(Đồ án) đồ án nhập môn kĩ thuật hóa học tên đề tài tìm hiểu quá trình sản xuất acid phosphoric từ quặng apatite

Ứng dụng của quặng Apatite……… II.Quy trình sản xuất Acid Phosphoric từ quặng Apatite bằng phương pháp ướt… 1.. Và trong quá trình tìm hiểu cũng như tham khảo một sốtài liệu nghiên cứu kh

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN NHẬP MÔN

Kĩ Thuật Hóa Học

Tên đề tài : TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

ACID PHOSPHORIC TỪ QUẶNG APATITE

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Công Bằng

Hà Nội, 3/2023

MỤC LỤC

MỤC LỤC……… 2

LỜI NÓI ĐẦU……… 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID PHOSPHORIC……… 6

I Tổng quan về Acid Phosphoric……… 6

1.Tên gọi khoa học, đặc điểm cấu tạo……….6

2 Tính chất vật lý của Acid Phosphoric……….7

3 Tính chất hóa học của Acid Phosphoric……… 7

4 Lưu ý khi sử dụng Acid Phosphoric………8

a Ảnh hưởng của Acid Phosphoric đến cơ thể con người………9

b Lưu ý khi bảo quản Phosphoric……… …9

c Lưu ý khi sử dụng Phosphoric………9

5 Thị trường tiêu thụ Phosphoric……….10

II Ứng dụng của Acid Phosphoric………

1 Nông nghiệp………

2 Công nghiệp………

a Nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm………

b Ngành dược phẩm………

c Gia công vật liệu xây dựng………

d Chất tẩy rửa, xử lý nước………

3 Một số ứng dụng khác………

III Giới thiệu một số phương pháp sản xuất Acid Phosphoric………

1 Vai trò và sự cần thiết trong việc sản xuất Acid Phosphoric………

2 Phương pháp sản xuât suất Acid Phosphoric phổ biến ………

CHƯƠNG II SẢN XUẤT ACID PHOSPHORIC TỪ QUẶNG

APATITE…………

I Tổng quan về quặng Apatite………

1 Giới thiệu về quặng Apatite………

2 Thành phần quặng Apatite………

3 Phân loại quặng Apatite………

a Phân loại theo thạch học………

b Phân loại theo thành phần vật chật………

c Phân loại theo thành phần hóa học………

4 Ứng dụng của quặng Apatite………

II.Quy trình sản xuất Acid Phosphoric từ quặng Apatite bằng phương pháp ướt… 1 Nguyên liệu sản xuất………

2 Quy trình sản xuất………

a Công đoạn 1: Chuẩn bị bùn quặng………

b Công đoạn 2: Phân hủy quặng………

c Công đoạn 3: Lọc quặng………

d Công đoạn 4: Cô đặc acid………

3 Ưu/nhược điểm của phương pháp ướt………

4 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất ………

5 Các thiết bị trong quá trình sản xuất………

a Hệ thống nghiền và xử lý quặng………

b Lò đốt………

c Bộ đệm………

d Hệ thống hập thụ………

e Bộ tách………

f Hệ thống lọc………

g Thiết bị cô đặc………

h Bồn chứa………

k Máy đóng gói………

6.Phân loại các quy trình công nghệ sản xuất Acid Phosphoric theo phương pháp ướt……….

a Quy trình Dihydrat………

b Quy trình Hemihydrat (HH) ………

c.Quy trình Iemi - dihydrat tái kết tinh (HRC) ………

III Tham khảo sản xuất Acid Phosphoric bằng phương pháp khô………

1 Nguyên liệu sử dụng………

2 Quy trình sản xuất………

a Công đoạn 1: Điều chế photpho bằng phương pháp nhiệt hóa học………

b Công đoạn 2 : Đốt photpho với oxi trong không khí………

c Công đoạn 3 : Ngưng tụ, hấp thụ oxit vào nước, loại bỏ xỉ ra ngoài để tạo sản phẩm acid có nồng độ đạt theo yêu cầu ………

3 Sơ đồ dây chuyền khối bằng phươưng pháp ướt………

CHƯƠNG III: CHẤT THẢI VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT………

I Các chất thải khi sản xuất và ảnh hưởng đến môi trường …………

1.Các chất thải………

2.Ảnh hướng đến môi trường………

II Những biện pháp xử lý chất thải………

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN………

PHỤ LỤC………

Thành viên nhóm và phân công công việc………

Tài liệu tham khảo………

LỜI MỞ ĐẦU

Lời đầu tiên cho nhóm em xin được cảm ơn Thầy đã truyền tải kiến thức đếnchúng em trong khoảng thời gian học tập này Học phần “Nhập môn Kĩ thuật Hóahọc” là một học phần quan trọng đối với sinh viên năm 1 Viện Kĩ thuật Hóa học chúng

em Qua việc làm đồ án môn học chúng em có những hiểu biết rõ hơn về về chươngtrình đào tạo ngành Kỹ thuật Hóa học; cũng như có được một số hiểu biết cơ bản vềcác quá trình thuộc các lĩnh vực khác nhau của ngành Kỹ thuật Hóa học, nắm đượcmối liên kết, giao thoa giữa khoa học cơ bản và kỹ thuật công nghệ Chúng em cũngđược làm quen với phương pháp làm việc khoa học, tra cứu tài liệu, kỹ năng làm việcnhóm, kỹ năng cơ bản về trình bày, thuyết trình một vấn đề là những kĩ năng làm việcrất cần thiết cho chúng em sau này

Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước,

sự đô thị hóa một cách nhanh chóng cùng với sự phát triển của các ngành công – nôngnghiệp phục vụ đời sống của con người Acid Phosphoric là một hóa chất phổ biển vàrất quan trọng trong ngành hóa cũng như trong các ngành công nghiệp, nông nghiệpkhác Hay trong một số lĩnh vực y tế - sức khỏe, thực phẩm … cũng đang cần đến mộtlượng lớn Acid Phosphoric để tạo ra các sản phẩm phục vụ cuộc sống con người Nhậnthấy vai trò to lớn của loại acid này, các nhà máy hóa chất đã và đang đâu tư côngnghệ, áp dụng các tiến bộ của khoa học kĩ thuật vào sản xuất nhằm tạo ra được sảnphẩm tinh khiết đáp ứng nhu cầu thị hiếu của xã hội

Với đề số 5 được giao, nhóm chúng em sẽ tìm hiểu vể Quá trình sản xuất AcidPhosphoric từ quặng Apatite Và trong quá trình tìm hiểu cũng như tham khảo một sốtài liệu nghiên cứu khoa học, nhóm 5 chúng em xin phép được đề cập đến 2 phươngpháp sản xuất phổ biến Acid Phosphoric trong công nghiệp hiện nay là:

– Phương pháp ướt ( phương pháp trao đổi )

– Phương pháp pháp khô ( phương pháp nhiệt )

Và còn 1 số phương pháp khác Bên cạnh đó bài báo cáo của chúng em cũngtrình bày một số vấn đề khác như những tính chất, cấu tạo, đặc điểm acidphotphosphoric, ứng dụng thiết yếu của Acid Phosphoric trong đời sống cũng như

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP

SẢN XUẤT ACID PHOSPHORIC

I TỔNG QUAN VỀ ACID PHOSPHORIC

1 Tên gọi khoa học, đặc điểm cấu tạo

- Danh pháp khoa học ( Danh pháp IUPAC) của H3PO4 là Phosphoric acid Ngoài

ra, nó còn mang những tên gọi khác như trihiđroxiđioxiđophotpho, Acidorthophosphoric Nó hiện diện trong răng và xương và giúp ích trong quá trình traođổi chất Ở dạng lỏng, nó xuất hiện dưới dạng dung dịch trong suốt, không màu và ởdạng rắn, nó xuất hiện dưới dạng chất rắn kết tinh, trong suốt

- Công thức hóa học : H3PO4

- Công thức cấu tạo

+ Là liên kết cộng hóa trị phâncực

+ Phopho có hóa trị V và số oxi hóa +5+ Là acid 3 nấc : K a1= 7,5.10-3

-

Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể Acid Phosphoric

-

 Độ dài của d (P – O) = 1,52 Å, d (P – OH) = 1,57 Å

 Số đo một số góc cũng không giống nhau : góc ( O = P – OH ) = 1120

-

2 Tính chất vật lý của Acid Phosphoric

Acid Phosphoric có 2 dạng tồn tại, có thể kết tinh dưới dạng tinh thể khôngmàu, hay là chất lỏng đặc ( > 42 0C ) trong suốt không màu.; mang vị chua; có khốilượng mol 98,00g/mol Khối lượng riêng theo 3 dạng khác nhau : 1.885 g/mL ( lỏng );1.685 g/mL ( 85% đậm đặc ); 2.030 g/ml ( tinh thể ở 25 0C ) Có nhiệt độ nóng chảy là

42,35 0C ( dạng H3PO4.H2O có nhiệt độ nóng chảy 29,320C ); Nhiệt độ sôi là 154 0C và

bị phân hủy tại 213 0C

Tan trong nước với độ tan là 548 g/100 mL nước Trong cấu trúc tinh thể của

nó gồm có những nhóm tứ diện PO4, liên kết với nhau bằng liên kết hidro Cấu trúc đóvẫn còn được giữ lại trong dung dịch đậm đặc của acid ở trong nước và làm cho dungdịch đó sánh giống như nước đường

3 Tính chất hóa học của Acid Phosphoric

Với tính chất là một acid trung bình, Acid Phosphoric mang những đặc điểmcủa acid điển hình như chất chung của acid như đổi mà quỳ tím thành đỏ, tác dụng vớioxit bazơ, bazơ, muối, kim loại Khi tác dụng với oxit bazơ hoặc bazơ, tùy theo lượngchất tác dụng mà sản phẩm là muối trung hòa, muối acid hoặc hỗn hợp muối… Bêncạnh đó có một vài tính chất riêng :

Trong phân tử Acid Phosphoric P ở mức oxy hóa +5 bền nên Acid Phosphorickhó bị khử, không có tính oxy hóa như acid nitric Khi đun nóng dần đến 260oC, acidorthophosphoric mất bớt nước, biến thành acid điphosphoric (H4P2O7); ở 3000C, biếnthành acid metaphosphoric (HPO3) Acid Phosphoric là acid ba nấc có độ mạnh trungbình, hằng số acid ở 250C có các giá trị :

4 Lưu ý khi sử dụng Acid Phosphoric

Acid Phosphoric có tính ứng dụng rất lớn trong đời sống, do đó tiếp xúc với conngười thông qua nhiều con đường khác nhau Ví dụ như trong các sản phẩm phục vụ

nhu cầu hằng ngày như thức ăn, đồ uống… cũng có 1 lượng Acid Phosphoric AcidPhosphoric cũng có khả năng gây hại trong nhiều trường hợp.

a) Ảnh hưởng của Acid Phosphoric đến cơ thể con người

-

có chưa Acid Phosphoric trong thời gian dài

-

-

-

xúc trực tiếp với da, do có tính ăn mòn Cũng

có thể gây kích ứng mũi, họng và phổi, dẫn

đến thở khò khè và ho

b) Lưu ý khi bảo quản Phosphoric

-

tránh tiếp xúc trực tiếp với ảnh nắng hoặc các

loại tia lửa, các chất có tính oxi hóa, kim loại,

kiềm,…

-

dụng, sau khi sử dụng cần đậy nắp kín

-

-

c) Lưu ý khi sử dụng Phosphoric

-

áo bảo hộ , đeo khẩu trang, mắt kính bảo hộ

chuyên dụng trong quá trình sử dụng acid

-

1.4 Aicd Phosphoric được bảo quản trong lọ thủy tinh

-

5 Thị trường tiêu thụ Acid Phosphoric

- Với tính ứng dụng cao, Acid Phosphoric là một hóa chất quan trọng, được sảnxuất và tiêu thụ trên toàn thế giới Hàng năm có hàng triệu tấn Acid Phosphoric đượctiêu thụ để sản xuất các sản phẩm phục vụ con người

- Ở Việt Nam, Acid Phosphoric là thành phần quan trọng dùng để sản xuấtnhiều loại phân bón, dược liệu, … và có nhu cầu sử dụng lớn Tuy nhiên, vẫn còn hạnchế về mặt thiết bị sản xuất, ngành công nghiệp sản xuất vẫn chưa đủ khả năng đápứng được nhu cầu của các ngành kinh tế khác

- Trên thị trường, có nhiều nhà phân phối sản phẩm Acid Phosphoric ( Cty X,

Y, Z… ) với mức giá từ 22.000 -25.000/1kg

Hình 1.5 Acid được đóng để vận chuyển

II ỨNG DỤNG CỦA ACID PHOSPHORIC

1 Nông nghiệp

Trong nông nghiệp, một

lượng lớn Acid Phosphoric được

sử dụng để sản xuất phân

bón Acid Phosphoric đậm đặc có

thể chứa tới 70 – 75% P2O5 để sản

xuất phân bón, một nguyên liệu

vô cùng quan trọng trong việc

điều chế muối Photphat, sản xuất

phân lân, thức ăn cho gia súc…

Đây là ứng dụng rất quan

trọng đối với ngành nông nghiệp

nhất là đối với một nước nông

nghiệp như Việt Nam cũng như các quốc gia trên thế giới Nhu cầu phân bón toàn cầu

đã dẫn tới sự tăng trưởng đáng kể trong sản xuất photphat (PO43-) trong các năm trở lạiđây

Ngoài ra Acid Phosphoric còn được sử dụng để sản xuất thức ăn khoáng chochăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy hải sản…

Hình 1.6 Acid Phosphoric là nguyên liệu không

thể thiếu trong sản xuất phân lân

2 Công nghiệp

a) Nguyên liệu cho các ngành công nghiệp thực phẩm

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, Acid Phosphoric là loại phụ gia chính chocác loại đồ ăn, đồ uống Có thể kể đến Thực phẩm cấp ( phụ gia E388 ) được sử dụng

để tạo độ chua và hương thơm trong nước ngọt, mứt, thạch rau câu, phô mai,… nhưnglại có vấn đề về ảnh hưởng sức khỏe của người sử dụng Nó cung cấp một hương vịthơm, chua và là một hóa chất sản xuất hàng loạt, có sẵn với giá rẻ và với số lượnglớn

Các muối natri của Acid Phosphoric, natri photphat ( NaH2PO4 ) là acid yếuđược sử dụng chung với natri bicacbonat để làm bột nở

b) Ngành dược phẩm

Acid Phosphoric được sử dụng trong dược phẩm chủ yếu là trong nha khoa Nóđược sử dụng như một giải pháp khắc phục và thường được sử dụng để làm sạch răng,trắng răng, loại bỏ mảng bám trên răng ở một nồng độ thích hợp ( < 35%) Ngoài ra,acid còn được sử dụng trong thuốc chống buồn nôn

Trong mĩ phẩm, Acid Phosphoric có trong các sản phẩm làm sạch, sản phẩmsữa tắm, nước hoa, sản phẩm

chăm sóc tóc và thuốc nhuộm, làm

móng, trang điểm… và một số sản

c) Gia công vật liệu xây dựng

Được sử dụng để làm

nguyên liệu sản xuất gạch thủy

tinh Ngoài ra có khả năng chồng

Như công nghệ gia công,

bảo vệ bề mặt kim loại có thể

được sử dụng như "gỉ chuyển đổi", bằng cách ứng dụng trực tiếp cho sắt gỉ, thép công

d) Chất tẩy rửa, xử lý nước

Acid Phosphoric giúp ngăn chặn thuyết trình phát triển của nấm mốc, vi khuẩnnên được sử dụng làm chất bảo quản

Những năm gần đây, nhu cầu để xử lý kim loại giảm mỗi năm khoảng 3-5% dovật liệu kim loại ngày càng được thay thế bằng chất dẻo, nhất là trong công nghiệp sảnxuất ô tô Ngoài ra, lượng acid dùng để sản xuất natri tripolyphotphat cũng giảm vìvấn để ô nhiễm nước thải Trong khi

đó nhu cầu sử dụng Acid Phosphoric

cho xử lý nước, nhất là các ngành

công nghiệp thực phẩm đang tăng đáng kể

Hình 1.7 Acid Phosphoric được dùng để sản

xuất chất tẩy

3 Một số ứng dụng khác

 Được sử dụng như một tiêu chuẩn bên ngoài photpho – 31 cộng hưởng từ hạt nhân(NMR)

 Được sử dụng cho sắc ký lỏng hiệu năng cao

 Như là một đại lý hóa chất oxy hóa trong sản xuất than hoạt tính

 Như là một chất điện phân trong oxyhydrogen (HHO) của máy phát điện

 Như là một chất trợ giúp trong công nghệ hàn

 Được sử dụng như một chất làm mềm nước cứng

 Sử dụng trong các giải pháp thủy canh pH thấp hơn độ pH của giải pháp dinhdưỡng Trong khi các loại acid có thể được sử dụng, photpho là một chất dinhdưỡng được sử dụng bởi các nhà máy, đặc biệt là trong quá trình ra hoa mongmuốn

 Có thể được sử dụng như một tác nhân phân tán trong chất tẩy rửa và điều trị vàchăm sóc da

 Có thể được sử dụng như một chất phụ gia để ổn định các giải pháp dung dịch nước

có tính acid trong một phạm vi pH mong muốn và xác định…

III GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID PHOSPHORIC

1 Vai trò và sự cần thiết trong việc sản xuất Acid Phosphoric

Acid Phosphoric là một trong bảy loại acid quan trọng đối với ngành côngnghiệp, là hóa chất thương mại rất quan trọng được sản xuất với sản lượng và mức độtiêu thụ lớn Do vậy khi được coi như một nhánh phát triển kinh tế quan trọng để đánhgiá sức mạnh công nghiệp của một quốc gia , đặc biệt là các nước đang phát triển( trong đó có Việt Nam ) Công nghệ sản xuất Acid Phosphoric vì thế cũng luôn đượcquan tâm và không ngừng được cải tiến, hiện đại hóa để tăng năng suất và giảm ônhiễm môi trường Acid Phosphoric dùng trong kỹ thuật không đòi hỏi cao về nồng

độ bộ thông thường nồng độ cao nhất khoảng 85% là nồng độ cần thiết và được sửdụng rộng rãi trong các ngành như nông nghiệp, hóa chất thí nghiệm hay thực phẩm

Nhận thấy vai trò to lớn của loại acid này các nhà máy hóa chất đã và đang đầu

tư công nghệ áp dụng các tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào sản xuất nhằm tạo ra đượccác sản phẩm tinh khiết, chất lượng cao Trên thế giới hiện cũng đang phát triển một

số công nghệ mới sản xuất Acid Phosphoric nhằm giảm tiêu hao nguyên liệu và nănglượng , nâng cao chất lượng sản phẩm đáp ứng đầy đủ nhu cần cần thiết của conngười

2 Phương pháp sản xuất Acid Phosphoric phổ biến

Nhìn chung, mỗi nhà máy sản xuất có một quy trình công nghệ không giốngnhau, nhưng phương pháp sản xuất có nét tương đồng Qua quá trình tìm hiểu tài liệu,nhóm em xin phép được đề cập 2 phương pháp sản xuất Acid Phosphoric phổ biến sau

- Phương pháp ướt (phương pháp trao đổi): Quặng Apatite phản ứng với acid

sunfuric

- Phương pháp khô (phương pháp nhiệt): Quặng canxi photphát cùng với SiO2

được gia nhiệt trong lò điện, dùng than khử thành photpho sau đó được ôxi hoá

và hiđrát hoá

Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm tùy vào mục đích sử dụng sản phẩmđầu ra Trên thị trường tồn tại các loại Acid Phosphoric trong công nghiệp khác nhau,theo quy định, tên các loại Acid Phosphoric được quy ước kèm theo một số thông số kĩthuật cần thiết Cụ thể đươc thể hiện ở bảng sau:

Loại acid Tỷ trọng

Nồng độ(mol/l)

Hàm lượng(% P2O5)ACID SẢN XUẤT THEO PHƯƠNG PHÁP NHIỆT

*Đo ở nhiệt độ 270C

Với đề tài được giao : “ Sản xuất acdi Phosphoric từ quặng Apatite” Vớinguyên liệu đầu vào là Quặng Apatite, nhóm em sẽ đi sâu tìm hiểu vào phương phápướt, và tóm tắt nhanh về phương pháp, coi đây là một phương pháp tham khảo

CHƯƠNG II : SẢN XUẤT ACID PHOSPHORIC TỪ QUẶNG

APATITE

I TỔNG QUAN VỀ QUẶNG APATITE

1 Giới thiệu về quặng Apatite

Ở Việt Nam khi nói đến quặng Apatite thì thường tập chung chủ yếu ở Lào Cai.Quặng Apatite Lào Cai là một loại quặng photphat có nguồn gốc trầm tích biển, thành

hệ tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hóa Các khoáng vật phosphattrong đá trầm tích không nằm ở dạng vô định như ta tưởng trước đây mà nằm ở dạng

ẩn tinh, phần lớn chúng biến đổi giữa floroApatite Ca5(PO4)6F2 và floroApatite Ca5([PO4],[CO3])3F Hầu hết các photphat trầm tích dưới dạng cacbonat-floroApatite gọi là francolit Dưới tác dụng của biến chất, các đá phi quặng biến thành

cacbonat-đá phiến, đolomit và quaczit, còn cacbonat-đá chứa photphat chuyển thành quặng đolomit

Apatite-Quặng Apatite Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan photphorit(Apatiteđolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuấtphân bón chứa lân (chứa photpho) ở nước ta Về trữ lượng thuộc thành hệ Apatite-đolomit có trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải sông Hồng, thuộc địa phậnLào Cai

Hình 2.1 Quặng Apatit trong tự nhiên

2 Thành phần quặng Apatite

Apatite là một nhóm các khoáng vật phosphat bao gồm: HidroxylApatite,FluorroApatite và CloroApatite Các loại Apatite này được gọi tên do trong thành phầntinh thể của chúng có chứa các ion OH- , F- và Cl - Công thức chung của Apatitethường được biểu diễn theo dạng nhóm thành phần như Ca5(PO4)(OH, F, Cl), hoặctheo công thức riêng của từng loại khoáng vật riêng lẻ tương ứng như: Ca5(PO4)3(OH),

Ca5(PO4)3F và Ca5(PO4)3Cl

3 Phân loại quặng Apatite

a) Phân loại theo thạch học

Căn cứ vào đặc điểm thạch học người ta chia toàn bộ khu mỏ Apatite Lào Caithành 8 tầng, ký hiệu từ dưới lên trên (theo mặt cắt địa chất) là tầng cốc san (KS) KS1,KS2 KS7, KS8 Trong đó, quặng Apatite nằm ở các tầng KS4, KS5, KS6 và KS7

b) Phân loại theo thành phần vật chất

Dựa vào sự hình thành và thành phần vật chất, khoáng sản Apatite Lào Caiphân chia ra 4 loại quặng khác nhau:

- Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khoáng thuộc phần phonghóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 28 - 40%

- Quặng loại II: Là quặng Apatite-đolomit thuộc phần chưa phong hóa củatầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng 18 - 25%

- Quặng loại III: Là quặng Apatite-thạch anh thuộc phần phong hóa củatầng dưới quặng KS4 và trên quặng KS6 và KS7, hàm lượng P2O5 chiếmkhoảng từ 12 - 20%, trung bình khoảng 15%

- Quặng loại IV: Là quặng Apatite-thạch anh-đolomit thuộc phần chưaphong hóa của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6 và KS7hàm lượng P2O5 khoảng 8 - 10%

c) Phân loại theo thành phần hóa học

Theo các tài liệu địa chất, trong các loại quặng Apatite loại 1, loại 2 cũng nhưloại 3, khoáng vật Apatite đều có cấu trúc Ca5F(PO4)3 thuộc loại fluoApatite Kết quảphân tích thành phần hóa học các mẫu quặng 3 ở các cốc san thu được giá trị như sau:khoảng 42,26% P2O5; 3,78% F và 50% CaO

4 Ứng dụng của quặng Apatite

Quặng Apatite vẫn chủ yếu được khai thác làm nguyên liệu cho các nhà máysản xuất phân bón có nguồn gốc lân (photpho) như: phân lân nung chảy Văn Điển;phân lân của Nhà máy Supe photphat Lâm Thao; phân bón Bình Điền; phân NPKHoàng Liên, phân lân và phân NPK Lào Cai

Do có cấu trúc hóa học đặc biệt nên Apatite có khả năng cố định các kim loạinặng, đồng thời cũng có tác dụng xử lý một phần chất hữu cơ, vi khuẩn coliform, chấtrắn lơ lửng trong nước thải Một số tài liệu còn cho rằng, Apatite có khả năng xử lýnhững kim loại nặng nào mà tích số tan của kim loại đó với PO4 -3 nhỏ hơn tích số tancủa Ca3(PO4)2

Trong quá trình xử lý nước thải, đồng thời với quá trình xử lý kim loại nặng vàcác thành phần khác một lượng nhỏ các hợp chất của photpho cũng được hòa tan vàotrong nước, cung cấp thêm dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh và vi sinh vật, tạo điềukiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học sau này Do đó, trong nhiều công nghệ xử

lý nước thải (như nước thải chế biến gỗ), Apatite được sử dụng như là một nguồn dinhdưỡng thay thế cho Acid Phosphoric để tạo tỷ lệ thích hợp với cacbon và nitơ Người

ta có thể sử dụng Apatite trong công nghệ xử lý nước thải chứa kim loại nặng trongcác ngành mạ điện, cơ khí, luyện kim và chế biến gỗ

Dùng Apatite để xử lý kim loại nặng trong đất là phương pháp mới đã được ứngdụng ở nhiều nước trên thế giới

Nước ta có mỏ Apatite với trữ lượng lớn trong đó loại quặng Apatite có hàmlượng P2O5 thấp không sử dụng cho sản xuất phân bón nhưng lại có nhiều triển vọngđược sử dụng làm vật liệu xử lý môi trường

II QUY TRÌNH SẢN XUẤT ACID PHOSPHORIC TỪ QUẶNG APATITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

1 Nguyên liệu sản xuất

Nguyên liệu và hóa chất chính để sản xuất Acid Phosphoric gồm:

– Quặng photphat (Apatite) 32% P2O5

bị phản ứng với acid sunfuric Phản ứng còn kết hợp canxi trong quặng photphat vớisunfat tạo thành CaSO4, hay được gọi là gíp Gíp được tách ra khỏi dung dịch phản

ứng bằng cách lọc

Phản ứng chính để sản xuất Acid Phosphoric bằng phương pháp ướt như sau:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4  3CaSO4 + 2H3PO4

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4  5CaSO4 + 3H3PO4 + HFAcid Phosphoric được thu hồi bằng cách lọc và tách ra khỏi bùn tạo thành khiphân huỷ hai lần quặng photphat bằng acid sunfuric

Trong quá trình phản ứng, tinh thể gíp bị kết tủa và được tách ra khỏi acid bằngquá trình lọc Các tinh thể tách ra cần phải được rửa để thu hồi được ít nhất 99% AcidPhosphoric trong phần lọc được

Như vậy, quá trình sản xuất Acid Phosphoric gồm 5 công đoạn như sau:

a) Công đoạn 1: Chuẩn bị bùn quặng

Quặng photphat được đưa tới hố bùn quặng qua cân cấp lượng không đổi.Trong hố quặng photphat được trộn với nước để chuẩn bị bùn quặng với nồng độ gần40% trọng lượng