Phân lân supephosphate kép thường được sản xuất từ nguyên liệu là quặng phosphate (chứa 60% Ca3(PO4)2 về khối lượng, còn lại là tạp chất trơ) và dung dịch H2SO4 70% theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4.
Giai đoạn 2: Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2.
Giai đoạn 1 (hiệu suất 75%) người ta tách được hỗn hợp nhão (hỗn hợp Y) gồm H3PO4, H2O và tạp chất trơ trong đó phần trăm khối lượng của H3PO4 và tạp chất trơ lần lượt là 58,8% và 20%; Hỗn hợp Y được dùng để sản xuất ở giai đoạn 2 (hiệu suất 100%). Toàn bộ hỗn hợp thu được ở giai đoạn 2 đem sấy khô đến khi còn độ ẩm 5% thì được phân bón thành phẩm. Biết tạp chất không chứa phosphorus.
a) Tính độ dinh dưỡng của phân bón thành phẩm.
b) Để sản xuất được 100 tấn phân bón thành phẩm trên cần dùng tối thiểu bao nhiêu tấn dung dịch H2SO4 70% và bao nhiêu tấn quặng phosphate nguyên liệu.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Lấy 100 kg Y gồm H3PO4 (58,8 kg), tạp chất (20 kg), H2O (21,2 kg)
mCa(H2PO4)2 = 58,8.3.234/(98.4) = 105,3 kg
mCa3(PO4)2 = 58,8.310/(98.4) = 46,5 kg
Làm khô thu được phân chứa Ca(H2PO4)2 (105,3 kg), tạp chất (20 + 46,5.40%/60% = 51 kg), H2O (x kg)
mH2O = x = 5%(105,3 + 51 + x) —> x = 8,23
—> m phân = 105,3 + 51 + x = 164,53
Độ dinh dưỡng = %P2O5 = 142.105,3/(234.164,53) = 38,84%
(b) Dưới đây ta tính lượng nguyên liệu cần thiết để có 164,53 kg phân thành phẩm:
mCa3(PO4)2 ở giai đoạn 1 = 58,8.310/(98.2.75%) = 124 kg
m quặng = (46,5 + 124)/60% = 284,17 kg
mddH2SO4 = 58,8.98.3/(98.2.75%.70%) = 168 kg
Tỉ lệ:
284,27 kg quặng + 168 kg dd H2SO4 tạo ra 164,53 kg phân
Khi m phân = 100 tấn thì:
m quặng = 100.284,27/164,53 = 172,8 tấn
mddH2SO4 = 100.168/164,53 = 102,1 tấn