do đó k = 0,7.
Thay các thông số vào phương trình trên ta được:
1 =

0,5.0,7.8,6
m.kL
=
= 6,8 (phút)
4,3.2.0,052
nDtg ( )

2.Tính hệ số chứa của vật liệu trong thùng.
Ta có:

=

V
Vt

Trong đó: Vt: là thể tÝch cña thïng sÊy(m 3 )
2


2
2
D
Vt = π t L = 3,14.
8,6 = 27( m 3 )
4
4

V: Lµ thĨ tÝch cđa vËt liƯu l­u l¹i trong thïng(m 3 )
V = V 0 .τ1 =

Q1
τ1
60.ρ Α

V 0 : L­ỵng vËt liƯu được đổ vào thùng sấy trong 1 phút(m 3 /phút)
A: Khối lượng riêng xốp của Apatit(kg/ m 3 ).
Theo bảng [I.1/8/V] ta cã ρ = 1850 (kg/ m 3 )
τ1: Thời gian vật liệu lưu lại trong thùng[phút]
Q1: Năng suất của thùng sấy(kg/h)
Thay số vào ta được: V =
Vậy hệ sè chøa: β =

10000
6,8 = 0,61 (m 3 )
60.1850

0,61
= 0,023

27

3. Vận tốc dòng khí đi trong thùng sấy:

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009


- 18-

v=

Q
3600 S t

=

Q
D2
3600π t (1 − β )
4

(m/s)

Trong ®ã:
v: Là vận tốc dòng khí đi trong thùng sấy(m/s)
Q: Lưu lượng khí đI vào thùng sấy(m 3 /h)
Dt : Đường kÝnh trong thïng sÊy (m)
β: HƯ sè chøa cđa vËt liệu bên trong thùng sấy.ở đây chúng ta lấy =
0,025 để kể đến ảnh hưởng của các cánh đảo trộn trong thùng sấy.
Thay số vào ta được: V =


33000
= 3 (m/s)
22
3600.3,14 (1 − 0,025)
4

II.2 Xyclon.
1. Xyclon HИИOҐAZ nhom 4
2. §­êng kÝnh phÇn trơ cđa xyclon D1 = 0,55 (m)
3. Lưu lượng khí vào nhóm xyclon Q = 33000(m 3 /h)
4. Đường kính ống trung tâm D2 = 0,33 (m)
5. ChiỊu réng cưa dÉn khÝ vµo b = 0,12 (m)
6. ChiỊu dµi cưa dÉn khÝ vµo h = 0,36 (m)
7. Chiều dầy vật liệu làm xyclon = 5 (mm)
Từ những thông số công nghệ thực tế trên, chúng ta tính những thông số
công nghệ sau đây để kiểm tra chế độ làm việc của xyclon.
1. Vận tốc khí vào xyclon.
Theo phương trình cân bằng lưu lượng chúng ta có:
Q
4

= .b.h =

Q
4.b.h

Trong đó:
: Vận tốc khí vào xyclon(m/s)
b: ChiỊu réng cưa dÉn khÝ vµo xyclon(m). b = 0,12 (m)


Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009


- 19-

h: ChiỊu cao cưa dÉn khÝ vµo xycon(m) h = 0,36 (m)
V: Lưu lượng khí vào xyclon(m/s)
Thay số vào ta được: =

33000
=53 (m/s)
3600.4.0,12.0,36

2.Vận tốc góc của dòng khí trong xyclon.
Theo công thức [III.29/520/V] ta có:
=

vtb
(1/s).
rtb

Trong đó: tb: tốc độ khí trung bình trong xyclon (m/s)
Rtb: Bán kính quay trung bình của dòng khí trong xyclon (m)
Mặt khác ta l¹i cã: υtb =
XÐt tû sè:

ων
1,4


=

53
= 37,86 (m/s)
1,4

r2
0,275
=
= 1,62 < 2
0,165 + 0,005
r1 + δ 1

Nh­ vËy chóng ta tÝnh rb theo c«ng thøc:
rb =

1
2

→ω=

[r2 + r1 + δ 1 ] =

1
2

[0,275 + 0,165 + 0,005] = 0,21 (m)

vtb
37,86

=
= 180(1/s).
rtb
0,21

III. Nhận xét và phân tích về công đoạn sấy quặng apatit
nguyên khai và công nghệ sử lý bụi tại công nhà máy.

III.1 Nhận xét về công đoạn sấy quặng Apatit nguyên khai.
Theo quan sát, độ ẩm của vật liệu sau khi sấy còn rất cao, điều đó giảI
thích tại sao máy nghiền bi trên nhà máy làm việc rất kém hiệu quả, kích
thước hạt quặng Apatit sau nghiền không đạt yêu cầu và đặc biệt rất hay phảI
dừng máy để bảo dưỡng do vật liệu bám dính rất nhiều vào thành thiết bị.
Nhiên liệu tiêu hao để sấy một tấn sản phẩm là rất lớn(42 kg than cho
một tấn quặng Apatit nguyªn khai)
Lý do:

Ngun TiÕn H­ng – Häc viªn cao häc kho¸ 2007 -2009


- 20-

1. KÝch th­íc thïng sÊy ch­a hỵp lý

L
≈ 4,3 điều này dẫn đến hiệu quả
D

của quá trình sấy là không cao.
2. Số vòng quay của thùng lớn dẫn đến thêi gian l­u cđa vËt liƯu trong

thïng qu¸ thÊp (τ1 = 6,8 phút).
3. Nhiệt độ tác nhân sấy quá cao(Nhiệt độ đầu vào của tác nhân sấy là
6000 C) điều này là rất tệ hại cả về mặt cơ khí và mặt công nghệ nhiệt.
4 . Hệ số chứa vật liệu trong thùng sấy là quá thấp( = 0,023) điều này
làm giảm hiệu quả của quá trình sấy.
5 . Quạt dùng cho hệ thống sấy là quá lớn điều này không những làm kéo
theo một lượng lớn bụi trong thùng sấy đI ra gây rất nhiều khó khăn cho quá
trình sư lý bơi phÝa sau thïng sÊy.
III.2 NhËn xÐt vỊ công đoạn sử lý bụi.
1. Bụi thoát ra khỏi ống khói công ty là rất nhiều, điều này chứng tỏ thiết
bị sủi bọt trên công ty làm việc không hiệu quả.
2. Thiết bị trong dây chuyền sử lý bụi rất nhanh bị hỏng do bị thủng bởi
mài mòn cơ học.
Lý do:
1. Vận tốc khí vào trong xyclon lớn hơn vận tèc khÝ cho phÐp rÊt nhiÒu
(ων = 53 (m/s)) so với điều kiện cho phép là = 15 25(m/s) điều này
không những làm giảm hiệu suất của quá trình thu hồi bụi của xyclon(do
lượng bụi không thể lắng được vì bị kéo ra ngoài) mà còn gây ra hiện tượng ăn
mòn thiết bị ghê gớm.
2 . Quạt dùng cho hệ thống quá lớn, điều này không những gây tổn thất về
điện năng mà còn làm kéo theo một lượng bụi rất lớn từ thùng sấy đi ra, nó
gây rất nhiều khó khăn cho việc sử lý bụi phía sau máy sấy.
3. Thiết bị sủi bọt trên nhà máy làm việc kém hiệu quả.

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao häc kho¸ 2007 -2009


- 21-

Chương III

Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ
bằng thực nghiệm
Để đánh giá một cách chính xác nhất thực trạng của nhà máy hiện nay,
ngoài những thông số đà thu thập được trên nhà máy và từ các tài liệu tham
khảo thì chúng ta cần phải tiến hành một số thí nghiệm đối với các mẫu
nghiệm được lấy trên nhà máy để có thêm một số thông số quan trọng khác.
I.Xác định (bằng thực nghiệm) phân bố kích thước hạt
bụi Apatit của dòng khí trước khi đi vào xyclon.
1 Cơ sở lý thuyết.
Đặc tính rơi của hạt vật liệu trong môi trường lỏng và môi trường khí là
do có tác động tương hỗ của ba lực là lực trọng trường hướng xuống phía dưới,
lực đẩy Archimetre hướng lên phía trên và sức cản của môi trường cũng hướng
lên phía trên. Lực trọng trường phụ thuộc vào khối lượng riêng và thể tích của
hạt rắn, lực nâng phụ thuộc vào thể tích của phần tử và khối lượng riêng của
môI trường đó. Lực cản của môi trường phụ thuộc vào chế độ chuyển động
của hạt trong môI trường đó. Lực cản được hợp thành do trở lực quán tính(trở
lực động) và trở lực do ma sát. Cả hai trở lực đều tác động lên vật rắn nhưng
với giá trị khác nhau. Những cỡ hạt lớn( > 2mm) chuyển động với tốc độ
nhanh(ở chế độ chảy rối) chịu tác động chủ yếu là trở lực động, còn những hạt
cỡ nhỏ( > 1mm) chun ®éng víi tèc ®é chËm( chÕ ®é chảy tầng) chịu tác
dụng chủ yếu là trở lực ma sát. Còn những hạt trung gian chịu tác dụng của cả
hai lực trên chế độ chuyển động của nó là chế độ chuyển động quá độ.
Thông số đặc trưng cho chuyển động của hạt trong chất lỏng là chuẩn
số Reynold( Re), ở giá trị Re 500 là chế độ chảy rối, Re 2 là chế độ chảy
tầng, Re = 2 50 là chế độ chảy quá độ.

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao học khoá 2007 -2009


- 22-


ở thời điểm ban đầu hạt chuyển động trong môi trường với tốc độ bằng
không và gia tốc cực đại, trong quá trình chuyển động, tốc độ rơi của hạt tăng
dần và lực cản cũng tăng lên nên gia tốc của hạt giảm và sau một khoảng thời
gian ngắn hạt đạt tốc độ cực đại(tốc độ tới hạn) và không đổi, khi đó gia tốc
của hạt bằng không. Tốc độ đó gọi là tốc độ lắng tự do và ký hiệu là Vo
Sự khác nhau về tốc độ rơi cuối cùng của các hạt khoáng khác nhau là
cơ sở để phân chia chúng trong quá trình lắng phân cấp.
Có thể xác định tốc độ chuyển động của hạt trong m«i tr­êng b»ng
c«ng thøc lý thut, c«ng thøc thùc nghiƯm, bằng giản đồ, đồ thị. Bằng nghiên
cứu, người ta đà xác định được quy luật rơi của hạt rắn trong môi trường như
sau:
- Hạt nặng có kích thước lớn hơn rơi với tốc độ lớn nhất.
- Khi khối lượng riêng và độ nhớt của môi trường cao hơn, tốc độ rơi
của các hạt giảm.
- Hình dạng và đặc tính bề mặt có ảnh hưởng lớn đến tốc độ rơi của
hạt, khi khối lượng của các hạt khác nhau, hạt hình cầu chịu tác
dụng của lực cản nhỏ nhất, hạt có góc cạnh chịu tác dụng của lực
cản lớn hơn, hạt hình tấm chịu tác dụng lực cản nhỏ.
- Nhiệt độ môi trường cũng ảnh hưởng đến tốc độ rơi của hạt. Khi
chuẩn số Re 500 thì sự thay đổi của môi trường ảnh hưởng ít đến
tốc độ chuyển động của hạt. Khi Re 1,74 thì nhiệt độ của môi
trường là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến tốc độ chuyển
động của hạt.
2. Thí nghiệm.
Bình A chứa huyền phù cần phân tích. Giả sử tại thời điểm ban đầu t0 = 0,
nồng độ huyền phù tại mọi điểm là như nhau và bằng C0. Do hiện tượng sa
lắng, sau các khoảng thời gian khác nhau thì nồng ®é hun phï ë c¸c ®iĨm
kh¸c nhau sÏ thay ®ỉi khác nhau. Do vận tốc của hạt to lớn hơn vËn tèc cđa


Ngun TiÕn H­ng – Häc viªn cao häc kho¸ 2007 -2009


- 23-

hạt nhỏ trong cùng một môi trường nên nồng độ huyền phù ở đáy lớn hơn ở
phía trên. Nếu bằng cách nào đó,ta xác định được nồng độ huyền phù (tại các
thời điểm đà tính) ở điểm B cách mặt thoáng một khoảng là h, thì ta có thể xác
định được thành phần theo kích thước hạt trong hỗn hợp huyền phù ban đầu.

A
h

B

Hình 1: Mô tả quá trình lắng trọng lực
Đối với cùng một loại vật liệu thì thành phần theo thể tích hay theo khối
lượng của các cỡ hạt là như nhau
Ví dụ: Hỗn hợp hạt có kích thước 0 ữ100 àm có nồng độ khối lượng tại
thời điểm t0 = 0 là C0 chính là khối lượng của tập hợp hạt 0 ữ100 àm trên một
đơn vị khối lượng huyền phù. Giả sử tại thời điểm t1 cách t0 một khoảng thời
gian đủ để các hạt 80 àm lắng hết chiều cao h, thì nồng độ C1 chính là khối
lượng các hạt từ 0ữ80àm trên một đơn vị huyền phù lắng.

Nguyễn Tiến Hưng Học viên cao häc kho¸ 2007 -2009