Việt Nam là nước duy nhất ở khu vực Đông Nam Á có nguồn quặng apatit dồi dào, cho đến nay loại quặng này vẫn được sử dụng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất phân lân (supe photphat đơn, phân lân nung chảy). Nhu cầu về photpho vàng của Việt Nam hàng năm từ 6 – 8 ngàn tấn để sản xuất axit photphoric (H3PO4) phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu, nhu cầu này được dự báo sẽ tăng đáng kể trong các năm tới. 

Để giải quyết bài toán sụt giảm khả năng cung cấp loại quặng này trong tương lai, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ sản xuất quặng apatit vụn, có khả năng thay thế hoàn toàn quặng cục trong sản xuất phospho vàng” Đây là đề tài cấp Quốc gia do GS. TS Vũ Thị Thu Hà làm chủ nhiệm.

Đề tài được thực hiện nhằm mục tiêu nâng cao giá trị gia tăng cho quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ, đồng thời giải quyết nhu cầu nguyên liệu của các nhà máy phospho vàng, tìm kiếm giải pháp mang tính tổng thể, đột phá, có hiệu quả cả về kinh tế và kỹ thuật và có thể áp dụng cho mọi nhà máy. Từ đó, phát triển công nghệ sản xuất quặng apatit dạng viên từ apatit loại I cấp hạt nhỏ, có khả năng thay thế quặng cục trong sản xuất phospho vàng.

Tiến hành thực hiện, nhóm tác giả triển khai nghiên cứu công nghệ sản xuất chất kết dính thế hệ mới dùng cho sản xuất quặng ép viên từ quặng apatit cấp hạt nhỏ. Quá trình dựa trên cơ sở tạo được sự liên kết ở cấp độ nano giữa các tiểu phân chất kết dính, mang điện tích dương và bề mặt của quặng, mang điện tích âm kết hợp với sự gel hóa dị thể giữa các tiểu phân chất kết dính (sol) - hay còn gọi là sự “polyme hóa vô cơ”. Chất kết dính thế hệ mới bao gồm nhiều thành phần với các chức năng khác nhau và bổ trợ cho nhau. Cụ thể, trong hệ chất kết dính sẽ gồm có các thành phần: Sol nano boehmit, Sol nano silica, Canxi ligno sulfonate, Cellulose thủy phân, ngoài ra, bổ sung thêm các chất phụ gia hoặc chất điều chỉnh môi trường.

Kết quả sau cùng, đề tài đã thành công xây dựng được quy trình công nghệ và chế tạo được hệ thiết bị sản xuất chất kết dính dùng cho sản xuất quặng viên từ quặng apatit cấp hạt nhỏ, bao gồm sol silica, sol boehmit, canxi ligno sulfonate và cellulose thủy phân. Đã ứng dụng quy trình và thiết bị trong sản xuất phụ gia phục vụ các thử nghiệm ở quy mô công nghiệp. Đồng thời, thiết kế, chế tạo và lắp đặt được hệ thiết bị ép viên quặng từ quặng apatit cấp hạt nhỏ quy mô 10.000 tấn/năm, sử dụng hệ phụ gia kết dính đã chế tạo được.

Bên cạnh đó, đề tài cũng nghiên cứu 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 được tổng cộng 2.508 tấn quặng viên thành phẩm. 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). 

Cụ thể, 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. Đồng thời, 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 quy trình ≥ 98%.

Đề  tài 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. Quặng ép viên do Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu cung cấp có thể thay thế cho quặng apatit loại cục nguyên khai để sản xuất phốt pho vàng trên dây chuyền công nghệ sản xuất của Nhà máy Phốt Pho Vàng III với tỷ lệ lên đến 60% tổng khối lượng quặng apatit nguyên liệu đầu vào sản xuất.

Thành công của đề tài nghiên cứu đã giúp Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu làm chủ công nghệ sản xuất viên quặng từ apatit loại I cấp hạt nhỏ, sử dụng hệ phụ gia kết dính thế hệ mới, có khả năng thay thế hoàn toàn quặng cục loại I trong sản xuất phospho vàng, bao gồm từ khâu sản xuất phụ gia, sản xuất hệ thống thiết bị ép viên quặng đến khâu sản xuất viên quặng.

Việc áp dụng đại trà các kết quả nêu trên sẽ góp phần giảm đáng kể sự lãng phí tài nguyên quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ, tạo thêm công ăn việc làm cho người dân và tăng ngân sách từ việc tăng giá trị thu thuế. Cụ thể, giá thành quặng viên không quá 1.200.000 VNĐ trong khi đó, giá trị một tấn quặng cục loại I là khoảng 1.700.000 đồng. Như vậy, phần giá trị gia tăng nhờ áp dụng công nghệ là khoảng 500.000 đồng/tấn quặng vụn. Ước tính, mỗi năm, lượng quặng apatit loại I cấp hạt nhỏ phát sinh khoảng 350.000 tấn. Theo đó, việc áp dụng công nghệ để xử lý lượng quặng nói trên hứa hẹn mang lại giá trị gia tăng khoảng 75 tỷ đồng/năm.

Đặc biệt, việc nghiên cứu thành công đề tài “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ sản xuất quặng apatit vụn, có khả năng thay thế hoàn toàn quặng cục trong sản xuất phospho vàng” còn khẳng định được năng lực và trí tuệ của các cán bộ Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam. Đồng thời, khẳng định hiệu quả đầu tư cho phát triển KHCN của các cơ quan quản lý KHCN.