-
BỘ CÔNG THƯƠNG
BÁO CÁO TỔNG KẾT
NHIỆM VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NĂM 2011
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TẠP CHẤT TRONG TINH
QUẶNG APATIT LÀO CAI ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AXÍT
PHOTPHORIC THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT
CECO - c«ng ty cP thiÕt kÕ c«ng nghiÖp ho¸ chÊt
12/2011
B CễNG THNG
Số HIệU CÔNG TRìNH: 184.11
BO CO TNG KT
NHIM V KHOA HC CễNG NGH NM 2011
NGHIấN CU NH HNG CA CC TP CHT TRONG TINH
QUNG APATIT LO CAI N QU TRèNH SN XUT AXT
PHOTPHORIC THEO PHNG PHP T
Thực hiện theo Hợp đồng số 184.11.RD/HĐ-KHCN giữa Bộ Công Thơngvà
CECO ngày 05/5/2011
Ngời thực hiện : Trần Đăng Thái
Nguyễn Huy Dũng
Trơng Quốc Đạt
Nguyễn Văn Hà
Giang Thanh Sn
CNĐT : Trần Đăng Thái
Ngày tháng năm 2011 Hà nội, ngày 31 tháng 12 năm 2011
Cơ quan quản lý đề tài giám đốc công ty
CECO - công ty cP thiết kế công nghiệp hoá chất
12/2011
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 1 / 66 –
MỤC LỤC

2.4 Các đơn vị hợp tác nghiên cứu 35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 36
3.1 Thành phần quặng apatit 36
3.2 Ảnh hưởng của tạp chất trong quặng Apatit tới chất lượng axít
Photphoric và sản phẩm DAP 38
3.3 Quá trình phát triển hợp chất X trong axít Photphoric đặc 39
3.4 Ảnh hưởng của một số tạp chất tới hợp chất X 40
3.4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Fe
2
O
3
42
3.4.2 Ảnh hưởng của Al
2
O
3
44
3.4.3 Ảnh hưởng của K
2
O 45
3.5 Kết luận 46
3.6 Đánh giá các phương pháp xử lý tạp chất của axít Photphoric 47
3.7 Quy trình công nghệ - giải pháp đề xuất 49
3.7.1 Đề xuất mô hình chung 49
3.7.2 Đề xuất cải tạo dây chuyền sản xuất axit Photphoric của Nhà máy sản
xuất DAP trong nước. 50
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53
4.1 Kết luận 53
4.2 Kiến nghị 54
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

8
.4H
2
O
:
Hợp chất X
H
2
SO
4
:
Axít Photphoric
H
3
PO
4
:
Axít Sunfuric
HDH
:
Hemi-DiHydrate
HH
:
HemiHydrate
IET
:
Ion-Exchange Textile
IFA
:
Hiệp hội phân bón quốc tế (International Fertilizer

Axít Photphoric loãng
CPA
:
Axít Photphoric đặc
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 4 / 66 –
MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Thị phần sử dụng axít H
3
PO
4
trên thế giới năm 2010 10
Hình 2. Nhu cầu axít Photphoric tại Việt Nam 11
Hình 3. Dây chuyền DiHydrate 15
Hình 4. Hệ cô đặc axít photphoric với hệ thống tuần hoàn cưỡng bức 17
Hình 5. Giản đồ pha hệ Fe
2
O
3
– K
2
O – P
2
O
5
– H
2
O tại 25
o
C [13] 23

O
5
của axít Photphoric theo thời gian ở các nồng
độ tạp chất Fe
2
O
3
khác nhau 43
Hình 11. Sự phụ thuộc hợp chất X theo thời gian ở các nồng độ tạp chất Al
2
O
3
khác
nhau 44
Hình 12. Sự phụ thuộc hàm lượng P
2
O
5
của axít Photphoric theo thời gian ở các nồng
độ tạp chất Al
2
O
3
khác nhau 44
Hình 13. Sự phụ thuộc hợp chất X theo thời gian ở các nồng độ tạp chất K
2
O khác
nhau 45
Hình 14. Sự phụ thuộc hàm lượng P
2

Bảng 7. Thành phần hóa học axít Photphoric kỹ thuật 85% 32
Bảng 8. Chế độ thử nghiệm và lấy mẫu phân tích 33
Bảng 9. Thành phần hóa học quặng tuyển apatit Lào Cai và một số loại khác trên
thế giới [37] 36
Bảng 10. Axít Photphoric đặc theo các điều kiện sản xuất khác nhau 38
Bảng 11. Chất lượng axít Photphoric đặc và sản phẩm DAP 38
Bảng 12. Các dung dịch axít Photphoric thử nghiệm 41
Bảng 13. Liệt kê các thiết bị cần bổ xung để cải tạo dây chuyền 51
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 6 / 66 –
TÓM TẮT NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Đề tài "Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các tạp chất trong tinh quặng
Apatit Lào Cai đến quá trình sản xuất axít Photphoric theo phương pháp ướt" đã
tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng của một số tạp chất chính như Al
2
O
3
,
Fe
2
O
3
và K
2
O đối với quá trình hình thành và phát triển hợp chất
(Fe,Al)
3
KH
14
(PO

Axít Photphoric được sử dụng rộng rãi như một hóa chất trung gian trong
công nghiệp. Axít Photphoric được sử dụng như một nguyên liệu trung gian để
sản xuất các chất tẩy rửa, hóa chất xử lý nước, thức ăn gia xúc Tuy nhiên phần
lớn axít Photphoric được sử dụng trong sản xuất phân bón như DAP, MAP,
phân bón NPK hóa học chất lượng cao, mảng nhu cầu này chiếm đến 62% tổng
sản lượng axít Photphoric hàng năm trên thế giới.
Chất lượng của sản phẩm axít Photphoric quyết định khả năng sử dụng
của nó trong các lĩnh vực khác nhau. Axít Photphoric có thể được sản xuất theo
hai phương pháp công nghệ như sau:
- Phương phát ướt: là phương pháp sản xuất bằng phản ứng giữa axít
Sunfuric và quặng photphat.
- Phương pháp nhiệt (phương pháp khô): là phương pháp sản xuất
photpho nguyên tố từ quặng Apatit trong lò nhiệt sau đó ôxy hóa
Photpho rồi Hydrat hóa để thu được axít Photphoric.
Hiện nay axít Photphoric sản xuất bằng phương pháp ướt chiếm trên 90%
tổng sản lượng axít Photphoric trên thế giới. Nguyên liệu chủ yếu dùng sản xuất
axít Photphoric theo phương pháp ướt trên thế giới là quặng Apatit, chất lượng
quặng có vai trò rất quan trọng, mang tính quyết định tới chất lượng axít
Photphoric đầu cuối. Như vậy việc giảm thiểu, loại bỏ thành phần tạp chất trong
quặng apatit và trong axít Photphoric là rất cần thiết, trên thế giới đã có nhiều
nghiên cứu về vấn đề này, và đã có những kết quả rất tốt khi ứng dụng trong
thực tế sản xuất.
Tại Việt Nam, axít Photphoric chủ yếu được sử dụng để sản xuất phân
bón DAP, cụ thể là nhà máy sản xuất phân bón DAP tại Đình Vũ, Hải Phòng,
hoạt động năm 2009, axít Photphoric là sản phẩm trung gian trong dây chuyền
sản xuất của nhà máy. Nguồn nguyên liệu của nhà máy DAP lấy từ 2 nguồn của
Nhà máy tuyển quặng Apatit Lào Cai, do có nguồn gốc từ các mỏ khác nhau nên
thành phần các tạp chất luôn thay đổi, gây ảnh hưởng lớn đến quá trình sản xuất
cũng như chất lượng của sản phẩm của axít Photphoric. Theo đánh giá ban đầu
của Công ty Apatit Việt Nam, hàm lượng tạp chất Al

- Tiến hành khảo sát và đánh giá ảnh hưởng của một số tạp chất
trong tinh quặng Apatit Lào Cai tới quá trình sản xuất axít
Photphoric theo phương pháp ướt (DiHydrat), cụ thể là các tạp
chất: Fe, Al, K liên quan đến hình thành và phát triển hợp chất X
trong axít Photphoric đặc.
- Trên cơ sở kết quả thu được đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tạp
chất, nâng cao chất lượng axít Photphoric, nâng cao chất lượng axít
photphoric và sản phẩm DAP.
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 9 / 66 –
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về axít Photphoric
Như chúng ta đã biết axít Photphoric đóng vai trò rất quan trọng trong
ngành công nghiệp hóa chất, nó được dùng chủ yếu trong công nghiệp sản xuất
phân bón như DAP, MAP và một phần axít Photphoric tinh khiết dùng để sản
xuất trong các ngành thực phẩm, dược phẩm, hóa chất tẩy rửa, bia rượu và một
số các lĩnh vực khác không thuộc lĩnh vực phân bón [1]. Trên thế giới, chủ yếu
axít Photphoric được dùng để sản xuất phân bón phục vụ cho ngành nông nghiệp,
nó thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ ngành sản xuất này và góp phần không nhỏ
vào việc phát triển nền kinh tế của các nước đang phát triển như đất nước ta.
1.1.1 Thị trường axít Photphoric trên thế giới
Do dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, do vậy nhu cầu về lương thực
cho con người ngày càng tăng theo. Để giải quyết vấn đề này nền nông nghiệp
cần phải được quan tâm chú trọng phát triển. Và để phát triển được nền nông
nghiệp ở các nước thì vấn đề phân bón là nhu cầu không thể thiếu đối với ngành
này.
Theo [2, 3, 4], năm 2009, nhu cầu phân bón toàn cầu sụt giảm 7,6% so
với năm 2008, tuy nhiên tới năm 2010 nhu cầu phân bón bắt đầu phục hồi trở
lại, tăng 5,4% so với năm 2009, tổng nhu cầu khoảng 163,9 triệu tấn. Theo dự
đoán năm 2011 tổng nhu cầu phân bón toàn cầu đạt 172,1 triệu tấn, tăng trưởng

Tổng cộng
159,9
169,7
175,3
189,9
Nguồn: IFA 5/2011
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 10 / 66 –
Năm 2010 tổng năng lực sản xuất axít Photphoric toàn thế giới đạt 48,4
triệu tấn P
2
O
5
, theo dự báo đến năm 2015 sẽ tăng lên 57,6 triệu tấn, hơn 9,2 triệu
tấn so với 2010 với tốc độ tăng trưởng 2,9%/năm.
Bảng 2.
Cân bằng cung cầu axít H
3
PO
4
trên thế giới
2010
2011e
2012f
2013f
2014f
2015f
Cung
Năng lực
48,4

0,8
0,8
0,9
0,9
Tổng cầu
38,5
40,7
42,1
43,1
44,2
44,9
Cân bằng
1,3
1,4
1,9
1,9
2,2
2,9
% Cung
3%
3%
5%
4%
5%
6%
Nguồn: IFA 5/2011
Tổng nhu cầu axít Photphoric toàn thế giới năm 2010 vào khoảng 38,5
triệu tấn P
2
O

5
, theo dự báo đến năm 2015 sẽ tăng lên 57,6 triệu tấn, hơn 9,2 triệu
tấn so với 2010 với tốc độ tăng trưởng 2,9%/năm.
Bảng 2.
Cân bằng cung cầu axít H
3
PO
4
trên thế giới
2010
2011e
2012f
2013f
2014f
2015f
Cung
Năng lực
48,4
51,4
52,9
54,9
56,6
57,6
Sản lượng thực tế
39,8
42,1
44
45
46,4
47,8

1,3
1,4
1,9
1,9
2,2
2,9
% Cung
3%
3%
5%
4%
5%
6%
Nguồn: IFA 5/2011
Tổng nhu cầu axít Photphoric toàn thế giới năm 2010 vào khoảng 38,5
triệu tấn P
2
O
5
, dự đoán tới năm 2015 sẽ tăng lên 44,9 triệu tấn P
2
O
5
, tăng 6,4
triệu tấn so với 2010. Cân bằng cung cầu axít Photphoric trong giai đoạn 2011-
2015 được duy trì ở mức từ 3-6%.
Trong thị phần sử dụng axít Photphoric thì ngành công nghiệp sản xuất
phân bón tiêu thụ nhiều nhất, chiếm tới 90% tổng sản lượng axít Photphoric toàn
cầu, thị phần còn lại dành cho các ngành công nghiệp khác như: thức ăn, hóa
chất và nguyên liệu cho một số ngành sản xuất khác [2÷5].

3
PO
4
trên thế giới
2010
2011e
2012f
2013f
2014f
2015f
Cung
Năng lực
48,4
51,4
52,9
54,9
56,6
57,6
Sản lượng thực tế
39,8
42,1
44
45
46,4
47,8
Cầu
Cho phân bón
32,3
34,3
35,4

2,9
% Cung
3%
3%
5%
4%
5%
6%
Nguồn: IFA 5/2011
Tổng nhu cầu axít Photphoric toàn thế giới năm 2010 vào khoảng 38,5
triệu tấn P
2
O
5
, dự đoán tới năm 2015 sẽ tăng lên 44,9 triệu tấn P
2
O
5
, tăng 6,4
triệu tấn so với 2010. Cân bằng cung cầu axít Photphoric trong giai đoạn 2011-
2015 được duy trì ở mức từ 3-6%.
Trong thị phần sử dụng axít Photphoric thì ngành công nghiệp sản xuất
phân bón tiêu thụ nhiều nhất, chiếm tới 90% tổng sản lượng axít Photphoric toàn
cầu, thị phần còn lại dành cho các ngành công nghiệp khác như: thức ăn, hóa
chất và nguyên liệu cho một số ngành sản xuất khác [2÷5].
Hình 1. Thị phần sử dụng axít H
3
PO
4
trên thế giới năm 2010

540
540
0
200
400
600
2015
2020
2025
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 12 / 66 –
của 2 nhà máy khoảng 170.000 tấn/năm. Trong đó, Nhà máy Hóa chất Đồng Nai
được đầu tư dây chuyền sản xuất axít Photphoric thực phẩm công suất 3.000
tấn/năm và dây chuyền sản xuất axít Photphoric kỹ thuật 85% H
3
PO
4
công suất
7.000 tấn/năm. Axít Photphoric kỹ thuật được sản xuất từ nguyên liệu photpho
vàng theo phương pháp nhiệt.
Công ty TNHH một thành viên DAP – VINACHEM có năng lực sản xuất
axít Photphoric hiện nay là 161.700 tấn/năm. Dây chuyền sản xuất axít
Photphoric tại Nhà máy đã hoạt động và cho ra tấn sản phẩm axít Photphoric
đầu tiên của Việt Nam sản xuất theo phương pháp trích ly (phương pháp ướt -
DiHydrate).
Sản lượng axít photphoric của một số nhà máy lớn tại Việt Nam được
trình bày trong bảng sau [6].
Bảng 3.
Sản lượng axít H
3

8.027
7.048
6.158
81.139
Nguồn: Vinachem 2011
1.1.3 Công nghệ sản xuất axít Photphoric
Hiện nay trên thế giới, axít Photphoric có thể được sản xuất theo 2
phương pháp sau:
- Phương phát ướt: là phương pháp sản xuất bằng phản ứng giữa axít
Sunfuric và quặng photphat.
- Phương pháp nhiệt (phương pháp khô): là phương pháp sản xuất
photpho nguyên tố từ quặng Apatit trong lò nhiệt sau đó ôxy hóa
Photpho rồi Hydrat hóa để thu được axít Photphoric.
Công nghệ sản xuất axít Photphoric bằng phương pháp ướt (WPPAP)
được sử dụng rộng rãi trong nghành sản xuất phân bón do có giá thành rẻ phù
hợp công nghệ sản xuất phân bón DAP, MAP,… Còn axít Photphoric được sản
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 13 / 66 –
xuất bằng phương pháp nhiệt thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao và chỉ
được sử dụng trong các ngành sản xuất hóa chất dược phẩm, chất tẩy rửa, thực
phẩm, bia rượu và một số sản phẩm trong các ngành công nghiệp khác.
Cơ sở hóa học của công nghệ sản xuất axít Photphoric bằng phương pháp
ướt tương đối đơn giản. Tricanxi photphat (Ca
3
(PO4)
2
) trong quặng Photphat sẽ
được chuyển hóa bằng cách phản ứng với axít Sunfuric để tạo thành axít
Photphoric và Canxi sunfat (bã Gibs), theo phương trình phản ứng sau:
Ca F

Mono canxi sunfat và sau đó sẽ chuyển thành Canxi sunfat. Các phương trình
phản ứng như sau:
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 4H
3
PO
4
= 3Ca(H
2
PO
4
)
2
Ca(H
2
PO
4
)
2
+ 3H
2
SO
4
= 3CaSO
4

chuyền công nghệ sản xuất axít Photphoric theo phương pháp DiHydrate, hiện
đang được sử dụng tại nhà máy sản xuất phân bón DAP số 1 tại Đình Vũ, Hải
Phòng và tương lai là nhà máy DAP số 2 tại Tằng Loỏng, Lào Cai.
1.1.4 Dây truyền công nghệ DiHydrate
Đây là dây truyền công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất trong thế kỷ 20.
Phần lớn phân bón Photphat cao cấp đều sử dụng axít Photphoric sản xuất từ các
nhà máy sử dụng công nghệ này. Những lợi thế của nhà máy sử dụng dây truyền
công nghệ này đó là :
- Thích hợp với nhiều loại quặng photphat.
- Thời gian vận hành dài.
- Nhiệt độ của quá trình thấp.
- Khởi động và dừng máy dễ dàng.
- Quặng ẩm cũng có thể dùng được, do đó tiết kiệm chi phí sấy khô
sản phẩm.
- Yêu cần vật liệu chế tạo thiết bị có chất lượng thấp hơn
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm sau:
- Axit H
3
PO
4
có hàm lượng tạp chất Al và F cao.
- Sản phẩm axít Photphoric sau lọc đạt nồng độ 25-29% P
2
O
5
, nên cần
cô đặc axít tới nồng độ 50-52% P
2
O
5

khoảng 26- 32% và nhiệt độ khoảng 70 đến 80
o
C. Nhiệt độ này
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 15 / 66 –
Hình 3. Dây chuyền DiHydrate
Các công đoạn được mô tả như sau:
a. Công đoạn nghiền
Một số loại quặng không cân nghiền khi phân bố kích thước hạt có thể
chấp nhận được cho phản ứng tạo dehydrate (thông thường 60-70% kích thước
hạt nhỏ hơn 150µm). Còn lại, hầu hết các quặng photphat phải được được
nghiền trước khi đưa vào phản ứng, thông thường, người ta thường sử dụng các
máy nghiền bi hoặc máy nghiền trục để nghiền quặng. Cả 2 loại máy này đều có
thể sử dụng với cả quặng khô và quặng ướt.
b. Công đoạn phản ứng
Tricanxiphotphat được chuyển hóa khi phản ứng với axít sunfuric đặc để
tạo thành axít photphoric và canxi sunfat. Thiết bị phản ứng chủ yếu là thiết bị
có cánh khuấy. Hệ thống phản ứng bao gồm một loạt thiết bị có cánh khuấy
riêng biệt nhau. Tuy nhiên, để đảm không gian và tiết kiệm thì một loạt thiết bị
này sẽ được thanh thế bằng một thùng chính trong đó gồm nhiều quá trình diễn
ra liên tục. Thiết bị này có thể chia thành nhiều khoang và mỗi khoang được
xem như là một thùng phản ứng riêng biệt.
Điều kiện vận hành của hệ thống để tạo ra sự kết tinh dehydrate là nồng
độ của P
2
O
5
khoảng 26- 32% và nhiệt độ khoảng 70 đến 80
o
C. Nhiệt độ này

nhanh để làm mát.
c. Công đoạn lọc
Đây là bước để tách axít Photphoric ra khỏi các tinh thể canxi sunfat. Để
thu hồi được 1 tấn P
2
O
5
thì tạo ra khoảng 5 tấn Gypsum. Quá trình lọc trung
gian phải thực hiện qua nhiều bước khác nhau và thực hiện một cách liên tục.
Giai đoạn lọc ban đầu phải có ít nhất 2 công đoạn rửa để đảm bảo thu hồi lượng
P
2
O
5
hoàn toàn từ trong bã Gips. Để đạt được nồng độ dung dịch P
2
O
5
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 hoàn nguyên 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. Chính vì vậy, sau mỗi quá trình lọc,
vải lọc phải được rửa để chuẩn bị cho quá trình tiếp theo. Hệ thống hút chân
không sẽ hỗ trợ quá trình thải bã rắn và để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
thải bã, đồng thời một dòng không khí sẽ thổi ngược trở lại nhằm đánh bật các
chất rắn còn đọng lại trong thiết bị và đường ống thải. Sản phẩm sau lọc và sau
rửa phải được giữ tách biệt nhau và phải tách ở điều kiện áp suất chân không sau

phương pháp ướt thường rất đa dạng với các thành phần hóa học cũng rất khác
nhau, bao gồm cả các thành phần tạp chất không có lợi đối với sản phẩm axít
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 18 / 66 –
Photphoric. Và hầu hết các tạp chất này thường không dễ bị loại bỏ khỏi axít
Photphoric.
Tạp chất trong công nghệ sản xuất WPPAP thường bao gồm các loại như
sau:
- Tạp chất phát sinh trong quá trình sản xuất.
- Tạp chất thông thường và một số nguyên tố vi lượng tồn tại sẵn
trong quặng apatit.
1.2.1 Ảnh hưởng của các tạp chất phát sinh trong quá trình sản xuất
1.2.1.1 Axít Sunfuric [1]
Trong thực tế axít Sunfuric là tạp chất phổ biến nhất trong sản xuất
WPPAP và thường chiếm khoảng 1-3% trong axít Photphoric loãng (25-30%
P
2
O
5
).
Nhìn chung, lượng axít Sunfuric dư này không gây ảnh hưởng xấu tới
chất lượng axít Photphoric thành phẩm, trong một vài trường hợp lại có lợi cho
việc tách cách tạp chất khác khỏi axít Photphoric.
1.2.1.2 Tạp chất trong nước công nghệ [1]
Tạp chất chủ yếu có trong thành phần nước công nghệ là thành phần muối Natri
Clorua (NaCl). Ngay bản thân trong quặng Apatit vốn đã có thành phần ion Na
+
,
như vậy khi có sự bổ sung hàm lượng Na+ trong nước công nghệ sẽ khiến tổng
hàm lượng Ion Na

o
C).
Nhôm cũng làm tăng độ nhớt của axít gây ảnh hưởng đến quá trình cô đặc.
Nhôm kết tủa trong axít Photphoric 30- 40% P
2
O
5
dưới dạng Ralstonite
(AlF
6
MgNa.6H
2
O) và dưới dạng (Al)
3
KH
14
(PO
4
)
8
.4H
2
O trong axít 50-54% P
2
O
5
gây tổn thất P
2
O
5

2
O
3
này sẽ làm tăng độ
nhớt và khối lượng riêng của axít.
Hầu hết sắt kết tủa trong axít photphoric đặc (50-54% P
2
O
5
) dưới dạng
(Fe)
3
KH
14
(PO
4
)
8
.4H
2
O (khoảng 30% tổng lượng sắt trong quặng chuyển thành
phức chất này trong axít).
Các hỗn hợp (Al,Fe)
3
KH
14
(PO
4
)
8

O
5
có thể tạo
thành các kết tủa như Ralstonite (AlF
6
MgNa) gây khó khăn cho việc lọc (tăng
diện tích lọc).
MgO chứa trong quặng dưới 0,6% là thích hợp nhất cho sản xuất axít
photphoric.
1.2.2.4 Ảnh hưởng của Flo [1, 7, 8,11]
Thành phần Flo tự do là nguyên nhân chính gây ra ăn mòn thiết bị như
máy khuấy, bơm tuần hoàn, đường ống vận chuyển . . . do vậy nếu hàm lượng
flo có trong axít lớn thì đường ống hay các thiết bị phải làm bằng vật liệu chống
ăn mòn, tăng chi phí đầu tư. Vì vậy cần phải xử lý tối đa thành phần Flo tự do có
trong axít.
Phần lớn Flo được loại bỏ trong quá trình phân hủy quặng và lọc gips.
Quá trình cô đặc, bay hơi cũng làm giảm đáng kể lượng Flo có trong axít.
Hàm lượng flo có trong axít lớn hơn 2% có lợi cho quá trình sản xuất
DAP do làm giảm kết tủa của các tạp chất, đặc biệt đối với quá trình sản xuất
axít Photphoric có chứa nhiều Al
2
O
3
và Fe
2
O
3
. Đồng thời flo cũng giúp giảm độ
nhớt của dung dịch có trong quá trình phản ứng.
1.2.2.5 Ảnh hưởng của Silic [1, 7, 8,11]

2
O dưới dạng huyền phù, lơ lửng có trong axít khó tách
ra khỏi axít.
BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ KHOA HỌC
CECO – Công ty C.P Thiết kế Công nghiệp Hóa chất - 21 / 66 –
Khi hàm lượng K
2
O và Na
2
O tương đối lớn (≥ 0,5%) sẽ tạo thành kết tủa
NaKSiF
6
. Nên thành phần Kali có mặt trong quặng ban đầu và axít loãng làm
giảm lượng Flo tự do, do đó cũng giảm tính ăn mòn của axít.
Để giảm hàm lượng kết tủa X trong axít Photphoric, có thể cho tuần hoàn
H
2
SiF
6
trở lại axít Photphoric loãng nhằm tạo thành kết tủa K
2
SiF
6
. Tuy nhiên
thành phần kết tủa này có thể sẽ lắng đọng trong đường ống gây tắc, cản trở
dòng lưu thông dẫn đến phải vệ sinh thường xuyên đường ống trong nhà máy.
1.2.3 Thành phần của kết tủa dạng bùn trong axít Photphoric
Kết tủa dạng bùn xuất hiện trong axít Photphoric đặc có thành phần rất đa
dạng tùy thuộc vào chất lượng quặng, chất lượng sản phẩm axít Photphoric và
điều kiện tạo thành khác nhau. Lehr và đồng nghiệp [12] đã tiến hành phân tích

2
SiF
6
Ít hơn Na
2
SiF
6
vì hàm lượng K+ trong axít Photphoric
luôn thấp hơn so với Na+. chỉ xuất hiện khi hàm lượng
K+ tăng cao trong quặng apatit, kết tủa này thường thấy
ở dạng rắn trong hệ thống ống dẫn.
NaKSiF
6
Theo tỷ lệ giữa Na+/K+, trên áo lọc, hệ thống ống làm
mát nhanh.
CaSO
4
.K
2
SiF
6
.K
2
SiF
6
(Na).12H
2
O
Chukhrovite, xuất hiện trên áo lọc khi có mặt Na+,
CaF+, Ca(OH)+ hoặc nguyên tố đất hiếm.

14
(PO
4
)
8
.4H
2
O
Al
3
KH
14
(PO
4
)
8
.4H
2
O
Hợp chất X trong axít Photphoric 50%, quặng apatit
chứa hàm lượng Fe, Al cao. Xuất hiện sau 14- ngày
trong quá trình vận chuyển và lưu kho.
Fe(H
2
PO
4
)
2
.2H
2

2
O
5
(chiếm khoảng 72,18% trong hợp chất X)
của axít Photphoric [1, 11]. Theo các kết quả nghiên cứu đã thực hiện cho thấy,
hợp chất X hình thành với số lượng lớn trong axít Photphoric đặc với tốc độ rất
chậm, thường sau 30-45 ngày mới đạt trạng thái ổn định (trong một số nghiên
cứu cho thấy sau 14 ngày) do đó tinh thể rất nhỏ, khó lắng lọc gây khó khăn cho
việc lưu giữ sản phẩm axít photphoric trong thời gian dài.
Thành phần hóa học, động lực học quá trình kết tủa bùn lại phụ thuộc vào
hàm lượng các tạp chất trong axít. Trong trường hợp các thành phần như
CaSO
4
.2H
2
O, Na
2
SiF
6
và K
2
SiF
6
theo axít Photphoric loãng (27÷30% P
2
O
5
) đến
quá trình cô đặc (khoảng 53%) sẽ xảy ra một số quá trình sau:
CaSO

6
 2 K
+
 2(Fe,Al)
3
KH
14
(PO
4
)
8
.4H
2
O
Hay cụ thể hơn:
K
+
+ 3Fe
3+
+ 8H
3
PO
4
+ 4H
2
O  Fe
3
KH
14
(PO

pha của hệ 3 cấu tử: Fe
2
O
3
– K
2
O – P
2
O
5
được trình bày trong hình sau. Từ giản
đồ này cho thấy rằng tại các giá trị nồng độ khác nhau của axít Photphoric, khi
có mặt đồng thời 3 thành phần này, kết quả sẽ tồn tại nhiều dạng hợp chất khác
nhau. Trong dung dịch axít Photphoric có nồng độ từ 40-70% P
2
O
5
với nồng độ
K
2
O lớn hơn 0,09% sẽ ưu tiên hình thành hợp chất X.
Hình 5. Giản đồ pha hệ Fe
2
O
3
– K
2
O – P
2
O

.4H
2
O
Fe
3
H
9
(PO
4
)
6
.6H
2
O
Fe(H
2
PO
4
)
3
-A
Fe
3
H
3
(PO
4
)
2
.4H

0 10 20 30 40 50 70 8060
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
WT % Fe
2
O
3
WT % P
2
O
5
, Number on Graph = WT % K
2
O