ÁCIDO FOSFÓRICO POR PROCESO HÚMEDO

La expansión rápida en la producción del ácido fosfórico por el proceso húmedo, ha dado lugar a la demanda creciente por fertilizantes de gran pureza, superfosfato trile y fosfatos de amonio y dicálcico.

Mucho antes, la mayor parte del ácido orto fosfórico producido se preparaba por la acción del ácido sulfúrico diluido, de 50 °Be, sobre roca fosfórica molida o huesos.

Este método fue sustituido por el proceso Dorr de ácido fuerte, con el que se producía un ácido fuerte y económico.

El equipo debe estar recubierto con plomo, acero inoxidable, Hastelloy G o ladrillo a pruebe de ácidos, y debe darse suficiente tiempo en los diferentes agitadores para que la reacción se complete. La temperatura en el digestor debe mantenerse suficientemente baja para asegurar la precipitación del yeso (CaSO4.2H2O), y no de anhidrita. Si se forma esta última, posteriormente se hidrata y causa taponamiento de las tuberías.

El ácido obtenido por este proceso se emplea casi enteramente en la producción de fertilizantes, donde las impurezas no son importantes, o después de cierta purificación, para varios fosfatos de sodio.

El ácido puro se obtiene a partir del fósforo elemental por el proceso del horno eléctrico.

Se están desarrollando nuevos métodos para purificar el ácido del proceso húmedo por extracción con disolventes por medio de una mezcla de éter de diisopropilo y fosfato de tributilo como disolvente. En este proceso se produce ácido bastante puro para ser utilizado en productos farmacéuticos y de alimentación de ganado.

Los principales usos finales del ácido fosfórico son:

- En fertilizantes 85%.- En materiales detergentes 5%.- En alimentos para animales 5%.- Alimentos, bebidas y dentífricos 5%.

Excluyendo los fertilizantes, el uso principal de los derivados del fósforo es en la manufactura de jabón y detergentes, como varios fosfatos de sodio.

Debido a su capacidad para precipitar o para secuestrar la cal y la magnesia, para emulsificar o para dispersar sólidos en la solución de detergente, y para aumentar las propiedades detergentes inherentes del jabón y de los agentes tenso activos sintéticos, estas sales se han utilizado mucho como relleno de jabones o sinergistas de detergentes.

Las preocupaciones recientes por la contaminación del agua y por el crecimiento de algas debido al contenido de fósforo de las aguas residuales, ha disminuido mucho la cantidad de fosfatos en los detergentes.

La producción de P2O5 en 1982 era un poco superior a 9x106 toneladas, de las que 8.5x106 toneladas eran de ácido de proceso húmedo, y las restantes, de ácido de “horno”.

PRODUCCIÓN

El proceso más importante para producir ácido fosfórico por vía húmeda utiliza ácido sulfúrico.

Las reaccione esenciales son:

CaF2.3Ca3(PO4)2 + 10H2SO4 + 20H2O 10CaSO4.2H2O + 2HF + 6H3PO4

O expresado en forma más sencilla:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O 2H3PO4 + 3CaSO4.2H2O

La roca fosfórica cruda, u ocasionalmente la roca calcinada si se desea un ácido claro, verde, se digiere con ácido sulfúrico.

El tiempo de retención varía entre 1.5 y 12 horas, y las condiciones se controlan para producir cristales de yeso que son fácilmente filtrables.

La reacción se enfría por medio de un enfriador de vacío (instantáneo).

La mezcla de reacción se filtra con un filtro de charola basculante Bird Prayon, mostrado en la figura 16.6.

En este proceso se produce ácido de 28 a 32% que después debe concentrarse para la mayor parte de usos.

Otro proceso es el del reactor isotérmico de ácido fosfórico Swenson, en el que se emplea un cristalizador al vacío de un solo recipiente.