PROCESSOS QUÍMICOS - INDÚSTRIA DO FÓSFORO

...

Atualmente, nas indústrias, a sua produção costuma ser feita em fornos elétricos, aquecendo-se uma mistura de rocha de fosfato natural, coque e pedaços de sílica. Entre os produtos está o fósforo em vapor, que é resfriado e obtido na forma líquida ou como sólido, sendo guardado na água para evitar que se inflame espontaneamente em contato com o ar (EPSTEINS, 1986).

Mas é na forma de sais fosfatos que se encontram as maiores aplicações. A indústria de fertilizantes absorve a quase totalidade dos fosfatos extraídos das rochas. Há vários tipos de fertilizantes obtidos com base nos fosfatos, estando estes normalmente misturados com potassa ou sais de amónio. Os sais fosfatos também são usados no fabrico de detergentes sintéticos (polifosfato de sódio) e em dentífricos (fosfato de cálcio). Alguns fosfatos condensados utilizam-se no tratamento de águas para fins industriais.

---------------------------------------------------------------

- CARACTERÍSTICAS

- HISTÓRICO

A descoberta do fósforo, que ocorreu em 1669, foi um marco na história da Química, pois além de ser o primeiro elemento descoberto desde a Idade Média, o fósforo foi também o primeiro elemento descoberto que não existia na forma isolada na natureza (com exceção de meteoritos ocasionais).

A forma como Brand isolou o fósforo também foi um tanto excêntrica: ele pegou 50 baldes de urina, deixou evaporar e putrefazer-se até que surgiram vermes, ferveu esse resíduo, deixou-o alguns meses no porão e viu que fermentou e ficou preto. Ele pegou então esse resíduo preto e destilou-o com ureia em uma retorta que tinha sua extremidade mergulhada na água. Assim, ele obteve uma substância pegajosa e transparente, que, ao ser retirada da água, era o fósforo isolado (OTHMER,1985).

Em 1855, o fósforo passou a ser usado nos primeiros palitos de fósforo. No entanto, o fato de haver fósforo na cabeça dos palitos (na verdade, o composto P4S3) representava um perigo, pois dentro da caixinha eles podiam atritar-se e pegar fogo. Por isso, atualmente, ao contrário do que alguns imaginam, o fósforo não vem na cabeça dos palitos, mas sim do lado de fora da caixinha que os contém (MARK, 1985).

O fósforo que é encontrado na parte áspera da caixa é uma das formas alotrópicas mais comuns do fósforo, que é o fósforo vermelho, cuja estrutura é indeterminada, mas existem evidências de que ele se trata de macromoléculas formadas pela ligação de estruturas tetraédricas (P4), sendo representadas por Pn.

- ABUNDÂNCIA

Devido a sua reatividade, o fósforo não é encontrado puro na natureza, porém forma parte de numerosos minerais. A Apatita é uma importante fonte de fósforo, existindo jazidas relevantes deste mineral em Marrocos, Rússia, EUA e em outros países (OVERBERGER, 1985).

Sua fórmula geral, que apenas mostra a sua composição essencial, é Ca3 (PO4 )2 (OH, F, Cl).

A fosforita é o nome dado à apatita impura, é o principal contribuinte de fósforo, que é essencial para os organismos vivos.

Segundo estudos do Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM), em 2008, por volta de 83,8% da produção mundial de rocha fosfática esteve concentrada em sete países: China, Estados Unidos, Marrocos, Rússia, Tunísia, Brasil e Jordânia. Os cinco primeiros foram responsáveis por 76,5% do total de 167 milhões de toneladas de rocha produzidas no mundo (LEE, 1930).

No Brasil, cerca de 80% das jazidas fosfáticas naturais (fosfatos), são de origem ígnea com presença acentuada de rocha carbonatítica e minerais micáceos, com baixo teor (é o conteúdo de fósforo de uma rocha ou concentrado), em geral expresso em (P2O5), enquanto que em termos mundiais esse percentual está em torno de 17% (RUSSEL, 1982).

As rochas carbonatíticas são rochas ígneas ricas com mais de 50% em volume de minerais carbonatados magmáticos, contendo menos de 10% de sílica.

A forma alotrópica branca pode ser obtida de várias maneiras. Uma delas é a obtenção do fosfato tricálcico a partir das rochas. Aquecido em um forno a 1450°C em presença de sílica e carbono, o fosfato é reduzido a fósforo, que se libera na forma de vapor (NEHMI, 1980).

2Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 +10 C → 6CaSiO3 + 10 CO + P4

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

- APLICAÇÕES

A mineração de rochas fosfáticas é realizada em grande escala. Os minerais variam tanto em pureza como em composição. A indústria calcula a produção de fosfatos em termos do conteúdo de P2O5. As principais aplicações comerciais dos fosfatos são as seguintes: (PEIXOTO, 2002)

- 85% para fertilizantes, tais como superfosfatos, superfosfato triplo e fosfato de amônio. Eles não precisam ser muito puros.

- 5% aditivos de detergentes (“cargas”), principalmente o tripolifosfato de sódio, utilizado na preparação de detergentes em pó, e pirofosfato de sódio, em detergentes líquidos.

- 3% na indústria de alimentos para dar o gosto ácido (pH = 2) a bebidas, tais como refrigerantes e certas cervejas, e como emulsificante de queijos industrializados, leite em pó, etc.

- 2,5% no tratamento de metais: (SOUZA, FONSECA, 2003)

- Para protegê-los da corrosão; mergulhando-se o metal quente em ácido fosfórico, ou aquecendo-se o ácido a 90-95ºC (às vezes com Zn2+, Mn2+, Cu2+ ou outros íons presentes), em processos tais como a parkerização (fosfatização de metais) e a bonderização (plastificação). Pequenas peças metálicas, como rebites, parafusos e porcas são tratadas dessa maneira, e também os blocos de motores, refrigeradores, etc, antes da pintura;

- Na limpeza de metais, isto é, na remoção de pequenas imperfeições (lascas) e óxidos da superfície do ferro e aço, mergulhando-os em um banho ácido;

- Polimento por imersão de peças de alumínio: as peças são conectadas ao ânodo e eletrolisadas num banho de H3PO4 contendo pequenas quantidades de HNO3 e quantidades ainda menores de Cu(NO3)2. Consegue-se dessa forma uma superfície de alumínio altamente polida e brilhante, protegida por uma camada transparente de Al2O3.

- 1% para usos industriais,