Hoàn thiện công nghệ và thiết bị xử lý chất thải rắn chứa phospho của ngành công nghiệp chế biến sâu quặng apatit thành sản phẩm có giá trị, qui mô 10.000 tấn/năm

Quá trình sản xuất phụ gia thức ăn chăn nuôi dicalcium phosphat (DCP) - một trong những quá trình công nghiệp chế biến sâu quặng apatit, tạo ra sản phẩm phụ là monocalcium phosphat (hay còn gọi lân trắng). Sản phẩm phụ này có hàm lượng P2O5 tương đối cao (trên 20%), có thể sử dụng làm nguyên liệu chứa phospho trong sản xuất phân bón NPK. Tuy nhiên, những nhược điểm của loại nguyên liệu này là bị vón cục trong quá trình phối liệu trong sản xuất NPK, độ pH thấp làm phân hủy ure. Vì vậy, phụ phẩm monocalcium phosphat của nhà máy sản xuất DCP, dù có giá bán thấp cũng khó tiêu thụ được nên bị tồn đọng nhiều tại các nhà máy DCP và trở thành phế thải rắn - nguồn phát sinh bụi và nước thải chứa axit và hợp chất phospho.

Theo số liệu thu được từ thực tiễn, sản xuất một tấn DCP phát sinh khoảng 0,3 - 0,4 tấn sản phẩm phụ lân trắng. Việt Nam có hai nhà máy sản xuất DCP, với tổng công suất thiết kế là 100.000 tấn/năm. Tổng công suất sản xuất DCP của hai nhà máy này hiện nay khoảng 50.000 - 60.000 tấn/năm. Có nghĩa là, mỗi năm ngành công nghiệp chế biến sâu apatit thành DCP tạo ra 15.000 - 20.000 tấn lân trắng. Do đặc tính dễ bết và dễ vón cục nên chỉ một phần rất nhỏ sản phẩm phụ này được tận dụng làm nguyên liệu cho một số quá trình chế biến phân bón. Còn lại khoảng 13.000 - 15.000 tấn trở thành phế thải rắn gây ô nhiễm môi trường. Sắp tới, công suất sản xuất của hai nhà máy DCP được nâng lên, lượng phế thải rắn chứa phospho sẽ ngày càng nhiều, có thể lên đến 30.000 tấn/năm. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng nguyên liệu sản xuất phân bón NPK của nước ta vào khoảng 4 triệu tấn/năm và tiếp tục tăng khi các dây chuyền sản xuất NPK được xây dựng thêm. Kéo theo đó, nhu cầu nguồn nguyên liệu chứa phospho cho quá tình sản xuất NPK cũng rất cao. Nguyên liệu chứa phospho để sản xuất phân bón NPK có nhiều loại như DAP, lân, super lân…Giá nguyên liệu lân để sản xuất NPK trên thị trường hiện nay dao động trong khoảng từ 2,1 - 2,3 triệu VNĐ/tấn, tùy từng thời điểm, nhưng giá nguyên liệu tận thu chỉ khoảng 1,2 triệu VNĐ/tấn.

Trước tình hình thực tế trên, nhằm góp phần chế biến một lượng tương đối lớn phế thải rắn của ngành công nghiệp chế biến quặng apatit thành sản phẩm có giá trị sử dụng cao trong nông nghiệp, nhóm nghiên cứu Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu, Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam do TS. Đỗ Thanh Hải đứng đầu đã đề xuất thực hiện Dự án: “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị xử lý chất thải rắn chứa phospho của ngành công nghiệp chế biến sâu quặng apatit thành sản phẩm có giá trị, qui mô 10.000 tấn/năm”. Dự án này không chỉ góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường cho các cơ sở sản xuất mà con góp phần nâng cao giá trị cho quặng apatit và lợi ich kinh tế cho các doanh nghiệp chế biến sâu quặng apatit.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đã thu được một số kết quả như sau:

1. Đã hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý chất thải rắn chứa phospho của ngành công nghiệp chế biến sâu quặng apatit tạo sản phẩm sử dụng được để sản xuất phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp, bao gồm các công đoạn chính:

- Phối trộn nguyên liệu lân trắng với nguyên liệu khác như quặng apatit (loại I, loại II, loại III) và phối trộn với dung dịch xúc tác (là muối của Fe3+ và Cu2+);

- Hỗn hợp nguyên liệu sau khi phối trộn được nghiền ở máy nghiền 3 trục. Tại quá trình nghiền, diễn ra phản ứng giữa axit phosphoric dư với muối phosphate (trong quặng apatit) và phản ứng giữa monocalcium phosphate trong lân trắng với tricalcium phosphate (trong quặng apatit) để tạo dicalcium phosphate. Chính quá trình phản ứng này sẽ làm giảm axit dư, axit tan cho sản phẩm lân trắng.

2. Đã bổ sung thiết bị và hoàn thiện hệ thống dây chuyền thiết bị chế biến lân trắng với công suất 10.000 tấn/năm

3. Đã xử lý 2.027 tấn lân trắng và thu được 3.330 tấn sản phẩm lân sau khi xử lý. Sản phẩm đáp ứng được các yêu cầu:

- Độ ẩm ≤ 10% (so với yêu cầu là ≤ 10%)

- Hàm lượng P2O5 hữu hiệu 18% (so với yêu cầu ≥ 16%)

- Hàm lượng P2O5 tan < 0,6% (so với yêu cầu < 1%)

- Hiệu suất thu hồi P ≥ 97% (so với yêu cầu ≥ 80%)

Dự án thành công đã góp phần đáng kể trong việc giảm chất thải rắn cho các nhà máy sản xuất DCP. Chất thải rắn chứa lân (lân trắng) còn được chế biến thành sản phẩm sử dụng trong sản xuất phân bón với nhu cầu sử dụng rất lớn.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 18459/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)