IDENTIDAD DE LA SUSTANCIA QUIMICA Frmula: H3PO4.SINONIMOS Se le reconoce por otros nombres como cido Ortofosfrico, cido Fosfrico Blanco, cido Monofosfrico.DESCRIPCION DEL ACIDO FOSFORICO El cido fosfrico es un compuesto qumico cido de frmula H3PO4 que constituye la fuente de compuestos de gran importancia industrial llamados fosfatos. A temperatura ambiente, el cido fosfrico es una sustancia cristalina. Es muy til en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidacin, a la reduccin y a la evaporacin. Tambin es el principal cido inorgnico producido y consumido en cuanto a trminos de valor de produccin se refiere y el segundo en trminos de volumen (despus del cido sulfrico). El cido fosfrico puede fabricarse por dos procesos, el proceso hmedo y el proceso trmico o del horno elctrico. El cido producido por el mtodo hmedo es ms barato pero resulta bastante impuro; se usa principalmente en la fabricacin de fertilizantes y en aquellos productos qumicos donde la pureza no es importante. El cido producido en el horno elctrico es ms caro pero mucho ms puro y puede producirse partiendo de roca fosfrica de bajo grado. El empleo principal de este cido es para la fabricacin de productos qumicos y, en particular, sales del cido fosfrico que se requieren en las industrias alimenticias y de detergentes. En la industria alimenticia es un ingrediente de las bebidas carbonatadas, particularmente en las de cola, donde su principal aplicacin es como regulador de la acidez. Tambin tiene la propiedad agregarle un sabor amargo agradable a las bebidas. El cido fosfrico es un cido triprtico. Esto significa que puede disociarse en agua hasta tres veces, liberando cada vez un protn al agua como se muestra en las siguientes reacciones:H3PO4(s) + H2O(l) H3O+(aq) + H2PO4(aq) Ka1= 7.25103H2PO4(aq)+ H2O(l) H3O+(aq) + HPO42(aq) Ka2= 6.31108HPO42(aq)+ H2O(l) H3O+(aq) + PO43(aq) Ka3= 3.981013

PROPIEDADES FISICASComposicin: Solucin acuosa al 85% y al 75%.Apariencia: Lquido incoloro e inodoro.Gravedad especfica (Agua=1): 1.69 / 20 CPunto de ebullicin ( C): 158 (Soln. 85%)Punto de fusin (C): 21.1 (Soln. 85%)Densidad relativa del vapor (Aire=1): 3.4Presin del vapor (mm Hg): 2.5/ 21C (Al 85%)pH: 1.5 (Solucin 1.0%)Solubilidad: Soluble en agua y en alcohol.APLICACIONES DEL PRODUCTOAplicaciones del cido Fosfrico en la Industria Alimentaria Regulador de pH en la fabricacin de la cerveza. Neutralizacin en la fabricacin de aceites vegetales. Conservante. Aplicaciones del cido Fosfrico grado tcnicoEste cido fosfrico tiene un aspecto lquido transparente y se provee comercialmente en concentraciones del 75%, 80% y 85%.Sus principales aplicaciones son: Tratamiento de metales: Fosfatado de metales y abrillantado de aluminio. Detergencia: Limpiadores de tipo cido. Tratamiento de aguas: Aporte de fsforo en aguas residuales industriales (plantas biolgicas). Qumica: Obtencin de fosfatos metlicos.Aplicaciones de cido fosfrico purificadoEl cido fosfrico purificado tiene un aspecto Lquido transparente, ligeramente amarillento y se maneja comnmente en concentraciones de 54% P2O5 (75% H3PO4.)Sus principales aplicaciones son: Abonos: Complejos lquidos y en suspensin. Fertirrigacin y abonos foliares. Qumica: Regulador del pH. Fabricacin de fosfatos.Otras aplicaciones del cido Fosfrico El cido fosfrico se utiliza en la preparacin de abonos y en el riego por goteo. Es, adems, el punto de partida para la obtencin de fosfato monoamnico, usado en fertirrigacin y en abonos foliares. El fosfato bi-clcico y el monoclcico son productos empleados principalmente en la preparacin de piensos compuestos por su alto contenido en fsforo digestible y calcio. El cido fosfrico es usado como regulador de pH en diferentes industrias, como levaduras, cervezas, aceites y bebidas refrescantes. El cido fosfrico tcnico interviene en los tratamientos de fosfatado de metales, siendo la industria automovilstica su primer consumidor, y asimismo, se emplea en los baos para el abrillantado del aluminio. El cido fosfrico se utiliza para el blanqueo del caoln, mediante la reduccin y posterior eliminacin de los iones frricos presentes en el mineral.MATERIA PRIMA El producto principal derivado de las rocas fosfricas es el cido fosfrico, que se produce masivamente por ataque directo de aquella con otro acido ms fuerte: sulfrico, clorhdrico o ntrico, segn procesos va hmeda.

Se denominan rocas fosfricas a las unidades litolgicas y compuestos qumicos que presentan alta concentracin de minerales fosfatados por procesos naturales, usualmente de la serie apatito francolita, es tambin el producto obtenido de la extraccin de una mina y del procesamiento subsiguiente de los minerales fosfatados.

Las rocas con menos del 10 % volumtricamente de fosfatos, reciben la denominacin de fosftico, pero si el porcentaje de P2O5 es superior al 20 % recibe el nombre de fosforita. Es esta ltima la que se utiliza para producir cido fosfrico. La materia prima a partir de la que la industria qumica obtiene todos los derivados del fosforo es un mineral a base de fosfato tricalcico que aparece en la naturaleza en yacimientos de distintos tipos. Los que se explotan preferentemente son depsitos sedimentarios de origen fsil en grandes capas horizontales de 3 a 10 metros de potencia situados a poca profundidad y estn constituidos por pequeos ndulos que se disgregan como arena. Su explotacin se lleva a cabo con excavadoras gigantes que desmontan el material estril que los cubre, luego se extrae el mineral, bien en seco con mquinas rozadoras, bien en hmedo con caones de agua, y se transporta a las plantas de concentracin en las que se separan los inertes que acompaan 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 composicin responde aproximadamente a la formula Ca5(PO4)3X, pudiendo ser X = F-, Cl- o OH-, y soliendo estar el calcio parcialmente sustituido por magnesio, hierro y aluminio, y el grupo (PO4) por (SiO3), (CO3) o uranato. Como impurezas aparecen, adems de materia orgnica, arcillas, caliza y slice principalmente. Su riqueza se expresa mediante el contenido terico de fosfato tricalcico puro (Ca3(PO4)2) que tendra si todo el P2O5 estuviera de esa especia mineral, denominada, por razones histricas, Bone Phosphate of Lime (BPL), de cuando se obtena mediante la calcinacin de huesos, aunque modernamente se prefiere especificar el contenido de P2O5 en % en peso.

REACCIONES QUIMICAS DENTRO DEL PROCESO

Segn la temperatura de la reaccin de ataque, que es fuertemente exotrmica:

Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 3 H3PO4 + 5 CaSO4 + HF

Y la concentracin del cido, el sulfato clcico puede precipitar en forma de dihidrato (yeso), hemihidrato o anhidrita.

La eficiencia del cido fosfrico es del 95% respecto a la siguiente reaccin:Ca10F2(PO4)6+ 10H2SO4+ 20H2O 10CaSO42H2O +2 HF + 6H3PO4 Esta ltima ecuacin sin embargo se puede abordar con mayor detalle ya que el sulfato de calcio puede estar hidratado y no de forma nica como se muestra en la siguiente ecuacin:Ca10F2(PO4)6+ 10H2SO4+ 10nH2O10CaSO4nH2O +2 HF + 6H3PO4 Donde n puede tomar los valores 0, y 2. Esta ltima ecuacin se obtiene como resultado de dos etapas. En una primera etapa, el cido fosfrico reacciona con la apatita formando fosfato monoclcico y en una segunda etapa este fosfato monoclcico reacciona con cido sulfrico para formar cido fosfrico y sulfato de calcio. Para estas dos etapas no necesariamente se utilizan dos reactores, sino que al contrario lo ms comn es el uso de un solo reactor que permita ambas situaciones simultneamente. La roca fosfrica contiene un gran nmero de impurezas, lo que genera un gran nmero de reacciones paralelas a la principal. Muchas rocas contienen una relacin CaO/P2O5mayor que el de la fluorapatita pura. Esto genera un mayor consumo de cido sulfrico formando mayor cantidad de sulfato de calcio. Adems el HF formado, reacciona con la slice y otras impurezas (Na, K, Mg y Al) generando fluosilicatos y otros compuestos ms complejos.

PROCESO DE OBTENCION

PROCESO DIHIDRATO

El proceso convencional consta de tres secciones principales: el ataque, donde tiene lugar la reaccin solido-liquido; la filtracin, para separar el yeso del cido producido; y la concentracin, en la que se lleva est al 52-54%, con la que se almacena y expide en cisternas y/o en buque-tanques.

El ataque se lleva a cabo en continuo en uno o varios reactores agitados, en los que se dosifica el fosfato roca con la granulometra adecuada (previamente debe ser molido, hasta conseguirla). Tambin se dosifica el cido sulfrico, previamente diluido hasta una concentracin conveniente. La temperatura debe mantenerse alrededor de 75 C y la concentracin del cido fosfrico resultante en el 30% P2O5, con lo que se forma el dihidrato. En el fondo de los reactores se agita por medio de propulsores o turbinas de modo tal que la pulpa posea un buen mezclado y no se destruyan los cristales de sulfato de calcio ya formados. El propsito de una agitacin adecuada (para tiempos de reaccin uniformes) y un buen control de temperatura es lograr una produccin uniforme, fcil filtracin y de lavado simple para los cristales de sulfato de calcio (yeso).

El enfriamiento necesario para eliminar el calor de reaccin se consigue mediante evaporacin flash de parte del agua que diluye el cido, laminando un fuerte caudal de cido desde una presin ligeramente superior a la atmosfrica hasta un cierto vaco que se consigue con una bomba. Si la temperatura fuera muy alta, anhidrita podra formarse y despus hidratarse y tapar las tuberas. La pulpa del digestor pasa a un filtro horizontal, rotatorio de vaco, donde el cido fosfrico de 30 a 35% de P2O5es removido de la torta. Este tipo de filtro permite separar los licores por el lavado progresivo en platos incrementando la recuperacin y minimizando la dilucin. La torta de yeso se lava (dos o ms veces)con agua residualy van a un estanque desde donde el agua se bombea de vuelta a la planta (reactor). La incorporacin de las aguas de lavado a las cubas de reaccin tiene, adems, la ventaja de que introduce pequeos cristales de yeso que escapan de la torta del filtrado y que sirven de ncleos de cristalizacin del yeso que se va formando, reduciendo as la sobresaturacin.

Para concentrar el cido fosfrico dbil (de alrededor del 30% P2O5) hasta la concentracin comercial (52-54%) se procede a calentarlo en unos cambiadores de calor especiales (de acero inoxidable o de grafito) y a someterlo a una o varias laminaciones flash desde presiones ligeramente superiores a la atmosfrica hasta un cierto vaco, proporcionado por una bomba. En esta laminacin se vaporiza una parte del agua presente en el cido dbil, y la disolucin de cido concentrado, que permanece en fase liquida, se enfra en la cuanta correspondiente al calor usado en la vaporizacin del agua.

Dado que el cido dbil est saturado de yeso y de otras muchas sales, adems de llevar en suspensin microcristales y materia orgnica que le dan color negro y aspecto muy sucio, al evaporarse parte del agua que contiene, se produce una precipitacin muy lenta (retardada en su decantacin por la alta viscosidad del cido concentrado) de esa materia slida en suspensin, que es preciso eliminar para que no decante en los depsitos de almacenaje o en las cisternas de transporte.

Por ello en la instalacin de concentracin se suele intercalar un decantador o un filtro, que se alimenta con una mezcla de cido dbil y de cido concentrado, en la proporcin adecuada para que la concentracin resultante sea del orden del 50% de P2O5, pues a partir de esta concentracin las viscosidades aumentan mucho ms rpidamente.

DIAGRAMA DE BLOQUE PARA LA OBTENCION DEL ACIDO FOSFORICO

DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA OBTENCION DEL ACIDO FOSFORICO

ASPECTOS AMBIENTALES

La roca fosfatada, de origen sedimentario, que tiene concentraciones naturales de uranio y torio. La concentracin final de uranio y radio en el fosfoyeso viene dada por las caractersticas propias de la roca fosfrica. Dependiendo de la procedencia de este mineral, tendr ms o menos cantidad de elementos radiactivos. La roca fosftica procedente del mar tiene ms concentracin de uranio y radio por estar estos elementos en el agua marina. En el proceso industrial de produccin de fosfrico, la roca se tritura y se ataca con cido sulfrico. En la reaccin se produce cido fosfrico y yeso, constituyendo este ltimo un subproducto del proceso que suele precipitar con el radio. El uranio y el torio permanecen con el fosfrico. El destino del fosfoyeso, una vez desechado por la actividad industrial, suele ser el apilamiento en balsas con gran impacto paisajstico. El cido fosfrico tambin polimeriza violentamente bajo la influencia de compuestos azo, epxidos y otros compuestos polimerizables. Por combustin, formacin de humos txicos (xidos de fsforo). Esta se descompone en contacto con metales, alcoholes, aldehdos, cianuros, cetonas, fenoles, steres, sulfuros, halogenados orgnicos, produciendo humos txicos. Es moderadamente cida y ataca a los metales formando gas inflamable de hidrgeno.

En los ltimos tiempos se ha incrementado la preocupacin por los efectos medioambientales perjudiciales de los fosfatos contenidos en los detergentes domsticos. Los detergentes que contienen fosfatos contribuyen a la contaminacin del agua, ya que son un medio nutriente para las algas. Si crecieran en exceso, dificultaran la vida acutica de lagos y ros por la falta del oxgeno.

CONTROLES Y PRACTICAS LABORALES A menos que se pueda reemplazar una substancia peligrosa por una substancia menos toxica, losCONTROLES DE INGENIERIAson la manera ms efectiva de reducir la exposicin. La mejor proteccin es encerrar las operaciones y proveer ventilacin por extraccin localizada en el lugar de las emisiones qumicas. Tambin puede reducirse la exposicin aislando las operaciones. El uso de respiradores o equipo de proteccin es menos efectivo que los controles mencionados arriba, pero a veces es necesario. Al evaluar los controles existentes en su lugar de trabajo, considere: (1) cun peligrosa es la substancia; (2) la cantidad de substancia emitida en el lugar de trabajo y (3) la posibilidad de que haya contacto perjudicial para la piel o los ojos. Debe haber controles especiales para las substancias qumicas sumamente toxicas o si existe la posibilidad de exposicin significativa de la piel, los ojos o el aparato respiratorio. Adems, se recomienda la siguiente medida de control: Donde sea posible, transfiera elcido fosfricoslido o bombee elcido fosfricoliquido automticamente desde los tambores u otros recipientes de almacenamiento a los recipientes de procesamiento. Las buenasprcticas laboralespueden facilitar la reduccin de exposiciones peligrosas. Se recomiendan las siguientes prcticas laborales: Los trabajadores cuya ropa ha sido contaminada porcido fosfricodeben cambiarse sin demora y ponerse ropa limpia. No lleve a casa ropa de trabajo contaminada. Podra exponer a sus familiares. La ropa de trabajo contaminada debe ser lavada por individuos que estn informados acerca de los peligros de la exposicin alcido fosforico. El rea de trabajo inmediata debe estar provista de lavaojos para uso de emergencia. Si existe la posibilidad de exposicion de la piel, deben suministrarse instalaciones de duchas de emergencia. Si elacido fosforicoentra en contacto con la piel, lavese o duchese inmediatamente para eliminar la substancia qumica. Al final del turno laboral, lavese cualquier partedel cuerpo que pueda haber estado en contacto conacidofosforico, aunque no est seguro si hubo contacto. No coma, fume ni beba donde se manipula, procesa o almacenaacido fosforico, ya que puede tragarse la substancia qumica. Lavese las manos cuidadosamente antes de comer, beber, fumar o usar el bao. Si se trata deacido fosforicoslido, use una aspiradora para reducir el polvo durante la limpieza. NO BARRA EN SECO.

PRIMEROS AUXILIOS

Inhalacin: Trasladar al aire fresco. Si no respira administrar respiracin artificial. Evitar el mtodo boca a boca. Si respira con dificultad suministre oxgeno. Mantener la vctima abrigada y en reposo. Buscar atencin mdica inmediatamente.

Ingestin: Lavar la boca con agua. Si est consciente, suministrar abundante agua. No inducir el vmito porque ocasiona nuevas quemaduras. Tratar el shock levante los pies y mantenga la vctima abrigada y en reposo. Buscar atencin mdica inmediatamente.

Piel: Retirar la ropa y calzado contaminados. Lavar la zona afectada con abundante agua y jabn, mnimo durante 15 minutos. Si la irritacin persiste repetir lavado. Buscar atencin mdica inmediatamente.

Ojos: Lavar con abundante agua, mnimo durante 15 minutos. Levantar y separar los prpados para asegurar la remocin del qumico. Si la irritacin persiste repetir el lavado. Buscar atencin mdica.