Producción de Ácido Fosfórico

Producción de Ácido Fosfórico

Chirinos Miguel CI: 19.647.422; Daal Stefanne CI: 20.295.381; Navarro Flor CI: 18.888.929; Serrano Karla CI: 19.220.892

Área de Tecnología, Programa de Ingeniería Química. Prof. Ing. Yohanna Ramones

U.C: Química Industrial, Sección #53,

Leugim_nifu@hotmail.com ; Stefanne_9@hotmail.com; florsicuchi17@hotmail.com; mi_chiquita_1693@hotmail.com.

Resumen: El ácido fosfórico H3PO4 constituye una fuente de compuestos de gran importancia llamados fosfatos, los cuales provienen de depósitos orgánicos formados por restos de seres vivos. El ácido fosfórico puede fabricarse por dos procesos, el proceso húmedo y el proceso térmico o del horno eléctrico. El primero es más barato pero resulta bastante impuro; se usa principalmente en la fabricación de fertilizantes y en aquellos productos químicos donde la pureza no es importante; mientras que el ácido producido en el horno eléctrico es más caro, pero mucho mas puro y puede producirse partiendo de roca fosfórica de bajo grado. El empleo principal de este ácido es para la fabricación de productos químicos, y en particular sales del ácido fosfórico que se requieren en las industrias alimenticias y detergentes.

INTRODUCCIÓN

El ácido fosfórico, es de gran interés ya que la agricultura no posee sustituto, siendo la fuente tradicional disponible, la roca fosfórica. La explotación continua de los terrenos sin aplicación del fósforo agota rápidamente las reservas de este elemento en el suelo, generando problemas de producción y calidad. El fósforo es un elemento esencial en el metabolismo de las plantas y animales. El contenido total de P2O5 en el cuerpo humano adulto es de aproximadamente 1,6 Kg., la mayor parte del cual se encuentra formando los huesos. Un problema ambiental que se pueden generar a partir del uso de fertilizantes fosfatados es la eutrofización y la acumulación de metales pesados. Ésta surge como un problema de contaminación de masas de agua con poca circulación como por ejemplo lagos o mares con poca corriente, con nutrientes de plantas en exceso.

Al agregar a los suelos los fertilizantes, dichos metales se acumulan con el tiempo generando depósitos que son indeseados. Por tanto elaborar fertilizantes a partir de rocas fosfóricas con bajo contenido de metales pesados es el ideal.

ASPECTOS BÁSICOS DEL PROCESO

DEFINICIÓN

El ácido fosfórico, constituye una fuente de compuestos de gran importancia industrial llamados fosfatos u orto fosfórico cuyo código en el Sistema Internacional de Numeración es E-338. En su forma cristalina, es un sólido puro, inodoro, de color blanco. En su forma líquida el ácido fosfórico es transparente, incoloro e inodoro. Cuando es puro tiene un aspecto cristalino que al ser fuertemente higroscópico y muy soluble en agua suele presentarse en forma de disolución siruposa, generalmente con un 83 a un 98% de H3PO4. Comercialmente suele servirse al 85%. Su densidad es 1685 kg/m3 y masa molar 98.00 g/mol, tiene un punto de fusión de 42.35°C. En condiciones normales y hasta 350°C, no es un oxidante fuerte, pero a temperaturas mayores de 400°C se hace muy reactivo frente a los metales y frente al cuarzo. No es tóxico. Es un ácido medianamente. El ácido fosfórico puro está constituido por grupos tetraédricos PO4-3 unidos intermolecularmente mediante puentes de hidrógeno. Estos puentes de hidrógeno siguen existiendo en las disoluciones acuosas concentradas y son las responsables del aspecto siruposo de las mismas. Cuando las disoluciones acuosas son más diluidas la unión entre el fosfato y el agua es más fuerte que la unión entre fosfatos. Esto podría variar en el caso de disoluciones de fosfatos diácidos, monoácidos y triácidos.

IMPORTANCIA

El ácido fosfórico es de gran importancia ya que tiene una infinidad de aplicaciones en distintos ámbitos, como por ejemplo en la fabricación de fertilizantes, tratamiento de metales, tratamiento de aguas, regulador de pH, entre otros. Y dependiendo de su aplicación, el ácido fosfórico se obtendrá por vía húmeda o térmica. Este ácido es muy útil en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidación, a la reducción y a la evaporación. Entre otras aplicaciones, el ácido fosfórico se emplea como ingrediente de bebidas no alcohólicas, como pegamento de prótesis dentales, como catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que se utilizan, como ablandadores de agua, fertilizantes y detergentes.

DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA PRIMA

Para sintetizar ácido fosfórico, la materia prima que se necesita es la roca fosfórica, además de ésta también se utilizan el fosfato tricalcinado de los huesos crudos o cocidos de vapor y desgrasados, también el apatito, que normalmente se encuentra concentrado en depósitos denominados fosforita o roca fosfatada; del mismo depende la fertilidad natural de los suelos respecto al fósforo.

Cuando se trata de evaluar si un mineral fosfático se puede utilizar como materia prima, lo primero a realizar es un análisis químico para conocer el contenido de P2O5 y sus impurezas. Esto permite obtener un criterio inicial de la calidad de la roca. Para producir ácido fosfórico los principales criterios para la roca son:

• Contenido en P2O5

• Contenido en CaO

• Contenido en SO3

• Flúor

• Cloruros

• Sílice

• Al2O3

• Fe2O3

• MgO

• Carbonatos

• Materia orgánica

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE MANUFACTURA

El ácido fosfórico puede obtenerse por dos procesos:

Fabricación de acido fosfórico por vía húmeda.

El ácido fosfórico se produce por reacción de ácido sulfúrico con roca fosfórica. En Esta reacción, se combina el calcio de la roca con el ión sulfato del ácido sulfúrico y el resultante sulfato cálcico se separa por precipitación.

Los cristales separados han de ser cuidadosamente lavados para alcanzar, al menos, el 99% de ácido recuperado. Durante el ataque a la roca con el ácido sulfúrico puede ocurrir el recubrimiento de esta por una capa insoluble de yeso, por lo que inicialmente se utiliza el ácido débil procedente del lavado de los cristales de sulfato cálcico.

Reacción General:

Ca5 (PO4)3F ¬+5H2SO4 +10H2O 3H3PO4 +HF+5CaSO4.H2O

Figura 1. Proceso de fabricación del ácido fosfórico por vía húmeda

Fabricación de ácido fosfórico por vía térmica

El proceso de horno eléctrico se basa en el hecho de que la sílice tiene propiedades

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