همه چیز درباره اسید فسفریک خوراکی و صنعتی

اسید فسفریک یا فسفریک اسید (Phosphoric acid) با نماد اختصاری (PA) نمایش داده می‌شود و یک ماده شیمیایی مهم صنعتی است. این اسید صنعتی در طیف وسیعی از کاربردها در فرآیندهای مختلف به مصرف می‌رسد. فسفریک اسید به عنوان ترکیب واسطه در صنعت کود شیمیایی و کودهای کشاورزی، تمیزکاری سطح فلزات در صنعت متالورژی و به عنوان یک افزودنی مهم در صنایع غذایی استفاده می‌شود. “ارتو فسفریک اسید” از نام‌های دیگر این اسید صنعتی می‌باشد.

ساختار شیمیایی اسید فسفریکاسیدهایی مانند اسید فسفریک (H3PO4) ، اسید سولفوریک (H2SO4)، اسید نیتریک (HNO3) ، اسید هیدروکلریک (HCl) و اسید استیک (CH3COOH)، متداول‌ترین اسیدهای صنعتی هستند که به طور گسترده در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند. تهیه و سنتز مواد شیمیایی، تهیه کودها، استخراج و شویش مواد معدنی، تصفیه آب، تصفیه و پالایش نفت، تولید مواد غذایی و صنعت فلزات، نمونه‌هایی از این کاربردها هستند.

اسید فسفریک و خاک فسفات

تولید، خرید و فروش اسید فسفریک در سراسر جهان در اروپا، آسیا و آمریکا گسترش یافته است. در این مناطق، در برخی کشورها، معادن خاک فسفات (Phosphate Rock) وجود دارد و فسفریک اسید حاصل از معادن برای تهیه انواع کودهای فسفاته و محصولات پایه فسفات، به کار می‌روند. انواع خاک فسفات شامل خاک فسفات اسفوردی، چادرملو و خاک فسفات سوریه است. ذخایر معادن سنگ فسفات در سراسر جهان در شکل زیر نشان داده شده است.

ذخایر معادن خاک فسفات در جهان- سال ۲۰۱۷ 

 

روش‌های تولید اسید فسفریک

اسید فسفریک، اسیدی است که با خلوص ۶۵%، ۷۵%، ۸۵%، ۹۶% و ۹۹% عرضه می‌شود. این ماده به طور عمده در دو گرید صنعتی (خلوص ۶۵%) و خوراکی (خلوص ۸۵%) در کارخانه تولید می‌شود. برای تولید هر یک از این گریدها باید از یک روش بخصوص استفاده شود.

روش‌های تولید فسفریک اسید به دو دسته تقسیم بندی می‌شوند:

• فرآیند مرطوب (WPA) : در فرآیند مرطوب (WPA)، از اسید سولفوریک برای تبدیل سنگ معدن فسفات به اسید فسفریک استفاده می‌شود.
• فرآیند استخراج حلال: در فرآیند استخراج حلال (SX) یا Solvent Extraction، سنگ فسفات با اسید صنعتی HCl در حالت اسیدی تنظیم می‌گردد و سپس اسید فسفریک با استفاده از الکل صنعتی به عنوان حلال، جداسازی می‌شود.

 

و اما در ادامه به توضیح مختصری از این روش‌ها می‌پردازیم:

۱) فرآیند مرطوب (WPA):

تولید فسفریک اسید به روش‌تر یا مرطوب شامل سه مرحله اصلی است:

اسیدی شدن سنگ معدن فسفات با استفاده از اسید سولفوریک؛ واکنش کلی این اسید با سنگ معدن فلور آپاتیت (fluoroapatite) معمولاً به صورت زیر بیان می‌شود:

Ca10 (PO4) 6F 2+ 10H2SO4→ ۱۰CaSO4+ 6H3PO4+ 2HF

هیدروژن فلوراید با تمام سیلیس فعال موجود، واکنش داده و ترکیب تترافلوراید سیلیکون (silicon tetrafluoride) تشکیل می‌شود:

۴HF + SiO2 → SiF4 + 2H2

محصول به دست آمده یا فرّار است و یا به اسید فلوروسیلیسیک (fluorosilicic acid) هیدرولیز می‌شود و در نتیجه، رسوبات سیلیس تشکیل خواهند شد:

۳SiF4 + 2H2O → ۲H2SiF6 + SiO2

در طی فرآیند اسیدی شدن، دوغاب غلیظ تشکیل شده حاوی ۳۰٪ ذرات جامد که عمدتاً گچ (سولفات کلسیم = CaSO4) و اجزای واکنش نداده از سنگ معدن فسفات است، تشکیل می‌شود.

برای جداسازی ذرات جامد از اسید، باید فرآیند فیلتراسیون انجام شود (ذرات جامد = ۳۰% وزنی از ترکیب P2O5 و یا ۵۰% PA است)

برای تغلیظ فسفریک اسید و تبدیل آن به گرید تجاری باید فرآیند تبخیر را روی محصول انجام داد. این یعنی ۵۴% وزنی P2O5 و ۷۰% از فسفریک اسید.

اسید سولفوریک با کربنات کلسیم و اکسید فلزات سنگین موجود در اکثر سنگ‌های معدن واکنش نشان می‌دهد؛ این واکنش‌ها را در قسمت زیر مشاهده می‌کنید:

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2 (SO4) 3 + 3H2O

Al2O3 + 3H2SO4 → Al2 (SO4) 3 + 3H2O

سنگ معدن حاوی ترکیبات کلرید مانند NaCl است که در وکنش با اسید سولفوریک، اسید دیگری به نام HCl تولید می‌کنند:

۲NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl

صنعت استخراج و تغلیظ سنگ معدن فسفات برای شستشوی سنگ معدن و حل کردن کلریدهای خورنده به مقدار زیادی آب نیاز دارد.

این حجم آب می‌تواند در رسوب گذاری یا خوردگی در تأسیسات و سیستم‌های تولید اسید فسفریک به شدت تأثیر بگذارد.

بنابراین یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های تولید این اسید در صنایع، خوردگی، سایش و انحلال تمام تجهیزاتی است که با این موارد در تماس هستند.

 

نمایی از فرایند تولید فسفریک اسید به روش مرطوب

فرآیند تولید اسید فسفریک به روش مرطوب

۲) فرآیند استخراج حلال:

فرآیند تولید اسید فسفریک به روش استخراج حلال

روش تولید اسید فسفریک با استخراج حلال، بسیار ساده‌تر است. در این روش، سنگ معدن فسفات با HCl واکنش داده و مخلوطی شامل فسفات معدنی و کلرید کلسیم تشکیل می‌شود:

Ca3(PO4) 2+6 HCl → ۲H3PO4+3 CaCl2

دوغاب حاصل از فسفریک اسید تیمار شده با اسید سولفوریک ( = فرآیند مرطوب) و با اسید HCl ( = فرآیند استخراج حلال) مخلوط می‌شوند و اسید فسفریک با یک الکل آلیفاتیک استخراج می‌شود. این فرآیند را در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

 

نمودار فرآیند استخراج حلال برای تولید فسفریک اسید

 

 کاربردهای اسید فسفریک و فسفات‌ها

همانطور که در قسمت‌های بالا به آن اشاره کردیم، PA در بسیاری از فرآیندهای صنعتی به کار می‌رود.

مهم‌ترین دسته بندی کاربردهای این اسید را در قسمت زیر ملاحظه می‌کنید:

• تهیه کودهای کشاورزی
• تصفیه آب و فاضلاب
• صنایع فلزی
• تهیه و فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی‌ها
• محصولات دارویی و سنتز مواد شیمیایی

 

کاربردهای صنعتی ارتو فسفریک اسید:

۱-کاربرد در تهیه کودهای کشاورزی:

کودهای شیمیایی تولید شده توسط فسفریک اسید، شامل کودهای فسفاته یا کودهای مخلوط با فرمول NPK می‌باشد. کودهای PK و NPK برای مصارف داخلی و صادراتی تولید می‌شوند.

گروه دیگری از انواع کودهای کشاورزی که با اسید فسفریک تولید می‌شوند شامل دی آمونیوم فسفات (DAP) و مونو آمونیوم فسفات (MAP) هستند.

کود دی کلسیم فسفات (DCP) هم نمونه دیگری از کودهای کشاورزی است که با این اسید تهیه می‌شود.

 

۲-کاربرد در صنایع متالورژی و فلزی:

یکی دیگر از کاربردهای اسید فسفریک، استفاده در صنایع متالورژی است. در متالورژی، پوشش‌های شیمیایی برای محافظت سطح در برابر خوردگی بر روی سطوح فولادی و آلومینیومی اِعمال می‌شوند.

محلول‌های فسفاته حاوی PA ، همراه با مواد افزودنی فعال، برای این منظور استفاده می‌شوند.

محافظت از وسایل نقلیه فولادی، مبلمان اداری، هواپیماها، کشتی، ماشین آلات صنعتی و نظامی، همگی با این روش انجام می‌گیرد.

پوشش فسفاته، یک چسبندگی خاصی را روی سطح ایجاد می‌کند و به این ترتیب، رنگ آمیزی و نقاشی سطح، بهتر انجام می‌شود.

لایه فسفات از کریستال‌های متعدد در اندازه‌های مختلف تشکیل شده است. این ساختار کریستالی به معنای وجود فضاهای خالی بین این بلورها می‌باشد. میزان تخلخل برای پوشش فسفات معمولاً بسیار کم است؛ چیزی حدود ۰.۵-۱.۵٪.

۳-کاربرد برای رفع آثار خوردگی و زنگ زدگی:

یکی دیگر از کاربردهای اسید فسفریک، استفاده از آن برای از بین بردن آثار زنگ زدگی از سطوحی است که دچار خوردگی شده‌اند. پوشش فسفات، مقاومت سطح را در برابر خوردگی بهبود می‌بخشد.

این راهکار برای تمیز کردن تجهیزات و ماشین آلات در کارخانه‌های صنعتی، به عنوان مثال برای کارخانه‌های لبنی بسیار ایده آل است.

۴-کاربرد در سنتز مواد شیمیایی و فرآیندهای تولیدی -صنعتی:

یکی دیگر از موارد کاربردی اسید فسفریک، استفاده برای تولید مواد شیمیایی یا شرکت در واکنش‌ها است. در این مورد می‌توانید به کاربردهای زیر توجه کنید:

• برای از بین بردن رسوبات معدنی
• تمیز کردن جرم ناشی از آب سخت
• تیمار محلول در سنتز به روش میکرو
• در کشت هیدروپونیک برای کاهش pH محلول مواد مغذی
• در محصولات آرایشی و بهداشتی محصولات مراقبت از پوست برای تنظیم pH
• تصفیه آب آشامیدنی
• تهیه لاستیک مصنوعی
• کاربرد در صنایع دباغی و تیره کردن چرم
• به عنوان افزودنی برای لاک‌ها، رنگدانه ها و انواع رنگ‌ها
• به عنوان افزودنی در ساخت آجرهای نسوز
• به عنوان افزودنی و عوامل بازدارنده آتش در رنگ‌های سرامیکی و به عنوان کاتالیزور در پلیمریزاسیون پلی پروپیلن برای افزایش عملکرد رزین‌های مصنوعی
• تولید انواع شوینده‌های لباس حاوی فسفات، مخصوص لباسشویی
• تهیه بازدارنده‌های خوردگی برای تصفیه آب آشامیدنی
• کاربرد در صنعت نمک زدایی

 

 کاربردهای گرید خوراکی اسید فسفریک

از دیگر موارد کاربردی از اسید فسفریک می‌توان به گرید خوراکی فسفریک اسید اشاره کرد. از این ترکیب در صنایع تولید مواد غذایی و نوشیدنی‌ها استفاده می‌شود.

گرید خوراکی فسفریک اسید یک افزودنی به سس‌ها، مایونز و آب میوه‌ها است و برای تنظیم اسیدیته نوشیدنی‌های گازدار استفاده می‌شود. نمک‌های فسفات کلسیم به انواع پودر تهیه پنیر اضافه می‌شود.

از این اسید در تصفیه شکر و روغن خوراکی و برای کنترل باکتری در فرآوری مواد غذایی استفاده می‌شود. نمک‌های فسفات سدیم و فسفات پتاسیم به عنوان مواد نگهدارنده غذا عمل می‌کنند.

گرید خوراکی اسید فسفریک برای داروسازی نیز کاربرد دارد. این اسید به همراه پودر روی، فسفات روی را تشکیل می‌دهد که به عنوان مواد دندانپزشکی استفاده می‌شود.

از بین بردن پلاک‌ها و سفید شدن دندان‌ها با مشتقات فسفریک اسید انجام می‌شود.

ایمپلنت‌های فلزی دندان با فسفات کلسیم پوشانده شده‌اند تا از نظر همسان شدن با بافت استخوانی، بهتر تقویت گردد. همچنین از نمک‌های فسفات برای کاهش درد در دندان‌های حساس استفاده می‌شود.

ملاحظات شیمیایی و برگه اطلاعات ایمنی اسید فسفریک

اسید فسفریک یک اسید صنعتی با خاصیت خورندگی بالا است. این اسید از نظر اطلاعات ایمنی جزو اسیدهای خطرناک دسته بندی می‌شود و برای فلزات، خوردگی ایجاد می‌کند.

استاندارد کار کردن با اسید

افرادی که با این اسید صنعتی سر و کار دارند باید لباس کار مخصوص بپوشند و از دستکش استفاده کنند. تماس اسید با پوست و چشم‌ها می‌تواند آسیب‌های جبران ناپذیری را ایجاد کند.

اگر این اسید به طور تصادفی با پوست یا چشم افراد تماس پیدا کرد، محل تماس را با آب فراوان بشویید و در صورت تحریک بیش از حد، به پزشک مراجعه کنید.

به شدت توصیه می‌شود که هنگام کار با اسید از دستکش پلاستیکی ضخیم لباس کار ماسک و عینک استفاده کنید.

از نظر دسته بندی مواد شیمیایی، اسید فسفریک به صورت زیر با علائم مشخص شده نشان داده می‌شود. همانطور که در شکل می‌بینید، فسفریک اسید، خطرات اشتعال پذیری یا خطرات انفجار ندارد اما برای سلامتی بسیار خطرناک است.

msds اسید فسفریکطبق برگه ملاحظات ایمنی اسید فسفریک، شرایط استانداردی برای نگهداری و ذخیره ظروف یا مخازن حاوی اسید مشخص شده است.

پس از استفاده از این اسید، دستان خود را با آب بشویید. فسفریک اسید را هرگز با سایر ترکیبات قلیایی و بازها مخلوط نکنید.

شرایط نگهداری و انبار کردن:

در انبارهایی که مخازن حاوی فسفریک اسید نگهداری می‌شوند، از خوردن، آشامیدن، سیگار کشیدن جداً خودداری کنید.

انبار محل نگهداری اسید فسفریک باید تهویه کافی داشته باشد و کارگران و پرسنل صنعت که با این ماده سروکار دارند باید لباس کار مخصوص بپوشند.

ظروف حاوی این اسید باید در انبارهای خشک و خنک به دور از مواد شیمیایی اکسید کننده یا سایر ترکیبات اشتعال زا نگهداری شود.

شرایط انبار از نظر دمایی نباید به قدری سرد باشد که به حد انجماد برسد. همچنین از افزایش دمای داخل انبار باید جلوگیری کرد.

بهترین ظروف برای نگهداری اسید:

بهترین ظروف برای ذخیره و نگهداری اسید فسفریک، مخازن پلی اتیلنی با چگالی بالا، مخازن شیشه‌ای و مخازن فولادی هستند که با فولاد استنلس استیل گرید ۳۱۶ کم کربن یا ۳۱۶-L ساخته شده‌اند.

مخازن باید دارای تهویه کافی باشند. سعی کنید ظروف مخفی مخصوص نگهداری اسید را در کنار مواد خوراکی نگهداری نکنید.

خرید و فروش و صادرات اسید فسفریک

خرید و فروش اسید فسفریک در گرید صنعتی و گرید خوراکی (به حالت مایع و حالت جامد –پودر سفید رنگ) در حال حاضر در بازارهای جهانی انجام می‌شود.

کشور چین، بزرگ‌ترین صادر کننده فسفریک اسید در هر یک از انواع گرید تجاری می‌باشد. متداول‌ترین نوع فسفریک اسید با غلظت ۸۵ درصد است که آن را با خلوص ۸۵% هم بیان می‌کنند.

در حال حاضر، صنایع کشور از اسید فسفریک چینی و ایرانی به عنوان مواد اولیه خود استفاده می‌کنند.

خرید و فروش این اسید در گالن‌های ۳۵ لیتری یا ۳۵ کیلوگرمی به طور متداول انجام می‌شود. در برخی موارد شرکت‌ها حجم‌های مختلف از این اسید را مطابق با درخواست مشتری تأمین می‌کنند.

گالن‌های ۳۰ کیلوگرم یا بیشتر از ۱۰۰ کیلوگرم هم در بازار وجود دارد. بسته بندی‌های رایج این اسید در بشکه‌های ۲۲۰ لیتری و مخزن IBC می‌باشد.

ثبت سفارش خرید اسید فسفریک صنعتی و گرید خوراکی به صورت فله‌ای، حمل با تانکرها هم امکان پذیر است. قیمت اسید فسفریک در هر یک از سفارش‌ها متفاوت خواهد بود.

خرید و فروش اسید فسفریک گرید صنعتی با اسید گرید آزمایشگاهی تفاوت دارد. فسفریک اسید گرید آزمایشگاهی (مایع) معمولاً در شیشه‌های مخصوص با حجم ۵/۲ میلی لیتر از برندهای مختلف (مرک، سیگما آلدریچ) در بازار وجود دارد.

قیمت فسفریک اسید گرید صنعتی با قیمت آن در گرید آزمایشگاهی بسیار متفاوت است. در گرید صنعتی، حجم خرید بسیار بالاتر است.

درصد خلوص اسید و نحوه مصرف آن برای آزمایشگاه‌ها با گرید صنعتی فرق دارد و از این رو، برای هر شیشه ۵/۲ لیتری، قیمت مشخصی اعلام می‌شود. قیمت‌ها به روز بوده و طبق آخرین تغییرات، گزارش می‌شوند.

 

درخواست خرید یا سفارش فروش اسید فسفریک خود را همین حالا منتشر کنید

منابع:

https://www.intechopen.com/books/phosphoric-acid-industry-problems-and-solutions/phosphoric-acid-industry-problems-and-solutions

https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphoric_acid#:~:text=Phosphoric%۲۰acid%۲C%۲۰also%۲۰known%۲۰as,of%۲۰۸۵%۲۵%۲۰concentration%۲۰in%۲۰water.