Đề tài: Tình hình khai thác và sử dụng quặng phốtphat trên thế giới

ĐỀ TÀI

Tình hình khai thác và

sử dụng quặng

phốtphat trên thế giới

1. më ®Çu

QuÆng ph«tphat lµ nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n vµ c¸c s¶n phÈm hãa chÊt chøa l©n. N−íc ta còng may m¾n nh− mét sè n−íc kh¸c trªn thÕ giíi cã tr÷ l−îng ®¸ng kÓ vÒ lo¹i quÆng quý nµy. Tuy nhiªn chÊt l−îng quÆng ë c¸c vïng, thËm chÝ ngay trong mét khu má còng rÊt kh¸c nhau.

Nh»m t×m nh÷ng h−íng chÕ biÕn c¸c lo¹i quÆng ph«tphat nµy mét c¸ch hîp lý vµ cã hiÖu qu¶, chóng t«i xin ®iÓm l¹i c¸ch ph©n chia vµ xÕp lo¹i c¸c lo¹i quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi; so s¸nh tr÷ l−îng quÆng ë tõng khu vùc; giíi thiÖu t×nh h×nh khai th¸c vµ c¸c ph−¬ng ph¸p lµm giµu mét sè lo¹i quÆng ph«tphat ®iÓn h×nh ë c¸c n−íc; h−íng sö dông quÆng ph«tphat ë nh÷ng n−íc s¶n xuÊt vµ c¸c n−íc nhËp khÈu quÆng; kinh nghiÖm sö dông vµ chÕ biÕn hîp lý mét sè lo¹i quÆng ph«tphat nghÌo ë c¸c n−íc, ®ång thêi liªn hÖ ®Õn t×nh h×nh chÊt l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit ë n−íc ta vµ ®Ò xuÊt h−íng sö dông, chÕ biÕn hîp lý c¸c lo¹i quÆng nµy.

2. Ph©n lo¹i, tr÷ l−îng vµ t×nh h×nh khai th¸c

quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi

2.1. Ph©n lo¹i quÆng ph«tphat

§¸ ph«tphat th−êng chøa c¸c kho¸ng vËt apatit. C¸c má quÆng ph«tphat ®−îc chia thµnh 3 kiÓu chÝnh: trÇm tÝch, macma vµ guano. §Õn nay ng−êi ta ®· biÕt kho¶ng 200 d¹ng kho¸ng vËt ph«tphat, nhiÒu nhÊt lµ hä apatit.

Th«ng th−êng c¸c quÆng ph«tphat nguån gèc macma lµ quÆng apatit, cßn quÆng ph«tphat trÇm tÝch ®a sè lµ ph«tphorit. ë má Lµo Cai, quÆng apatit thùc chÊt lµ mét kiÓu metaph«tphorit trÇm tÝch biÓn nh−ng ®· biÕn chÊt thµnh quÆng apatit, ®−îc Sokolov (1984) xÕp vµo nguån gèc biÕn chÊt.

QuÆng ph«tphat nguån gèc macma (quÆng apatit) th−êng cã kÝch th−íc tinh thÓ lín h¬n 40 micron, c«ng nghÖ tuyÓn thµnh tinh quÆng th−¬ng phÈm lµ c«ng nghÖ cã hiÖu qu¶ kinh tÕ cao h¬n. QuÆng apatit Lµo Cai tuy cã nguån gèc trÇm tÝch nh−ng do bÞ biÕn chÊt nªn kÝch th−íc tinh thÓ floapatit cña metaph«tphorit Lµo Cai xÊp xØ b»ng kÝch th−íc tinh thÓ floapatit cña quÆng apatit-nephelin Khibin (Kola) cã nguån gèc macma, v× vËy còng thuéc lo¹i quÆng khã hßa tan. Zverev vµ Faizullin (1980) chia quÆng apatit thµnh c¸c lo¹i quÆng giµu (trªn 18% P2O5), trung b×nh (8-18% P2O5), nghÌo (5-8% P2O5) vµ rÊt nghÌo (3-5% P2O5).

QuÆng ph«tphorit ®−îc ®Þnh nghÜa kh¸c nhau tïy theo tõng t¸c gi¶. VÒ mÆt ®Þa chÊt th¹ch häc, ph«tphorit lµ mét lo¹i ®¸ trÇm tÝch gåm tõ 33 ®Õn 50% kho¸ng vËt canxi ph«tphat thuéc nhãm apatit ë d¹ng Èn tinh hoÆc vi tinh, cã kiÕn tróc apharit hoÆc kiÕn tróc h¹t oolit, pellit. Tïy theo b¶n chÊt kho¸ng vËt ph«tphat trong ®¸, hµm l−îng P2O5 t−¬ng øng tèi thiÓu lµ 12-18%. Cßn nh÷ng lo¹i quÆng cã hµm l−îng 1- 12% P2O5 ®−îc gäi lµ ®¸ ph«tphat.

C¸c kho¸ng vËt ph«tphat trong ®¸ trÇm tÝch th−êng bÞ biÕn ®æi gi÷a floapatit 3 thay thÕ ®ång h×nh cho 4. Ngoµi ra, Ca2+ còng cã thÓ ®−îc thay thÕ b»ng Na+, Mg2+, vµ F- ®−îc thay thÕ

Ca10(PO4)6F2 vµ cacbonat-floapatit hay francolit, víi CO2- PO3- b»ng OH-.

Sù thay thÕ PO3-

4 b»ng CO2-

3/PO3-

4 bëi CO2-

3 thÓ hiÖn ë nh÷ng biÕn ®æi ®¸ng kÓ vÒ th«ng sè m¹ng a cña tinh thÓ apatit. Khi tØ sè mol CO2- 4 t¨ng tõ 0 ®Õn 0,3 th× a gi¶m xuèng tõ 3,70 ®Õn 3,20 Å (1Å = 10-8 cm). Khi hiÖn t−îng thay thÕ PO3- 3 t¨ng lªn th× kÝch th−íc tinh thÓ kho¸ng vËt ph«tphat sÏ gi¶m ®i, ®é hßa tan cña chóng trong dung dÞch xitrat vµ axit sÏ t¨ng lªn.

§a sè kho¸ng vËt ph«tphat trong quÆng ph«tphorit lµ francolit (møc ®é thay thÕ ph«tphat bëi cacbonat thÊp) vµ floapatit. Th¹ch anh lµ thµnh phÇn ®i kÌm. Cacbonat (®olomit, canxi) th−êng t¹o thµnh hçn hîp c¬ häc hoÆc nÒn xi m¨ng cña quÆng ph«tphat-cacbonat. QuÆng metaph«tphorit Lµo Cai lµ quÆng ph«tphat-cacbonat ë d¹ng hçn hîp francolit hoÆc floapatit víi ®olomit. Do biÕn chÊt vµ phong hãa, mÊt CO2 nªn francolit th−êng biÕn ®æi thµnh floapatit.

QuÆng ph«tphorit cã tuæi cµng cao, cµng bÞ biÕn chÊt nhiÒu th× kÝch th−íc

kho¸ng vËt apatit cµng lín, do ®ã cµng khã hßa tan.

Theo Mc Clellan vµ Saavedra (1986), th«ng sè tinh quang a cña francolit ë c¸c quÆng ph«tphorit cæ tuæi TiÒn Cambri-Cambri b»ng 9,35-9,39Å, trong khi ph«tphorit tuæi Kainozoi cã gi¸ trÞ a b»ng 9,32-9,35Å. QuÆng ph«tphorit tuæi Paleozoi cã trÞ sè a trung gian b»ng 9,34-9,36Å.

ThuËt ng÷ ph«tphorit còng ®−îc dïng cho quÆng ph«tphorit trÇm tÝch chøa c¶ canxi ph«tphat vµ nh«m ph«tphat, s¾t ph«tphat cã nguån gèc Kacxt¬, t−¬ng tù nh− ph«tphorit VÜnh ThÞnh (L¹ng S¬n).

2.2. Tr÷ l−îng quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi

C¸c nhµ ®Þa chÊt ®· ®−a ra c¸c chØ tiªu tÝnh tr÷ l−îng quÆng ph«tphat nh− sau :

B¶ng 1. ChØ tiªu tÝnh tr÷ l−îng quÆng ph«tphat

P2O5 (%)

Má KiÓu quÆng Nhãm quÆng theo nguån gèc BÒ dÇy c«ng nghiÖp tèi thiÓu (m) Hµm l−îng biªn Hµm l−îng trung b×nh c«ng nghiÖp tèi thiÓu

20 22 3,5(1) Ph«tphorit trÇm tÝch Tyesai (Caratau) Ph«tphorit h¹t oolit

15 22-23 3,0 “ Janatas (Karatau) “

15 20 0,5

Lµo Cai Metaph«tphorit trÇm tÝch biÕn chÊt Apatit- ®olomit (lo¹i II)

5 11 10 Apatit macma Khibin (Kola) Apatit nephelin

8 13.5 10 “ “ “

25 36 10 Apatit macma Oshurkov

Apatit (trong gabro-diorit vµ xienit)

(1) BÒ dµy n»m ngang

Theo thèng kª, tr÷ l−îng quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi hiÖn vµo kho¶ng 63,1 tØ tÊn P2O5, ®ñ dïng trong 450-500 n¨m; trong ®ã 91,6% (57,8 tØ tÊn P2O5) lµ quÆng ph«tphorit vµ 8,4% (5,3 tØ tÊn P2O5) ë d¹ng apatit. Nh÷ng bÓ quÆng apatit chñ yÕu n»m ë Nga, Céng hßa Nam Phi, Braxin, PhÇn Lan, Dimbabuª, Cana®a; cßn ph«tphorit cã ë nhiÒu n¬i, nhÊt lµ ë Ch©u Phi, B¾c Mü.

Nh÷ng khu vùc cã tr÷ l−îng quÆng ph«tphat lín trªn thÕ giíi lµ (triÖu tÊn P2O5):

Mü:

5.000 Tuynidi:

2.000 SNG:

3.000 C¸c n−íc kh¸c thuéc ch©u Phi: 7.000

Ma-rèc:

38.100 Ch©u ¸:

2.300 Xahara:

3.700 Ch©u óc:

2.000 Nh÷ng sè liÖu tr÷ l−îng nµy th−êng xuyªn thay ®æi do khai th¸c hµng n¨m vµ kÕt

qu¶ t×m kiÕm th¨m dß nh÷ng má míi.

Theo Côc §Þa chÊt Mü (USGS), Trung Quèc (TQ) hiÖn cã tr÷ l−îng 1 tØ tÊn quÆng ph«tphat (tÝnh theo P2O5), ®øng thø 12 trªn thÕ giíi. Tr÷ l−îng dù b¸o quÆng lÉn t¹p chÊt cña TQ tíi 10 tØ tÊn, xÕp vµo hµng thø hai chØ sau Ma-rèc vµ T©y Xahara. Tr÷ l−îng quÆng ®· biÕt ë TQ chñ yÕu ë d¹ng trÇm tÝch, tËp trung t¹i V©n Nam, Quý Ch©u, Vò H¸n, Hµ B¾c vµ Tø Xuyªn.

2.3. Tr÷ l−îng quÆng ph«tphat t¹i ViÖt Nam

ë n−íc ta, tr÷ l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit khu má Lµo Cai ®−îc ®¸nh gi¸ nh− sau :

B¶ng 2: Tæng hîp tr÷ l−îng c¸c lo¹i quÆng apatit trong khu má Lµo Cai

§¬n vÞ tÝnh: triÖu tÊn

QuÆng QuÆng QuÆng QuÆng Céng Vïng th¨m dß lo¹i I lo¹i II lo¹i III lo¹i IV

1. Tr÷ l−îng th¨m dß:

- Ph©n vïng B¸t X¸t-Ngßi Bo 35,03 235,84 233,57 290,84 790,28

2. Tr÷ l−îng t×m kiÕm:

- Ph©n vïng Ngßi Bo-B¶o Hµ 5,33 20,26 24,85 67,62 118,06

3. Tr÷ l−îng dù b¸o:

- ChiÒu s©u 900m, ph©n vïng B¸t X¸t-Ngßi Bo 5,00 567,0 16,0 1.077,0 1.665,0

Céng 45,36 823,1 247,42 1.435,46 2.573,34

34,66 22,04 15,08 11,04 Hµm l−îng P2O5 trung b×nh (%)

2.4. T×nh h×nh khai th¸c quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi

Trong 30 n¨m qua, t×nh h×nh khai th¸c quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi ®· tr¶i qua nhiÒu dao ®éng (h×nh 1). N¨m 1982, s¶n l−îng quÆng ph«tphat gi¶m 15,5% so víi n¨m 1981, ®¹t 123,5 triÖu tÊn quÆng. Sau ®ã s¶n l−îng quÆng ph«tphat ®−îc phôc håi, ®¹t ®Ønh cao vµo n¨m 1988 víi kho¶ng 51,3 triÖu tÊn (P2O5); nh−ng ®Õn n¨m 1993 l¹i gi¶m 23,9% so víi n¨m 1992, chØ ®¹t 118,6 triÖu tÊn. Nh÷ng ®ît suy gi¶m ®ét ngét s¶n l−îng quÆng ph«tphat tr−íc tiªn lµ do t×nh h×nh kinh tÕ-chÝnh trÞ-x· héi diÔn ra ë hµng lo¹t n−íc §«ng ¢u vµ Liªn X« (cò). S¶n l−îng quÆng ph«tphat l¹i b¾t ®Çu phôc håi nhanh tõ n¨m 1994-1995.

0`

H×nh 1. T×nh h×nh khai th¸c quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi giai ®o¹n 1977-2007

N¨m 1995, mét sè má míi trªn thÕ giíi ®· ®−îc ®−a vµo khai th¸c: c¸c má Nam Pactur vµ Nam Fort Midi t¹i Florida (Mü) víi tæng c«ng suÊt 5,8 triÖu tÊn/ n¨m; má Xidi Chinhian ë Khourigba (Ma-rèc) c«ng suÊt 1,5 triÖu tÊn/ n¨m; má El Sidia (Gioocdani) c«ng suÊt 4,6 triÖu tÊn/ n¨m, má Baiovar (Pªru) c«ng suÊt 0,55 triÖu tÊn/ n¨m. ArËp Xªót còng ®−a vµo vËn hµnh mét má cã c«ng suÊt 4,1 triÖu tÊn/ n¨m. ¸o ®ang x©y dùng má c«ng suÊt 0,7 triÖu tÊn/ n¨m. Cuèi n¨m 1996, Ai CËp ®−a vµo vËn hµnh má Abu-Tartur víi c«ng suÊt ban ®Çu lµ 0,6 triÖu tÊn/ n¨m, tæng c«ng suÊt thiÕt kÕ cña má lµ 2 triÖu tÊn/ n¨m

Tõ n¨m 2000, s¶n l−îng cña c¸c c¬ së s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly ë c¸c n−íc ®· ®¹t gÇn víi møc thiÕt kÕ; ngoµi ra, nhiÒu n−íc cßn x©y dùng mét sè nhµ m¸y axit ph«tphoric vµ s¶n xuÊt ph©n l©n míi, nªn nhu cÇu vÒ quÆng ph«tphat t¨ng.

S¶n xuÊt vµ tiªu thô quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi ®¹t møc thÊp vµo n¨m 2001; s¶n l−îng ®¹t kho¶ng 127,7 triÖu tÊn, hµm l−îng P2O5 trung b×nh 31,4%, tæng gi¸ trÞ kho¶ng 6,5 tØ USD.

Ch©u Phi lµ n¬i s¶n xuÊt quÆng ph«tphat lín nhÊt, chiÕm kho¶ng 30% s¶n l−îng thÕ giíi (n¨m 2001). Mü vµ c¸c n−íc XHCN ch©u ¸ cã tæng s¶n l−îng kho¶ng 40%. Liªn X« (cò) vµ Trung §«ng còng lµ nh÷ng nhµ s¶n xuÊt lín.

N¨m 2001 Mü tiªu thô kho¶ng 26% s¶n l−îng quÆng ph«tphat cña thÕ giíi. Ch©u Phi vµ c¸c n−íc XHCN ch©u ¸ tiªu thô tæng céng kho¶ng 31%. L−îng tiªu thô ®¸ng kÓ lµ ë c¸c dù ¸n cña c¸c n−íc XHCN ch©u ¸, Mü, ch©u Phi, Liªn X« (cò) vµ Trung §«ng.

Tõ n¨m 2002, ngµnh s¶n xuÊt quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi b¾t ®Çu thêi kú ph¸t triÓn l©u dµi víi møc t¨ng tr−ëng trung b×nh hµng n¨m 3,2% cho ®Õn n¨m 2007. Nh−ng møc khai th¸c vµ tiªu thô n¨m 2007 dù b¸o sÏ chØ ®¹t kho¶ng 97% cña møc n¨m 1990. Dù b¸o, møc tiªu thô quÆng ph«tphat thÕ giíi sÏ t¨ng ®Õn kho¶ng 47,5 triÖu tÊn P2O5 vµo n¨m 2007, t¨ng 20% so víi n¨m 2001.

Ng−êi ta chia c¸c n−íc khai th¸c quÆng ph«tphat thµnh 3 nhãm:

Nhãm 1: Nh÷ng n−íc khai th¸c khèi l−îng lín nh− Mü, TQ, Ma-rèc, c¸c n−íc

SNG… chiÕm 74,3% s¶n l−îng cña thÕ giíi.

Nhãm 2: Gåm Tuynidi, Giooc®ani, Ixrael, Braxin, Nam Phi, T«g«, Xiri,

Xªnªgal, Ên §é… chiÕm 21,7% s¶n l−îng thÕ giíi.

Nhãm 3: Gåm Cana®a, Ai CËp, Angiªri, PhÇn Lan, Mªhic«, CHND TriÒu Tiªn, Nauru, ViÖt Nam, QuÇn ®¶o Thiªn Chóa Gi¸ng Sinh (Ên §é D−¬ng), Ir¾c, Vªnªzuªla, Dimbabuª, Pªru, C«l«mbia, Xrilanca, Pakistan, ¸o.

Dù b¸o s¶n l−îng ph«tphat thÕ giíi giai ®o¹n 2010-2040 :

Kho¶ng 90% s¶n l−îng quÆng ph«tphat thÕ giíi ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt ph©n bãn. IFA (HiÖp héi Ph©n bãn Quèc tÕ) ®· nªu lªn mèi quan hÖ gi÷a møc t¨ng d©n sè thÕ giíi víi møc t¨ng s¶n l−îng quÆng ph«tphat.

Theo tÝnh to¸n, tõ n¨m 1990 ®Õn 2040 d©n sè thÕ giíi sÏ t¨ng 87%, nh−ng møc t¨ng d©n sè sau n¨m 2010 sÏ gi¶m. Khi quy m« s¶n xuÊt n«ng nghiÖp æn ®Þnh th× møc t¨ng s¶n l−îng n«ng nghiÖp sÏ chñ yÕu do t¨ng n¨ng suÊt mïa mµng nhê kü thuËt gien vµ t¨ng l−îng ph©n bãn ®−îc sö dông.

Dù b¸o, ®Õn n¨m 2010 d©n sè thÕ giíi sÏ lªn ®Õn 7,2 tØ ng−êi vµ ®Õn n¨m 2040 sÏ ®¹t 9,9 tØ (h×nh 2); cßn s¶n l−îng quÆng ph«tphat cña thÕ giíi trong giai ®o¹n nµy còng ®−îc dù b¸o theo 2 ph−¬ng ¸n víi møc t¨ng 1%/n¨m vµ 2%/ n¨m.

S¬ ®å d−íi ®©y tr×nh bµy ph−¬ng ¸n 1 víi møc t¨ng 1%/ n¨m, c¨n cø vµo t×nh h×nh s¶n xuÊt quÆng ph«tphat thÕ giíi giai ®o¹n 2001-2007. Theo ph−¬ng ¸n nµy, ®Õn n¨m 2010 s¶n l−îng quÆng ph«tphat thÕ giíi sÏ ®¹t 195 triÖu tÊn vµ ®Õn n¨m 2040 sÏ ®¹t 263 triÖu tÊn.

10 tØ ng−êi X

TriÖu tÊn 300

X

9 X

280 X

8

260 A X

X

7 X

240 X

6 X

B X

5 X

4

3

2 220 200 180 160 140

2040

2030

2020

2010

N¨m

H×nh 2. Dù b¸o møc t¨ng d©n sè thÕ giíi (A) vµ s¶n l−îng quÆng ph«tphat (B) giai ®o¹n 2010-2040

2.5. ChÊt l−îng quÆng ph«tphat th−¬ng phÈm

2.5.1. Hµm l−îng P2O5

Tinh quÆng th−¬ng phÈm cña Nga lµ lo¹i quÆng cã chÊt l−îng cao nhÊt thÕ giíi. Nga chñ tr−¬ng vÉn duy tr× møc chÊt l−îng cao ®èi víi tinh quÆng apatit Khibin (Kola). Lo¹i tinh quÆng apatit "Standard" cã hµm l−îng P2O5 kh«ng d−íi 39%, cßn lo¹i "Super" (chiÕm kho¶ng 10% s¶n l−îng cña Liªn hîp "Apatit") cã hµm l−îng P2O5 lµ 40%.

B¶ng 3 giíi thiÖu hµm l−îng P2O5 trung b×nh trong quÆng ph«tphat ë nh÷ng n−íc cã l−îng quÆng ph«tphat xuÊt khÈu lín trªn thÕ giíi. Nh×n chung chÊt l−îng quÆng ph«tphat khai th¸c tõ n¨m 1995 ®Õn 2005 ®· ®−îc c¶i thiÖn.

B¶ng 3. Hµm l−îng P2O5 trung b×nh trong quÆng ph«tphat

Hµm l−îng P2O5 trung b×nh, % Tªn n−íc Sè TT N¨m 1995 N¨m 2005

35,4 38,3 1 Nga

31,6 31,9 2 Marèc

33,2 32,0 3 Giooc®ani

30,1 29,0 4 Tuynidi

- 36,6 5 Canada

36,4 36,1 6 PhÇn Lan

22,0 30,0 7 TQ

29,8 28,9 8 Mü

29,7 31,2 Trung b×nh

H×nh 3 cho thÊy sù thay ®æi cña hµm l−îng P2O5 trong quÆng ph«tphat ë Nga vµ

Mü trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y.

40,0

%PO2 5

39,0

1 38,0

37,0

31,0

2 30,0

29,0

28,0

2006

1998

2004

1996

2000

2002

2008

H×nh 3. Sù thay ®æi chÊt l−îng nguyªn liÖu ph«tphat ë Nga (1) vµ ë Mü (2)

--- Dù b¸o

2.4.2. Hµm l−îng c¸c nguyªn tè ®éc h¹i vµ phãng x¹ tù nhiªn

Hµm l−îng c¸c nguyªn tè ®éc h¹i vµ phãng x¹ tù nhiªn trong mét sè lo¹i quÆng chñ yÕu ®−îc s¶n xuÊt trªn thÕ giíi vµ cña ViÖt Nam ®−îc nªu trªn b¶ng 4. QuÆng apatit cña Nga còng ®−îc xÕp vµo lo¹i an toµn sinh th¸i.

B¶ng 4. Hµm l−îng c¸c nguyªn tè hãa häc ®éc h¹i (mg/kg) vµ phãng x¹ tù nhiªn

(BK/kg) trong c¸c nguån nguyªn liÖu ph«tphat chñ yÕu trªn thÕ giíi.

N−íc

Má

Nguån gèc

Phãng x¹**

%P2O5

Marèc

BauCraa

TrÇm tÝch

36,6

34,4

0,1

5,8

2.200-3.500

Khouribga

32-32,5

12,8

0,1

8,8

2.200-3.500

Youssofia

14,6

Gioocdani

Sidia

33,4-34,3

5,5

0,1

3,4

600-800

El Khacca

32,9-33,9

5,4

0,2

12,2

6,5

600-800

Angiªri

Dzebel onc

28,8

15,3

2,2

12,5

700-900

Mü

Florida

34,3

9,4

0,1

2.000-5.000

Texas Gulf

14,4

Khneifiss

Xiri

31,1-32

0,1

8,7

Nga

Khibin

Macma

0,5

0,1

5,3

< 200

Covdor

0,8

0,1

< 250

Nam Phi

Phalaborva

40,3

1,8

0,2

< 250

10,3

14,8

ViÖt Nam

Lµo Cai*

32,46

0,0

TrÇm tÝch biÕn chÊt

(*) QuÆng apatit nguyªn khai lo¹i I, do phßng thÝ nghiÖm Trung t©m Nhµ m¸y

Toyma thuéc C«ng ty Nissan Chemical Industries, Ltd (NhËt B¶n) ph©n tÝch.

(**) Tæng c¸c ®ång vÞ tù nhiªn U238, Th232 vµ K40

Danh môc nh÷ng kim lo¹i nÆng th−êng thÊy trong quÆng ph«tphat vµ hµm l−îng ®iÓn h×nh cña chóng trong quÆng vµ trong ®Êt ®−îc giíi thiÖu trªn b¶ng 5. C¸c sè liÖu cho thÊy nh÷ng d¶i hµm l−îng nµy dao ®éng rÊt réng do nguån gèc vµ kiÓu quÆng kh¸c nhau.

Theo ph−¬ng ph¸p chiÕt quÆng b»ng axit sunfuric th× 80-90% thñy ng©n, ch× vµ 30-50% ca®mi ®−îc th¶i theo b· ph«tphogips; cßn theo c¸c ph−¬ng ph¸p chÕ biÕn kh¸c th× hÇu nh− tÊt c¶ c¸c nguyªn tè vi l−îng ®Òu ë l¹i trong ph©n bãn.

B¶ng 5. Hµm l−îng kim lo¹i nÆng th−êng thÊy trong quÆng ph«tphat vµ trong ®Êt trång

Ph¹m vi dao ®éng Hµm l−îng trung b×nh (mg/kg) Nguyªn tè Hµm l−îng trung b×nh* (mg/kg P) (mg/kg quÆng) QuÆng §Êt §−a vµo ®Êt do dïng ph©n bãn sau 100 n¨m, (mg/kg ®Êt)**

Asen 45 1-300 7 6 0,04

Ca®mi 170 0,01-120 25 0,35 0,14

Cr«m 1.000 0,3-460 150 70 0,83

Coban 13 0,5-6 2 8 0,01

§ång 200 6-80 30 30 0,17

Ch× 40 3-40 6 35 0,03

Mangan 200 6-300 30 1.000 0,17

Thñy ng©n 0,2 0,01-0,10 0,03 0,06 0,0017

Molip®en 33 1-10 5 1,2 0,03

Niken 230 1-85 35 50 0,19

KÏm 660 3-800 100 90 0,55

* - QuÆng chøa 15% P **- Líp ®Êt mÆt (20cm), khèi l−îng riªng 1,2 kg/dm3, hµng n¨m bãn 20 kg P/ha sau 100 n¨m.

Sè liÖu ë b¶ng 5 còng cho thÊy sù di chuyÓn kim lo¹i nÆng vµo ®Êt sau 100 n¨m dïng ph©n l©n. Sù di chuyÓn vµo ®Êt cña c¸c kim lo¹i nµy ®−îc cho lµ kh«ng ®¸ng kÓ so víi møc hiÖn diÖn tù nhiªn trong ®Êt trung b×nh, ngo¹i trõ ca®mi lµ ®¸ng chó ý.

Ca®mi rÊt ®éc h¹i víi con ng−êi nh−ng Ýt ®éc víi c©y cèi. ViÖc sö dông ph©n l©n lµm t¨ng dÇn hµm l−îng ca®mi trong ®Êt trång vµ qua hµng thÕ kû cã thÓ dÉn ®Õn møc ca®mi cao trong n«ng s¶n.

C¸c quy ®Þnh ë ch©u ¢u chØ cho phÐp l−îng ca®mi trong thøc ¨n hµng ngµy trung b×nh lµ 20 µg; WHO khuyÕn c¸o møc tèi ®a trong khÈu phÇn ¨n hµng ngµy lµ 70 µg.

NÕu sö dông quÆng ph«tphat trÇm tÝch lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt th× ph©n bãn cã

thÓ chøa ca®mi.

3. VÊn ®Ò lµm giµu vµ chÕ biÕn quÆng ph«tphat nghÌo

3.1. VÊn ®Ò lµm giµu quÆng ph«tphat

HiÖn nay ®· cã nh÷ng ph−¬ng ph¸p lµm giµu quÆng ph«tphat chñ yÕu nh− sau:

1. T¸ch tÜnh ®iÖn. Dùa trªn nguyªn lý lµ h¹t ph«tphat th−êng cã ®iÖn tÝch d−¬ng,

cßn silic cã ®iÖn tÝch ©m.

2. T¸ch theo nhãm h¹t. §¸ cacbonat th−êng n»m ë nh÷ng nhãm h¹t cã kÝch

th−íc lín, cßn canxi ph«tphat th−êng cã trong nh÷ng nhãm h¹t nhá.

3. T¸ch tõ tÝnh.

4. Ph−¬ng ph¸p thiªu nung ë nhiÖt ®é cao. Ph−¬ng ph¸p nµy thÝch hîp ®èi víi

nh÷ng quÆng cã hµm l−îng cacbonat cao vµ hµm l−îng silic võa ph¶i.

5. Ph−¬ng ph¸p tuyÓn næi. Tïy theo lo¹i quÆng, thµnh phÇn kho¸ng mµ lùa chän

ph−¬ng ph¸p lµm giµu thÝch hîp hoÆc phèi hîp c¸c ph−¬ng ph¸p nªu trªn.

ë Liªn hîp "Apatit" (Nga)-XÝ nghiÖp ph«tphat lín nhÊt thÕ giíi-ng−êi ta lµm giµu quÆng apatit-nephelin vïng Khibin víi hµm l−îng P2O5 ban ®Çu lµ 5%. Tinh quÆng th−¬ng phÈm ®¹t 39-40% P2O5. GÇn ®©y ng−êi ta ®· thay ®æi s¬ ®å c«ng nghÖ tuyÓn næi víi viÖc nghiÒn quÆng apatit-nephelin th« h¬n. QuÆng chØ cÇn ®−îc nghiÒn tíi kÝch th−íc 0,5-1 mm, khi ®ã 90% l−îng apatit ®−îc gi¶i phãng khái kÕt h¹ch víi kho¸ng ®i kÌm. QuÆng ®· nghiÒn th« ®−îc ph©n lo¹i theo cì h¹t trong ph¹m vi 0,1- 0,15 mm, sau ®ã phÇn quÆng th« vµ mÞn ®−îc tuyÓn næi riªng theo nh÷ng chÕ ®é tèi −u vÒ thuèc tuyÓn vµ thñy ®éng häc. Qu¸ tr×nh tuyÓn næi apatit tõ quÆng th« ®−îc thùc hiÖn theo s¬ ®å ng¾n vµ ®¬n gi¶n. Nhê tèc ®é tuyÓn nhanh vµ tÝnh chän läc cao nªn thu ®−îc nhiÒu tinh quÆng apatit h¬n, Ýt bôi, hµm l−îng quÆng ®¹t gÇn 40% P2O5. PhÇn quÆng mÞn tÝch tô nh÷ng quÆng phong hãa kh¸c nhau khi lµm giµu, cã l−îng slam lín lµm gi¶m tÝnh chän läc tuyÓn næi nªn kh«ng lµ ®èi t−îng cÇn quan t©m.

Còng ë Nga, t¹i XÝ nghiÖp Covdor ng−êi ta khai th¸c vµ lµm giµu quÆng apatit- magnesit chøa 7% P2O5. Sau khi t¸ch s¾t b»ng tuyÓn tõ tÝnh quÆng −ít, quÆng ®u«i chøa 7-13% P2O5 ®−îc lµm ®Ëm ®Æc vµ khö slam ë cÊp h¹t 0,044 mm trong xiclon thñy lùc, b¸nh läc ®−îc nghiÒn trong m¸y nghiÒn bi ®Õn kÝch th−íc 0,074 mm råi khö slam trong hÖ c« ®Æc theo cÊp h¹t 0,01 mm, sau ®ã tuyÓn næi. Tinh quÆng apatit Covdor thu ®−îc chøa 38% P2O5, nh−ng ®Æc biÖt hµm l−îng flo rÊt thÊp (d−íi 1%).

ë Céng hßa Nam Phi, má Phalabova khai th¸c 3 lo¹i quÆng apatit chøa piroxen, phoscorit vµ cacbonat, hµm l−îng P2O5 trong quÆng chØ ®¹t 7-11,5%. Ngoµi apatit, nh÷ng quÆng ®ã cßn chøa magnesit, ®ång sulfua, badeleit (kho¸ng vËt ziricon oxit).

Ba lo¹i quÆng nµy ®−îc lµm giµu theo 3 d©y chuyÒn riªng. Sau khi t¸ch ®ång sulfua b»ng tuyÓn næi vµ t¸ch magnesit b»ng tõ tr−êng, phÇn kh«ng chøa magnesit ®−îc tiÕn hµnh tuyÓn næi ph«tphat. QuÆng ®u«i sau tuyÓn næi ®−îc lµm giµu theo ph−¬ng ph¸p träng lùc ®Ó thu tinh quÆng badeleit. Do tÝnh ®a d¹ng cña quÆng vµ c«ng nghÖ lµm giµu, má nµy s¶n xuÊt 6 lo¹i tinh quÆng apatit víi hµm l−îng tõ 36 ®Õn 40% P2O5.

ë Braxin, ng−êi ta lµm giµu quÆng apatit-cacbonat trong 7 xÝ nghiÖp víi c«ng suÊt tõ 500 ®Õn 1.200 ngµn tÊn tinh quÆng/ n¨m. Ngoµi apatit, lo¹i quÆng nµy cßn chøa canxit, ®olomit, magnesit vµ c¸c kho¸ng kh¸c. QuÆng ®−îc nghiÒn mÞn ®Õn cì h¹t 0,3 mm sau ®ã t¸ch b»ng tõ tr−êng ®Ó thu tinh quÆng magnesit. PhÇn kh«ng chøa magnesit ®−îc khö slam ë cÊp h¹t 0,02 mm vµ tuyÓn næi ®Ó thu tinh quÆng apatit. QuÆng ®u«i sau tuyÓn næi ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt xi m¨ng hoÆc ®Ó c¶i t¹o nh÷ng vïng ®Êt chua.

ë PhÇn Lan, ng−êi ta khai th¸c quÆng apatit nghÌo (4-5% P2O5) t¹i má Silinharvi. QuÆng gåm 10% apatit, 20% canxit vµ ®olomit, 65% flogopit (mica vµng) vµ 5% kho¸ng silicat kh¸c. Tinh quÆng apatit tuyÓn næi chøa 35-36% P2O5 ë d¹ng b¸nh víi ®é Èm 8% ®−îc ®−a ®i s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly. QuÆng ®u«i tuyÓn næi mét phÇn ®−îc dïng ®Ó c¶i t¹o ®Êt.

ë Dimbabuª, t¹i má Dorou ng−êi ta khai th¸c quÆng apatit víi t¹p chÊt magnesit, chøa 4-13% P2O5 (trung b×nh 8%). QuÆng ®−îc lµm giµu b»ng c¸ch röa, nghiÒn, t¸ch b»ng tõ tr−êng vµ tuyÓn næi. §Ó tuyÓn næi, phÇn kh«ng chøa magnesit ®−îc nghiÒn ®Õn kÝch th−íc 0,18 mm, sau ®ã khö slam ë cÊp h¹t 0,04 mm. Tr−íc ®©y ng−êi ta s¶n xuÊt tinh quÆng apatit chøa 40% P2O5, nh÷ng n¨m gÇn ®©y chÊt l−îng cña tinh quÆng gi¶m xuèng cßn 35% P2O5.

ë Ud¬bekistan, ng−êi ta ¸p dông ph−¬ng ph¸p nung ®Ó lµm giµu quÆng C−z−lcum cã thµnh phÇn kho¸ng nh− sau: 56% francolit; 26,5% canxit; 7,5-8,0% quart; 4,0-4,5% fenspat; 3,5% gips; 1,0% helit; d−íi 1,0% zeolit; 0,5% chÊt h÷u c¬. Thµnh phÇn hãa häc cña quÆng nh− sau: 16,20% P2O5 ; 1,40% Al2O3 ; 0,49% Fe2O3; 0,50% FeO; 46,20% CaO; 0,60% MgO; 7,80% chÊt kh«ng tan; 0-1,10% Na2O; 0,35% K2O; 17,70% CO2; 2,65% SO3; 1,94% F; mÊt khi nung 21,34%.

Kh¸c víi quÆng apatit-®olomit (quÆng lo¹i II Lµo Cai), ë quÆng nµy kho¸ng t¹o ®¸ chñ yÕu lµ canxit d¹ng xi m¨ng canxit, kÑp víi ph«tphat (gäi lµ ngo¹i canxit), nªn hµm l−îng MgO thÊp.

Trong qu¸ tr×nh lµm giµu, quÆng ®−îc röa, sau ®ã ph©n lo¹i. Cì h¹t nhá ®−îc khö slam sau ®ã ®em läc råi nung cïng víi cÊp h¹t lín. Tinh quÆng th−¬ng phÈm chøa: 27,1% P2O5; 1,4% CO2; 52,0% CaO; 0,6% MgO; 1,5% Al2O3; 0,6% Fe2O3; 2,9% SO3; 2,8% F; 8,6 % chÊt kh«ng tan.

QuÆng apatit Lµo Cai lo¹i II (quÆng apatit-®olomit) ®· ®−îc C«ng ty Techni-Fert S.A (Céng hßa Ph¸p) tiÕn hµnh thö nghiÖm lµm giµu theo ph−¬ng ph¸p nghiÒn vµ ph©n lo¹i theo nhãm h¹t. KÕt qu¶ ®−îc nªu trªn b¶ng 6. QuÆng ban ®Çu chøa 24,0% P2O5 ®· ®−îc lµm giµu ®Õn 29,6% P2O5 trong nhãm h¹t < 40 µm, nh−ng phÇn th¶i (chiÕm 51,7% khèi l−îng ban ®Çu) vÉn cã hµm l−îng P2O5 cao (19,5%), cÇn ph¶i nghiªn cøu xö lý tiÕp.

B¶ng 6. Hµm l−îng c¸c hîp chÊt trong quÆng apatit lo¹i II tr−íc vµ sau khi tuyÓn (%)

Hîp chÊt QuÆng ban ®Çu Nhãm h¹t < 40 µm Nhãm h¹t > 40 µm

24,0 29,6 19,5 P2O5

CaO 38,8 44,3 33,6

MgO 5,2 3,9 6,4

1,6 1,6 1,6 Al2O3

1,5 1,3 1,6 Fe2O3

14,7 7,6 21,3 SiO2

100 48,3 51,7 TØ lÖ khèi l−îng, %

C«ng tr×nh hîp t¸c nghiªn cøu lµm giµu quÆng apatit-cacbonat Lµo Cai (quÆng apatit lo¹i II vµ IV) gi÷a C«ng ty ThiÕt kÕ má - Hãa chÊt vµ ViÖn Nghiªn cøu Quèc gia vÒ nguyªn liÖu má - hãa chÊt (Liªn X« cò) ®· kÕt luËn: §èi víi quÆng apatit lo¹i II th× s¬ ®å tuyÓn kÕt hîp träng lùc vµ tuyÓn næi lµ cã hiÖu qu¶ vµ kinh tÕ nhÊt; ®©y lµ s¬ ®å tuyÓn kh«ng cã phÕ th¶i, cã thÓ thu ®−îc tinh quÆng apatit ®Ó s¶n xuÊt ph©n bãn theo ph−¬ng ph¸p chÕ biÕn b»ng axit, ®ång thêi thu ®−îc s¶n phÈm apatit d¹ng côc ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y. Ngoµi ra, cßn thu ®−îc silic oxit d¹ng côc lµ quÆng th¶i cña tuyÓn huyÒn phï, cã thÓ dïng lµm vËt liÖu x©y dùng, vµ bét nghiÒn apatit- cacbonat (quÆng th¶i tuyÓn næi), cã thÓ dïng bãn cho nh÷ng vïng ®Êt chua.

§èi víi mÉu quÆng apatit-®olomit ë khu má Cãc, ®· thu ®−îc nh÷ng sè liÖu sau :

Thµnh phÇn hãa häc cña mÉu quÆng apatit-®olomit ban ®Çu (%):

MgO

ChÊt kh«ng tan

P2O5 24,1

5,7

CO2 12,5

8,0

Thµnh phÇn kho¸ng vËt (%): Apatit Cacbonat

Th¹ch anh Felspat Mica vµ ®Êt sÐt S¾t hydroxit vµ pyrit

60

30 5,3

0,5

2,3

1,8

KÕt qu¶ tuyÓn kÕt hîp (%):

Thu ho¹ch P2O5 MgO CO2 ChÊt kh«ng tan

- TuyÓn träng lùc hai giai ®o¹n cÊp tØ träng nÆng

34,3

32,1 3,7 9,5

2,4

- TuyÓn næi tinh quÆng

28,4

32,3 1,9

-

7,8

Céng/ trung b×nh

62,7

32,2 2,9

4,8

3.2. T×nh h×nh xuÊt nhËp khÈu quÆng ph«tphat

Trªn thÕ giíi, phÇn lín quÆng ph«tphat ®· khai th¸c ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm chøa l©n sö dông trong n−íc, nh−ng còng cã nhiÒu n−íc cßn xuÊt khÈu lo¹i quÆng nµy (b¶ng 7).

B¶ng 7. Khèi l−îng quÆng ph«tphat ®−îc s¶n xuÊt vµ xuÊt khÈu trªn thÕ giíi (n¨m 2005)

Sè TT Tªn n−íc S¶n l−îng, ngµn tÊn XuÊt khÈu, ngµn tÊn

1 Nga 11.286 3.100

2 Marèc 28.788 13.388

Gioocdani 3 6.381 4.006

Tuynidi 4 8.204 767

Canada 5 888 -

PhÇn Lan 6 823 -

7 TQ 30.449 2.114

8 Mü 35.516 -

TQ lµ mét trong 4 n−íc lín cung cÊp quÆng ph«tphat. Trong nhiÒu n¨m TQ hoµn

toµn c©n ®èi ®ñ quÆng ph«tphat vµ ®Õn nay ®· trë thµnh n−íc xuÊt khÈu quan träng.

Nh÷ng n−íc nhËp khÈu quÆng ph«tphat ë ch©u ¢u lµ:

BØ

1.586 ngµn tÊn

Nauy

709 ngµn tÊn

Hµ Lan

709 ngµn tÊn

§øc

154 ngµn tÊn

C¸c n−íc ch©u ¸-Th¸i B×nh D−¬ng chñ yÕu nhËp khÈu quÆng ph«tphat tõ TQ:

In®«nªxia

362 ngµn tÊn

Hµn Quèc

1013 ngµn tÊn

Philippin

271 ngµn tÊn

Ên §é

1964 ngµn tÊn

New Zealand

323 ngµn tÊn

NhËt B¶n

376 ngµn tÊn

«xtr©ylia

370 ngµn tÊn

C¸c n−íc kh¸c

226 ngµn tÊn

C¸c sè liÖu thèng kª cho thÊy, c¸c lo¹i quÆng ph«tphat khai th¸c ®−îc víi hµm l−îng P2O5 tõ 29,7 ®Õn 32% phÇn lín ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm chøa l©n sö dông trong n−íc, cßn lo¹i quÆng cã hµm l−îng P2O5 tõ 32% ®Õn 34,7% phÇn lín ®−îc dïng ®Ó xuÊt khÈu (h×nh 4).

X

1 X

2 X

100 % 90 80 70 60 50 40 30 20 10

29

30

31

32

33

35

34 Hµm l−îng PO , %

2 5

H×nh 4. DiÔn biÕn vÒ hµm l−îng P2O5 trong quÆng ph«tphat dïng trong n−íc (1) vµ xuÊt khÈu (2)

3.3. T×nh h×nh sö dông quÆng ph«tphat trªn thÕ giíi, xu h−íng c«ng nghÖ ®èi víi quÆng nghÌo

3.3.1. Xu h−íng chÕ biÕn quÆng ph«tphat

ë nh÷ng n−íc khai th¸c vµ s¶n xuÊt nhiÒu quÆng ph«tphat, phÇn lín s¶n l−îng quÆng ®−îc dïng ®Ó s¶n xuÊt ph©n bãn, chØ mét phÇn nhá dïng ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm kü thuËt nh− ph«tphat dïng cho ch¨n nu«i gia sóc, c¸c lo¹i muèi ph«tphat kü thuËt, axit ph«tphoric s¹ch, ph«tpho nguyªn tè (b¶ng 8).

B¶ng 8. TØ lÖ khèi l−îng quÆng ph«tphat dïng ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm chøa l©n

TØ lÖ quÆng dïng ®Ó s¶n xuÊt, % Tªn n−íc S¶n phÈm chñ yÕu Ph©n bãn S¶n phÈm kü thuËt Sè TT

1 Nga 92 8

DAP, MAP, NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i vµ kü thuËt, H3PO4 s¹ch

2 Ma-rèc > 99 < 1 DAP, MAP, TSP, ph«tphat kü thuËt

3 Gioocdani DAP 100 -

4 Tuynidi DAP, TSP 100 -

5 Canada MAP 100 -

6 PhÇn Lan 83 17

NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i, H3PO4 s¹ch

7 TQ 98 2

DAP, MAP, NP, NPK, ph©n l©n ®¬n, ph«tphat ch¨n nu«i vµ kü thuËt, H3PO4 s¹ch, ph«tpho

8 Mü 85 15

DAP, MAP, NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i vµ kü thuËt, axit H3PO4 s¹ch

Riªng ë Braxin, ®Ó phôc vô cho kÕ ho¹ch ph¸t triÓn ch¨n nu«i gia sóc víi trªn 8,5 triÖu km2 ®ång cá vµ ch¨n nu«i gia cÇm xuÊt khÈu sang EU, ng−êi ta ®· tæ chøc s¶n xuÊt ph«tphat dïng cho ch¨n nu«i víi s¶n l−îng lín.

Trong khi ®ã, hiÖn nay nh÷ng n−íc ph¶i nhËp khÈu quÆng ph«tphat l¹i t¨ng tØ lÖ quÆng dïng cho c¸c s¶n phÈm ph«tphat kü thuËt. §Æc biÖt lµ ë BØ, tØ lÖ quÆng ph«tphat dïng ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm kü thuËt chiÕm tíi 86%, trong khi quÆng ph«tphat dïng cho s¶n xuÊt ph©n bãn chØ chiÕm 14% (b¶ng 9).

B¶ng 9. TØ lÖ sö dông quÆng ph«tphat trong c¸c lÜnh vùc s¶n xuÊt

ë c¸c n−íc nhËp khÈu quÆng

Tªn n−íc S¶n phÈm chñ yÕu TØ lÖ sö dông quÆng trong c¸c lÜnh vùc, % Sè TT Ph©n bãn S¶n phÈm kü thuËt

1 BØ 14 86

NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i vµ kü thuËt, H3PO4 s¹ch

2 Na-uy NP, NPK 100 -

3 Hµ Lan 66 34

NP, NPK, ph«tphat ch¨n nu«i vµ kü thuËt, H3PO4 s¹ch, ph«tpho vµng

4 §øc NP, NPK, ph«tphat kü thuËt 70 30

3.3.2. T×nh h×nh sö dông quÆng ph«tphat nghÌo

VÊn ®Ò sö dông quÆng ph«tphat nghÌo mµ chñ yÕu lµ quÆng ph«tphorit nghÌo ®ang lµ vÊn ®Ò hÕt søc cÊp thiÕt v× nh÷ng lo¹i quÆng nµy chiÕm tíi 80% tæng tr÷ l−îng quÆng ph«tphat cña thÕ giíi. D−íi ®©y lµ mét sè kinh nghiÖm cô thÓ vÒ vÊn ®Ò nµy theo tõng lÜnh vùc s¶n xuÊt.

3.3.2.1. Sö dông quÆng ph«tphat nghÌo ®Ó s¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n

ë TQ, lo¹i quÆng ph«tphorit Miªn TriÓn tuy hµm l−îng P2O5 ®¹t 30,4% nh−ng hµm l−îng MgO l¹i lªn tíi 4%, tØ lÖ MgO/P2O5 = 0,1315, kh«ng phï hîp cho s¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n (tiªu chuÈn cho phÐp : MgO/P2O5 kh«ng qu¸ 0,08). Trong khi ®ã lo¹i quÆng ph«tphorit Tóc Th«ng tuy hµm l−îng MgO thÊp nh−ng hµm l−îng s¾t, nh«m (R2O3) l¹i cao, tØ lÖ R2O5/P2O5 = 0,233 còng kh«ng phï hîp ®Ó s¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n (tiªu chuÈn cho phÐp : R2O5/P2O5 kh«ng qu¸ 0,12). Ng−êi ta ®· tiÕn hµnh trén hai lo¹i quÆng nµy theo tØ lÖ 1 : 1 ®Ó thu ®−îc lo¹i quÆng cã hµm l−îng 27,63% P2O5, c¸c hµm l−îng MgO vµ R2O5 ®¹t yªu cÇu cho s¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n (b¶ng 10).

B¶ng 10. Thµnh phÇn hãa häc cña c¸c lo¹i quÆng ph«tphorit (%)

Lo¹i ph«tphorit

P2O5

Fe2O3 Al2O3 MgO MnO CaO

SiO2

SO4

CO2

Ph«tphorit Miªn TriÓn

30,41

0,41

0,71

4,00

0,67

50,16

0,30

3,35

0,20

11,84

Ph«tphorit Tóc Th«ng

24,84

3,41

2,38

0,73

0,14

33,46

20,45

2,72

0,23

0,14

27,63

1,91

1,54

2,36

0,40

41,81

10,38

3,03

0,21

5,99

TØ lÖ trén 1 : 1

3.3.2.2. S¶n xuÊt supeph«tphat giµu tõ quÆng ph«tphorit chÊt l−îng thÊp

ë Ud¬bekistan ng−êi ta ®· x©y dùng nhµ m¸y s¶n xuÊt am«phos tõ quÆng ph«tphorit Caratau. QuÆng ph«tphorit Caratau lµ lo¹i quÆng chøa cacbonat t−¬ng tù quÆng apatit lo¹i II Lµo Cai cña ViÖt Nam, thµnh phÇn hãa häc nh− sau: 24,5-25,13% P2O5; 39,0-39,71% CaO; 3,16-3,5% MgO; P2O5 : R2O5 =2,04-2,9; 6,25-8,00% CO2; 2,58-3,00% F; chÊt cßn l¹i kh«ng tan 15-16%. TØ lÖ CaO/P2O5 cao (1,59) nªn khi chiÕt b»ng axit sulfuric lµm t¨ng khèi l−îng b· th¶i ph«tphogips, hµm l−îng CO2 cao nªn sinh nhiÒu bät khi ph¶n øng víi axit, chÊt cßn l¹i kh«ng tan cao g©y khã läc khi t¸ch b· ph«tphogips, l−îng t¹p chÊt nhiÒu lµm gi¶m tÝnh chÊt cña axit ph«tphoric thu ®−îc.

Theo tÝnh to¸n, gi¸ thµnh 1 tÊn P2O5 s¶n xuÊt tõ lo¹i quÆng nµy ®¾t gÇn gÊp 2 lÇn so víi s¶n phÈm ë Nga dïng tinh quÆng apatit Khibin. V× vËy s¶n phÈm am«phos cña Ud¬bekistan kh«ng c¹nh tranh ®−îc trªn thÞ tr−êng.

V× vËy, ng−êi ta ®· chuyÓn sang s¶n xuÊt supeph«tphat giµu trªn hÖ thiÕt bÞ s¶n xuÊt am«phos trªn c¬ së dïng quÆng ph«tphorit Caratau; axit ph«tphoric trÝch ly còng ®−îc s¶n xuÊt tõ quÆng ph«tphorit Caratau víi nång ®é 22,4% P2O5; axit sulfuric nång ®é 92,8% vµ khÝ NH3 dïng ®Ó trung hßa l−îng axit tù do, cuèi cïng lµ qu¸ tr×nh t¹o h¹t vµ sÊy kh«.

Khi tØ lÖ axit H2SO4: H3PO4 n»m trong kho¶ng tõ 2 ®Õn 1, sÏ thu ®−îc supeph«tphat giµu víi hµm l−îng nh− sau : 25,1-32,2% P2O5 tæng; 24,5-31,5% P2O5 h÷u hiÖu; 20,5-29,6% P2O5 tan trong n−íc; 2,8-3,7% N. Thµnh phÇn muèi trong supeph«tphat giµu còng phô thuéc vµo tû lÖ axit H2SO4 : H3PO4 (b¶ng 11).

B¶ng 11. Thµnh phÇn muèi trong supeph«tphat giµu, %

TØ lÖ axit H2SO4 : H3PO4 Hîp chÊt 2 1,4 1

20,20 22,89 23,98 NH4H2PO4

35,99 35,47 31,86 CaSO4 . 0,5H2O

5,01 7,10 8,37 Ca(H2PO4)

7,63 10,90 9,26 Mg(H2PO4)

1,31 1,74 1,52 Ca3(PO4)2

3,66 0,80 5,44 CaHPO4

4,47 4,67 4,47 CaSiF6

3,33 3,42 3,23 MgNH4PO4

3,13 2,51 2,98 FePO4

3,82 4,06 4,06 AlPO4

6,55 7,00 6,00 SiO2

TÝnh theo 1 ®¬n vÞ P2O5 h÷u hiÖu, khi s¶n xuÊt supeph«tphat giµu ®· gi¶m ®−îc 18-20% l−îng axit sulfuric vµ gi¶m ®−îc 35-45% l−îng b· th¶i ph«tphogips. Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt còng ®¬n gi¶n h¬n so víi s¶n xuÊt DAP.

3.3.2.3. S¶n xuÊt canxi ®imonoph«tphat

ë phÇn ch©u ¢u cña n−íc Nga cã 27 má ph«tphat víi tr÷ l−îng tíi cÊp C2 lµ 292 triÖu tÊn P2O5. QuÆng ë d¹ng kÕt h¹ch vµ biÕn chÊt trao ®æi tµn d− cã hµm l−îng P2O5 trung b×nh 11,4-15,1%. Khi lµm giµu thu ®−îc tinh quÆng chøa 19-23% P2O5, kh«ng thÝch hîp ®Ó s¶n xuÊt supeph«tphat ®¬n, supeph«tphat kÐp vµ axit ph«tphoric trÝch ly theo ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng v× c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt ®¹t ®−îc thÊp.

Nh÷ng n¨m gÇn ®©y ng−êi ta ®· nghiªn cøu s¶n xuÊt lo¹i ph©n bãn míi tõ lo¹i ph«tphorit nµy, gäi lµ canxi ®imonoph«tphat (DMCP) - hçn hîp cña hai muèi monocanxiph«tphat vµ ®icanxiph«tphat, DMCP cã ®Æc tÝnh n«ng hãa t−¬ng tù supeph«tphat kÐp. C«ng nghÖ s¶n xuÊt DMCP còng gièng nh− s¶n xuÊt supeph«tphat kÐp.

C«ng nghÖ nµy cho phÐp dïng nguyªn liÖu ph«tphat t−¬ng ®èi nghÌo nh−ng gi¸ rÎ cho giai ®o¹n 2 cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt (giai ®o¹n 1 lµ s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly, nªn dïng quÆng ph«tphat cã chÊt l−îng tèt). S¶n phÈm thu ®−îc cã thÓ ®¹t 43-44% P2O5 h÷u hiÖu.

Khi s¶n xuÊt DMCP víi hµm l−îng 43% P2O5 h÷u hiÖu th× chi phÝ ®Çu t−, vËn hµnh, l−u th«ng vµ sö dông trªn mét 1 ®¬n vÞ khèi l−îng vËt lý t−¬ng ®−¬ng víi supeph«tphat kÐp, v× c«ng nghÖ nµy cho phÐp thu ®−îc s¶n phÈm chÊt l−îng cao nh−ng l¹i gi¶m tiªu hao axit ph«tphoric trÝch ly nhê t¨ng l−îng ph«tphorit sö dông ë giai ®o¹n 2 víi gi¸ rÎ h¬n nhiÒu lÇn so víi gi¸ axit ph«tphoric trÝch ly.

Nh− chóng ta ®· biÕt, supeph«tphat ®¬n vµ kÐp chñ yÕu chøa hîp chÊt ph«tphat hßa tan trong n−íc, tØ lÖ cña chóng dao ®éng tõ 85 ®Õn 95% so víi l−îng P2O5 h÷u hiÖu. Hîp chÊt ph«tphat hßa tan trong n−íc chñ yÕu lµ monocanxiph«tphat cã d¹ng tinh thÓ hy®rat mét n−íc, c«ng thøc hãa häc lµ Ca(H2PO4)2 . H2O.

Theo quan ®iÓm n«ng hãa häc, cã thÓ gi¶m tØ lÖ P2O5 hßa tan trong n−íc so víi P2O5 h÷u hiÖu trong ph©n bãn xuèng 50%. HiÖu qu¶ n«ng hãa cña lo¹i ph©n bãn nµy (DMCP) hoµn toµn t−¬ng tù t¸c dông cña supeph«tphat kÐp, nh−ng khi ®ã tiªu hao H3PO4 ®Ó s¶n xuÊt hçn hîp ®icanxi vµ monocanxiph«tphat gi¶m 20-25% so víi s¶n xuÊt monocanxiph«tphat.

BiÓu ®å trªn h×nh 5 biÓu thÞ vÒ mÆt lý thuyÕt sù ph©n gi¶i tricanxiph«tphat- Ca3(PO4)2 cña nguyªn liÖu ph«tphat b»ng axit H3PO4. Tïy theo tØ lÖ P2O5 trong axit ph«tphoric (P2O5a) vµ P2O5 cña tricanxiph«tphat (P2O5nl) trong nguyªn liÖu ph«tphat, cã thÓ thu ®−îc c¸c d¹ng hîp chÊt ph«tphat kh¸c nhau. VÝ dô, khi tØ lÖ P2O5a/P2O5nl

b»ng 1 : 2 (0,33) sÏ thu ®−îc s¶n phÈm lµ ®icanxiph«tphat (CaHPO4). Khi tØ lÖ P2O5a/P2O5nl b»ng 2 : 1 (0,66) thu ®−îc monocanxiph«tphat (Ca(H2PO4)2). Gi÷a hai s¶n phÈm nµy trong kho¶ng tØ lÖ P2O5a/P2O5nl tõ 0,33 ®Õn 0,66 sÏ thu ®−îc canxi ®imonoph«tphat, râ nhÊt lµ khi tØ lÖ P2O5a/P2O5nl b»ng 1 : 1 (0,5).

3H PO 4

Ca (PO )

2

4

3

100 Ca(H PO ) 4 2 3

CaHPO 4

5

80

60 l

40 O 2 P g n î − m µ H

20

0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0,1

PhÇn P O cña H PO trong 1T P O s¶n phÈm

2

5

4

2

3

Vïng g¹ch chÐo trªn biÓu ®å lµ vïng ®−îc quan t©m ®Ó h×nh thµnh chÊt l−îng DMCP tèi −u. §å thÞ cho thÊy cã thÓ tiÕt kiÖm H3PO4 ë møc ®Õn 0,165 T P2O5 trªn mét tÊn ph©n bãn. Khi s¶n xuÊt DMCP, yÕu tè quan träng ®Ó gi¶m chi phÝ lµ thay thÕ mét phÇn H3PO4 b»ng nguyªn liÖu ph«tphat, v× gi¸ mét ®¬n vÞ P2O5 trong quÆng ph«tphat rÎ h¬n gi¸ 1 ®¬n vÞ P2O5 trong axit.

§Ó tæ chøc s¶n xuÊt DMCP ®èi víi mét lo¹i nguyªn liÖu ph«tphat cô thÓ nµo ®ã,

cÇn gi¶i quyÕt 3 vÊn ®Ò:

- Møc gi¸ giíi h¹n cña nguyªn liÖu ph«tphat dïng cho giai ®o¹n 2 cña qu¸ tr×nh

s¶n xuÊt.

liÖu ph«tphat.

- Hµm l−îng P2O5 h÷u hiÖu tèi −u trong DMCP, v× hµm l−îng chÊt dinh d−ìng lµ

KÕt qu¶ nghiªn cøu thö nghiÖm hiÖu lùc cña nhiÒu mÉu DMCP kh¸c nhau ngoµi

®ång ruéng qua nhiÒu n¨m ®· dÉn ®Õn nh÷ng kÕt luËn sau:

- DMCP thÝch hîp cho tÊt c¶ c¸c lo¹i ®Êt chñ yÕu;

- HiÖu lùc cña DMCP ®−îc x¸c ®Þnh bëi hµm l−îng P2O5 h÷u hiÖu, theo gi¸ trÞ dinh d−ìng ®èi víi c©y trång (P2O5 h÷u hiÖu cña supeph«tphat kÐp) víi ®iÒu kiÖn hµm l−îng P2O5 tan trong n−íc so víi tæng hµm l−îng P2O5 h÷u hiÖu trong s¶n phÈm kh«ng thÊp h¬n 40-50%.

3.3.2.4. Dïng tinh quÆng ph«tphorit thay thÕ mét phÇn tinh quÆng apatit ®Ó s¶n xuÊt H3PO4 trÝch ly

Còng ë Nga, ng−êi ta ®· nghiªn cøu dïng tinh quÆng ph«tphorit Egorev cã nguån gèc biÕn chÊt trao ®æi tµn d− ®Ó thay thÕ mét phÇn tinh quÆng apatit Khibin trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly vµ DAP. KÕt qu¶ ®−îc ®¸nh gi¸ t−¬ng tù nh− hçn hîp quÆng apatit cña Nam Phi víi quÆng ph«tphorit Marèc (b¶ng 12 vµ 13).

B¶ng 12. KÕt qu¶ ®iÒu chÕ axit ph«tphoric trÝch ly tõ tinh quÆng apatit Khibin vµ hçn hîp tinh quÆng apatit víi ph«tphorit Egorev

Nguyªn liÖu Sè TT Tªn chØ tiªu Apatit Khibin §¬n vÞ tÝnh Apatit + 10% ph«tphat Egorev

1 N¹p liÖu T/h 38-40 31

2.1 1,050 1,053

2.2 2,46 2,56

ChØ tiªu c«ng nghÖ Tiªu hao quÆng ph«tphat (100% P2O5) Tiªu hao H2SO4 2.3 Møc ®é ph©n gi¶i quÆng T/T T/T P2O5 % 98,66 98,44

% 98,22 98,18 2.4 HÖ sè röa

% 96,90 96,65 2.5 HÖ sè thu håi

% 27,4 26,96 3 3.1

% 1,40 1,41 3.2

% 0,90 1,25 3.3 ChÊt l−îng H3PO4 P2O5 SO3 ChÊt l¬ löng

4 ChÊt l−îng amophos

4.1 Mµu s¾c Tr¾ng h¬i vµng Tr¾ng h¬i x¸m

% 4.2

% 4.3

12,18 52,13 96 3 12,20 52,22 96 3

% 99,9 99,9 4.4 - N - P2O5 Thµnh phÇn h¹t, mm - 2,5 - < 1 P2O5 h÷u hiÖu

B¶ng 13. ChØ tiªu c«ng nghÖ khi sö dông ph«tphorit Egorev trong s¶n xuÊt DAP

Tªn chØ tiªu §V tÝnh Sè TT Tinh quÆng apatit Apatit ph«tphorit Egorev

T/T 1,3

1,265 0,046 1 §Þnh møc tiªu hao nguyªn liÖu - tinh quÆng apatit (39% P2O5) - tinh quÆng ph«tphorit (20% P2O5)

2 Møc ®é thay thÕ tinh quÆng apatit % - 2-3

3 %

18 46 100 18,3-18,0 46,1 99,7 Thµnh phÇn hãa häc cña DAP - N - P2O5 - P2O5 hh/ P2O5 tæng

4 %

Thµnh phÇn h¹t, nhãm h¹t, nm - 2-5 - < 1 99 0 99,4 0

Tõ kÕt qu¶ thö nghiÖm c«ng nghiÖp, ng−êi ta ®· rót ra c¸c −u ®iÓm vµ nh−îc

®iÓm khi sö dông hçn hîp tinh quÆng apatit vµ tinh quÆng ph«tphorit nh− sau:

Nh−îc ®iÓm: N©ng cao líp phñ c¸c thiÕt bÞ do natri vµ kali silicoflorua, sinh nhiÒu bät ë vÞ trÝ n¹p liÖu, nh−ng khi hµm l−îng tinh quÆng ph«tphorit trong hçn hîp lªn ®Õn 10% th× kh«ng g©y ¶nh h−ëng xÊu ®Õn c¸c chØ tiªu c«ng nghÖ.

¦u ®iÓm : C¶i thiÖn tÝnh chÊt läc cña bïn axit ph«tphoric vµ t¨ng n¨ng suÊt m¸y läc ch©n kh«ng, v× c¶i thiÖn ®−îc qu¸ tr×nh kÕt tinh canxi sulfat ngËm hai n−íc vµ tÝnh chÊt läc cña tinh thÓ khi ®ång thêi ph©n gi¶i hai d¹ng nguyªn liÖu ph«tphat cã nguån gèc macma vµ trÇm tÝch.

C¬ së hãa lý cña hiÖn t−îng ®ã nh− sau:

1. Khi hµm l−îng silic ho¹t tÝnh vµ nh«m cao th× sÏ c¶i thiÖn ®−îc sù liªn kÕt cña 6 vµ AlF3-, bÒn ¶nh h−ëng tèt ®Õn

chóng víi flo ho¹t ®éng ®Ó t¹o thµnh hîp chÊt Si2- qu¸ tr×nh kÕt tinh canxi sulfat vµ tÝnh chÊt läc.

2. NÕu hµm l−îng ph«tphorit dÔ bÞ ph©n gi¶i ®¹t møc thÝch hîp (h¬n 5%) th× sÏ lo¹i trõ ®−îc hiÖn t−îng qu¸ b·o hßa trong pha láng, ®ång thêi t¹o ®iÒu kiÖn tèi −u ®Ó kÕt tinh vµ ph¸t triÓn c¸c tinh thÓ cã kÝch th−íc ®ång ®Òu.

3.3.2.5. Dïng quÆng ph«tphat nghÌo trong s¶n xuÊt ph«tpho vµng

Ph«tphorit vïng Caratau (Cad¨cxtan) thuéc lo¹i quÆng nghÌo, khã lµm giµu nh−ng cã thÓ dïng ®Ó s¶n xuÊt ph«tpho vµng. Khi khai th¸c ng−êi ta th−êng thu ®−îc mét sè lo¹i quÆng cã chÊt l−îng kh¸c nhau víi thµnh phÇn hãa häc thay ®æi theo hµm

l−îng P2O5, CaO, MgO, SiO2, Al2O3, v.v… Khi hµm l−îng t¹p chÊt t¨ng lªn th× hµm l−îng P2O5 gi¶m.

Tr−íc ®©y nh÷ng lo¹i quÆng kh«ng ®¹t tiªu chuÈn cho s¶n xuÊt ph«tpho vµng th−êng bÞ th¶i bá. Nh−ng ngµy nay ng−êi ta phèi hîp mét c¸ch hîp lý c¸c lo¹i quÆng nªn ®· tËn thu ®−îc c¸c lo¹i quÆng kh«ng ®¹t tiªu chuÈn, thËm chÝ c¶ c¸c lo¹i ®¸ chøa silic.

VÝ dô, cã thÓ phèi hîp gi÷a lo¹i quÆng cã hµm l−îng CaO + MgO cao víi nh÷ng lo¹i quÆng cã hµm l−îng SiO2 + Al2O3 cao ®Ó gi¶m l−îng phô gia quarzit trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ph«tpho vµng mµ vÉn ®¶m b¶o hµm l−îng P2O5 cÇn thiÕt trong phèi liÖu.

Quy t¾c nµy ®−îc thÓ hiÖn trªn gi¶n ®å hÖ 3 cÊu tö P2O5-(CaO + MgO)-(SiO2 +

Al2O3) trong h×nh 6.

Trªn gi¶n ®å, ®−êng P-M ®Æc tr−ng cho m«®un axit kh«ng thay ®æi cña hçn hîp

c¸c lo¹i quÆng, ký hiÖu lµ Ma (Ma=SiO2/CaO).

§èi víi quÆng ph«tphorit cã thµnh phÇn t−¬ng øng ®iÓm 1 hoÆc 2, nÕu muèn chuÈn bÞ phèi liÖu cã m«®un axit ®· cho ng−êi ta ph¶i bæ sung SiO2. Khi ®ã thµnh phÇn hãa häc cña hçn hîp sÏ thay ®æi theo ®−êng 1-S hoÆc 2-S. §iÓm c¾t cña nh÷ng ®−êng ®ã víi ®−êng P-M sÏ t−¬ng øng thµnh phÇn cña phèi liÖu cã chÊt trî ch¶y víi gi¸ trÞ Ma ®· cho. Lß ph«tpho th−êng lµm viÖc víi Ma = 0,80-0,90.

H×nh 6. Thµnh phÇn cña c¸c lo¹i quÆng ph«tphat kh¸c nhau

1,2-C¸c ®iÓm t−¬ng øng thµnh phÇn cña 2 lo¹i quÆng; 3-6: MiÒn ®Æc tr−ng cho c¸c lo¹i quÆng ph«tphat kh¸c nhau; I-I vµ II-II: Giíi h¹n cña nguyªn liÖu phï hîp tiªu chuÈn theo GOST-11901-66 vµ TY-12-18-68

Tõ gi¶n ®å, ta thÊy r»ng phèi liÖu ®−îc bæ sung SiO2 thu ®−îc tõ quÆng ph«tphorit víi thµnh phÇn nh− ë ®iÓm 2 sÏ giµu P2O5 h¬n so víi phèi liÖu tõ quÆng ph«tphorit cã thµnh phÇn ®· cho nh− ë ®iÓm 1, mÆc dï hµm l−îng P2O5 ban ®Çu trong quÆng ph«tphorit nµy cao h¬n (vÞ trÝ h×nh häc cña ®iÓm 1 ë trªn ®iÓm 2). V× vËy quy ®Þnh hµm l−îng P2O5 trong quÆng ph«tphorit kh«ng hoµn toµn ph¶n ¸nh ®iÒu kiÖn vµ kh¶ n¨ng dïng nã nÕu kh«ng tÝnh ®Õn hµm l−îng SiO2 vµ CaO trong quÆng ban ®Çu.

TÝnh thÝch hîp cña quÆng ph«tphorit ®−îc x¸c ®Þnh nhê vµo ®−êng th¼ng ®i qua ®Ønh S vµ mét ®iÓm trªn ®−êng P-M; ®−êng nµy ®¸p øng hµm l−îng P2O5 hîp lý nhÊt vÒ mÆt kinh tÕ trong phèi liÖu. Täa ®é nh÷ng ®iÓm n»m trªn ®−êng ®ã t−¬ng øng ®iÒu kiÖn [P2O5] : [CaO] = C. Th«ng th−êng lß ph«tpho lµm viÖc víi C = 0,50-0,58, t−¬ng øng hµm l−îng P2O5 trong phèi liÖu lµ 18-21%. V× quarzit tiªu chuÈn th−êng chøa kho¶ng 5% CaO nªn sù thay ®æi thµnh phÇn cña hçn hîp kh«ng diÔn ra theo ®−êng AS mµ theo ®−êng AS1.

Nh÷ng ®iÓm n»m trªn ®−êng II-II t−¬ng øng thµnh phÇn cña quÆng ph«tphorit vµ ®¸ silic thÝch hîp ®Ó chuÈn bÞ phèi liÖu cho s¶n xuÊt ph«tpho (TY.6-12-18-68). Vïng bªn tr¸i ®−êng P -M t−¬ng øng víi ®¸ axit, nghÜa lµ t−¬ng øng víi nh÷ng cÊu tö trî ch¶y trong phèi liÖu; cßn nh÷ng ®iÓm bªn ph¶i ®−êng P-M t−¬ng øng víi nguyªn liÖu ph«tphat.

4. H−íng sö dông quÆng apatit nghÌo ë n−íc ta

QuÆng aptit Lµo Cai hiÖn ®−îc chia lµm 4 lo¹i cã thµnh phÇn kho¸ng vËt vµ thµnh phÇn hãa häc kh¸c nhau (b¶ng 14 vµ 15), do qu¸ tr×nh phong hãa nªn tÝnh chÊt vËt lý cña c¸c lo¹i quÆng còng kh¸c nhau. QuÆng apatit lo¹i I vµ lo¹i III th−êng bë rêi, cßn quÆng lo¹i II vµ IV th× r¾n ch¾c.

B¶ng 14. Thµnh phÇn kho¸ng vËt cña quÆng apatit Lµo Cai, %

Lo¹i quÆng Apatit §olomit Canxit Th¹ch anh Muscovit Grafit

Lo¹i I (apatit-th¹ch anh) 70-90 - - 2-10 1-2 2-10

Lo¹i II (apatit-®olomit) 40-70 15-35 1-5 5-10 - 1-2

Lo¹i III (apatit-th¹ch anh) 30-50 - - 30-40 2-1-0 -

20-35 20-45 2-5 25-45 2-10 1-5 Lo¹i IV (apatit-®olomit th¹ch anh)

B¶ng 15. Thµnh phÇn hãa häc cña quÆng apatit Lµo Cai, %

CaO MgO F CKT P2O5 CO2 SiO2 MnO2 Lo¹i quÆng

Lo¹i I 28-36 33-37 0,4-0,7 0,3-0,7 7-24 1,8-2,5 0,5-0,7 8-27

Lo¹i II 20-26 37-43 4,8-6,8 6,4-12,4 6-12 1,5-1,7 0,4-0,5 7-13

Lo¹i III 14-16 18-20 1,4-1,6 0,4-0,5 44-48 - 0,2-0,7 52-57

Lo¹i IV 10-13 27-29 6,8-9,2 13-17 22-28 - 0,3-0,5 24-32

Víi nh÷ng ®Æc ®iÓm nªu trªn cña c¸c lo¹i quÆng apatit Lµo Cai, quÆng lo¹i II vµ lo¹i IV cÇn ®−îc nghiªn cøu kü l−ìng ®Ó ®Þnh ra nh÷ng h−íng sö dông mét c¸ch hîp lý vµ kinh tÕ nhÊt.

nh− sau:

QuÆng apatit lo¹i II: QuÆng nµy cã thÓ ®−îc chia lµm 2 phÇn, mét phÇn sÏ ®−îc lµm giµu ®Ó chÕ biÕn theo ph−¬ng ph¸p axit, cßn mét phÇn dïng ®Ó chÕ biÕn trùc tiÕp theo ph−¬ng ph¸p nhiÖt (nh− s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y vµ ph«tpho vµng).

QuÆng apatit lo¹i IV: Víi nh÷ng tiÕn bé kü thuËt sau nµy, ch¾c ch¾n còng cã thÓ lµm giµu quÆng lo¹i nµy nh− quÆng apatit lo¹i II, cßn mét phÇn quÆng nµy còng cã thÓ

4.1. ChÕ biÕn theo ph−¬ng ph¸p axit

Theo ph−¬ng ph¸p nµy, mét phÇn quÆng apatit lo¹i II cã thÓ ®−îc lµm giµu hoÆc sö dông trùc tiÕp ®Ó s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly. HiÖn t¹i vµ trong t−¬ng lai gÇn, khi cßn quÆng apatit lo¹i III th× ph−¬ng ¸n tèi −u lµ dïng tinh quÆng tuyÓn tõ quÆng apatit lo¹i III ®Ó s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly, sau ®ã dïng axit ph«tphoric nµy cïng víi quÆng apatit lo¹i II ®Ó s¶n xuÊt supeph«tphat giµu hoÆc DMCP. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu ë trong n−íc vµ ë n−íc ngoµi ®Òu cho thÊy, khi dïng quÆng apatit lo¹i II ®Ó s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly th× rÊt dÔ läc b· phophogips, cã thÓ do hµm l−îng SiO2 thÊp.

- S¶n xuÊt supeph«tphat giµu chøa 30-33% P2O5 h÷u hiÖu nh− ë Ud¬bekistan sÏ hiÖu qu¶ h¬n s¶n xuÊt DAP, võa tiÕt kiÖm ®−îc 18-20% l−îng axit H2SO4, võa gi¶m ®−îc 35-45% l−îng b· th¶i ph«tphogips nh− ®· nªu ë phÇn trªn.

lªn ®Õn 40-43%, gi¸ thµnh sÏ rÎ h¬n supeph«tphat kÐp.

§iÒu ®¸ng l−u ý lµ nÕu sö dông trùc tiÕp quÆng apatit lo¹i II ®Ó s¶n xuÊt supeph«tphat giµu hay DMCP ®Òu tËn dông ®−îc l−îng MgO cã trong quÆng ban ®Çu, v× MgO còng lµ mét trong nh÷ng nguyªn tè dinh d−ìng cho c©y trång. ViÖc lùa chän ph−¬ng ¸n s¶n xuÊt sÏ phô thuéc vµo ý ®Þnh cña c¸c nhµ s¶n xuÊt. Theo chóng t«i, s¶n phÈm DMCP sÏ phï hîp víi nhiÒu lo¹i ®Êt trång vµ ®iÒu kiÖn khÝ hËu, thæ nh−ìng ë n−íc ta.

4.2. ChÕ biÕn theo ph−¬ng ph¸p nhiÖt

C¨n cø vµo thµnh phÇn kho¸ng vËt cña mét sè lo¹i quÆng apatit nghÌo (b¶ng 14), chóng t«i thÊy r»ng cã thÓ dïng phèi hîp vµi lo¹i quÆng ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y vµ ph«tpho vµng.

C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña ViÖn Hãa häc C«ng nghiÖp cho thÊy, chØ dïng riªng quÆng apatit lo¹i IV còng cã thÓ s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y (kh«ng cÇn bæ sung quÆng secpentin), tuy nhiªn chÊt l−îng s¶n phÈm chØ ®¹t 11-12% P2O5 h÷u hiÖu. Muèn n©ng cao chÊt l−îng ph©n l©n nung ch¶y th× ph¶i bæ sung thªm quÆng apatit lo¹i II vµ mét Ýt quÆng secpentin theo nguyªn t¾c : tØ lÖ mol MgO/P2O5 > 2 vµ tØ sè kiÒm CaO + MgO/SiO2 < 3.

KÕt qu¶ thö nghiÖm s¶n xuÊt trong lß c«ng nghiÖp t¹i V¨n §iÓn cho thÊy, cã thÓ dïng phèi liÖu víi thµnh phÇn nh− sau ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y ®¹t chÊt l−îng 15% P2O5 h÷u hiÖu :

QuÆng apatit lo¹i II:

0,5T

QuÆng apatit lo¹i IV:

0,5T

QuÆng secpentin:

0,3T

Nãi c¸ch kh¸c, cã thÓ thay thÕ 50% quÆng apatit lo¹i II b»ng 50% quÆng apatit lo¹i IV, ®ång thêi gi¶m 50% l−îng quÆng secpentin so víi khi dïng 100% quÆng apatit lo¹i II ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y.

Ph−¬ng ¸n nµy cho phÐp sö dông trùc tiÕp c¶ quÆng apatit lo¹i II vµ lo¹i IV, gãp phÇn sö dông nguån quÆng apatit lo¹i IV hiÖn ®ang cßn ®Ó ë ngoµi b¶ng c©n ®èi. Ph−¬ng ¸n nµy sÏ rÊt hiÖu qu¶ khi s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y ë gÇn nguån cung cÊp quÆng apatit (nghÜa lµ xa nguån cung cÊp quÆng secpentin).

4.2.2. S¶n xuÊt ph«tpho vµng

HiÖn t¹i c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt ph«tpho vµng ë Lµo Cai míi chØ dïng ®−îc phèi liÖu 50% quÆng apatit lo¹i I vµ 50% quÆng apatit lo¹i II. Theo nguyªn t¾c nªu trong gi¶n ®å hÖ 3 cÊu tö gåm P2O5-(CaO + MgO)-(SiO2 + Al2O3) trªn h×nh 6, chóng t«i ®· tiÕn hµnh ph©n tÝch ®¸nh gi¸ hai lo¹i quÆng apatit nghÌo phæ biÕn ë khu má Lµo Cai, cã tr÷ l−îng lín ®ñ ®¶m b¶o cho s¶n xuÊt ph«tpho vµng æn ®Þnh l©u dµi ë n−íc ta (b¶ng 16).

B¶ng 16. Thµnh phÇn hãa häc cña mét sè lo¹i quÆng apatit (%)

ChØ tiªu MÉu sè 1 MÉu sè 2

25,4 16,1 P2O5

CaO 41,0 22,5

MgO 4,8 4,4

10,1 43,0 SiO2

1,36 1,9 Fe2O3

1,90 1,59 Al2O3

MnO 0,45 0,44

9,20 8,79 CO2

F 1,90 1,25

S tæng 0,46 0,09

0,016 As 0,03

0,21 C h÷u c¬ 0,60

KÕt qu¶ ®o nhiÖt ®é nãng ch¶y cho thÊy mÉu sè 2 cã nhiÖt ®é nãng ch¶y rÊt thÊp, nÕu phèi hîp hai lo¹i quÆng nµy sÏ gi¶m ®−îc nhiÖt ®é nãng ch¶y cña hçn hîp quÆng.

NhiÖt ®é nãng ch¶y, oC NhiÖt ®é nãng ch¶y hoµn toµn, oC

1370 MÉu sè 1 1360

1120 MÉu sè 2 1110

Trªn c¬ së hµm l−îng c¸c cÊu tö trong 2 lo¹i quÆng apatit nªu trªn, chóng t«i ®· tÝnh to¸n tØ lÖ pha trén mÉu sè 1 vµ mÉu sè 2 lµ 70 : 30 ®Ó thu ®−îc phèi liÖu cho s¶n xuÊt ph«tpho vµng mµ kh«ng cÇn dïng ®Õn quÆng apatit lo¹i I. NÕu kÕt hîp c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt nh− xö lý nhiÖt nguyªn liÖu thËt tèt tr−íc khi cho phèi liÖu vµo lß ®iÖn th× hµm l−îng P2O5 trong phèi liÖu vµo lß cã thÓ ®¹t tíi 22,2%, trong khi tiªu chuÈn nµy ë Nga quy ®Þnh lµ 18-21%.

§iÒu nµy hoµn toµn phï hîp víi kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ kinh nghiÖm thùc tÕ cña c¸c t¸c gi¶ n−íc ngoµi, lµ kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i dïng quÆng apatit chÊt l−îng cao ®Ó cã hµm l−îng P2O5 cao trong phèi liÖu, nÕu phèi trén hîp lý c¸c lo¹i quÆng apatit nghÌo h¬n cã thÓ còng thu ®−îc phèi liÖu cã hµm l−îng P2O5 thÝch hîp cho s¶n xuÊt ph«tpho vµng theo ph−¬ng ph¸p nhiÖt ®iÖn.

Nh− vËy, mét sè gi¶i ph¸p nªu trªn cã thÓ lµ h−íng ®i ®óng ®¾n vµ thÝch hîp ®èi

víi nguån tµi nguyªn apatit ®a d¹ng nh−ng chÊt l−îng thÊp ë n−íc ta.

5. KÕt luËn

Dùa trªn nh÷ng kinh nghiÖm vÒ khai th¸c vµ lµm giµu c¸c lo¹i quÆng ph«tphat cã nguån gèc kh¸c nhau víi thµnh phÇn kho¸ng vËt vµ thµnh phÇn hãa häc rÊt kh¸c nhau trªn thÕ giíi, ®Æc biÖt lµ nh÷ng kinh nghiÖm vÒ sö dông vµ chÕ biÕn hîp lý c¸c lo¹i quÆng ph«tphat nghÌo cña c¸c n−íc, c¸c t¸c gi¶ ®Ò xuÊt h−íng sö dông mét sè lo¹i quÆng apatit nghÌo cña khu má Lµo Cai, chñ yÕu lµ quÆng apatit lo¹i II vµ lo¹i IV, nh− sau :

QuÆng apatit lo¹i II cã thÓ ®−îc lµm giµu mét phÇn theo ph−¬ng ph¸p tuyÓn næi ®Ó s¶n xuÊt axit ph«tphoric trÝch ly vµ supeph«tphat giµu hoÆc canxi ®imonoph«tphat, mét phÇn dïng trùc tiÕp ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y vµ ph«tpho vµng.

§èi víi quÆng apatit lo¹i IV, cÇn nghiªn cøu x¸c ®Þnh c«ng nghÖ lµm giµu ®Ó chÕ biÕn mét phÇn theo ph−¬ng ph¸p axit, cßn mét phÇn dïng trùc tiÕp phèi hîp víi quÆng apatit lo¹i II ®Ó s¶n xuÊt ph©n l©n nung ch¶y vµ ph«tpho vµng.