Nhiệm vụ “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị tạo viên sử dụng hệ chất kết dính tiên tiến để chế tạo nguyên liệu cho sản xuất phốt pho vàng từ quặng apatit cấp hạt nhỏ” do Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu - Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam thực hiện. Nhiệm vụ  thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp quốc gia phục vụ đổi mới, hiện đại hóa công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản đến năm 2025, thực hiện Đề án “Đổi mới và hiện đại hoá công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2025”. 

Mục tiêu của nhiệm vụ đó là thiết kế, chế tạo và lắp đặt hệ thống thiết bị hoàn chỉnh và phù hợp để sản xuất viên quặng; nghiên cứu quy trình công nghệ ép viên quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ, sử dụng hệ chất kết dính mới và tiến hành sản xuất thử nghiệm ở điều kiện công nghệ ổn định, ở quy mô công nghiệp. Tiếp đó thực hiện thử nghiệm thành công việc sử dụng quặng ép viên thay thế 60% quặng apatit loại I dạng cục, làm nguyên liệu sản xuất phốt pho vàng; và xây dựng thành công quy trình công nghệ sản xuất quặng ép viên sử dụng chất kết dính thế hệ mới và quy trình công nghệ sử dụng viên quặng đã chế tạo để sản xuất phốt pho vàng.

Sau 2 năm triển khai thực hiện (2018-2020), dự án đã được nghiệm thu cấp quốc gia và thu được những kết quả rất đáng ghi nhận. Nhiệm vụ đã thiết kế, chế tạo và lắp đặt được hệ thống thiết bị hoàn chỉnh và phù hợp để sản xuất viên quặng, sử dụng phụ gia thế hệ mới được sản xuất từ PTNTĐ Công nghệ lọc, hóa dầu, quy mô 10.000 tấn/năm. 

Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu đã nhiên cứu thành công quy trình công nghệ ép viên quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ, sử dụng hệ chất kết dính mới, trên các hệ thiết bị nêu trên và tiến hành sản xuất thử nghiệm ở điều kiện công nghệ ổn định, ở quy mô công nghiệp. Kết quả, 2.508 tấn quặng viên thành phẩm đã được sản xuất với hàm lượng phụ gia sử dụng để ép viên, qui khô là 0,85%. 

Sản phẩm viên quặng ép có các chỉ tiêu chất lượng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đối với nguyên liệu quặng cho quá trình sản xuất phốt pho vàng mà không cần phải qua bất kỳ quá trình xử lý nào khác (không cần phải sấy trong thiết bị sấy thùng quay như đối với quặng nguyên khai). Hàm lượng P₂O₅ của viên quặng đạt trên 29,8% và hàm ẩm dao động trong khoảng 0,7 đến 0,8%. Viên quặng có độ bền nén dao động trong khoảng 52,4 – 56,8 kg/cm² và không bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển từ nơi sản xuất đến nhà máy sản xuất phốt pho vàng. Mẫu quặng viên nung ở 1.100^oC không bị nứt, vỡ, nổ.

Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu đã xây dựng được quy trình công nghệ tạo viên quặng apatit cho quá trình sản xuất phốt pho vàng, sử dụng hệ phụ gia kết dính tiên tiến, có cấu trúc nano, cho hiệu suất thu hồi sản phẩm ≥ 90%, độ ổn định của qui trình ≥ 98%. 

Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm thành công việc sử dụng 2.508 tấn quặng ép viên để thay thế quặng apatit dạng cục với các tỷ lệ khác nhau, làm nguyên liệu sản xuất phốt pho vàng tại Chi nhánh Công ty Cổ phần Đông Nam Á Lào Cai - Nhà máy phốt pho vàng III. Việc sử dụng quặng ép viên do Phòng thí nghiệm trọng điểm cung cấp để sản xuất phốt pho vàng tại Nhà máy Phốt Pho Vàng III không làm thay đổi các chỉ tiêu kỹ thuật liên quan đến định mức tiêu hao nguyên, nhiên vật liệu và năng lượng, dây chuyền thiết bị hoạt động ổn định. Sản phẩm phốt pho vàng thu được đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật của Công ty đã ban hành. Đồng thời, đã xây dựng được quy trình công nghệ sử dụng viên quặng đã chế tạo để sản xuất phốt pho vàng.

Theo tính toán sơ bộ của nhóm nghiên cứu, một nhà máy sản xuất 10.000 tấn quặng (quy mô thử nghiệm) sẽ có lợi nhuận hàng năm dao động từ 2,5 tỷ đến trên dưới 6,5 tỷ/năm, tùy khả năng chủ động về nguồn nguyên liệu quặng cấp hạt nhỏ. Nhà máy với công suất 100.000 tấn năm có thể thu được lợi nhuận từ 35 đến khoảng 75 tỷ đồng/năm. Những con số này đã cho thấy việc triển khai xây dựng nhà máy ép viên quặng, sử dụng phụ gia kết dính mới, làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất phốt pho vàng mang lại hiệu quả kinh tế cao và ổn định. Hơn nữa, việc sử dụng được quặng vụn apatit loại I cho sản xuất phốt pho vàng còn góp phần tiết kiệm tài nguyên quốc gia và tạo giá trị gia tăng cao cho khoáng sản apatit Việt Nam.

Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu cho biết sẽ phối hợp với đối tác phù hợp để ứng dụng kết quả sản xuất thử nghiệm này trong triển khai Dự án quy mô 100.000 tấn/năm. Dự kiến Dự án sẽ được triển khai vào cuối năm 2021 hoặc đầu năm 2022.

Từ các kết quả đạt được, nhiệm vụ “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị tạo viên sử dụng hệ chất kết dính tiên tiến để chế tạo nguyên liệu cho sản xuất phốt pho vàng từ quặng apatit cấp hạt nhỏ” được đánh giá cao và mang ý nghĩa thực tiễn. Sau thành công của dự án sản xuất thử nghiệm, hướng tiếp theo đó là chuyển giao công nghệ.