CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
A. GIỚI THIỆU PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG Phân bón đa dinh dưỡng là loại phân có chứa từ 2 nguyên tố dinh dưỡng đa lượng trở lên.
Phân đa dinh dưỡng: Đạm - Lân - Kali
N 1 1 1 1 1 1 0 0
P2O5 1 1 1,5 1,5 2,5 4 1 1
Phân đa dinh dưỡng: Đạm - Lân Phân đa dinh dưỡng: Lân - Kali Chương 4
K2O 1 1,5 1 1,5 0 0 1 1,5 1
nvhoa102@yahoo.com
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Phân bón đa dinh dưỡng được chia làm 2 nhóm:
- Phân phức hợp: Tổng hợp bằng phản ứng hoá học
- Phân hỗn hợp (phân trộn): Gia công bằng cách
trộn lẫn
B. PHÂN PHỨC HỢP
- Trên cơ sở gia công axit photphoric: amoni photphat
- Phân hủy photphat thiên nhiên bằng axit nitric:
nitrophotphat
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 2
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I. Phân Amoni Photphat
(MAP) +159,82kJ
(DAP) +215,33kJ
(TAP)
I.1. Cơ sở hoá lý của quá trình sản xuất Các phản ứng trung hoà H3PO4 bằng NH3 H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4 H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 H3PO4 + 3NH3 = (NH4)3PO4 Sản phẩm tinh khiết MAP DAP
% N 12,17 21,19
% P2O5 61,71 53,76
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 3
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Cấp độ thương phẩm DAP tiêu chuẩn MAP MAP + DAP
%N - %P2O5 - %K2O 18-46-0 (10 11)-(50 55)-0; 11-52-0 13-52-0; 16-48-0
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 4
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I.2. Các quy trình sản xuất DAP I.2.1. Quy trình sản xuất DAP của TVA S1, S13-tháp rửa khí; R2-thiết bị tiền trung hòa ; T3-thùng chứa; G4-thiết bị tạo hạt; BC5,8-gầu nâng; D6- máy sấy; S7,S11- cyclon; CS9- sàng; GR10- máy nghiền; E12- làm nguội; BC14,15,16- băng tải
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 5
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I.2.2. Quy trình DAP tạo hạt từ bùn của Jacobs- Dorrco
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 6
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I.2.3. Quy trình DAP/NPK của AZF
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 7
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I.3. Các quy trình sản xuất MAP bột: I.3.1. Quy trình Fisons
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 8
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I.3.2. Quy trình Swift
P1, P2, P3: bơm
T4: bể cân bằng
Chi tiết vòi phun 2 chất lỏng
R5: thiết bị phản ứng dạng ống
C6: tháp tạo hạt MAP
S7: tháp rửa khí
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 9
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I.3.3. Quy trình Scottish Agricultural Industries (SAI)
1,6-quạt hút; 2-thiết bị phân ly; 3-thiết bị hấp thu; 4-thiết bị phản ứng sơ cấp; 5-thiết bị phản ứng thứ cấp và tách ẩm; 7,11-băng tải; 8-sàng; 9-máy nghiền; 10-gầu nâng;
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 10
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
II. Phân Nitrophotphat II.1. Các yêu cầu về quặng photphat Cỡ hạt: < 1 mm (đôi khi chấp nhận 4 mm) Hàm lượng SiO2 Tỷ lệ CaO:P2O5 Hàm lượng carbonat Các hợp chất hữu cơ Oxit sắt, nhôm Hàm lượng clorua: < 300 ppmw (đôi khi chấp
nhận 500 ppmw)
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 11
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
II.2. Cơ sở hoá lý của quá trình sản xuất
Các phản ứng đơn giản quá trình phân huỷ quặng
photphat bằng axit nitric:
Ca3(PO4)2 + 4HNO3 → 2Ca(NO3)2 + Ca(H2PO4)2 +20,2Kcal Ca(H2PO4)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H3PO4 +2,05 Kcal Tổng công:
Ca3(PO4)2 + 6HNO3 → 3Ca(NO3)2 + 2H3PO4 +22,25 Kcal Tách các chất không hoà tan bởi HNO3 Trung hoà H3PO4 bởi NH3
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 12
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Quá trình trung hoà H3PO4 bằng NH3 •Tỷ lệ trung hoà 1:1 (pH = 2 – 2,7)
3Ca(NO3)2 + 2H3PO4 + 2NH3 → Ca(H2PO4)2 + 2NH4NO3
+ 2Ca(NO3)2
•Tỷ lệ trung hoà 1:2 (pH = 5 – 6)
3Ca(NO3)2 + 2H3PO4 + 4NH3 → 2CaHPO4 + 4NH4NO3
+ Ca(NO3)2
•Tỷ lệ trung hoà 1:3 (pH = 8,5 – 9)
3Ca(NO3)2 + 2H3PO4 + 6NH3 → Ca3(PO4)2 + 6NH4NO3 Cần phải loại bỏ caxi bằng các cách khác nhau
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 13
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
II.3. Các quy trình sản xuất
II.3.1. Quy trình Odda •Làm lạnh để kết tinh Ca(NO3)2.4H2O (ở 20C tách được 70% Ca(NO3)2; ở -20C -50C tách được 80%Ca(NO3)2). Sau đó đi trung hoà theo phản ứng: 2H3PO4 + Ca(NO3)2 + 4NH3 → CaHPO4 + (NH4)2HPO4 + 2NH4NO3 +66,67 Kcal
•Và chuyển hoá Ca(NO3)2 thành CAN:
Ca(NO3)2 + (NH4)2CO3 → CaCO3 + 2NH4NO3
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 14
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Quy trình nitrophotphat Odda rút gọn
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 15
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
T1 – bể chứa dung dịch P2 – bơm S3 – bể lắng F4 – thiết bị lọc S5 – thiết bị tách
Quy trình tách chất trơ (thiết bị S3 trong quy trình Odda)
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 16
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
II.3.2. Quy trình hỗn hợp axit (Kemira Oy) G9–TB tạo hạt
Spherodizer
E16–làm nguội
tầng sôi
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 17
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Các phản ứng hoá học cơ bản
Tại R1: Ca3(PO4)2 + 6HNO3 → 3Ca(NO3)2 +
2H3PO4 +22,25 Kcal
Tại R2: HNO3 + NH3 → NH4NO3 +22,27 Kcal
H3PO4 + 2NH3 → (NH4)2HPO4 +33,52Kcal 2H3PO4 + Ca(NO3)2 + 4NH3 → CaHPO4 + (NH4)2HPO4 + 2NH4NO3 +66,67 Kcal
Tại R3: Ca(NO3)2 + H2SO4 → 2HNO3 + CaSO4
+9,37 Kcal
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 18
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
II.3.3. Các quy trình khác Tách caxi bằng quá trình thêm muối sunfat
Thay thế một phần axit H2SO4 bằng (NH4)2SO4 hoặc K2SO4
Tách canxi bằng quá trình thêm CO2
NH3 và CO2 được thêm vào để tách CaCO3
Tách canxi bằng quá trình trao đổi ion
Dùng nhựa trao đổi ion chứa K+ để hấp phụ Ca2+, các ion sắt và nhôm. Phóng thích ra K+. Tái sinh nhựa bằng dung dịch KCl.
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 19
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
C. PHÂN HỖN HỢP
Quá trình sản xuất phân hỗn hợp bao gồm:
Tạo hạt bằng hơi nước / nước
Tạo hạt hoá học
Kết tinh giọt nóng chảy
Tạo hạt nén ép
Trộn khô (trộn đơn giản)
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 20
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Bảng hướng dẫn trộn phân
DAP
Nitrat đạm
Đạm urê
Supe lân
Apatit, phosphorit
Tecmô phôtphat
Clorua kali
Sunphat kali
Vôi, tro
Phân chuồng
Sunphat đạm, clorua đạm, phôtphat đạm
+
+
-
-
-
+
0
0
0
0
+
- + +
+ - -
- + +
- - -
- - -
- - -
0 0 0
0 0 +
0 - 0
0 - +
+ + -
-
-
-
+
-
-
-
+
0
+
-
-
-
-
-
+
-
-
-
0
0
-
- 0 0 -
- 0 0 0 0
- 0 + 0 +
- - + 0 +
- - - 0 0
+ - + - +
- + 0 0 +
+ 0 + 0 +
- 0 0 + +
+ + + + +
Sunphat đạm, clorua đạm, phôtphat đạm Nitrat đạm Urê Supe lân Apatit, phosphorit Tecmô phôtphat Clorua kali Sunphat kali DAP Vôi, tro Phân chuồng
+ 0 0 0 0
Trộn được + ; Không trộn được 0 ; Trộn xong bón ngay -
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 21
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
I. Trộn khô (trộn đơn giản tạo phân 3 màu)
Sơ đồ trộn đơn giản gián đoạn
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 22
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Sơ đồ trộn đơn giản liên tục
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 23
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
II. Trộn tạo hạt bằng hơi nước/nước
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 24
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
III. Tính đơn phối liệu cho phân hỗn hợp
Dạng toán 1: Chế tạo phân bón hỗn hợp có tỷ số N:P2O5:K2O = A:B:C từ các loại phân đơn biết trước.
Gọi a, b, c lần lượt là hàm lượng (%) của các chất dinh dưỡng có trong phân bón hỗn hợp.
Gọi x, y, z lần lượt là hàm lượng (%) của các phân đơn ban đầu cần trộn để được phân hỗn hợp.
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 25
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Hàm lượng (%) các chất dinh dưỡng trong mỗi loại phân đơn ban đầu được ký hiệu như sau:
Chất dd
N
P2O5
K2O
Phân
Phân đơn 1
a1
b1
c1
Phân đơn 2
a2
b2
c2
Phân đơn 3
a3
b3
c3
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 26
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Moái lieân heä giöõa caùc thoâng soá: a = a1.x/100 + a2.y/100 + a3.z/100 b = b1.x/100 + b2.y/100 + b3.z/100 c = c1.x/100 + c2.y/100 + c3.z/100 a/b = A/B a/c = A/C x + y + z = 100 Ví duï 1: Cheá taïo phaân boùn hoãn hôïp coù tyû soá N:P2O5:K2O = 2:2:1 töø ba loaïi phaân ñôn sau: Photphat amon (14%P2O5, 2,5%N), sulfat amon (21%N) vaø muoái kali sunfat (42%K2O)
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 27
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Dạng toán 2: Nếu trong trường hợp yêu cầu đặt ra không phù hợp với hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng trong phân bón hỗn hợp, thì sẽ tính như sau: - Gọi n, p, k là hàm lượng N, P2O5, K2O trong phân đơn ban đầu - Gọi N, P, K là hàm lượng N, P2O5, K2O cần có trong phân hỗn hợp. C – Trọng lượng chất trơ cần bổ sung để đưa hỗn hợp đạt đến 1 đơn vị trọng lượng Như vậy, để chế tạo 1 tấn (1T) phân hỗn hợp sẽ chứa 1 lượng sau đây các thành phần:
C + N/n + P/p + K/k = 1T
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 28
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Ví dụ 2:
Chế tạo phân bón hỗn hợp N-P2O5-K2O = 5-10-10 từ ba loại phân đơn sau: superphotphat đơn (20%P2O5), sulfat amon (20,5%N) và muối kali clorua (60%K2O)
Ví dụ 3:
Chế tạo phân bón hỗn hợp N-P2O5-K2O = 10-10-10
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 29
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Dạng toán 3: Khi dùng phân phức hợp để chế tạo phân hỗn hợp cần phải cân bằng các cấu tử dinh dưỡng trong phân phức hợp, từ đó lựa chọn chất bổ sung hợp lý cho phân hỗn hợp.
Ví dụ 4:
Chế tạo phân bón hỗn hợp N-P2O5-K2O = 10-20-20 từ mono amon photphat (11%N, 48%P2O5) muối KCl (60%K2O) và chất thứ 3.
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 30
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Tỷ lệ N:P2O5 trong mono amon photphat 11:48 = 0,23
Tỷ lệ N:P2O5 yêu cầu trong phân hỗn hợp 10:20 =0,5
Vì vậy, xem mono amon photphat là nguồn cung cấp P2O5 và cần phải bổ sung cho hỗn hợp bằng những hợp chất có chứa đạm.
Để chế tạo 1T phân hỗn hợp thì:
Trọng lượng monoamonphotphat : P/p = 20/48 =0,417T
Trọng lượng muối KCl:
K/k =20/60=0,333T
Phần còn lại:
1-(0,417+0,333)=0,25T
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 31
CHƯƠNG IV: PHÂN BÓN ĐA DINH DƯỠNG
Trong monoamonphotphat đã chứa 11.0,417 = 4,6%N, do đó phải bổ sung (10 – 4,6) = 5,4%N
Hàm lượng cực tiểu của đạm cần phải có trong chất thứ 3 là 5,4:0,25 = 21,6% > %N trong SA phải bổ sung đạm bằng amoni nitrat hoặc ure.
Chương 4 nvhoa102@yahoo.com 32
