Fósforo, fosfatos e superfosfatos

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SHELDON ALECRIM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÓSFORO, FOSFATO E SUPERFOSFATOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES 
CURSO DE BACHARELADO EM QUÍMICA 
MOGI DAS CRUZES 
2010 
1 
 
SHELDON ALECRIM RGM: 50900 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÓSFORO, FOSFATO E SUPERFOSFATOS 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina de 
Química Industrial Inorgânica do 
Curso de Bacharel em Química da 
Universidade de Mogi das Cruzes 
como parte dos requisitos para a 
conclusão da disciplina. 
 
 
 
 
Professor: MSc. Nam Ting Kwok 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES 
CURSO DE BACHARELADO EM QUÍMICA 
MOGI DAS CRUZES 
2010 
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SUMÁRIO 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 3 
1.1. Minérios e reservas de fósforo ................................................................................... 3 
 1.1.1. Reservas Sedimentares ................................................................................. 4 
 1.1.2. Reservas Ígneas .......................................................................................... 4 
 1.1.3. Reservas Biogenéticas ................................................................................. 5 
1.2. História ...................................................................................................................... 6 
1.3. Produtos e Aplicações ............................................................................................... 7 
2. EXTRAÇÃO E BENEFICIAMENTO DO FÓSFORO ................................................ 8 
2.1. Extração ...................................................................................................................... 8 
1.3. Beneficiamento ........................................................................................................... 9 
3. PRODUCÃO DE FÓSFORO 
 
........................................................................................ 11 
4. ÁCIDO FOSFÓRICO ................................................................................................... 13 
4.1. Ácido fosfórico via térmica 
 
........................................................................................ 14 
4.2. Ácido fosfórico via úmida .......................................................................................... 15 
5. FOSFATOS DE SÓDIO ............................................................................................... 17 
5.1. Triplolifosfatos ........................................................................................................... 17 
5.2. Pirofosfatos ............................................................................................................... 18 
6. FOSFATIZAÇÃO ........................................................................................................ 19 
7. SUPERFOSFATOS ...................................................................................................... 21 
7.1. Superfosfato Simples ................................................................................................. 21 
7.2. Superfosfato triplo ...................................................................................................... 23 
8. OUTROS DERIVADOS ............................................................................................... 24 
8.1. Fermentos em pó ........................................................................................................ 24 
8.2. Agentes fosforados retardadores de fogo .................................................................. 25 
8.3. Palitos de fósforo ........................................................................................................ 25 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 26 
ANEXOS .......................................................................................................................... 29 
 
 
 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O fósforo, elemento encontrado em certa abundância no globo terrestre, 
biologicamente indispensável para organismo de vários seres vivos, inclusive o homem, e 
reativo com diversos compostos importantes, é um mineral não metálico, que não é encontra 
livre na natureza e pelo seu desempenho na vida animal ou vegetal não tem substituto e nem 
reposição. Em relação ao seu papel biológico, o fósforo encontra-se nos organismos vivos em 
combinação oxigenada, o anidrido P2O5 é suporte de diversas reações metabólicas. Sua 
presença, em níveis adequados, como suporte dos compostos de cálcio é essencial para os 
ossos. As fosfatases, enzimas contidas na maior parte das secreções e células do organismo 
humano, intervém em processos fisiológicos diversos, como a precipitação de fosfato de 
cálcio no tecido ósseo, a síntese de proteínas nos tecidos e a absorção de fosfatos no intestino. 
Na bioquímica, o fósforo constitui elemento básico, já que faz parte da composição do ATP 
(trifosfato de adenosina) e do ADP (difosfato de adenosina), nucleotídeos presentes nos 
tecidos, que desempenham função essencial tanto no metabolismo molecular como na 
regulação entre absorção e liberação de energia. 
O fósforo não é encontrado em sua forma livre na natureza, apenas em combinações 
como os fosfatos, que representa 0,12% da composição da crosta terrestre. As matérias-primas 
das quais se extrai o fósforo são os fosfatos de metais alcalino-terrosos encontrados em 
depósitos de rochas de fosfato. 
Os fosfatos não são substancias inorgânicas simples, conforme se pensava há tempos 
atrás, seu estudo tornou-se um ramo na química, seus compostos possuem propriedades 
únicas, devido à importância do fósforo nos processos bioquímicos, no seqüestro de cátions 
metálicos, da capacidade de formarem complexos e na versatilidade de formação de 
polímeros orgânicos e inorgânicos. 
 
1.1. Minérios e reservas de fósforo 
 
Na natureza o fósforo é encontrado na forma de fosfato, geralmente ligados a outros 
elementos, em rochas de depósitos de origens sedimentares, ígneos e biogenéticos. Os 
depósitos sedimentares e ígneos são os mais importantes economicamente, já os depósitos 
biogenéticos são concentrações orgânicas nitrogenadas, constituída pelos dejetos de aves, e 
tem menos importância econômica. 
4 
 
A maioria dos minérios de fósforo dessas rochas pertencem ao grupo da apatita 
(Ca5(F, Cl, OH)(PO4)3) que é um fosfato cristalino de cálcio com flúor, de cor variável e 
brilho vítreo, com teor de P2O5 de 4 a 15%. Quando bem cristalizada pode ser considerada 
como gema e ser confundida com outros minerais. Os depósitos de apatita têm uma 
mineralogia extremamente complexa, tendo impurezas que interferem na recuperação de 
fósforo nas usinas de beneficiamento desses minérios, resultando em altos custos de 
produção, mesmo com as melhorias tecnológicas para aproveitamento dessa apatita. 
 
1.1.1. Reservas sedimentares 
 
Os minérios de fosfatos de sedimentos estão, em sua maioria, em países do 
hemisfério norte e apresenta maior concentração nos Estados Unidos, México, Marrocos, 
noroeste do Saara e Oriente Médio. Só os Estados Unidos, Marrocos e Rússia possuem 67% 
das reservas fosfáticas do mundo, países estes tradicionais na produção e exportação dessa 
matéria-prima. 
A fosforita é uma variedade da apatita, muito encontrada em depósitos sedimentares, 
constituída de fosfato tricálcio, geralmente associada a carbonatos de cálcio e magnésio, 
óxidos de ferro e alumínio e traço de urânio. Os depósitos de fosforita são, geralmente, de 
forma tabulare de grande extensão lateral e espessura variável. 
Depósitos de origem sedimentar também ocorrem no Brasil, em Estados do 
Nordeste, principalmente em Pernambuco, podendo ser ainda encontrado em outros estados, 
como Minas Gerais, mas, essas reservas não são muito representativas no país. 
 
1.1.2. Reservas Ígneas 
 
Enquanto que, minérios de fosfatos originários de depósitos sedimentares estão 
presentes principalmente em países do hemisfério norte, as reservas de origem ígnea 
localizam-se em regiões, sendo que as maiores reservas estão localizadas na África do Sul, 
Rússia, Finlândia e Brasil, entre outras áreas. 
No Brasil, cerca de 80% das reservas naturais de fosfatos são de origem ígnea com 
elevada presença de rocha carbonatítica e minerais micáceos com baixo teor de pentóxido de 
fósforo (P2O5), mundialmente esse percentual está em torno de 17%. Esses fosfatos recebem a 
denominação de fosfato natural, rocha fosfatada ou concentrado fosfático, caso possam ser 
aproveitados diretamente como material fertilizante ou como matéria-prima básica da 
5 
 
indústria do fósforo ou de seus compostos. 
As reservas totais de rocha fosfática no país, em 2000, chegaram a quatro bilhões de 
toneladas, sendo que, cerca de 3,3 bilhões representam reservas que ainda não foram 
exploradas, estima-se a existência de cerca de 220 milhões de toneladas de P2O5 contido 
nessas reservas, ou seja, verifica-se que a indústria de rocha fosfática investiu na descoberta 
de novos depósitos e também na reavaliação de jazidas. Esse patrimônio fosfático está 
distribuído nos Estados produtores de Minas Gerais (74%), Goiás (8,5%) e São Paulo (7,5%), 
juntos participam com 90% das reservas totais do país, seguido dos Estados de Santa 
Catarina, Ceará, Pernambuco, Bahia e Paraíba, com os 10% restantes. A maioria dessas 
reservas esta relacionada à ambientes geológicos vulcânicos. 
 
1.1.3. Reservas Biogenéticas 
 
Além dos depósitos de apatita e fosforita, são explorados como material fertilizante 
as jazidas de alumínio-fosfato e os de guano. Os alumínio–fosfato são materiais fosfato de 
alumínio hidratado, com presença de fosfato de ferro, e que se originam da ação de dejetos de 
aves sobre bauxitas, lateritas, entre outras rochas, os fosfatos desse tipo são assimiláveis, 
necessitando ser previamente tratados para sua posterior aplicação como fertilizante. 
O guano, fosfato de origem orgânica, constituído a partir das fezes de aves e 
morcegos, pode ser usado diretamente em adubos nos quais se pretende misturas de matéria 
orgânica e nitrogênio, em adição ao fósforo, são de pouca importância comercial, pois, na 
maioria dos casos, formam depósitos de pequena expressão. 
 
Aproveitar o fósforo sob a forma de pentóxido de fósforo (P2O5) é uma forma única, 
para que se possa através de processos mecânicos, após utilizar esse produto em várias 
proporções bem definidas com outros compostos, resultar numa mistura denominada de 
fertilizantes minerais ou orgânicos, que levado ao solo, reponha as quantidades dos elementos 
vitais que foram retirados pelas plantas, tornando-o apto para novas plantações ou utilizações. 
E assim garantir solos férteis para gerar e manter uma indústria agropecuária mundial, capaz 
de sustentar o contingente de quase 9 bilhões de seres humanos e manter as condições vitais 
da fauna e flora no globo terrestre. 
 
 
 
6 
 
1.2. História 
 
O guano, excremento de aves e morcegos, foi uma das primeiras fontes de fósforo 
que o homem utilizou, mesmo desconhecendo a existência desse elemento, posteriormente 
descoberto pelo alemão Henning Brand, em 1669. Os registros da utilização do fósforo como 
fertilizante, datam desde 200 a.C., os cartagineses, povo que viveu no norte do continente 
africano, em uma colônia fenícia, hoje Tunis, atualmente capital da Tunísia, usavam o 
excremento de aves para elevar a produção de seus cultivos. Os incas peruanos consideram 
crime matar pássaros, de tanto que valorizavam seus excrementos. Os indígenas americanos, 
em sua agricultura, utilizavam peixes e ossos. Os ossos e o guano eram, mesmo que em 
quantidade limitada, a principal fonte de fósforo e ácido fosfórico. Somente em 1842, quando 
o inglês John B. Lawes adquiriu uma patente para o tratamento de cinzas de osso, foi que a 
indústria do fósforo teve seu marco inicial, a partir dessa época, foram descobertas, 
principalmente na Inglaterra, diversas espécies de minérios fosfáticos, aplicações e 
tratamentos desses minerais para elevar sua eficiência, a acidulação com acido sulfúrico foi 
uns dos primeiros métodos de enriquecer eficientemente esses minérios, atualmente a 
acidulação com ácido nítrico ou com ácido fosfórico leva a um fertilizante de melhor 
qualidade. Em 1869, na Inglaterra, é registrada uma patente sobre o uso de ácido fosfórico na 
proteção anticorrosão de ferro e aço. 
Durante o século XX, o fósforo foi muito empregado na indústria bélica, devido as 
suas propriedades incendiárias, as bombas de fumaça que utilizam fósforo eram geralmente 
usadas como dispositivo e não como ofensivas, mas se observarmos as queimaduras causadas 
por essas bombas, notaremos que elas são muito ofensivas. As queimaduras por fósforo é uma 
das piores tipos de queimadura, pois o fósforo é absorvido pelo organismo humano através 
das feridas causadas pelas queimaduras. 
 
Imagem 01. Bomba de fumaça lançada em navio americano durante a I Guerra Mundial 
7 
 
 
Imagem 02. Bombas de fósforo lançadas por Israel na faixa de gaza 
 
No Brasil, presente desde a metade do século XX, a indústria do fósforo iniciou-se 
no mercado interno no ramo de palitos de fósforos e de derivados para a indústria de 
fertilizantes, hoje esse é o principal ramo da indústria de fósforo no Brasil, porém sua 
produção não é suficiente para abastecer o mercado interno. 
 
1.3. Produtos e aplicações 
 
O fósforo, seja em sua forma elementar ou em combinação com outros elementos, 
apresenta ampla diversificação de aplicações, isso se deve a sua importância na vida humana e 
também a suas propriedades. Essencial aos processos vitais, esse elemento é o constituinte 
básico de muitos fármacos, como os reconstituintes e fixadores de cálcio. Uma das mais 
antigas e conhecidas aplicações do fósforo é a fabricação dos palitos de fósforo, chamados 
fósforos de segurança. O fósforo branco (uma das formas alotrópicas do fósforo) antes 
utilizado nesse processo foi progressivamente substituído, em razão de sua toxicidade e 
periculosidade, por um de seus compostos, o trissulfureto fosfórico, P4S3. Essas mesmas 
propriedades, que fizeram o fósforo branco ser substituído no processo de fabricação de palito 
de fósforos, foi responsável pelo seu emprego como substancia ativa de diversos inseticidas e 
raticidas, porém, novamente seu uso foi substituído para evitar riscos de envenenamento dos 
produtores e aplicadores 
Os compostos fosforados podem ser empregados em diversas indústrias, como 
aditivos da gasolina e dos plásticos, na fabricação de detergentes. Na metalurgia, o processo 
de fosfatização, garante uma proteção maior contra a corrosão. Apesar da utilização do 
fósforo em diversos processos, o fósforo, na forma de fosfatos, tem sua maior destinação, de 
forma direta e indireta, na indústria agropecuária, como fertilizante ou suplemento nutricional 
para animais. 
8 
 
Processo Matéria prima e 
reagentes 
Produtos principais e 
derivados Subprodutos 
Acidulação Rocha fosfática, 
H2SO4, HNO3, HCl, 
amônia, KCl 
Superfosfato, H3PO4 (via 
úmida), superfosfato 
triplo, fosfato de 
monoamônio, fosfato de 
diamônio, fosfato de 
monopotássio 
Compostos de flúor, 
vanádio, urânio 
(limitado) 
Redução no 
forno elétrico 
Rocha fosfática, fluxo 
silicoso, coque (para a 
redução), energia 
elétrica, água para 
condenação 
Fósforo, H3PO4,Superfosfato triplo, 
diversos sais de Na, K, 
NH4, Ca, P2O5 e haletos de 
fósforo 
Composto de flúor, 
monóxido de 
carbono, escoria 
(para uso em 
estradas, com carga, 
etc.), ferro fósforoso, 
vanádio 
Metafosfato 
de cálcio 
Rocha fosfática, 
fósforo ar ou oxigênio 
combustível 
Metafosfato de cálcio Compostos de flúor 
Calcina ou 
desfluoração 
Rocha fosfática 
silicosa, água ou 
vapor de água, 
combustível 
Fosfato desfluorado Compostos de flúor 
Fosfatização Desengraxante, 
H2SO4, Fosfato de 
zinco primário, 
H3PO4, água 
Fosfato de zinco terciário, 
Fosfato de ferro III 
 
Quadro 01. Processos, produtos e subprodutos da indústria do fósforo. 
 
2. EXTRAÇÃO E BENEFICIAMENTO DO FÓSFORO 
 
2.1. Extração 
 
A rocha fosfática apresenta baixo teor de P2O5, limitando seu uso como fertilizante, 
entretanto é largamente utilizada para manufatura de ácido fosfórico, superfosfato, fósforo e 
compostos de fósforos (fosfatos). 
A extração do minério de fósforo, nas minas e seixos, é feita através de explosões. 
Esse processo é chamado de desmonte e essas explosões são necessárias, pois os minérios 
encontram-se dispersos no solo, a uma profundidade de 3 a 9 metros, dependendo do tipo da 
reserva mineral. Essas propriedades tornam a exploração da reserva via escavação, através de 
mão de obra ou maquinário, difícil e lenta, além de não oferecer nenhum benefício quanto à 
9 
 
perda ou ganho de rendimento na extração. 
O desmonte por detonações de explosivos produzem fragmentos de rocha bem 
variáveis, esses fragmentos são encaminhados para o processo de britagem. A britagem é um 
processo de homogeneização que visa quebrar os fragmentos em tamanhos iguais. A britagem 
primaria, geralmente, é feita na própria reserva, os fragmentos de diversos tamanhos são 
reduzidos ao tamanho de aproximadamente 30 cm, em alguns casos, após o desmonte, os 
fragmentos são transportados para a unidade de beneficiamento, onde sofrerá a britagem 
primaria, isso é muito incomum, pois as explosões geram imensos fragmentos, tornando o 
transporte inviável. 
Após a britagem primária, os fragmentos, agora mais iguais e menores, são 
transportados para a usina de beneficiamento, o transporte é feito através de esteiras, caso a 
usina de beneficiamento seja próxima a reserva, ou via caminhões, neste caso as usinas se 
localizam longe da reserva. 
 
2.2. Beneficiamento 
 
Nas reservas, antigamente, recuperava-se apenas a rocha fosfática grossa, com 
elevado teor de fosfato tricálcio, e desprezavam-se os finos. Ao passar dos anos e a evolução 
dos processos, desenvolveu-se técnicas capazes de elevar a o teor de fosfato tricálcio nos 
finos, uma das técnicas mais importantes e que mais elevam esse teor é o processo de 
flotação, que pode elevar o um teor de 40%, ou menos, para até 70%. Esse processo é 
conhecido como beneficiamento e trata-se de operações de concentração de grande alcance e 
importância, pois as reservas, não só de rochas fosfática, mas também de outros minerais, são 
facilmente exploradas levando ao seu esgotamento. O beneficiamento proporciona um 
produto de maior qualidade, possibilita a recuperação e a utilização de maiores quantidades de 
material de baixo custo. 
Ao chegar à matriz de beneficiamento, os fragmentos passam, novamente por 
processos de britagem, que reduzem os fragmentos a 3 cm. O material obtido nas britagens é 
conduzido para o pátio de homogeneização, para garantir uma distribuição perfeita, em 
seguida passa por moinho de barra, que reduzem o tamanho do material para 1 milímetro. 
Esse minério vai para o desmagnetizador, que através de um ímã separa os minerais 
ricos em ferro. Continuando o processo, entra em ação o sistema de flotação, que separa a 
apatita do calcário e de outros minerais, as partículas de apatita aderem a uma bolha e flotam 
para a superfície do tanque. O fósforo, agora concentrado está em baixa biodisponibilidade e 
com elevado teor de flúor, sendo necessário passar por transformações químicas para atender 
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as necessidades do mercado. A rocha concentrada em fósforo, resultante do sistema de 
flotação, é armazenada em silos, e a partir dessa matéria prima é que serão feitos os demais 
produtos derivados do fósforo, como o acido fosfórico e os superfosfatos. 
Abaixo é ilustrado um fluxograma do beneficiamento de uma matriz de depósito de 
rocha fosfática da Flórida, a seqüência, mais complexa, envolve vários métodos de separação 
a úmido, passagem através de peneiras rotatórias, de moinho a martelo, de hidrolisadores 
Evans com colunas oscilantes, além de dispositivos de classificação a vibração, eliminação de 
água e de flotação. Neste caso, são obtidos três tipos matéria primas: Pedra Grauda – Acima 
da malha 8 ( no silo de armazenagem), para venda ou uso de que requere elevado teor; Pedra 
Normal - entre a malha 8 e a 14 (no silo de armazenagem), para a manufatura do fosfato; os 
mais finos que passam por um hridolisador de Evans e outra flotação é denominado 
Concentrado - (no silo de armazenagem) para a fabricação de fosfato e acido fosfórico. 
O rejeito possui apenas uma pequena porcentagem de mineral fosfático, é lançado 
em uma área de resíduo (de duas fontes) ou em um valo (com excesso de água). 
 
 
Imagem 03. Fluxograma do beneficiamento do minério de fósforo. 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
3. PRODUCÃO DE FÓSFORO 
 
O fósforo elementar era produzido em escala industrial pelo tratamento dos ossos 
calcinados pelo ácido sulfúrico, a reação desses dois compostos produzia ácido fosfórico, que 
era filtrado e logo em seguida evaporado ate a densidade de 1,45. O produtor era misturado a 
carvão e aquecido novamente, a água evaporava e, então, calcinava-se ao branco em retortas. 
O fósforo destilava e era recolhido sob água, a purificação era efetuada por redestilação. 
A produção atual de fósforo ainda é baseada nesse processo, que coloca o fósforo em 
condições redutoras, entretanto, com a evolução da tecnologia dos processos, esse processo 
foi evoluído, principalmente, em seus detalhes e em sua escala de produção. 
O fósforo é fabricado, em grande escala, junto à matéria prima barata, e 
posteriormente transportada por veículos de carga pesada, até as fabricas onde será convertido 
em ácido fosfórico, fosfatos e outros compostos 
Com a diminuição dos custos na produção em grande escala, a produção de fósforo 
elementar desenvolveu uma ampliação dos setores para o seu uso e o de seus compostos. Os 
derivados de fósforo podem ser utilizados no tratamento de águas e detergentes – sob a forma 
de fosfatos de sódio – e ainda na produção de alimentos e remédios, ésteres fosfáticos e 
empregos diversos. O tratamento de água e a fabricação de sabões e detergentes é o principal 
emprego dos derivados de fósforo, depois de seu uso como fertilizantes. 
O fósforo é produzido pelo método do forno elétrico, as matérias primas utilizadas 
são a rocha fosfática, sílica e coque. 
 
CaF2 · 3Ca3(PO4)2 + 9SiO2 + 15C → CaF2 + 6P + 15CO 
 
ou, simplificando: 
 
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C → CaSiO3 + P4 + 10CO 
 
A sílica é uma material prima essencial, pois age como ácido e como fluxo. 
Aproximadamente 20% do flúor presente na rocha fosfática é convertido em SiF4, e 
volatizado. 
 
3SiF4 + 2H2O → 2H3SiF6 + SiO2 
 
O flúor não é recuperado pelos fabricantes de fósforo, enquanto que o CO é utilizado 
como combustível no forno de nodulização (processo de aglomeração). 
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Imagem 04. Fluxograma da manufatura de fósforo elementar. 
 
A primeira etapa para a produção de fósforo elementar é a preparação da matéria 
prima, a rocha fosfática passa por um processo de aglomeração, onde adquire forma de esfera 
após passar pelo forno de nodulização, essa técnica visa à redução do consumo de energia e 
acelerar o processode redução e, principalmente, impedir que o material fino bloqueie a saída 
dos vapores de fósforo, provocando a formação de arcos e a descida desigual da carga do 
forno, que causa desabamentos e formação excessiva de poeiras. Após a preparação da 
matéria prima e sua transformação em nódulos, ela é conduzida ao proporcionador. O 
proporcionador libera, em quantidades adequadas, as cargas de rocha fosfática (em nódulos), 
coque (carga de carbono) e de sílica (cascalho) no forno elétrico. 
O forno é revestido de blocos de carbono desde a soleira até um ponto bem acima da 
massa de escória, onde o revestimento passa a ser de tijolo refratário de boa qualidade, o 
forno termina em uma cúpula de ferro, revestida de refratário, onde estão às aberturas para os 
eletrodos e para a admissão dos materiais, os gases e vapores de fósforo são removidos por 
uma extremidade da fornalha. A torta, rica em cálcio, é escorrida e esmagada, e pode ser 
usada na fabricação de vidro, calagem do solo, ou como carga em revestimento de estradas. 
Outro subproduto desse processo é o ferro fosforoso, que pode ser extraído separadamente ou 
juntamente com a escória, e posteriormente vendido como aditivo fosforoso para a fabricação 
de aços especiais. Quando se deseja ter maior produção de ferro fósforo, adiciona-se pedaços 
de ferro à carga. Neste processo, 80% do flúor fica na escoria, e o restante que escapa como 
gás é absorvida na água usada para condensar o fósforo. 
O fósforo e CO que sai da fornalha passam por um condensador, o CO é removido e, 
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através de bombas, é levado até o forno de nodulização, o fósforo condensado é armazenado 
em um depósito. Na maioria das indústrias, logo em seguida o fósforo ser armazenado, ele é 
empregado na produção de acido fosfórico, desta forma o processo de produção do fósforo 
elementar é uma etapa intermediária para a produção de acido fosfórico. 
 
4. ÁCIDO FOSFÓRICO 
 
Ácido fosfórico é um composto químico de fórmula molecular H3PO4, classificado 
dentre os ácidos minerais, como um ácido fraco, é o mais importante dos ácidos derivados do 
fósforo. O ácido fosfórico é um ácido trivalente, isto significa que os três hidrogênios ácidos 
podem ser convertidos por substituição gradual, liberando um H+ por vez, os quais reagem 
com uma molécula de água. 
 
H3PO4(aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + H2PO4─(aq) 
H2PO4─ (aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + HPO42─ (aq) 
HPO42─ (aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + PO43─ (aq) 
 
Os ânions fosfato primários, secundários e terciários, resultam nos sais derivados do 
ácido fosfórico que são chamados de fosfatos. A partir do ácido fosfórico derivam-se os 
ácidos difosfórico ou pirofosfórico, metafosfórico e o polifosfórico entre outros. A utilização 
do acido fosfórico e seus derivados é bem ampla, seu uso é observado na indústria de 
fertilizante, alimentícia, farmacêutica, metalúrgica, bebidas, sabões e detergentes. 
A produção de ácido fosfórico advém de dois processos distintos. No primeiro 
processo, obtém-se o fósforo elementar através da redução térmica do fosfato de cálcio em 
forno elétrico, o qual é posteriormente oxidado e absorvido em água, resultando o ácido 
fosfórico. O segundo processo, por via úmida, é baseado na reação de ácido sulfúrico com o 
concentrado fosfático. Há ainda um terceiro processo, denominado processo Kiln, esse 
processo é a mais recente tecnologia, por isso ainda é pouco utilizado, chamado de processo 
rigoroso melhorado, essa tecnologia tornará reservas de rocha fosfática de baixo teor viáveis e 
aumentará a recuperação de P2O5 das reservas de fosfatos existentes, isso estenderá a 
viabilidade comercial das reservas de fosfato. 
 
 
 
14 
 
4.1. Ácido fosfórico via térmica 
 
A via térmica ou via seca resume-se na oxidação do fósforo elementar e posterior 
hidratação, o ácido fosfórico produzido dessa forma atinge o grau farmacêutico, devido a sua 
elevada pureza e concentração, para algumas aplicações críticas, ainda é necessário um 
processamento para eliminar compostos de arsênio. 
 
Imagem 05. Fluxograma da produção de ácido fosfórico via térmica. 
 
O fósforo elementar, ao termino de sua produção, é levado até uma torre de 
oxidação, onde será queimado gerando pentóxido de fósforo. Conforme a reação: 
 
4P + 5O2 → 2P2O5 
 
O P2O5 é resfriado e hidratado em um hidratador de aço inoxidável, ou em uma torre, 
com água ou acido fosfórico diluído, conforme a reação: 
 
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 
 
Em seguida, a névoa de acido fosfórico é precipitada em um precipitador 
eletrostático ou em um eliminador de névoa Brink, e posteriormente é filtrado e purificado. O 
ácido fosfórico, produzido desta maneira, atinge uma concentração mínima de 75%, sendo o 
rendimento normal é 85%. 
15 
 
4.2. Ácido fosfórico via úmida 
 
A via úmida é responsável pela maior parte da produção industrial do ácido 
fosfórico, isso é conseqüência do seu principal emprego, a indústria de fertilizante e de 
suplemento nutricional para animais. O processo consiste basicamente na reação de fosfato de 
cálcio, proveniente da apatita, com o ácido sulfúrico, muitas vezes produzido na mesma 
matriz industrial. Neste processo, ainda é gerado alguns subprodutos como CaSO4 (gesso, 
anidrita ou gipsita) e o H2SiF6 (ácido fluossílico). 
Após o beneficiamento, o minério é misturado em um tanque com ácido fosfórico de 
reciclagem do resfriador de lama, ainda no tanque é adicionado ácido sulfúrico, um agitador 
garante uma reação mais homogênea, o tanque deve ser revestido por chumbo, aço inoxidável 
ou tijolos a prova de ácido, a temperatura do tanque deve ser baixa para garantir a 
precipitação do gesso (CaSO4 · 2H2O) e não da anidrita. A formação de anidrita, e 
posteriormente sua hidratação, provoca o entupimento dos tubos. 
 
CaF2 · 3Ca3(PO4)2 + 10H2SO4 + 20H2O → 10CaSO4 · 2H2O + 2HF↑ + 6H3PO4 
 
O flúor passa por um lavador de gases e é descartado para a atmosfera. A massa de 
lama é reciclada pelo resfriamento da lama e devolvida ao tanque de misturarão, o resto da 
lama vai para o tanque de carga do filtro e para a filtração, executada em bandejas basculantes 
rotatórias, conhecido como filtro Bird-Prayon. 
 
 
Imagem 06. O filtro Bird-Prayon, bandeja basculante para produção de acido fosfórico. 
16 
 
No processo continuo das bandejas basculantes, a lama é filtrada a vácuo de duas a 
três vezes, e ao final do ciclo, a badeja, em um giro de 180o, descarta o gesso (torta), o gesso 
segue para outro processo que visa sua comercialização, ainda a 180o a bandeja é limpa e 
então volta para sua posição normal, para receber uma nova carga de lama e continuar o ciclo. 
O ácido fosfórico, logo na saída das bandejas basculantes, apresenta de 30 a 32% de 
P2O5, e dessa forma pode ser usado diretamente, ou pode ainda ser concentrado. 
 
Imagem 07. Fluxograma da produção de ácido fosfórico por via úmida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
5. FOSFATOS DE SÓDIO 
 
Os fosfatos de sódio são a maioria das substâncias que derivam do acido fosfórico 
puro obtido a partir do fósforo elementar, e por isso são muito empregados nas indústrias 
farmacêutica e alimentícia, e também na indústria de sabões e detergentes, neste caso não há 
exigência de um grau elevado de pureza. Fosfato de sódio é um nome genérico para os sais 
compostos de íons de sódio (Na+) e fosfato (PO43─). 
Os fosfatos de sódio são óbitos a partir do ácido fosfórico e da barrilha, solução é 
purificada, evaporada, seca e moída. A substituição de um ou de dois íons H+ do ácido 
fosfórico (H3PO4) depende das condições em que ocorre a reação, os sais obtidos diretamente 
dessa reação são o fosfato de monossódio (NaH2PO4) e fosfato de dissódio (Na2HPO4). No 
caso do fosfato trissódio (Na3PO4), para a substituição do terceiro hidrogênio doácido, é 
necessário a presença de soda cáustica (NaOH). 
Esses três fosfatos podem ser usados no tratamento de água, fermentos em pó 
(fosfato monossódio), materiais as prova de fogo, detergentes, agentes de limpeza e fotografia 
(fosfato trissódio), e também são usados para a produção de polisfosfatos como os 
tripolifosfatos e pirofosfatos. 
 
5.1. Tripolifosfatos 
 
O tripolifosfato de sódio é um composto muito importante comercialmente, pois 
apresenta aplicação em ramos muito variados, são utilizados como dispersante, emulsificante, 
estabilizante de solos, agente de flotação, seqüestraste e como reforçador em produtos 
destinados a limpeza, como detergentes e sabão em pó, nas atividades e indústrias de 
agricultura, argila e pigmentos, borracha, cimento e cerâmica, construção civil, detergentes e 
produtos de limpeza, lubrificantes, papel e celulose, pastas para os mais diversos fins, 
petrolíferas, têxtil, tintas e vernizes, tratamento de água, vidraria, tratamento de superfície e 
formuladores, e na indústria de laticínios como estabilizante para leites “longa vida”. 
A produção dos tripolifosfatos ocorre a partir do aquecimento de uma mistura de 
fosfatos de monosódio e fosfato de dissódio a uma temperatura entre 300 a 500oC, seguida de 
um lento resfriamento, o produto final formado está, praticamente, todo na forma de 
tripolifosfato. Neste processo o controle rígido da temperatura é indispensável. 
 
18 
 
NaH2PO4 + 2Na2PO4 → Na5P3O10 + 2H2O 
 
Em um tanque de misturarão é adicionado a barrilha e o acido fosfórico, o produto 
dessa reação, os ortofosfáticos, é seco em um secador rotatório ou a nebulização, em seguida, 
em um calcinador a gás, o tripolifosfato de sódio é desidratado, e posteriormente curado, 
resfriado e estabilizado em uma têmpera rotatória, para então ser moído e armazenado. 
 
5.1. Pirofosfatos 
 
Os pirofosfatos de sódio podem ser aplicados como abrandadores de águas e como 
encorpante de sabões e detergentes, mas a maior freqüência de uso é na indústria alimentícia 
como aditivo alimentar, um pirosfosfato ácido de sódio, devido a sua propriedade 
higroscópica, é largamente utilizado como fermento químico na fabricação de roscas, bolos e 
massas de biscoitos, e ainda é agente de controle de tártaro em pastas de dentes. 
 
2Na2HPO4 → Na2P2O7 + H2O 
 
O processo de manufatura dos pirosfosfatos é semelhante ao processo de produção 
do tripolifosfato. 
 
Imagem 08. Diagrama da fabricação de polifosfatos de sódio cristalinos 
19 
 
6. FOSFATIZAÇÃO 
 
A fosfatização é um processo aplicado na metalurgia que visa preparar a superfície 
metálica para receber e reter as tintas ou outros revestimentos, ou compostos lubrificantes nas 
operações de deformação a frio ou parte móveis, entretanto, o processo de fosfatização tem 
como sua maior importância a proteção das superfícies metálicas, em geral de fero e aço, 
contra a oxidação (corrosão). 
A camada de fosfatos é um suporte único como produto anticorrosivo, tanto que a 
durabilidade da tinta, ou de outro composto aplicado na superfície metálica está diretamente 
relacionada com a qualidade da proteção, o objetivo de tratar as superfícies dos metais antes 
da pintura, é o de tornar a superfície instável do metal em uma superfície estável, uma base 
inerte para receber a tinta. A fosfatização ainda é o processo mais aceito como base para 
pintura, desenvolvido para aço e aço galvanizado. 
Os compostos para a fosfatização consistem, basicamente, de fosfatos metálicos, 
dissolvidos em soluções aquosas de ácido fosfórico. O composto mais utilizado é o fosfato 
primário de zinco (Zn(H2PO)2). 
Quando um metal entra em contato com as soluções dos compostos para 
fosfatização, há um processo de decapagem e a concentração do ácido fosfórico é reduzida na 
superfície do metal, então, o fosfato primário precipita sob a forma de fosfato terciário. 
Abaixo é apresentada uma seqüência de reações para uma superfície metálica de ferro 
 
Fe0 + 2H3PO4 ↔ Fe(H2PO4) + H2 
Zn(H2PO)2 ↔ ZnHPO4 + H3PO4 
3ZnHPO4 ↔ Zn3(PO4)2 + H3PO4 
3Zn(H2PO4)2 ↔ Zn3(PO4)2 + 4H3PO4 
 
As reações ocorrem na superfície metálica favorecendo a incorporação dos íons do 
metal. O processo de fosfatização em si, ocorre por imersão da superfície metálica em um 
tanque com a solução fosfatizante, porém, antes é necessária a preparação da superfície para 
otimizar as reações. 
 Uma linha de fosfatização, incluindo a preparação da superficei metálica, possui a 
seguinte sequência: desengraxante, lavagem, decapagem (ácida), lavagem, condicionamento, 
fosfatização, lavagem e passivação. 
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A superfície metálica limpa, livre de graxas, óleos e óxidos é essencial para uma 
fosfatização de boa qualidade. Esses compostos são removidos através da ação de substâncias 
denominadas desengraxantes, que em sua maioria são solventes ou solventes emulsionáveis, 
mas os mais utilizados são os desengraxantes alcalinos, por sua eficiência e baixo custo. A 
composição e a natureza dos desengraxantes variam de acordo com o tipo de trabalho. Os 
chamados alcalinos pesados são usados em peças de aço ou ferro fundido, ideais para grandes 
quantidades de sujeira e de natureza severa. Já os alcalinos médios são usados em alumínio, 
latão e zinco. Os alcalinos leves são totalmente isentos de alcalinidade por hidróxidos e são 
indicados para metais e ligas facilmente atacáveis. O desengraxante é jateado com areia, e em 
seguida é efetuada uma lavagem, para a retirada do excesso de desengraxante e resíduos. 
A etapa seguinte, decapagem, tem como objetivo a remoção de ferrugem e películas 
de oxidação em virtude de uma superfície limpa e isenta de impurezas e óxidos. O meio mais 
comum e econômico para a remoção da ferrugem é a decapagem pelo processo de ácidos 
minerais, a superfície é atacada pelo ácido, a interação entre o ácido e o óxido, acaba 
liberando hidrogênio que favorece o arrancamento das camadas externas corroídas. Após a 
decapagem, novamente é efetuada uma lavagem, para que não ocorra arraste de substâncias e 
interferência na próxima etapa. Antes da fosfatização, o processo de condicionamento prepara 
a superfície para o banho de fosfatos, criando pontos preferenciais de cristalização. 
A fosfatização ocorre, na maioria das vezes, por imersão da superfície em um tanque 
com solução de fosfatos de zinco e/ou, às vezes, fosfato de manganês. A fosfatização ainda 
pode ser aplicada a jato ou manualmente, sendo o método por imersão o mais utilizado. A 
superfície deve ficar de 40 a 120 segundos, imersa na solução para que os fosfatos, insolúveis 
em água, se depositem nos poros da superfície metálica, sob a forma de finas camadas de 
cristais. Novamente uma lavagem remove o excesso de reagentes da superfície. 
A passivação após a fosfatização é necessária para selar as áreas entre as camadas de 
cristais, para que não fiquem expostas ao ar, para isso emprega-se a aplicação de soluções de 
ácido crômico, ou misturas balanceadas com cromo hexavalentes e trivalentes. 
21 
 
 
Imagem 09. Diagrama simplificado do processo de fosfatização 
 
7. SUPERFOSFATOS 
 
Os superfosfatos, atualmente, são o composto de fósforo mais produzido pela 
indústria do fósforo, sua principal aplicação, como fertilizante pela indústria agroquímica, 
tornou-o o derivado da industria do fósforo mais importante comercialmente, pois seu uso é 
essencial para a reposição de fósforo pelo solo desgastado pela agricultura. Ainda no ramo da 
agroquímica, outra aplicação muito necessária dos superfosfatos é na composição de 
suplementos alimentares para gado. Em geral, os superfosfatos utilizados na indústria de 
fertilizantes estão associados ao cálcio, como o fosfato monocálcico, principal constituinte 
dos superfosfatos. 
A obtenção dos superfostatos se dá pela acidulação da rocha fosfática, geralmente,pelo acido sulfúrico, entretanto, para um superfosfato mais concentrado utiliza-se ácido 
fosfórico, e em alguns casos ácido nítrico. 
 
7.1. Superfosfato simples 
 
Durante muito tempo, o método mais importante de tornar os fosfatos utilizáveis 
como fertilizante foi o da acidulação da rocha fosfática por acido sulfúrico 
 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 + 4H2O → CaH4(PO4)2 + 2(CaSO4 · 2H2O) 
 Fosfato Gesso 
 monocálcico 
22 
 
ou, uma reação mais provável: 
 
CaF2 · 3Ca3(PO4)2 + 7H2SO4 + 3H2O → 3CaH4(PO4)2 · H2O + 2HF↑ + 7CaSO4 
Rocha Fosfato Sulfato de 
 fosfatica monocálcico cácio 
 
 
Há um excesso de consumo de ácido sulfúrico, provocado por impurezas da rocha, 
como os carbonatos, ferro, flúor, alumínio. O peso do produto pode ser até 70% maior que o 
peso da rocha, formando um superfosfato com até 20% de P2O5 solúvel. 
 
Imagem 10. Fluxograma da fabricação de superfosfato simples 
 
A rocha fosfática, após o seu beneficiamento, entra em um misturador duplo cone, 
onde é misturada com quantidade adequada de ácido sulfúrico diluído em água, essa diluição 
gera um calor, deixando a temperatura em condição apropriada para a reação, o superfosfato é 
descarregado do misturador para uma amassadeira, onde ainda ocorre uma misturação 
adicional para homogeneizar a reação. Da amassadeira o superfosfato é transportado por uma 
esteira até a cortadeira, esse transporte deve ser muito lento, de modo que haja tempo para que 
a massa se solidifique. A esteira é uma câmara isolada, e os fumos que escapam são lavados 
com água, para a remoção do ácido e do fluoreto, para então ser liberados na atmosfera. A 
água de lavagem é descarregada em um leito de calcário para neutralizar o ácido. 
23 
 
A cortadeira separa fatias do produto bruto, para serem transportados e empilhados 
durante um período de “cura”, ou término da reação, esse período varia de 10 a 20 dias, até se 
atingir um teor satisfatório de P2O5 solúvel. A pulverização, neste caso, corresponde a 
secagem e moagem do produto, para facilitar o ensacamento. 
 
7.1. Superfosfato triplo 
 
O superfosfato triplo é um material fertilizante mais concentrado que o superfosfato 
simples, com até 51% de P2O5 solúvel, quase o triplo do teor do superfosfato simples. Na 
produção do superfosfato triplo a utilização do ácido sulfúrico é substituída pelo ácido 
fosfórico, isso por si só inibe a formação de sulfato de cálcio 
 
CaF2 · 3Ca3(PO4)2 + 14H3PO4 → 10Ca(H2PO4)2 + 2HF↑ 
 
A rocha fosfática e o acido fosfórico, em quantidades adequadas, são adicionadas 
continuamente, em um granulador, onde ocorre a reação e a granulação, o ácido fosfórico 
antes de ser adicionado passa por um pré aquecimento, a umidade e a temperatura no 
granulador são controlados com a adição de água e/ou vapor de água. O granulador é um vaso 
cilíndrico, que gira em torno de um eixo horizontal. O ácido fosfórico é injetado 
uniformemente sob o leito de material através de um tubo perfurado. 
 
Imagem 11. Fluxograma da fabricação de superfosfato triplo 
 
24 
 
Os grânulos do processo extravasam, via transbordamento numa extremidade do 
granulador, pelo vertedor e entram em um resfriador rotatório, onde é esfriado e levemente 
seco por um fluxo de ar em contracorrente. Os gases de resfriamento do resfriador passam por 
um ciclone, onde se coleta a poeira que será reconduzida ao granulador, o produto então é 
peneirado, os finos retornam ao granulador, e os grossos passam por um moinho antes de 
retornarem ao granulador. O produto que passa pela peneira, é armazenado a granel, onde é 
efetuado uma cura de 1 a 2 semanas, onde a reação avança aumentando a disponibilidade de 
P2O5. Os gases descarregados pelo granulador e pelo resfriador são lavados com água, para a 
remoção dos silicofluoretos. 
O custo do concentrado de superfosfato triplo é maior que o do superfosfato simples, 
em virtude do maior investimento, mão-de-obra empregada e processamentos extras, contudo 
essas desvantagens são contrabalanceadas pela possibilidade de uso de uma rocha fosfática de 
qualidade inferior para fazer o acido fosfórico que reage com a rocha de melhor qualidade. 
 
8. OUTROS DERIVADOS 
 
Como visto anteriormente, a indústria do fósforo possui imensa abrangência, sendo 
aplicada em diversos ramos e gerando diversos produtos, alguns de maior importância, 
consumo e produção como os apresentados anteriormente e outros de menor importância, 
consumo e produção ou que perderam importância, diminuição de consumo e produção com o 
avanço da tecnologia que permitiu que fossem substituídos. 
 
8.1. Fermentos em pó 
 
A indústria de fermentos em pó é uma consumidora de importância média, porém 
indireta de rocha fosfática. Seu emprego é na forma de agentes fermentativos que provocam a 
aeração e tornam leves as massas de pães e bolos, técnica há muito tempo utilizada, desde os 
tempos dos egípcios, que foi repassada ao mundo ocidental através dos gregos e romanos, 
sendo mencionada até na bíblia. 
Os fermentos em pó são constituídos por uma mistura seca de bicarbonato de sódio e 
um ou mais compostos de fosfato, sendo o mais utilizado o fosfato de monocálcio, 
 
 
25 
 
8.2. Agentes fosforados retardadores de fogo 
 
Cada vez mais tem sido pesquisado e empregado, o uso de agentes retardadores de 
fogo impregnados em tecidos, e também no combate a incêndios em florestas. Os retardantes 
antifogo utilizados em tecidos são resistentes a água, e geralmente utilizados em tecidos de 
algodão. Sua composição é a mistura de óxido de fósforo e outros compostos, essa união é 
conhecida pela sigla APO. O APO é uma molécula muito reativa e reage com os grupos 
hidroxila da celulose e do cloreto, formando um material polimerizado. 
Para combater os incêndios em florestas e campos é mais comum a utilização de 
misturas a base de fosfato de diamônio ((NH4)2PO4), com agentes espessadores, corantes e 
inibidores de oxidação. A ação dos compostos de fósforo, no combate ao fogo, produz, por 
degradação térmica, acido fosfórico, esses compostos são eficientes na supressão de reações 
luminosas. 
 
8.3. Palitos de fósforo 
 
Os palitos de fósforo, produto mais, popularmente, associado ao fósforo, é o produto, 
industrializado, derivado do fósforo mais antigo, foi em 1680, que o físico inglês Robert Boyl, 
criou uma folha de papel áspero com a presença de fósforo e uma varinha com enxofre em 
uma das pontas. O calor causado pela fricção do palito com a superfície áspera fazia o fósforo 
liberar faíscas, incendiando o enxofre. Mais de 300 anos após sua invenção, a técnica continua 
a mesma, apenas foram adicionadas algumas medidas de segurança, como o recobrimento do 
enxofre por um agente isolante, para que o enxofre não se incendiasse espontaneamente 
dentro da caixa. 
 Atualmente, a combustão ocorre de uma reação gerada pelo atrito do clorato de 
potássio, presente na cabeça do palito, com o elemento fósforo presente na lixa da caixinha, a 
combustão inicial serve de ignição para incendiar o enxofre presente na cabeça do palito. 
 
 
 
 
 
 
26 
 
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