FÓSFORO PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I

Transcrição

1 HISTÓRICO PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I E ÁCIDO FOSFÓRICO é o primeiro elemento objeto de descoberta de que háh registo histórico. Em 1669, um comerciante alemão de Hamburgo, chamado Henning Brand,, alquimista, conseguiu obter fósforo f elementar através s da destilação da urina, tendo escrito uma carta a Leibniz para relatar a sua descoberta. É bastante provável vel que, jáj no século s XII, os alquimistas árabes tenham obtido o elemento por este processo. No entanto, o respectivo crédito é dado a Brand.. O nome do fósforo f tem origem grega e significa "possui brilho" devido à sua propriedade de brilhar no escuro quando exposto ao ar (antigo nome do planeta Vênus). HISTÓRICO Investigações posteriores, levadas a cabo por experimentalistas contemporâneos de Brand, revelaram que a adição de areia ou carvão à urina ajudava a libertação do fósforo f nela presente. Cerca de um século s após s os originais trabalhos de Brand,, descobriu-se se que o fósforo f é um importante constituinte dos ossos, introduzindo-se então um novo método m de produção industrial de fósforo. f A reação dos ossos com ácido nítrico n ou ácido sulfúrico produz ácido fosfórico que aquecido com carvão dád fósforo elementar. Este foi o primeiro método m de produção comercial de fósforo. HISTÓRICO Em finais do século s XIX, James Readman desenvolveu o primeiro processo de produção do elemento com uma fornalha elétrica. Apesar de se terem feito muitos melhoramentos de design e operação das fornalhas elétricas, os princípios pios básicos b do método de Readman para obter fósforo f elementar mantêm-se na tecnologia atual. ABUNDÂNCIA Devido a sua reatividade, o fósforo f não é encontrado nativo na natureza, porém m forma parte de numerosos minerais. A Apatita é uma importante fonte de fósforo, f existindo jazidas relevantes deste mineral em Marrocos, Rússia, R EUA e em outros países. A forma alotrópica branca pode ser obtida de várias v maneiras. Uma delas é a obtenção do fosfato tricálcico a partir das rochas. Aquecido em um forno a 1450 C C em presença a de sílica s e carbono, o fosfato é reduzido a fósforo, que se libera na forma de vapor. 2Ca 3 (PO 4 ) + 6 SiO C 6CaSiO CO + P 4 branco obtido na forma de vapor é então condensado em água, evitando-se a presença a de ar para que não inflame. PRECAUÇÕES branco é extremamente venenoso - uma dose de 50 mg pode ser fatal - e muito inflamável, por isso, deve ser armazenado submerso em água. Em contato com a pele provoca queimaduras. A exposição contínua nua ao fósforo f provoca a necrose da mandíbula. vermelho se inflama espontaneamente em presença a de ar e não é tóxico, porém m deve-se manuseá-lo com cuidado, jáj que pode transformar-se se em fósforo branco e produzir emissões de vapores tóxicos se aquecido.

2 São minerais constituídos por alguns compostos complexos de fósforo, f como a fluoropatita, 4 ) 2. Existem diversos processos para utilização das rochas fosfáticas, gerando diversos produtos, principalmente fertilizantes. Mina da Serrana em Cajati - SP, de onde se extrai rocha fosfática ígnea Processo: Acidulação fosfática, ácido sulfúrico, ácido nítrico, n ácido fosfórico, ácido clorídrico, amônia, cloreto de potássio Produtos principais: Superfosfato, ácido fosfórico,, superfosfato tripo,, fosfato de amônio, fosfato de potássio. Processo: Redução em forno elétrico fosfática, silício, coque, energia elétrica, água para condensação Produtos principais: Fósforo, F ácido fosfórico, superfosfato triplo, sais de Na, K, Ca e NH 4, pentóxido de fósforo f e haletos de fósforof Processo: Metafosfato de cálcioc fosfática, fósforo, f ar ou oxigênio, combustível Produtos principais: Metafosfato de cálcio 4 ) 2 + 6P 2 O 5 + 2HPO 3 10Ca(PO 3 ) 2 + 2HF Processo: Calcinação ou desfluoração fosfática, água ou vapor de água, combustível Produtos principais: Fosfato desfluorado.

3 PROCESSO DE TRATAMENTO DE Mineração: desmonte da rocha fosfática (apatita) com explosivos PROCESSO DE TRATAMENTO DE PROCESSO DE TRATAMENTO DE Britagem primária, ria, desmagnetização e flotação Cura e secagem

4 PROCESSO DE TRATAMENTO DE São importantes fertilizantes. Método de obtenção: acidulação da rocha fosfática. Reações: 4 ) 2 + H 2 SO 4 CaH 4 (PO 4 ) 2 + 2(CaSO 4.2H 2 O) CaH 4 (PO 4 ) 2 fosfato monocálcico CaSO 4.2H 2 O gesso Ensacamento e expedição A fabricação do superfosfato envolve 4 etapas: 1. Prepração da rocha fosfática 2. Misturação com ácido 3. Cura e secagem da lama graças as ao término das reações 4. Desmonte, moagem e ensacamento do produto acabado SUPERFOSFATO TRIPLO Fertilizante que fornece o triplo de P 2 O 5 solúvel que o superfosfato. 4 ) H 3 PO 4 10Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 2HF

5 METAFOSFATO DE CÁLCIOC Fertilizante concentrado. É muito insolúvel e deve ser hidrolisado para se tornar eficaz. 4 ) 2 + 6P 2 O 5 +2HPO 3 10Ca(PO 3 ) 2 + 2HF PURO Produzido pelo método m do forno elétrico. 4 ) 2 + 9SiO 2 +15C CaF 2 + 6P + 15CO Ou, de forma mais simples: 2Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6SiO C 6CaSiO 3 + P CO PURO PURO PURO Em épocas antigas, a maior parte do ácido fosfórico era obtida pela ação a do ácido sulfúrico diluído, do, 50ºBé (62% em peso) sobre rocha fosfática moída ou sobre ossos. Esse método m foi suplantado pelo processo Dorr,, a ácido sulfúrico concentrado, que leva à produção de um ácido concentrado barato. O equipamento deve ser revestido com chumbo, ou aço a o inox ou tijolo à prova de ácido. O ácido obtido é utilizado quase inteiramente na produção de fertilizantes, onde impurezas não têm importância. O ácido fosfórico puro é obtido a partir do fósforo elementa,, no processo do forno elétrico.

6 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 +6H 2 O 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4.2H 2 O ENXUGAMENTO DA TORTA Filtro de bandeja basculante (a vácuo) v Planta de Ácido Fosfórico na empresa Serrana.