Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các tạp chất trong tinh quặng apatit Lào Cai đến quá trình sản xuất axit photphoric theo phương pháp ướt / Trần Đăng Thái, KS (chủ nhiệm đề tài) , Nguyễn Huy Dũng, TS; Trương Quốc Đạt, KS; Nguyễn Văn Hà, KS; và những người khác. - Hà Nội : Cty CP Thiết kế Công nghiệp Hoá chất , 2011. Phân tích thành phần quặng apatit. Nghiên cứu ảnh hưởng của tạp chất trong quặng apatit tới chất lượng axit photphoric và sản phẩm diamoni photphat (DAP). Đánh giá các phương pháp xử lý tạp chất của axit photphoric. Đề xuất giải pháp cải tạo dây chuyền sản xuất axit photphoric của Nhà máy sản xuất DAP trong nước
BỘ CÔNG THƯƠNG BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NĂM 2011 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TẠP CHẤT TRONG TINH QUẶNG APATIT LÀO CAI ĐẾN Q TRÌNH SẢN XUẤT AXÍT PHOTPHORIC THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT CECO - công ty cP thiết kế công nghiệp hoá chất 12/2011 B CễNG THNG Số HIệU CÔNG TRìNH: 184.11 BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NĂM 2011 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TẠP CHẤT TRONG TINH QUẶNG APATIT LÀO CAI ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AXÍT PHOTPHORIC THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT Thùc hiƯn theo Hợp đồng số 184.11.RD/HĐ-KHCN Bộ Công Thươngvà CECO ngày 05/5/2011 Người thực : Trần Đăng Thái Nguyễn Huy Dũng Trương Quốc Đạt Nguyễn Văn Hà Giang Thanh Sn CNĐT : Trần Đăng Thái Ngày tháng năm 2011 Hà nội, ngày 31 tháng 12 năm 2011 Cơ quan quản lý đề tài giám đốc công ty CECO - công ty cP thiết kế công nghiệp hoá chất 12/2011 BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC MỤC LỤC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT MỤC LỤC HÌNH VẼ MỤC LỤC BẢNG TÓM TẮT NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan axít Photphoric 1.1.1 Thị trường axít Photphoric giới 1.1.2 Thị trường axít Photphoric Việt Nam 11 1.1.3 Cơng nghệ sản xuất axít Photphoric 12 1.1.4 Dây truyền công nghệ DiHydrate 14 1.2 Thành phần tạp chất axít Photphoric sản xuất theo phương pháp ướt phương pháp xử lý 17 1.2.1 Ảnh hưởng tạp chất phát sinh trình sản xuất 18 1.2.2 Ảnh hưởng tạp chất có quặng Apatit 18 1.2.3 Thành phần kết tủa dạng bùn axít Photphoric 21 1.2.4 Các phương pháp xử lý 27 1.3 Tình hình nghiên cứu phương pháp xử lý tạp chất Việt Nam 31 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ THỰC NGHIỆM 32 2.1 Đối tượng nghiên cứu 32 2.1.1 Quặng tuyển Appatit 32 2.1.2 Axít Photphoric 32 2.1.3 Thời gian thử nghiệm 33 2.1.4 Lọc kết tủa 33 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 34 2.2.1 Phân tích thành phần hóa học quặng apatit axít Photphoric 34 2.2.2 Phân tích thành phần hóa học kết tủa 34 2.3 Trang thiết bị sử dụng 34 CECO – Công ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC 2.4 CHƯƠNG 3.1 Các đơn vị hợp tác nghiên cứu 35 KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 36 Thành phần quặng apatit 36 3.2 Ảnh hưởng tạp chất quặng Apatit tới chất lượng axít Photphoric sản phẩm DAP 38 3.3 Quá trình phát triển hợp chất X axít Photphoric đặc 39 3.4 Ảnh hưởng số tạp chất tới hợp chất X 40 3.4.1 Ảnh hưởng hàm lượng Fe2O3 42 3.4.2 Ảnh hưởng Al2O3 44 3.4.3 Ảnh hưởng K2O 45 3.5 Kết luận 46 3.6 Đánh giá phương pháp xử lý tạp chất axít Photphoric 47 3.7 Quy trình cơng nghệ - giải pháp đề xuất 49 3.7.1 Đề xuất mơ hình chung 49 3.7.2 Đề xuất cải tạo dây chuyền sản xuất axit Photphoric Nhà máy sản xuất DAP nước 50 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 4.1 Kết luận 53 4.2 Kiến nghị 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 58 HỒ SƠ ĐỀ TÀI 66 CECO – Công ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT DAP : Di amoni photphat DH : DiHydrate DHH : Di-HemiHydrate DNNSA : DiNonylNapthalence Sulphonic Acid ED : ElectroDialysis EDI : ElectroDeIonization (Fe,Al)3KH14(PO4)8.4H2O : Hợp chất X H2SO4 : Axít Photphoric H3PO4 : Axít Sunfuric HDH : Hemi-DiHydrate HH : HemiHydrate IET : Ion-Exchange Textile IFA : MAP : Mono-amoni photphat MIBK : Methyl IsoButyl Keton PA : Axít Photphoric RO : Reserve Omosis SA : Axít Sunfuric TBP : Tri-Butyl Photphat TSP : Triple Super Photphat VINACHEM : Tập đồn Hóa chất Việt Nam WPPAP : Axít Photphoric sản xuất theo phương pháp ướt WPA : Axít Photphoric lỗng CPA : Axít Photphoric đặc Hiệp hội phân bón quốc tế (International Fertilizer Industry Association) CECO – Cơng ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình Thị phần sử dụng axít H3PO4 giới năm 2010 10 Hình Nhu cầu axít Photphoric Việt Nam 11 Hình Dây chuyền DiHydrate 15 Hình Hệ đặc axít photphoric với hệ thống tuần hồn cưỡng 17 Hình Giản đồ pha hệ Fe2O3 – K2O – P2O5 – H2O 25oC [13] 23 Hình Phương pháp chiết dung môi hữu 28 Hình Chất lượng axít Photphoric đặc phân bón DAP tương ứng 39 Hình Biến thiên khối lượng hợp chất X hàm lượng thành phần P2O5, Fe2O3, Al2O3, K2O axít Photphoric đặc 47,73% P2O5 theo thời gian 40 Hình Sự phụ thuộc hợp chất X theo thời gian nồng độ tạp chất Fe2O3 khác 43 Hình 10 Sự phụ thuộc hàm lượng P2O5 axít Photphoric theo thời gian nồng độ tạp chất Fe2O3 khác 43 Hình 11 Sự phụ thuộc hợp chất X theo thời gian nồng độ tạp chất Al2O3 khác 44 Hình 12 Sự phụ thuộc hàm lượng P2O5 axít Photphoric theo thời gian nồng độ tạp chất Al2O3 khác 44 Hình 13 Sự phụ thuộc hợp chất X theo thời gian nồng độ tạp chất K2O khác 45 Hình 14 Sự phụ thuộc hàm lượng P2O5 axít Photphoric theo thời gian nồng độ tạp chất K2O khác 46 Hình 15 Sơ đồ khối trình tách tạp chất 49 CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC MỤC LỤC BẢNG Bảng Nhu cầu tiêu thụ phân bón giới Bảng Cân cung cầu axít H3PO4 giới 10 Bảng Sản lượng axít H3PO4 số Nhà máy lớn Việt Nam 12 Bảng Một số hợp chất kết tủa dạng bùn axít Photphoric nồng độ 30 ÷ 50% P2O5 [1,12] 21 Bảng Ảnh hưởng tạp chất đến trình sản xuất axít photphoric phần bón DAP [8] 25 Bảng Thành phần hóa học axít Photphoric sau cô đặc 32 Bảng Thành phần hóa học axít Photphoric kỹ thuật 85% 32 Bảng Chế độ thử nghiệm lấy mẫu phân tích 33 Bảng Thành phần hóa học quặng tuyển apatit Lào Cai số loại khác giới [37] 36 Bảng 10 Axít Photphoric đặc theo điều kiện sản xuất khác 38 Bảng 11 Chất lượng axít Photphoric đặc sản phẩm DAP 38 Bảng 12 Các dung dịch axít Photphoric thử nghiệm 41 Bảng 13 Liệt kê thiết bị cần bổ xung để cải tạo dây chuyền 51 CECO – Cơng ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC TÓM TẮT NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Đề tài "Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tạp chất tinh quặng Apatit Lào Cai đến trình sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt" tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng số tạp chất Al2O3, Fe2O3 K2O trình hình thành phát triển hợp chất (Fe,Al)3KH14(PO4)8.4H2O (hợp chất X), thường xuất hạng kết tủa bùn axít Photphoric đặc thời gian lưu kho sản phẩm Các kết khảo sát cho thấy biến đổi hàm lượng hợp chất X axít Photphoric tỷ lệ thuận với thay đổi hàm lượng tạp chất Trong ảnh hưởng K2O đến tốc độ phát triển hợp chất X rõ ràng nhất, giải thay đổi hàm lượng K2O từ 0,04% lên 0,05% hợp chất X tăng nhanh từ 0,19% lên 0,28% khối lượng Đề tài đề xuất giải pháp xử lý, dây chuyền công nghệ bổ sung dây chuyền sản xuất axít Photphoric, nhằm loại bỏ phần tạp chất axít Photphoric 40% P2O5 trước đưa vào công đoạn cô đặc lên 52% P2O5 CECO – Cơng ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC MỞ ĐẦU Axít Photphoric sử dụng rộng rãi hóa chất trung gian cơng nghiệp Axít Photphoric sử dụng nguyên liệu trung gian để sản xuất chất tẩy rửa, hóa chất xử lý nước, thức ăn gia xúc Tuy nhiên phần lớn axít Photphoric sử dụng sản xuất phân bón DAP, MAP, phân bón NPK hóa học chất lượng cao, mảng nhu cầu chiếm đến 62% tổng sản lượng axít Photphoric hàng năm giới Chất lượng sản phẩm axít Photphoric định khả sử dụng lĩnh vực khác Axít Photphoric sản xuất theo hai phương pháp công nghệ sau: - Phương phát ướt: phương pháp sản xuất phản ứng axít Sunfuric quặng photphat - Phương pháp nhiệt (phương pháp khô): phương pháp sản xuất photpho nguyên tố từ quặng Apatit lị nhiệt sau ơxy hóa Photpho Hydrat hóa để thu axít Photphoric Hiện axít Photphoric sản xuất phương pháp ướt chiếm 90% tổng sản lượng axít Photphoric giới Nguyên liệu chủ yếu dùng sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt giới quặng Apatit, chất lượng quặng có vai trị quan trọng, mang tính định tới chất lượng axít Photphoric đầu cuối Như việc giảm thiểu, loại bỏ thành phần tạp chất quặng apatit axít Photphoric cần thiết, giới có nhiều nghiên cứu vấn đề này, có kết tốt ứng dụng thực tế sản xuất Tại Việt Nam, axít Photphoric chủ yếu sử dụng để sản xuất phân bón DAP, cụ thể nhà máy sản xuất phân bón DAP Đình Vũ, Hải Phịng, hoạt động năm 2009, axít Photphoric sản phẩm trung gian dây chuyền sản xuất nhà máy Nguồn nguyên liệu nhà máy DAP lấy từ nguồn Nhà máy tuyển quặng Apatit Lào Cai, có nguồn gốc từ mỏ khác nên thành phần tạp chất thay đổi, gây ảnh hưởng lớn đến trình sản xuất chất lượng sản phẩm axít Photphoric Theo đánh giá ban đầu Công ty Apatit Việt Nam, hàm lượng tạp chất Al2O3, Fe2O3 MgO CECO – Công ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC quặng Apatit Lào Cai tương đối lớn so với nguyên liệu Apatit nước khác, nguyên nhân gây kết tủa dạng bùn axít Photphoric đặc, điều ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm đầu cuối, phân DAP nhà máy Việc xử lý tạp chất kết tủa gặp nhiều khó khăn phần chưa có nghiên cứu thấu đáo vấn đề Việt Nam Trong thời gian tới tiếp tục có dự án đầu tư sản xuất phân bón DAP, đưa tổng lực sản xuất nhà máy DAP lên triệu năm, nhằm đáp ứng nhu cầu phân bón ngày tăng thị trường nước Do vậy, việc thực Đề tài “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tạp chất tinh quặng Apatit Lào Cai đến trình sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt” cần thiết nhằm cải thiện chất lượng axít Photphoric nâng cao chất lượng sản phẩm cuối DAP Tuy nhiên ảnh hưởng thành phần tạp chất trình sản xuất axít Photphoric đa dạng, chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, giới hạn đánh giá ảnh hưởng vài tạp chất chính, liên quan đến q trình hình thành phát triển hợp chất X axít Photphoric đặc, tác nhân gây khó khăn sản xuất, lưu kho tăng định mức tiêu hao trình sản xuất axít Photphoric, đồng thời ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm cuối, phân bón DAP Do Đề tài đặt nội dung nghiên cứu sau: - Tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng số tạp chất tinh quặng Apatit Lào Cai tới q trình sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt (DiHydrat), cụ thể tạp chất: Fe, Al, K liên quan đến hình thành phát triển hợp chất X axít Photphoric đặc - Trên sở kết thu đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tạp chất, nâng cao chất lượng axít Photphoric, nâng cao chất lượng axít photphoric sản phẩm DAP CECO – Cơng ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất - / 66 – BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC - HĐ số 184.11.RD/HĐ-KHCN ngày 05/5/2011 TÓM TẮT NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Đề tài "Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tạp chất tinh quặng Apatit Lào Cai đến trình sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt" tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng số tạp chất Al2O3, Fe2O3 K2O trình hình thành phát triển hợp chất (Fe,Al)3KH14(PO4)8.4H2O (hợp chất X), thường xuất hạng kết tủa bùn axít Photphoric đặc thời gian lưu kho sản phẩm Các kết khảo sát cho thấy biến đổi hàm lượng hợp chất X axít Photphoric tỷ lệ thuận với thay đổi hàm lượng tạp chất Trong ảnh hưởng K2O đến tốc độ phát triển hợp chất X rõ ràng nhất, giải thay đổi hàm lượng K2O từ 0,04% lên 0,05% hợp chất X tăng nhanh từ 0,19% lên 0,28% khối lượng Đề tài đề xuất giải pháp xử lý, dây chuyền công nghệ bổ sung dây chuyền sản xuất axít Photphoric, nhằm loại bỏ phần tạp chất axít Photphoric 40% P2O5 trước đưa vào công đoạn cô đặc lên 52% P2O5 CECO – Cơng ty C.P Thiết kế Cơng nghiệp Hóa chất ... VỤ NGHIÊN CỨU Đề tài "Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tạp chất tinh quặng Apatit Lào Cai đến trình sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt" tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng số tạp chất. .. việc thực Đề tài ? ?Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tạp chất tinh quặng Apatit Lào Cai đến q trình sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt? ?? cần thiết nhằm cải thiện chất lượng axít Photphoric. .. kết đánh giá ảnh hưởng tạp chất axit Photphoric sản xuất theo phương pháp WPPAP có kết nghiên cứu Đề tài Chúng đưa sơ đồ xử lý tạp chất dây chuyền sản xuất Photphoric theo phương pháp WPPAP sau: