Thông tin chung đề tài:

Tác giả: Vũ Thị Thu Hà, Vũ Tuấn Anh, Phạm Nam Phong, Phạm Đỗ Thanh Thùy, Đỗ Hữu Đức, Phạm Minh Tứ.

Đơn vị: Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Bộ Công Thương

Nội dung chính của giải pháp/nghiên cứu

- Nghiên cứu phát triển công nghệ sản xuất chất kết dính thế hệ mới dùng cho sản xuất quặng ép viên từ quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ.

- Nghiên cứu ứng dụng phụ gia kết dính thế hệ mới để sản xuất quặng ép viên thay thế một phần quặng apatit loại I hợp cách trong sản xuất phospho vàng;

- Ứng dụng thử nghiệm viên quặng trong sản xuất phospho vàng.

Mục tiêu giải pháp/nghiên cứu

- Nâng cao giá trị gia tăng cho quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ, đồng thời giải quyết nhu cầu nguyên liệu của các nhà máy phospho vàng, tìm kiếm giải pháp mang tính tổng thể, đột phá, có hiệu quả cả về kinh tế và kỹ thuật và có thể áp dụng cho mọi nhà máy.

- Nghiên cứu phát triển thành công công nghệ sản xuất quặng apatit dạng viên từ apatit loại I cấp hạt nhỏ, có khả năng thay thế quặng cục trong sản xuất phospho vàng.

- Góp phần giảm đáng kể sự lãng phí tài nguyên quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ, tạo thêm công ăn việc làm cho người dân và tăng ngân sách từ việc tăng giá trị thu thuế.

Kết quả nghiên cứu/giải pháp

Trong nghiên cứu phát triển công nghệ sản xuất chất kết dính thế hệ mới dùng cho sản xuất quặng ép viên từ quặng apatit cấp hạt nhỏ, giải pháp là nghiên cứu chế tạo một thế hệ chất kết dính mới, đa chức năng, kết dính theo nhiều cơ chế khác nhau, có ưu điểm vượt trội so với các chất kết dính nano thông dụng. Quá trình dựa trên cơ sở tạo được sự liên kết ở cấp độ nano giữa các tiểu phân chất kết dính, mang điện tích dương và bề mặt của quặng, mang điện tích âm kết hợp với sự gel hóa dị thể giữa các tiểu phân chất kết dính (sol) - hay còn gọi là sự “polyme hóa vô cơ”. Chất kết dính thế hệ mới bao gồm nhiều thành phần với các chức năng khác nhau và bổ trợ cho nhau. Cụ thể, trong hệ chất kết dính sẽ gồm có các thành phần: Sol nano boehmit, Sol nano silica, Canxi ligno sulfonate, Cellulose thủy phân, ngoài ra, bổ sung thêm các chất phụ gia hoặc chất điều chỉnh môi trường.

Với cách tiếp cận như vậy, nhóm tác giả và PTNTĐ đã xây dựng thành công công thức và quy trình sản xuất chất kết dính thế hệ mới dùng cho sản xuất quặng viên từ quặng apatit cấp hạt nhỏ, với thành phần chính gồm sol silica, sol boehmit, canxi ligno sulfonate.

Trong nghiên cứu ứng dụng phụ gia kết dính thế hệ mới để sản xuất quặng ép viên thay thế một phần quặng apatit loại I hợp cách trong sản xuất phospho vàng, ở giai đoạn 1, nhóm tác giả và PTNTĐ đã xây dựng được quy trình công nghệ ép viên quặng apatit loại I, trên hệ dây chuyền ép than đã được cải tiến để phù hợp với công nghệ. Từ đó, đã sản xuất thử nghiệm được trên 600 tấn quặng viên thành phẩm. Hàm lượng phụ gia sử dụng để ép viên, qui khô là 0,8%. 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 phospho 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 dao động trong khoảng 30,54 đến 31,05% và hàm ẩm dao động trong khoảng 0,6 đến 0,7%. Viên quặng có độ bền nén đạt 55,2 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. Độ bền cơ của viên quặng sau nung ở 1.100oC đạt 36,3 kg/cm2.

Giai đoạn 2, nhóm tác giả và PTNTĐ đã thiết kế, chế tạo và lắp đặt được hệ thống thiết bị hoàn chỉnh và phù hợp để sản xuất viên quặng ép, sử dụng phụ gia kết dính thế hệ mới, qui mô 2 tấn/h (tương đương 10.000 tấn/năm). Đã nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ ép viên quặng apatit cấp hạt nhỏ, sử dụng hệ chất kết dính mới, trên các thiết bị đã chế tạo và tiền hành sản xuất thử nghiệm ở điều kiện công nghệ ổn định, ở qui mô công nghiệp, thu được tổng cộng trên 2.508 tấn quặng viên thành phẩm. Chất lượng viên quặng ép thành phẩm tương đương với giai đoạn 1. Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi quặng trung bình của toàn bộ quá trình cao hơn giai đoạn 1 (khoảng 83% so với 91%), thiết bị hoạt động ổn định trong toàn bộ quá trình sản xuất thử nghiệm.

Ứng dụng thử nghiệm viên quặng trong sản xuất phospho vàng

Trong giai đoạn 1, nhóm tác giả đã thử nghiệm thành công đối với 600 tấn quặng ép viên, thay thế 40% quặng Apatit loại I dạng cục, làm nguyên liệu sản xuất phốt pho vàng, trên lò phản ứng công suất 6.000 tấn/năm, tại Công ty Cổ phần Phốt pho Việt Nam. Trong giai đoạn 2, nhóm tác giả đã thử nghiệm thành công đối với 2.508 tấn quặng ép viên, thay thế đến 60% quặng Apatit loại I dạng cục, làm nguyên liệu sản xuất phốt pho vàng, trên lò phản ứng công suất 9.000 tấn/năm, tại Nhà máy Phốt pho vàng số III - Công ty Cổ phần Đông Nam Á Lào Cai.

Cả hai quá trình thử nghiệm đều cho thấy, việc thay thế nguyên liệu 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 sản xuất phospho hoạt động ổn định và sản phẩm phospho vàng thu được đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật hiện hành.