Lập giải pháp công nghệ xử lý dung dịch H2SiF6 trong dây chuyền sản xuất supe lân nhằm giải quyết môi trường và giảm chi phí sản xuất

Đây là sáng kiến của ông Phạm Quang Tuyến, Công ty CP Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao có giá trị làm lợi hơn 45,6 tỉ đồng.

Tình trạng trước khi có sáng kiến

Nước thải sinh ra của công nghệ sản xuất supe lân là do dùng nước hấp thụ khí thải HF và SiF4 sinh ra từ công đoạn hóa thành, khi đó sẽ tạo ra axit H2SiF6. Để xử lý H2SiF6 Công ty đã sử dụng NaCl để sản xuất muối trừ sâu công nghiệp Na2SiF6. Nhưng khi xử lý bằng phương pháp này giá thành rất cao, giá bán rất thấp. Mỗi năm Công ty đã thua lỗ gần 30 tỷ đồng và nước thải sau xử lý vẫn không đạt theo QCVN 40:2011/BTNMT, nên đến năm 2016, Công ty vẫn chưa được cấp phép xả nước thải ra sông Hồng. Để giải quyết vấn đề cấp bách này, trong nhiều năm qua Công ty đã mời rất nhiều các các cơ quan nghiên cứu, các trường đại học, các Công ty trong nước và nước ngoài đến khảo sát, lấy mẫu để tìm phương án xử lý nhưng tính đến thời điểm hiện nay vẫn chưa có cơ quan nào, công ty nào đáp ứng được yêu cầu xử lý nước thải sản xuất của 2 Xí nghiệp supe lân của Công ty.

Năm 2016, Nghị định số 155/2016/NĐ-CP ngày 18/11/2016 của Chính phủ đã Quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, đã được ban hành và chính thức có hiệu lực từ ngày 01 tháng 02 năm 2017 và các hình thức xử lý vi phạm được tăng mức, tăng nặng hơn nhiều so với trước đây. Cụ thể theo Nghị định này các vi phạm về môi trường nếu kiểm tra phát hiện, ngoài xử phạt còn yêu cầu dừng khắc phục xong và chỉ được vận hành trở lại khi không phát tán chất thải ra ngoài môi trường nếu không phải dừng hoạt động (điển hình là vụ Formosa).

Trong năm 2016 Công ty cũng đã bị các đoàn thanh kiểm tra và xử lý phạt vi phạm, tổng số tiền phải nộp phạt lên đến trên 700 triệu đồng.

Cuối tháng 02/2017 phóng viên VTC 14 chuyên về môi trường đã về làm việc tại Công ty và có bài phóng sự, nếu không có các giải pháp xử lý dứt điểm thì nguy cơ Công ty phải dừng sản xuất là rất cao.

Nội dung sáng kiến

Qua tìm hiểu cho thấy việc xử lý axit H2SiF6 sinh ra trong quá trình sản xuất đều được tuần hoàn lại để phân hủy quặng trong quá trình sản xuất, đã áp dụng ở một số nước như: Trung Quốc, Pháp, Hàn Quốc,…

Dựa trên cơ sở thực trạng xử lý H2SiF6 của Công ty và tìm hiểu thực tế tại các cơ sở sản xuất supe lân từ quặng apatit trong và nước, sáng kiến đã đưa ra các hướng chính để xử lý H2SiF6 như sau:

- Hướng thứ nhất là thay đổi nguyên liệu phản ứng với H2SiF6 để sản xuất Na2SiF6;

- Hướng thứ hai là sử dụng các chất khác trung hòa H2SiF6, không sản xuất Na2SiF6.

supe lâm thao
Sáng kiến đã nhận Giải Nhất Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam (Giải thưởng VIFOTEC) tháng 5/2018 và Giải Bạc Giải thưởng Quốc tế về Khoa học Công nghệ 2018 ngày 8/12/2018, tại Trung tâm Hội nghị triển lãm Quốc tế Seoul, Hàn Quốc

 

Mục tiêu của các phương pháp

- Xử lý được H2SiF6 có trong nước thải và khống chế được các thành phần có trong nước thải ra Sông Hồng đạt các tiêu chuẩn của QCVN 40:2011/BTNMT; hoặc xử lý trung hòa và tuần hoàn lại nước thải trong Công ty (không xả thải ra môi trường).

- Giảm giá thành chi phí cho quá trình xử lý nước thải là nhỏ nhất.

Triển khai trên thực nghiệm

- Nghiên cứu, thực nghiệm các phương án xử lý axit H2SiF6 trong phòng thí nhiệm. Lựa chọn phương án tối ưu. Xây dựng phương án công nghệ;

- Tiến hành nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm trên dây chuyền pilot, tìm quy trình sản xuất, công nghệ phù hợp với hiện trạng của Công ty;

- Đề xuất tổng thể giải pháp công nghệ, thiết bị thực hiện trên dây chuyền;

- Tổng kết, đánh giá phương án để nhằm triển khai áp dụng.

Sau quá trình nghiên cứu đã tìm được giải pháp công nghệ, thiết bị cho toàn bộ quy trình xử lý nước thải 2 dây chuyền sản xuất supe như sau:

Về phương án công nghệ

Dùng apatit nguyên khai loại II trung hòa axit H2SiF6 12% tại thiết bị nghiền bi ướt - Xí nghiệp Supe số 1, sau đó tách nước hạ độ ẩm của bán thành phẩm supe, dùng bán thành phẩm supe này thay thế quặng tuyển để trung hoà supe supe tươi trong sản xuất supe lân; nước sau tách khỏi bán thành phẩm supe cho quay tuần hoàn lại hệ thống hấp thụ khí Flo là phương án khả thi và tối ưu nhất.

Về phương án thiết bị

Dùng thiết bị nghiền bi ướt hiện có tại Xí nghiệp Supe 1 để nghiền quặng apatit nguyên khai loại II với dung dịch axit H2SiF6 12% (kết hợp cả nghiền và trộn phản ứng vào trong một thiết bị sẵn có), tận dụng các thiết bị hiện có như: Cầu trục, bun ke, băng tải vận chuyển, hệ thống định lượng quặng vào máy nghiền, thùng chứa bùn…. là phương án khả thi và tối ưu về mặt kinh tế, kỹ thuật, môi trường. Đã bổ sung thêm phần chống ăn mòn thiết bị nghiền bi ướt và hệ thống thùng chứa dung dịch H2SiF6, bơm van, đường ống kèm theo. Đã lắp đặt bổ sung thiết bị hút khí tại 2 hệ thống nghiền bi ướt.

Đầu tư thêm thiết bị mới: Do độ ẩm của bán thành phẩm supe ra khỏi thiết bị nghiền bi cao khoảng 47-50% H2O nên để sử dụng bán thành phẩm supe thay thế quặng tuyển có độ ẩm 18-20% để trung hòa supe lân tươi phải tách nước ra khỏi bán thành phẩm supe. Do đó, phải xây dựng lắp đặt một số thiết bị: đầu tư thiết bị sàng lọc tách nước, máy ly tâm và các thiết bị kèm theo để tách bùn bán thành phẩm supe để giảm độ ẩm của bán thành phẩm supe ≤ 25%, Bể chứa axit H2SiF6 12% ở 2 dây chuyền; bể chứa nước rửa; kho chứa bán thành phẩm supe…và các thiết bị kèm theo.

Thuyết minh dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

Quặng apatít loại II dạng vụn (kích thước ≤ 25 mm; độ ẩm ≤ 8%) sau khi được xúc vận chuyển từ xí nghiệp lân nung chảy về, đổ chứa chuyển vào kho, và được cầu trục 5 tấn múc vun lên thành đống trong kho để cho bay hơi bớt nước và làm cho quặng khô ráo. Quặng từ các đống trong kho đã khô ráo được cầu trục 5 tấn múc cấp vào bunke chứa quặng (1) ở trong kho. Quặng từ bunke chứa quặng (1) được băng tải xích vận chuyển đổ vào băng tải cao su và được vận chuyển quặng qua các hệ thống sàng rung, nghiền má, băng tải chia quặng và được đổ vào bunke trước máy nghiền bi số (2). Quặng được định lượng qua các băng tải định lượng để cấp vào hệ thống nghiền bi ướt (2).

Axit H2SiF6 12% từ 2 bể hấp thụ khí flo của 2 Xí nghiệp Supe được bơm (7) và (12) bơm theo hệ thống đường ống (6) và (13) tích vào bể chứa (5) có thể tích 500 m3 được xây trong kho chứa bán thành phẩm supe.

Quặng apatit nguyên khai loại II từ các bunke qua băng tải định lượng đưa vào máy nghiền bi ướt (2) và nghiền cùng với axit H2SiF6 12% được bơm (17) bơm từ bể chứa (5) theo ống dẫn (18) cấp vào máy nghiền bi ướt (2) theo tỷ lệ 1:1. Khi máy nghiền chạy xảy ra sự va đập giữa bi với quặng, giữa quặng với quặng với nhau làm vỡ các hạt quặng apatit nguyên khai loại II. Quá trình phản ứng phân hủy các gốc chứa CO2 và apatit trong quặng apatit nguyên khai loại II với axit H2SiF6 xảy ra trong máy nghiền làm nồng độ Axit H2SiF6 giảm xuống. Nồng độ axit H2SiF6 trong hỗn hợp bùn khi ra khỏi máy nghiền bi ướt tại máng ≤ 4%, độ ẩm bùn quặng 47-50% được đưa xuống giếng chứa bùn.

Tại đây, bùn quặng được hệ thống khuấy tiếp tục khuấy để phản ứng tiếp và được bơm bùn (3) bơm theo đường ống dẫn bùn (4) đến máy sàng và ly tâm lọc tách nước (21), năng suất máy lọc 15 tấn/h. Nước ót được tách ra và được chứa vào bể chứa nước ót (19), sau đó được bơm (14) bơm theo ống dẫn nước trong (20) và (15) đưa về 2 bể gom sau đó được bơm vào bể hấp thụ que vẩy của 2 Xí nghiệp Supe. Hai bể gom nước (9) và (11) có thể tích 100 m3/ bể thu gom nước rửa từ 2 hệ thống hấp thụ của 2 Xí nghiệp Supe, sau đó dùng bơm (10) và (16) bơm bổ sung vào bể hấp thụ que vẩy để thay nước nguồn như hiện nay của 2 Xí nghiệp Supe. Bán thành phẩm supe sau khi qua máy lọc tách nước độ ẩm ≤ 25%, được đưa vào kho chứa có diện tích 2040 m2 và được cầu trục 5 tấn đảo trộn, ủ, cho bay hơi thoát nước tự nhiên. Bán thành phẩm supe sau khi được đảo trộn 2 - 3 lần trong kho chứa, độ ẩm giảm xuống còn 22-23%, sau 10 ngày được vận chuyển đổ vào 2 kho lân của 2 Xí nghiệp Supe để trung hòa supe lân tươi theo tỷ lệ 10% tổng lượng quặng đưa vào sản xuất để thay thế quặng.

Trong quá trình nghiền quặng apatit nguyên khai loại II với axit H2SiF6 có sinh ra một lượng nhỏ khí CO2 theo dung dịch bùn ở cuối máy nghiền. Để đảm bảo vệ sinh môi trường, Công ty đã dùng quạt hút cho qua thiết bị sủi bọt, khí sạch cho thải ra ngoài.

Tính mới, tính sáng tạo của sáng kiến

- Tính mới của sáng kiến là lần đầu tiên sáng kiến được áp dụng thực hiện tại Công ty cũng như tại Việt Nam.

- Tính sáng tạo của sáng kiến là đã tạo ra công nghệ mới trong xử lý axit H2SiF6 và có thể sử dụng ngay bán thành phẩm tạo ra từ công đoạn xử lý axit H2SiF6 để đưa vào sản xuất supe lân ở công đoạn tiếp theo phù hợp với điều kiện cơ sở hạ tầng, trang thiết bị sản xuất hiện có của Công ty.

supe lâm thao
Sáng kiến này cũng đạt Giải Đặc biệt của Trường Đại học Hoàng gia Ả Rập Xê Út trong khuôn khổ Giải thưởng Quốc tế về Khoa học Công nghệ 2018 tại Hàn Quốc

 

Khả năng áp dụng của sáng kiến

Sáng kiến đã được áp dụng vào thực tế sản xuất tại Xí nghiệp Supe 1, Xí nghiệp Supe 2 từ tháng 3/2017. 

Hiệu quả của sáng kiến

Hiệu quả kinh tế

+ Do không phải đóng bánh quặng loại 2 vụn kích thước < 25 mm tại Dây chuyền lân nung chảy nên giảm được chi phí là 11,421 tỷ đồng/năm.

+ Do không sản xuất trừ sâu công nghiệp (Na2SiF6) nên giảm được chi phí là 28,267 tỷ đồng/năm.

+ Do không phải chi phí xả nước thải ra môi trường nên giảm được chi phí 0,36 tỷ đồng/năm.

+ Lượng quặng apatit tuyển không phải sử dụng để trung hòa supe:

                 120 tấn/ngày x 340 ngày = 40.800 tấn.

Giá thành quặng nguyên khai loại 2 có giá thành thấp hơn quặng tuyển 385.415 đồng/tấn (quặng tuyển 1.265.513 đồng/tấn, quặng nguyên khai loại 2.880.098 đồng/tấn).

 Số tiền tiết kiệm từ việc sử dụng quặng nguyên khai loại 2 là:

40.800 tấn x 385.415 đồng/tấn = 15.724.930.000 đồng  15,725 tỷ đồng.

+ Chi phí đầu tư bổ sung thiết bị áp dụng đề tài vào thực tế sản xuất: 10,15 tỷ đồng.

Số tiền làm lợi khi áp dụng đề tài trong một năm là:

15,725 + 11,421  +  28,267  + 0,36 - 10,15  =  45,623 tỷ đồng

Hiệu quả về kỹ thuật

+ Qua việc triển khai đề tài thành công đã đưa ra được các giải pháp công nghệ đảm bảo mục tiêu tuần hoàn, không phát sinh nước thải ra môi trường, sản phẩm (bán thành phẩm supe) của công đoạn xử lý axit H2SiF6 đảm bảo các điều kiện, tiêu chuẩn tiếp tục là nguyên liệu sản xuất supe lân ở công đoạn tiếp theo. Chất lượng supe lân khi trung hòa supe lân tươi bằng bán thành phẩm supe đạt chất lượng như Tiêu chuẩn cơ sở công bố sản phẩm supe lân của Công ty và đạt chất lượng supe lân theo quy định của Nghị định số 108/2017/NĐ-CP của Chính phủ.

+ Việc sử dụng quặng apatit nguyên khai loại 2 để xử lý axit H2SiF6 trong quá trình sản xuất supe lân đã xử lý hết lượng axit H2SiF6 12% sinh ra khoảng 120 tấn/ngày trong quá trình sản xuất supe lân tại 2 dây chuyền sản xuất supe và đây là phương án hầu như không phải đầu tư máy móc thiết bị nhiều và có thể thực hiện nhanh chóng việc xử lý nước thải (đảm bảo quy chuẩn môi trường quy định). Đồng thời, chất lượng sản phẩm supe lân của Đề tài vẫn đảm bảo theo quy định. Góp phần thúc đẩy sử dụng quặng apatit loại 2 trữ lượng còn rất lớn tại mỏ Apatit Lào Cai.

Hiệu quả về mặt xã hội, môi trường

+ Giải quyết được vấn đề xử lý được nước thải sản xuất tại 2 dây chuyền sản xuất supe lân và tuần hoàn được 100% nước thải sản xuất trong toàn Công ty, không xả nước thải sản xuất ra môi trường, nên góp phần giảm ô nhiễm và cải thiện chất lượng nguồn nước sông Hồng.

+ Cải thiện được điều kiện lao động cho người công nhân do không phải tiếp xúc nước thải có chứa flo và không phải sản xuất trừ sâu công nghiệp.

+ Tiết kiệm quặng apatit tuyển và quặng apatit nguyên khai loại 1, hiện nay trữ lượng còn rất ít. Sử dụng được tài nguyên của đất nước do hiện nay quặng apatit nguyên khai loại 2 trữ lượng còn rất nhiều.

+ Mang lại hiệu quả lớn về môi trường nước thải của Công ty, giúp Công ty xử lý dứt điểm vấn đề nước thải tại 2 dây chuyền sản xuất supe lân đơn, tiến tới có thể xác nhận hệ thống quản lý môi trường hoặc triển khai ISO 14001.

Tuệ Minh/Nguồn: Supe Lâm Thao