Ácido Fosfórico

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Ácido fosfórico – resumo 
 Processos Inorgânicos I 
Ácido Fosfórico 
O ácido fosfórico é um importante produto químico intermediário, sendo 
utilizado principalmente na indústria de fertilizantes constituindo cerca de 60% de 
P2O5 contido nos fertilizantes fosfatados. 
Pode ser produzido, utilizando como matéria-prima a rocha fosfática através 
de duas rotas: 
Via úmida: utilizando o ácido sulfúrico para ataque (embora outros ácidos 
minerais possam ser usados) 
Processamento através da fornalha elétrica: produzindo fósforo elementar num 
primeiro estágio, sendo a grande totalidade do fósforo produzido utilizado na 
produção de ácido fosfórico de elevado grau de pureza, utilizado principalmente na 
indústria alimentícia. 
 O processo via úmida é o mais tradicional representando 91% da produção 
global em razão do processo via fornalha, apresentar um elevado custo de energia 
elétrica. 
 Pela sua natureza, o processo via úmida conserva a maioria das impurezas 
contidas no minério conseqüentemente, a escolha do processo de solubilização e as 
características do ácido produzido são fortemente influenciadas pelo tipo de 
concentrado processado. 
Rocha fosfática, fluoroapatita, alimenta uma série de reatores, através dos quais 
recicla-se, ácido fosfórico fraco extraído da gipsita através da lavagem desta com 
água. A suspensão de ácido fosfórico e fluoroapatita é misturada com ácido 
sulfúrico, que age como agente extrator. Após a passagem pela série de reatores o 
fluxo reacional é forçado a passar pelo filtro, onde se separa a torta. A torta, que é 
lavada com o condensado do evaporador (processo de concentração) é composta 
por gipsita (CaSO4 2H2O). O filtrado é concentrado a 75-100% através de uma série 
de evaporadores, sendo então resfriado e estocado. 
Conversão química primária 
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 ---> 3Ca(H2PO4)2 
3Ca(H2PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O ---> 3CaSO4 + 6H2O + 6H3PO4
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 Processos Inorgânicos I 
1- Seleção da rocha fosfática para fabricação de ácido fosfórico 
 As rochas fosfáticas de origem sedimentar apresentam maior facilidade de 
mineração e beneficiamento que as rochas de origem ígnea ou magmática. 
 As rochas fosfáticas nacionais são de origem ígnea e apresentam baixos 
teores de P2O5 e elevados teores de contaminantes. 
 
Composição típica do concentrado fosfático nacional: 
As reservas brasileiras estão concentradas nos 
estados de MG, SP, SC, GO e PE. 
 As reservas brasileiras representam apenas 
2% das reservas mundiais. 
 A composição final do ácido depende 
fortemente da rocha fosfática utilizada como matéria-
prima, sobretudo da sua relação CaO/P2O5. Essa relação regula a reatividade da 
rocha e por isso o consumo de H2SO4, o tempo de residência no reator e a finura 
necessária à moagem da rocha. 
 %p/p 
 P2O5
CaO 
Fe2O3
Al2O3
MgO 
SiO2
F 
35-37 
40-53 
0,3-2,8 
0,3-0,5 
0,2-1,8 
0,8-2,5 
1,5-2,5 
 valor máximo médio mínimo 
composição da rocha fosfática 
(%P2O5) 
t rocha/t P2O5
relação CaO/P2O5
t H2SO4/ t P2O5
 
38 
2,80 
1,70 
3,15 
 
33 
3,22 
1,50 
2,78 
 
29 
3,67 
1,35 
2,50 
 
 Outros efeitos da qualidade da rocha fosfática sobre a produção de H3PO4: 
- A presença de matéria orgânica na rocha produz espuma no reator, interferindo na 
filtração e dando coloração escura ao ácido produzido. 
- O flúor contido na rocha provoca corrosão e formação de depósitos sólidos, 
aumentando o tempo de parada da unidade. 
- A presença de sílica é indispensável para evitar a corrosão produzida pelo flúor, 
formando SiF4 e/ou fluossilicatos. Porém um excesso de sílica e outras impurezas 
insolúveis podem causar erosão no equipamento e acúmulo nas cubas de digestão. 
- O MgO forma no reator precipitados gelatinosos com o flúor que podem obstruir a 
tela do filtro. 
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- O alumínio atua como estabilizante do hemihidrato, diminuindo a filtrabilidade do 
sulfato de cálcio formado. 
 - O ferro provoca aumento na viscosidade da suspensão, dificultando a filtração. 
 
Fabricação de ácido fosfórico por via úmida utilizando H2SO4 
 Os processos industriais de fabricação de H3PO4 são classificados de acordo 
com a forma de hidratação na qual o sulfato de cálcio cristaliza: 
 - anidro: CaSO4
 - hemihidrato:CaSO4.1/2H2O 
 - dihidrato: aSO4.2H2O 
 A forma de hidratação é controlada principalmente pela temperatura e pela 
concentração de P2O5 no ácido. 
 
Condições operacionais: 
Temperatura (oC) Processo No de etapas de 
separação 
Concentração do 
ácido produzido 
(%P2O5) reator recristalizador 
Dihidrato 
Hemihidrato 
Hemi-dihidrato 
Hemi-dihidrato 
1 
1 
1 
2 
26-32 
40-50 
26-30 
40-50 
70-85 
85-100 
90-100 
90-100 
- 
- 
50-60 
50-65 
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 Processos Inorgânicos I 
 
Fabricação de ácido fosfórico por via úmida utilizando H2SO4
 
1. Processo Dihidrato: 
Compreende quatro estágios: moagem, reação, filtração e concentração. 
Moagem: 
Consiste na redução do tamanho das partículas da rocha fosfática, geralmente 
utilizando-se moinhos de bola. 
Reação: 
Converte-se o fosfato monocálcico com ácido sulfúrico concentrado em ácido 
fosfórico e sulfato de cálcio, que é insolúvel. Para se obter a precipitação da gipsita, 
mantém-se o ácido fosfórico obtido com uma concentração de 26-32% em P2O5 a 
uma temperatura de 70-80oC. 
 Filtração 
Este estágio separa o ácido fosfórico da gipsita insolúvel. O equipamento filtrante é 
movimentado em seqüências de vários estágios em uma operação contínua. Na 
separação inicial, isola-se o ácido fosfórico, que é separado e estocado. Seguem-se 
então pelo menos dois estágios de lavagem antes do descarte da torta, de forma a 
recuperar-se o ácido ainda existente na torta, que diluído com as águas de lavagem 
retorna para a reação. Na prática, para que esta filtração seja eficiente e eficaz, 
utilizam-se equipamentos de filtração a vácuo. (Veja Shreve, pg 226, fig. 16.5) 
Concentração: 
Quase sempre todos os evaporadores utilizados são os de recirculação forçada. 
 
 No processo dihidrato o H2SO4 e um reciclo de H3PO4 fraco são alimentados 
ao reator, juntamente com o concentrado fosfático na granulometria adequada. 
 A fim de controlar a temperatura no reator (70-80oC) há necessidade de 
resfriamento do sistema de reação. Uma das formas de exercê-lo é promovendo 
uma recirculação de parte da polpa resfriada num resfriador a vácuo. Outra via 
bastante utilizada para o resfriamento é a circulação forçada de ar sobre asuperfície 
da polpa de reação. 
 O sistema de reação consiste de uma série de reatores agitados ou reatores 
divididos em diferentes compartimentos. Nos reatores compartimentados usa-se 
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concentração mínima de SO42- e máxima de P2O5 na região de reação e o reverso 
na região de cristalização. 
 Da etapa de reação, a polpa segue para a seção de filtração e lavagem, 
composta de 3 etapas. Na 1a etapa é feita a 1a filtração, sendo este 1o filtrado 
enviado para a estocagem (H3PO4 com 28-32% de P2O5). Na 2a etapa, composta de 
2a filtração e 1a lavagem, é produzido o 2o filtrado (H3PO4 fraco, com 20% de P2O5), 
que é recirculado ao reator. Na 3a etapa é feita a 3a filtração e 2a lavagem. O 3o 
filtrado segue para realizar a 1a lavagem e o subproduto sólido separado, o 
fosfogesso, é enviado para a área de armazenamento. 
 
concentrado fosfático
moagem
reatores
resfriador
a vácuo
filtração
H2SO4
reciclo de
H3PO4 diluído
(20%P2O5)
estocagem H3PO4
(28-32% P2O5)
concentração
 (1 ou 2 estágios)
água (lavagem)
fosfogesso
H3PO4 produto (40-
42% ou 50-54% P2O5) 
 
 
2. Processo Hemi-dihidrato: 
 Esse processo segue, em linhas gerais, o mesmo princípio do processo 
dihidrato, com a diferença que a etapa de solubilização do concentrado fosfático 
produz gesso na forma hemihidrato para posteriormente ser recristalizado para a 
forma dihidrato e filtrado nesta condição. 
 
 
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 Processos Inorgânicos I 
 Na tecnologia aplicada no Brasil para esse tipo de processo (processo 
Nissan) são feitas a diluição prévia do H2SO4 (até concentração de 75%) e a pré-
mistura com o fosfato, antes da etapa de reação propriamente dita. 
 Nesse caso, as temperaturas nos sistemas de reação (90-100oC) e de 
cristalização (50-60oC) são controladas pelo insuflamento direto de ar na superfície 
da polpa. 
 
concentrado fosfático
moagem
H2SO4
pré-mistura
H2O (diluição e
resfriamento)
diluição
filtração
reciclo de
H3PO4 diluído
(20%P2O5)
estocagem H3PO4
(28-32% P2O5)
concentração
 (1 ou 2 estágios)
água (lavagem)
fosfogesso
H3PO4 produto (40-
42% ou 50-54% P2O5)
reação
recristalização
água quente
(60oC)
 
 
O processo dihidrato é o mais tradicional. O processo hemihidrato,tem a vantagem de 
produzir o ácido fosfórico na conc desejada à manufatura de fertilizante. 
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 Ácido fosfórico – resumo 
 Processos Inorgânicos I 
 
Resumindo 
Os objetivos de qualquer processo de produção de ácido fosfórico, por via úmida, 
concentram-se essencialmente nos seguintes pontos; 
- obtenção do produto com maior teor de P2O5 possível. 
- Obtenção de cristais de gesso de elevada filtrabilidade 
- Elevado rendimento global em P2O5 
 
Os fatores que mais influenciam na solubilização do fosfato são os seguintes: origem 
geológica; granulometria; nível de sulfato; tempo de residência; temperatura e grau 
de agitação no reator. 
 
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	Processamento através da fornalha elétrica: produzindo fósfo
	1- Seleção da rocha fosfática para fabricação de ácido fosfó
	Fabricação de ácido fosfórico por via úmida utilizando H2SO4
	Fabricação de ácido fosfórico por via úmida utilizando H2SO4