Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu quá trình sản xuất axit phostphoric PA trong công nghiệp sản xuất phân bón DAP

Nó được dùng để sản xuất các loại phân bón như: Supe Photphat kép, Amophot, Nitrophot, DAP và đồng thời nó còn được dùng để sản xuất các muối photphat kiềm, sử dụng trong công nghiệp dượ

MỞ ĐẦU

Axit photphoric là một trong những axit vô cơ cơ bản của công nghiệp hóa chất

Nó được dùng để sản xuất các loại phân bón như: Supe Photphat kép, Amophot, Nitrophot, DAP và đồng thời nó còn được dùng để sản xuất các muối photphat kiềm,

sử dụng trong công nghiệp dược, chăn nuôi, làm mềm nước, làm chất tẩy rửa Mặt khác nó cũng được dùng trong công nghiệp luyện kim, bảo vệ cho kim loại không bị

ăn mòn Axit photphoric được sản xuất bằng hai phương pháp:

- Nhiệt luyện

- Trích ly

Theo phương pháp trích ly, quặng phosphat được phân hủy bằng axit punfuric, axit Nitơric và axit Clohydric Phân hủy quặng phosphat bằng axit sunfuric là phương pháp thông dụng nhất được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới Ở Việt Nam có Công

ty Supe Photphat và Hóa chất Lâm Thao cũng đang sử dụng phương pháp này để sản xuất phân bón supe lân Ở Công ty TNHH MTV DAP - VINACHEM Hải Phòng cũng

áp dụng phương pháp phân hủy quặng bằng axit sunfuric Phương pháp phân hủy quặng phosphat bằng axit Nitơric và axit Clohydric chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ mới được nghiên cứu và sử dụng ở một số nước

Hiện nay ở nước ta nhu cầu về axit photphoric dùng trong các ngành công nghiệp dược, chăn nuôi, chất tẩy rửa, chống ăn mòn và bảo vệ kim loại là rất lớn Đặc biệt trong ngành sản xuất phân bón như Supe Photphat kép, phân bón phức hợp DAP, MAP cần một lượng lớn axit photphoric Hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng lớn axit photphoric phục vụ cho sản xuất Nguồn nguyên liệu sản xuất axit photphoric là quặng phosphat chúng ta có nhiều ở Lào Cai, nguyên liệu còn lại là axit sunfuric đây là axit vô cơ quan trọng nhất được nhiều Công ty trong nước sản xuất

Từ những lý do trên cho thấy, có thể tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có là quặng phosphat khai thác ở Lào Cai và axit sunfuric để sản xuất ra axit photphoric phục vụ nhu cầu cho các ngành công nghiệp trong nước và xuất khẩu

Đề tài của tôi nghiên cứu, xác định một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy quặng apatit Lào Cai bằng axit sunfuric và chiết tách bã Gips ra khỏi hỗn hợp sản phẩm Nhằm ứng dụng các kết quả thu được để xác định các điều kiện kỹ thuật tối ưu để sản xuất axit photphoric đi từ quặng apatit Lào Cai Việt Nam trong công nghiệp sản xuất phân bón DAP

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN BÓN DAP

VÀ AXIT PHOTPHORIC

1.1 Phân bón DAP

1.1.1 Một vài nét về DAP (Diamoniumphosphat - (NH 4 ) 2 HPO 4 )

DAP (Diamoniphosphat - (NH4)2HPO4) là một loại phân bón phức hợp, được điều chế dưới tác dụng hóa học của amoniac và axit photphoric, tên định danh theo IUPAC là Diammonium Hydrogen Phosphate, nó còn có những tên gọi khác như Ammonium Monohydrogen Phosphate hay Ammonium Phosphate Dibasic

DAP là chất rắn màu trắng, dạng tinh thể, khối lượng phân tử 132,07 kg/mol, khối lượng riêng 1,619 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy ở 155oC DAP được chia thành 2 loại: DAP 18 – 46 – 0 và DAP 16 – 48 – 0 Thành phần của DAP 18 -46 – 0 gồm có 18% N, 46% P2O5 và DAP 16 -48 – 0 có 16% N, 48% P2O5 Độ tan trong nước tại

10oC là 575g/l, và 588 g/l tại 20oC và tại 100oC là 1067 g/l Nó cũng tan được trong Ethanol, Acetone, Ammoniac lỏng Hệ số khúc xạ nD = 1,52 DAP dễ hút ẩm và chảy nước Đây là muối axit, trong phân tử còn 1 nguyên tử H linh động, do vậy nó vừa có tính axit, vừa có tính bazơ Độ pH trung bình từ 7,5 đến 8 Diamoniphosphat chứa đồng thời cả hai nguyên tố dinh dưỡng là Nito và Phospho, hòa tan ở trong nước, tác dụng với mọi loại cây trồng và mọi loại đất DAP được điều chế từ ammoniac và axit photphoric theo các phản ứng:

NH3 + H3PO4 NH4H2PO4 + H2O + Q

NH3 + NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 + H2O + Q

1.1.2 Ứng dụng của Diammonium Phosphate

Diammonium Phosphate là một trong những phân bón được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp hiện nay DAP thuộc nhóm phân bón hóa học Nhóm phân bón hóa học hay nhóm phân vô vơ gồm có các loại:

- Phân đạm (Nitrogen Fertilizer): Phân Ure CO(NH2)2, phân Ammonium Nitrate

NH4NO3, phân Ammonium Sulfate (NH4)2SO4, phân Ammonium Chloride

NH4Cl, phân Calcium Cyanide CaCN2, phân Diammonium Phosphate (NH4)2HPO4 và phân Monoammonium Phosphate NH4H2PO4…

- Phân lân (Phosphorus Fertilizer): Phân Apatit, phân Super Phosphate, phân lân nung chảy, phân lân kết tủa…

- Phân Kali (Potash Fertilizer): Phân Kali Clorua KCl, Kali Sulfate K2SO4, Magie Sulfate,…

Kali-DAP được sử dụng làm phân bón trong nông nghiệp, cung cấp thành phần Nitrogen (Nitơ) và phosphor cho cây trồng Thành phần Nitơ trong DAP thấp nhất trong các loại phân đạm, chỉ có 18%, trong khi đó thành phần Nitơ trong Ure là 44% - 48%, trong Ammonium Nitrate chiếm 33% - 35%, trong Ammonium Sulfate chiếm 20% - 21%, trong Ammonium Chloride chiếm 24% - 25%, trong Calcium Cyanide chiếm 20% - 21% Nitơ là chất dinh dưỡng cần thiết và quan trọng đối với cây trồng Nitơ tham gia quá trình tổng hợp Diệp lục, Protein, Axit Amide, các Enzyme và Vitamin cho cây trồng Nitơ thúc đẩy quá trình tăng trưởng của cây, thúc đẩy cây ra nhánh, phân cành, ra lá nhiều, kích thước lá to, xanh, quang hợp mạnh, làm tăng năng suất cây trồng Nitơ cần thiết cho cây trong suốt quá trình sống

Thành phần P2O5 trong DAP chiếm 46% Phosphor có vai trò rất quan trọng trong đời sống cây trồng Nó có trong thành phần của hạt nhân tế bào, cần cho việc hình thành các bộ phần mới của cây Phosphor tham gia vào thành phần của các Enzyme, các protein, tổng hợp axit amide Nó kích thích sự phát triển của rễ cây, giúp

rễ ăn sâu vào đất và lan rộng ra xung quanh, giúp cây trồng chống chịu hạn và chống

đổ, làm tăng khả năng chịu rét, chịu độ chua của đất, chịu sâu bệnh hạn Phosphor kích thích quá trình đẻ nhánh, nảy chồi và thúc đẩy cây ra hoa, tạo quả sớm và nhiều

Ở nước ta DAP là một trong những loại phân đạm được sử dụng phổ biến nhất, cùng với phân Ure, phân Ammonium Sulfate Phân DAP không có tạp chất làm chai cứng đất như phân Super Phosphate Do độ pH của DAP từ 7,5 đến 8 nên DAP là loại phân dễ sử dụng, sử dụng trên nhiều loại đất khác nhau Thành phần Phosphor trong phân DAP giúp cây trồng hấp thu Nitơ tốt hơn, tăng hiệu quả của phân DAP Phân DAP chứa 2 ion NH4+, khi phân giải ra sẽ làm tăng độ pH cho đất, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn chuyển hóa Nitrate trong đất phát triển, làm tăng độ màu của đất, giúp

cây trồng phát triển Phân DAP đặc biệt rất phù hợp và ưa chuộng tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long

Trong công nghiệp, DAP được sử dụng làm chất chống cháy Nó làm hạ thấp nhiệt độ cháy của vật liệu, giảm tối đa sự mất mát của vật liệu Nó được ứng dụng trong thương mại với các sản phẩm chống cháy DAP còn ứng dụng trong công nghiệp sản xuất rượu bia Nó làm tăng dưỡng chất cho men quá trình lên men rượu, bia Nó còn được sử dụng trong việc loại bỏ nicotin trong thuốc lá, và là chất điều chỉnh độ axit hoặc kiềm trong xử lý, chế biến gỗ Ngoài ra DAP còn được sử dụng trong công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi Khối lượng DAP trên thế giới sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp chiếm 97%, trong công nghiệp chiếm 3%

1.1.3 Cơ sở hóa lý quá trình sản xuất

Diamoniphosphat là một loại muối của axit Orthophotphoric (H3PO4) Nguyên liệu để sản xuất các Amoniphosphat là Amoniac và axit Photphoric Axit Photphoric được trung hòa theo phản ứng:

H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4 (1)

H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 (2)

H3PO4 + 3NH3 = (NH4)3PO4 (3) Các phản ứng trên đều tỏa nhiệt mạnh

Từ phản ứng (1) thu được Monoamoniphosphat (MAP)

Từ phản ứng (2) thu được Diamoniphosphat (DAP)

Từ phản ứng (3) thu được Triamoniphosphat

Trong ba loại muối phosphat trên, Monoamoniphosphat (MAP) bền vững hơn

cả Khi đun nóng tới 100 ÷ 1100C Monoamoniphosphat không bị phân hủy (mất Amoniac) Ở 700C, Diamoniphosphat bị phân hủy thành Monoamoniphosphat và Amoniac theo phản ứng:

(NH4)2HPO4 NH4H2PO4 + NH3↑

Khi bị phân hủy ở 700C, áp suất hơi trên bề mặt (NH4)2HPO4 là 5 mmHg, ở

1250C là 30 mmHg, thành phần hơi chủ yếu là NH3 Điều này cần được đặc biệt lưu ý trong công nghệ sản xuất và bảo quản Diamoniphosphat Triamoniphosphat bị phân hủy ngay ở 30 ÷ 400C Diamoniphosphat hòa tan trong nước tốt hơn Monoamoniphosphat Ở 200C, 100 gam nước hòa tan được 40,3 gam Monoamoniphosphat, hoặc 71,0 gam Diamoniphosphat Điều này giải thích vì sao khi dùng làm phân bón, Diamoniphosphat có tác dụng với cây trồng nhanh hơn Monoamoniphosphat Dung dịch nước 0,1M của NH4H2PO4 có độ pH là 4,4; còn của (NH4)2HPO4 là 8,0 Monoamoniphosphat và Diamoniphosphat ít hút ẩm Trong công nghiệp chỉ sản xuất Monoamoniphosphat và Diamoniphosphat, không sản xuất Triamoniphosphat vì nó dễ bị phân hủy

từ phương pháp nhiệt luyện Trong axit photphoric có một số tạp chất nên hàm lượng

P2O5 và N trong phân MAP và DAP thực tế như sau

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn sản phẩm theo thực tế

Loại phân P 2 O 5 (%) N (%) Tổng cộng (%)

Nếu sử dụng làm phân bón, thì DAP thích hợp hơn MAP vì:

- DAP có tỉ lệ lân và đạm hợp lý hơn

- DAP dễ tan trong nước hơn MAP nên được cây trồng hấp thụ nhanh hơn

- Độ pH dung dịch nước của DAP thích hợp với cây trồng hơn độ pH của MAP

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn sản phẩm theo quy định (TCVN)

Tiêu chuẩn Đơn vị tính

1.1.5 Sản xuất Diamoniphosphat (DAP)

Axit photphoric được trung hòa bằng amoniac theo phản ứng:

H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 + Q Phản ứng tỏa nhiều nhiệt Do đó, quá trình sản xuất DAP được tiến hành làm hai bậc Nếu cho tất cả amoniac vào một bậc, nhiệt độ sẽ tăng lên rất cao, bùn nhận được sẽ đặc sệt, làm mất đi một phần amoniac và độ linh động của bùn rất kém, gây khó khăn cho việc khuấy trộn và bơm bùn Vì vậy, sau phản ứng ở bậc 1, bùn được làm nguội rồi mới phản ứng ở bậc 2 Ở bậc 2, axit photphoric được amoniac trung hòa

ứng được tiến hành ở nhiệt độ dưới 800C Sau đó dung dịch Diamoniphosphat được đưa đi kết tinh, sấy và sàng Sấy ở nhiệt độ không quá 600C, để tránh mất amoniac và tránh chuyển thành Monoamoniphosphat

1.1.6 Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất phân bón DAP ở Việt nam

a) Quặng apatit Lào Cai

Quặng apatit Lào Cai là một loại quặng phosphat có nguồn gốc trầm tích biển, thành hệ tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hoá Các khoáng vật phosphat trong 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 floroapatit Ca5(PO4)6F2 và cacbonat – floroapatit Ca5([PO4],[CO3])3F Hầu hết các phosphat trầm tích dưới dạng cacbonat – floroapatit gọi là francolit Dưới tác dụng của biến chất các đá phi quặng biến thành đá phiến, dolomit và quaczit, còn đá chứa phosphat chuyển thành quặng Apatit – Dolomit Quặng apatit Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan phosphorit (Apatit – Dolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất phân bón chứa lân ở nước ta

Về trữ lượng thuộc thành hệ Apatit – Dolomit

có trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải

sông Hồng thuộc địa phận Lào Cai Mỏ apatit

Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1 – 4km

chạy dài 100 km nằm trong địa phận Việt

Nam, từ Bảo Hà ở phía Đông Nam đến Bát

Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc

Hình 1.1 Tinh thể apatit

b) Axit aunfuric (H 2 SO 4 )

Axít sunfuric được xem là hợp chất của Anhydric sunfuric với nước Công thức hoá học H2SO4, khối lượng phân tử 98,08 Trong kỹ thuật thì hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO3 với H2O đều gọi là axít sunfuric Nếu tỷ lệ SO3/H2O <1 gọi là dung dịch axít sunfuric, tỷ lệ SO3/H2O >1 gọi là dung dịch của SO3 trong axít sunfuric hay oleum hoặc axít sunfuric bốc khói Thành phần của dung dịch của axít sunfuric được đặc

trưng bởi phần trăm khối lượng của H2SO4 hoặc SO3 (Ví dụ: Axít sunfuric nồng độ 98% H2SO4 hoặc 80% SO3) Nồng độ của oleum tính bằng % SO3 tự do ( trên 100%

H2SO4) hoặc % SO3 tổng Đôi khi còn tính bằng % H2SO4 (lượng H2SO4 thu được khi thêm nước vào oleum – ví dụ: Oleum nồng độ 20% SO3 tự do hoặc 85,3% SO3 tổng hay 104,5% H2SO4)

Axít sunfuric khan là chất lỏng không màu, sánh (khối lượng riêng ở 20oC là 1,8305 g/cm3) kết tinh ở 10,37oC Ở áp suất thường (760mmHg) đến 296,2oC axít sunfuric bắt đầu sôi và bị phân huỷ cho đến khi tạo thành hỗn hợp đẳng phí chứa 98,3

% H2SO4 và 1,7 % H2O Hỗn hợp đẳng phí này sôi ở 336,5oC Axít sunfuric có thể kết hợp với nước và SO3 theo tỷ lệ bất kỳ, khi đó tạo thành một số hợp chất có những tính chất khác nhau Ở nhà máy sản xuất axit sunfuric thường có ba dạng sản phẩm: Oleum 20% SO3 tự do (từ tháp hấp thụ oleum), axit tiếp xúc 92,5% (từ tháp sấy và axit loãng (từ tháp rửa sau khi tách selen)

c) Amoniac (NH 3 )

Amoniac có công thức phân tử là NH3 là chất khí không màu có mùi khai, xốc, nhẹ hơn không khí Khối lượng riêng là d = 0,73 kg/m3 (1,013 bar ở 15 °C), d = 681,9 kg/m3 (ở dạng lỏng tại nhiệt độ -33,3 °C) và d = 817 kg/m3 (ở dạng rắn trong suốt tại nhiệt độ -80 ° C) Độ tan trong nước 47% (0 °C), 31% (25 °C) và 28% (50 °C) Khí amoniac tan rất nhiều trong nước tạo thành dung dịch amoniac (Dung dịch NH3 đậm đặc thường có nồng độ 25% khi đó d = 0,91g/cm3

) Amoniac đóng góp đáng kể vào nhu cầu dinh dưỡng của các thực vật trên cạn dưới dạng phân bón Năm 2006, sản xuất amoniac trên toàn thế giới ước tính đạt 146,5 triệu tấn Nó được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp sản xuất phân bón (chiếm 85% lượng amoniac được sản xuất), trong

đó Ure là loại phân bón sử dụng amoniac nhiều nhất (trên 40%), tiếp theo là phân bón DAP Amoniac là trực tiếp hoặc gián tiếp là tiền thân của hầu hết các hợp chất chứa nitơ Hầu như tất cả các hợp chất nitơ tổng hợp có nguồn gốc từ amoniac Một dẫn xuất quan trọng là axit Nitric

Tại Việt Nam hiện nay mới chỉ có 2 cơ sở sản xuất amoniac là Công ty TNHH một thành viên phân Đạm và Hoá chất Hà Bắc và Nhà Máy Đạm Phú Mỹ, amoniac của 2 cơ sở này chủ yếu là phục vụ cho quá trình tổng hợp Ure Sắp tới nhà máy đạm

Cà Mau và nhà máy đạm Ninh Bình cũng sản xuất ra amoniac và toàn bộ lượng amoniac này cũng sẽ được sử dụng cho quá trình tổng hợp Ure

1.1.7 Thị trường Diamonium Phosphate

DAP được sử dụng làm phân bón lần đầu tiên vào nông nghiệp từ năm 1960 và

từ đó đến nay đã được sản xuất và sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp Sản lượng DAP qua các năm liên tục tăng Năm 2013, sản lượng DAP trên toàn thế giới đạt 35 triệu tấn Trung Quốc chiếm 35% thị trường tiêu thụ DAP của thế giới, Đông Nam Á

và Ấn Độ chiếm vị trí thứ 2 với 17,5% cho từng thị trường Trung và Nam Mỹ chiếm 13% và Hoa Kỳ chiếm 12% Trong giai đoạn 1993 – 1999, thị trường tiêu thụ DAP tăng 2,6% mỗi năm, năm 1999 – 2013 thị trường DAP tăng 3,4 % và dự đoán năm

2013 - 2018 thị trường DAP sẽ tăng 3,5% mỗi năm Theo International Fertilizer Industry Association’s (IFA), Bắc Mỹ, Đông Á, Nam Á là những khu vực có năng lực sản xuất DAP lớn nhất, khu vực Mỹ La tinh có năng lực sản xuất DAP thấp nhất thế giới Khu vực Bắc Mỹ, Tây Âu, Trung Á là khu vực xuất khẩu DAP lớn nhất, còn Mỹ

La tinh và Nam Á là khu vực nhập khẩu DAP nhiều nhất thế giới, theo sau đó là khu vực Đông Á và Đông Âu

Giá phân DAP có mối tương quan thuận chiều với giá dầu mỏ trên thế giới Giá dầu tác động đến nhiều khía cạnh giá phân bón Khi giá dầu mỏ biến động sẽ ảnh hưởng tới chi phí nguyên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ để sản xuất phân DAP Ảnh hưởng tiếp theo của việc biến động giá dầu mỏ lên giá phân DAP là chi phí vận chuyển Một yếu tố nữa là giá dầu mỏ tăng sẽ thúc đẩy việc chuyển dịch tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch sang nhiên liệu sinh học sản xuất từ ngũ cốc, làm tăng nhu cầu về DAP

Vì vậy trong giai đoạn 2000 – 2004, khi giá dầu mỏ ở mức 27 – 34 USD/thùng thì giá phân DAP giao dịch tại Tampa, Hoa Kỳ dao động trong khoảng 150 – 215 USD/tấn Năm 2005 – 2006, khi giá dầu mỏ dao động ở mức 50 – 60 USD/thùng thì giá phân DAP ở mức 245 – 261 USD/tấn Năm 2007, giá dầu mỏ biến động trong khoảng 51 –

88 USD/thùng thì giá DAP biến động theo trong khoảng 280 – 500 USD/tấn Đỉnh điểm năm 2008 giá DAP tăng cao lên trên 1000 USD/tấn, có lúc tăng lên 1300 USD/tấn, đúng thời điểm giá dầu mỏ tăng cao lên đến 130 – 140 USD/thùng Sang năm 2009, giá dầu hạ xuống mức năm 2005 kéo theo giá phân DAP giảm còn 400

USD/tấn Giao dịch năm 2010 đạt 520 USD/tấn và năm 2011 là 670 USD/tấn, và năm

2012 đến nay đạt khoảng 400 - 550 USD/tấn

Tại Việt Nam, nhu cầu phân bón năm 2013 đạt 10,3 triệu tấn Dự báo trong năm

2014 nhu cầu phân bón trong nước gần 11 triệu tấn trong đó nhu cầu Ure là 2,2 triệu tấn, Ammonium Sulfate chiếm 900 nghìn tấn, phân Kali chiếm 960 nghìn tấn, phân DAP chiếm 900 nghìn tấn, phân NPK chiếm 4 triệu tấn, phân lân chiếm 1,8 triệu tấn

Trước năm 1975, phân DAP Philippine được nhập khẩu vào miền nam Việt Nam, sử dụng cho khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Sau năm 1975, do Chính phủ gặp khó khăn về mặt tài chính ngoại tệ nên không nhập khẩu DAP Năm 1988, để cung cấp đủ phân bón cho nông nghiệp, tăng năng suất trồng lúa, Chính phủ cho phép nhập khẩu DAP để đáp ứng nhu cầu trong nước Từ đó đến nay, lượng phân DAP nhập khẩu liên tục tăng qua các năm Thị trường DAP của Việt Nam chiếm 2% - 3% thị trường toàn thế giới Phân DAP được nhập khẩu từ Trung Quốc, Thụy Sĩ, Hàn Quốc, Nga, Hoa Kỳ, Mexico, Philippine Giá giao dịch phân DAP hiện nay khoảng 10.500đ đến 12.800đ với phân DAP Trung Quốc, 13.500đ đến 14.000đ với phân DAP Đình Vũ

và DAP của Philippine và Hàn Quốc từ 14.700đ đến 15.000đ

Hiện tại có 1 nhà máy đang sản xuất phân DAP là DAP – VINACHEM tại Đình

Vũ, quận Hải An, thành phố Hải Phòng với công suất 330 nghìn tấn/năm Sắp tới DAP – VINACHEM đang dự kiến mở rộng nhà máy, nâng công suất lên 660 nghìn tấn/năm Một nhà máy khác đang được sản xuất là DAP số 2 – VINACHEM tại Khu công nghiệp Tằng Loỏng, huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai đang được xây dựng với công suất 330 nghìn tấn/năm, đáp ứng nhu cầu trong nước Tuy nhiên hiện nay, do phân DAP nhập khẩu từ các nước vào Việt Nam, đặc biệt từ Trung Quốc theo các con đường chính ngạch và tiểu ngạch với giá rẻ hơn trong nước, hàng giả, hàng kém chất lượng, do đó gây sức ép lên các công ty trong nước sản suất DAP nói riêng và sản xuất phân bón nói chung Vấn đề này đặt ra nhiều thách thức cho các công ty sản xuất phân bón trong nước trong thời gian tới

1.2 Axit photphoric

1.2.1 Cấu tạo, tính chất lí, hóa học

Trong các axit photphoric: Orthophotphoric, Pyrophotphoric, Metaphotphoric

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của axit metaphotphoric, axit diphotphoric, axit octophotphoric

Axit photphoric thường được gọi là axit Trihydrophotphoric hay axit Orthophotphoric có công thức hóa học H3PO4 là một chất kết tinh không màu, điểm nóng chảy ở 42,350C tự chảy rữa trong không khí ẩm, điểm sôi 1580C Thực tế sau khi

cô đặc có thể thu được dung dịch đến 98% (Hình 1.3)

Hình 1.3 Axit photphoric dạng lỏng và dạng tinh thể

Ngoại quan: Axit photphoric là chất lỏng trong suốt, không màu, có vị chua, có đầy đủ tính chất của một axit Ở trạng thái rắn và lỏng, các phân tử liên kết với nhau bằng liên kết hydro, chính vì vậy dung dịch H3PO4 có tính nhớt Axit Octhophotphoric tan vô hạn trong nước, do có sự tạo thành liên kết hydro giữa những phân tử H3PO4 với các phân tử H2O Công thức cấu tạo của axit photphoric

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của axit photphoric

Hình 1.5 Công thức cấu tạo, mô hình cấu tạo của axit photphoric

Axit tinh khiết có thể kết tinh dưới dạng các tinh thể rắn, không ngậm nước, có tỷ

trọng 1,84 ÷ 1,88

Hình 1.6 Axit photphoric tinh thể và công thức cấu tạo của phosphate ion

Trong dung dịch nước, H3PO4 là axit ba nấc, có độ mạnh trung bình:

K1 = 7,6.10-3;

K2 = 6,2.10-8;

K3 = 4,4.10-13;

Nó tạo nên ba loại muối:

Muối Dihydrophophat (chứa anion H2PO4-)

Muối Monohydrophophat (chứa anion HPO42-) Muối Phosphat trung tính (chứa anion PO43-)

Các axit photphoric rất bền, ở các trạng thái rắn, lỏng, đều không có khả năng oxi hóa

ở nhiệt độ thấp hơn 350 ÷ 4000

C Ở nhiệt độ cao hơn chúng là chất oxi hóa yếu, chúng

có thể tương tác với kim loại Tuy vậy ở nhiệt độ cao H3PO4 còn có khả năng tương tác với thạch anh, thủy tinh

1.2.2 Ứng dụng của axit photphoric

Axit photphoric tinh khiết được dùng chủ yếu trong ngành công nghiệp dược phẩm Axit photphoric công nghiệp được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: Nhuộm vải, sản xuất men sứ, chất tẩy rửa, gia công và bảo vệ bề mặt kim loại, Tuy nhiên sử dụng nhiều nhất vẫn là trong sản xuất phân lân, phân phức hợp NPK, phân DAP, MAP, chiếm tới 80% - 90% sản lượng Axit photphoric hàng năm Axit photphoric được sử dụng trong công nghiệp sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa, chất loại bỏ rỉ sét, trong xử lý nước thải, trong ngành nha khoa, hóa mỹ phẩm Ngoài ra,

Axit photphoric còn được sử dụng làm phụ gia trong công nghiệp thực phẩm như phụ gia E338 để tạo vị chua trong thực phẩm thay thế axit citric, tuy nhiên sử dụng làm phụ gia E338 đang gây tranh cãi trong việc axit photphoric gây ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng Nó còn sử dụng trong sản xuất than hoạt tính, trong công nghiệp bán dẫn, trong thủy canh nông nghiệp, pin nhiên liệu axit photphoric, trong sản xuất rượu từ alken,…

Hình 1.7 Một số ứng dụng của axit photphoric

Axit photphoric được chế tạo và sử dụng ở dạng dung dịch, các dung dịch đậm đặc có độ nhớt rất lớn Axit photphoric được sản xuất theo các phương pháp khác nhau như nhiệt luyện và trích ly vì vậy có những thông số khác nhau

Bảng 1.4 Một số axit photphoric thông dụng trên thị trường

Axit photphoric sản xuất theo phương pháp nhiệt luyện

Loại axit Tỷ trọng Nồng độ (%) Nồng độ

(mol/l)

Hàm lƣợng (% P 2 O 5 )

Thường

Đậm đặc

Siêu đậm đặc

1,335 1,572 1,682 1,870 1,920

36,2 54,3 61,6 72,4 76,0

Axit photphoric sản xuất theo phương pháp trích ly

Loại axit Tỷ trọng Nồng độ (%) Nồng độ

(mol/l)

Hàm lƣợng (% P 2 O 5 )

27 ÷ 32

50 ÷55

52 ÷ 56

68 ÷ 71

1.2.3 Thị trường axit photphoric

Theo số liệu của tổ chức International Fertilizer Industry Association’s (IFA) báo cáo năm 2013 tính trên toàn thế giới, tổng công suất thiết kế các nhà máy sản xuất axit photphoric đạt 54,561 triệu tấn, tổng sản lượng đạt 45,532 triệu tấn, trong khi đó tổng nhu cầu đạt 42,067 triệu tấn Nhu cầu tập trung tại khu vực Đông Á, đặc biệt là Trung Quốc chiếm tới hơn 30% nhu cầu thị trường thế giới Theo sau là khu vực Nam

Á với thị trường Ấn Độ và khu vực Mỹ La tinh, khu vực Bắc Mỹ Dưới đây là bảng số liệu về sản xuất và nhu cầu sử dụng axit photphoric của các khu vực trên thế giới năm

2013 và 2012 của tổ chức IFA (Đơn vị: triệu tấn, hàm lượng dinh dưỡng tính theo

P2O5)

Bảng 1.5 Số liệu về sản xuất và nhu cầu sử dụng axit photphoric

Khu vực Công

suất thiết kế

Sản lƣợng

Nhu cầu sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp

Nhu cầu sử dụng trong lĩnh vực khác

Tổng nhu cầu sử dụng

Bảng 1.6 Công suất và nhu cầu sử dụng axit photphoric giai đoạn 2012 - 2016

2011 2012 2103 2014 2015 2016

Tổng công suất 51,502 53,338 56,222 58,188 59,356 61,323

Tổng sản lượng 42,569 44,312 45,857 47,392 48,776 49,835 Nhu cầu trong sản

Như vậy theo bản báo cáo của FAO, trong giai đoạn 2012 – 2016, công suất thiết kế sản xuất axit Photphoric tăng 8 triệu tấn Cụ thể khu vực châu Á chiếm 45%, gồm có vùng Đông Á và Tây Á, khu vực châu Phi chiếm 35%, các nước Mỹ Latinh chiếm 13%, khu vực Đông Âu và Trung Á chiếm 6%, Châu Đại Dương chiếm 1% của công suất tăng thêm trong giai đoạn 2012 – 2016 Theo tổng kết của FAO, trong giai đoạn 2011 – 2016 có 40 dự án lớn sản xuất axit photphoric hoàn thành, trong đó Trung Quốc có 17 dự án, còn lại là Morocco, Brazil, Jordan, Tunisia, Indonesia, Algeria và

Ấn Độ

Theo báo cáo của Tập đoàn Potash Corporation of Saskatchewa, nhóm 10 công

ty sản xuất Axit Photphoric lớn nhất thế giới hiện chiếm 45% tổng sản lượng toàn cầu Các công ty này nằm ở cạnh các mỏ phosphate lớn của thế giới như Bắc Mỹ, Bắc Phi, Trung Quốc, Nga Danh sách các công ty gồm có (Đơn vị: triệu tấn, hàm lượng dinh dưỡng tính theo P2O5)

Bảng 1.7 Các công ty sản xuất axit photphoric lớn nhất

Số

TT

Tên công ty Tên viết tắt Quốc gia Công suất

thiết kế

1 Office Chérifien des Phosphates OCP Morocco 4,68

7 Guizhou Kailin Group Co.,Ltd Trung Quốc 1,335

9 Guiyang Sinochem Kailin

Fertilizer Co.,Ltd

Sinochem - Kailin

Trung Quốc 1,22

Hiện tại ở Việt Nam chỉ có Công ty THHH MTV DAP – VINACHEM sản xuất axit photphoric đi từ quặng apatit khai thác tại mỏ apatit Lào Cai để phục vụ cho sản xuất DAP Công suất thiết kế 161.700 tấn/năm, nồng độ P2O5 đạt 50% – 52% Một dự

án khác đang được triển khai là Dự án đầu tư xây dựng công trình Nhà máy sản xuất phân bón Diammonium Phosphate số 2 tại Lào Cai với công suất thiết kế 167.000 tấn/năm và nồng độ P2O5 trong axit Photphoric cũng đạt 50% - 52%

Trên thị trường thế giới, axit photphoric có giá bán dao động trong khoảng 1000USD – 1500USD/tấn cho axit photphoric kỹ thuật dùng trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm,… đòi hỏi độ tinh khiết cao và với axit photphoric sử dụng trong sản xuất phân bón dạng lỏng hoặc ứng dụng trong công nghiệp không đòi hỏi độ tinh khiết cao giá dao động trong khoảng từ 700 – 1000 USD/tấn, với công nghiệp sản xuất phân bón dạng hạt thì giá dao động từ 500 – 700 USD/tấn axit photphoric được đóng trong các can nhựa hoặc bồn chứa

Trên thị trường nước ta hiện nay tồn tại sản phẩm axit photphoric 85% được đóng trong các can nhựa 35 kg, tổng khối lượng 36,5kg, xuất xứ từ Trung Quốc, Hàn Quốc Giá dao động trong khoảng 23.000 – 30.000 đồng/can

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC

2.1 Các phương pháp sản xuất axit photphoric

2.1.1 Nguyên liệu để sản xuất

Nguyên liệu gốc để sản xuất axit photphoric là các quặng phosphat như apatit, photphoric, xương có chứa nhiều phosphat Nguyên liệu thứ cấp là phospho nguyên tố

Ở Việt Nam nguyên liệu chủ yếu để sản xuất axit photphoric là quặng apatit, quặng phosphorit (ít) và các axit sunfuric, axit Nitơric và axit Clohydric

a) Quặng apatit

Hình 2.1 Hình ảnh quặng apatit dạng thô và dạng mỹ nghệ

Apatit là khoáng có thành phần được biểu thị bằng công thức chung

Ca5X(PO4)3 trong đó X là các nguyên tố halogenua: F, Cl, OH Quặng apatit có dạng

Ca5F(PO4)3 là phổ biến nhất hoặc 3Ca3(PO4)2CaF2, ít gặp Hydroxynapatit, rất hiếm gặp Cloapatit Đôi khi một bộ phận Ca được thay thế bởi Mg, Mn, Fe…Thành phần chủ yếu của apatit: khoảng 30 ÷ 42% P2O5, 55%CaO, 3%F Trong thực tế thành phần trên luôn thay đổi theo lô khai thác, vị trí khai thác, quặng tuyển hay quặng nguyên khai Ca

và F có thể bị thay thế bằng Ba2+, Mn2+, Na+, OH-, Cl- Apatit thiên nhiên có giá trị công nghiệp thường là hợp chất mịn được tạo thành bởi apatit tinh thể nhỏ và nhiều tạp khai khoáng Tùy từng địa phương và địa điểm khai thác mà các khoáng đó khác nhau Apatit Lào Cai có nhiều ở các vùng thuộc tỉnh Lào Cai nhưng tập trung chủ yếu ở Cam Đường với trữ lượng lớn, phẩm chất quý, thành phần chủ yếu là Ca5F(PO4)3

Hình 2.2 Hình ảnh Công ty apatit Việt Nam và quặng apatit tuyển

Mỏ apatit Lào Cai có nguồn gốc trầm tích, quặng nguyên khai tương đối dễ bị phân hủy, nếu quặng tuyển thì có phần trơ hơn Apatit thường tồn tại dưới dạng tinh thể lục giác Nó là tập hợp các tinh thể có kết cấu bền chắc mịn Quặng apatit có màu hơi xanh, vàng nhạt hay vàng lục Màu sắc này do sự thay đổi thành phần hóa học của CaO có trong quặng Quặng có cấu tạo bởi các thớ dọc với tỉ trọng trung bình 3,18 ÷ 3,21g/cm2, nhiệt độ nóng chảy từ 14000C ÷ 15700C

Bảng 2.1 Thành phần hóa học các loại quặng apatit

Nephelin: KNa3Al4Si4O6

Titanmanhetit: FeTiO3.nFe3O4.TiO2

Sphen: CaTiSiO3

Dolomit: [(Ca, Mg)CO3]

Các tạp chất trên không ảnh hưởng đến sản xuất phân bón nhưng nó ảnh hưởng

đến sản xuất axit photphoric (H3PO4) Ở Việt Nam, quặng apatit tập trung chủ yếu ở

Lào Cai, với trữ lượng lớn, chất lượng cao Đây là nguồn nguyên liệu quan trọng cho

sản xuất các loại phân bón phục vụ nông nghiệp và sản xuất thức ăn gia súc, xuất khẩu

quặng apatit Quặng phosphat ở Lào Cai nước ta vừa có cấu trúc của apatit, vừa có cấu

trúc của phosphorit, trong đó phosphorit chiếm từ 10 ÷ 13%, còn lại là apatit Quặng

mềm có cấu tạo xốp, dễ nghiền nhưng trữ lượng thấp khoảng 10 ÷ 13% nên dùng

trong sản xuất axit photphoric sẽ không hiệu quả bằng đi từ quặng apatit

b) Quặng photphorit

Hình 2.3 Quặng photphorit dạng thô và dạng tinh

Công thức chung: Ca3(PO4)2.n(Ca, Mg)CO3.mH2O Hàm lượng P2O5 thường có

từ 16 ÷ 35% Quặng photphorit là khoáng trầm tích, được hình thành do quá trình kết

tủa Canxiphosphat Ca3(PO4)2 từ nước biển Trong thiên nhiên quặng phosphorit

thường gặp ở hai loại chủ yếu:

 Photphorit hình lớp: Là những phiến quặng mịn, màu tro đậm hoặc màu đen có lẫn silicat, các loại có hóa trị III chiếm khoảng 2 ÷ 3%, P2O5 từ 26 ÷ 30% Loại quặng này tốt thuận lợi cho quá trình điều chế Supephotphat

 Photphorit dạng hạt: Loại này chứa nhiều tạp chất, căn cứ vào tạp chất được chia ra:

- Photphorit Đất sét: Hàm lượng P2O5 từ 25 ÷ 29%, SiO2 từ 10 ÷ 12%

- Photphorit Glaucosit P2O5 từ 10 ÷ 15%, SiO2 từ 16 ÷ 20%

- Photphorit Cát: Lẫn cát, đá vôi, thạch anh vụn, có nhiều trong tự nhiên, Nhưng hàm lượng P2O5 thấp ≤ 12%, SiO2 từ 30 ÷ 50%

Trong quặng Photphorit có chứa nhiều tạp chất khoáng như:

- Glauconit (R2O - RO).R2O3.4SiO2.2H2O ở đây R2O = Na2O; K2O

- RO = CaO; MgO; FeO

- R2O3 = Fe2O3; Al2O3

- Limonit: (2Fe2O3.3H2O)

- Pyrit: FeS2

- Dolomit: [(Ca, Mg)CO3]; đất sét, đá vôi, muối kết tinh

Canxiphosphat trong quặng photphoric thường ở dạng floapatit rất nhỏ Hiện nay trên thế giới đang khai thác 3 kiểu mỏ quặng phosphat: Mỏ quặng phosphat trầm tích, mỏ quặng phosphat macma, mỏ quặng Phosphat Glauconit Trong hai loại quặng trên thì quặng apatit có hàm lượng P2O5 lớn hơn, tạp chất ít hơn so với quặng phosphorit, cho nên dùng apatit để sản xuất thì khâu xử lý nguyên liệu thuận lợi hơn, giá thành rẻ hơn khi dùng quặng photphorit Quặng apatit có chữ lượng lớn hơn rất nhiều so với quặng photphorit (photphorit chiếm từ 10÷13% lượng quặng phosphat)

Do vậy quặng apatit là nguồn nguồn liệu phong phú, thuận lợi cho sản xuất axit photphoric Ở Việt Nam chủ yếu dùng quặng apatit để sản xuất axit photphoric và sản xuất các loại phân bón vô cơ

c) Axit sunfuric

Axit sufuric là một trong những axit vô cơ mạnh nhất, nó tác dụng hầu hết với các kim loại và các oxit của chúng, tham gia vào các phản ứng phân hủy, trao đổi, kết hợp mãnh liệt với nước Nó có tính oxi hóa mạnh trong các dung dịch đặc, yếu trong dung dịch loãng và có nhiều tính chất quan trọng khác

Hình 2.4 Axit sunfuric dạng lỏng và ứng dụng của axit sunfuric

Ở Việt Nam sản xuất axit sufuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ lưu huỳnh nguyên tố Các Công ty sản xuất phân bón lớn đều có dây chuyền sản xuất axit sunfuric như Công ty Supe Photphat và Hóa chất Lâm Thao, Công ty TNHH MTV DAP VINACHEM Hải Phòng, Công ty Supe Long Thành Đồng Nai Axit sufuric còn được sản xuất từ các Công ty sản xuất hóa chất như: Công ty Hóa chất Việt Trì, Công

ty Hóa chất Đức Giang, Công ty Luyện Đồng Lào Cai… Thành phần của axit sunfuric trong hóa học: axit sunfuric được xem là hợp chất của Anhydric Sufuric (SO3) với nước (H2O)

Công thức hóa học: SO3.H2O hoặc H2SO4

Công thức cấu tạo của H2SO4:

Hình 2.5 Công thức cấu tạo và mô hình cấu tạo của axit sunfuric

Trong kỹ thuật thì hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO3 với H2O đều gọi là axit sufuric, khối lượng phân tử 98,08 Phân tử H2SO4 là gồm số phân tử SO3 kết hợp với

số phân tử H2O

- Nếu tỷ lệ SO3/H2O < 1 Gọi là dung dịch axit sunfuric

- Nếu tỷ lệ SO3/H2O > 1 Gọi là oleum hoặc axit bốc khói

- Nếu tỷ lệ SO3/H2O = 1 Gọi là axit khan (hay monohydrat)

Thành phần của dung dịch axit sunfuric được đặc trưng bởi phần trăm khối lượng của

H2SO4 hoặc SO3

Ví dụ: Axit sufuric nồng độ 98% H2SO4 hoặc 80% SO3.

Axit sunfuric là một chất lỏng không màu, sánh, hút ẩm, M = 98,08 g mol-1 trọng lượng riêng ở 200C là 1,834g/cm3, kết tinh ở 10,370C, có nhiệt độ sôi 296,20C, phân hủy ở 3380C Hòa tan trong nước tỏa nhiệt mạnh, ăn mòn mạnh, độ nhớt 26,7cP tại 200C Hằng số phân li pKa1 = - 3, pKa2 = 1,99 Ở áp suất thường (760 mmHg) đến 296,20C axit sunfuric bắt đầu sôi và bị phân hủy cho tới khi tạo thành hỗn hợp đẳng phí chứa 98,3% H2SO4 và 1,7% H2O Axit sunfuric có hỗn hợp đẳng phí ở nồng độ 98,3% khi đó nhiệt độ sôi là 336,50

C (Hỗn hợp đẳng phí là hỗn hợp có nồng độ pha hơi bằng nồng độ pha lỏng) Khi tăng nồng độ axit sunfuric, khối lượng riêng của dung dịch tăng đạt cực đại tại 98,3% sau đó giảm, nhiệt dung của dung dịch giảm, nhiệt độ sôi của dung dịch tăng đạt cực đại ở 336,50C ở nồng độ 98,3% sau đó nhiệt độ sôi giảm Axit sunfuric là một axit vô cơ mạnh ở nhiệt độ sôi nó có thể đẩy được axit khác ra khỏi muối của nó Nó là một chất oxi hóa mạnh (tính oxi hóa phụ thuộc vào nồng độ khác nhau) Axit sunfuric có thể kết hợp với nước theo bất kỳ tỷ lệ nào, khi đó tạo

thành một hợp chất có những tính chất khác nhau Khi hỗn hợp với nước tỏa ra một lượng nhiệt khá lớn Do đó khi pha loãng axit bằng nước thì phải đổ từ từ (rất chậm) axit vào nước để tránh hiện tượng nổ, bắn axit vào người gây ra bỏng axit Axit sunfuric rất háo nước nó có thể hóa than hầu hết các hợp chất hữu cơ có chứa cacbon,

có tính ăn mòn mạnh, tuy nhiên khả năng xâm thực của axit phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của axit Trong công nghiệp sản xuất axit sunfuric phải căn cứ vào tính chất

ăn mòn của nó để lựa chọn các vật liệu chịu axit để chế tạo thiết bị, thùng chứa, đường ống dẫn axit thích hợp

2.1.2 Các phương pháp sản xuất axit photphoric

Trên thế giới axit photphoric (H3PO4) được sản xuất bằng 2 phương pháp: Phương pháp ướt và phương pháp nhiệt Công nghệ sản xuất axit photphoric bằng phương pháp ướt được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất phân bón Sản xuất axit photphoric bằng phương pháp nhiệt thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao và chỉ sử dụng trong ngành sản xuất hóa chất, dược phẩm, chất tẩy rửa, thực phẩm, bia rượu và một số sản phẩm không thuộc lĩnh vực phân bón Cụ thể của phương pháp này như sau

2.1.2.1 Sản xuất axit photphoric bằng phương pháp nhiệt luyện (Phương pháp khô)

Hình 2.6 Sơ đồ quy trình sản xuất axit photphoric bằng phương pháp khô

Người ta khử photphoric từ quặng phosphat dưới tác dụng nhiệt ở 1400 ÷

15000C với sự có mặt của than và SiO2 theo phản ứng:

2Ca5F(PO4)3 + 15C + 6SiO2 → 3P2 + 15CO + 3Ca3Si2O7 + CaF2

Phản ứng trên được thực hiện trong lò điện với điện cực làm bằng than chì Nguyên liệu đầu phải được nghiền mịn tới kích thước hạt quy định và phải trộn đều trước khi cho vào lò phản ứng, SiO2 đưa vào hỗn hợp chảy để tạo xỉ Trong nguyên liệu vào luôn có một lượng ôxit sắt nhất định nên một phần phospho phản ứng với sắt tạo thành ferophosphat nóng chảy chìm xuống phía dưới đáy lò Phospho đi ra khỏi lò

ở dạng khí, sau khi tách bụi được ngưng tụ lại thành dạng lỏng có màu vàng (Còn được gọi là phospho nguyên tố hay phospho vàng) và được bảo quản ở nhiệt độ 60 ÷

800C Phospho vàng được trực tiếp dẫn vào để điều chế axit photphoric Dùng oxi không khí để oxi hóa phospho theo phản ứng:

2P + 5O → 2P O + Q

Phản ứng này tỏa nhiệt mạnh nên phải làm lạnh ngay trong phòng đốt để giảm

sự phá hủy về nhiệt đối với vật liệu chịu lửa xây lò Trong tháp đốt, phopho lỏng được dòng không khí và hơi nước thổi vào xé tơi ra thành những hạt sương mịn và được đốt với lượng dư oxi không khí Thường khống chế lượng không khí gấp 2,5 lần so với lý thuyết để tránh sự tạo thành H2P4O6 (Hypphosphoro) Nhiệt độ trong suốt quá trình đốt hơi hết sức nghiêm ngặt 1650 ÷ 27600C để tạo thành P2O5 (Phosphorus pentoxide) và thời gian oxi hóa không quá ba giây P2O5 tạo thành được hấp thụ bằng axit loãng hoặc nước để tạo thành axit photphoric ở dạng lỏng Phương trình phản ứng:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4Quá trình này gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Ở nhiệt độ khoảng 800 ÷ 1000o

C, sản phẩm tạo thành là anhydrit photphoric:

P2O5 + 2H2O = 4HPO3 ở dạng hơi

Giai đoạn 2: Sau đó HPO3 ngưng tụ lại và đi ra vẫn còn nóng với nhiệt độ khoảng

90oC HPO3 sau khi được làm nguội quay vòng lại để làm chất hấp thụ tiếp theo thì sẽ thu được sản phẩm axit photphoric có nồng độ đậm đặc hơn Phương trình phản ứng:

HPO3 + H2O = H3PO4

Khử mù: Đây là bước cuối cùng nhằm loại bỏ axit photphoric dạng khí ra khỏi dòng

khí cháy trước khi giải phóng ra không khí Quá trình này thường được thực hiện trong thiết bị khử mù ở áp suất cao Để tránh sự tạo thành axit thấp của phospho và sự tạo thành hyppphosphoro (H2P4O6) thì khi đốt cháy phải tiến hành với lượng không khí gấp 2 lần

Axit photphoric sản xuất theo phương pháp nhiệt có nồng độ cao từ 75 ÷ 85%

và độ tinh khiết cao hơn so với phương pháp trích ly Với nồng độ cao này axit Photphoric đảm bảo nhu cầu cũng như chất lượng cho ngành sản xuất hóa chất và các ngành sản xuất không thuộc lĩnh vực phân bón.Tuy nhiên giá thành sản phẩm cao hơn

và năng lượng cung cấp cho quá trình sản xuất rất lớn, cho nên trong lĩnh vực sản xuất phân bón thì đây không phải là phương pháp được ưu tiên Với phương pháp này, để

sản xuất ra 1 tấn axit photphoric nguyên chất thì ước tính cần 3,9 tấn đá phosphate chứa 29% P2O5 (hay 63% bột phối liệu), 1,3 tấn cát thạch anh, 0,6 tấn than cốc và

13000 – 15000 kWh điện

2.1.2.2 Công nghệ sản xuất axit photphoric bằng lò quay (Rotary Kiln Process)

Sản xuất axit photphoric theo phương pháp lò quay (Rotary Kiln Process): Đây

là phương pháp được United States LapPle giới thiệu lần đầu trong những năm 1960

Về cơ bản nó giống một phần phương pháp nhiệt

Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric bằng phương pháp lò quay

Công nghệ này sử dụng hỗn hợp than cốc hoặc dầu mỏ với quặng photphorit hoặc apatit, cát thạch anh SiO2 được trộn lẫn với nhau và đưa vào máy nghiền, sau đó được phun vào trong lò quay, đốt bằng oxy hoặc không khí lên 1180oC đến 1300o

C tạo

ra P2O5 và CO trong lò, và CaSiO3 Sau đó hỗn hợp CO và P2O5 được đưa vào thiết bị làm lạnh gián tiếp và tháp phun để hấp thụ P2O5 bằng nước tạo ra axit photphoric So với phương pháp nhiệt, phương pháp lò quay sử dụng được quặng chứa P2O5 có hàm lượng thấp hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn Hiệu suất chuyến hóa photpho trong quặng cao, do đó công nghệ này được đánh giá gây ít tác động ô nhiễm môi trường cũng như hiệu quả về giá thành so với 2 phương pháp trên

Sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly được ra đời từ năm 1870 –

1872 tại Đức, với bể phản ứng và máy lọc chế tạo bằng gỗ, làm việc gián đoạn, nhưng

sử dụng nhiều bể làm việc nên quá trình liên tục, mỗi mẻ khoảng 1 – 2 tấn Nồng độ thu được thấp, khoảng 8% – 10% Cho đến cuối thế kỉ 19, phương thức này chỉ có thay đổi chút, thay thế thiết bị từ chế tạo bằng gỗ sang chế tạo bằng chì Năm 1897, Công ty Hóa chất Stauffer – Hoa Kỳ đã phát triển công nghệ axit hóa xương động vật chứa Ca,

P để sản xuất axit photphoric Đến năm 1912 thì đá Phosphate được sử dụng để thay thế xương động vật Năm 1915, công ty Dorr giới thiệu quá trình sản xuất liên tục đầu tiên Năm 1932, quá trình nghiên cứu sản xuất axit photphoric bằng kết tủa Hemihydrate tạo ra axit có nồng độ 40% - 50 %, tuy nhiên vấn đề khó khăn khi lọc ngăn cản sự phát triển công nghệ này Năm 1940 – 1950, công ty Davison sản xuất axit photphoric có nồng độ 50% - 54%, tạo ra CaSO4 khan, nhưng không thể thương mại hóa được

Sau chiến tranh thế giới thứ 2, quá trình sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly có nhiều tiến bộ, vẫn sử dụng công nghệ Dihydrate nhưng có cải tiến, quá trình được phân chia ra thành 2 quá trình riêng biệt là phản ứng và lọc Năm 1989, công nghệ Dihydrate sản xuất axit photphoric 27% được Becker giới thiệu và sử dụng tại nhiều công ty sản xuất axit photphoric hiện nay

Ca5(PO4)3X + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4.2H2O + 3 H3PO4 + HX + Q

Với X là gốc F, Cl, OH,… Như vậy cơ sở hóa học của công nghệ sản xuất axit photphoric bằng phương pháp trích ly tương đối đơn giản Ở Việt Nam quặng apatit được phân hủy bằng axit sunfuric theo phản ứng:

Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + nH2O → 3H3PO4 + 5CaSO4.nH2O + HF + Q (1)

Sau quá trình axit hóa sẽ thu được axit photphoric và bã Gips hay còn gọi là bã thạch cao (CaSO4.nH2O) Phản ứng axit hóa thường không triệt để do một lượng lớn

Calcium sunfat hình thành trên bề mặt của các hạt quặng làm giảm quá trình axit hóa của hạt quặng Do đó trong sản xuất người ta thường phải nghiền nhỏ hạt quặng và tăng cường quá trình khuấy trộn Calcium sunfat tồn tại dưới dạng tinh thể, sự hình thành tinh thể phụ thuộc và nhiệt độ và hàm lượng của sunfat tự do Có 4 quy trình công nghệ sản xuất trong công nghệ sản xuất bằng phương pháp ướt và được phân loại theo phương thức (cách) tạo thành tinh thể Calcium sunfat (bã Gips) trong quá trình hòa tan bằng axit: CaSO4 khan, CaSO4.1/2H2O, CaSO4.2H2O Bốn quy trình công nghệ đó là:

Quy trình công nghệ Dihydrate process được sử dụng rộng rãi nhất trong thế kỷ

XX Phần lớn phân bón Phosphat cao cấp đều sử dụng axit photphoric sản xuất ra từ các nhà máy sử dụng công nghệ này Quy trình công nghệ sản xuất axit photphoric sử dụng phương pháp này gồm các bước chính: Nghiền, phản ứng, lọc và cô đặc dung dịch Các bước này được thể hiện trong sơ đồ sau:

Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit Photphoric - Công nghệ Dihydrate

Công đoạn nghiền: Một số loại quặng không cần nghiền khi phân bố kích thước hạt

phù hợp (khoảng 60 ÷ 70% kích thước hạt nhỏ hơn 150μm) Còn lại, hầu hết các loại quặng apatit phải được nghiền mịn trước khi đưa vào phản ứng

Công đoạn phản ứng: Quặng apatit được chuyển hóa khi phản ứng với axit sunfuric

đặc để tạo thành axit photphoric và bã Gips Quá trình phản ứng phải được khuấy liên tục bằng thiết bị có cánh khuấy Điều kiện vận hành của hệ thống để tạo ra sự kết tinh dehydrate nồng độ P2O5 khoảng 25 ÷ 29% và nhiệt độ khoảng 70 ÷ 800C Nhiệt độ được điều khiển bằng cách chuyển lượng huyền phù qua thiết bị làm mát, tại đó khí được khử làm cho quá trình bơm dễ dàng hơn Nhiệt độ cũng có thể điều khiển bằng thiết bị làm mát tuần hoàn không khí

Công đoạn lọc: Để tách axit Photphoric ra khỏi các tinh thể Calcium sunfat, Quá trình

lọc trung gian phải được thực hiện qua nhiều bước khác nhau và thực hiện liên tục Giai đoạn lọc ban đầu phải có ít nhất 2 công đoạn rửa để đảm bảo thu hồi lượng P2O5hoàn toàn từ trong bã Gips Để đạt được nồng độ dung dịch P2O5 và mức độ tách theo yêu cầu, hệ thống lọc phải sử dụng các bơm chân không để tạo ra áp lực chân không nhằm tạo động lực lớn cho quá trình lọc Các phần lỏng còn lại được loại bỏ ra khỏi bã lọc bằng phương pháp rửa Bã sau khi lọc sẽ được thải ra ngoài, vải lọc phải được rửa lại nếu như hàm lượng rắn bám lên quá mức cho phép Nếu không thực hiện quá trình

rửa vải lọc thì hiệu quả của quá trình lọc sẽ giảm đi một cách đáng kể Sản phẩm sau lọc và sau rửa phải được giữ tách biệt nhau và phải tách ở điều kiện áp suất chân không sau đó chuyển về áp suất thường, các sản phẩm thu được sẽ được hồi lưu lại dây chuyền

Công đoạn cô đặc: Có thể sử dụng kết hợp nhiều thiết bị bốc hơi với nhau, dòng axit

đi qua từng thiết bị sẽ được cô đặc đến nồng độ yêu cầu Hầu hết các thiết bị bay hơi đều được chế tạo theo kiểu chu trình làm việc tuần hoàn cưỡng bức dòng vật liệu vào Toàn bộ thiết bị bay hơi trong hệ thống thường được thiết kế đơn lẻ để dễ dàng thay thế vì axit photphoric ăn mòn thiết bị lớn và nhiệt độ sôi cao Hiệu suất thu hồi P2O5trong quặng đạt 94% ÷ 96%

Ưu điểm của phương pháp này: Chỉ có 1 bước lọc, sử dụng được nhiều loại quặng khô hoặc ướt với chất lượng khác nhau, thiết kế đơn giản, dễ vận hành, sử dụng, thời gian khai thác lâu dài, nhiệt độ quá trình thấp, có thể sử dụng vật liệu xây dựng

bình thường, chi phí bảo dưỡng thấp, hệ số làm việc cao, bã thải dễ vận chuyển

Nhược điểm: nồng độ axit thu được chỉ từ 25% ÷ 32%, tiêu tốn năng lượng cho công đoạn nghiền và cô đặc, hàm lượng tạp chất F và Al cao, phải đầu tư kho chứa

axit trung gian và thiết bị bay hơi, tốn chi phí đầu tư thiết bị cô đặc

Một số ví dụ cho công nghệ này là dây chuyền công nghệ bản quyền của các hãng như Prayon, Technip, Jacobs Engineering, Paul Smith & Associates (PSA), SIAPE…

b) Công nghệ Hemihydrate - HH

Hình 2.9 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric - Công nghệ Hemihydrate HH

Công nghệ Hemihydrate được sử dụng trong các nhà máy sản xuất axit photphoric hiện đại, xu hướng của thế kỷ 21 Dây chuyền công nghệ này cũng tương

tự dây chuyền Dihydrate, tuy nhiên có sự khác biệt:

- Có thể bỏ qua công đoạn nghiền nếu không cần thiết

- Có thể bỏ qua công đoạn cô đặc nếu nồng độ sản phẩm đạt yêu cầu

- Phản ứng diễn ra ở khoảng ổn định trong vùng kết tinh Hemihydrate

Hiệu suất thu hồi P2O5 trong quặng đạt 90% ÷ 94%

Ưu điểm của công nghệ Hemihydrate là chỉ sử dụng 1 bước lọc, quặng không cần nghiền nhỏ, tạo được axit có nồng độ 40% ÷ 48% nên giảm chi phí cho công đoạn

cô đặc, do vậy giảm kho trung gian nếu đạt yêu cầu của khách hàng, dễ vận hành hệ thống, tiết kiệm chi phí đầu tư thêm thiết bị Hàm lượng F và Al trong axit thấp hơn, cần ít nước sử dụng hơn so với công nghệ Dihydrate

Nhược điểm của công nghệ này so với công nghệ Dihydrate là giới hạn chủng loại quặng dùng cho công nghệ, hệ thống thiết bị phải chế tạo từ hợp kim đặc biệt, hệ thống lọc chịu được axit nồng độ cao Tốc độ lọc chậm hơn do tinh thể Hemihydrate nhỏ hơn tinh thể Dihydrate, bã chứa nhiều tạp chất và axit Yêu cầu khắt khe khi thiết

kế và dừng sản xuất Dây chuyền phù hợp với các nước khô hạn như khu vực Trung Đông

Ví dụ cho công nghệ này là dây chuyền bản quyền của Yara, Paul Smith & Associates (PSA)

c) Công nghệ tái kết tinh Hemihydrate - HRC

Hình 2.10 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric – Công nghệ Hemihydrate HRC

Dây chuyền công nghệ này tương tự công nghệ Dihydrate tuy nhiên hệ thống có nhiều thùng phản ứng hơn Thùng phản ứng chính làm việc dưới điều kiện tạo thành tinh thể Hemihydrate, các thùng phản ứng khác làm việc ở những điều kiện khác nhau với nhiệm vụ bổ sung nước cho quá trình tái kết tinh Hemihydrate thành tinh thể Dihydrate Axit cô đặc chứa nhiều tinh thể Hemihydrate hơn, nhưng trong bã Gips chứa rất ít tinh thể Hemihydrate Hiệu suất thu hồi P2O5 trong quặng đạt hơn 97%

Ưu điểm của phương pháp này là chỉ sử dụng 1 bước lọc, sản phẩm Gips tinh khiết, nồng độ axit thu được 30% ÷ 32%, do đó giảm thiểu lượng hơi tiêu tốn cho quá trình cô đặc axit so với phương pháp Dihydrate, tiêu tốn axit sunfuric thấp, yêu cầu lọc cũng thấp

Nhược điểm của công nghệ này đó là quặng cần được nghiền kỹ hơn, yêu cầu

Dihydrate Tạp chất thường bị hòa tan, thể tích thiết bị cho quá trình tái kết tinh lớn, cần kho trung gian chứa axit và thiết bị cô đặc Trước và sau quá trình bay hơi xảy ra hiện tượng quá kết tủa tinh thể

d) Công nghệ tái kết tinh Hemi Dihydrate - HDH

Hình 2.11 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric – công nghệ HemiDihydrate HDH

Trong công nghệ này, quá trình tạo tinh thể Hemihydrate tại thiết bị chưng gia nhiệt rồi tách tinh thể Hemihydrate trước khi tái kết tinh tại thiết bị Hydrate hóa từ Hemihydrate thành tinh thể Dihydrate rồi đem lọc bã Gips Hiệu suất thu hồi P2O5trong quặng cao, đạt tới 98,5%

Ưu điểm của phương pháp này là có thể tạo ra axit có nồng độ cao, 40% ÷ 52% với độ tinh khiết cao, ít tạp chất Tiêu hao axit sunfuric thấp, quặng nguyên liệu không cần gia công nhiều, bã Gips tinh khiết cao, tránh được hiện tượng quá kết tủa, loại bỏ được hệ thống cô đặc hoặc giảm năng lượng tiêu tốn trong thiết bị cô đặc

Tuy nhiên công nghệ sử dụng 2 bước lọc, do đó thiết bị phức tạp, ít ứng dụng Quặng nguyên liệu bị giới hạn chủng loại quặng Thể tích quá trình tái kết tinh lớn, thiết bị đòi hỏi khắt khe trong thiết kế, sản xuất, vật liệu đắt tiền do nồng độ axit cao,

do đó chi phí đầu tư cao, vì vậy công nghệ này ít được sử dụng

Một ví dụ cho công nghệ HDH là công nghệ bản quyền của hãng Prayon,Yara

e) Công nghệ tái kết tinh Dihydrate Hemihydrate - DH/HH

Hình 2.12 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric công nghệ tái kết tinh Dihydrate – Hemihydrate DH/HH

Công nghệ này ngược với công nghệ tái kết tinh Hemi Dihydrate, quá trình phản ứng được khống chế tạo ra tinh thể Dihydrate trước, sau đó tiến hành lọc tinh thể Dihydrate rồi tạo thành tinh thể Hemihydrate, sản phẩm axit photphoric thu được có nồng độ 33% ÷ 38%, trong dịch huyền phù chứa 10% ÷ 20% axit Hiệu suất tách P2O5trong quặng đạt 98%

Ưu điểm của công nghệ này là sử dụng được nhiều loại quặng khác nhau, bã thải Hemihydrate tinh khiết, so với công nghệ Dihydrate thì tiêu hao axit sunfuric thấp, nồng độ axit cao hơn, 33% ÷ 38%

Nhược điểm đó là công nghệ sử dụng 2 bước lọc nên phức tạp, chi phí đầu tư cao, quặng cần phải nghiền, yêu cầu về chế tạo thiết bị cao, vật liệu xây dựngkhắt khe,chi phí hơi đốt cho quá trình cô đặc, thiết bị cô đặc cũng như thiết bị chứa axit trung gian, do đó chi phí đầu tư lớn, vận hành khó khăn, do đó công nghệ này ít được sử dụng

2.1.2.4 Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất axit photphoric

a) Công đoạn Phân hủy - Kết tinh - Lọc

Người ta dùng một trong các axit sau đây để phân hủy quặng Apatit: H2SO4,

Sunfuric là axit vô cơ mạnh nhất và rẻ nhất, được dùng rộng rãi trong nhiều ngành

công nghiệp Phản ứng phân hủy quặng Apatit

Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + nH2O → 3H3PO4 + 5CaSO4.nH2O + HF + Q (1)

Tùy thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của axit pPhotphoric mà giá trị n trong phân tử

CaSO4.nH2O sẽ khác nhau

- Dạng khan: CaSO4

- Dạng ngậm 1/2 phân tử nước: CaSO4.1/2H2O

- Dạng ngậm 2 phân tử nước: CaSO4.2H2O (Phương pháp Dihydrate)

Do đó tùy theo dạng kết tinh của photphogips, quá trình sản xuất axit Photphoric theo

phương pháp trích ly được phân thành ba loại:

Loại 1: Quá trình khan nước: CaSO4 Thực hiện ở nhiệt độ 100 ÷ 105oC Mục đích là

trực tiếp thu được axit photphoric có nồng độ cao (> 50% P2O5) Tuy nhiên quá trình

này rất khó lọc và rửa Phosphogips nên không được thực hiện ở quy mô công nghiệp

Loại 2: Ngậm 1/2 phân tử nước: CaSO4.1/2H2O Thực hiện ở nhiệt độ 80° ÷ 90°C

Nồng độ axit photphoric thu được khoảng 40 ÷ 50% P2O5 Nhưng bã còn ngậm nhiều

axit làm cho hiệu suất thu hồi axit Photphoric thấp và CaSO4.1/2 H2O thải ra bị rắn lại

trong thời gian ngắn gây phức tạp cho việc xử lý bã thải

Loại 3: Ngậm 2 phân tử nước: CaSO4.2H2O Thực hiện ở nhiệt độ 65 ÷ 800C Nồng độ

axit photphoric thu được khoảng 25 ÷ 29% P2O5 Tinh thể CaSO4.2H2O hình thành có

kích thước lớn, dễ lọc rửa nên quá trình này hiện đang được áp dụng rộng rãi Muốn

CaSO4.2H2O có tinh thể to, tương đối đồng nhất phải khống chế tỉ lệ SO3 cao trong

pha lỏng từ 1,5 ÷ 3

Cùng với phản ứng (1) các khoáng chất có trong quặng như nhôm, manhê,

mangan, kali, silic, đá vôi,… cũng bị phân hủy Điều này gây ảnh hưởng đến khả năng

phản ứng của Floapatit với axit Sunfuric làm giảm hiệu suất trích ly axit photphoric

(P2O5) ra khỏi quặng Sau khi phân hủy quặng axit Photphoric được thu hồi bằng cách

lọc và tách khỏi bùn tạo thành

SiF4 + 2HF → H2SiF6 (2)

H2SiF6 nằm lại trong dung dịch, canxicacbonat bị phân hủy theo phản ứng

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O (3)

Khi trộn axit Sunfuric với bột Apatit hỗn hợp tạo thành bùn loãng Để đảm bảo

độ linh động của bùn tỉ lệ pha lỏng và pha rắn là 2,5 / 1 ÷ 3,5 / 1 Muốn vậy axit Sunfuric được làm loãng bằng dung dịch axit H3PO4 bằng cách trộn một phần H2SO4trích ly với nước rửa vải lọc Như vậy trong thực tế Apatit bị phân hủy bởi một hỗn hợp gồm axit H2SO4 và axit H3PO4 Oxit sắt và oxit nhôm có trong quặng không có lợi cho qúa trình trích ly axit Photphoric vì axit này bị các Photpho sắt và Photpho nhôm làm bẩn Đặc biệt là tạp chất sắt, tạp chất này có thể kết tủa ở dạng FePO4.2H2O và FeH3(PO4)2.2,5H2O Do đó một phần axit Photphoric đi theo bã làm mất một phần axit Photphoric đã trích ly được, làm cho lượng axit thu hồi thấp bị tổn thất cùng bã thải

Vì vậy để sản xuất axit Photphoric theo phương pháp trích ly phải dùng loại quặng Apatit có hàm lượng sắt và nhôm càng thấp càng tốt Sau khi phân hủy dung dịch được lọc rửa nhiều lần Vì nước lọc sẽ quay lại chu trình làm giảm nồng độ axit Sunfuric nên việc không thực hiện đúng chế độ kỹ thuật trích ly sẽ dẫn đến việc tạo thành những tinh thể nhỏ, mịn, khó lọc, khó rửa , gây bít lỗ lọc và tốn nhiều nước rửa

b) Cô đặc axit photphoric

Sản phẩm axit photphoric lọc đạt nồng độ 25 ÷ 29% P2O5, nên cần cô đặc axit làm nguyên liệu sản xuất phân bón Phosphat Trong quá trình cô đặc nồng độ axit tăng

từ 25 ÷ 29% P2O5 lên 48 ÷ 52% P2O5 Thường dùng công nghệ hồi lưu cưỡng bức và bốc hơi chân không để thực hiện quá trình cô đặc Trong khi cô đặc H2SiF6 thoát ra từ dung dịch, một phần sẽ tách thành SiF4, HF và hơi nước SiO2.nH2O bám vào thành các thiết bị Khi có quá nhiều HF trong pha khí sẽ làm tăng độ ăn mòn các thiết bị, đường ống trong bộ phận hấp thụ khí Flo H2SiF6 → SiF4↑ + 2HF↑

3SiF4 + (2 +n)H2O → 2H2SiF6 + SiO2.nH2O Hấp thụ khí Flo, trong quá trình phân hủy quặng Apatit và cô đặc axit photphoric tỏa ra khí Flo là một khí rất độc Đây là nguồn chính để sản xuất các hợp

tận thu khí Flo để có sản phẩm phụ Mặt khác sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích ly thải ra một lượng bã thải ở dạng CaSO4.nH2O (bã Gips) Hàm lượng P5O5trong quặng phosphat càng thấp thì lượng bã càng nhiều Bã Gips chứa P2O5, một ít các hóa chất của Flo, Natri, Kali, P2O3…Vì vậy bã Gips cũng có tính chất độc hại đối với các sinh vật nên cần được xử lý cẩn thận

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất axit photphoric

Trong dây chuyền công nghệ sản xuất axit photphoric, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất, năng suất cũng như chất lượng sản phẩm axit photphoric Việc phân tích các yếu tố góp phần quan trọng trong việc thiết lập tối ưu trong quá trình sản xuất

2.2.1 Hàm lượng P 2 O 5

Hàm lượng P2O5 là yếu tố hết sức quan trọng ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp axit photphoric, đặc biệt đến quá trình kết tinh tạo bã Gips Sự tồn tại các tinh thể của Calcium sunphat phụ thuộc phần lớn vào nhiệt độ và hàm lượng của P2O5 trong axit

Các sơ đồ sau đây biểu diễn sự ảnh hưởng của quá trình kết tinh Calcium sunphat và

P2O5 như sau:

Hình 2.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ P 2 O 5

lên quá trình kết tinh Calcium sunphat