BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN BÓN NPK NHẢ CHẬM KẾT HỢP CÁC NGUYÊN TỐ SIÊU VI LƯỢNG

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN BÓN NPK NHẢ
CHẬM KẾT HỢP CÁC NGUYÊN TỐ SIÊU VI
LƯỢNG
GVHD: Th.S Phạm Thành Tâm

2. CHỦ ĐỀ NỘI DUNG
TỔNG QUAN
I
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
IV
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
III
THỰC NGHIỆM
II

3. I. TỔNG QUAN

4. Phân bón hóa học là gì?
Phân bón hóa học là những chất có
chứa các nguyên tố dinh dưỡng, được
bón cho cây nhằm nâng cao năng suất
cây trồng.

5. MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN HÓA HỌC
Phân đạm Phân lân Phân kali Phân vi lượng, Phân hỗn hợp,
phức hợp

6. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN NPK
Phân NPK?
➢ Là loại phân chứa 3 nguyên tố dinh dưỡng đa
lượng chính N,P,K.
➢ Giúp bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng. Cây
có thể hấp thu được ngay, tác dụng nhanh,
sinh trưởng và tăng năng suất cây trồng.

7. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN NPK
Mô hình chảo tạo hạt phân bón
Công nghệ vo viên chảo quay

8. PHÂN BÓN NHẢ CHẬM
➢ Các loại phân bón này thường được tổng hợp bằng cách bọc hạt phân bón (lõi) bằng các
vật liệu khác nhau (lớp vỏ).
➢ Lõi phân bón: loại phân dễ tan (Ure, KCl, DAP,…) còn có khoáng sét tự nhiên (cao
lanh, bentonite,…) được đưa vào làm chất phụ gia, chát mang, có tính dẻo, dính, dễ
dàng cho quá trình tạo viên.
➢ Lớp vỏ: Polymer (PVA, PVAc,…).
Hình 1. Hạt phân bón nhả chậm

9. CÁC NGUYÊN TỐ SIÊU VI LƯỢNG (ĐẤT HIẾM)
➢ REE (Rare Earth Elements) còn được gọi là kim loại đất hiếm hoặc oxit đất hiếm.
➢ Là tập hợp gồm 17 nguyên tố hóa học gồm xeri (Ce), dysprosi (Dy), erbi (Er), europi (Eu),
gadolini (Gd), holmi (Ho), lanthan (La), luteti (Lu), neodim (Nd), praseodim (Pr), prometi
(Pm), samari (Sm), scandi (Sc), terbi (Sc), terbi (Tb), tuli (Tm), vtterbi (Yb) và vtri (Y).
Hình 2. Nguyên liệu đất hiếm

10. II. THỰC NGHIỆM

11. 2.1. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN LIỆU
DỤNG
CỤ,
THIẾT BỊ
Becher 500 mL: 5 cái Đũa thủy tinh: 1 cái
Bộ cối chày sứ: 1 bộ Bút đo TDS - 01: 1 cái
Bình phun 1 lít: 1 cái Chảo tạo hạt phân bón
Thau nhựa: 1 cái Tủ sấy
Ống đong: 1 cái Cân phân tích
NGUYÊN
LIỆU
Ure [(NH2)2CO] KCl
DAP [(NH4)2HPO4]
Cao lanh
Al2Si2O5(OH)4.nH2O (n= 0,2)
PVA [(C2H4O)n] Đất hiếm

12. 2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
2.2.1. Khảo sát tốc độ vòng quay và độ nghiêng tạo hạt phân bón NPK 8-8-8
không màng bọc
➢Tính toán thành phần phối liệu.
Bảng 1. Thành phần nguyên liệu tổng hợp NPK
8-8-8 (tính cho 1kg)
STT Ure (g) DAP (g) KCl (g) Cao lanh (g)
1 106 174 399 587
Hình 3. Nguyên liệu được đem đi định
lượng

13. 2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
2.2.1. Khảo sát tốc độ vòng quay và độ nghiêng
tạo hạt phân bón NPK 8-8-8 không màng bọc
➢Khảo sát thiết bị máy chảo tạo hạt phân bón
ở tốc độ vòng quay là 24 (vòng/phút) và độ
nghiêng là 48o; 50o; 52o; 54o .
➢Thực hiện tương tự ở các tốc độ vòng quay
26; 28; 30; 32 (vòng/phút) và các độ
nghiêng 48o; 50o; 52o; 54o .
Ure DAP KCl
Định lượng
Nghiền
Sản phẩm
Tạo hạt
Sấy (65˚C) - 3h
Sàng
2-4 mm
Làm nguội
Đạt
Cao lanh
Phun H2O
Cân
Sấy (65 ˚C)
Không đạt
Nghiền
Phối trộn
Sàng
(loại bụi)

14. 2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
2.2.2. Khảo sát lựa chọn nồng độ chất kết dính cho phân bón NPK 8-8-8
có màng bọc
➢Tính toán thành phần phối liệu và dung dịch polymer PVA ở các
nồng độ khác nhau.
STT Urê (g) DAP (g) KCl (g) Cao lanh (g) Polyme (g) % Polyme
1 106 174 399 587 0,0 0,0
2 106 174 399 587 0,0316≈ 0,032 0,5
3 106 174 399 587 0,063 1
4 106 174 399 587 0,126 ≈ 0,13 2
5 106 174 399 587 0,2 3
Bảng 2. Thành phần nguyên liệu tổng hợp phân bón NPK 8-8-8 có
màng bọc PVA (tính cho 1kg)
Hình 4. Nguyên liệu PVA

15. 2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
2.2.2. Khảo sát lựa chọn nồng độ chất kết
dính cho phân bón NPK 8-8-8 có màng bọc
➢Thêm một lượng dung dịch chất kết dính
polyme PVA ở các nồng độ khác nhau: 0,5;
1; 2; 3% để tạo màng bao bọc cho hạt phân
NPK 8-8-8.
Ure DAP KCl
Định lượng
Nghiền
Sản phẩm
Tạo hạt
Sấy (65˚C) - 3h
Sàng
2-4 mm
Làm nguội
Đạt
Cao lanh
Phun PVA
Cân
Sấy (65 ˚C)
Không đạt
Nghiền
Phối trộn
Sàng
(loại bụi)

16. 2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
2.2.2. Khảo sát lựa chọn nồng độ chất kết dính cho phân bón NPK 8-8-8
có màng bọc
Hình 6. Bút TDS-01
Hình 5. Đo độ hòa tan
5g m u n ng độ
kh c nhau
H a tan 100 mL
H2O
Đo độ h a tan
Ghi nh n k t quả
Khoảng th i gian:
0; 2; 4; 6; 8; 16; 20;
24 gi

17. 2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
2.2.3. Khảo sát và ứng dụng hạt phân bón NPK 8-8-8 có màng bọc và không màng bọc cho
cây rau muống
Ch u 1 Ch u 2 Ch u 3 Ch u 4 Ch u 5 Ch u 6
Hạt giống (hạt) 15 15 15 15 15 15
Đất (g) 500 500 500 500 500 500
Phân bón -
2g NPK 8-8-8
không có
màng bọc
2g NPK
8-8-8 có
màng bọc
2g NPK 8-
8-8 không
có màng
bọc
-
2g NPK
8-8-8 có
màng bọc
Đất hi m (g) - - - 2 2 2
Bảng 3. Thành phần của 6 chậu (thố nhựa) để trồng cây

18. III. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

19. 2.1. K t quả khảo s t độ nghiêng, tốc độ v ng đ n khả năng tạo hạt
Hình 7. Khối lượng thu được ở độ nghiêng
48o và các tốc độ vòng quay khác nhau
Hình 8. Khối lượng thu được ở độ nghiêng
50o và các tốc độ vòng quay khác nhau
Hình 9. Khối lượng thu được ở độ nghiêng
52o và các tốc độ vòng quay khác nhau
Hình 10. Khối lượng thu được ở độ nghiêng
54o và các tốc độ vòng quay khác nhau

20. 2.1. K t quả khảo s t độ nghiêng, tốc độ v ng đ n khả năng tạo hạt
Hình 11. Hình ảnh sản phẩm NPK 8-8-8 không có màng bọc

21. 2.1. K t quả khảo s t độ nghiêng, tốc độ v ng đ n khả năng tạo hạt
Bảng 4. Khối lượng sản phẩm thu được ở các độ nghiêng và tốc độ vòng
quay khác nhau
V ng quay
(v ng/phút)
Độ nghiêng
46 48 50 52 54
24 16,73 g 15,63 g 11,73 g 18,5 g 23,6 g
26 21,4 g 23,12 g 62,67 g 24,04 g 24,88 g
28 31,34 g 46,52 g 26,26 g 23,78 g 30,5 g
30 12,35 g 35,4 g 69,35 g 10,01 g 36,78 g
32 10,34 g 24,35 g 40,34 g 16,05 g 24,41 g

22. 2.1.1. K t quả khảo s t độ nghiêng đ n khả năng tạo hạt
0
20
40
60
80
100
120
24 26 28 30 32
Khối
lượng
(g)
Tốc độ v ng (v ng/phút)
Độ nghiêng 48 độ
Độ nghiêng 50 độ
Độ nghiêng 52 độ
Độ nghiêng 54 độ
Hình 12. Khảo sát ảnh hưởng độ nghiêng của chảo đến khả
năng tạo hạt ở tốc độ vòng quay khác nhau
Ở độ nghiêng 48o của tốc
độ vòng 30 vòng/phút →
tạo hạt có khối lượng hạt
chuẩn cao và ổn định.
→ Chọn độ nghiêng 48o là
thông số tối ưu.

23. 2.1.2. K t quả khảo s t tốc độ v ng quay đ n khả năng tạo hạt
0
20
40
60
80
100
48 49 50 51 52 53 54
Khối
lượng
(g)
Độ nghiêng
tốc độ v ng 24
tốc độ v ng 26
tốc độ v ng 28
tốc độ v ng 30
tốc độ v ng 32
Hình 13. Khảo sát ảnh hưởng tốc độ vòng quay của chảo đến
khả năng tạo hạt ở độ nghiêng khác nhau
Ở tốc độ 30 vòng/phút
của độ nghiêng 50o → tạo
hạt có khối lượng hạt
chuẩn cao và tương đối ổn
định.
→ Chọn tốc độ vòng quay
30 vòng/phút tối ưu nhất.

24. 2.2. K t quả khảo s t lựa chọn n ng độ chất k t dính cho phân NPK 8-8-8
Hình 14. Kết quả tạo hạt NPK 8-8-8 có màng bọc PVA ở các nồng độ khác nhau

25. 2.2. K t quả khảo s t lựa chọn n ng độ chất k t dính cho phân NPK 8-8-8
Bảng 5. Kết quả khảo sát độ hòa tan
Th i gian (h)
Độ h a tan (ppm)
0 2 4 6 8 18 20 24
PVA 0,5 % 407 610 569 563 553 586 592 610
PVA 1 % 380 575 542 537 537 569 575 581
PVA 2 % 313 477 458 458 463 486 491 496
PVA 3 % 351 506 496 496 496 521 531 537
Hình 15. Sản phẩm phân NPK 8-8-8
có màng bọc PVA

26. 2.2. K t quả khảo s t lựa chọn n ng độ chất k t dính cho phân NPK 8-8-8
300
350
400
450
500
550
600
650
0 5 10 15 20 25
Độ
h
a
tan
(ppm)
Th i gian (h)
PVA 0.5%
PVA 1%
PVA 2%
PVA 3%
Hình 15. Khảo sát độ hòa tan phân NPK 8-8-8 có màng bọc
PVA ở các nồng độ khác nhau
Ở mẫu phân NPK với
màng bọc PVA nồng là 2%
có độ phân hủy thấp nhất
nên có khả năng nhả chậm
giữ được chất dinh dưỡng
lâu hơn.
→ Chọn nồng độ PVA 2%
làm màng bọc tạo hạt phân
bón NPK.

27. 2.2. K t quả khảo s t lựa chọn n ng độ chất k t dính cho phân NPK 8-8-8
Hình 16. Kết quả đo hàm lượng dinh dưỡng phân NPK 8-8-
8 nhả chậm trên nền PVA 2%
N đã giải phóng được 7,97 %
(gần như đạt chuẩn), P2O5 đã
giải phóng 5,95% (nhỏ hơn so
với lý thuyết 2,05%), còn K2O
đã giải phóng được có 4%
(nhỏ hơn so với lý thuyết 4%)
so với tổng lý thuyết NPK 8-
8-8 ban đầu.
→ Bước đầu thành công sản
xuất tạo hạt phân bón NPK 8-
8-8 có màng bọc PVA 2% nhả
chậm.

28. 2.3. K t quả ứng dụng thực nghiệm phân bón khảo s t trên cây rau muống
Hình 15. Tốc độ sinh trưởng cây rau muống ngày thứ 3 Hình 16. Tốc độ sinh trưởng cây rau muống ngày thứ 7
Hình 17. Tốc độ sinh trưởng cây rau muống ngày thứ 12 Hình 18. Tốc độ sinh trưởng cây rau muống ngày thứ 25

29. IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

30. 3.1. KẾT LUẬN
➢ Qua khảo sát tạo hạt phân bón NPK 8-8-8 trong mô hình thí nghiệm tại trường cho thấy
ở góc nghiêng 48o của vòng quay 30 vòng/phút có khối lượng tạo hạt phân bón đạt chuẩn
tạo ra nhiều nhất. Độ nghiêng càng lớn thì hiệu suất tạo hạt càng thấp, đồng thời góc
nghiêng thấp cho hạt có kích thước càng lớn.
➢ Quá trình khảo sát độ hòa tan phân bón NPK 8-8-8 bọc bằng màng PVA ở các nồng độ
0,5%, 1%, 2%, 3% cho thấy phân bón bọc màng PVA 2% tốt nhất. Vì vậy sử dụng dung
dịch PVA 2% làm màng bọc cho quá trình tạo hạt phân bón.
➢ Phân bón NPK 8-8-8 bọc PVA 2% nhả chậm kết hợp nguyên tố siêu vi lượng (đất hiếm)
dùng làm phân bón cho kết quả tốt nhất.

31. 3.2. KIẾN NGHỊ
Lắp đặt hê thống phun sương
Lắp đặt hệ thống gạt hạt phân

33. TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU
Lượng DAP cần đem đi phối liệu:
Lượng đạm do DAP cung cấp:
𝑁𝐷 = 18.0,174 = 3,132 %
Lượng Ure cần bổ sung:
𝑁𝑢 = 8 − 3,132 = 4,868 %
1. Tính to n công thức phối liệu sản xuất 4 kg phân NPK 8-8-8
- Ure (n=16)
- DAP (n=18, p=46)
- KCl (k=60)
- Cao lanh

34. TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU
Công thức phối liệu cho 4kg NPK 8-8-8
DAP: 4.0,174 = 0,696 (𝑘𝑔)
Ure: 4.0,106 = 0,424 (𝑘𝑔)
KCl: 4.0,133 = 0,532 (𝑘𝑔)
Cao lanh: 4.0,587 = 2,348 (𝑘𝑔)
Lượng Ure cần đem đi phối liệu:
Lượng KCl cần đem đi phối liệu:
Lượng phụ gia cao lanh cần thêm vào;
𝐶 = 1 − 0,174 + 0,106 + 0,133
= 0,587

35. TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU
2. Pha 500 ml Polyvinyl Alcohol (PVA) 2%
𝑚𝑑𝑑 = 𝑉𝑚𝑙
. 𝑑(𝑔/𝑐𝑚3
)
𝑑𝑃𝑉𝐴 = 1,19 ÷ 1,31 (𝑔/𝑐𝑚3
) => 𝑐ℎọ𝑛 𝑑 = 1,25 (𝑔/𝑐𝑚3
)
Polyvinyl Alcohol (PVA) 0,5% → 0,0312 g
Polyvinyl Alcohol (PVA) 1% → 0,0630 g
Polyvinyl Alcohol (PVA) 3% → 0,2 g

36. V ng quay
(v ng/phút)
Độ nghiêng
46 48 50 52 54
24 1,67 % 1,56 % 1,17 % 1,85 % 2,36 %
26 2,14 % 2,31 % 6,30 % 2,40 % 2,50 %
28 3,13 % 4,65 % 2,63 % 2,40 % 3,05 %
30 1,23 % 3,54 % 6,93 % 1,00 % 3,70 %
32 1,03 % 2,43 % 4,03 % 1,61 % 2,44 %
Hiệu suất (%) khối lượng tạo hạt
Bảng 6. Khối lượng sản phẩm thu được tính theo (%) ở các độ nghiêng
và tốc độ vòng quay khác nhau
𝐻% =
𝑚𝑡𝑡
𝑚𝑙𝑡
. 100%

37. Độ ẩm và hiệu suất tạo phân NPK 8-8-8 có màng bọc PVA 2%
𝐻% =
𝑚𝑡𝑡
𝑚𝑙𝑡
. 100%
=> Hiệu suất = 11,21%
Sản phẩm chưa sấy
m = 474,68g
Sản phẩm đã sấy
m = 448,47g
Độ ẩm =
(𝑚𝑐ℎư𝑎 𝑠ሖ
â𝑦−𝑚đ𝑎 𝑠ሖ
â𝑦)
𝑚𝑐ℎư𝑎 𝑠ሖ
â𝑦
. 100%
=> Độ ẩm = 5,52%