Contexte et aperçu[1]

　　L’acide phosphorique est une matière première de la chimie de base, largement utilisée dans les industries des phosphates, des engrais, des additifs alimentaires, des aliments pour animaux, du détergent, de l’électronique et des retardateurs de flamme. L’acide phosphorique pur est un cristal incolore, dont le point de fusion est de 42,3 °C; c’est un acide à haut point d’ébullition, très soluble dans l’eau. Il s’agit d’un acide triprotique de force moyenne, qui s’ionise par étapes, n’est pas facilement volatil ni décomposable et présente pratiquement aucune pouvoir oxydant. Il possède les propriétés générales des acides. Sur le plan industriel, on obtient couramment de l’acide phosphorique en faisant réagir de l’acide sulfurique concentré avec du phosphate de calcium, puis en filtrant le précipité de sulfate de calcium, peu soluble dans l’eau; le filtrat ainsi obtenu est une solution d’acide phosphorique.

　　Rapport 1,

　　Une méthode de production de phosphate cristallin à partir de l’acide phosphorique concentré par anhydride phosphorique, comprenant les étapes suivantes :

　　Faire fondre complètement à 70 °C du phosphore jaune de pureté 99,95 % et contenant 152 × 10⁻⁶ d’arsenic; puis, selon un rapport de 1 kg de phosphore jaune pour 6,3 à 6,6 m³ d’air, le faire acheminer par une pompe jusqu’à la buse de combustion du phosphore jaune, où il est mélangé avec de l’air comprimé à 0,7 MPa et pulvérisé dans la chaudière de combustion du phosphore; dans cette dernière, le phosphore jaune se vaporise rapidement et s’embrase violemment.

　　Le P2O5 produit par la combustion est introduit au sommet de la tour d’hydratation; on y effectue d’abord une pulvérisation d’eau déminéralisée, puis, après obtention d’un acide dilué, on passe à la pulvérisation d’acide dilué. L’acide phosphorique dilué est continuellement pulvérisé depuis le sommet et s’écoule uniformément le long des parois internes, assurant ainsi une absorption en boucle du P2O5. Une fois l’acide phosphorique à 100 % obtenu, on complète, en quantité adéquate, la pulvérisation d’eau déminéralisée au sommet pour poursuivre le lavage, puis on achemine l’acide phosphorique à 100 % vers l’unité de désarsénication, où l’on introduit un gaz HCl représentant 0,5 % du poids total de l’acide phosphorique, à une température de 130 °C et pendant 120 minutes. On refroidit ensuite le mélange à 32 °C, puis on l’envoie dans le cristalliseur; on y ajoute des germes de cristallisation d’acide phosphorique correspondant à 0,4 % du poids total de l’acide phosphorique, on agite, puis on procède à la séparation par centrifugation, ce qui permet d’obtenir un produit de phosphate cristallisé dont la composition est la suivante : P2O5 72,42 %, SO42– 25 × 10−6, Fe 8 × 10−6, As 0,5 × 10−6, Cl− 2 × 10−6, Pb 2 × 10−6.

　　Rapport n° 2,

　　Un procédé de production d’acide phosphorique à partir de minerai de phosphate par réduction directe au moyen de boulettes composites à double couche, dont les étapes sont les suivantes :

　　Composition chimique des matières premières utilisées : le minerai de phosphate contient 25 % de P2O5, la silice 98 % de SiO2, et la farine de coke 75 % de carbone fixe. Les trois matières premières sont dosées de manière à obtenir un rapport molaire CaO/SiO2 de 0,4 et une teneur en carbone égale à 1,5 fois la quantité théorique nécessaire pour réduire le P2O5 contenu dans le minerai de phosphate. Après mélange et broyage jusqu’à ce que plus de 80 % de la charge atteigne une finesse de -200 mailles, on ajoute 2 % d’agent liant à base d’acide humique sodique, puis on humidifie pour former des boulettes dont l’humidité est de 12 % et dont le diamètre se situe entre 10 et 16 mm. Ces boulettes subissent ensuite une deuxième opération de boulettage, au cours de laquelle elles sont enrobées d’une couche de farine de coke dont plus de 80 % passe au tamis de -200 mailles; le poids de cette farine représente 10 % du poids des boulettes. Les boulettes ainsi obtenues, conformes aux spécifications chimiques et physiques mentionnées ci-dessus, sont ensuite séchées et consolidées à 100 °C, puis introduites dans un four rotatif à ventilation radiale d’un diamètre intérieur de 0,8 m et d’une longueur de 10 m. La température de réduction des boulettes dans le four est maintenue à 1300 °C, et le séjour du matériau dans le four est de 1,5 heure; le taux de volatilisation du phosphore contenu dans les boulettes dépasse 80 %. Les gaz de four chargés de P2O5 produits lors de cette opération sont ensuite soumis à une absorption par voie aqueuse, ce qui permet d’obtenir de l’acide phosphorique d’une concentration de 85 % en H3PO4.