Nghiên cứu sản xuất axít photphoric từ quặng apatít lao cai bằng phương pháp trích li

PHẦN MỞ ĐẦU Axit photphoric là một axit vô cơ cơ bản của công nghiệp hoá chất , nóđược ứng dụng để sản xuất phàn bón hoá học : Supephotphat kép, phân phức hợpamophot, nitrophot,nitroamop

I ; v (

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA

HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

TRẦN THỂ HỒ

NGHIÊN C ú n SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC

T ừ QUẶNG APATIT LAO CAI BANG PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LI

LUẬN ÁN THẠC s ĩ KHOA HỌC HOÁ HỌC

CHUYÊN NGÀNH : HOẢ VÔ c ơ

MẢ só : 1 - 04 - 01

ỊÕÃĨ HOC C J O r G1A MÀ NOI

' TRWii; - l v , ĩ n i n ■T IN THU VIỆN

ị V - l e / l ệ ỗ 'í !>«.— -~.A iX ■ <• 11^*'

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

1 PGS HOÀNG NHẢM

2 PTS NGÒ SỸ LƯƠNG

HA NỘI - 19QS.

MỤC LỤC

Trang

Phần m ở đầu

Chương 1 Tổng quan lí thuyết

I Tính chất của axit photphoric

n N g u yố n liệu sản xuất

m Phương pháp sản xuất

1 Phương pháp nhiệt

2 Phương pháp trích li

2.1 Cơ sở hoá lí.2.2

2.3

Chương 2 Đối tượng nghiẻn cứu và phương pháp xác định

các thông số kĩ thuật

I Đ ối tượng nghiên cứu

n Phương pháp xác định các thông số kĩ thuật

1 X ác định

2 Xác định

3 X ác định

Chương 3 Phần thực

nghiệm-I X ác định thành phần quặng apatit Lao cai

n sản xuất axit photphoric

2. Phân huỷ quặng apatit bằng hỗn hợp H 2S 0 4 và H3 P 0 4

PHẦN MỞ ĐẦU

Axit photphoric là một axit vô cơ cơ bản của công nghiệp hoá chất , nóđược ứng dụng để sản xuất phàn bón hoá học : Supephotphat kép, phân phức hợp(amophot, nitrophot,nitroamophot).Ngoài ra, nó còn ứng dụng để sản xuất cácmuối photphat kiểm, các muối này được ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm,chăn nuôi, làm mẻm nước, chất tẩy rửa Mặt khác, axit photphoric và muối của nóđược ứng dụng để photphat hoá bề mật một số kim loại như sắt, nhôm, kẽmv.v để bảo vệ các kim loại đó khỏi bị ăn mòn

Nước ta là một nước nông nghiệp, nẻn việc phát trién công nghiệp sản xuấtphân bón hoá học, đặc biệt là các loại phân bón hoá học giàu các chất dinh dưỡng,góp phần quan trọng để thúc đẩy nông nghiệp phát triển Axit photphoric là mộttrong những ngyuên liệu cơ bản sứ dụng để sản xuất supephotphat kép Để sảnxuất axit photphoric, trong công nghiệp có hai phương pháp sản xuất: phươngpháp nhiột và phương pháp trích li

Chúng tôi nghièn cứu sản xuất H 3P 0 4 trích li bằng phương phápđihyđrat, kết tinh CaSOị dưới dạng hai nước-CaS04.2HoO, để ứng dụng nó trongsản xuất phân bón hoá học phục vụ nông nghiệp.Trẻn cơ sở nghiên cứu thựcnghiệm phản ứng phân huỳ quặng apatít Lao cai để xác định các điẻu kiện kĩ thuậtthích hợp ứng dụng vào sản xuất

CHUÔNG I

TỔNG QUAN LÍ THUYẾT.

I TÍNH CHẤT CỦA AXIT PHOTPHORIC [3,6,20].

Trong các axit photphoric: octhophotphoric, pyrophotphoric,metaphotphoric thì axit octhophotphoric là axit quan trọng nhất và được ứng d ụ n g

n h i ể u n h ấ t Axit o c th o p h o tp h o ric có công thức: H3P 0 4 , nó là chất kết tinhkhông màu, nóng chảy ở 42,5°c ơ trạng thái rắn và lỏng, các phân tử kết hợp vớinhau bằng liên kết hyđro, chính vì vậy dung dịch H3PO4 đặc có tính nhớt H3P 0

4 tan vô hạn trong nước, do có sự tạo thành liên kết hyđro giữa những phân tử

H3P 0 4 với các phân tử nước: P — 0 - - - H — OH

Trong dung dịch nước, H3PO4 là axit ba nấc, có độ mạnh trung bình (K t =7,6 10'3; K2 = 6,2.10’8 và K3 = 4,4 10"13) Nó tạo nên ba loại muối: muốidihydrophotphat (chứa anion H2P 0 4"), muối monohydrophotphat (chứa anion H

P 042‘) và muối photphat trung tính (chứa anion P 0 43')

II NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT [1,7,10,114*]'

Nguyên liệu chủ yếu sử dụng để sản xuất axit photphoric trích li là quặng ph

o tp h at: quặng apatit và quặng photphoriL

2.Q uặng photphorỉt.

Quặng photphorit có công thức chung Ca3(P 0 4)2 n(Ca,M g)C03 mHọO,hàm lượng P-,05 thường có từ 16 đến 35% Quặng photphorit là khoáng trầm tíchđược hình thành do việc kết tủa canxi photphat từ nước biển Trong thiên nhiẻn,quặng photphorit thường gặp hai loại : quặng photphorit hình lớp và quặngphotphorit dạng hạt Ngoài thành phần chính ra, quặng photphorit còn có các tạpkhoáng: glauconit(RoO+RO).Ro0 3.4SiOo.2H20 >ởđây:R-,0

=NaoO,KoO;RO=CaO, MgO,FeO; R^0 3=Feo0 3,Al203; limonit(2Feo03.3H",0); pyrit(FeS>); dolom it[(Ca,M g)C03] ; đất sét v.v

III.PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC.

CcỊịCPO^)'* + 8C —8CO + Ca3P2.

F e 20 3 + 3 C = 2 F e + 3 C O

C aC 0 3 = CaO + C 0 2

2CaF2 + S i0 2 = SiF4 + 2CaO

Mức độ khử Ca3(P 0 4)o tảng lên khi tăng lượng cacbon và tăng tỉ lệSiO^CaO trong phối liêu S i0 2 ở đây đóng vai trò của chất trợ dung, nó làm giảmnhiệt độ nóng chảy của phối liệu khi nung, nhờ kết hợp với CaO tạo thànhcanxisilicat dễ nóng chảy và làm chuyển dịch cân bằng vế phía tạo thành photpho

Để ngăn ngừa việc thăng hoa của silic làm bẩn sản phẩm photpho, tỉ lệ phối liệuthường được khống chế: Si02/Ca0 =0 ,8-Ỉ-1 Nếu quặng photphat chứa lượng Si0 2 nhỏ hơn so với lượng cần thiết, thì phải bổ sung thêm cát thạch anh Cacbonđưa vào phối liệu thường ở dạng than cốc, than đá hoặc than antraxit theo lượng110-ỉ-120% so với lượng tính toán lí thuyết Kích thước của than và quặngphotphat trong phối liệu thường có cỡ hạt d=5-ỉ-25 mm Khí thu được sau khinung đi qua lọc điên để tách các tạp chất cơ học, sau đó được làm lạnh để ngưng tụphotpho lỏng

1.3.H ấp thụ P20 5.

Khí thu được của giai đoạn đốt cháy photpho được nước hấp thụ

Axit photphoric sản xuất bằng phưong pháp nhiệt có độ tinh kh:ft cao,nhung tiêu hao một lượng điện nàng r ít lớn 13.OOiM5.8X) KW h/T.photpho, giáthành sản phẩm cao Vì vậy, trong thực tế a á t photphoiic sản xuất bằng phươngpháp nhiệt chỉ được ứng dụng traig Các viện nghiên cứu, trong các phòng thínghiệm và trong thương nụi Cõn axit photphoric sử dụng để sàn xuất phân bónhoá học, các mrói photphat thường sử dụng axit photphoric sàn xuất bằng phươngphíp trích li.

2.phương pháp trích li [1,7,8,10,11,16,19].

Phương pháp trích li là phương pháp dùng axit vô co như H2S04, H Q ,HNOj để phân huỷ quặng photphat Việc sử dụng HCI.HNO3 có nhưạc điểm tạothành CaCl2> C a(N 0 3)2 rất khứ tách khỏi H 3PO4.VI tliê.trong côngnghiệp thường sử dụng H2S0 4 để phân huy quậig photphat theo phản ứng:

n = 1/2 khi t° < 100°c , [H3P 0 4] = 4 0 5 0 % P 20 5 gọi là phương pháp hêmihyđrat- C aS04 1/2 H20

n = 2 khi t° < 80°c , [H3PO4] < 32%P20 5 gọi là phương pháp CaS04.2Ho0

đihyđrat-2.1.Cơ sở hoá lí.

2.1.1.Quá trình hoá học.

Để đảm bảo cho độ linh động của bùn phản ứng,tạo điều kiện cho việckhuấy trộn và vận chuyển dễ dàng, khi phân huỷ quặng photphat bằng axit, cầnphải duy trì tỉ lệ L/R=3+4 Để đạt được tỉ lệ đó, bùn phản ứng được trộn với dungdịch axit photphoric loãng thu được sau khi rửa sản phẩm C aS0 4 bằng nước.Như vậy, quặng photphat được

p h à n h u ỷ b ằ n g h ỗ n h ợ p a x i t H 0S O 4 v à H 3P 0 4 t h e o p h ả n ứ n g :

Ca5F(P0 4)3+5H2S0 4+mH 3P0 4+5nH20 =(m+3)H 3P0 4+5CaS0

4.nH20 + HF+Q.Trong trường hợp quặng photphat được trộn trước với nước rửa C aS04, rồisau đó mới cho H-,S04 vào, thì phản ứng được thực hiện theo hai bước :

R20 3 + 2H3P0 4= 2RPO4 + 3HọO (R=Fe,Al)

SiOo + 4HF = SiF4 + 2HoO

SiF4 + 2HF = H2SiFó

72.1.2.TỐC độ phân huỷ quặng phoỉphat.

Phản ứng phàn huỷ quặng photphat với H2S 0 4 khi có mặt của

H 3P 0 4 , d ả n đ ô n t á c d ụ n g c ủ a i o n H + v ớ i i o n P 0 43' t r o n g q u ặ n g p h o t p h a t

t ạ o thành axit photphoric kém phân li, còn ion S 0 42‘ liên kết với ionCa2+ trongquặng photphat tạo thành C aS04 Phản ứng khi được thực hiện trong các điều kiệnthích hợp, thì không tạo thành màng CaS04 bao bọc các hạt quặng photphat.Trong những điếu kiện khác việc tạo màng C aS0 4 bao bọc hạt quặng photphat sẽlàm giảm tốc độ phàn huỷ quặng photphat

Việc nghiên cứu thực nghiêm vể tốc độ của quá trình phân huỷ quặngphotphat bằng hỏn hợp H0SO4 và H3P 0 4 là rất khó khăn, do tính phức tạp của

hệ được tao thành Việc phân huỷ quặng photphat trong hỗn hợp axit bị giới hạnbởi tốc độ khuyếch tán của ion H+ từ dung dịch đến bề m ặt các hạt quặngphotphat và của ion Ca2+ từ bề mặt hạt quặng đi vào dung dịch Trong các khuvực axit photphoric tạo thành cố nồng độ cao,thì độ nhớt cửa dung dịch axitphotphoric tăng đáng kể Điều đó làm giảm tốc độ khuếch tán của các ion và làmgiảm tốc độ phàn huỷ của quặng photphat Như vậy nồng độ của các ion H+ và độnhớt của dung dịch là những yếu tố cơ bản quyết định tốc độ phân huỷ của q u ặ n g

mức độ phân huỷ quặng photphat bị giảm đi chút ít, vì hoạt độ của ion H+ bị

giảm

Kích thước của quặng photphat ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phàn huỷquặng photphat Những hạt quặng có kích thước lớn, có bề mặt tiếp xúc nhỏ vàngược lại những hạt quặng có kích thước bé, có bề mặt tiếp xúc lớn Vì vậy, khiphân huỷ quặng photphat bằng axit, những hạt quặng có kích thước bé bị phân hưỷtrước và với tốc độ phân huỷ lớn Cồn những hạt quặng có kích thước lớn bị phânhuỷ sau và với tốc độ phân huỷ nhỏ

Phản ứng phân huỷ quặng; photphat bằng axit là phản ứng tiến hành giữapha rắn và pha lỏng Vì thế, khi tăng bề mặt tiếp xúc, tốc độ phân huỷ tăng Đẻ'tăng bề mặt tiếp xúc, ngoài việc sử dụng kích thước hạt quặng nhỏ cường độkhuấy trộn cũng có vai trồ quan trọng Ngoài ra, khi phân huỷ quặng photphat cóthoát ra khí COo tạo thành bọt

.Cho nên,nếu cường độ khuấp trộn chưa đủ mạnh, các hạt quặng rơi vào bọt ít diđộne, tạo thành các cục nhỏ, chúng sẽ bị bao bọc bởi vỏ các tinh thể C aS0 4 vàlàm cho tốc độ phân huv bị chậm lại Vì vậy, việc lchuấy ưộn phải đảm bảo saocho có sự chuvển động mạnh để phá vỡ lớp bọt ở phía trồn Để phá vỡ bọt, cấn duytrì tốc độ quay của cánh khuấy từ 4 đến 6m/s, đồng thời sử dụng chất chống tạobọt như axit oleic(với lượng l-í-2kg axit oleic trên 1 tấn quặng) M ặt khác, để đảmbảo cho độ linh động của bùn phản ứng, tạo điều kiện cho việc khuấy trộn đễ dàng,

tỉ lệ L/R=3-r4 có một ý nghĩa rất lớn

Thời gian phân huỷ quậng photphat phụ thuộc nhiều yếu tố, ngoài các yếu

tố như nông (iộ axit, nhiệt độ, kích thước hạt quặng, cường độ khuấy trộn ra, còncần tạo điéu kiện để kết tinh tinh thể C aS0 4 to, đều

dễ lọc và rửa Vì vậy, thời gian thực hiên đối với các dạng nguyên liệu và điều kiệnkhác nhau dao động trong khoảng 4-Ỉ-6 giờ

2.1.3.Quá trình kết tinh CaS04.

Khi phân huỷ quặng photphat bằng H-,S04, C aS04 có thể tồn tại dưới badạng : C aS04 , CaS04.l/2H 20 và C aS04.2HoO Trong mọi trường hợp, đầu tiên

C aS0 4 kết tinh ở dạng C aS04 l/2H 20 -không ổn định, rồi sau đó mới chuyểnthành dạng C aS04.2H20 hoặc C aS04-Ổn định Sự chuyển biến này phụ thuộcchủ yếu vào nhiệt độ phân huỷ quặng photphat và nồng độ axit photphoric sảnphẩm Khi tăng nhiệt độ và nồng độ axit thì kích thước của tinh thể C aS0 4 giảm,thời gian kết tinh C aS0 4 tăng Bởi vì, lúc đó độ quá bão hoà của C aS04 giảm,

độ nhớt của dung dịch táng làm giảm tốc độ khuếch tán của ion Ca2+ từ bề mặt hạtquặng ra dung dịch và của ion S 0 42’ từ dung dịch đến bề mặt hạt quặng Ngoàira,các tạp chất có mặt trong quặng phản ứng với axit photphoric tạo thành cácmuối phophat,chúng diêm tích hoá C aS0 4 và làm giảm kích thước của tinh thể CaS04

Đẽ thực hiện có hiệu quả giai đoạn lọc và rửa C aS0 4 ở giai đoạn phân huỷquặng photphat, cần phải kết tinh C aS0 4 ở dạng tinh thể to, đều, dễ lọc và rửa.Điều đó đảm bảo cho thiết bị lọc có năng xuất cao và rửa sạch được H3P 0 4 cònlại trong C aS0 4 bằng một lượng nước ít nhất

Khi kết tinh C aS0 4 ở dạng khan, phản ứng phân huỷ quặng photphat ởt°=105-f-110°c cho axit photphoric chứa >50%P20 5 Phương pháp khan này có

ưu điểm: nồng độ H3P 0 4 sản phẩm cao(>50%P20 5), bỏ qua được giai đoạn côđặc Nhưng nó còn có nhược điểm: tạo thành tinh thể C aS0 4 nhỏ, không đều gâykhó khăn cho giai đoạn lọc rửa nên

tốc độ ãn mòn thiết bị lớn.

Đối với phương pháp hêmihyđrat, kết tinh C aS0 4 ở dạng nửa

nước(CaS04.l/2H->0), phản ứng phân huỷ quặng photphat ở t°=90-í-95oC

, cho axit photphoric chứa >40%P20 5 Phương pháp này tạo thành tinh thể C aS0

4.l/2 H 20 nhỏ, không ổn định gây khó khăn cho giai đoạn lọc rửa nên tốc độ ănmòn thiết bị lớn

Vì thế, được sử dụng phổ biến hơn cả trong công nghiệp là phương phápđihyđrat, kết tinh CaS04 ở dạng hai nước(CaS04.2Họ0) Phản ứng phân huỷquặng photphat ở t°=7CH-80°C , cho nồng độ axit

photphoric chứa 30-s-40%p,05 và tạo thành tinh thể CaS04.2H-,0 lớn nôn dễ lọcrửa Nếu thực hiện phản ứng phân huỷ quặng photphat ở nhiệt độ thấp hơn, tốc độ

tử phản ứng giữa các thiết bị phản ứng, bởi nhừng phương pháp làm lạnh bùn phảnứng, bởi những phương pháp tách pha rắn và lỏng Song mục đích cơ bản trongmọi trường hợp là thực hiện quá trình sao cho không có sự dao động lớn về nồng

độ và nhiệt độ Đồng thời, làm thế nào để tạo thành những tinh thể CaSQị có kíchthước lớn, đều, dễ lọc và rửa

Hình 1 Lưu trình sản xuất với nhiều thiết bị phản ứng.

ết bị hỗn hợp; 2-thiết bị trích li; 3-thùng chứa; 4-cân định lượng;

i; 6-bơm; 8-thiết bị rửa khí; 9-quạt; 10-ống khối; 11,12-tiiiết bị ỉàm lạnh ngưng tụ; 13-bơm plnin lia;

hứa.

Hình 2 Lưu trình sản xuất với một thiết bị phản ứnơ.

t bị phản ứng; 2-khuấy trộn; 3-bơm dìm; 4-bơm tuần hoàn;

t bị hỗn hợp axit; 6-vít tải; 7,11-thùng chứa; 8-thiết bị làm lạnh; i

phun tia; 10-thiết bị ngưng tụ; 12-thiết bị rửa khí: 13-quạt

132.2.2.Giai đoạn lọc và rửa.

Nhiệm vụ của giai đoạn này là tách dung dịch axit photphoric ra khỏi C aS0

4.2H-,0 và rửa CaS04.2Ho0 để thu hồi axit photphoric bằng một lượng nước ítnhất Trong công nghiệp có nhiểu loại thiết bị lọc, song trong công nghệ sản xuấtaxit photphoric trích li, thì hai loại thiết bị lọc được sử dụng phổ biến nhất là thiết

bị lọc băng tải và thiết bị lọc thùng quay Đặc tính kĩ thuật cơ bản của các thiết bịlọc này như sau :

+ĐỐĨ với thiết bị lọc băng tải : tốc độ quay 1,7+5,1 m/phút, độ chân không300-Ỉ-350 mmHg, vải lọc bằng polietilen

+ĐỐÍ với thiết bị lọc thùng quay : diện tích toàn bộ 48 m2, diện tích hoạtđộng 35 m2, tốc đô quay ố vòng/phút, công suất mô tơ 7,5 cp, bơm chânkhông(P=600 mmHg,Q -1900 Nm 3/h), không khí sấy khô vải ỉọc (P=200mmH-,0,Q=2000 Nm 3/h)

Giai đoạn này thu được axit photphoric có nồng độ khác nhau : H3P 0 4

sản phẩm chứa 30h-32%P20 5, H3P 0 4 trung bình chứa 19+-20%P-05 được tuầnhoàn sử dụng trong dây chuyền sản xuất và H3P 0 4 loãng chứa 2-r3% B,05 Đểnâng cao nồng độ axit trong nước rửa, người ta dùne nước rửa thu được ở giaiđoạn sau để làm nước rửa cho giai đoạn trước

2.2.3 Giai đoạn cô dặc.

• »

axit photphoric dùng trong một số linh vực công nghiệp như sản xuất muôiphotphat và làm axit photphoric thương mại, cần phải có nồng độ cao (>40% p205) Trong khi đó, axit photphoric thu đượe sau giai đoạn lọc chỉ có nồng độ trungbình (3CH-32%P20 5) Vì thế, nhiệm vụ của giai đoạn cô đặc là tách nước để thuđược axit photphoric có nồng độ cao hơn Quá trình cô đặc thường được thực hiệntrong hai

thiết bị cô đặc: ưong thiết bị thứ nhất thu được axit chứa 44%P20 5, còn thiết bịthứ hai là 54%p~,05 Quá trình cô đặc được thực hiện ở P=100mmHg và t°=80-f85°c

2.2.4 Giai đoạn tinh chế axit photphoric.

Axit photphoric thu dược chứa một số tạp chất, nó phụ thuộc vào nguyẻnliệu sử dụng và điều kiện kĩ thuật đã thực hiện Tạp chất phổ biến nhất là HoSQị

dư và HụSiFố hoà tan trong H3P 0 4 Để sử dụng H3P 0 4 vào việc sản xuất một

số muối photphat làm thức ăn khoáng bổ sung cho gia súc và làm chất tẩy rửa, cầnphải tinh chế sản phẩm axit photphoric Nhiệm vụ của giai đoạn này là loại bỏ

H2S 0 4 và HoSiF6 ra khỏi dung dịch axit photphoric Đ ể loại bỏ H0SO4,thường dùng quặng photphat, lúc đó ion S 0 4:’ được loại bỏ dưới dạng C aS04.Còn để loại bỏ H2SiF6, thường dùng Na-,C03, lúc đó lon SíFố2’ được loại bỏdưới dạng Na^,SiF6 Giai đoạn này cần thực hiện ở t°=ố5-ỉ-70oC

2.3 Vấn đề ăn mòn và xử ií chất thải.

2.3.1 Vấn đé ăn mòn.

Phương pháp sản xuất axit photphoric bằng phương pháp trích li, gàv hiệntượng ãn mòn hoá học rất mạnh, thiết bị được sử dụng cần phải có độ bén với sự ănmòn của ít nhất bốn loại axit: H?S04, H3P 0 4, HF, HoSiF6 Ngoài ra, còn có ảnhhưởng của C aS0 4 kết tinh và nhiệt độ trong quá trình sản xuất Những vật liệu cóthể dùng để chế tạo thiết bị là thép không ri và chất dẻo Thép không ri là một loạivật liệu đắt tiền và độ bền ăn mòn không cao Còn tất cả các vật liệu chất dẻo đềubền trong môi trường ản mòn và rẻ, nhưng bị giới hạn bởi nhiệt độ thực hiện và tácđộng cơ học sinh ra trong thiết bị Polivinylaclorua và polietilen được dùng làmống dẫn, còn poliester có độ bền hoá học và

số sản phẩm phụ nhằm hạ giá thành của sản phẩm chính axit photphoric.

Từ bã thải có thể sản xuất xi măng và H0SO4 bằng cách nung phối liệugồm có bã thải, than cốc và khoáng quặng có chứa nhôm, sắt, silic ở t°=1350-j-1400°c Để nguội clinker đã thu được rồi nghiến mịn để được xi măng; khí thoát rakhỏi lò nung thường chứa 8-^9%SO>, được làm lạnh, ôxihoá thành SO3 và sau

đó hấp thụ SO3 bằng nước được H-,S04 Ngoài ra, từ bã thải có thể cho thực hiênphản ứng với dung dịch (NH4)2C 0 3 ở t°=5(H70°C được (NH4)2S 0 4 , hoặcvới dung dịch Na2CƠ3 ở t°=60+80°c được NaọSQị.

Khi phân huỷ quặng photphat bằng axit, flo có trong quặng được tách ra

B,SiFó Cho phản ứng với NaCl ở t°=50-i-60oC được Na2SiF6 hoặc thực hiệnphản ứng cacbonat hoá cùng với NaoO.Al20 3 ở t°=70-ỉ-80oC được criolit-A

lF3.3NaF

CHƯƠNG n

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN c ứ u VÀ PHƯƠNG PHÁP

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG s ố KĨ THUẬT.

I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN cứu.

Nhược điểm lớn nhất của supephotphat đơn ứng dụng trong nông nghiệp làtrong thành phần của nó có C aS04 Cho nên, khi bón supephotphat đơn cho câytrồng , đất dễ bị trai cứng M ặt khác, khi có mặt của C aS0 4 thì hàm lượng P2Ostrong supephotphat đơn thấp (17-K20%P20 5)

Vì vậy, chúng tôi nghiên cứu sản xuất axit photphoric trích li theo phươngpháp đihyđrat-kết tinh C aS0 4 ỏ dạng hai nước (C aS04.2KU0), để ứng dụng nósản xuất supephotphat kép phục vụ nông nghiệp Ưu điểm nổi bật củasupephotphat kép là hàm lượng P2Os cao (35-M-0%P20 5), vắng mặt C aS04.Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiêm giai đoạn phản ứng phân huỷ quặng apatit Laocai với H2S 0 4 và H3PO4 từ nước rửa C aS0 4.2H20 để xác định các điều kiện

kĩ thuật thích hợp ứng dụng vào sản xuất

G - G j

% h 2 o =

-G

ở đây : G khối lượng mảu trước khi sấy (g) Gj

-khối lượng mẫu sau khi sấy (g)

1.2 Xác định hàm lượng S i02.

SiO~» và tạp chất không tan được xác định bằng cách phá mẫu với hệcường thuỷ, sau đó lọc và nung kết tủa ở t°=850-ỉ-900oC Căn cứ vào khối lượngkết tủa sau nung, suy ra hàm lượng S i0 2

a

% S i 0 2 = — 1 0 0

G

ở đây: a khối lượng kết tủa sau nung (g) G

-khối lượng mẫu quặng (g)

2MgNH4P 0 4 = M g2p 20 7 + 2NH3 + H20

Từ lượng cân suy ra hàm lượng P20 5 trong quặng apatit

%p20 5 = -

ở đây : 0,638 - hệ số chuyén đổi M g2P20 7 sang P20 5 a

- khối lượng kết tủa sau nung (g)

G - khối lượng mẫu quặng apatit (g)

ở đây: a - khối lượng kết tủa sau sấy (g) G -

khối lượng quặng apatit (g)

1.4 Xác định hàm lượng CaO.

Đây là phương pháp phân tích nhanh Ca2+ trong quặng apatit Sự có mặt P

0 43' có ảnh hưởng rất lớn dến việc xác định Ca2+, cần loại bỏ P 0 43" dưới dạng

F eP 04, sau đó xác định Ca2+ còn lại trong dung dịch theo phương pháp thể tích:kết tủa ion Ca2+ dưới dạng o x a la t

Ca2+ + c , 0 42' = C aC 04 (pH=4)

Hoà tan kết tủa C aC ,0 4 bằng HoS04 và chuẩn độ dung dịch

H2c , 0 4 bằng dung dịch KM11O4 chuẩn :

c , 0 42' + M n0 4 + 8H+ = 2CO, + M n2+ + 4H 20

0,028( N V ) K M n 0 4

%CaO =

G

ở đó: (NV)KMn04- nồng độ đương lượng của dung dịch có độ chuẩn đã biết

và thể tích dung dịch K M nơ 4 chuẩn tiêu tốn (ml).G- khối lượng mẫu quặng apatit (g)

Vđm - thể tích dung dịch định mức (ml)

Vxđ - thể tích dung dịch xác định (ml)

Trường hợp sử dụng phương pháp phân tích trọng lượng, nung kết tủa ở

t°=800°c , sau đó đem cân, từ đó suy ra hàm lượng CaO

%CaO = —

100 -GVxđ

ở đó : a- khối lượng kết tủa sau nung (g); G-khỐi

lượng mẫu quặng apatit (g) Vđm - thể tích dung dịch định mức (ml) Vxđ - thể tích dung dịch xác định (ml)

1.5 Xác định hàm lượng MgO.

Dung dịch sau khi loại bỏ C aC ,04, đem kết tủa manhê dưới dạngMgNH4P 0 4 bằng (NH4)2H P0 4 trong môi trường kiềm, sau đó nung kết tủa,rồi cân, từ đó suy ra hàm lượng MgO

%MgO = 0,3621 —

ở đó: 0,3621 - hệ số chuyển đổi của 2M gO/M g2P20 7 a -

khối lượng kết tủa sau nung (g)

Thành phần R o0 3 trong quặng apatit là Fe20 3 và A120 3 được xác định

từ dung dịch sau khi loại S i0 2 và P 0 43' Dựatrên cơ sở của phương pháp phân tích trọng lượng, kết tủa R3+ dướidạngR(OH)3, nung kết tủa ơ t°=850°c , đem cân suy ra hàm lượng R20 3

%R20 3 = —

ở đó : a- khối lượng kết tủa sau nung (g) G- khối

lượng mẫu quặng apatit (g) Vđm - thể tích dung dịch định mức (ml) Vxđ - thể tích dung dịch xác định (ml)

Để xác định hàm lượng Fe20 3, sử dụng phương pháp complexon :

chuẩn dung dịch bằng EDTA có mặt của chỉ thị axit sunfosalyxilic

0,01992(N V )edta Vđm %Fe-,03

= -100 - G Vxđ

ở đó : (NV)edta- nồng độ đương lượng của dung dịch có độ chuẩn đã biết và

thể tích tiêu tốn dung dịch EDTA chuẩn (ml).G- khối lượng mẫu quặng apatit (g)

Vđm - thể tích dung dịch định mức (ml)

Vxđ - thể tích dung dịch xác định (ml)