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Page 1: PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I FÓSFORO E ÁCIDO FOSFÓRICO

PROCESSOS QUÍMICOS PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS IINDUSTRIAIS I

FÓSFORO E ÁCIDO FÓSFORO E ÁCIDO FOSFÓRICOFOSFÓRICO

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FÓSFOROFÓSFOROHISTÓRICOHISTÓRICO

• O fósforo é o primeiro elemento objeto de O fósforo é o primeiro elemento objeto de descoberta de que há registo histórico. Em descoberta de que há registo histórico. Em 1669, um comerciante alemão de Hamburgo, 1669, um comerciante alemão de Hamburgo, chamado Henning Brand, alquimista, chamado Henning Brand, alquimista, conseguiu obter fósforo elementar através da conseguiu obter fósforo elementar através da destilação da urina, tendo escrito uma carta a destilação da urina, tendo escrito uma carta a Leibniz para relatar a sua descoberta. É Leibniz para relatar a sua descoberta. É bastante provável que, já no século XII, os bastante provável que, já no século XII, os alquimistas árabes tenham obtido o elemento alquimistas árabes tenham obtido o elemento por este processo. No entanto, o respectivo por este processo. No entanto, o respectivo crédito é dado a Brand. O nome do fósforo crédito é dado a Brand. O nome do fósforo tem origem grega e significa "possui brilho" tem origem grega e significa "possui brilho" devido à sua propriedade de brilhar no escuro devido à sua propriedade de brilhar no escuro quando exposto ao ar (antigo nome do quando exposto ao ar (antigo nome do planeta Vênus). planeta Vênus).

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FÓSFOROFÓSFOROHISTÓRICOHISTÓRICO

• Investigações posteriores, levadas a cabo por Investigações posteriores, levadas a cabo por experimentalistas contemporâneos de Brand, experimentalistas contemporâneos de Brand, revelaram que a adição de areia ou carvão à revelaram que a adição de areia ou carvão à urina ajudava a libertação do fósforo nela urina ajudava a libertação do fósforo nela presente. Cerca de um século após os presente. Cerca de um século após os originais trabalhos de Brand, descobriu-se originais trabalhos de Brand, descobriu-se que o fósforo é um importante constituinte que o fósforo é um importante constituinte dos ossos, introduzindo-se então um novo dos ossos, introduzindo-se então um novo método de produção industrial de fósforo. A método de produção industrial de fósforo. A reação dos ossos com ácido nítrico ou ácido reação dos ossos com ácido nítrico ou ácido sulfúrico produz ácido fosfórico que aquecido sulfúrico produz ácido fosfórico que aquecido com carvão dá fósforo elementar. Este foi o com carvão dá fósforo elementar. Este foi o primeiro método de produção comercial de primeiro método de produção comercial de fósforo. fósforo.

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FÓSFOROFÓSFOROHISTÓRICOHISTÓRICO

• Em finais do século XIX, James Em finais do século XIX, James Readman desenvolveu o primeiro Readman desenvolveu o primeiro processo de produção do elemento com processo de produção do elemento com uma fornalha elétrica. Apesar de se uma fornalha elétrica. Apesar de se terem feito muitos melhoramentos de terem feito muitos melhoramentos de design e operação das fornalhas design e operação das fornalhas elétricas, os princípios básicos do elétricas, os princípios básicos do método de Readman para obter fósforo método de Readman para obter fósforo elementar mantêm-se na tecnologia elementar mantêm-se na tecnologia atual. atual.

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FÓSFOROFÓSFOROABUNDÂNCIAABUNDÂNCIA

• Devido a sua reatividade, o fósforo não é encontrado Devido a sua reatividade, o fósforo não é encontrado nativo na natureza, porém forma parte de numerosos nativo na natureza, porém forma parte de numerosos minerais. A minerais. A ApatitaApatita é uma importante fonte de fósforo, é uma importante fonte de fósforo, existindo jazidas relevantes deste mineral em existindo jazidas relevantes deste mineral em Marrocos, Rússia, EUA e em outros países.Marrocos, Rússia, EUA e em outros países.

• A forma alotrópica branca pode ser obtida de várias A forma alotrópica branca pode ser obtida de várias maneiras. Uma delas é a obtenção do fosfato tricálcico maneiras. Uma delas é a obtenção do fosfato tricálcico a partir das rochas. Aquecido em um forno a 1450°C em a partir das rochas. Aquecido em um forno a 1450°C em presença de sílica e carbono, o fosfato é reduzido a presença de sílica e carbono, o fosfato é reduzido a fósforo, que se libera na forma de vapor.fósforo, que se libera na forma de vapor.

2Ca2Ca33(PO(PO44))22 + 6 SiO + 6 SiO22 +10 C → 6CaSiO +10 C → 6CaSiO33 + 10 CO + P + 10 CO + P44

• O fósforo branco obtido na forma de vapor é então O fósforo branco obtido na forma de vapor é então condensado em água, evitando-se a presença de ar condensado em água, evitando-se a presença de ar para que não inflamepara que não inflame..

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FÓSFOROFÓSFOROPRECAUÇÕESPRECAUÇÕES

• O fósforo branco é extremamente venenoso - O fósforo branco é extremamente venenoso - uma dose de 50 mg pode ser fatal - e muito uma dose de 50 mg pode ser fatal - e muito inflamável, por isso, deve ser armazenado inflamável, por isso, deve ser armazenado submerso em água. Em contato com a pele submerso em água. Em contato com a pele provoca queimaduras. A exposição contínua provoca queimaduras. A exposição contínua ao fósforo provoca a necrose da mandíbula.ao fósforo provoca a necrose da mandíbula.

• O fósforo vermelho se inflama O fósforo vermelho se inflama espontaneamente em presença de ar e não é espontaneamente em presença de ar e não é tóxico, porém deve-se manuseá-lo com tóxico, porém deve-se manuseá-lo com cuidado, já que pode transformar-se em cuidado, já que pode transformar-se em fósforo branco e produzir emissões de fósforo branco e produzir emissões de vapores tóxicos se aquecido.vapores tóxicos se aquecido.

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

• São minerais constituídos por alguns São minerais constituídos por alguns compostos complexos de fósforo, como compostos complexos de fósforo, como a fluoropatita, CaFa fluoropatita, CaF22.3Ca.3Ca33(PO(PO44))22..

• Existem diversos processos para Existem diversos processos para utilização das rochas fosfáticas, utilização das rochas fosfáticas, gerando diversos produtos, gerando diversos produtos, principalmente fertilizantes.principalmente fertilizantes.

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

Mina da Serrana em Cajati - SP, de onde se extrai Mina da Serrana em Cajati - SP, de onde se extrai rocha fosfática ígnearocha fosfática ígnea

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

Processo: AcidulaçãoProcesso: Acidulação• Matéria-prima e reagentes: Rocha Matéria-prima e reagentes: Rocha

fosfática, ácido sulfúrico, ácido nítrico, fosfática, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido clorídrico, ácido fosfórico, ácido clorídrico, amônia, cloreto de potássioamônia, cloreto de potássio

• Produtos principais: Superfosfato, Produtos principais: Superfosfato, ácido fosfórico, , superfosfato tripo, ácido fosfórico, , superfosfato tripo, fosfato de amônio, fosfato de potássio.fosfato de amônio, fosfato de potássio.

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

Processo: Redução em forno elétricoProcesso: Redução em forno elétrico• Matéria-prima e reagentes: Rocha Matéria-prima e reagentes: Rocha

fosfática, silício, coque, energia fosfática, silício, coque, energia elétrica, água para condensaçãoelétrica, água para condensação

• Produtos principais: Fósforo, ácido Produtos principais: Fósforo, ácido fosfórico, superfosfato triplo, sais de fosfórico, superfosfato triplo, sais de Na, K, Ca e NHNa, K, Ca e NH44, pentóxido de fósforo e , pentóxido de fósforo e haletos de fósforohaletos de fósforo

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

Processo: Metafosfato de cálcioProcesso: Metafosfato de cálcio• Matéria-prima e reagentes: Rocha Matéria-prima e reagentes: Rocha

fosfática, fósforo, ar ou oxigênio, fosfática, fósforo, ar ou oxigênio, combustívelcombustível

• Produtos principais: Metafosfato de Produtos principais: Metafosfato de cálciocálcioCaFCaF22.3Ca.3Ca33(PO(PO44))2 2 + 6P+ 6P22OO55 + 2HPO + 2HPO33 10Ca(PO 10Ca(PO33))22 + 2HF + 2HF

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

Processo: Calcinação ou desfluoraçãoProcesso: Calcinação ou desfluoração• Matéria-prima e reagentes: Rocha Matéria-prima e reagentes: Rocha

fosfática, água ou vapor de água, fosfática, água ou vapor de água, combustívelcombustível

• Produtos principais: Fosfato Produtos principais: Fosfato desfluorado.desfluorado.

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

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FÓSFOROFÓSFOROROCHA FOSFÁTICAROCHA FOSFÁTICA

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PROCESSO DE TRATAMENTO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ROCHA FOSFÁTICADE ROCHA FOSFÁTICA

Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:http://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asphttp://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asp

Mineração: desmonte da rocha fosfática (apatita) com explosivosMineração: desmonte da rocha fosfática (apatita) com explosivos

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PROCESSO DE TRATAMENTO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ROCHA FOSFÁTICADE ROCHA FOSFÁTICA

Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:http://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asphttp://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asp

Britagem primária, desmagnetização e flotaçãoBritagem primária, desmagnetização e flotação

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PROCESSO DE TRATAMENTO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ROCHA FOSFÁTICADE ROCHA FOSFÁTICA

Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:http://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asphttp://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asp

Cura e secagemCura e secagem

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PROCESSO DE TRATAMENTO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ROCHA FOSFÁTICADE ROCHA FOSFÁTICA

Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:Processo utilizado pela empresa Serrana e descrito no site:http://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asphttp://www.serrana.com.br/nutricaoanimal/processodeproducao.asp

Ensacamento e expediçãoEnsacamento e expedição

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FÓSFOROFÓSFOROSUPERFOSFATOSSUPERFOSFATOS

• São importantes fertilizantes.São importantes fertilizantes.• Método de obtenção: Método de obtenção:

acidulação da rocha fosfática.acidulação da rocha fosfática.• Reações:Reações:

CaFCaF22.3Ca.3Ca33(PO(PO44))2 2 + H+ H22SOSO44 CaH CaH44(PO(PO44))22 + 2(CaSO + 2(CaSO44.2H.2H22O)O)

• CaHCaH44(PO(PO44))22 fosfato monocálcico fosfato monocálcico

• CaSOCaSO44.2H.2H22O O gesso gesso

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FÓSFOROFÓSFOROSUPERFOSFATOSSUPERFOSFATOS

• A fabricação do superfosfato envolve 4 A fabricação do superfosfato envolve 4 etapas:etapas:

1.1. Prepração da rocha fosfáticaPrepração da rocha fosfática

2.2. Misturação com ácidoMisturação com ácido

3.3. Cura e secagem da lama graças ao Cura e secagem da lama graças ao término das reaçõestérmino das reações

4.4. Desmonte, moagem e ensacamento do Desmonte, moagem e ensacamento do produto acabadoproduto acabado

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FÓSFOROFÓSFOROSUPERFOSFATOSSUPERFOSFATOS

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FÓSFOROFÓSFOROSUPERFOSFATOSSUPERFOSFATOS

• SUPERFOSFATO TRIPLOSUPERFOSFATO TRIPLO

• Fertilizante que fornece o triplo de PFertilizante que fornece o triplo de P22OO55 solúvel que o superfosfato.solúvel que o superfosfato.

• Reação:Reação:

CaFCaF22.3Ca.3Ca33(PO(PO44))2 2 + 14H+ 14H33POPO44 10Ca(H 10Ca(H22POPO44))22 + 2HF + 2HF

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FÓSFOROFÓSFOROSUPERFOSFATOSSUPERFOSFATOS

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FÓSFOROFÓSFOROMETAFOSFATO DE CÁLCIOMETAFOSFATO DE CÁLCIO

• Fertilizante concentrado.Fertilizante concentrado.• É muito insolúvel e deve ser hidrolisado É muito insolúvel e deve ser hidrolisado

para se tornar eficaz.para se tornar eficaz.• Reação:Reação:

CaFCaF22.3Ca.3Ca33(PO(PO44))2 2 + 6P+ 6P22OO55 +2HPO +2HPO33 10Ca(PO 10Ca(PO33))22 + 2HF + 2HF

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FÓSFORO PUROFÓSFORO PURO

• Produzido pelo método do forno Produzido pelo método do forno elétrico.elétrico.

• Reação:Reação:

CaFCaF22.3Ca.3Ca33(PO(PO44))2 2 + 9SiO+ 9SiO22 +15C +15C CaF CaF22 + 6P + 15CO + 6P + 15CO

Ou, de forma mais simples:Ou, de forma mais simples:

2Ca2Ca33(PO(PO44))22 + 6SiO + 6SiO22 + 10C + 10C 6CaSiO 6CaSiO33 + P + P44 + 10CO + 10CO

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FÓSFORO PUROFÓSFORO PURO

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FÓSFORO PUROFÓSFORO PURO

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FÓSFORO PUROFÓSFORO PURO

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ÁCIDO FOSFÓRICOÁCIDO FOSFÓRICO

• Em épocas antigas, a maior parte do ácido Em épocas antigas, a maior parte do ácido fosfórico era obtida pela ação do ácido fosfórico era obtida pela ação do ácido sulfúrico diluído, 50ºBé (62% em peso) sobre sulfúrico diluído, 50ºBé (62% em peso) sobre rocha fosfática moída ou sobre ossos.rocha fosfática moída ou sobre ossos.

• Esse método foi suplantado pelo processo Esse método foi suplantado pelo processo Dorr, a ácido sulfúrico concentrado, que leva Dorr, a ácido sulfúrico concentrado, que leva à produção de um ácido concentrado barato. à produção de um ácido concentrado barato. O equipamento deve ser revestido com O equipamento deve ser revestido com chumbo, ou aço inox ou tijolo à prova de chumbo, ou aço inox ou tijolo à prova de ácido. O ácido obtido é utilizado quase ácido. O ácido obtido é utilizado quase inteiramente na produção de fertilizantes, inteiramente na produção de fertilizantes, onde impurezas não têm importância.onde impurezas não têm importância.

• O ácido fosfórico puro é obtido a partir do O ácido fosfórico puro é obtido a partir do fósforo elementa, no processo do forno fósforo elementa, no processo do forno elétrico.elétrico.

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ÁCIDO FOSFÓRICOÁCIDO FOSFÓRICO

• Reação:Reação:

CaFCaF22.3Ca.3Ca33(PO(PO44))2 2 + 3H+ 3H22SOSO44 +6H +6H22O O

2H2H33POPO44 + 3CaSO + 3CaSO44.2H.2H22OO

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ÁCIDO FOSFÓRICOÁCIDO FOSFÓRICO

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ÁCIDO FOSFÓRICOÁCIDO FOSFÓRICO

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ÁCIDO FOSFÓRICOÁCIDO FOSFÓRICO

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ÁCIDO FOSFÓRICOÁCIDO FOSFÓRICO

ENXUGAMENTO DA TORTA

Filtro de bandeja basculante (a vácuo)Filtro de bandeja basculante (a vácuo)

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Planta de Ácido FosfóricoPlanta de Ácido Fosfóricona empresa Serrana.na empresa Serrana.

ÁCIDO FOSFÓRICOÁCIDO FOSFÓRICO


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