فرآیند تولید اسید فسفریک

اسید فسفریک به دو روش عمده در دنیا تولید می شود.
الف) با استفاده از فرایند مرطوب(Dihydrate/Hemihydrate)
متداول ترین روش تولید اسید فسفریک در دنیا می باشدکه در زیر به شرح آن می پردازیم:
اسید تولیدی در فرایند تر مستقیماً از سنگ معدن تهیه می گردد و معمولاً در حجم زیاد و با هزینه زیاد و درجه خلوص نه چندان بالا تولید می شود. این نوع اسید عمدتاً برای تولید کودهای شیمیایی فسفاته به کار می رود. در صورتیکه این اسید خالص شود، از آن می توان برای تولید ترکیبات شیمیایی تجاری فسفاتها استفاده نمود. اسید در این روش اسید فسفریک از فعل و انفعال کنسانتره سنگ فسفات و اسید فسفریک حاصل می شود.

در این فرایند پس از خرد کردن کانی فسفات توسط آسیابهای گلوله ای که حاوی مقداری اسید فسفریک رقیق می باشد، شیرابه حاصله با اسید سولفوریک ۵۵% به مخازن واکنش منتقل می شود. این مخازن مجهز به همزن های قوی می باشد و درجه حرارت واکنش به دقت کنترل می گردد. گازهای خروجی از راکتور به برجهای جذب منتقل گشته و در آنجا اسید فلوسیلیسیک (H2SiF6 ) به وسیله آب می تواند بازیابی شود. واکنشی که در راکتور انجام می شود به صورت زیر می باشد. همچنانکه مشاهده می شود علاوه بر اسید فسفریک سولفات کلسیم نیز بدست می آید.
۳Ca3(PO4)2.CaF2+ 10H2SO4 + 10H2O → ۶H3PO4+ 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 ۳ دیاگرام تهیه اسید فسفریک به روش تر را نشان میدهد.

مواد زائد تولید شده در حین فرایند تولید اسید فسفریک به دو دسته تقسیم می شوند:
۱- پساب حاصل از شستشو و جداسازی کیک ژیپس (گچ)
۲-  گازهای خروجی در مرحله هضم و تبخیر فرایند تولید
اصلی ترین مواد آلاینده پساب را فسفاتها و فلوریدهای محلول تشکیل می دهند که پس از تخلیه پساب به حوضچه های بزرگ تصفیه، با اضافه نمودن آهک به صورت نمک های (فسفات و فلورید) کلسیم رسوب داده می شوند البته با توجه به وسعت زیاد این حوضچه ها، مشکلات چندانی از نظر آلودگی آب وجود نخواهد داشت.
گازهای خروجی از فرایند در هر دو مرحله عنوان شده شامل مقادیری P2O5 و فلوئور می باشند(از مقدار کل فلوئور موجود در کانی فسفات( ۵/۳%) حدود ۳۰% در محصول، ۱۶% در گاز خروجی مرحله هضم و۲۴% در گاز خروجی مرحله تبخیر و۳۰% در کیک فیلتر ژیپس توزیع می شود).
این گازها با استفاده از یک تله آبی (Wet Scrubbing) قابل جذب بوده و به صورت جریانهای اسیدی  فع می شوند البته اسید فلوئوریک و اسید فلو سیلسیسیک تولید شده در این مرحله در عملیات تکمیلی بعدی قابل ارزیابی می باشند، اگرچه در بسیاری از واحدها این جریانهای اسیدی نیز به حوضچه های بزرگ تصفیه منتقل می شوند. در صورتیکه نیاز به تخلیه بخشی از آب این حوضچه ها باشد می بایستی حتماً جریان خروجی به کمک افزودن آهک کنترل گردد.
ب) روش خشک یا حرارتی (Thermal Processing)
در روش خشک یا حرارتی از فسفر عنصری به عنوان مادهء اولیه استفاده می شود و از اسید تولیدی در روش تر بسیار خالص تر و گرانتر است. از این اسید فسفریک برای تهیه فسفاتهای سدیم، کلسیم، پتاسیم و آمونیوم استفاده می گردد.
تعیین نقاط قوت و ضعف تکنولوژی های مرسوم در فرآیند تولید محصول نقاط ضعف آن وجود آرسنیک، وانادیم، فلوئوریدها در کانی آپاتیت آن می باشد که در تولید و کاربری اسید فسفریک در مواد غذایی باید عاری از این مواد سمی شوند نقاط قوت آن تهیه این ماده با تولید انبوه و با قیمتی ارزان و حجمی فراوان می باشد که کاربری آن را افزایش می دهد. به عنوان مثال یکی از موارد استفاده از اسید فسفریک برای ایجاد طعم تندی به غذا می باشد که این ماده به دلیل دسترس فراوان و قیمت پایین در مقایسه با طعم دهنده های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو (Lemon) و عصاره لیمو ترش (Lime) برای دادن طعم ترش بکار می رود، را در رتبه بالاتری قرار داده است.