
Tiểu luận

Tìm hiểu công nghệ sản
xuất phân lân nung chảy
và vấn đề môi trường


Trường đại học Bách khoa hà nội
Viện KH- CN Môi trường
Bài tập chuyên đề: Quá trình sản xuất cơ bản
Tên chuyên đề: Tìm hiểu về công nghệ sản xuất phân lân nung chảy và
vấn đề môi trường.
Thành viên thực hiện: Trần Cát Linh
Tống Duy Cương
Nguyễn Thị Ngọc Ánh
Đinh Thu Hằng
Hà nội ngày 19\10\08
I.Tình hình sản xuất phân lân nung chảy hiện nay trên thế giới và trong
nước.
- Thực tế hiện nay, nhu cầu sử dụng phân bón trong sản xuất nông
nghiệp ở các quốc gia là rất lớn.Theo số liệu năm 2006-2007, số lượng phân
bòn được sử dụng ở:
Trung Quốc la 48,8 triệu tân
Ấn Độ là 22,045 triệu tấn

2
O
5
trong
quặng thành dạng dễ tan trong axit yếu (có thể tan 98% trong axit citric 2%
chứa trong dịch mà cây tiết ra) thu được bán thành phẩm phân lân
Quá trình này chủ yếu là kết quả hình thành trạng thái thủy tinh vô
định hình. Ở nhiệt độ 1400-1500
0
C hỗn hợp quặng ở trong lò ở dạng kết
tinh bị hóa mềm chảy lỏng linh động, mạng tinh thể bị phá vỡ , sau đó liệu
lỏng được làm lạnh đột ngột để chất lỏng không trở về trạng thái ban đầu (
tinh thể bền vững ). Ta thu được sản phẩm ở dạng thủy tinh .
Quá trình tạo phân nung chảy thực chất là quá trình chuyển hóa -
Ca
3
(PO
4
)
2
từ dạng kết tinh thành dạng “ thủy tinh “ .
 Giới thiệu về phân lân nung chảy:
Phân lân nung chảy là một hỗn hợp photphat silicat(Ca và Mg).Thành
phần của phân lân nung chảy gồm chủ yếu là:
4(Ca,Mg)O.P
2
O
5
5(Ca,Mg)O.P
2

Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất phân lân nung chảy gồm
có:quặng apatit và đá secpentin.
- Quặng apatit có công thức cấu tạo là Ca
10
F
2
(PO
4
)
6
và Ca
5
F(P0
4
)
3
Trong đó thành phần dao động gòm có: CaO:43%
P
2
O5:31-35%
Fe
2
O
3
: 1,7-2,0%
Al
2
O
3
: 2-2,2%

bánh
2.Về nhiên liệu
Than được sử dụng trong quá trinh đốt lò để sản xuat phân lân nung
chảy là thanh có chất lượng tốt, hàm lượng chất bốc nhỏ, cường độ chịu
nhiệt cao, nhiệt năng lớn
Có 2 loại than hiện đang sử dụng là than Antraxit, và thanh Cốc
- Than Atraxit:Hàm lượng tro chiếm < 12%, cỡ hạt là 40-90mm.Hiện
có ở Na Dương Thanh Hóa.
- Than Cốc:trữ lượng nhiệt tốt nhất, lượng tro chiếm dưới 18%, cỡ hạt
là 40-90mm (dùng trong lò cao), 11-30mm (dùng cho lò đốt khí CO).Than
Cốc hiện phải nhập ngoại từ Trung Quốc vì loại than này không có trong
nước
3.Công nghệ sản xuát phân lân nung chảy
Hiện nay,trong nước ta có 2 qui trình công nghệ sản xuất phân lân
nung chảy chinh
-Công nghệ 1:Là công nghệ được đưa từ Trung Quốc sang với việc sử
dụng nguyên liệu là Quặng Apatit loại I với thành phần P
2
0
5
là 28-40%, sử
dụng nhiên liệu than Cốc.Kích thước hat nguyên liệu khi đưa vào lò là 25-
80mm
-Công nghệ 2: Là công nghệ với việc sử dụng nguyên liệu là Quặng
Apatit loại II với thành phần P
2
0
5
18-25%, sử dụng nhiên liệu than
Antraxit.Kích thước hạt nguyên liệu khi dưa vào lò là 11- 90mm

được tập trung vào bãi chứa.Than được chọn lọc, đảm bảo chất lượng và
kích cỡ chuyển về sàn lò cao.
- Quặng đá, than được cân theo phối liệu, chuyển vào thùng tời đưa
lên lò cao.Ở trong lò cao diễn ra các quá trình sấy, hóa mềm chảy lỏng và
quá nhiệt chuyển hoắ quặng chứa lân thành dạng vô định hình bằng cách
làm lạnh đột ngột bằng nước, rồi được cần trục múc từ bể tôi bán thành
phẩm đưa vào phễu chứa, nhờ hệ thống băng tải đưa về bãi ráo.
Ở Việt Nam:
Nguyên liệu P
2
O
5
CaO MgO SiO
2
Tỉ lệ phối tử 1 3-4 2-3 2-3
- Bán thành phẩm ở bãi ráo tự nhiên (độ ẩm < 7%) được cầu trục mức
đưa vào phễu rồi theo hệ thống băng tải chuyển vào máy sấy thung quay, ở
đây bán thành phẩm được sấy với nhiệt độ 600-700
0
C, sau khi ra bán thành
phẩm có dộ ẩm < 1% được đi gia công chế biến theo yêu cầu:
+ Để sản xuất lân nghiền: bán thành phẩm được chuyển vào máy nghiền
đến độ mịn 50-70% tùy theo yêu cầu của sản xuất
+ Để sản xuất lân hạt: bán thành phẩm được chuyển sang sàng thu dược
sản phẩm hạt.
-Sản phẩm được đóng bao nhãn, xếp kho, xuất cho khách hay chuyển
sang tổ sản xuất khác.
III.Quy trình sản xuất phân lân nung chảy
1.Sơ đồ cấu tạo lò cao:( hình bên )
1: Chuông nạp liệu

khí lò;Secpentin bắt đầu bị phân hủy theo phản ứng:
3MgO.2SiO
2
 2MgO.SiO
2
+MgSiO
2
+2H
2
O
Ở các nhiệt độ lớn hơn 650
0
C sẽ tạo thành 3Mg
2
SiO
4
theo phản ứng:
2(3MgO.2SiO
2
)  3Mg
2
SiO
4
+2MgSiO
3
- Khu vực phân giải muối cacbonat
Nhiệt độ khoảng 730- 920
0
C, xảy ra các phản ứng phân giải muối cacbonat
và phán ứng hoàn nguyên kim loại Fe, Ni

NiO+CO  Ni+CO
2
Vì tỷ trọng của Fe và Ni lớn hơn rất nhiều so với tỷ trọng phối liệu
nên Fe và Ni lắng xuống đáy tạo thành xỉ feroniken (xỉ gang niken).Hợp
chất này được tháo qua cửa liệu hoặc đáy lò.
- Khu vực hóa mềm và chảy lỏng
Khi nhiệt độ bắt đầu đạt 800
0
C quặng bắt đầu mềm và tiếp tục mềm
dần cho tới nhiệt độ 1200
0
C thì nó bắt đầu chảy.Nhưng ở nhiệt độ này quặng
vẫn chưa đủ linh động nếu lấy ra ngay sẽ rất khó khăn và rất chậm.
Tại đây oxy không khí và than cháy mạnh hơn.Trong lò xảy ra các
phản ứng
Phản ứng chính: 2C+O
2
 2CO+Q
Phản ứng phụ: C+H
2
O  CO+2H
2
-Q
2CO+O
2
 2CO
2
+Q
Và phản ứng khử F, hoàn nguyên Ni và P
2Ca

+SiF
4
Hoặc dạng tổng quát :
Ca
10
F
2
(PO
4
)+3(3MgO.SiO
2
.2H
2
O)3(3MgO.3CaO.SiO
2.
P
2
O
5.
CaF)+6H
2
O
Trong đó một phần CaF
2
phản ứng với SiO
2
và hơi nước
CaF
2
+SiO

2
, H
2
S, HF được hấp thụ nhờ có
dung dịch sữa vôi được lắng xuống tại bể chứa hấp thụ, khí thải được tiếp
tục đi vào tháp tách nước để tách nước trước khi vào lò đốt CO.Tại lò đốt
diễn ra quá trình cháy:2CO+O
2
=CO
2
Sau đó khí thải theo ống khói và thải ra môi trường.Nhiệt độ đốt CO được
tận dụng để nung gia nhiệt cho không khí cấp vào lò nhờ quạt cao áp, khí
nóng khi ra khỏi thiết bị có nhiệt độ từ 300-400
0
C dùng để sấy qua nguyên
liệu tăng nhiệt độ nguyên liệu đầu vào vừa làm tăng hiệu suất lò cao, vừa
giảm được tiêu hao nhiên liệu
.
2.Chất thải rắn
- Chất thải rắn trong sản xuất phân lân chủ yếu là quặng mịn dưới cõ,
trung bình cứ 1 tấn phân bón tỉ lệ loại bỏ sẽ vào khoảng 0,25-0,35 tấn quặng
mịn.
Quặng mịn sinh ra trong quá trình đập nguyên liệu, sàng nguyên liệu trước
khi đưa vào lò cao để nung lên.
Trước đây lượng quặng mịn phải vất bỏ làm cho bãi thải chứa quặng
mịn ngày một cao như núi, vừa gây ô nhiễm môi trường, vừa lãng phí tài
nguyên, vừa tăng giá thành sản phẩm.Hiện nay, ở một số nhà máy, điển hình
là nhà máy Phân lân Vân Điển,có giải pháp là tạo chất kết dính vô cơ đóng
bánh toàn bộ lượng quặng min thải ra thành nguyên liệu đạt tiêu chuẩn theo
kích cỡ nguyên liệu đưa vào lò cao.Quặng mịn quay trở lại sản xuất giúp tận

lò
- bơm nước làm lạnh liệu lỏng
- nước của quá trình trung hòa khí
thải
Phương án xử lý : phải lắp đặt hệ thống thu triệt để các nước thải trên dẫn ra
các bể lọc
- Đối với 3 loại đầu có thể dẫn trong cùng một đường ống , trong
nước chủ yếu là bụi quặng nên sau khi qua các bể lắng lọc thu triệt để lượng
bụi này để có thể quay trở lại làm nguyên liệu như quặng mịn dưới cỡ. Còn
nước sau khi đã được xử lý có thể tuần hoàn trở lại làm 3 nhiệm vụ đầu (
làm lạnh lò, sàng ướt nguyên liệu, bơm nước làm lạnh liệu lỏng) Nước này
qua bộ phân trao đổi nhiệt để hạ đến nhiệt độ theo yêu cầu.
- Còn nước thải của quá trình trung hòa khí
HF + Ca (OH)
2
 CaF
2
+ H
2
O
H
2
S + Ca (OH)
2
 CaS
2
+ H
2
O
Nước sau quá trình này có độ pH nằm trong vùng axit sẽ dẫn qua bể