Acido Fosforico

TECNOLOGÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

Ácido fosfórico y fosfatos

TEMA VI. LA INDUSTRIA DEL ÁCIDO FOSFÓRICO Y DE LOS FOSFATOS. 1. FOSFATO ROCA. La materia prima a partir de la que la industria química obtiene todos los derivados del fósforo es un mineral a base de fosfato tricálcico que aparece en la naturaleza en yacimientos de distintos tipos. Los que se explotan preferentemente son depósitossedimentarios de origen fósil en grandes capas horizontales de 3 a 10 metros de potencia situados a poca profundidad y están constituidos por pequeños nódulos que se disgregan como arena. Su explotación se lleva a cabo con excavadoras gigantes que desmontan el material estéril que los cubre, luego se extrae el mineral, bien en seco con máquinas rozadoras, bien en húmedo con cañones de agua, y setransporta a las plantas de concentración en las que se separan los inertes que acompañan a la fosforita, que es el mineral rico. En otros tipos de yacimiento la fosforita aparece, junto con silicatos y carbonatos de calcio y otros metales, formando grandes piedras duras en oclusiones irregulares del terreno. La fosforita es una variedad amorfa de los apatitos, cuya composición responde aproximadamentea la fórmula Ca5(PO4)3X, pudiendo ser X = F-, Cl- ó OH-, y soliendo estar el calcio parcialmente sustituido por magnesio, hierro y aluminio, y el grupo (PO4) por (SiO3), (CO3) ó uranato. Como impurezas aparecen, además de materia orgánica, arcillas, caliza y sílice principalmente. Su riqueza se expresa mediante el contenido teórico de fosfato tricálcico puro (Ca3(PO4)2) que tendría si todo elP2O5 estuviera de esa especia mineral, denominada, por razones históricas, “Bone Phosphate of Lime” (BPL), de cuando se obtenía mediante la calcinación de huesos, aunque modernamente se prefiere especificar el contenido de P2O5 en % en peso. La riqueza mínima de los yacimientos explotables es del 40 BPL (18,5% P2O5), debiendo concentrarse el mineral hasta 66-77 BLP (30,5-35,5% P2O5), que es lariqueza de la “roca” comercial más frecuente. Del fosfato roca se obtiene el fósforo elemental, mediante reducción con coque y en presencia de sílice en hornos eléctricos a más de 1.300 ºC, temperatura a la que escapa en forma de vapor junto con los gases del horno, condensando en electrofiltros y siendo purificado a continuación. De la dos variedades de fósforo, la blanca y la roja, esta última es lamás usada, por no ser tóxica y tener un punto de ignición de 260 ºC (en lugar de los 20 ºC que tiene la blanca), siendo mucho menos volátil, como corresponde a una estructura polimérica. Se emplea como materia prima para la obtención de los cloruros de fósforo de los que se obtienen, a su vez los compuestos orgánicos de fósforo.

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TECNOLOGÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

Ácido fosfórico y fosfatosPO3H3 W P(OH)3 HP(O)(OH)2 (CH3O)2POH HPO(O-Ph)2

tricloruro

PCl3

+ R-OH

ácido fosforoso ácido fosfónico fosfito de dimetilo fosfonato de difenilo

+ ½ O2

oxicloruro + Cl2

POCl3 + R-OH

pentacloruro

PCl5

fosfato de tricresilo tricloroetil fosfato

PO(O-PhCH3)3 PO(OC2H4Cl)3

y en la industria electrónica, para la fabricación de semiconductores. Quemándolo, encondiciones controladas, se obtiene el pentaóxido de fósforo y de éste, por reacción con agua, se obtiene el ácido fosfórico térmico que se usa cuando se requiere una ausencia prácticamente total de impurezas. El producto principal derivado de la roca fosforítica es el ácido fosfórico, que se produce masivamente por ataque directo de aquélla con otro ácido más fuerte: sulfúrico, clorhídrico o nítrico, segúnprocesos “vía húmeda”, para la fabricación de fertilizantes y de complementos de piensos, pues el P2O5 es un macronutriente fundamental para todas las especies vivas. En el ataque de la roca con el ácido, las impurezas contenidas en el mineral pasan en gran parte al ácido fosfórico que queda con gran cantidad de materia sólida en suspensión y de color negro. Modernamente se procede a la...