Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu

Quặng apatit Việt Nam tập trung ở khu vực tỉnh

Lào Cai với tổng trữ lượng lên tới hơn 2 tỷ tấn, thời

gian khai thác khoảng trên 20 năm. Hiện tại, quặng

apatit không được phép xuất khẩu, chủ yếu cung cấp

cho sản xuất lân, phốt pho vàng trong nước. Với tình

hình khai thác và sử dụng như hiện nay, quặng apatit

giàu sẽ cạn kiệt nhanh chóng. Theo đánh giá, trữ lượng

quặng nghèo chiếm khoảng 60% tổng trữ lượng quặng

apatit. Nguồn quặng nghèo này trước đây hầu như bỏ

đi, không sử dụng, trong khi các công ty phải đầu tư

lớn mua sắm thiết bị, tổ chức khai thác xuống sâu để lấy

quặng giàu. Vì vậy, cần phải nâng cao năng lực tuyển

và làm giàu quặng apatit.

Có nhiều nghiên cứu được tiến hành để có thể làm

giàu quặng apatit. Dựa trên thực tiễn công nghiệp đã

chứng minh rằng việc chế biến photphat tự nhiên với

hàm lượng P2O5 ít nhất 28% bằng axít sulfuric và ít nhất

24% bằng axít nitric là hợp lý về mặt kinh tế trong sản

xuất phân bón chứa phốtpho [1]. Trong các trường

hợp khác, cần sử dụng các phương pháp làm tăng hàm

lượng thành phần mục tiêu bằng cách làm giàu cơ học,

rửa, tuyển nổi hoặc nung. Khó khăn của quá trình làm

giàu nằm ở chỗ các tạp chất đan xen dầy đặc với các

khoáng chứa phốtpho, điều này giảm hiệu suất của

phương pháp tách phân đoạn cũng như phương pháp

tuyển nổi.

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu trang 1

Trang 1

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu trang 2

Trang 2

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu trang 3

Trang 3

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu trang 4

Trang 4

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu trang 5

Trang 5

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu trang 6

Trang 6

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu trang 7

Trang 7

pdf 7 trang baonam 6160
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu

Nghiên cứu tính chất quặng Apatit nghèo và động học quá trình xử lý axít nguyên liệu
Chuyên đề I, tháng 3 năm 202190
TÓM TẮT 
Thành phần hóa học, tính chất hóa lý của quặng apatit nghèo Lào Cai được nghiên cứu. Các phương 
pháp phân tích hiện đại như SEM-EDX, XRD, TGA/DSC/DTG, BET được sử dụng trong nghiên cứu đã 
xác định được quặng apatit có thành phần P2O5 hữu ích là 13,5%, tạp chất chính là silic đioxit 32,5%, đồng 
thời đã xác định được thành phần pha, quá trình phân hủy nhiệt, diện tích bề mặt cũng như thể tích lỗ xốp 
của mẫu nguyên liệu. Nghiên cứu động học của quá trình phân hủy nguyên liệu bằng axít đã xác định được 
phản ứng có bậc 1, một số thông số tối ưu của quá trình đã được lựa chọn như tốc độ khuấy, nồng độ axít 
và nhiệt độ.
Từ khóa: Apatit nghèo, động học, tính chất hóa lý, axít.
Nhận bài: 16/3/2021; Sửa chữa: 24/3/2021; Duyệt đăng: 26/3/2021.
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUẶNG APATIT NGHÈO VÀ 
ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ AXÍT NGUYÊN LIỆU 
Bùi Đình Nhi* 
Minh Thị Thảo 
Phạm Đức Anh 1,2
(1)
1. Mở đầu
Quặng apatit Việt Nam tập trung ở khu vực tỉnh 
Lào Cai với tổng trữ lượng lên tới hơn 2 tỷ tấn, thời 
gian khai thác khoảng trên 20 năm. Hiện tại, quặng 
apatit không được phép xuất khẩu, chủ yếu cung cấp 
cho sản xuất lân, phốt pho vàng trong nước. Với tình 
hình khai thác và sử dụng như hiện nay, quặng apatit 
giàu sẽ cạn kiệt nhanh chóng. Theo đánh giá, trữ lượng 
quặng nghèo chiếm khoảng 60% tổng trữ lượng quặng 
apatit. Nguồn quặng nghèo này trước đây hầu như bỏ 
đi, không sử dụng, trong khi các công ty phải đầu tư 
lớn mua sắm thiết bị, tổ chức khai thác xuống sâu để lấy 
quặng giàu. Vì vậy, cần phải nâng cao năng lực tuyển 
và làm giàu quặng apatit. 
Có nhiều nghiên cứu được tiến hành để có thể làm 
giàu quặng apatit. Dựa trên thực tiễn công nghiệp đã 
chứng minh rằng việc chế biến photphat tự nhiên với 
hàm lượng P2O5 ít nhất 28% bằng axít sulfuric và ít nhất 
24% bằng axít nitric là hợp lý về mặt kinh tế trong sản 
xuất phân bón chứa phốtpho [1]. Trong các trường 
hợp khác, cần sử dụng các phương pháp làm tăng hàm 
lượng thành phần mục tiêu bằng cách làm giàu cơ học, 
rửa, tuyển nổi hoặc nung. Khó khăn của quá trình làm 
giàu nằm ở chỗ các tạp chất đan xen dầy đặc với các 
khoáng chứa phốtpho, điều này giảm hiệu suất của 
phương pháp tách phân đoạn cũng như phương pháp 
tuyển nổi.
Tại Việt Nam, nghiên cứu tuyển quặng apatit loại 
III nghèo ở các bãi chứa bằng thuốc tập hợp thế hệ mới 
(dạng Ankyl succinat) của Viện Hóa học Công nghiệp 
Việt Nam chế tạo cho kết quả đạt hàm lượng P2O5 
trong tinh quặng ≥32%, thực thu ≥ 70% [2]. Nghiên 
cứu lựa chọn sơ đồ hợp lý để tuyển quặng Apatit loại III 
nghèo có hàm lượng P2O5 nguyên khai dưới mức thiết 
kế (α <14%) thu được sản phẩm quặng tinh đạt tiêu 
chuẩn sản xuất phân bón quy mô phòng thí nghiệm 
được Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam thực hiện [3]. 
Trên thế giới cũng có nhiều phương pháp làm giàu 
quặng photphat được nghiên sử dụng dung dịch axit 
hữu cơ yếu: acetic, citric, formic [4], succinic, lactic 
[5] Phương pháp công nghệ sinh học – sử dụng dung 
dịch nuôi cấy Candida lipolytica VKM U-160 hòa tan 
chọn lọc canxit [6] thu được một lượng photphat đậm 
đặc (30,5 - 33,4%). Tuy nhiên các phương pháp này 
chưa có ứng dụng thực tế.
Các phương pháp sử dụng các axít khoáng mạnh 
như axít sulfuric [7], axít nitric [8], axít photphoric [9], 
hay các phương pháp kết hợp các axít khoáng mạnh 
như phương pháp axít photphoric-nitric, phương pháp 
axít photphorosulfuric, phương pháp axít photphoric 
1 Khoa Công nghệ Hóa học và Môi trường, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì
2 Trung tâm Tư vấn và Công nghệ môi trường – Tổng cục Môi trường
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Chuyên đề I, tháng 3 năm 2021 91
amoni [10]Các phương pháp này cho hiệu quả cao, 
thu nhận được các loại phân bón chủng loại và hàm 
lượng thành phần đích đa dạng. Tuy nhiên, để thực 
hiện được các phương pháp này thì yếu tố tiên quyết 
cần phải xác định rõ thành phần, tính chất của nguyên 
liệu đầu vào và cần phải xác định rõ động học của quá 
trình phân hủy, từ đó có thể lựa chọn được các điều 
kiện phân hủy cũng như thiết bị phù hợp và đây cũng 
là mục tiêu của nghiên cứu.
2. Thực nghiệm
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng của nghiên cứu là quặng nghèo Lào Cai 
(với hàm lượng P2O5 < 15%).
Nguyên liệu quặng thô gồm các mảnh không đều 
có kích thước 120 - 150 mm, được nghiền trên máy 
nghiền bi. Tất cả các nghiên cứu tiếp theo được thực 
hiện với quặng đã nghiền nhỏ, chúng ta sẽ gọi một cách 
có điều kiện là “bột photphorit”.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp phân tích một số tính chất hóa 
lý của vật liệu
Thành phần nguyên tố và hình thái của mẫu được 
xác định trên hệ thống thiết bị kính hiển vi điện tử 
quét kết hợp phổ tán sắc năng lượng tia X (SEM-EDX) 
(Model JSM - IT200, đầu dò hãng Oxford). 
Phân tích phổ hồng ngoại của mẫu được tiến hành 
trên thiết bị quang phổ hồng ngoại FTIR (Model Cary 
630 Series).
Thành phần pha của mẫu ... luminosilicat và các tạp chất 
có chứa sắt, mặc dù tổng hàm lượng Fe2O3 và Al2O3 đạt 
~ 3%.
Khi hòa bột photphorit này vào trong axit tạo ra 
huyền phù có độ nhớt cao, tốc độ dịch chuyển thấp. 
Nguyên nhân của điều này là do trong thành phần của 
photphorit nghiên cứu có lẫn tạp chất của khoáng sét. 
Trường hợp này cho phép chúng tôi giả định rằng các 
tạp chất sắt và nhôm silicat có trong bột photphorit 
được đại diện bởi khoáng sét bentonit, thành phần 
chính của nó là montmorillonite, tương ứng với công 
thức chung (K,Na)x(Mg,Fe,Al)2(Si4O10)(OH)2.nH2O, 
trong đó x <1. Tính năng đặc trưng của nó là trương nở 
trong môi trường nước, dẫn đến thay đổi độ nhớt và 
cấu trúc của huyền phù.
Cấu trúc tương tự của huyền phù nước dựa 
trên khoáng vật tự nhiên đất sét bentonit chứa 42% 
montmorillonite đã được ghi nhận khi sử dụng làm 
chất phụ gia điều chỉnh cho amoni nitrat nhằm mục 
đích tăng tính chất thương mại của nó: độ bền của hạt, 
pha và độ ổn định nhiệt [11].
Giản đồ XRD của các mẫu bột photphorit khô 
và ngâm trong nước 12 giờ ở nhiệt độ 25 °C là giống 
hệt nhau (Hình 2), ngoại trừ hai pic biến mất trong 
quá trình ngâm trong vùng có góc nhỏ 2θ = 8 ÷ 10. 
Đây cũng là một dấu hiệu gián tiếp cho thấy sự hiện 
diện của montomorillonite trong thành phần của 
mẫu phosphorit được nghiên cứu. Một số tác giả 
▲Hình 1. Giản đồ XRD của bột photphorit ▲Hình 2. Giản đồ XRD của bột photphorit khô và sau ngâm 
nước 12h
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Chuyên đề I, tháng 3 năm 2021 93
[12] cũng chỉ ra sự xuất hiện của đỉnh trong vùng các 
góc tán xạ nhỏ (2θ ≈ 8) khi có sự hiện diện của pha 
montmorillonite.
Do đó, bằng các dấu hiệu gián tiếp, sự hiện diện 
của pha thứ ba, montmorillonite, đã được tiết lộ trong 
thành phần của bột phosphorit nghiên cứu. Theo kết 
quả phân tích nhiễu xạ tia X, khoáng photphat của 
quặng nghiên cứu có cấu trúc hiđroxycacbonatapatit 
thuộc hệ lục phương với các thông số ô đơn vị là a = b 
= 9,38 Å, c = 6,89 Å. Tạp chất chính là α-thạch anh có 
cấu trúc tam giác, thông số ô đơn vị là a = 4,9133Å, c 
= 5,4053Å.
3.1.3. Thành phần pha của bột photphorit
Để xác nhận kết quả phân tích pha XRD, tiến hành 
thực hiện phân tích nhiệt mẫu bột photphorit, khối 
lượng đã cân được nung trong chén bạch kim trong 
môi trường Argon đến nhiệt độ 1.600 °C với tốc độ gia 
nhiệt tuyến tính 20°/phút. Các đường cong kết quả thể 
hiện trong Hình 3 minh họa bốn giai đoạn giảm trọng 
lượng đối với mẫu bột phosphorit. 
Ở giai đoạn đầu, trong khoảng nhiệt độ 30 - 220 
°C, mẫu mất 0,64% khối lượng, kèm theo hiệu ứng thu 
nhiệt với đỉnh ở 94 °C. Việc giảm trọng lượng không 
đáng kể là do việc loại bỏ nước hấp phụ và nước liên kết 
có trong mẫu, kết quả cũng cho thấy khả năng hút ẩm 
thấp của bột photphorit.
▲Hình 3. Giản đồ nhiệt TGA/DSC/DTG của bột photphorit 
Ở giai đoạn thứ hai, trong khoảng 251 - 584 °C, khối 
lượng hao hụt là 2,71% khối lượng mẫu. Hiệu ứng tương 
ứng với điểm uốn ở nhiệt độ 447 °C có liên quan đến sự 
phân hủy các tạp chất chứa nitơ và canxi hiđroxit trong 
cấu trúc của hiđroxycacbonat apatit thành ôxít canxi và 
nước, và sự chuyển đổi của nó thành apatit cacbonat.
Ở giai đoạn thứ ba, trong khoảng 675 - 1145 °C 
với đỉnh ở 836 °C, mẫu có độ hao hụt lớn nhất, lên tới 
5,23% khối lượng mẫu. Nguyên nhân là do, ở giai đoạn 
này, sự phân hủy các tạp chất cacbonat xảy ra và loại bỏ 
sản phẩm phân hủy (CO2) vào pha khí. Trong trường 
hợp này, cacbonat apatit chuyển thành tricalcium 
phosphate.
Ở giai đoạn thứ tư, trong khoảng 1490 - 1569 °C, 
mẫu mất 2,64% trọng lượng ban đầu. Hiệu ứng quan 
sát được trong khoảng 1516 - 1542 °С với cực đại ở 
1534 °C, tương ứng với việc giảm một phần thành phần 
photphat của mẫu với cacbon khi có mặt thạch anh theo 
phản ứng 2Ca5(PO4)3F + 15C + 6SiO2 = 3P2 + 15CO + 
3(3CaO.2SiO2) + CaF2, phù hợp với kết quả phân tích 
thành phần nguyên tố theo phổ tán xạ năng lượng tia X 
và kết quả phân tích CHNS của bột photphorit.
Việc không có hiệu ứng thu nhiệt rõ rệt trong phần 
nhiệt độ cao của giản đồ nhiệt cho thấy α-thạch anh 
(thành phần của bột photphorit) nóng chảy ở nhiệt độ 
trên 1600 °C.
Ảnh hưởng của quá trình phân hủy nhiệt đến các 
đặc điểm cấu trúc của bột photphorit được đưa ra ở 
Bảng 4.
Bảng 4. Sự thay đổi đặc điểm cấu trúc của bột photphorit 
theo nhiệt độ phân hủy
Nhiệt độ, oC Diện tích bề mặt, 
m2/g
Thể tích lỗ xốp, 
cm3/g
100 8,51 0,0137
200 9,40 0,0147
300 9,49 0,0151
400 10,5 0,0170
600 8,23 00140
Với việc tăng nhiệt độ phân hủy từ 100 - 400oC dẫn 
đến việc tăng diện tích bề mặt từ 8,51 lên 10,5 m2/g và 
thể tích lỗ xốp từ 0,0137 lên 0,0170 cm3/g. Điều này 
được giải thích là do khi tăng nhiệt độ đến 400oC dẫn 
đến việc loại bỏ nước hấp phụ và nước liên kết ra khỏi 
mẫu nguyên liệu. Sau đó nếu tiếp tục tăng nhiệt độ phân 
hủy lên 600oC thì diện tích bề mặt và thể tích lỗ xốp 
giảm xuống còn 8,23 m2/g và 0,0140 cm3/g tương ứng. 
Điều này là do tăng nhiệt độ đến 600oC sẽ dẫn đến phá 
hủy các mao quản của thành phần khoáng sét trong 
mẫu nguyên liệu. Kết quả thu được cũng tương đồng 
với kết quả phân tích nhiệt TGA/DSC/DTG ở trên.
3.2. Phân hủy axít nguyên liệu bột photphorit
3.2.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt và chế độ thủy 
động học đến quá trình phân hủy axít bột photphorit
Tiêu chí để lựa chọn chế độ khuấy trộn thủy động 
lực học là sự phân bố đồng đều các hạt rắn của nguyên 
liệu khoáng trong thể tích của huyền phù. Các nhóm 
nguyên liệu phân chia theo kích thước tiến hành phân 
hủy bằng axít ở các điều kiện giống nhau với tốc độ 
khuấy thay đổi từ 50 - 190 vòng/phút. Quá trình phân 
hủy bột photphorit được thực hiện ở nhiệt độ 20°C 
trong 10 phút với lượng dư axít nitric 20% so với lượng 
cân bằng của nó. Axít dư được tính toán có tính đến 
Chuyên đề I, tháng 3 năm 202194
hàm lượng tạp chất canxi và magiê trong thành phần 
bột photphorit. Nồng độ axít ban đầu là 0,1 M. Sự phụ 
thuộc hệ số phân hủy axit bột phosphorit (Кр) vào tốc 
độ khuấy được đưa ra ở Hình 4 cho hai nhóm nguyên 
liệu: nhóm 2 (kích thước 0,5 - 1,0 mm) và nhóm 5 (0,09 
- 0,18 mm).
Kết quả từ Hình 4 cho thấy, hệ số phân hủy của mẫu 
thử thực tế không phụ thuộc vào cỡ hạt trong phạm vi 
nghiên cứu và giá trị đó gần như là tương đồng ở tốc 
độ khuấy huyền phù khoảng 170 - 190 vòng/phút. Do 
đó, tất cả các nghiên cứu sâu hơn về sự phân hủy bột 
photphorit sẽ được tiến hành ở tốc độ khuấy 180 vòng/
phút để đảm bảo chế độ thủy động lực học của quá 
trình phân hủy.
▲Hình 4. Sự phụ thuộc hệ số phân hủy bột photphorit kích 
thước khác nhau vào tốc độ khuấy (Nhóm 2 - kích thước 0,5 - 
1,0 mm; Nhóm 5 - kích thước 0,09 - 0,18 mm)
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ axít và nhiệt độ đến 
quá trình phân hủy bột photphorit
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axít đến tốc 
độ phân hủy bột photphorit, tiến hành phân hủy nguyên 
liệu với lượng dư 20% axít nitric có nồng độ 0,01 M, 0,02 
M, 0,1 M, 0,2 M, 0,5 M và 1 M ở nhiệt độ 20°C. Bằng 
phương pháp đồ thị có thể xác định phản ứng phân hủy 
axít bột photphorit có bậc 1 khi sự phụ thuộc ln(CH0+/
CH+) = f(τ) là một đường thẳng (Hình 5).
▲Hình 5. Sự phụ thuộc ln(CH0+/CH+) vào thời gian trong 
khoảng nồng độ axít nitric 0,01 - 1,0M ở nhiệt độ 20°C
Từ đồ thị hình 5, dựa vào phương trình các đường 
thẳng với hằng số tương quan R > 0,999 có thể xác định 
được hằng số tốc độ phản ứng quá trình phân hủy axít 
bột photphorit phụ thuộc vào nồng độ axít (Bảng 5).
Bảng 5. Ảnh hưởng của nồng độ axit nitric đến hằng số tốc 
độ phản ứng phân hủy bột photphorit
Nồng độ axít nitric, M Hằng số tốc độ phản ứng 
k, s-1
0,01 2,76.10-3
0,02 4,56.10-3
0,1 7,97.10-3
0,2 8,01.10-3
0,5 7,32.10-3
1,0 6,14.10-3
Dựa vào kết quả thu được có thể thấy rằng khi tăng 
nồng độ axít từ 0,01 - 0,1M thì hằng số tốc độ phản ứng 
tăng mạnh từ 2,76.10-3 s-1 lên 7,97.10-3 s-1, sau đó tiếp 
tục tăng nồng độ axit lên 0,2M thì hằng số tốc độ phản 
ứng tăng rất ít, thậm chí còn giảm nếu tiếp tục tăng 
nồng độ lên 0,5 và 1,0M. Điều này có thể là do khi nồng 
độ axít tăng lên quá cao sẽ dẫn đến việc hòa tan các tạp 
chất có trong bột photphorit. Để chứng minh cho việc 
khi tăng nồng độ axít sẽ dẫn đến việc hòa tan thêm các 
tạp chất có trong bột photphorit, tiến hành nghiên cứu 
xác định hàm lượng ôxít sắt và nhôm được hòa tan vào 
trong dung dịch phản ứng với các nồng độ axit nitric 
khác nhau, kết quả được đưa ra ở Hình 6.
▲Hình 6. Ảnh hưởng của nồng độ axít nitric đến sự hòa tan 
oxit nhôm và sắt ở nhiệt độ 30oC
Dựa vào kết quả Hình 6 cho thấy, trong khoảng 300 
giây kể từ khi bắt đầu phân hủy photphorit bằng axit 
nitric 0,1 M, việc hòa tan ôxít sắt và nhôm trên thực 
tế đã hoàn thành, nồng độ của chúng trong pha lỏng 
tương ứng không vượt quá 15% và 17% hàm lượng ban 
đầu của chúng trong nguyên liệu thô. Khi nồng độ axít 
nitric tăng lên 5 M, quá trình tách tạp chất được tăng 
cường, nồng độ của oxit sắt và nhôm trong pha lỏng 
trong cùng một thời gian (300 giây) là 25% và 27% 
tương ứng, sau đó nó tiếp tục tăng nhẹ và đến cuối quá 
trình tách chiết P2O5 (1200 giây) tiệm cận 28% và 31%.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Chuyên đề I, tháng 3 năm 2021 95
Như vậy, khi tăng nồng độ axit sẽ dẫn đến việc tăng 
hàm lượng tạp chất trong dung dịch, từ đó ảnh hưởng 
đến hằng số tốc độ phản ứng, như vậy nồng độ axít 
nitric là 0,10M được lựa chọn cho quá trình phân hủy 
bột photphorit.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ 
phân hủy bột photphorit, tiến hành phân hủy nguyên 
liệu với lượng dư 20% axít nitric có nồng độ 0,1 M ở 
nhiệt độ 20 - 50°C. 
Hằng số tốc độ phản ứng quá trình phân hủy axít 
bột photphorit phụ thuộc vào nhiệt độ được đưa ra ở 
bảng 6. Dựa vào kết quả thu được có thể thấy rằng khi 
phân hủy bột photphorit bằng axít nitric nhiệt độ tăng 
sẽ làm tăng hằng số tốc độ phản ứng. Hằng số tốc độ 
phản ứng tăng mạnh từ 7,97.10-3 lên 22,3.10-3 khi tăng 
nhiệt độ từ 20 oC lên 30 oC, sau đó tiếp tục tăng nhiệt độ 
lên 40, 50 oC thì hằng số tốc độ phản ứng tăng với mức 
độ thấp hơn tương ứng là 29,1.10-3, 33,8.10-3 s-1.
Bảng 6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ phản 
ứng phân hủy bột photphorit
Nhiệt độ, oC Hằng số tốc độ phản ứng 
k, s-1
20 7,97.10-3
30 22,3.10-3
40 29,1.10-3
50 33,8.10-3
Điều này có thể giải thích tương tự như đối với tăng 
nồng độ axít nitric, vì khi tăng nhiệt độ lên thì ngoài 
tốc độ thu hồi sản phẩm đích tăng lên thì đi kèm với 
đó là sự hòa tan nhanh chóng của các tạp chất có trong 
nguyên liệu. Tiến hành tương tự nghiên cứu xác định 
hàm lượng ôxít sắt và nhôm được hòa tan vào trong 
dung dịch phản ứng ở nhiệt độ 50oC theo thời gian 
(Hình 7) thì thấy rằng sự hòa tan ôxít sắt và nhôm ở 
▲Hình 7. Sự hòa tan ôxít nhôm và sắt vào dung dịch phản 
ứng ở nhiệt độ 50oC theo thời gian
nhiệt độ 50oC tăng lên hơn 2 lần so với ở nhiệt độ 30oC, 
sau 1200 giây phản ứng hàm lượng ôxít sắt và nhôm 
hòa tan trong dung dịch phản ứng lần lượt là 70, 74%.
Do vậy, để thu hồi sản phẩm có đặc tính kỹ thuật 
mong muốn thì nhiệt độ của phản ứng phân hủy axít 
nitric bột photphoric duy trì ở 30oC là thích hợp.
4. Kết luận 
Phân tích thành phần hóa học của quặng Apatit 
nghèo cho thấy mẫu nghiên cứu thuộc loại nguyên liệu 
nghèo photphat - thành phần P2O5 hữu ích là 13,5%, 
tạp chất chính là silic đioxit ở cuối quá trình là 32,5%. 
Việc nung nguyên liệu giúp loại bỏ gần như hoàn toàn 
các tạp chất hữu cơ nitơ và cacbon, điều này sẽ tránh 
tạo bọt trong quá trình xử lý axít nguyên liệu.
Bằng các phương pháp phân tích hiện đại như 
XRD, TGA/DSC/DTG, BET đã xác định được 
cấu trúc cụ thể của mẫu quặng Apatit nghèo gồm 
hiđroxycarbonatapatit, α-thạch anh và montmorillonite. 
Đã nghiên cứu động học quá trình xử lý nguyên liệu 
bằng axít, các thông số tối ưu của quy trình công nghệ 
được xác định gồm tốc độ khuấy 180 vòng/phút, nồng 
độ axit 0,1M và nhiệt độ 30oC■
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Isil Aydin, Determination of mineral phosphate species 
in sedimentary phosphate rock in Mardin, SE Anatolia, 
Tyrkey by sequential extraction, Microchem. J. – 2009. – 
Vol. 91. – P. 63–69.
2. Nguyễn Thị Minh, Nghiên cứu tuyển quặng apatit loại III 
nghèo ở các bãi chứa bằng thuốc tập hợp thế hệ mới (dạng 
Ankyl succinat), Đề tài cấp Bộ công thương, 2019.
3. Phạm Thị Minh, Nghiên cứu tuyển quặng Apatit loại III 
nghèo có hàm kượng P2O5 dưới mức thiết kế, Đề tài Công 
ty Mỏ - Incodemic, 2002.
4. Zafar, Z. I. Selective leaching of calcareous phosphate rock 
in formic acid: optimisation of operating conditions, Miner. 
Eng. – 2006. – Vol. 19 (14). – P. 1459–1461.
5. Heidarpour, T. Processing of Dalir phosphate samples 
using leaching method, Department of Mining & Metal. 
Eng. – 2009.
6. Пат. 2097139 Российская Федерация, МПК 6 B 03 
B 7/00. Способ обогащения карбонатсодержащего 
фосфатного сырья, № 96115100/03; заявл. 13.08.96; 
опубл. 10.01.98, Бюл. № 1. 264.
7. Ангелов, А. И. Переработка региональных 
фосфоритов в квалифицированные фосфорные 
удобрения, Хим. пром-сть. – 2016. – № 11. – С. 18–26.
8. Бруцкус, Е. Б. Получение сложных удобрений из 
фосфоритов Чилисайского месторождения, Хим. 
пром-сть. – 2016. – № 12. – С. 22–23.
9. Jambor, Y. Kinetika rozkladu Kola-apatitu kuselinou 
dusicnou, Chemicky pramysl. – 1984. – Vol. 34/59. – № 
6. – P. 289.
Chuyên đề I, tháng 3 năm 202196
10. Алимов, У. К. Получение концентрированных 
фосфорсодержащих удобрений путем разложения 
пылевидной фракции фосфоритов Центральных 
Кызылкумов частично аммонизированной 
экстракционной фосфорной кислотой, Хим. пром-
сть. – 2008. – № 5. – С. 248–255.
11. Почиталкина, И. А. Кремнийсодержащие природные 
модификаторы аммиачной селитры, Хим. 
технология. – 2012. – № 11. – C. 455–460.
12. Горобинский, Л. В. Pt-содержащие катализаторы 
окисления СО на основе слолбчатых глин, Кинетика 
и катализ. – 2006. – Т. 47, № 3. – С. 402–407.
RESEARCH ON THE PROPERTIES OF POOR APATITE ORE AND 
KINETICS OF ACID TREATMENT OF RAW MATERIAL
Bui Dinh Nhi*, Minh Thi Thao
Faculty of Chemical Technology and Environment, Viet Tri Industrial University
Pham Duc Anh
Center for Environmental Consultancy and Technology – VietNam Environmental Administration
ABSTRACT
Chemical composition, physical and chemical properties of poor Apatite ore in Lao Cai were studied. 
Modern analytical methods such as SEM-EDX, XRD, TGA/DSC/DTG, BET used in the study have identified 
that Apatite ore has useful P2O5 content of 13.5% and main impurity silic dioxide of 32,5%, and the phase, 
the thermal decomposition process, the surface area as well as the pore volume of the material sample have 
also determined. Kinetic studies have identified first-order reaction, some optimal process parameters have 
been selected such as stirring speed, acid concentration and temperature.
Key words: Poor apatite, kinetics, physicochemical properties, acid.

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_tinh_chat_quang_apatit_ngheo_va_dong_hoc_qua_trin.pdf