TS. Nguyễn Huy Phiêu - Hội Hóa học Việt Nam Tạp chí Công nghiệp Hóa chất số 2-2017

Quá trình sản xuất phân bón DAP (Diamoni Photphat) gồm hai giai đoạn: sản xuất axit photphonic và sản xuất DAP.

Như đã biết, axit photphoric được sản xuất theo hai phương pháp là phương pháp nhiệt từ photpho nguyên tố và phương pháp ướt, nhờ chế biến quặng photphat bằng axit sunfuric nên sản phẩm này được gọi là axit photphoric trích ly, giá rẻ hơn axit photphoric nhiệt .

Các quá trình công nghệ sản xuất axitphotphoric trích ly được chia ra làm 5 công nghệ, gồm 3 công nghệ sản xuất axit photphoric loãng và 2 công nghệ sản xuất axit đặc. Bí quyết của các công nghệ là ở chỗ dễ thích ứng với các loại quặng photphat, tiêu hao nguyên liệu thấp, giảm tiêu hao năng lượng, dễ vận hành, chất lượng axit sản phẩm tốt, bã thải photphogips sạch có thể tái sử dụng.

Trong số những nhà cung cấp bản quyền công nghệ về sản xuất axit photphoric loãng phải kể đến Rhone- Paulenc, Swenson Isothermal, SIAPE, Jacobs. Norsk Hydro, Prayon, Nissan. Riêng Prayon hầu như có bản quyền tất cả các công nghệ sản xuất axit loãng và đặc .

Về quá trình sản xuất DAP: từ thiết kế ban đầu của TVA (Tennessee Valley Authority) năm 1927 đến nay đã có nhiều cải tiến nhằm giảm chi phí đầu tư, chi phí vận hành thấp, vận hành ổn định và tác động thấp đến môi trường.

Những cải tiến quan trọng trong sản xuất DAP là dùng thiết bị phản ứng ống thay cho thiết bị trung hòa axit photphoric với amoniac của các hãng Jacobs – Dorroco, Uhde GmbH, ERT – Espinesa, AZF, Norsk Hydro, Raytheon và S.A.Cors.

Hai nhà máy DAP ở Đình Vũ – Hải Phòng và Lào Cai thuộc Tập đoàn Hóa chất Việt Nam đều nhập công nghệ và thiết bị của các hãng uy tín trên thế giới: sản xuất axit photphoric mua bản quyền của Prayon –Rupel Technologies S.A; sản xuất DAP mua bản quyền của Incro S.A.Madrit (Tây Ban Nha) .

Tuy vậy, công nghệ chế biến khoáng sản thường phát sinh chất thải không mong muốn. Ví dụ: Khi chế biến quặng Boxit thải ra bùn đỏ; sản xuất soda từ đá vôi và muối ăn thải ra canxi clorua; sản xuất axit photphoric trích ly sinh ra bã thải photphogips. Vấn đề là ở chỗ xây dựng bãi chứa, quy trình vận hành và quản lý những chất thải đó, đồng thời hướng tới nghiên cứu tái sử dụng chúng.

Sau đây, chúng tôi sẽ trình bày kỹ hơn về công nghệ chế biến quặng apatit Lào Cai thành axit photphoric trích ly.

Trước hết là nguồn nguyên liệu apatit Lào Cai. Quặng apatit Lào Cai là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất các loại phân lân và thức ăn khoáng bổ sung cho gia súc (dicanxi photphat). Mỏ apatit Lào Cai được phát hiện vào năm 1924, đã được khai thác và chuyên chở một lượng nhỏ về Pháp. Đến năm 1956-1958 đã được các chuyên gia Liên Xô thăm dò, nghiên cứu chế biến làm phân bón, trên cơ sở đó đã xây dựng nhà máy supephotphat Lâm Thao, sau này phát triển thêm nhà máy supephotphat Long Thành và Lào Cai. Quặng apatit Lào Cai cũng đã được xuất khẩu sang Rumani và Trung Quốc.

Năm 1974 theo hiệp định liên Chính phủ Việt Nam – Liên Xô, đoàn chuyên gia Liên Xô đã sang nghiên cứu nghiên cứu, lập quy hoạch phát triển ngành sản xuất phân lân ở nước ta, bao gồm đánh giá nguồn nguyên liệu, công nghệ sản xuất và hiệu quả kinh tế.

Về nguồn nguyên liệu, trên cơ sở phân chia quặng apatit Lào Cai thành 4 loại đã định hướng sử dụng trực tiếp, làm giàu và chế biến thành các loại phân bón và thức ăn khoáng cho gia súc.

Điều đáng chú ý là trong báo cáo đã kết luận: Các loại quặng apatit Lào Cai chứa rất ít các nguyên tố phóng xạ, đất hiếm và Vanadi. Hàm lượng Uranium – 0,0005% tương đương 200 Bk/kg; tổng hàm lượng đất hiếm 0,031%; còn Vanadi-0,0012-0,0039% và không chứa cadni trong khi đó quặng photphat của Maroc chứa 3.500 Bk/kg tổng các đồng vị phóng xạ tự nhiên, quặng Florida ( Mỹ ) -5000 Bk/kg; quặng Khibin và Covdor (Nga) -250 Bk/kg.

Hiện nay, quặng apatit Lào Cai không những được sử dụng sản xuất phân bón như supephotphat, DAP, MAP mà còn dùng để sản xuất thức ăn khoáng bổ sung cho gia súc với sản lượng 100 nghìn tấn/năm. Sản phẩm đã được tiêu thụ trong nước và xuất khẩu cho các công ty Cargill ( Mỹ ) và Toyo Denka Nhật Bản.

Trước khi có quyết định tổ chức sản xuất DAP ở nước ta các công ty Hitachi zosen (Nhật Bản) và Prayon (Bỉ) đã lấy mẫu quặng apatit Lào Cai thử nghiệm trền dây chuyền Pilot.

Như vậy, qua thực tế đã chứng minh quặng apatit Lào Cai thuộc loại an toàn sinh thái. Hàm lượng các đồng vị phóng xạ tự nhiên trong quặng Lào Cai thấp hơn quặng Khibin và nhỏ hơn hàng chục lần so với quặng photphat Maroc và Florida (Mỹ).

Về chất thải photphogips, trong quá trình sản xuất axit photphoric trích ly theo công nghệ dihydrat (như ở Đình Vũ) có khoảng 85-95 % Uranium trong quặng photphat bị hòa tan vào dung dịch axit, lượng còn lại trong bã thải photphorgips là không đáng kể. Như vậy trong bã thải photphogips DAP Đình Vũ chủ yếu là SiO2, CaO, Fe2O3, Al2O3 còn chất có thể tác động đến môi trường chỉ là hàm lượng nhỏ axit tự do và cũng là nguyên nhân không dùng được trực tiếp bã thải photphogips làm phụ gia xi măng thay cho thạch cao thiên nhiên được. Điều này chủ phụ thuộc vào việc xây dựng và vận hành bãi chứa chất thải .

Bãi chứa photphogips được đắp đất sét bao quanh đầm chặt với hệ số K = 0,9 phía trong lót tấm nhựa HDPE chống thấm. Nền lót tấm HDPE, dưới mặt đáy bố trí hệ thống thu gom nước róc vào bể chứa để bơm trở lại sản xuất axit photphoric.

Vừa qua Tập đoàn Hóa chất Việt Nam đã giao nhiệm vụ cho một số đơn vị nghiên cứu tái sử dụng loại bã thải này theo hướng làm phụ gia cho sản xuất xi măng, tấm thạch cao và vật liệu xây dựng.

Vấn đề là ở chỗ cần có sự liên kết, hợp tác chân thành giữa các nhà khoa học và nhà sản xuất. Bởi vì lẽ ở những nước không có nguồn thạch cao thiên nhiên đã sử dụng tốt loại photphogips này trong sản xuất xi măng, như ở Nhật Bản, ở Uzbekistan (n/m Akhangaram, ở Bungari (n/m Znatna Panega), ở Nga (n/m Yvarov vùng Tambov) liên hợp Betongip ngoại ô Matxcơva) đã sản xuất chất kết dính thạch cao và tấn thạch cao dân dụng .

Chúng tôi tin rằng với tinh thần dựa vào khoa học công nghệ, tính sáng tạo sự hợp tác chặt chẽ giữa các ngành sản xuất hóa chất và vật liệu xây dựng chắc chắn sẽ giải quyết được trọn vẹn vấn đề này.

Tạp chí Công nghiệp Hóa chất số 2-2017