Hoàn thiện công nghệ và thiết bị tạo viên sử dụng hệ chất kết dính tiên tiến để chế tạo nguyên liệu cho sản xuất phốt pho vàng từ quặng apatit cấp hạt nhỏ
Phốt pho dạng nguyên tố là một trong những nguyên liệu cơ bản quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm (axit phốt phoric, chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, phân bón…). Nguyên liệu của quá trình sản xuất phốt pho vàng, gồm quặng apatit (quặng floro apatit), than cốc, quắczit, ở dạng viên, được phối trộn theo tỷ lệ khối lượng xác định; trong đó, thành phần, kích thước và đặc tính cơ học nguyên liệu quặng có ảnh hưởng rất quan trọng đến vận hành và hiệu quả của quá trình. Nguyên liệu đầu vào không đạt yêu cầu về thành phần, kích thước và đặc tính cơ học sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, giảm hiệu suất thu hồi phốt pho vào sản phẩm và các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của nhà máy sản xuất phốt pho vàng.
Hiện nay ở nước ta có 7 nhà máy sản xuất phốt pho vàng từ nguyên liệu chính là quặng apatit Lào Cai sử dụng công nghệ nhập từ Trung Quốc cách đây vài thập niên với tổng công suất khoảng 100.000 tấn phốt pho vàng/năm, tương ứng sử dụng khoảng 600.000 tấn quặng apatit (chứa khoảng 28-32% P2O5) mỗi năm. Với công nghệ sản xuất hiện tại của các nhà máy, yêu cầu về nguyên liệu trong công nghệ sản xuất phốt pho vàng phải đạt kích thước trong khoảng 6 - 50 mm nên một tỷ lệ khoảng 40% cấp hạt mịn, kích thước dưới 5 mm trong nguyên liệu quặng apatit (tương đương khoảng 180.000 tấn/năm) của 6 nhà máy sản xuất phốt pho vàng ở Việt Nam hiện không thể sử dụng trong công nghệ sản xuất của nhà máy, đang bị tồn đọng gây lãng phí lớn tài nguyên khoáng sản.
Trên cơ sở đó, việc nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ để tận dụng lượng quặng hạt mịn này ở các nhà máy sản xuất phốt pho vàng là hết sức cần thiết. Đến nay, vẫn chưa có giải pháp đột phá nào cho vấn đề này được đưa vào áp dụng thử nghiệm. Đã có một vài đơn vị nghiên cứu thử nghiệm áp dụng phương pháp ép viên quặng sử dụng chất kết dính trên cơ sở thủy tinh lỏng hiệu quả kinh tế không cao, đặc biệt là không đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật đối với quặng nguyên liệu như làm giảm hàm lượng P2O5 trong viên quặng, gây ăn mòn vật liệu thành lò, dẫn đến làm tăng chi phí bảo trì, bảo dưỡng định kỳ của các 2 nhà máy, dễ có sự cố kết vòm lò, sập liệu. Tỷ lệ thay thế quặng nguyên khai bằng quặng ép viên là rất thấp, chỉ khoảng 10%. Vì thế, hiện nay, chỉ có 4 nhà máy trong số 7 nhà máy phốt pho áp dụng cầm chừng công nghệ này.
Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu (Bộ Công thương) cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Vũ Tuấn Anh thực hiện đề tài “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị tạo viên sử dụng hệ chất kết dính tiên tiến để chế tạo nguyên liệu cho sản xuất phốt pho vàng từ quặng apatit cấp hạt nhỏ” với mục tiêu giảm thiểu sự lãng phí tài nguyên thiên nhiên apatit, tăng hiệu quả sử dụng khoáng sản apatit theo hướng tận thu quặng cấp hạt nhỏ trong quá trình sản xuất phốt pho vàng.
Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:
- Đã thiết kế, chế tạo và lắp đặt được hệ thống thiết bị hoàn chỉnh và phù hợp để sản xuất viên quặng, sử dụng phụ gia thế hệ mới được sản xuất từ Phòng thí nghiệm trọng điểm công nghệ lọc, hóa dầu, qui mô 2 tấn/h (tương đương 10.000 tấn/năm).
- Đã nghiên cứu qui trình công nghệ ép viên quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ, sử dụng hệ chất kết dính mới, trên các hệ thiết bị nêu trên và tiến hành sản xuất thử nghiệm ở điều kiện công nghệ ổn định, ở qui mô công nghiệp, thu được tổng cộng 2.508 tấn quặng viên thành phẩm. Hàm lượng phụ gia sử dụng để ép viên, qui khô là 0,85%. Sản phẩm viên quặng ép có các chỉ tiêu chất lượng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đối với nguyên liệu quặng cho quá trình sản xuất phốt pho vàng mà không cần phải qua bất kỳ quá trình xử lý nào khác (không cần phải sấy trong thiết bị sấy thùng quay như đối với quặng nguyên khai). Cụ thể, hàm lượng P2O5 của viên quặng đạt trên 29,8% và hàm ẩm dao động trong khoảng 0,7 đến 0,8%. Viên quặng có độ bền nén dao động trong khoảng 52,4 - 56,8 kg/cm2 và không bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển từ nơi sản xuất đến nhà máy sản xuất phốt pho vàng. Mẫu quặng viên nung ở 1.100oC không bị nứt, vỡ, nổ;
- Đã thử nghiệm thành công việc sử dụng quặng ép viên thay thế 60% quặng apatit loại I dạng cục, làm nguyên liệu sản xuất phốt pho vàng, tại Chi nhánh Công ty Cổ phần Đông Nam Á Lào Cai - Nhà máy phốt pho vàng III. Việc sử dụng quặng ép viên do Phòng thí nghiệm trọng điểm công nghệ lọc, hoá dầu cung cấp thay thế cho quặng apatit dạng cục nguyên khai để sản xuất phốt pho vàng, trên dây chuyền công nghệ sản xuất của Nhà máy phốt pho 24 vàng III không làm thay đổi các chỉ tiêu kỹ thuật liên quan đến định mức tiêu hao nguyên, nhiên vật liệu và năng lượng. Dây chuyền thiết bị hoạt động ổn định và sản phẩm phốt pho vàng thu được đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật của Công ty đã ban hành;
- Đã xây dựng được qui trình công nghệ sản xuất quặng ép viên sử dụng chất kết dính thế hệ mới, đạt yêu cầu thay thế một phần quặng apatit loại I hợp cách trong sản xuất phốt pho vàng, ở qui mô 10.000 tấn/năm và qui trình công nghệ sử dụng viên quặng đã chế tạo để sản xuất phốt pho vàng.
Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18435/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
