Quặng Photphorit là một phần quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp. Vậy quặng Photphorit là gì và ứng dụng với đời sống con người như thế nào? Các bạn hãy cùng VietChem khám phá trong bài viết bên dưới.
1. Quặng Photphorit là gì?
Quặng Photphorit là một loại đá có chứa nhiều khoáng vật canxi photphat. Đá trầm tích này có khoáng vật thuộc nhóm apatit chiếm 33 – 50% dưới dạng vi tinh hoặc ẩn tinh. Do đó, người ta còn gọi là quặng photphat trầm tích.
Quặng Photphorit có công thức hóa học đầy đủ là Ca3(PO4)2.
Ca3(PO4)2 là công thức hóa học của quặng Photphorit
2. Thành phần chính của quặng Photphorit
Quặng Photphorit chứa khoáng vật apatit. Thế nhưng, hàm lượng khoáng vật không giống nhau mà có sự khác biệt. Tùy theo hàm lượng apatit mà sẽ chia làm quặng Photphorit hay quặng Apatit.
Trong đó, quặng Photphorit có thành phần không thể thiếu đó chính là P2O5. tùy Từng bản chất khoáng vật có trong đá hay từng loại quặng Photphorit cụ thể mà thành phần của quặng sẽ khác nhau. Thông thường, P2O5 có hàm lượng tối thiểu từ 12 – 18%. Nếu áp dụng công nghệ sản xuất phù hợp có thể thay đổi hàm lượng này theo nhu cầu.
Tùy theo hàm lượng Apatit mà phân thành quặng Photphorit hay quặng Apatit
Không chỉ xuất hiện ở đá trầm tích mà quặng Photphorit còn được hình thành do quá trình biến đổi giữa floapatit với cacbonat floapatit. Ngoài ra, quá trình này còn có sự thay thế đồng hình giữa CO2-3 cho PO3-4.
Trong quặng Photphorit có thể diễn ra quá trình biến đổi các hợp chất hóa học. Ví dụ Na+ thay cho Ca2+, OH- thay cho F-,… Sự biến đổi này có thể gây nên những chuyển biến đáng kể làm tăng kích thước độ hòa tan trong axit và giảm kích thước của tinh thể khoáng vật Photphat.
3. Ứng dụng của quặng Photphorit
Quặng Photphorit có thành phần chính là P. Chúng tồn tạng dưới dạng vỉa hoặc kết hạch trong đá trầm tích. Vì thế, ứng dụng phổ biến của quặng đó chính là làm phân bón photphat.
Thông qua một số kỹ thuật chuyên biệt, quặng Photphorit còn được ứng dụng trong nhiều mục đích khác nhau. Bao gồm:
- Ứng dụng trong chế biến hóa học thông qua loại quặng có tỷ lệ tạp chất nhất định bằng cách trộn quặng nghèo với quặng giàu apatit.
- Sử dụng vi sinh vật trong hợp chất chứa lân của quặng để phân giải một số chất.
- Tùy theo tiêu chuẩn về yêu cầu, chất lượng của quặng mà có thể ứng dụng vào nhiều mục đích mở rộng khác nhau. Ví dụ như sản xuất axit photphoric trích ly từ quặng giàu Apatit, sản xuất monocanxi photphat từ axit photphoric.
Ngay cả những quặng nghèo hay giàu Apatit đều được tận dụng để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế. Điều này sẽ giúp ích rất nhiều cho ngành sản xuất nông nghiệp khi quặng tự nhiên đang ngày càng khan hiếm.
Quặng Photphorit được ứng dụng nhiều trong cuộc sống
4. Các bài tập về quặng Photphorit
Sau khi đã hiểu rõ quặng Photphorit là gì, các bạn hãy cùng tham khảo về một số bài tập liên quan dưới đây:
Bài tập 1: Sản xuất supephotphat đơn, hàm lượng phần trăm là 20,52% bằng cách cho quặng Photphorit tác dụng với dung dịch acid sunfuric đặc. (Trong đó, tạp chất không chứa photpho). Cũng với quặng trên, cho phản ứng với acid photphoric để điều chế phân supephotphat kép được hàm lượng bao nhiêu?
Cách làm
Cho quặng Photphorit tác dụng với acid sunfuric đặc được phương trình phản ứng sau: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4
Dựa vào phương trình phản ứng, cân bằng số mol như sau:
nP2O5 = nCa3(SO4)2 = 1 và nH2SO4 = 2
Vậy m phân supephotphat đơn = 1.142/20,52% = 692 gram
Khi đó, m của acid sunfuric đặc = (2.2 + 31 + 16.4).2 = 196 gram
Quặng Photphorit = 692 – 196 = 496 gram
Ta có phương trình phản ứng với acid photphoric để điều chế phân supephotphat kép như sau: Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2
Vậy m phân supephotphat kép = 496 + (1.3 + 31 + 16.4).4
= 496 + 98.4 = 888 gram
Phần trăm dinh dưỡng của phân supephotphat kép là
3.(40 + 1.2 + 31 + 16.4)/888 = 3.142/888 = 47,97%
Bài tập 2: Để điều chế 1,56 tấn sufephotphat kép chứa 75% canxihidrophotphat với hiệu suất 80% thì khối lượng quặng photphorit chứa 77,5% Ca3(HPO4)2 là bao nhiêu?
Cách giải
Ta có phương trình phản ứng: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2
Số mol của Ca3(PO4) là 1/3. Theo định luật bảo toàn khối lượng, số mol của Ca(H2PO4), H2SO4, Ca3(PO4)2 lần lượt là 0,5mol, 2/3mol và 0,5/3mol.
Theo phương trình, khối lượng của quặng photphotit là:
310.1/3 + 310.0,5/3 = 1,55 tấn
Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng chỉ có 80%. Khối lượng quặng sẽ là: 1,55/0,8 = 1,9375 tấn.
Vậy khối lượng quặng photphorit chứa 77,5% Ca3(HPO4)2 là: 1,9375/0,775 = 2,5 tấn
Đáp án: 2,5 tấn
Bài tập 3: Cho m gam quặng photphorit tác dụng với acid sunfuric đặc. Trong đó có 7% là tạp chất trơ nhưng không chứa photpho để sản xuất supephotphat đơn. Vậy tỷ lệ phần trăm supephotphat đơn sau phản ứng là bao nhiêu?
Cách giải
Phương trình phản ứng
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
Ca(H2PO4)2 → P2O5
Gọi m quặng = 100gram
Khi đó m Ca3(PO4)2 = 93gram → n Ca3(PO4)2 = 0,3 mol
→ n CaSO4 = 0,6 mol, n Ca(H2PO4)2 = 0,3 mol, n H2SO4 = 0,6 mol
n Ca(H2PO4)2 = n P2O5 = 0,3 mol
→ m P2O5 = 42,6 gram
→ Tỷ lệ phần trăm supephotphat đơn sau phản ứng là 42,6/(100 + 0,6.98) = 26,8%
Hy vọng những chia sẻ trên phần nào giúp các bạn hiểu rõ hơn về quặng Photphorit là gì và những ứng dụng trong cuộc sống. Nếu có nhu cầu tìm hiểu nhiều hơn về loại quặng này, các bạn hãy liên hệ với VietChem theo số hotline để được giải đáp tận tình.
