CLASES MINERALES

 

8 Clase VIII. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos

8.4.2.1.2 Fabricación del Fósforo


Ya se han comentado en las notas históricas algunos de los métodos empleados en tiempos pasados para obtención del fósforo. De forma más reciente y en la actualidad se consideran otras vías.

Cuando la materia prima son huesos, lo cual ocurre cada vez con menor frecuencia, es preciso desengrasarlos previamente al tratamiento (si son "frescos"). Pero si los huesos no son muy recientes, se calcinan y se obtiene el P de las cenizas. El contenido medio de fosfato tricálcico en los huesos oscila entre el 52 y el 68%, pero además contienen fosfatos de magnesio (2%), carbonato de calcio (2-10%) y sustancias orgánicas como la oseina.

Tratando los huesos con HCl, la oseina forma una fase de la cual se obtienen las gelatinas. Las sales inorgánicas pasan a la disolución ácida, a partir de la cual se obtiene el fosfato bicálcico por adición de lechada de cal. El fosfato bicálcico precipitado se lava y se seca para su posterior tratamiento con ácido sulfúrico:

Ca2(H2PO4)2 + 2H2SO4 -> CaSO4 + 2H3PO4

El sulfato de calcio que se forma se elimina, mientras que el líquido que contiene ácido ortofosfórico se concentra en presencia de carbón finamente triturado. Durante el calentamiento el ácido ortofósforico se convierte en ácido metafosfórico, formándose hidrógeno y monóxido de carbono que se dejan arder:

H3PO4 -> HPO3 + H2O

2HPO3 + 6C -> H2 + 6CO + 2P

Este proceso dura aproximadamente 3 días, dándose por terminado cuando dejan de arder los gases.

Si se dispone de fosforitas o de cenizas de huesos, ricas en fosfato tricálcico, se tratan con ácido sulfúrico para obtener el fosfato monocálcico:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 -> 2CaSO4 + Ca(H2PO4)2

El sulfato de calcio se elimina por precipitación, mientras que calentando el fosfato monocálcico en presencia de carbón ocurren los procesos siguientes:

3Ca (H2PO4)2-> Ca3(PO4)2 + 2P2O5 + 6H2O

 2P2O5 + 10C -> 4P + 10CO

Parece que durante estas reacciones hay una transformación de ortofosfato de calcio en metafosfato de calcio que sería el que se reduce por la acción del carbón.

Desde principios del siglo XX se hizo una modificación a este proceso que consiste en calentar directamente el fosfato tricálcico con carbón y sílice:

Ca3(PO4)2 -> 3CaO + P2O5

P2O5 + 5C -> 2P + 5CO

 3CaO + SiO2 -> 3CaSiO3

___________________________________________

Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C -> 3CaSiO3 + 2P + 5CO

Este método resulta más rentable, pues todo el Ca pasa a formar silicato, pudiéndose liberar la totalidad del P. Sin embargo, este método presentó una serie de problemas al principio, pues las paredes de los hornos se deterioraban rápidamente por las escorias de silicato de calcio. Tales problemas se resolvieron cuando se perfeccionaron los hornos eléctricos y se llevaron a cabo métodos como el de Piesteritz, en donde se emplean los electrodos Söderberg para el calentamiento de una mezcla cuidadosamente preparada y constituida por 100 partes de fosfato mineral, 28 partes de cuarzo y 18 partes de coque. Los electrodos Söderberg se fabrican mezclando y amasando antracita en polvo y alquitrán y son alimentados por corriente alterna. La temperatura de trabajo es de 1500ºC. La escoria que se forma contiene todas las impurezas presentes en las materias primas, menos el Fe, que, una vez reducido y fundido, se combina con el fósforo formando ferrofósforo el cual, por ser más pesado que las escorias, va al fondo del horno y debe ser sangrado, aunque con menor frecuencia que las escorias. Se admite que el ferrofósforo contenga como máximo el 28% de P.

Por otra parte, el P junto con el CO sale del horno a 500ºC para pasar a unos desempolvadores (electrofiltros) y posteriormente a unos sistemas de lavado donde se va enfriando y licuando. El P blanco se almacena líquido en baños de agua y protegido del aire. Posteriormente se puede emplear para preparar P rojo, ácido fosfórico o para la venta directa. En este último caso se introduce en recipientes de vidrio o de hojalata, junto con agua.

 


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