Nghiên cứu công nghệ sản xuất ureasuperphosphate (usp) dựa trên công nghệ sản xuất superphosphate đơn (ssp)

I-TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT UREASUPERPHOSPHATEUSP DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SUPERPHOSPHATE ĐƠNSSP II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: + Nghiên cứu công nghệ và các chế độ kỹ t

BÙI DUY DU

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

UREASUPERPHOSPHATE(USP) DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SUPERPHOSPHATE ĐƠN(SSP)

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Mã ngành : 605275

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2006

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS.Nguyễn Đình Thành………

TS.Nguyễn Ngọc Châu………

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Lân

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS.Hoàng Đông Nam

Luận văn Thạc Sỹ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , ngày 3 tháng 2 năm 2007

TP.HCM, Ngày…….tháng………năm 2006.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tên học viên : Bùi Duy Du Phái : Nam

Ngày tháng năm sinh : 10/8/1965 Nơi sinh : Hải Dương

Chuyên ngành : Công nghệ Hóa Học Mã số HV: 00509093

I-TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT UREASUPERPHOSPHATE(USP) DỰA

TRÊN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SUPERPHOSPHATE ĐƠN(SSP)

II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

+ Nghiên cứu công nghệ và các chế độ kỹ thuật cho quá trình sản xuất phân bón USP trên quặng Phosphate Việt nam bao gồm các phần sau :

+ Xác định các chỉ tiêu hóa lý trong thành phần quặng

+ Nghiên cứu chế tạo tác nhân phản ứng acid

+ Nghiên cứu mức độ phân hủy quặng và tính chất sản phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian, độ mịn quặng, lượng acid tiêu chuẩn

+ Nghiên cứu sự mất đạm phụ thuộc nhiệt độ ban đầu của tác nhân acid

+ Khảo sát sự hấp thụ khí fluor thải trong sản phẩm

+ Thiết lập quy trình công nghệ, chọn chế độ kỹ thuật tối ưu cho quá trình

+ Nghiên cứu thành phần hóa lý của sản phẩm

+ Xây dựng định mức nguyên vật liệu cho một đơn vị sản phẩm, tính giá thành và hiệu quả kinh tế

+ Sản xuất thử nghiệm để đánh giá khả năng ứng dụng của quy trình

III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 3 tháng 7 năm 2006

IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 3 tháng 12 năm 2006

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS.Nguyễn Đình Thành, TS.Nguyễn Ngọc Châu

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

TS.Nguyễn Đình Thành, TS.Nguyễn Ngọc Châu TS Nguyễn Ngọc Hạnh PGS.TS Lê Xuân Hải

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã dược hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày………tháng……….năm 2006

TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

Xưởng nghiên cứu thực nghiệm Viện khoa học vật liệu ứng dụng, phòng thí nghiệm công ty TNHH TM-SX Phước hưng

Xin chân thành cảm ơn các thầy : TS Nguyễn Đình Thành, TS Nguyễn Ngọc Châu, bằng kiến thức sâu rộng và sự tận tụy đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin cảm ơn các thầy TS Nguyễn Thiết Dũng, TS Hoàng Đông Nam, PGS.TS Mai Hữu Khiêm đã có nhiều ý kiến đóng góp quý báu để báo cáo luận văn được hoàn thiện

Nhân dịp này cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm và xưởng nghiên cứu thực nghiệm Viện KH-VL Ứng dụng, phòng thí nghiệm công ty TNHH TM-SX Phước hưng, phòng thí nghiệm nhà máy Super Phosphate Long thành đã giúp đỡ tôi về máy móc, thiết bị, tài liệu, làm các thí nghiệm triển khai công tác nghiên cứu đề tài

Trân trọng cảm ơn ông Phạm Ngọc Em, giám đốc công ty TNHH

TM-SX Phước hưng đã có nhiều giúp đỡ quý báu và tiếp nhận công nghệ sản xuất USP để ứng dụng vào sản xuất

Cảm ơn thầy cô phòng Đào tạo sau đại học đã giúp đỡ tôi các thủ tục để trình luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã giành thời gian, công sức để đọc nhận xét và đóng góp ý kiến cho báo cáo luận văn này

Tác giả

fertilizer-Urea Superphosphate (USP) from Phosphorite rock, Apatite rock Basee on producing technology Single Superphosphate (SSP) We also researched and carried out the following contents :

- Research chemical and structure of two kind of specific Phosphorite rock in Thanh Hoa and Apatite rock in Lao Cai Research disintegration by Urea-H2SO4-H2O reagents

- Research kinetic of rock acidification, to full out kinetic of process same as produce SSP process Researched about degree, speech of rock disintegration process which depend on factors such as reaction reagent composition, acid temperature, reaction time, volume calculated acid, degree of fines and structure of rock

- Researched and determined suitable technology condition for produce USP fertilizer process Details as following :

+ Reaction reagent temperature : 70-950C

+ Staying time of mud in reactor

- In Phosphosrite rock : 2 minutes

- In Apatite rock : 4-6minutes

- Researched about lossing Nitrogen in produce USP process, also open researching the absorption HF gas in Rock disintegrated process to determine the advantage of technology process

- Essay researched ability produce USP with different Nitrogen compositions

As result : In Phosphorite rock, we could produce USP with Nitrogen content as 20% ( USP 20-9-0) In Apatite rock, we could produce USP with lower Nitrogen content as 5% ( USP 5-15-0)

- Researched chemical and physical properties of two products and ability to mix with other NPK materials then pull out results : Ability to absorb humidity of USP is lower DAP, Urea and USP have good ability to mix and adhesive in NPK producing

- Built standard raw material for product unit, calculate cost price and effective economic for produce USP fertilizer USP fertilizer is inexpensive about 27% when compare with NP fertilizer which have same nutrition contents

- From researched results in laboratory, we have carried out a pilot plant and determined the high ability to apply to producing USP process The results

in essay permited conclusion is we could apply the current SSP producing technology to produce USP by mading out more part as dissolve reagent acid tank Futher more, with our present technology ability in country, we could research-design- manufacture such new manufactory in Vietnam

MỞ ĐẦU ……….……….… 1 - 3 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU……… 4 -20

1.1-Điều chế tác nhân phản ứng trong sản xuất USP……… 6

1.2-Phân hủy quặng phosphate……… ……… 7

1.3- Những yếu tố chính ảnh hưởng tới quá trình phân hủy quặng phosphate bằng tác nhân acid……… 11- 17 1.3.1-Ảnh hưởng nồng độ acid ……….11

1.3.2-Ảnh hưởng của độ mịn quặng……….… 11

1.3.3-Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ acid……….… ….12

1.3.4-Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến mứcđộ phân hủy quặng……… 14

1.3.5-Ảnh hưởng của tạp chất ……… ….15

1.3.6-Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn……… …… ….16

1.3.7-Thời gian hỗn hợp vật liệu……… 16

1.4-Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất SSP và USP……… ……….….…18 - 20 1.4.1-Sơ đồ kỹ thuật sản xuất Superphosphate ……….… 18

1.4.2- Công nghệ cho quá trình sản xuất USP……….…….19

1.5-Thành phần của USP 20-10-0……….……… ………21

1.6-Mô hình tổng quát của nhà máy sản xuất USP và SSP……… …………22

1.7-Hiệu lực nông hóa của USP……… ………23

1.8-Ưu điểm của quá trình sản xuất USP……….……… …….…23

1.9-Giá thành USP và hiệu quả……….……… …… 24

2.3-Nguyên vật liệu hóa chất……… …… 26

2.4-Phương pháp thực hiện xác định các thông số của quá trình nghiên cứu……… ……… 27-32 2.4.1 Xác định thành phần nguyên liệu và cấu trúc quặng……… …27

2.4.2 Nghiên cứu điều chế tác nhân phản ứng Urea / H2SO4 / H2O……….… 27

2.4.3 Nghiên cứu sự phụ thuộc của Kph vào thành phần tác nhân……… 27

2.4.4 Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số phân hủy quặng vào nhiệt độ tác nhân phản ứng……… ……….….…… 28

2.4.5 Khảo sát sự phụ thuộc của Kph vào thời gian……… ……….………28

2.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của lượng acid tiêu chuẩn đến Kph, theo dõi tính chất vật lý sản phẩm……….… 29

2.4.7 Khảo sát sự mất đạm theo nhiệt độ acid ban đầu……….….…….29

2.4.8 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mịn quặng đến mức phân hủy quặng… 30

2.4.9 Chọn chế độ tối ưu - thiết lập quy trình công nghệ……….…… 30

2.4.10 Nghiên cứu sự hấp thụ khí Fluor trong sản phẩm……….……… 30

2.4.11 Nghiên cứu tính chất hóa lý của sản phẩm……… ……… 31

2.4.12 Khảo sát khả năng phối trộn của USP với các loại phân bón nguyên liệu trong sản xuất NPK……….……31

3-KẾT QUẢ BÀN LUẬN……….……….……….33-38

3.1 Xác định thành phần nguyên liệu và cấu trúc quặng……….………… …33

3.1.1 Xác định thành phần nguyên liệu……….… 34 3.1.2 Xác định cấu trúc quặng……….……….34

3.2- Khảo sát nhiệt độ tác nhân phản ứng khi hoà tan các cấu tử với thành phần khác

nhau……… 39

3.3- Nghiên cứu sự phụ thuộc của hệ số phân huỷ và thành phần tác nhân phản

ứng……….….….40 3.3.1- Nghiên cứu sự phụ thuộc Kph vào thành phần tác nhân acid trên quặng

Phosphorite Thanh hoá ……… 41 3.3.2- Nghiên cứu sự phân hủy trên quặng Apatite Lào cai phụ thuộc vào thành

phần tác nhân acid ……….………43 3.4 - Nghiên cứu sự phụ thuộc của hệ số phân hủy quặng vào nhiệt độ tác nhân phản ứng – Nghiên cứu tính chất vật lý của sản phẩm……….45 3.5- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến hệ số phân hủy quặng……….…….…46 3.6- Khảo sát ảnh hưởng của lượng acid tiêu chuẩn đến hệ số phân hủy quặng Phosphorite………48 3.7- Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mịn quặng đế hệ số phân huỷ quặng……….50

SSP……… ……….……… 53 3.10- Chọn chế độ thích hợp cho các chế độ công nghệ và thiết lập quy trình công

nghệ sản xuất USP……….……… 54 3.11- Nghiên cứu một số tính chất hoá lý của sản phẩm USP……….……… 58-65 3.11.1-Thành phần hoá học chủ yếu của USP……… 58 3.11.2-Khảo sát độ hút ẩm ngoài không khí theo thời gian của USP……… 59 3.11.3-Nghiên cứu phổ tia X của sản phẩm USP……….……… 60 3.12 Khảo sát khả năng phối trộn của USP với các loại phân bón nguyên liệu trong sản xuất NPK……… …….66 3.13 Định mức nguyên vật liệu cho một đơn vị sản phẩm và tính toán hiệu quả kinh

tế……… 68 3.14 Kết quả sản xuất thử nghiệm……… 71

4 NHẬN XÉT CHUNG……… 73-75 KẾT LUẬN……….………76-78 KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO……… ………… 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO……….… 80-8 4 PHỤ LỤC

Hình 1.1: Hàm lượng Urea trong hỗn hợp Urea + SSP phụ thuộc vào thời gian lưu

trữ

Hình 1.2 : Hàm lượng nước hoà tan P2O5 trong hỗn hợp Urea+SSP phụ thuộc vào

thời gian lưu trữ

Hình 1.3 : Các điểm Eutectic của hổn hợp Urea – Sulfuric acid

Hình 1.4 : Phổ tia X của Urea và Ureacalciumsulphate

Hình 1.5 : Sự phụ thuộc mức độ phân hủy vào nồng độ acid

Hình 1.6 : Sự phụ thuộc mức phân hủy quặng Apatite bằng acid (tính theo lý thuyết)

theo thời gian ở 200C

Hình 1.7 : Sơ đồ kỹ thuật sản xuất Superphosphate

Hình 1.8 : Sơ đồ hòa tan tác nhân phản ứng

Hình 1.9 : Sơ đồ acid hóa quặng phosphate và hấp thụ khí thải

Hình 1.10 : So sánh sự tiết kiệm đạm khi bón phân USP với phân bón thông thường Hình 1.11: Năng suất lúa mì phụ thuộc vào lượng đạm khi bón phân USP so sánh

với phân bón thông thường (Urea + DAP)

Hình 3.1 : Phổ nhiễu xạ tia X của quặng Phosphorite Thanh hóa

Hình 3.2 : Mô hình cấu trúc mạng tinh thể của Fluor Apatite

Hình 3.3 : Phổ nhiễu xạ tia X của quặng Apatite Lào cai

Hình 3.4 : Phụ thuộc của nhiệt độ tác nhân vào tỷ lệ mol Urea / H2SO4 (M1) ở các

tỷ lệ mol H2O / H2SO4 (M2) khác nhau (M2 = 1÷3)

Phosphate (lượng acid tiêu chuẩn 100%, tỷ lệ mol Urea : H2SO4 : H2O = 3,6:1:1)

Hình 3.7 : Sự phụ thuộc của hệ số phân hủy quặng Phosphorite theo thời gian phản

ứng, tỷ lệ tác nhân 3,6:1:1

Hình 3.8 : Hàm lượng N bị mất của các mẫu USP khi acid hóa quặng Phosphate ở

các nhiệt độ khác nhau

Hình 3.9 : Sơ đồ sản xuất USP và sản phẩm NPK từ nó

Hình 3.10: Phổ nhiễu xạ tia X của USP 20-10-0 (Baconco)

Hình 3.11: Phổ nhiễu xạ tia X của USP 20-9-0

Hình 3.12: Phổ nhiễu xạ tia X của USP 5-15-0

Hình 3.13: So sánh phổ nhiễu xạ tia X của USP 20-9-0; 5-15-0 và 20-10-0

CÁC HÌNH PHẦN PHỤ LỤC

Hình 1 : Thí nghiệm sản xuất thử USP

Hình 2 : Thí nghiệm sản xuất thử USP hạt và NPK hạt từ USP

Bảng 1.1 : Nhiệt độ thích hợp của H2SO4 phụ thuộc nồng độ

Bảng 1.2 : Hàm lượng USP hạt sản xuất từ quặng Zin Phosphate

Bảng 3.1 : Kết quả phân tích thành phần H2SO4 kỹ thuật

Bảng 3.2 : Thành phần Urea (Trung Quốc)

Bảng 3.3 : Thành phần Phosphorite Thanh hóa

Bảng 3.4 : Thành phần quặng Apatite Lào cai tuyển

Bảng 3.5 : Phụ thuộc Kp.h khi phân huỷ Phosphorite vào tỷ lệ mol H2O / H2SO4 (t0

Bảng 3.8 : Sự phụ thuộc của Kph và tỷ lệ mol Urea / H2O trong tác nhân phản ứng

(t0 phản ứng = 700C, tỷ lệ mol Urea : H2SO4 : H2O = M1 :1 : 1, τ=30phút) Bảng 3.9 : Sự phụ thuộc Kph vào lượng acid tiêu chuẩn (T0tác nhân acid 700C, τ=30

phút)

Bảng 3.10 : Sự phụ thuộc của Kp.h và lượng acid chuẩn đối với quặng Apatite (Tỷ lệ

mol Urea : H2SO4 : H2O = 0,9 :1 : 1, t0 tác nhân 700C, τ=30 phút)

Bảng 3.11: Ảnh hưởng của độ mịn quặng đến hệ số phân hủy trong sản xuất USP

(τ= 30phút)

Bảng 3.14 : Thành phần USP sản xuất từ Phosphorite (tác nhân có tỷ lệ mol

CO(NH2)2 : H2SO4 : H2O = 3,6:1:1) và Apatite (tác nhân có tỷ lệ mol 0,9:1:1) (t0 = 700C, thời gian phân tích sau 7 ngày điều chế )

Bảng 3.15 : Độ ẩm của một số loại phân bón để ngoài không khí phụ thuộc vào thời

gian

Bảng 3.16 : Thành phần phối liệu của một số loại phân bón NPK thí nghiệm

Bảng 3.17 : Định mức cho một đơn vị sản phẩm USP

Bảng 3.18 : Định mức nguyên liệu một số loại sản phẩm NP

Bảng 3.19 : Kết quả phân tích mức độ phân hủy quặng và thành phần đa lượng

(thời gian 60 phút)

Bảng 2 : Kết quả xác định Kph phụ thuộc vào nhiệt đo tác nhân phản ứng khi phân

hủy quăïng Phosphate (Lượng acid tiêu chuẩn 100% Tỉ lệ Urea : H2SO4 :

H2O = 3,6:1:1, τ=30phút)

Bảng 3 : Sự phụ thuộc Kph vào nhiệt độ tác nhân phản ứng khi phân hủy quặng

Apatite (Lượng acid tiêu chuẩn 100% Tỉ lệ Urea : H2SO4 : H2O = 3,6:1:1,

τ=30phút)

Bảng 4 : Sự phụ thuộc của hệ số phân hủy quặng vào thời gian phản ứng

Bảng 5 : Kết quả kiểm nghiệm quặng Phosphorite Thanh hóa

Bảng 6 : Kết quả kiểm nghiệm quặng Apatite Lào cai

Bảng 7 : Kết quả kiểm nghiệm phân bón USP 20-9-0

Bảng 8 : Kết quả kiểm nghiệm phân bón USP 5-15-0

DAP : (NH4)2HPO4 - Diammonium Phosphate

MAP : NH4H2PO4 - Monoammonium Phosphate

MỞ ĐẦU

Việt nam là nước nông nghiệp nhiệt đới ngoài cây trồng chính là lúa còn có các cây lương thực, thực phẩm khác, các cây công nghiệp ngắn và dài ngày, cây ăn quả…[1-4]

Nếu chỉ xét riêng về cây lúa thì trước năm 1980 sản lượng chỉ đạt dưới 15 triệu tấn/năm, đến nay đã đạt trên 36 triệu tấn/năm [2,3] Sở dĩ có được sự tăng trưởng đó là do ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố mà trong đó phân bón hóa học đã đóng vai trò rất quan trọng [4,7] Phân bón hóa học được sản xuất ở Việt nam trong thời gian qua đã tăng mạnh mẽ về số lượng, chất lượng và chủng loại [9]

Cho đến năm 2005, nông nghiệp nước ta đã sử dụng hơn 8triệu tấn phân bón hóa học, trong đó sản xuất trong nước là 2,6triệu tấn, số còn lại phải nhập khẩu [5,9]

Phân bón sản xuất trong nước chủ yếu là Single Superphosphate (Super đơn-SSP), Thermophosphate (Phân lân nung chảy -TP), Urea và phân hỗn hợp NPK Trong đó phân NPK chiếm tỉ lệ 50-55% và chủ yếu sử dụng nguyên liệu nhập ngoại [7,9,34]

Các dạng phân bón Superphosphate, Thermophosphate có giá thành rẻ nhưng ít được ưa chuộng vì :

-Khó bón (lân nung chảy dạng bột khi bón bị bụi, Super lân đóng bánh) -Không trộn được với các loại phân bón thông thường như Urea, Diammonium Phosphate (DAP) vì chúng phản ứng với nhau dẫn đến mất đạm hoặc chảy nước, do đó tăng chi phí cho việc bón

Vì không trộn được các loại phân lân trên với các loại phân bón thông thường nên chúng không sử dụng được trong công nghệ sản xuất phân bón NPK [21,25]

Mục đích của luận văn này là nghiên cứu để đưa ra sản xuất một loại phân bón hoá học sản xuất từ quặng Phosphate trong nước có chứa cả lân và đạm (NP), có tính năng hóa lý cao dễ dàng cho nông dân sử dụng, giảm chi phí bảo quản, vận chuyển và bón đồng thời làm nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất phân bón NPK

Công nghệ sản xuất phân bón NP nêu trên sử dụng nguyên liệu là quặng Phosphate, Urea và H2SO4 tạora sản phẩm Urea Superphosphate (USP) Hiện nay công nghệ này còn là bí mật được lưu giữ của hãng Grande Paroisse [23-25,27]

Năm 1994, một nhà máy đầu tiên ở Pháp ứng dụng công nghệ sản xuất USP trên cơ sở dây chuyền Super Phosphate đơn (SSP) và Super Phosphate kép (TSP) Năm 1997 ở Philipin chuyển từ sản xuất SSP sang USP Ở Việt Nam năm

1998 hãng BaConCo (Pháp) xây dựng nhà máy sản xuất USP tại Phú Mỹ-Đồng Nai sử dụng Phosphorite và Sulphuric acid nhập ngoại Tất cả các nhà máy trên đều mua thiết bị và patent của Grande Paroisse [27]

Ở Việt Nam cho đến nay chưa có tài liệu nào công bố đến vấn đề nghiên cứu sản xuất USP từ quặng Phosphate

Nguồn nguyên liệu quặng Phosphate Việt nam có trữ lượng dồi dào Vì vậy việc sản xuất phân bón chứa lân trong nước sẽ tận dụng được nguồn khoáng sản một cách hiệu quả, tiết kiệm ngoại tệ nhập khẩu phân bón và giảm giá thành sản phẩm [37] Tuy nhiên, muốn ứng dụng công nghệ sản xuất SSP để chuyển sang sản xuất USP nhằm tạo ra loại phân bón NP giá rẻ, chất lượng cao với mục đích nêu trên hoặc xây dụng nhà máy mới, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu các điều kiện công nghệ thích hợp cho từng công đoạn sản xuất, đồng thời đánh giá tính khả thi và hiệu quả kinh tế của quá trình này

Vì những lý do nêu trên, đề tài luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu về sự phân giải quặng Phosphate Việt Nam có nguồn gốc phún xuất và trầm tích (Apatite Lào cai, Phosphorite Thanh hoá)

1 -TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT USP

Urea và Superphosphate là hai loại phân bón chứa N và P2O5 có giá rẻ Tuy nhiên, việc phối trộn chúng trong công nghệ sản xuất phân NPK hoặc trộn chung để bón thì không thể được vì chúng phản ứng với nhau trong suốt quá trình tạo hạt bởi phản ứng sau [6,8,13,20,23-26] :

Ca(H2PO4)2.H2O + 4CO(NH2)2 = Ca(H2PO4)2.4CO(NH2)2+ H2O

Vì vậy cần loại một lượng nhiệt lớn để làm khô sản phẩm Mặt khác chất lượng sản phẩm cũng không hoàn thiện vì chúng hút ẩm, đóng bánh khi bảo quản

Việc phối trộn SSP và Urea sinh ra nước, nước thủy phân Urea và hoà tan

P2O5 làm dinh dưỡng bị tổn thất Phần Urea và nước hoà tan P2O5 trong hỗn hợp Urea và Superphosphate theo thời gian lưu trữ được trình bày ở hình 1.1 và 1.2 [21-,25,27,38]

Hình 1.2 :Hàm lượng nước hoà tan P 2 O 5 trong hỗn hợp Urea+SSP phụ thuộc

vào thời gian lưu trữ

Nếu trộn cơ học Urea và SSP cũng gặp những vấn đề tương tự Hơn nữa tỉ trọng của Urea và SSP khác nhau nên dẫn đến không có sự phân bố đều giữa các hạt Vì vậy việc sử dụng phân bón cũng không đều và làm giảm hiệu quả sử dụng phân bón

Vì lý do trên, phân Super đơn ít được ưa chuộng Trong công nghệ sản xuất NPK người ta phải sử dụng các loại phân bón DAP, MAP để phối trộn với Urea [8,13,23,38]

Tuy nhiên, để sản xuất MAP, DAP từ quặng Phosphate phải đầu tư nhà máy đắt tiền và xử lý CaSO4 thải Mặt khác, công nghệ này bỏ đi hai dinh dưỡng trung lượng Ca và S rất cần thiết cho cây trồng Trong sản xuất nông nghiệp,

muốn đạt hiệu quả thì phải bón thêm loại phân bón bổ sung chứa các nguyên tố này [7,26,28,34]

Ở Việt Nam, đã có nhiều đề tài nghiên cứu cải thiện tính chất hóa lý của SSP và sử dụng hai loại nguyên liệu Urea và SSP để sản xuất phân bón NPK như : Bọc cách ly hạt Urea bằng Polymer, bọc bằng S (sử dụng công nghệ thăng hoa-tầng sôi) Nhưng cho đến nay việc áp dụng các kết quả nghiên cứu trên vào thực tế vẫn chưa tiến hành được vì những lý do : Hiệu quả kinh tế thấp, mức đầu

tư lớn, hiệu lực sản phẩm không phù hợp…[18]

Để giải quyết vấn đề này, trường kỹ sư mỏ Paris cùng với hãng Grande Paroisse đã phối hợp nghiên cứu đưa ra công nghệ mới sản xuất Urea Superphosphate với các giai đoạn công nghệ sau :

- Điều chế tác nhân phản ứng, hòa tan Urea trong H2SO4 (Reagent)

- Phối chế Reagent với quặng Phosphate

- Xử lí khí thải Fluor

- Tạo hạt sản phẩm

Phân bón USP với thành phần dinh dưỡng 20-10-0 có thể dùng bón riêng lẻ hoặc dùng làm nguyên liệu sản xuất NPK Bổ sung vào USP các loại phân bón như KCl, MAP, DAP, Urea có thể sản xuất các loại phân NPK 16-16-8, 14-7-14, 14-14-14, 16-20-0….[22-25]

1.1- Điều chế tác nhân phản ứng trong sản xuất USP

Urea khi tác dụng với nhiều acid tạo thành phức chất, đối với Sulphuric acid tạo thành phức chất dạng [nCO(NH2)2 mH2SO4 ] có hai điểm Eutectic E1 và

E2 (Hình 1.3) ứng với tỉ lệ phân tử 1.8mol Urea:1mol acid và 3.6mol Urea:1mol

acid Điểm chảy của Urea là 132,70C, cả hai điểm Eutectic có nhiệt độ cân bằng pha là 100C

Hình 1.3 : Các điểm Eutectic của hổn hợp Urea – Sulfuric acid

Phối trộn Urea-Sulphuric acid và nước theo tỉ lệ mol 3,6:1:1và 1,8:1:1 đều có sự tỏa nhiệt, nhiệt độ của trường hợp sau lớn hơn trường hợp đầu Người ta chọn tỉ lệ mol 3,6Urea : 1H2SO4 để đưa vào sản xuất vìcó nhiệt độ sau khi hòa tan khoảng 60-700C thích hợp cho việc acid hóa quặng Phosphate Ở nhiệt độ này có thể dùng các loại vật liệu để chế tạo thiết bị như thép 316L, Polypropylen Tác nhân có thành phần ở hai điểm E1, E2 tồn tại ở trạng thái lỏng và được vận chuyển bằng bơm dễ dàng [9-11,19]

Có thể nghiên cứu sử dụng tác nhân với tỉ lệ các cấu tử khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất mỗi loại quặng, sự định hướng thành phần sản phẩm và dựa trên công nghệ khác nhau của mỗi một nhà máy [23,24-27]

1.2-Phân hủy quặng Phosphate

+Phản ứng giữa quặng Phosphate và H 2 SO 4

Quá trình sản xuất SSP phản ứng phân giải quặng xảy ra như sau :

- Phản ứng của quặng Phosphorite :

3Ca3(PO4)2.CaF2 +10H2SO4 +5 H2O = 10CaSO4.0.5H2O + 6H3PO4+ 3H2O +2HF (1)

Ca3(PO4)2 +4H3PO4+ 3 H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O (2)

- Phản ứng của quặng Apatite :

7Ca5(PO4)3F +35H2SO4 +17.5 H2O = 35CaSO4.0.5H2O + 21H3PO4+ 7HF (3) 3Ca5(PO4)3F +21H3PO4 +15 H2O = 15Ca(H2PO4)2.H2O +3HF (4)

- Phản ứng của thành phần khác trong quặng:

NaAlSiO4 + 2H2SO4 + 2Ca(H2PO4)2 = 2CaSO4 +NaH2PO4 + Al(H2PO4)3+ H2SiO3

+ H2O (5)

M2O3 +3H2SO4 + 3Ca(H2PO4)2 = CaSO4 + 2 M(H2PO4)3 + 3H2O(6)

M(H2PO4)3 + 2H2O = MPO4.2H2O + 2H3PO4(7)

Trong đó : M :Al,Fe

(Ca, Mg)CO3 + H2SO4 = (Ca,Mg)SO4 + CO2 + H2O(8)

H2SiO3 + 4HF = SiF4 + 3H2O (9)

- Khi hấp thụ khí SiF4 bằng nước :

3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + H2SiO3 [5,12,14-17,30,31]

+Phản ứng giữa quặng Phosphate và hỗn hợp Urea- H 2 SO 4 -H 2 O

Đối với quá trình sản xuất USP, acid hóa quặng bằng tác nhân phản ứng

Urea-H2SO4-H2O có thể viết phương trình phản ứng tổng quát đối với quặng

Phosphate như sau :

- Trên quặng Phosphorite:

3Ca3(PO4)2.CaF2 +7(a+b)H2SO4 + 28CO(NH2)2 + (3+7bx)H2O =

7a(CaSO4.4CO(NH2)2) + 7bCaSO4.x H2O + 3Ca(H2PO4)2.H2O (11)

- Trên quặng Apatite :

10Ca5(PO4)3F +35(a+b)H2SO4 + 140aCO(NH2)2 + (15+35bx)H2O =

35a(CaSO4.4CO(NH2)2) + 35bCaSO4.x H2O + 15Ca(H2PO4)2.H2O + 10HF(12)

Trong đó : a+b=1

Phản ứng của các thành phần khác trong quặng tương tự như trong quá

trình điều chế SSP

Phần lớn Urea trong USP không nằm ở dạng muối đơn như trong quá trình

phối trộn Urea và SSP mà chuyển thành dạng phức chất CaSO4.4Co(NH2)2 Do

vậy, nó khắc phục được các tính chất vật lý xấu như hút ẩm, chảy rữa ngoài

không khí và phản ứng với Ca(HPO4)2.H2O trong Superphosphate [23-27]

Tỉ lệ H2SO4 để acid hóa quặng tùy thuộc vào loại quặng, thông thường là

2.8mol H2SO4 cho 1mol P2O5 [23,24,27]

Dưới đây là phổ tia X của các đơn chất Urea, CaSO4(gypsum) và Tetra-Ureacalciumsulphate:

Hình 1.4: Phổ tia X của Urea, gypsum và Ureacalciumsulphate [25,26]

1.3- Những yếu tố chính ảnh hưởng tới quá trình phân hủy quặng Phosphate

bằng tác nhân acid:

Hầu như tất cả những yếu tố chính có ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ

quặng Phosphate bằng H2SO4 trong sản xuất SSP cũng lại là những yếu tố chính

ảnh hưởng tới quá trình phân hủy quặng bằng tác nhân H2SO4 / Urea / H2O trong

sản xuất USP Quá trình đó có một số yếu tố quyết định như sau : [12,14-17,28,31,32,36,37]

1.3.1-Độ acid hóa

Lượng acid tiêu chuẩn là lượng acid lý thuyết để phân hủy hoàn toàn các

thành phần trong quặng Phosphate được tính toán trên cơ sở thành phần hóa học

chủ yếu của quặng :P2O5, Al3O3, Fe2O3, MgO, CaO…(Tính theo phản ứng 1-7)

Lượng acid sử dụng lấy càng cao tức độ acid hóa càng lớn thì tốc độ và

mức độ phân hủy quặng cũng lớn tương ứng Tuy nhiên lượng acid sử dụng lớn

thì sản phẩm dư nhiều acid tự do dẫn đến hút ẩm, vón cục

Để rút ngắn quá trình phân hủy, trong thực tế sản xuất người ta thường sử

dụng lượng acid bằng 105-110% so với lượng acid lý thuyết: [12,14,15]

%110105100

-thuyếtlýacidLượng

tếthựcacidLượng

=

1.3.2-Ảnh hưởng của độ mịn quặng

Độ mịn quặng có ảnh hưởng đến tốc độ quá trình phân hủy Quặng càng

mịn thì mặt tiếp xúc pha rắn-lỏng càng lớn, tốc độ phản ứng nhanh dẫn đến phân

hủy hoàn toàn, vì thế mà rút ngắn thời gian phản ứng Nhưng bột quặng chỉ có

thể nghiền tới một mức nhất định vì nghiền quặng càng nhỏ sẽ càng giảm năng suất thiết bị, chi phí năng lượng nghiền lớn, làm tăng giá thành sản phẩm

Trong thực tế, người ta chọn độ mịn của quặng qua sàng d=0.15mm khoảng 85-90% là thích hợp [12,14,15]

1.3.3-Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ acid

Khi phân hủy quặng Phosphate bằng acid, nhiệt độ và nồng độ acid ảnh hưởng rất lớn đến thành phần và tính chất vật lý của sản phẩm

Tốc độ phân hủy quặng Phosphate phụ thuộc vào hoạt độ của acid và mức độ quá bão hoà của sản phẩm gây nên

Nhiệt độ của tác nhân acid cao, tốc độ phản ứng nhanh đồng thời xúc tiến việc bốc hơi nước, giải phóng khí Fluor nhanh, làm thay đổi tính chất vật lý của sản phẩm Nhưng khi nồng độ acid đã cố định mà nhiệt độ quá cao thì phản ứng xảy ra quá nhanh làm cho độ quá bão hòa của sản phẩm lớn

o

o

C

CC

S =

-Trong đó : C : Nồng độ quá bão hòa

C0: Nồng độ bão hòa

S : Độ quá bão hòa

Nếu tốc độ tạo mầm CaSO4 vượt qua tốc độ phát triển mầm của nó, CaSO4 tạo thành ở dạng tinh thể mịn (CaSO4.1/2H2O) làm thành một lớp vỏ bọc bao lấy hạt quặng làm khó khăn cho acid tiếp tục phân hủy quặng [14,15,35,37]

Có thể xác định chế độ nhiệt thích hợp cho quá trình phân hủy trên cơ sở nhiệt phản ứng, hàm nhiệt của quặng và acid

Nếu sử dụng H2SO4, nhiệt độ tối ưu của acid phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của nó Theo kinh nghiệm sản xuất thực tế thấy rằng nhiệt độ thích hợp của

H2SO4 trong sản xuất chỉ ra ở bảng 1.1: [14,15]

Bảng 1.1: Nhiệt độ thích hợp của H 2 SO 4 phụ thuộc nồng độ

Nồng độ H 2 SO 4 , % Nhiệt độ H 2 SO 4, 0 C

64,0 65,5 67,0 68,5

65÷75 60÷70 55÷65 50÷60

Khi nâng cao nồng độ acid bắt đầu từ 0 và giảm nồng độ acid đậm đặc (bắt đầu từ 100) hoạt độ của chúng tăng lên Do đó tốc độ và mức độ phân hủy quặng tăng lên Tuy nhiên, ở một số nồng độ nó làm tăng độ quá bão hòa của hệ CaSO4 Điều đó dẫn đế giảm tốc độ và mức độ phân hủy Do vậy, sự phụ thuộc đơn thuần của mức độ phân hủy vào nồng độ acid có hai cực đại A, B và một cực tiểu C (Hình 1.5)

Hình 1.5: Sự phụ thuộc mức độ phân hủy vào nồng độ acid

O

O

tổng 5

hh 5

2

2 h

1.3.4- Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến mức độ phân hủy quặng

Trong quá trình sản xuất phân lân từ quặng Phosphate, mức phân hủy quặng tăng theo thời gian phản ứng Kph tăng nhanh trong vòng 40phút đầu, tùy từng loại quặng mà mức phân hủy có thể đạt 90-95%, sau đó tốc độ phân hủy quặng chậm do sự kìm hãm của độ quá bão hòa muối và thành phần pha lỏng giảm [14,15,27]

Sau đây là sự phụ thuộc mức phân hủy quặng Apatite vào thời gian đối với một số tác nhân acid có hoạt độ khác nhau [12,14,15]

Hình 1.6: Sự phụ thuộc mức phân hủy quặng Apatite bằng acid (tính theo lý

thuyết) theo thời gian ở 20 0 C

1.3.5-Ảnh hưởng của tạp chất [14,15,27,39]

Lượng tạp chất có trong quặng nhiều sẽ làm tăng mức tiêu hao acid tiêu chuẩn và làm giảm lượng P2O5 trong sản phẩm Sự có mặt của CaCO3, MgCO3

làm lợi cho quá trình phân hủy quặng vì CO2 thoát ra làm tơi xốp khối phản ứng, phản ứng tỏa nhiệt mạnh do đó nâng cao nhiệt độ của khối phản ứng

Nguyên liệu chứa nhiều R2O3 gây nên hiện tượng giảm P2O5 trong sản phẩm do lượng P2O5 hòa tan trong nước bị hạ thấp vì tạo thành các muối Phosphate không tan trong nước Nếu lượng R2O3 trong quặng nhỏ hơn 8% thì hiện tượng giảm P2O5 thực tế không xảy ra

Lượng tạp chất trong acid không ảnh hưởng nhiều đến quá trình phân hủy quặng trừ tạp chất làm tăng độ nhớt động học của dung dịch acid và nồng độ của ion H+, ví dụ như Monocalciumphosphate

1.3.6-Ảnh hưởng của cường độ khuấy trộn [14,15,27]

Muốn cho phản ứng diễn ra mọi nơi giảm trở lực, tăng độ khuyếch tán có lợi cho việc tiếp xúc giữa hai pha rắn-lỏng giảm hiện tượng sinh màng CaSO4 thì hỗn hợp vật liệu cần được khuấy trộn mạnh Tuy nhiên khi phân hủy quặng Phosphate, khi lượng pha rắn đã xuất hiện nhiều mà còn khuấy trộn mạnh thì tinh thể CaSO4.1/2H2O bị phá vỡ làm giải phóng nước gây khó khăn cho quá trình thao tác sau này Vì vậy, khi acid hóa trong thùng trộn phản ứng cần làm nhiều ngăn Ngăn đầu tiên khi acid và quặng đi vào cường độ khuấy cao và tốc độ khuấy giảm dần ở các ngăn tiếp theo (thường tốc độ khuấy ngăn đầu 6-7 vòng/giây, ngăn sau 5 vòng/giây, như thế tránh được sự phá vở tinh thể CaSO4.1/2H2O

1.3.7-Thời gian hỗn hợp vật liệu [14,15,27]

Đó là thời gian lưu hỗn hợp quặng Phosphate và tác nhân acid trong thùng phản ứng Căn cứ vào mức độ phân giải khó dễ của quặng (cấu trúc quặng) mà có thể thay đổi từ 2-8phút Có thể xác định được thời gian hỗn hợp vật liệu dựa vào trạng thái bùn và hệ số phân hủy Kp.h

Tóm lại, quá trình phân hủy quặng Phosphate bằng tác nhân acid phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó yếu tố nồng độ, nhiệt độ, lượng acid tiêu chuẩn, độ mịn quặng có ảnh hưởng lớn nhất Riêng chế độ nhiệt thích hợp cho việc phân giải quặng phải thay đổi tùy theo giai đoạn phản ứng

Trong phòng hóa thành, người ta duy trì nhiệt độ 110-1200C để nâng cao tốc độ khuyếch tán của ion Ca2+ và hoạt độ ion H+ Ở kho ủ vì nồng độ H3PO4

nhỏ, độ trung hòa cao, nồng độ H+ nhỏ, do vậy phải giảm độ trung hòa và nâng cao hoạt độ ion H+ Lúc này phải hạ thấp nhiệt độ bằng cách đánh tơi, đảo trộn, làm nguội sản phẩm trong kho ủ

1.4-Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất SSP và USP:

1.4.1-Sơ đồ kỹ thuật sản xuất Superphosphate [14,15,27]

Quặng được sấy, nghiền, đưa vào thùng trộn-phản ứng cùng với H2SO4 Sau khi đã pha loãng đến 60-68% Hỗn hợp từ thùng trộn đưa xuống ủ ở phòng hóa thành từ 60-90phút Dao cắt (caloxen) quay ngược chiều với phòng hóa thành cắt vật liệu đưa qua lổ trung tâm, chuyển xuống băng tải, qua máy đánh tơi và đưa vào kho ủ Sơ đồ sản xuất được mô tả ở hình 1.7

Quặng Phosphate H2SO4(H3PO4)

Sấy-nghiền Định lượng

Định lượng Trộn – phản ứng Xử lí khí Fluor

Đóng baoỦĐánh tơiHóa thành

Định lượng

H2O

Hình 1.7: Sơ đồ kỹ thuật sản xuất Superphosphate

1.4.2- Công nghệ cho quá trình sản xuất USP:

Quá trình sản xuất USP tương tự như quá trình sản xuất SSP Có thể mô tả tóm tắt như sau :

Urea, H2SO4, H2O, dung dịch hấp thụ khí thải tuần hoàn qua bộ phận định lượng, sau đó được trộn trong thùng trộn tác nhân phản ứng

Tác nhân phản ứng và quặng Phosphate đồng thời đi vào thùng trộn sau khi đã qua định lượng Hỗn hợp được đưa xuống thùng quay và tiếp tục phản ứng Bột USP từ quá trình trên được dùng làm phân bón dạng bột hoặc sử dụng cho việc sản xuất phân NP, NPK

Khí thải của quá trình được quạt hút hút từ thùng quay đưa đi hấp thụ bằng nước trong thiết bị Venturi và Cyclon màng nước

Bột USP có thể được tạo hạt hoặc phối trộn, phản ứng với các nguyên liệu khác để tạo phân hỗn hợp

Sản phẩm USP được sấy khô đạt độ ẩm < 1%, qua sàng phân ly, làm nguội và đóng bao, những hạt không đạt tiêu chuẩn hồi lưu lại quá trình tạo hạt [23-27]

ϖ Điều chế tác nhân phản ứng [23-27]

Urea, Sulphuric acid và nước được định lượng hòa tan trong thùng trộn Theo công nghệ của Grande Paroisse sử dụng tác nhân có tỉ lệ mol 3,6Urea : 1H2SO4 : 1H2O để phân hủy quặng Phosphate Nhiệt độ của tác nhân sau khi hòa tan 60-700C được bơm định lượng bơm qua bộ phận acid hóa quặng

Dưới đây là sơ đồ điều chế tác nhân phản ứng:

1-Bồn chứa Urea 2-Thùng chứa H2SO4

3-Băng tải 4-Thùng trộn tác nhân phản ứng

5-Bơm WRC : Điều chỉnh lưu lượng

Hình 1.8: Sơ đồ hòa tan tác nhân phản ứng

ϖ Công đoạn acid hóa quặng Phosphate bằng tác nhân phản ứng

Tác nhân phản ứng và quặng Phosphate đồng thời đi vào thùng trộn sau khi đã được định lượng Hỗn hợp vật liệu được đưa xuống thùng quay và tiếp tục phản ứng

Bề mặt thùng quay được bọc cao su để chống dính và ăn mòn thiết bị Quạt gió của bộ phận hấp thụ khí thải hút không khí và khí thải qua thiết

bị xử lí đồng thời lấy hơi nước, làm nguội sản phẩm

Bột USP từ quá trình trên dùng làm phân bón trực tiếp hoặc sử dụng cho việc sản xuất NPK [12,14,15,23-25,27,38]

ϖ Công đoạn hấp thụ khí thải

Khí thải của quá trình được hút từ thùng quay, thùng acid hóa được quạt hút qua thiết bị Venturi và Cyclon màng nước Dung dịch hấp thu khí thải tuần hoàn một phần qua bộ phận định lượng đưa vào thùng trộn tác nhân phản ứng.[9,10]

Sau đây là sơ đồ acid hóa quặng Phosphate và hấp thụ khí thải [23-25,35]:

1-Bột quặng Phosphate 3-Thùng phản ứng

2-Băng tải 4-Thùng quay

5-Venturi 6-Cyclon màng nước

Hình 1.9: Sơ đồ acid hóa quặng Phosphate và hấp thụ khí thải

1.5-Thành phần của USP 20-10-0

USP chứa hai dinh dưỡng đa lượng N và P2O5, hai dinh dưỡng trung lượng

Ca và S và một số nguyên tố vi lượng có ích cho cây trồng [23-25,27]

Kết quả phân tích hàm lượng USP sản xuất từ quặng Phosphate như sau: [25,27]

Bảng 1.2: Hàm lượng USP hạt sản xuất từ quặng Phosphate

Chỉ tiêu Hàm lượng (%)

1.6 - Mô hình tổng quát của nhà máy sản xuất USP và SSP:

Tùy thuộc vào tính chất của quặng Phosphate mà công nghệ sản xuất SSP, USP có một số công đoạn với các thiết bị khác nhau, và chế độ kỹ thuật khác nhau

Các tính chất, động học của quá trình điều chế SSP, TSP (Triple Suprephosphate), ESP (Enrich Suprephosphate), các tính toán về cân bằng vật chất, nhiệt đã được nghiên cứu tổng kết và trở thành kinh điển Nhưng quá trình

sản xuất USP còn rất mới mẻ và còn là bí mật công nghệ được lưu giữ trong Patent Trên mỗi một loại quặng Phosphate cần thiết phải nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết và xác định các chế độ công nghệ cho quá trình sản xuất

Công nghệ mô tả ở trên là kiểu của nhà máy sản xuất SSP hoặc TSP Vì vậy, khi chuyển SSP, TSP sang sản xuất USP có nhiều thuận lợi như công nhân, kỹ thuật đã thành thục, chỉ cần nghiên cứu bổ sung vào dây chuyền những công đoạn, thiết bị phù hợp [23-26]

1.7-Hiệu lực nông hóa của USP:

Các thử nghiệm về nông hóa trên lúa mì, lúa gạo trên các loại đất khác nhau cho thấy :

- Bón phân USP so sánh với DAP và Urea (cùng nền) trên lúa mì để đạt năng suất 11500kg/ha thì có thể giảm được 40kgN/ha khi sử dụng USP

- Sử dụng USP bón cho lúa so sánh với bón Ammonium Sulphate và TSP, sự gia tăng năng suất là 10% [25-27]

1.8-Ưu điểm của quá trình sản xuất USP:

Sản xuất USP có các lợi điểm sau :

- Không có dịch thải chứa Fluor, dịch hấp thu Fluor được bổ sung vào giai đoạn điều chế tác nhân phản ứng

- Tiết kiệm năng lượng : Vì không cần pha loãng H2SO4 xuống nồng độ 70%, không sử dụng nước làm lạnh, vì có độ ẩm thấp nên tiết kiệm được năng lượng sấy (khoảng 40%)

60 Không sử dụng gốc PO43-, vì vậy tránh được ăn mòn kim loại (theo tính toán là 33%), sản phẩm chứa S cũng là lợi điểm đối với nông nghiệp

- Sản phẩm chứa trung lượng Ca và S làm tăng hiệu lực phân bón trong nông nghiệp

- Chất lượng sản phẩm ổn định vì : Tất cả quá trình sản suất đã được kiểm tra định lượng từ khâu nghiền quặng, chuẩn bị dịch phản ứng, acid hóa, tạo hạt…

- Thay đổi nhà máy sản xuất SSP, TSP sang USP dễ dàng và rẻ tiền: Quá trình này chỉ cần thêm thiết bị chuẩn bị tác nhân phản ứng

- Tất cả các nhà máy sản xuất NPK đều có thể sử dụng USP làm nguyên liệu [24,25,27,28]

1.9-Giá thành USP và hiệu quả:

- Nếu so sánh giá nguyên liệu sản xuất USP 20-10-0 từ quặng Phosphate, Urea, H2SO4 với phân bón NP cùng loại đi từ Urea, Ammoniumsulphate, H3PO4

thì giá rẻ hơn 20-30% Rẻ hơn 10% so với phân bón cùng loại sử dụng hoàn toàn nguồn N từ NH3 [Hình1.10 – 1.11]

- Rẻ hơn 30% so với phân bón cùng loại sử dụng hoàn toàn nguồn N từ Urea [25-27]