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El presente trabajo especial de grado tiene como propósito determinar la factibilidad técnico-económica de la obtención de ácido fosfórico vía MCP y evaluación de su uso en la fabricación del tripolifosfato de sodio (TPF) y urea fosfato (Urfos), desarrollado en la empresa TRIPOLIVEN C.A. Se propone lixiviar una roca fosfática de bajo tenor (la de Riecito) con ácido fosfórico al 22 % P2O5 con el fin de sustituir el 10% del P2O5 aportado por la roca Boucráa, por el de la roca de Riecito. En el desarrollo experimental se fijaron diversos parámetros de estudio, como lo son: la concentración del ácido fosfórico, su densidad, la granulometría de las rocas fosfáticas, el porcentaje de calcio presente en ellas, su concentración en P2O5 y la pureza del ácido sulfúrico como materias primas en el proceso.
Se realizó el montaje del equipo y se determinaron las cantidades necesarias de roca y ácido para comenzar con la reacción de lixiviación, donde se obtuvo el monofosfato de calcio (MCP), el cual al someterlo a una sedimentación y luego a una filtración, se separó en dos partes, una líquida (MCP puro y MCP diluido), y una sólida que contenía las arenas y arcillas; a dichos productos se les realizó los análisis correspondientes. Posteriormente se determinó las cantidades de roca Boucráa, H2SO4, H3PO4 medio y MCP a utilizar para producir el ácido fosfórico producto de la mezcla de rocas. Este procedimiento se realizó cinco veces para garantizar la exitosa sustitución parcial del P2O5 de la roca. Finalmente se procedió a obtener el TPF y Urfos.
Con el desarrollo de la investigación se logró: la determinación de las condiciones de operación, la obtención y caracterización del MCP, la producción a nivel de laboratorio del ácido fosfórico con la mezcla de P2O5 de las rocas utilizadas, la obtención del TPF y Urfos, la selección de la tecnología más adecuada y el diseño más apropiado para la futura implantación a nivel industrial de la etapa de lixiviación.
En el correspondiente análisis de resultados, se obtuvieron como conclusiones: la concentración del ácido fosfórico (28% P2O5) se conserva con la sustitución parcial de la roca importada, el porcentaje de P2O5 y de N2 en el Urfos resultó (44,90 y 16,82)% respectivamente. Con respecto al TPF, se obtuvo una concentración de 56,70% P2O5, con una pureza en cuanto a blancura se refiere de 96,61%. Los equipos principales diseñados para la etapa adicional (MCP) fueron: un reactor de 7 m2, un sedimentador de 59 m3/h y un filtro de bandas de 12 m2. Finalmente se realizó un balance económico, donde se concluyó que de ser implantada la etapa MCP), se recuperaría la inversión inicial que es de $ 1.171.472, en un período de 1 año y 11 meses de producción constante, con una TIR de 53%.
Se recomienda realizar futuras investigaciones donde se proponga la sustitución del P2O5 aportado por la roca Boucráa con un mayor porcentaje, con lo que se logre determinar el límite permisible que no haga cambiar las especificaciones de los productos principales fabricados en esta empresa.
Palabras claves: monofosfato de calcio, lixiviación, ácido fosfórico, tripolifosfato de sodio, urea-fosfato, sulfato de calcio (yeso), roca fosfática, carbonato de sodio, ácido sulfúrico, urea, fertilizantes, filtros. |
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