فرآیند توليد اسيد فسفريك

اسيد فسفريك به دو روش عمده در دنيا توليد مي شود.
الف) با استفاده از فرايند مرطوب(Dihydrate/Hemihydrate)
متداول ترين روش توليد اسيد فسفريك در دنيا مي باشدكه در زير به شرح آن مي پردازيم:
اسيد توليدي در فرايند تر مستقيماً از سنگ معدن تهيه مي گردد و معمولاً در حجم زياد و با هزينه زياد و درجه خلوص نه چندان بالا توليد مي شود. اين نوع اسيد عمدتاً براي توليد كودهاي شيميايي فسفاته به كار مي رود. در صورتيكه اين اسيد خالص شود، از آن مي توان براي توليد تركيبات شيميايي تجاري فسفاتها استفاده نمود. اسيد در اين روش اسيد فسفريك از فعل و انفعال كنسانتره سنگ فسفات و اسيد فسفريك حاصل مي شود.

در اين فرايند پس از خرد كردن كاني فسفات توسط آسيابهاي گلوله اي كه حاوي مقداري اسيد فسفريك رقيق مي باشد، شيرابه حاصله با اسيد سولفوريك 55% به مخازن واكنش منتقل مي شود. اين مخازن مجهز به همزن هاي قوي مي باشد و درجه حرارت واكنش به دقت كنترل مي گردد. گازهاي خروجي از راكتور به برجهاي جذب منتقل گشته و در آنجا اسيد فلوسيليسيك (H2SiF6 ) به وسيله آب مي تواند بازيابي شود. واكنشي كه در راكتور انجام مي شود به صورت زير مي باشد. همچنانكه مشاهده مي شود علاوه بر اسيد فسفريك سولفات كلسيم نيز بدست مي آيد.
3Ca3(PO4)2.CaF2+ 10H2SO4 + 10H2O → 6H3PO4+ 10 CaSO4. 2H2O+ HF↑
شیرابه حاصله از راکتورها سپس به فیلتر خلاء دورانی افقی منتقی گشته و در آنجا اسید فسفریک از کیک جدا می شود. کیک بدست آمده گچ(ژیپس) می باشد و دور ریخته می شود. اسید بدست آمده از فیلتر ها به وسیله تبخیر کننده هائی که دارای مبدل های حرارتی می باشند تغلیظ می شود. شکل 3 دیاگرام تهیه اسید فسفریک به روش تر را نشان میدهد.
فرآیند توليد اسيد فسفريك
مواد زائد توليد شده در حين فرايند توليد اسيد فسفريك به دو دسته تقسيم مي شوند:
1- پساب حاصل از شستشو و جداسازي كيك ژيپس (گچ)
2-  گازهاي خروجي در مرحله هضم و تبخير فرايند توليد

اصلي ترين مواد آلاينده پساب را فسفاتها و فلوريدهاي محلول تشكيل مي دهند كه پس از تخليه پساب به حوضچه هاي بزرگ تصفيه، با اضافه نمودن آهك به صورت نمك هاي (فسفات و فلوريد) كلسيم رسوب داده مي شوند البته با توجه به وسعت زياد اين حوضچه ها، مشكلات چنداني از نظر آلودگي آب وجود نخواهد داشت.
گازهاي خروجي از فرايند در هر دو مرحله عنوان شده شامل مقاديري P2O5 و فلوئور مي باشند(از مقدار كل فلوئور موجود در كاني فسفات( 5/3%) حدود 30% در محصول، 16% در گاز خروجي مرحله هضم و24% در گاز خروجي مرحله تبخير و30% در كيك فيلتر ژيپس توزيع مي شود).
اين گازها با استفاده از يك تله آبي (Wet Scrubbing) قابل جذب بوده و به صورت جريانهاي اسيدي  فع مي شوند البته اسيد فلوئوريك و اسيد فلو سيلسيسيك توليد شده در اين مرحله در عمليات تكميلي بعدي قابل ارزيابي مي باشند، اگرچه در بسياري از واحدها اين جريانهاي اسيدي نيز به حوضچه هاي بزرگ تصفيه منتقل مي شوند. در صورتيكه نياز به تخليه بخشي از آب اين حوضچه ها باشد مي بايستي حتماً جريان خروجي به كمك افزودن آهك كنترل گردد.
ب) روش خشك يا حرارتي (Thermal Processing)
در روش خشك يا حرارتي از فسفر عنصري به عنوان مادهء اوليه استفاده مي شود و از اسيد توليدي در روش تر بسيار خالص تر و گرانتر است. از اين اسيد فسفريك براي تهيه فسفاتهاي سديم، كلسيم، پتاسيم و آمونيوم استفاده مي گردد.
تعيين نقاط قوت و ضعف تكنولوژي هاي مرسوم در فرآيند توليد محصول نقاط ضعف آن وجود آرسنيك، واناديم، فلوئوريدها در كاني آپاتيت آن مي باشد كه در توليد و كاربري اسيد فسفريك در مواد غذايي بايد عاري از اين مواد سمي شوند نقاط قوت آن تهيه اين ماده با توليد انبوه و با قيمتي ارزان و حجمي فراوان مي باشد كه كاربري آن را افزايش مي دهد. به عنوان مثال يكي از موارد استفاده از اسيد فسفريك براي ايجاد طعم تندي به غذا مي باشد كه اين ماده به دليل دسترس فراوان و قيمت پايين در مقايسه با طعم دهنده هاي طبيعي نظير زنجبيل براي دادن طعم تندي، يا اسيد سيتريك كه از ليمو (Lemon) و عصاره ليمو ترش (Lime) برای دادن طعم ترش بكار مي رود، را در رتبه بالاتري قرار داده است.
فرآیند توليد اسيد فسفريك