Procedimiento de producción de ácido fosfórico y/o de una sal de este y productos así obtenidos.

Procedimiento de preparación de sal de ácido fosfórico, que comprende

(a) al menos un ataque de mineral de fosfato por una primera disolución acuosa de ácido clorhídrico,

con formación de un licor de ataque,

(b) una primera separación, en el licor de ataque, entre una fase sólida insoluble y una fase acuosa,

(c) una neutralización de dicha fase acuosa separada mediante adición de un compuesto de calcio para formar con unos iones fosfato contenidos en esta fase acuosa un fosfato de calcio insoluble en agua, que precipita, y

(d) una segunda separación, en dicha fase acuosa neutralizada, entre una fase líquida y una fase sólida precipitada a base de dicho fosfato de calcio insoluble en agua, caracterizado porque el ataque del mineral de fosfato comprende una disolución del fosfato del mineral, conteniendo el licor de ataque este fosfato en forma de iones fosfato, en dicho licor de ataque la relación molar entre HCl y Ca está comprendida entre 0, 6 y 1, 3, y porque la fase sólida separada del licor de ataque contiene unas impurezas y la fase acuosa separada del licor de ataque contiene dichos iones fosfato de esta, unos iones cloruro y unos iones calcio, siendo esta fase acuosa sometida a dichas etapas de neutralización y de segunda separación.

Procedimiento de producción de ácido fosfórico y/o de una sal de este y productos así obtenidos La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de ácido fosfórico, en particular de ácido fosfórico puro, que comprende

- al menos un ataque de mineral de fosfato por una primera disolución acuosa de ácido clorhídrico, con formación de un licor de ataque,

- una primera separación, en el licor de ataque, entre una fase sólida insoluble que contiene impurezas y una fase acuosa separada que comprende, en disolución, unos iones fosfato, unos iones cloruro y unos iones calcio,

- una extracción de una disolución acuosa que contiene unos iones fosfato, unos iones cloruro y unos iones calcio, por un agente de extracción orgánica, para formar una fase acuosa de extracción que comprende unos iones cloro y unos iones calcio, y una fase orgánica de extracción que contiene el ácido fosfórico, y

- una re-extracción de la fase orgánica de extracción por un agente de re-extracción acuoso, para aislar una fase acuosa de re-extracción que contiene unos iones fosfato, así como, eventualmente,

- una concentración de la fase acuosa de re-extracción para formar una disolución acuosa de ácido fosfórico puro.

Se conocen desde hace mucho tiempo unos procedimientos de este tipo, que hacen intervenir un ataque clorhídrico del mineral y una extracción líquido-líquido de la fase líquida resultante de una separación, a partir del licor de ataque, de las materias insolubles (véanse por ejemplo las patentes US-3304157, GB-1051521 y ES-2013211, así como el artículo I.M.I. Staff Report, Development and implementation of solvent extraction processes in the chemical process industries, en Proc. Int. Solv. Extr. Conference, ISEC'71, The Haghe, 19-23 de abril de 1971, Paper nº 94) .

Estos procedimientos presentan el inconveniente de hacer uso generalmente, para el ataque, de una disolución concentrada de HCl, que puede alcanzar 20% e incluso 30% en peso. El mineral a utilizar debe ser de buena calidad, es decir con un contenido en P2O5 elevado, y se requiere generalmente una trituración fina del mineral, lo que aumenta los costes. Se obtiene, durante el ataque, un choque térmico, debido no sólo a la exotermia de la reacción, sino también a la energía de disolución liberada, y las materias insolubles son por lo tanto difíciles de separar, debido a que el licor obtenido es viscoso y cargado de materias orgánicas originarias del mineral. Dada la alta temperatura y la concentración de la disolución de HCl, surgen unos problemas de corrosión importantes.

Otro inconveniente mayor de estos procedimientos se sitúa en la extracción por un disolvente orgánico de una fase acuosa que es relativamente pobre en P2O5. Contiene como máximo 5 a 6% en peso. La extracción es por lo tanto difícil y con un rendimiento poco ventajoso, y la etapa de concentración de la disolución acuosa de ácido fosfórico obtenida después de la re-extracción consume mucha energía.

Finalmente, en la fase acuosa procedente de la extracción y que contiene en disolución CaCl2 y ácido clorhídrico, se deben recuperar las trazas de disolvente orgánico arrastrado. Ahora bien, esta fase acuosa es muy voluminosa y esta etapa consume ella también mucha energía, en particular si se aplica para ello un arrastre al vapor.

Se conoce asimismo un procedimiento de ataque clorhídrico en el que el mineral se somete a un primer ataque limitado por ácido clorhídrico diluido. La fracción sólida, así enriquecida en P2O5 se somete entonces a un segundo ataque con ácido clorhídrico más concentrado, y después a una extracción líquido-líquido para producir el ácido fosfórico (véase el documento US-A-3.988.420) .

Se conocen por supuesto otros procedimientos de producción de ácido fosfórico, por ejemplo el procedimiento por vía térmica basado en la combustión del fósforo, o unos procedimientos por vía húmeda basados ellos también en un ataque de los minerales de fosfato por un ácido, generalmente por el ácido sulfúrico, dando lugar este último procedimiento a una producción importante de yeso, como sub-producto.

La presente invención tiene como objetivo desarrollar un procedimiento perfeccionado de producción de ácido fosfórico y/o de una sal de éste, por vía húmeda, mediante ataque con la ayuda de ácido clorhídrico. Este procedimiento debe permitir evitar los inconvenientes antes citados, y en particular una trituración fina o una calcinación del mineral extraído, sin tener exigencia particular sobre la calidad del mineral, y debe proponer una extracción líquido-líquido con buen rendimiento que da lugar a una disolución de ácido fosfórico puro concentrada, sin perjudicar al medioambiente.

Se resuelven estos problemas según la invención mediante un procedimiento tal como se describe al principio, que comprende además

- una neutralización de fase acuosa separada del licor de ataque mediante adición de un compuesto de calcio para formar, con dichos iones fosfato, un fosfato de calcio insoluble en agua, que precipita,

- una segunda separación, en dicha fase acuosa neutralizada, entre una fase acuosa que comprende, en

disolución, unos iones calcio y unos iones cloruro y una fase sólida precipitada a base de dicho fosfato de calcio insoluble en agua, y

- una solubilización de al menos una parte de dicha fase sólida precipitada, separada, en una segunda disolución

acuosa de ácido clorhídrico, con formación de dicha disolución acuosa que contiene unos iones fosfato, unos iones cloruro y unos iones calcio a extraer mediante un agente de extracción orgánica.

Este procedimiento presenta la ventaja de prever un ataque de un mineral que puede ser moderadamente concentrado en P2O5 mediante una primera fracción de ácido clorhídrico que puede ser diluida, una separación de una fase sólida enriquecida en P2O5 y liberada de las materias no atacadas e insolubles en agua, y una solubilización de esta fase sólida enriquecida en P2O5 por una segunda fracción de ácido clorhídrico más concentrada. Como el ataque clorhídrico se lleva a cabo en un medio diluido y, por lo tanto, no viscoso, la separación de las materias insolubles es simple y rápida, no hay liberación de calor durante el ataque que se lleva a cabo ventajosamente a temperatura ambiente, y los problemas de corrosión por el ácido clorhídrico son ampliamente evitados.

Por otra parte, la extracción líquido-líquido se lleva a cabo en una fase líquida solubilizada rica en P2O5, y su rendimiento puede por lo tanto ser fuertemente aumentado. El número de niveles de extracción, por ejemplo, puede ser notablemente reducido y la concentración final eventual requiere un menor consumo de energía, con respecto al estado anterior de la técnica citado.

En el procedimiento según la invención, la calidad del mineral tiene poca importancia. Su contenido en P2O5 puede ser, por ejemplo, de 15 a 38% en peso, sin problema, y pueden, por lo tanto, ser aplicados unos minerales de un coste favorable. Se puede considerar, por ejemplo, un mineral que presenta en % en peso 20-38% de P2O5, 34-40% de Ca y 5 a 10% de impurezas, con una relación Ca/P de 1, 5 a 2, 4.

Mediante la neutralización ulterior, se produce un precipitado que se puede denominar como "enriquecido" en P2O5 y depurado con respecto al mineral, puesto que su contenido en P2O5 puede ser de 40 a 50% en peso.

El mineral no debe estar finamente triturado y puede presentar un tamaño de granos del orden de 150-500 !m.

El ácido clorhídrico utilizado en el ataque está preferiblemente en estado diluido. Presenta ventajosamente una concentración máxima en agua igual a 10% en peso, ventajosamente de 3 a 6%, preferiblemente menor o igual que 5%. Este ataque, poco agresivo, en medio no viscoso, es por lo tanto muy selectivo, es decir que solubiliza preferible y completamente el P2O5 y pocas impurezas. La separación de los insolubles y de los no atacados se efectúa de manera simple y completa, lo que permite, por lo tanto, obtener después una sal de fosfato insoluble "enriquecida en P2O5" y profundamente desprovista de impurezas. En el licor de ataque, la relación molar entre HCl y Ca está preferiblemente comprendida entre 0, 6 y 1, 3, ventajosamente entre 0, 7 y 1, 2.

El procedimiento según la invención permite por lo tanto el uso de mineral pobre en P2O5, por ejemplo cargado en Fe y Mg, y procura al productor una gran flexibilidad de selección del mineral en el mercado. Le permite el uso de ácido... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de sal de ácido fosfórico, que comprende

(a) al menos un ataque de mineral de fosfato por una primera disolución acuosa de ácido clorhídrico, con formación de un licor de ataque,

(b) una primera separación, en el licor de ataque, entre una fase sólida insoluble y una fase acuosa,

(c) una neutralización de dicha fase acuosa separada mediante adición de un compuesto de calcio para formar con unos iones fosfato contenidos en esta fase acuosa un fosfato de calcio insoluble en agua, que precipita, y

(d) una segunda separación, en dicha fase acuosa neutralizada, entre una fase líquida y una fase sólida precipitada a base de dicho fosfato de calcio insoluble en agua,

caracterizado porque el ataque del mineral de fosfato comprende una disolución del fosfato del mineral, conteniendo el licor de ataque este fosfato en forma de iones fosfato, en dicho licor de ataque la relación molar entre HCl y Ca está comprendida entre 0, 6 y 1, 3, y porque la fase sólida separada del licor de ataque contiene unas impurezas y la fase acuosa separada del licor de ataque contiene dichos iones fosfato de esta, unos iones cloruro y unos iones calcio, siendo esta fase acuosa sometida a dichas etapas de neutralización y de segunda separación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha disolución acuosa de ácido clorhídrico presenta una concentración en HCl como máximo igual a 10% en peso, ventajosamente de 3 a 6%, preferiblemente de 3 a 5%.

3. Procedimiento según una u otra de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la etapa de ataque se efectúa a temperatura ambiente.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el compuesto de calcio de la etapa de neutralización se selecciona entre el grupo constituido del hidróxido de calcio, del óxido de calcio y de las sales de calcio solubles en agua, tal como carbonato de calcio, y porque el fosfato de calcio insoluble en agua es un monohidrogenofosfato de calcio (DCP) .

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha fase sólida precipitada, separada, a base de dicho fosfato de calcio insoluble, presenta una concentración de 40 a 50% en peso de P2O5, y de 25 a 28% de Ca.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende además un tratamiento de dicha fase líquida procedente de la segunda separación y que contiene en disolución unos iones calcio y unos iones cloruro, mediante una disolución acuosa de ácido sulfúrico con formación de sulfato de calcio insoluble, que precipita, y de una fase acuosa a base de ácido clorhídrico, un aislamiento del precipitado de sulfato de calcio y un reciclado al menos parcial de la fase acuosa a base de ácido clorhídrico para formar dicha primera y/o segunda fase acuosa de ácido clorhídrico.

7. Procedimiento de producción de ácido fosfórica que comprende

- una solubilización de una fase sólida a base de un fosfato de calcio insoluble en agua en una disolución acuosa de ácido clorhídrico, con formación de una disolución acuosa solubilizada que contiene unos iones fosfato, unos iones cloruro o unos iones calcio,

- una extracción de la disolución acuosa solubilizada por un agente de extracción orgánica, para formar una fase acuosa de extracción que comprende unos iones cloruro y unos iones calcio y una fase orgánica de extracción que contiene ácido fosfórico, y

- una re-extracción de la fase orgánica de extracción mediante un agente de re-extracción acuosa, para aislar una fase acuosa de re-extracción que contiene unos iones fosfato, así como, eventualmente,

- una concentración de la fase acuosa de re-extracción para formar una disolución acuosa de ácido fosfórico puro.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la disolución acuosa de ácido clorhídrico presenta una concentración en HCl de 15, hasta como máximo 20% en peso.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque dicha disolución acuosa solubilizada, a extraer, presenta una concentración en P2O5 de 8 a 15% en peso, preferiblemente de 10 a 13%.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque comprende además, después de dicha extracción, un lavado de la fase orgánica de extracción mediante una fracción de la fase acuosa de re

extracción, para eliminar de la fase orgánica de extracción una carga de ácido clorhídrico y de cloruro de calcio arrastrada por ella y eventuales impurezas todavía presentes.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la fase acuosa de re-extracción presenta una concentración en P2O5 de 15 a 25% en peso.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque la fase sólida a base de fosfato de calcio insoluble en agua se obtiene mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

13. Procedimiento de producción de ácido fosfórico según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, tras la etapa b) :

- una extracción de una disolución acuosa que contiene unos iones fosfato, unos iones cloruro y unos iones calcio, por un agente de extracción orgánica, para formar una fase acuosa de extracción que comprende unos iones cloruro y unos iones calcio, y una fase orgánica de extracción que contiene ácido fosfórico, y

- una re-extracción de la fase orgánica de extracción por un agente de re-extracción acuosa, para aislar una fase acuosa de re-extracción que contiene unos iones fosfato, así como, eventualmente,

- una concentración de la fase acuosa de re-extracción para formar una disolución acuosa de ácido fosfórico puro,

y que comprende además tras la etapa d)

- una solubilización de al menos una parte de dicha fase sólida precipitada, separada, en una segunda disolución acuosa de ácido clorhídrico, con formación de dicha disolución acuosa que contiene unos iones fosfato, unos iones cloruro y unos iones calcio a extraer mediante un agente de extracción orgánica.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque comprende además, después de dicha extracción, un lavado de la fase orgánica extraída mediante una fracción de la fase acuosa de re-extracción, para eliminar de la fase orgánica extraída una carga de ácido clorhídrico y de cloruro de calcio arrastrada por ella y eventuales impurezas todavía presentes.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 y 14, caracterizado porque comprende además un arrastre con vapor de trazas de agente de extracción orgánica a partir de la fase acuosa de extracción que contiene unos iones cloro y unos iones calcio.