Thu hồi và sản xuất hợp chất Flo khi chế biến quặng photphat

Thu hồi và sản xuất hợp chất Flo khi chế biến quặng photphat 1. LỜI MỞ ĐẦU Vấn đề thu hồi các hợp chất flo trong quá trình chế biến quặng phophat được đặt ra không những là do yêu cầu về bảo vệ môi trường mà còn do có ý nghĩa về mặt kinh tế. Nếu giải quyết tốt vấn đề này thì ngoài sản phẩm chính, nhà sản xuất còn có thể sản xuất được các sản phẩm phụ có giá trị và nhờ đó nâng cao được hiệu quả sản xuất, kinh doanh. Trong chuyên đề này...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thu hồi và sản xuất hợp chất Flo khi chế biến quặng photphat Thu hồi và sản xuất hợp chất Flo khi chế biến quặng photphat 1. LỜI MỞ ĐẦU Vấn đề thu hồi các hợp chất flo trong quá trình chế biến quặng phophat được đặt ra không những là do yêu cầu về bảo vệ môi trường mà còn do có ý nghĩa về mặt kinh tế. Nếu giải quyết tốt vấn đề này thì ngoài sản phẩm chính, nhà sản xuất còn có thể sản xuất được các sản phẩm phụ có giá trị và nhờ đó nâng cao được hiệu quả sản xuất, kinh doanh. Trong chuyên đề này chúng tôi sẽ giới thiệu về tiềm năng và ứng dụng của các hợp chất flo, các phương pháp thu hồi khí flo trong quá trình sản xuất phân lân và khả năng sản xuất một số sản phẩm chứa flo phù hợp với điều kiện hiện tại của Việt Nam. Trên cơ sở những thông tin thu thập được ở một số nước trên thế giới và trong nước, chúng tôi hy vọng các cấp quản lý và các nhà sản xuất sẽ có những sự lựa chọn thích hợp để phát triển sản xuất một cách bền vững. 2. PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG Flo và các hợp chất chứa flo Flo là nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 0,065% khối lượng của vỏ trái đất. Trữ lượng flo của thế giới khoảng 1.1015 tấn, trong đó hơn 90% nằm trong quặng photphat. Trữ lượng quặng photphat của thế giới khoảng 475 tỷ tấn, trong đó chứa gần 29 tỷ tấn photpho và 5,8 tỷ tấn flo, tỷ lệ F : P ~ 0,2. Trong khi đó, trữ lượng quặng florit chứa 35% CaF2 là 840 triệu tấn và khoảng 100 triệu tấn có hàm lượng CaF2 dưới 35%. Có khoảng 10 loại khoáng chứa flo, trong đó chỉ có 2 loại có giá trị công nghiệp là florit và apatit. Theo thành phần hóa học, canxifloapatit tinh chứa 42,23% P2O5, 55,64% CaO và 3,77% F. Nhưng do có sự thay đổi đồng hình nên thành phần khoáng tự nhiên tinh chỉ chứa trung bình 40,7% P2O5 và 2,8 - 3,4% F. Trong đất canh tác, hàm lượng flo dao động từ 0,015 đến 0,032%. Hàm lượng trung bình của flo trong nước suối, nước hồ khoảng 0,00002%, trong nước biển khoảng 0,0001%. Flo có khả năng phản ứng cực mạnh và kết hợp trực tiếp với tất cả các nguyên tố, trừ khí trơ và nitơ. Flo cũng phản ứng mạnh với phần lớn các hợp chất của các nguyên tố và hầu như với tất cả các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, flo không tác dụng với oxy và CO2. Theo thống kê, có hơn 200 hợp chất flo vô cơ được sản xuất trên thế giới từ axit flohyđric (HF) và axit flosilixic (H2SiF6) như AlF3, Na3AlF6, NaF, NH4F, Na2SiF6, K2SiF6, (NH4)2SiF6, CaSiF6, v.v... Ứng dụng của flo: Cách đây hơn 100 năm, khi nói đến flo người ta chỉ nghĩ đến sự khủng khiếp, theo từ Hy Lạp “floroc†nghĩa là phá hủy. Nhưng ngày nay, flo và các hợp chất của nó đã có các ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: + Sản xuất nhôm kim loại, trong công nghệ kim loại hiếm. + Làm xúc tác trong các quá trình tổng hợp hữu cơ như polyme hóa, alkyl hóa. + Dùng để tách uran và kim loại từ quặng, phân chia đồng vị U235 và U238. + Dùng làm chất đè chìm và điều chỉnh môi trường trong quá trình tuyển quặng pirit. + Dùng làm môi trường cách ly trong cáp cao thế, tụ điện và các thiết bị điện khác. + Làm phụ gia cho luyện kim đen. + Dùng trong sản xuất gốm, sứ, thủy tinh, xi măng, gạch chịu axit. + Sản xuất lỗ nhỏ cho tia hồng ngoại đi qua, cửa sổ của tàu vũ trụ. + Làm chất oxy hóa nhiên liệu tên lửa, nhiên liệu có chỉ số ốctan cao. + Dùng trong chất tải nhiệt, chất chống cháy, chất bôi trơn bền nhiệt, chất dẻo bền nhiệt, bền hóa (teflon), phụ gia bền nhiệt cho cao su. + Dùng làm chất rụng lá bông, ngâm tẩm gỗ. + Trong đời sống, hợp chất flo dùng để flo hóa nước, dùng trong dược phẩm. Công dụng của từng loại hợp chất flo sẽ được đề cập cụ thể trong phần sản xuất các sản phẩm chứa flo. Phân bố flo trong các sản phẩm khi chế biến quặng photphat Trong quá trình chế biến quặng photphat, sự phân bố flo trong sản phẩm hoặc chất thải rất khác nhau, phụ thuộc vào phương pháp chế biến và hàm lượng flo trong quặng, chế độ nhiệt khi gia công, v.v... Sau đây là sự phân bố flo trong sản xuất các sản phẩm khác nhau. Sản xuất supephotphat đơn: Khi tiến hành phân giải quặng photphat bằng axit sunfuric, có khoảng 40% lượng flo thoát vào pha khí, lượng còn lại nằm trong sản phẩm phân bón. Khí thải của quá trình sản xuất supephotphat đơn chứa 10 - 30g/m3 SiF4, khi hấp thụ bằng nước sẽ tạo thành SiO2 và dung dịch H2SiF6 10 - 15%. Sản xuất supephotphat kép: - Theo phương pháp thùng hóa thành, lượng flo thoát vào pha khí chiếm khoảng 10% tổng lượng flo chứa trong quặng photphat và axit photphoric. - Theo phương pháp dòng, lượng flo thoát ra dưới dạng HF và SiF4 chiếm tới 50 - 60% tổng lượng flo đưa vào ban đầu. Tỷ lệ mol HF: SiF4 trong pha khí phụ thuộc vào dạng nguyên liệu, dao động từ 2 đến 10. Sản xuất axit photphoric trích ly Sự phân bố flo trong sản xuất axit photphoric trích ly phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu, thông số của quá trình công nghệ và hàm lượng kim loại kiềm trong nguyên liệu. Các số liệu về phân bố flo trong pha lỏng (axit photphoric), pha rắ ...