Synthèse de l'acide phosphorique

I. Principe

L'acide phosphorique est obtenu par attaque, par l'acide sulfurique des roches naturelles constituées principalement de fluorophosphates de Ca, de Fe et d'Al en milieu humide

Les principales Rxs sont les suivantes:
Ca3(PO4)2 + 6H2O + 3H2SO4  2H3PO4 + 3(CaSO4, 2H2O)
3CaF2 + 3H2SO4 + 4H2O + SiO2  H2SiF6 + 3(CaSO4, 2H2O)
CaCO3 + H2SO4 + H2O  CO2 + CaSO4, 2H2O

Ces réactions sont exothermiques, les produits formés passent en solution, avant de cristalliser; On obtient deux phases
Phase liquide, solution aqueuse d'acide phosphorique
Phase solide, à base de sulfate de Ca.

Selon les conditions opératoires d'attaque, nous obtenons soit un précipité de sulfate de calcium dihydraté ou hémihydraté (CaSO4, 2H2O ou 1/2H2O). La solution de l'acide phosphorique est concentré par évaporisation

Stockage Du phosphate

+  solution phosphatée  Filtration  Stockage de H3PO4
Stockage de H2SO4

II. Matières premières

Phosphates: matière minérale provenant de gisement naturels. Ce sont des dépôts sédémentaires de fluorapatite carbonatée Ca10(PO4)6-xF2(FCO3)x, de chlorapatite 3Ca(PO4)2.CaCl2 ou d'hydroxylapatite 3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2

Acide sulfurique: acide industriel à des concentrations variables, selon les procédés et les sites entre 70 et 98%

III. Procédé de fabrication

III.1. Préparation du phosphate

Cette opération consiste simplement à un broyage du minerai de phosphate provenant des mines d'extraction. La taille des grains est inférieure à 500m

III.2. Attaque par l'acide sulfurique

Le produit minéral est solubilisé dans une phase phosphorique et sulfurique. Des produits insolubles s'y forment et y précipitent
Le milieu réactionnel (bouillie )
Liquides: H3PO4, H2SO4 et H2SiF6 en solution
Solides: CaSO4, 2H2O ou 1/2H2O et fluosilicate de Na et de K

Le temps de séjour dépend de la réactivité des phosphate: >2h

Les réactions sont exothermiques,