Báo cáo Thực tập tại công ty supe phốt phát và hoá chất Lâm Thao

y trồng nông nghiệp hay công nghiệp phát triển khoẻ mạnh, cho năng suất cao, chất lượng cao. Ngoài ra, supe photphat đơn còn dùng để sản xuất các loại phân bón hỗn hợp PK hoặc NPK, dùng sản xuất chất khoáng bổ sung thức ăn cho gia súc. NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu để sản xuất supe photphat đơn có quặng chứa photpho và axit sunfuric. Quặng chứa photpho bao gồm các loại: apatit, photphoric và photphat thiên nhiên. Ở nước ta để sản xuất supe đơn quặng được dùng chủ yếu là apatit. Nguyên liệu chính dung sản xuất supe photphat đơn tại Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao là quặng apatit và axit sunfuric, nguyên liệu để trung hoà supe photphat cũng là bột apatit. Ngoài ra trong quá trình sản xuất supe photphat đơn còn sản xuất sản phẩm phụ là Na2SiF6 (sản phẩm của quá trình hấp thụ khí thải khi sản xuất supe photphat đơn) và muối ăn NaCl. Nguyên liệu để trung hoà nước thải trong quá trình sản xuất supe photphat đơn là vôi sống CaO. Nguyên liệu chính Apatit Người ta gọi apatit là khoáng có thành phần được biểu thị bởi công thức chung Ca10R2(PO4)6 hoặc rút gọn Ca5R(PO4)3. Trong đó R là F, Cl, OH hoặc CO3. Phổ biến nhất là Flo apatit; rất hiếm Clo apatit, đôi khi một bộ phận canxi được thay thế bởi các kim loại như: Ba, Sr, Mg, Mn, Fe. Quặng có màu nâu sẫm hoặc màu nâu vàng, không hoà tan trong nước nhưng hoà tan trong các axit vô cơ. Tỷ trọng từ 1,5 ÷ 2,2 tấn/m3. Nhiệt độ nóng chảy từ 1550 ÷ 1570°C Công thức hoá học của các thành phần chính trong quặng apatit như sau: Ca5F(PO4)3 Flo apatit Na3F(SiO3) Nê E ghêtin (Na,K)AlSiO4.nSiO2 Nê fê lin Ca.Ti.SiO5 Sphen (Ca,Mg)CO3 Đôlômít mFe2O4.nFeTiO3.TiO2 Titan ma nhê tít Hàm lượng các chất có chứa photpho trong quặng được quy ra phần trăm anhydrit photphoric gọi là P2O5 chung trong apatit. Tuỳ theo hàm lượng P2O5 trong quặng ta chia quặng apatit ra làm bốn loại: + Quặng loại I Là loại quặng giàu, chứa phần lớn là flo apatit Ca5F(PO4)3 có hàm lượng P2O5 từ 33 ÷ 38%. Quặng này đã được sử dụng ở Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao từ năm 1962 đến nay. + Quặng loại II Quặng này có hàm lượng P2O5 từ 24 ÷ 26%. Trong quặng loại I cấp cho Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao có chứa một lượng quặng này dưới dạng các cục to. + Quặng loại III Là loại quặng được bóc ra trong quá trình khai thác quặng loại I. Hàm lượng P2O5 của quặng này từ 15 ÷ 18% quặng được đưa sang Nhà máy tuyển quặng để nâng hàm lượng P2O5 lên 32 ÷ 33%. + Quặng loại IV Quặng này có hàm lượng P2O5 từ 8 ÷ 12%. Quặng này tồn tại trong các mỏ photphorit lắng đọng trong các hang núi đá vôi nằm rải rác khắp đất nước, trữ lượng nhỏ. Quặng được đưa vào sản xuất tại Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao có hai loại: + Quặng nguyên khai: Quặng này chưa làm giàu không đồng nhất về kích thước và phẩm chất thường chứa 81 ÷ 90% flo apatit và phân bố không đều. Các tạp chất nhiều và không ổn định, độ ẩm cũng cao thấp thất thường. Apatit Lào Cai theo kết quả phân tích có hàm lượng trung bình của các thành phần như sau: % P2O5 % CaO % F % H2O % Al2O3 % Fe2O3 % MgO % SiO2 % CO2 32 ÷ 33 43 ÷ 46 2 ÷ 2,5 8 ÷ 12 2 ÷ 3 2 ÷ 2,7 2 ÷ 2,5 12 ÷ 14 0,3 Quặng này có ưu điểm là xốp nên khi sấy hơi nước dễ thoát ra, độ cứng nhỏ nên dễ nghiền, bột apatit nghiền mịn, khô thì có tính trôi lớn. Quặng này sau khi sấy nghiền thành bột mịn phải đạt các yêu cầu sau: Hàm lượng P2O5 trung bình: 32 ÷ 33% Độ ẩm: 1,5 ÷ 3% H2O Độ mịn: lượng còn lại trên sàng 0,16mm không lớn hơn 5%. + Quặng tuyển ẩm: Quặng này có ưu điểm là dễ tách nước để giảm độ ẩm đặc biệt là khi được đảo trộn tốt. Khi độ ẩm giảm thì tơi không dính bết. Tiêu chuẩn chất lượng của loại quặng này như sau: Hàm lượng P2O5 trung bình: 32 ÷ 33% Độ ẩm: 15 ÷ 18 % H2O Kích thước: 0,074 mm. Axit sunfuric Axit sunfuric có công thức hoá học là H2SO4, trọng lượng phân tử là 98. Trong kỹ thuật, hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO3 với H2O đều gọi là axit sunfuric. Thông thường dung dịch axit sunfuric đưa sang điều chế supe photphat đạt: Nồng độ: 75 ÷ 77 %; thường là 76 % Nhiệt độ: 40 ÷ 45 °C Nguyên liệu phụ Muối ăn NaCl Hàm lượng: 90 % NaCl Dung dịch muối bão hoà có nồng dộ: 23 % NaCl Tỷ trọng: 1,16 ÷ 1,17 g/cm3. Vôi trung hoà CaO Hàm lượng: ≥ 70 % CaO. NHIÊN LIỆU Dầu FO Nhiệt trị: 9500 ÷ 9800 kcal/kg Độ tro: không lớn hơn 0,1 % Tạp chất cơ học không lớn hơn 0,15 % H2O không lớn hơn 1 % Tỷ trọng ở 20 °C: 844 kg/m3 Nhiệt độ: 30 °C. Than cám 3b ÷ 3c Nhiệt trị: 6500 ÷ 6900 kcal/kg Độ ẩm toàn phần: ≤ 12 % Độ tro khô: từ 18 ÷ 22 % Độ bốc khô: 6,5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SẢN XUẤT SUPE PHỐT PHÁT Các giai đoạn phản ứng Trong quá trình sản xuất supe đơn, phản ứng giữa apatit và axit sunfuric xảy ra theo phương trình tổng quát sau: 2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 3H2O = 3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4 + 2HF Nhưng thực chất nó tiến hành theo hai quá trình: Quá trình 1: Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + HF Quá trình 2: Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF Hai giai đoạn phản ứng tiến hành kế tiếp nhau không phải xen kẽ, đồng thời vì trong dung dịch không có sự tồn tại đồng thời của axit sunfuric và mono canxi photphat: Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4 Giai đoạn thứ nhất của phản ứng Khuếch tán axit sunfuric tới các hạt apatit. Quá trình này kèm theo phản ứng hoá học nhanh trên bề mặt các hạt. Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4.0,5H2O + HF Phản ứng này bắt đầu ngay từ khi trộn quặng apatit với axit H2SO4, tuỳ theo mức độ phản ứng mà nồng độ H2SO4 giảm dần, nồng độ H3PO4 tăng lên, bột sệt được tạo thành nhanh chóng và chảy xuống phòng hoá thành, khi đó khoảng 60 ÷ 80 % lượng axit cho vào đã tham gia phản ứng, xuống phòng hoá thành phản ứng này tiếp tục xảy ra và nó kết thúc sau khoảng 20 ÷ 40 phút ở trong phòng hoá thành, khối phản ứng dần dần đông kết lại. Giai đoạn này kết thúc khi tiêu tốn hết axit và kết tinh sunfat canxi: 2CaSO4.0,5H2O → 2CaSO4 + H2O. Giai đoạn thứ hai của phản ứng Khuếch tán axit photphoric tạo thành vào trong các mao quản của những hạt apatit không phân huỷ. Axit H3PO4 được tạo thành ở giai đoạn I tiếp tục phân huỷ apatit theo phản ứng: Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF Giai đoạn thứ II của phản ứng được bắt đầu sau khi tiêu hao toàn bộ axit H2SO4 (sau khi supe từ thùng trộn xuống hoá thành khoảng 20 ÷ 40 phút). Mono canxi photphat được tạo thành lúc đầu trong dung dịch và sau khi quá bão hoà thì bắt đầu kết tinh. Giai đoạn II của quá trình được bắt đầu sau 20 ÷ 40 phút ủ supe trong phòng hoá thành và kéo dài trong suốt thời gian ủ nó trong kho từ 6 – 25 ngày tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu dùng cho sản xuất và điều kiện ủ ở kho. Tốc độ phân giải ở giai đoạn II chậm và kéo dài do những nguyên nhân sau: Những hạt quặng chưa phân giải là các hạt có kích thước lớn mà axit H3PO4 lại là axit chủ yếu. Lượng canxi sunfat kết tinh ra quá nhiều làm cho axit H3PO4 khó tiếp xúc với hạt quặng. Mono canxi sunfat tan trong dung dịch H3PO4 sẽ dần dần tạo thành dung dịch bão hoà, dẫn đến làm giảm hoạt độ của ion H+ trong pha lỏng, và tăng độ nhớt của dung dịch. Mono canxi sunfat kết tinh tạo thành vỏ mịn bao bọc hạy quặng làm giảm sự tiếp xúc pha. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất supe photphat đơn Nồng độ và nhiệt độ của axit sunfuric : Độ phân huỷ phốt phát ~ 63% Nồng độ axit sunfuric Sự phụ thuộc mức độ phân huỷ photphat vào nồng độ axit sunfuric đầu được thể hiện qua đồ thị sau: Khi nâng cao nồng độ axit H2SO4 loãng (bắt đầu từ 0) và khi giảm nồng độ axit đậm đặc (từ 100 % H2SO4) thì hoạt độ của chúng tăng lên, do đó tốc độ và mức độ apatit phân huỷ tăng lên. Mức độ phân huỷ đạt được của quặng apatit bằng axit nồng độ thấp thì cao, nhưng việc sử dụng axit nồng độ thấp không cho phép vì lượng nước đưa vào theo nó quá lớn do đó làm cho sản phẩm có độ ẩm cao, sản phẩm nhão không khô kết được. Khi nâng cao nồng độ axit thì tốc độ phân huỷ bị chậm lại và đạt đến cực tiểu, sau đó lại tăng lên. Ở những nồng độ axit thấp hơn 63% thì pha lỏng bị bão hoà ở mức độ nhỏ hơn, do đó các tinh thể CaSO4 kết tinh lớn hơn, chúng sẽ tạo thành vỏ xốp trên các hạt apatit, như thế axit xâm nhập vào bề mặt phản ứng của hạt apatit ít khó khăn hơn do vậy mà phản ứng tiến hành nhanh, sản phẩm thu được khô xốp. Khi phân huỷ apatit bằng axit có nồng độ cao hơn 63% thì pha lỏng nhanh chóng bị bão hoà bởi canxi sunfat vì thế mà phần lớn các tinh thể CaSO4.0,5H2O và CaSO4 kết tinh ở dạng hình kim mảnh, chúng tạo thành vỏ bao phủ hầu như toàn bộ bề mặt của các hạt apatit, phản ứng bị kìm lại, supe đông kết không tốt, pha lỏng sẽ nằm lại trên bề mặt các hạt rắn và sản phẩm thu được có tính chất lý học xấu, không tơi xốp mà bị dính bết. Tuy nhiên người ta vẫn dùng axit có nồng độ cao hơn để giảm độ ẩm của sản phẩm. Khi nâng cao nồng độ axit ban đầu, độ ẩm của sản phẩm bị giảm do đó tăng hàm lượng P2O5 (trong đó khi giảm độ ẩm của supe 1% thì tương ứng tăng được khoảng 0,2% P2O5 chứa trong nó). Tuy nhiên khi nâng cao nồng độ H2SO4 quá mức thì lại gây nên sự tạo thành vỏ canxi sunfat mịn do độ bão hoà của nó trong dung dịch lớn, do đó dẫn đến giảm tốc độ phản ứng phân huỷ quặng, ngoài ra tốc độ phản ứng giảm còn do hoạt độ của axit đậm đặc nhỏ hơn. Đối với quá trình sản xuất liên tục, cho phép nâng cao nồng độ axit vì khi đó axit và apatit vào thùng trộn cùng với khối phản ứng ở dạng bùn, nồng độ axit H2SO4 giảm, nồng độ axit H3PO4 tăng. Độ tan của CaSO4 trong axit H3PO4 cao hơn trong H2SO4 nên sự quá bão hoà và kết tinh canxi sunfat chậm hơn, làm cho màng canxi sunfat xốp. Trong quá trình sản xuất liên tục, nồng độ axit ban đầu thường cao hơn sản xuất gián đoạn từ 5 ÷ 7 %. Nhiệt độ ban đầu của axit cũng ảnh hưởng tới vận tốc phân huỷ. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng ban đầu tăng nhưng do quá trình bão hoà canxisunfat nhanh tạo màng ngăn cách, tốc độ phản ứng bị giảm mạnh. Theo công nghệ sản xuất liên tục, nồng độ và nhiệt độ axit có liên hệ chặt chẽ với nhau. Nồng độ cao thì nhiệt độ phải giảm. Bởi vậy nó tồn tại một khu vực nồng độ axit thích hợp, giới hạn của khu vực ấy tuỳ thuộc vào nhiệt độ. Độ mịn hạt quặng Quặng càng mịn thì bề mặt riêng càng lớn do đó tốc độ phân huỷ càng nhanh. Tuy nhiên nếu quặng quá mịn thì chi phí cho việc sấy nghiền sẽ tốn kém ảnh hưởng tới giá thành. Cường độ khuấy trộn Việc khuấy trộn làm mất khả năng bão hoà cục bộ, tạo sự tiếp xúc pha tốt hơn, do đó tăng cường khuấy trộn sẽ tăng tốc độ phản ứng. Nhưng khi khuấy trộn mạnh quá thì sự cọ sát giữa quặng và axit kém đi, làm giảm hiệu suất phản ứng. Giữa cường độ khuấy trộn và độ mịn có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Thời gian lưu của bột sệt trong thùng trộn Thời gian lưu của bùn sệt trong thùng trộn tuỳ thuộc vào thành phần của quặng và nồng độ axit đưa vào phân huỷ (thành phần pha lỏng ngay lúc bắt đầu tác dụng) và được khống chế bằng tấm chắn thùng trộn. Nồng độ axit ban đầu càng cao, mức độ phân huỷ quặng càng lớn thì cần phải duy trì tỷ số H2SO4 : H3PO4 trong bùn từ thùng trộn chảy ra phải càng nhỏ để không tạo thành vỏ CaSO4 mịn trên các hạt supe. Đối với apatit Lào Cai có hàm lượng trung bình từ 32 ÷ 33 % P2O5 và axit có nồng độ 67 ÷ 68 % H2SO4 thì thời gian lưu của bùn sệt trong thùng trộn là 3 ÷ 5 phút. Nhiệt độ khối phản ứng ra khỏi thùng trộn sẽ là 110 ÷ 115 °C. Ủ supe photphat ở kho ủ Việc ủ chín supe trong kho để có tốc độ phân huỷ apatit ở kho ủ tăng nhanh hơn khi hạ thấp nhiệt độ của khối supe xuống còn 40 ÷ 50 °C, bởi khi làm nguội thì Ca(H2PO4)2.H2O sẽ kết tinh khỏi pha lỏng, độ quá bão hoà pha lỏng giảm hoạt độ axit tăng làm cho tốc độ phản ứng tăng. Trong thực tế sản xuất người ta làm nguội supe bằng cách đánh tung supe trong không khí trên đường vận chuyển từ phòng hoá thành đến kho ủ, và định kỳ đảo trộn supe trong kho bằng cầu trục. Việc đảo trộn, đánh tơi supe nhằm mục đích: Làm nguội supe đến nhiệt độ thích hợp Hơi nước và khí Flo dễ thoát ra làm giảm độ ẩm của supe và hạ nhiệt độ Supe được đảo trộn đều, tơi, xốp và đồng nhất hơn do đó tính chất vật lý của supe được tăng lên. Trung hoà supe photphat Sản phẩm supe photphat có chứa một lượng axit photphoric tự do. Axit này sẽ làm tăng khả năng hút ẩm của supe photphat. Để trunghoà axit tự do có thể dùng biện pháp trộn supe photphat với các chất phụ gia rắn trung tính (bột xương, bộ apatit, bột đá vôi, đôlômit …) hoặc đem amôn hoá, tức là chế biến với hơi NH3. Các biện phát này làm cho tính chất vật lý của supe photphat tốt hơn : giảm độ ẩm, độ hút ẩm, độ kết tinh. Khi amôn hoá thì tăng thêm một nguyên tố dinh dưỡng cho cây trồng. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT Sơ đồ dây chuyền sản xuất Các công đoạn chính Công đoạn dỡ quặng Quặng apatit từ Lào Cai được vận chuyển bằng những toa xe lửa về Công ty được dỡ xuống và vận chuyển vào kho apatit. Gồm có 3 loại quặng: Quặng apatit nguyên khai loại được vận chuyển đến toa N. Quặng apatit nguyên khai loại 3 được vận chuyển đến toa N. Quặng tuyển có độ ẩm 15 ÷ 18 % được vận chuyển bằng toa H. Các toa quặng được đầu máy kéo vào khu dỡ của xí nghiệp, sau đó từng toa quặng nguyên khai và quặng tuyển sẽ được bộ phận tời kéo toa di chuyển vào đúng vị trí dỡ. Đối với quặng nguyên khai, sau khi toa quặng đã vào vị trí dỡ, quặng trên toa được bàn ủi của máy ủi quặng nguyên khai ủi xuống bunke. Quặng có kích thước nhỏ hơn 200x200 mm lọt qua mặt sàng trên bunke. Quặng từ bunke được băng tải cao su dưới bunke vận chuyển đổ vào máy nghiền má. Tại đây quặng có kích thước > 100x100 mm được máy nghiền má đập nhỏ sau đó cùng với quặng có kích thước < 100x100 mm đổ xuống băng tải cao su máy nghiền má và được vận chuyển vào kho apatit nguyên khai. Đối với quặng tuyển, sau khi toa quặng đã vào vị trí dỡ, quặng trên toa được cầu trục 10 tấn dỡ ở kho ngoài, sau khi ráo nước lại được cầu múc lên bunke và được băng tải cao su vận chuyển vào kho apatit tuyển. Một phần quặng đã ráo nước tại kho ngoài, được cầu trục 10 tấn múc lên bunke quặng trung hoà. Sau đó nhờ hai băng tải cao su vận chuyển sang kho supe để trung hoà. Quặng apatit nguyên khai và tuyển sau khi đổ vào kho được hai cầu trục 5 tấn múc lên và đổ thành từng đống trong các gian kho hợp lý. Công đoạn sấy nghiền Công đoạn sấy nghiền sơ bộ Quặng apatit nguyên khai loại 1 và loại 3 từ trong kho được cầu trục trộn với nhau theo tỷ lệ 59 % loại 1 và 7 % loại 3, múc lên các bunke chứa các hệ thống máy cung cấp xích, từ các bunke chứa, quặng được định lượng theo năng suất quặng cần sấy rồi được hệ thống băng tải xích vận chuyển đổ xuống hệ thống băng tải cao su. Từ hệ thống các băng tải cao su vận chuyển quặng, quặng apatit theo ống dẫn quặng đổ vào thùng sấy. Quặng được sấy đến độ ẩm 1,5 ÷ 3 %. Từ bunke than tại các lò đốt, than được xả xuống sàn thành đống và được làm ẩm, sau đó được tung vào lò bằng xẻng. Người ta dùng quạt thổi lò để cung cấp gió cho lò đốt. Khí nóng ở lò đốt vào thùng sấy có nhiệt độ từ 350 ÷ 800 °C, nhờ quạt hút ở cuối hệ thống được vận chuyển sang thùng sấy để sấy quặng sau khi đã lắng bụi than và xỉ bay theo khí tại ngăn lắng của lò đốt. Lò làm việc dưới áp suất âm 5 ÷ 10 mm H2O nhờ quạt hút. Khí nóng ra khỏi thùng sấy có nhiệt độ từ 100 ÷ 110 °C. Để vật liệu sau khi sấy có máy nghiền không quá nóng, ở đây ta thực hiện biện pháp sấy xuôi chiều, vật liệu ẩm và khí nóng cùng vào đầu thùng sấy, vật liệu khô và khí nguội ra ở phía cuối thùng sấy. Quặng tuyển có độ ẩm 15 ÷ 18 % từ kho chứa được múc lên bunke của hệ thống sấy 1, qua băng tải xích định lượng xuống băng tải cao su, sau đó qua băng tải cao su tắt sấy 1 không qua máy sấy rồi vào băng tải 57-1 sang trộn với apatit nguyên khai qua sấy nghiền thành hỗn hợp có độ ẩm 10 ÷ 12 % vào bunke điều chế. Sau sấy nguyên khai: sau khi được sấy tới độ ẩm 1,5 ÷ 3 %, quặng ra khỏi thùng sấy được đổ vào máy búa. Tại đây nhờ các lá búa quặng được đập nhỏ sơ bộ từ kích thước < 100x100 mm xuống còn 15÷30 mm. Quặng apatit có kích thước đạt tiêu chuẩn qua ghi sàng xuống băng tải cao su và được vận chuyển vào máy nghiền bi, còn quặng to tiếp tục được các lá búa đập tiếp. Khí có bụi quặng apatit và bụi được dẫn vào hệ thống xiclon theo phương tiếp tuyến, chúng được lắng chủ yếu tại xiclon nhóm 4 và xiclon nhóm 2 trước nhóm 4. Apatit do xiclon lắng xuống được đưa xuống băng tải quặng sau sấy. Khí và bụi còn lại đưa vào thiết bị khử bụi màng nước và đi vào thiết bị tách giọt hình trụ theo phương tiếp tuyến. Nước và các hạt bụi bị thấm ướt được lắng lại ở thành thiết bị chảy xuống đáy theo đường ống ra ao lắng tuần hoàn. Khí đã được làm sạch bụi theo ống khói thải ra ngoài trời. Công đoạn nghiền mịn Quặng apatit sau khi qua máy nghiền bùa được vận chuyển đổ vào máy nghiền bi để nghiền mịn. Sau khi qua máy nghiền bi, quặng được nghiền nhỏ nhờ lực va đập giữa bi thép có đường kính Φ 40 ÷ Φ 70 và vỏ đệm ở thành máy nghiền và được đưa lên sàng phân ly tĩnh đặt phía trên máy nghiền nhờ quạt cao áp nghiền ở phía cuối hệ thống. Trong thiết bị phân ly, các hạt to mất động năng sẽ rơi xuống quay trở về máy nghiền, không khí lẫn bột mịn sẽ đi theo đường tiếp tuyến vào thiết bị lọc bụi tĩnh. Bột nhỏ có kích thước < 0,16 mm sẽ tiếp tục đi sang xiclon đơn lắng bụi, còn hạt to sẽ rơi xuống đáy côn và quay trở lại máy nghiền để tiếp tục được nghiền nhỏ. Khí lẫn bột sau khi qua xiclon đơn Φ 1600 sẽ lắng phần lớn bột mịn tại đó, sau đó tiếp tục đi qua nhóm xiclon 6 để lắng tiếp bột mịn còn lại. Bột apatit tiếp tục được các băng tải cao su, gầu nâng lớn nghiền, gầu nâng nhỏ, gầu nâng lớn điều chế, các vít xoắn vận chuyển sang bunke trung gian bộ phận điều chế. Khí ra khỏi xiclon nhóm 6 qua quạt hút. Khí ra khỏi quạt hút chia làm hai đường: 1/3 lượng khí được đưa trở lại máy nghiền bi, còn 2/3 lượng khí còn lại được đưa qua thiết bị sủi bọt làm sạch khí trước khi phóng không. Bột apatit lắng tại sủi bọt được dẫn ra ao tuần hoàn để thu hồi apatit và tuần hoàn nước sủi bọt. Công đoạn điều chế supe photphat Điều chế và trung hoà supe tươi đợt I Quặng apatit nguyên khai sau sấy nghiền có độ ẩm 1 ÷ 2 % và cỡ hạt 95 % qua sàng 0,16 mm trộn với quặng tuyển không sấy có độ ẩm 15÷22 % và kích thước cỡ hạt 0,074 mm thành hỗn hợp có độ ẩm 10÷21 %, được vận chuyển vào bunke trung gian bộ phận điều chế. Axit sunfuric có nồng độ từ 75 ÷ 90 % được bơm từ kho chứa. Từ thùng chứa axit được bơm lên thùng cao vị, qua hệ thống định lượng vào thùng trộn. Hỗn hợp apatit từ bunke trung gian được định lượng xuống thùng trộn nhờ hệ thống băng cân định lượng. Trộn axit với apatit được thực hiện trong thùng trộn nhờ các que khuấy có tốc độ cao. Những que này có nhiệm vụ trộn thật đều axit và apatit để cho phản ứng của giai đoạn I được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng. Nồng độ axit trộn là 67 ÷ 68 % (cho quặng apatit khô), thời gian lưu lại của bột sệt trong thùng trộn là 3÷5 phút và nhiệt độ của bột sệt ra khỏi thùng trộn là 110÷115°C. Sau đó bột sệt được tháo xuống phòng hoá thành. Bột sệt sẽ ủ thành supe trong hoá thành khoảng từ 1h30 phút đến 2h. Sau khi xuống phòng hoá thành khoảng 20 phút thì giai đoạn I kết thúc, hệ số phân huỷ K1 = 70÷77% và bắt đầu giai đoạn hai của quá trình điều chế supe. Giai đoạn II kéo dài tiếp tục tại kho ủ. Lượng supe trong phòng hoá thành được khống chế nhỏ hơn 2/3 chiều cao phòng hoá thành. Supe ra khỏi phòng hoá thành còn một lượng P2O5 tự do nằm trong pha lỏng (chiếm khoảng 10 ÷ 12,5 % khối lượng supe) chưa phản ứng do pha lỏng bão hoà mono canxiphotphat và một số muối khác. Vì vậy, ta sử dụng quặng apatit để trung hoà supe tươi và supe trước khi ra kho được đánh tung. Việc trung hoà supe tươi đợt I được thực hiện ngay trên băng tải vận chuyển supe tươi ra kho ủ. Bột apatit dùng để trung hoà đợt I là hỗn hợp giữa bột khô lấy từ băng tải cao su vận chuyển bột sau nghiền mịn ra kho và quặng apatit tuyển sang kho đã được ủ để giảm độ ẩm. Hỗn hợp quặng được cầu trục số I kho ủ múc đổ lên bunke trung hoà đợt I nhờ hệ thống cung cấp xích định lượng xuống hai băng tải cao su và được đổ vào băng tải supe tươi, lượng bột sử dụng để trung hoà đợt I cho supe tươi là 20 %. Bột apatit trung hoà sẽ cùng với supe tươi được cắt từ phòng hoá thành xuống có nhiệt độ 80÷90°C và được tung cùng supe vào kho ủ bằng máy đánh tơi. Do phản ứng tiếp tục xảy ra nên nhiệt độ khối phản ứng lại tăng lên khoảng 50 °C, hàm lượng P2O5 tự do còn cao 5÷7%. Vì vậy ta cần tiếp tục trung hoà lần II (lượng bột này chiếm 80% tổng lượng bột cần trung hoà) và dùng cần trục đảo trộn để thoát hơi nước và hạ nhiệt độ khối supe, tăng tốc độ cho phản ứng giai đoạn II Phản ứng trung hoà Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF Hấp thụ khí Flo Hỗn hợp khí bao gồm: không khí, hơi nước, CO2, SiF4 được hút từ phòng hoá thành và thùng trộn bởi quạt hút khí cao áp, khí này được dẫn qua hệ thống hấp thụ để tách Flo. Lượng F thoát ra từ quặng ở dạng hợp chất SiF4 tác dụng với nước theo phương trình sau: SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + H2SiO3 Sau khi ra thùng trộn, hoá thành, hỗn hợp khí được dẫn qua đường ống nghiêng từ hoá thành đến phòng hấp thụ (phải đảm bảo nhiệt độ của khí trong ống > 65°C), ra khỏi ống khí được dẫn sang hệ thống hấp thụ. Quá trình hấp thụ được tiến hành qua hai cấp là phòng hấp thụ và tháp hấp thụ. Flo được hấp thụ chủ yếu trong phòng hấp thụ. Phòng hấp thụ có trục vẩy Khí đi qua các gian liên tục và được rửa bằng axit H2SiF6 loãng. Axit loãng từ tháp hấp thụ số I được bổ sung vào phòng hấp thụ và chuyển động ngược chiều với khí. Phần axit đã đạt nồng độ 8 ÷ 12 % chảy ra bể, sau khi lắng keo silíc sơ bộ được bơm vận chuyển về thùng chứa axit H2SiF6. Phần keo silíc lắng đọng trong phòng hấp thụ và trong các bể định kỳ được làm sạch. Tháp hấp thụ: có 2 tháp Khí ra khỏi phòng hấp thụ được dẫn vào tháp hấp thụ số I. Tháp hấp thụ theo nguyên lý ngược chiều, nước phun thành mù từ trên xuống, nước được bơm tuần hoàn. Tại tháp hấp thụ số I có bổ sung axit loãng. Khí sau khi ra khỏi tháp hấp thụ số I được đi qua tháp tách giọt đi vào tháp hấp thụ số II. Nguyên lý làm việc của tháp hấp thụ số II tương tự như tháp số I, tại tháp số II được bổ sung bằng nước sạch. Phần axit lẫn SiO2.H2O ở dạng keo bám vào trên các đường ống dẫn khí và tháp hấp thụ, phòng hấp thụ, các bể chứa axit, thùng chứa axit định kỳ được đào và thông rửa. Flo thu được trong phòng và tháp hấp thụ ở dạng H2SiF6, hiệu suất hấp thụ F trong hỗn hợp khí tại hệ thống hấp thụ không ít hơn 98%. Khí sau khi ra khỏi tháp hấp thụ đi qua quạt hút rồi thải ra ngoài qua ống khói. Axit H2SiF6 thu được từ hệ thống hấp thụ được đưa sang bộ phận sản xuất Na2SiF6. Trong trường hợp sản xuất Na2SiF6 ít thì H2SiF6 được trung hoà bằng sữa vôi trước khi thải bỏ. Vôi được chở bằng công nông từ Xí nghiệp NPK 1 tới xí nghiệp Supe được đổ thành đống, sau đó được tôi trong thùng nhờ hệ thống nước và hơi nước, sữa vôi sau khi tôi được khuấy đều rồi được định lượng để trung hoà nước thải khu điều chế và khu sản xuất Na2SiF6 trước khi thải. Các phản ứng xảy ra tại bộ phận trung hoà: CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O Ca(OH)2 + H2SiF6 = CaSiF6 + H2O Ủ, đảo trộn supe trong kho và trung hoà đợt II Supe và apatit sau khi trung hoà đợt I được máy đánh tơi tung ra kho, rồi được cầu trục I múc đổ thành từng đống ở trong kho. Sau 2 ÷ 3 ngày tung supe vào kho supe còn chứa một lượng axit tự do 7 ÷ 8 %, vì vậy cầu II tiếp tục đưa quặng apatit vào supe để thực hiện quá trình trung hoà đợt II và đảo trộn lần I. Sau 3 ÷ 4 ngày đảo trộn lần I, supe tiếp tục được cầu III đảo trộn lần II ra cạnh khu vực sàng nghiền supe. Sau 5 ÷ 8 ngày sau khi đảo trộn lần II, sản phẩm supe lân đã đạt tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ được cầu trục số III hoặc IV múc đi sàng, nghiền, đánh tung trước khi cấp NPK, bán ngoài. MỘT SỐ THIẾT BỊ Các thiết bị chính của Xí nghiệp Supe phot phat Số 1 : 1 Thùng trộn 1 Thùng hoá thành 2 Máy nghiền bi 5 Máy sấy thùng quay Ngoài ra còn có một số thiết bị khác đáng lưu ý: Tháp hấp thụ Flo Thiết bị khử bụi kiểu sủi bọt Thùng trộn Cấu tạo Thùng trộn được chế tạo bằng thép có độ dày 5 – 10 mm, được bọclót bằng cao su êbônit, xây lót đáy và xung quanh bằng 3 lớp gạch chịu axit, xây bằng vữa Azimit, bên ngoài sơn phủ 5 lớp sơn Emay. Thùng trộn được trang bị 4 cánh khuấy thẳng đứng. Số vòng quay của 2 que trộn thứ 1 và 2 là n = 170 v/ph, que 3 và 4 là n = 132 v/ph. Các que trộn làm bằng thép và bọc lót cao su lưu hoá. Mức bùn trong thùng trộn được điều chỉnh bằng tấm chắn làm bằng thép cacbon. Đặc tính kỹ thuật Thể tích thùng V = 7,6 m3. Thể tích làm việc V = 4,5 m3. Năng suất : 25 T/h. Thùng hoá thành Cấu tạo Thùng hoá thành hình trụ thẳng đứng, vỏ bằng thép dày 10 mm, bên trong đổ 1 lớp bê tông cốt thép dày 100 mm chịu axit và lớp ngoài cùng phủ 1 lớp vữa điabat. Thùng đặt trên 16 bộ con lăn đỡ nhờ vành lăn và 16 con lăn chặn tựa tì vào vành lăn để tránh bị trôi. Bên trong thùng có hệ thống Karusel có cấu tạo bằng thép, trên thân Karusel có gắn 12 bộ dao cắt, 12 bộ dao gạt trong và 12 bộ dao gạt ngoài. Giữa thùng là ống trung tâm gồm 7 đoạn bằng gang được ghép với nhau, bên ngoài bọc gỗ, chống ăn mòn bằng vữa azamit chịu axit. Để ngăn bùn sệt còn chưa đông kết, người ta bố trí vách ngăn ở giữa, gồm những tấm thép CT3 được bọc chống ăn mòn băng cao su lưu hoá. Vách ngăn được treo cố định trên nắp thùng hoá thành, dưới chân vách ngăn là chân vịt. Đặc tính kỹ thuật Thùng hoá thành : Vỏ thép dày 10 mm. Đường kính Φ 7100, chiều cao H 2910. Năng suất : 30 T/h. Karusel : Đường kính Φ 2600, chiều cao H 2150. Tốc độ quay : n = 6 – 8 v/ph. Máy nghiền bi Cấu tạo Thùng hình trụ, được cấu tạo bằng thép dày, bên trong lắp các tấm đệm gang đúc hoặc thép để chống mòn cho vỏ, giữa vỏ và lớp đệm có chứa 1 lớp amiăng cách âm. Khối lượng bi được đổ vào thùng được xác định theo hệ số đổ đầy : 8 – 12 tấn. Bi bằng thép, đường kính Φ 30, 40, 50, 60 mm và được đổ vào với tỷ lệ nhất định. 2 đầu trục của thùng nghiền đặt trong 2 ổ đỡ được bắt chặt với bệ máy bê tông. Phía ra liệu của thùng nghiền được bắt bằng một bánh răng lớn nhận chuyển động từ hộp giảm tốc sang. Đặc tính kỹ thuật Đường kính Φ 2070, chiều dài L 2650. Năng suất : 23 T/h, Tốc độ quay : 23 v/ph. Động cơ : N = 160 kW, n = 988 v/ph. Thiết bị sấy thùng quay Các thông số và đặc tính kỹ thuật chính Góc nghiêng cần thiết: 40. Góc nghiêng được xử lý bằng cách nghiêng mặt phẳng móng dưới bộ phận đỡ. Thiết bị cho phép vận hành trong vùng nhiệt độ của thành -20 ÷ 350 0C. Vận tốc góc của thân : 3,2 ; 4,3 ; 6,4 v/ph. Đường kính thân: Φ 2000. Bề dày δ 10. Chiều dài L 9820. Chiều rộng B 3770. Chiều cao H 3570. Khối lượng : 25.000 kg. Cấu tạo và hoạt động của thiết bị Cấu tạo bao gồm thân hình trụ hạn đặt nghiêng một góc 40 bởi các đai tựa lên con lăn đỡ và bộ truyền động kèm động cơ 3 tốc độ, giảm tốc 2 hoặc 3 cấp quay vành răng, ngoài ra còn có bánh răng nối với trục quay chậm của giảm tốc. Do có các con lăn đỡ đặt trên các chân đỡ mà thân thiết bị không bị dịch chuyển theo chiều trục. Bên trong các lò được xây lót bằng gạch chịu lửa. Thùng sấy được trang bị bộ phận vít xoắn và bộ phân phân phối để đảo khuấy vật liệu tốt hơn, tăng sự trao đổi nhiệt của chúng. Ở đây thực hiện biện pháp sấy xuôi chiều, vật liệu ẩm và khí nóng cùng vào đầu thùng sấy, vật liệu khô và khí nguội ra ở phía cuối thùng sấy. Phía trong thùng sấy ở phần đầu khoảng 1m được hàn các cánh thép xoắn vỏ đỗ có tác dụng tiếp nhận quặng và dẫn quặng vào trong thùng sấy và phân phối quặng cho đều, để tăng bề mặt tiếp xúc giữa khí nóng và quặng, sau cánh hướng quặng có lắp cánh đảo dọc theo thân thùng. Ở phần sau cuối thùng sấy còn có một đoạn cánh đảo hình sao theo tiết diện ngang, trên cánh sao có hàn, lắp ghép nhiều cánh đảo phụ. Để tạo độ kín ở chỗ thùng sấy nối với đầu nạp liệu, tháo liệu, người ta lắp gioăng xảm. Mặt ngoài thùng sấy có các vòng kẹp để giữ lớp bảo ôn. Ưu điểm : Hiệu suất cao, dễ cơ khí hoá. Nhược điểm : Vật liệu dễ bị vỡ vụn, giảm chất lượng. Xyclon tách bụi Khí có bụi được dẫn vào hệ thống xiclon theo phương tiếp tuyến. Bên trong xiclon khí sẽ theo đường xoáy, bụi va đập vào thành xiclon mất động năng sẽ rơi xuống đáy. Phần đáy hình côn dưới xiclon có lắp ống dẫn bột và van đóng mở tự động theo nguyên tắc đòn bẩy và trọng lực. Thiết bị khử bụi kiểu sủi bọt Phần khử bụi bao gồm: bunke chứa nước, đường ống dẫn khí vào và ra. Đáy của bunke chứa nước được nối với đường ống thải ra ngoài ao lắng. Giữa đường khí vào và ra của bunke, người ta đặt 1 tấm thép có tay quay phía ngoài để tạo sự tiếp xúc với nước, bụi sẽ được thấm ướt và lắng lại ở bunke, khí sạch theo đường ống dựng đứng sang phần tách giọt. Mức nước trong bunke chứa được điều chỉnh bằng bộ điều chỉnh lưu lượng. Lưu lượng khí đi qua: 30.000 m3/h. Trở lực thiết bị: 200 – 500 mmH2O. Hàm lượng bụi trước khi lọc: 20 g/m3. Hàm lượng bụi sau khi lọc: 0,1 – 0,6 g/m3. Tháp hấp thụ Flo Tháp hình trụ rỗng hấp thụ theo nguyên lý ngược chiều nhằm tăng sự tiếp xúc pha khí đi từ dưới lên, nước phun thành mù từ trên xuống, nước được bơm tuần hoàn. Bên trong xây gạch chịu axit. Phòng hấp thụ đặt trên bệ đáy đổ bằng bê tông chịu axit. Kích thước: Đường kính Φ 2620, Chiều cao H 8803. NHẬN XÉT, KIẾN NGHỊ VÀ GIẢI PHÁP Nhận xét Đã áp dụng tự động hoá vào nhiều khâu. Dây chuyền sản xuất đã có những cải tiến nhất định, đặt biệt là hệ thống xử lý khí Flo chuyển đổi sang sản xuất thuốc trừ sâu. Việc này có ý nghĩa quan trọng về mặt môi trường, đồng thời tạo thêm thu nhập cho công nhân. Các chất thải của xí nghiệp + Khí thải: Chủ yếu là bụi apatit, các khí HF, SìF4 và các mù axit sinh ra. + Nước thải: Chủ yếu là các loại nước hấp thụ xử lý khí, được lắng đọng hoặc trung hoà. + Chất thải rắn: Bụi trong các bộ phận, xỉ than sau quá trình đốt lò. Ngoài ra còn có các loại ô nhiễm khác như ô nhiễm nhiệt tại các bộ phận sấy và tại bộ phận điều chế supe, ô nhiễm tiếng ồn tại các máy nghiền bi … Kiến nghị và giải pháp Ở công đoạn điều chế supe, do phản ứng toả nhiệt nên lượng nhiệt thải ra là rất lớn, nên có thêm các thiết bị tận dụng nhiệt. Ở công đoạn điều chế supe, khí thoát ra từ phản ứng có mùi rất khó chịu, ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động, cần thu khí lại và xử lý. PHẦN 4 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT NPK SỐ 2 NGUYÊN LIỆU Supe phốt phát Loại sản phẩm 16 % P2O5 hữu hiệu. Độ ẩm: ≤ 10 %. Hàm lượng P2O5 tự do: Φ 4 %. Hình thức: Tơi xốp, đã được đánh tung. Sunphat Amon (SA) CTHH: (NH4)2SO4. Hàm lượng N: 20 – 21 %. Độ ẩm: ≤ 1,5 %. Hình thức: Dạng tinh thể rắn, khô rời, màu vàng nhạt hoặc xám, rất dễ bị hút ẩm và đóng rắn. Trường hộp bị đóng cục, chảy nước thì phải phân tích lại hàm lượng và xử lý đập, nghiền, sàng. Kali clorua KCl CTHH: KCl. Hàm lượng K2O: 60 %. Độ ẩm: ≤ 1 %. Cỡ hạt: 0,5 – 1 mm. Hình thức: Ở dạng tinh thể đỏ hoặc trắng. Urê (cacbamit) CTHH: CO(NH2)2. Hàm lượng N: 45 – 46 %. Độ ẩm: ≤ 1 %. Cỡ hạt: 1 – 2,5 mm. Hình thức: Ở dạng viên trứng nhện, màu trắng đục. Urê ở môi trường bình thường dễ hút ẩm và bị thuỷ phân. Trường hợp bị đóng cục, chảy nước thì phải phân tích lại hàm lượng và xử lý đập, nghiền, sàng. Di Amon Photphat (DAP) CTHH: (NH4)2HPO4. Hàm lượng N: 17 – 18 %. Hàm lượng P2O5: 45 – 46 %. Độ ẩm: ≤ 2 %. Cỡ hạt: 1 – 4 mm. Hình thức: Ở dạng hạt màu nâu sẫm hay xám đá. DAP tổn thất Amoniac ở 70 0C và chuyển thành Mono Amon Photphat. Mono Amon Photphat (MAP) CTHH: NH4H2PO4. Hàm lượng N: 9 – 12 %. Hàm lượng P2O5: 48 – 50 %. Độ ẩm: ≤ 2 %. Hình thức: Ở dạng bộ mịn màu trắng. MAP là một hợp chất khá bền vững ở 100 – 110 0C, không bị phân huỷ và thất thoát amoniac. Bột apatit, phù sa, đôlômit, secpentin Độ mịn ≥ 95 % qua sàng 0,16 mm (như trong sản xuất supe). Độ ẩm: ≤ 2 %. Bột vôi Hàm lượng CaO: ≥ 50 %. Độ ẩm: ≤ 2 %. Hình thức: Ở dạng bột mịn đã nghiền bi. NHIÊN LIỆU Sử dụng nhiên liệu là dầu FO. Nhiệt trị: 9500 – 9800 kcal/kg. Độ tro: ≤ 0,1 %. Tạp chất cơ học: ≤ 0,15 %. Độ ẩm: ≤ 1 %. Tỷ trọng ở 20 0C: 844 kg/m3. t0 = 30 0C. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT Sơ đồ lưu trình công nghệ Không đạt Đạt Lưu kho Không đạt kích thước Nguyên liệu Kiểm tra Kho Tạo hạt Làm nguội, đóng bao Sấy Sàng Kiểm tra Xử lý theo TC 05 Sơ đồ dây chuyền sản xuất Các công đoạn chính Công đoạn cấp liệu Các máy móc thiết bị Bunke chứa nguyên liệu SA, máy nghiền SA 8, băng tải chuyển SA 11, băng tải chuyển SA 12. Bunke chứa phụ gia 9, băng tải chuyển phụ gia, chuyển KCl 7, 46. Các bunke định lượng 13. Băng cấp liệu định lượng 14. Băng tải cấp liệu tổng hợp 15, 16. Bunke chứa phụ gia 9: V = 2 m3. H = 1790 mm. Miệng hình vuông 2150 x 2150 mm, đáy hình vuông 500 x 500 mm. Miệng đặt sàng 125 x 125 mm. Băng tải cấp phụ gia 7 Chiều rộng: B 500. Chiều dài L 75.214. Độ nghiêng 200. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 3. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 5 T/h. Vận tốc băng tải: 0,3 m/s. Động cơ: Công suất N = 1,5 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Băng tải cấp phụ gia và KCl 46 Chiều rộng: B 500. Chiều dài L 8616. Độ nghiêng 200. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 3. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 5 T/h. Vận tốc băng tải: 0,638 m/s. Động cơ: Công suất N = 3 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Hộp giảm tốc PM 400 – I. Tỷ số truyền: i = 40,17. Máy nghiền SA 8 Năng suất: 6 T/h. Động cơ điện: N = 15 kW, n = 1450 v/ph. Băng tải SA 11 Chiều rộng: B 500. Chiều dài L 69115. Độ nghiêng 7022’. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 4. Chiều dày băng tải: 7,75 mm. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 6 T/h. Vận tốc băng tải: 0,638 m/s. Động cơ: Công suất N = 7,5 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Hộp giảm tốc PM 500 – I. Tỷ số truyền: i = 40,17. Băng tải SA 12 Chiều rộng: B 500. Chiều dài L 6900. Độ nghiêng 20. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 4. Chiều dày băng tải: 7,75 mm. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 6 T/h. Vận tốc băng tải: 0,53 m/s. Động cơ: Công suất N = 3 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Hộp giảm tốc PM 400 – I. Tỷ số truyền: i = 48,57. Bunke chứa liệu 13 V = 3 m3 Có 6 bunke chứa. Băng tải cấp liệu tổng hợp 15 Chiều rộng: B 650. Chiều dài L 16300. Độ nghiêng 190. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 5. Chiều dày băng t ải: 11 mm. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 50 T/h. Vận tốc băng tải: 0,53 m/s. Động cơ: Công suất N = 4 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Hộp giảm tốc PM 500 – I. Tỷ số truyền: i = 48,57. Các đối tượng điều khiển 6 băng cân định lượng 14 A, B, C, D … (thường sử dụng 4 băng cân, 2 dự phòng), chiều rộng băng cân: B 500, chiều dài L 1600. 1 loadcell treo, động cơ 1,5 kW, n = 1450 v/ph. Các bộ điều tốc và Encoder. Mô tả công nghệ Phụ gia: phù sa, bột tan, secpentin … được đổ vào bunke chứa 9, nhờ băng tải 7 và băng tải 46 chuyển vào bunke chứa 13A. Nguyên liệu SA đã tập kết ở kho, nhờ xe nâng cẩu lên sàn thao tác tháo SA bunke chứa, sau đó chuyển vào máy nghiền SA 8. Sau khi được sàng, nghiền mịn, SA rơi xuống băng tải chở SA 11, nhờ băng tải này chuyển vào băng tải 12, sau đó đổ vào bunke chứa 13C. Nguyên liệu KCl đã tập kết ở kho được chuyển lên bunke chứa 13D nhờ băng tải chuyển bao 46. Các nguyên liệu: supe photphat đơn, DAP, KCl, Urê, SA, phù sa đã tập kết thành từng đống riêng biệt tại mặt bằng khu vực nạp liệu. Trước khi nạp vào các bunke nạp liệu, các nguyên liệu được thử nghiệm xác định hàm lượng các chất dinh dưỡng (khi cần thiết). Sau đó các nguyên liệu được nạp vào các bunke nạp liệu 13A … 13D … theo đúng vị trí. Đơn phối liệu cho các loại sản phẩm NPK được cài đặt sẵn trong hệ thống máy tính và được điều chỉnh tự động. Hệ thống cấp liệu cũng có thể được điều chỉnh bằng tay qua hệ thống nút bấm. Ra khỏi bunke chứa, các nguyên liệu được định lượng bằng các băng cân 14A … D … được kiểm soát bởi hệ thống điều khiển cấp liệu tự động hoặc qua bàn phím. Nếu có xuất hiện hiện tượng tạo vòm ở bunke chưúa liệu thì lập tức cho máy chạy rung phá vòm. Nguyên liệu được đổ xuống băng tải cấp liệu tổng hợp 15, rồi sau đó đưa sang băng tải 16, sau đó rót thẳng vào thùng trộn 17 để trộn đều các nguyên liệu với nhau trước khi sang máy vê viên đĩa. Công đoạn sấy Các máy móc thiết bị Băng tải bán thành phẩm 21 Chiều rộng: B 650. Chiều dài L 56250. Độ nghiêng 150. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 4. Chiều dày băng t ải: 11 mm. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 50 T/h. Vận tốc băng tải: 0,53 m/s. Động cơ 2K-132-M6: Công suất N = 4 kW. Số vòng quay: n = 1000 v/ph. Số vòng quay trục ra: 29 v/ph. Băng tải bán thành phẩm 22 Chiều rộng: B 650. Chiều dài L 3250. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 4. Chiều dày băng tải: 11 mm. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 50 T/h. Vận tốc băng tải: 0,47 m/s. Động cơ: Công suất N = 2,2 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Thùng sấy 23 Cấu tạo hình trụ nằm ngang, làm bằng thép. Đường kính Φ 2800, chiều dài L 22.000. Thùng đặt nghiêng 20. Bên trong có gắn các cánh đảo dọc theo thùng và các cánh hướng ở đầu thùng. Thùng sấy được đặt trên 2 vành lăn tựa trên 4 con lăn đỡ. Thùng sấy quay nhờ động cơ truyền chuyển động qua giảm tốc và bánh răng lớn gắn ở vỏ thùng sấy. Tốc độ quay: 3 v/ph. Năng suát: 50 T/h. Cỡ hạt vào máy sấy: 0,5 – 12 mm. Độ ẩm vật liệu vào máy sấy: 8 – 10 %. Độ ẩm vật liệu ra máy sấyL 2 – 4 %. Nhiệt độ khí vào máy sấy: 250 – 400 0C. Nhiệt độ khí ra máy sấy: 11 0C. Lưu lượng khí sấy: 30.000 – 50.000 Nm3/h. Động cơ: N = 125 kW, n = 750 v/ph. Hộp giảm tốc GT2-1300-XVII: tỷ số truyền: i = 46,22. Quạt hút khí sau sấy 40 Năng suất: 50.000 Nm3/h. Áp suất: 400 mmH2O. Động cơ: N = 120 kW, n = 980 v/ph. Xyclon chùm 8 số 39 Đường kính: Φ 800. Thể tích V = 15 m3. Năng suất: 55.000 m3/h. Kích thước: 2900x3604x7180. Nhiệt độ làm việc: 105 0C. Hiệu suất tách bụi: 90 %. Thiết bị rửa khí kiểu sủi bọt 41 Lưu lượng: 50.000 m3/h. Trở lực: 250 mmH2O. Hàm lượng bụi trong khí vào: 20 g/m3. Hàm lượng bụi trong khí ra: 0,4 g/m3. Mô tả công nghệ Các hạt NPK sau khi vê viên có độ ẩm 8 – 10 % được băng tải 21 và 22 vận chuyển vào máy sấy thùng quay 23. Máy sấy làm việc theo nguyên lý xuôi chiều. Tác nhân sấy là nguồn khí nóng 200 – 400 0C từ buồng pha khí của lò đốt dầu FO 38 được quạt hút 40 hút vận chuyển đi cùng chiều với dòng NPK trong thùng sấy. Nhờ thùng quay được đặt nghiêng và bên trong thùng có lắp cánh đảo nên sản phẩm NPK được đảo đều và sấy khô được chuyển dịch dần về phía cuối thùng sấy. Ra khỏi thùng sấy, sản phẩm NPK đạt độ ẩm 2 – 4 % được gầu tải 24 vận chuyển lên sàng rung hai lớp 25 để phân loại NPK. Dòng khí nóng sau khi trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm giảm xuống 110 0C và mang theo nhiều bụi đi qua quạt hút 40 hút vào bộ xycon chùm 8 số 39. Trong xyclon, bụi được lắng xuống đấy và tháo ra ngoài rơi xuống băng tải hồi lưu 35 và được đưa đi tạo hạt lại. Dòng khí tiếp tục được quạt 40 đẩy lên thiết bị xử lý kiểu sủi bọt 41, lượng bụi được giữ lại tiếp tục ở đáy và được tháo ra rãnh. Khí sạch được phóng không. Công đoạn đóng bao, vận hành băng tải di động Các máy móc thiết bị Băng tải thành phẩm 27 Chiều rộng: B 650. Chiều dài L 30.356. Độ nghiêng 1405’. Vật liệu: cao su. Số lớp sợi: i = 4. Chiều dày băng tải: 9 mm. Chiều dày cao su mặt có tải 4,5 mm. Chiều dày cao su mặt không tải 1,5 mm. Năng suất: 25 T/h. Vận tốc băng tải: 0,87 m/s. Động cơ 3K-160-S6: Công suất N = 5,5 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Hộp giảm tốc GT350-1-I-000: tỷ số truyền: i = 48,57. Xilô thành phẩm 31A, B V = 5 m3. Khối lượng: 1500kg. Máy đóng bao tự động 32A, B Năng suất: 8 bao/ph (bao 50 kg). Khối lượng: 140 kg. Máy khâu bao 33A, B Năng suất: 15 bao/ph. Băng tải đóng bao 34A, B Chiều rộng: B 400. Chiều dài L 4200. Động cơ: Công suất N = 1,5 kW. Số vòng quay: n = 1450 v/ph. Băng tải di động chở bao 35A, B Chiều rộng B 650, chiều dài L 3000. Chiều cao khi băng tải nằm ngang: 1940 mm. Động cơ liền giảm tốc: N = 1,5 kW, n = 1450 v/ph, tỷ số truyền i = 1/20. Mô tả công nghệ Sản phẩm NPK sau máy làm nguội 26 đi xuống băng tải thành phẩm 27 rồi vào xilô thành phẩm 28. Sau đó sản phẩm được đóng và định lượng bằng máy đóng bao tự động 29A, B; khi đủ khối lượng sẽ rôi xuống băng tải đóng bao 30A, B để vận chuyển qua máy khâu bao tự động 31A, B đặt phía trên băng tải đóng bao để khâu kín miệng bao lại. Sản phẩm đã đóng bao tiếp tục được băng tải di độg vận chuyển vào kho chứa và xếp lưu. Sản phẩm NPK khi xuất hàng được vận chuyển lên phương tiện vận tải (ôtô) bằng băng tải di động 36. Các công đoạn khác Công đoạn cấp lân Nguyên liệu supe trước khi đưa vào sản xuất được lấy mẫu phân tích chất lượng. Supe lân từ kho chứa được cầu trục múc vào bunke chứa 1, rồi đi xuống băng tải 2, nhờ băng tải 2 chuyển lên sàng rung 1 lớp số 3. Qua sàng rung phân loại, phần cục to trên sàng chuyển xuống kho và đưa đi đánh tung lại cho tơi ra, phần nhỏ dưới sàng được dùng để sản xuất NPK được băng tải 5 vận chuyển đổ vào băng tải 6 và nhờ băng tải 6 đổ vào bunke chứa supe lân 13B. Công đoạn trộn, vê viên, tạo hạt Nguyên liệu supe photphat đơn, KCl, SA, phụ gia .. từ băng tải cấp liệu 16 đi vào thùng trộn 17. Ra khỏi thùng, hỗn hợp được trộn đều, đảm bảo tính đồng nhất. Sau đó hỗn hợp nguyên liệu được chuyển xuống băng tải cấp liệu 18 vận chuyển phân phối đều cho 2 đĩa vê viên 19A, B. Tại máy vê viên, nhờ tác dụng của lực ly tâm do đĩa quay và cửa trọng lực của hạt nguyên liệu và một số phản ứng hoá học giữa các loại nguyên liệu mà các hạt dần hình thành. Khi phối liệu quá khô thì bổ sung ẩm bằng cách mở van vòi phun nước vào phối liệu. Toàn bộ lượng bụi sinh ra tại đĩa vê viên được quạt làm nguội 43 hút về xử lý cùng với hệ thống xử lý bụi của phần làm lạnh. Hạt NPK đạt kích cỡ quy định được đưa xuống băng tải bán thành phầm 21 và 22 vận chuyển sang công đoạn sấy sản phẩm. Công đoạn lò đốt dầu FO Dầu FO từ kho chứa tại XN Axit 2 có nhiệt độ 30 0C được bơm đưa về thùng chứa 50 (12 m3), sau đó được bơm dầu 54A (hoặc B) hút qua thiết bị lọc dầu thô và tinh nhằm loại bỏ cặn trước khi đưa vào bình ổn áp 36 để ồn định áp suất vào vòi phun dầu. Dầu phân tán qua vòi phun vào đầu lò đốt dưới dạng sương mù. Trong lò đốt mù, dầu FO cháy cùng với không khí do quạt thổi 37 cung cấp. Hỗn hợp khí nóng được tạo thành có nhiệt độ 900 0C sang buồng trộn pha trộn với không khí do quạt hút 40 hút qua thành lò và nắp pha khí tạo thành hỗn hợp khí có nhiệt độ 200 – 450 0C. Hỗn hợp khí này qua quạt hút 40 hút vào thùng sấy 23 để sấy NPK. Công đoạn sàng rung Sản phẩm NPK sau sấy từ gầu tải 24 rót lên sàng. Sàng được động cơ truyền chuyển động qua cơ cấu rung lệch tâm. Các hạt NPK có kích thước < 2,5 mm dưới sàng xuống băng tải tái sinh 38. Các hạt NPK có kích thước trong khoảng 2 – 5 mm ở giữa 2 lớp sàng thì đưa vào máy làm nguội 29. Công đoạn nghiền cục Phần cục to NPK trên sàng 5,5x5,5 mm được đưa vào máy nghiền 34 và được nghiền nhỏ rơi xuống băng tải 35. Hạt NPK nhỏ dưới sàng 2,5x2,5 mm được đưa trực tiếp xuống băng tải 35 và tiếp tục đưa về băng tải tổng hợp 16 rồi đưa vào thùng trộn 17 để trộn lại cùng nguyên liệu ban đầu rồi đi vê viên lại. Công đoạn làm nguội Sản phẩm NPK sau máy sàng phân loại 25 có nhiệt độ 80 0C, kích thước 2,5 – 5 mm, độ ẩm < 5 % vào máy làm nguội kiểu thùng quay 26. Nhờ độ nghiêng, sản phẩm dịch chuyển tư đầu vào đến đầu ra thùng làm nguội. Không khí ngoài trời được quạt hút 43 hút vào thùng làm nguội 26 đi ngược chiều với sản phẩm trong thùng. Sản phẩm được làm nguội từ 80 0C xuống còn 30 0C ra khỏi thùng làm nguội, sau đó xuống băng tải 27 sang công đoạn đóng bao. Một số thiết bị Các thiết bị chính của Xí nghiệp NPK số 2: Máy vê viên đĩa Lò đốt dầu FO Máy sấy thùng quay Máy làm nguội thùng quay Băng cấp liệu định luợng Máy đóng bao tự động và máy khâu bao Máy vê viên đĩa 19A, B Đường kính đĩa: Φ 5600. Chiều cao thành đĩa H 650. Đế dày 12 mm. Thành dày 10 mm. Góc nghiêng đĩa 480. Tốc độ đĩa quay: 11 v/ph. Năng suất: 12,5 T/h (đối với 1 đĩa). Động cơ điện: N = 40 kW, n = 1450 v/ph. Bán kính lượn giữa thành và đáy đĩa: R 300. Hiệu suất vê viên: 75 %. Máy làm nguội thùng quay 26 Cấu tạo: kiểu thùng quay nằm nghiêng 30. Bên trong có gắn các cánh đảo dọc theo thân thùng. Thùng làm nguội được đỡ bằng 2 vành lăn tựa trên 4 con lăn đỡ. Thùng làm nguội quay được nhờ hệ thống động cơ truyền chuyển động qua giảm tốc và bánh răng con vào bánh răng lớn gắn ở thân thùng. Đường kính Φ 2200. Chiều dài L 14000. Năng suất: 30 T/h. Ẩm vậy liều: 2 – 4 %. Cỡ hạt: 2,5 – 5 mm. Nhiệt độ sản phẩm vào: 70 – 80 0C. Nhiệt độ sản phẩm ra: 30 – 35 0C. Nhiệt độ không khí vào: 30 0C. Nhiệt độ không khí ra: 50 0C. Tốc độ quay: 4,6 v/ph. Động cơ: N = 55 kW, n = 980 v/ph. Giảm tốc GT2-850-XV. Tỷ số truyền: i = 35,69 v/ph. Lò đốt dầu FO V = 20,4 m3. Đường kính Φ 2552, chiều dài L 5140. Năng suất đốt: 200 – 400 kg/h. Lưu lượng không khí cấp vào vòi phun: 6000 Nm3/h. Áp lực không khí trước vòi phun: 500 mmH2O. Áp suất dầu FO trước vòi phun: 1 – 1,5 at. Xyclon chùm 8 số 42 Đường kính: Φ 750. Năng suất: 40.000 – 50.000 m3/h. Kích thước: 3540x2900x7400. ĐỊNH MỨC PHỐI LIỆU NPK 5-10-3 Bảng định mức phối liệu NPK 5-10-3 chỉ sử dụng SA Tính lượng supe lân 16 % P2O5 hữu hiệu (tính cho 1 tấn sản phẩm) Msp=PPsp.1000=1016.1000=625kg Trong đó: Msp _ lượng supe lân 16 % P2O5 hữu hiệu dùng để sản xuất 1000 kg NPK 5-10-3, kg; P _ hàm lượng P2O5 hữu hiệu trong sản phẩm NPK 5-10-3, %; Psp _ hàm lượng P2O5 hữu hiệu trong supe lân, %. Tính lượng Sunfat Amon (SA 20,5 % N) MSA=NNSA.1000=520,5.1000=244kg Trong đó: MSA _ lượng SA dùng để sản xuất 1000 kg NPK 5-10-3, kg; N _ hàm lượng nitơ trong sản phẩm NPK 5-10-3, %; Psp _ hàm lượng nitơ trong SA, %. Tính lượng KCl (60 % K2O) MKCl=KKKCl.1000=360.1000=50kg Trong đó: MKCl _ lượng KCl dùng để sản xuất 1000 kg NPK 5-10-3, kg; K _ hàm lượng K2O trong sản phẩm NPK 5-10-3, %; KKCl _ hàm lượng K2O trong KCl, %. Bảng định mức phối liệu STT Nguyên liệu Định mức, kg Lý thuyết Thực tế 1 SA: 20,5 % N 244 245,6 2 Supe lân: 16 % P2O5 hữu hiệu 625 630,0 3 KCl: 60 % K2O 50 50,4 4 Phù sa 81 106,0 5 Bột tan 0 10,0 6 Tổng cộng 1000 1.042,0 Thực tế phải tính đến các tiêu hao khác: Lượng nguyên liệu thất thoát do quá trình sấy, làm lạnh. Lượng nguyên liệu thất thoát trong quá trình vận chuyển, xếp kho, chảy nước. Lượng sản phẩm thất thoát trong quá trình đóng bao … Lượng phù sa phải bù do sấy khô sản phẩm. Bảng định mức phối liệu NPK 5-10-3 sử dụng SA và urê Trong công thức phối liệu này có bổ sung 17 kg urê/tấn sản phẩm NPK. Tính lượng supe lân 16 % P2O5 hữu hiệu Msp=PPsp.1000=1016.1000=625kg Tính lượng SA (20,5 % N) Hàm lượng nitơ có 17 kg urê bổ sung, còn lại N lấy từ SA sau khi đã trừ đi hàm lượng nitơ có từ urê. Lượng nitơ vào theo urê tính cho 100kg sản phẩm NPK 5-10-3 N=MurêNurê10=17.0,4610=0,782% Trong đó: Murê _ lượng nitơ vào theo urê, %; Nurê _ hàm lượng nitơ trong urê, %. Lượng SA dùng cho 1000 kg sản phẩm MSA=5-0,78220,5.1000=205,7kg Tính lượng KCl (60 % K2O) MKCl=KKKCl.1000=360.1000=50kg Bảng định mức phối liệu STT Nguyên liệu Định mức, kg Lý thuyết Thực tế 1 SA: 20,5 % N 205,7 207,6 2 Urê: 46 % N 17 617 3 Supe lân: 16 % P2O5 hữu hiệu 625 630 4 KCl: 60 % K2O 50 50,4 5 Phù sa 92,3 126 6 Bột tan 10 10 7 Tổng cộng 1.000 1.041 Thực tế phải tính đến các tiêu hao khác: Lượng nguyên liệu thất thoát do quá trình sấy, làm lạnh. Lượng nguyên liệu thất thoát trong quá trình vận chuyển, xếp kho, chảy nước. Lượng sản phẩm thất thoát trong quá trình đóng bao … Lượng phù sa phải bù do sấy khô sản phẩm. NHẬN XÉT, KIẾN NGHỊ VÀ GIẢI PHÁP Nhận xét Dây chuyền sản xuất bán thủ công, năng suất 15 vạn tấn/năm. Dây chuyền sản xuất khá đơn giản. Trong sản phẩm có thêm các chất bổ sung để tăng hàm lượng chất dinh dưỡng cho phân bón. Các sản phẩm của xí nghiệp rất đa dạng. Việc thay đổi thành phần các nguyên tố trong sản phẩm dễ được thực hiện dễ dàng bẳng cách điều chỉnh số liệu của các băng cân định lượng (tự động hoá). Việc sử dụng băng tải di động rất tiện cho quá trình xếp sản phẩm vào các vị trí của kho. Các chất thải của xí nghiệp: + Chất thải khí: Khí của quá trình đốt dầu. + Chất thải rắn: Bụi từ các xyclon, bụi bay lên trong quá trình vận chuyển các nguyên liệu, sản phẩm dạng bột trên các băng tải. Ngoài ra còn có ô nhiễm tiếng ồn do sự vận chuyển trên các băng tải, ô nhiễm nhiệt tại bộ phận đốt lò. Kiến nghị và giải pháp Sản phẩm và nguyên liệu được vận chuyển bằng đường sắt và đường bộ (ôtô). Quá trình bảo quản nguyên liệu, sản phẩm trên các toa xe của đường sắt không đảm bảo, đặc biệt khi trời mưa có thể làm ướt các bao sản phẩm, dẫn đến phải xử lý lại. Cần thiết kế thêm bộ phận che chắn trên các toa xe. Khi không khí ẩm, các khí thải không bay lên cao được, mùi phân bón bay ra xung quanh rất nhiều, ảnh hưởng đến sức khoẻ của người lao động và của cả các hộ dân xung quanh. Cần thiết kế thêm hệ thống xử lý khí thải (lắp đặt thêm hệ thống ống khói, khử mùi bằng than hoạt tính …). Khi trời mưa, nhà xưởng bị ẩm ướt, rất dễ trơn trượt, gây khó khăn trong đi lại, không đảm bảo an toàn lao động. Về lâu dài cần xử lý lại mặt bằng nhà máy (ví dụ: lát xi măng, xây lại cầu thang …). KẾT LUẬN Quá trình Thực tập kỹ thuật tại Công ty Supe phốt phát và Hoá chất Lâm Thao dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Trung Kiên đã giúp em tiếp cận được với những vấn đề thực tế: Em đã hiểu rõ hơn công việc của một kỹ sư hoá chất. Được trang bị thêm những kiến thức thực tế về một số quá trình sản xuất cụ thể: các quá trình sản xuất axit, supe phốt phát và sản xuất NPK. Qua đó em cũng được tiếp cận với các thiết bị thực tế. Biết được một số sự cố kỹ thuật mà việc học lý thuyết không thể trang bị đầy đủ. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, cũng như những khó khăn trong vấn đề mượn và tìm hiểu tài liệu trong Công ty, nên dù đã cố gắng hết sức, báo cáo thực tập của em vẫn chưa đi vào việc vận hành các thiết bị, dây chuyền, chưa đưa ra được các vấn đề về Xây dựng công nghiệp và vẫn còn mắc nhiều sai sót. Em rất mong sự góp ý, chỉ bảo của thày. Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC