Origen
La producción de ácido fosfórico por vía húmeda para su uso principalmente en la fabricación de fertilizantes fosfatados, polifosfatos sódicos para detergentes u otras aplicaciones, se realiza atacando los fosfatos naturales, a partir de la roca fosfórica, con ácido sulfúrico al 70%(1). Se genera un subproducto constituido mayoritariamente (más del 95%) por sulfato cálcico dihidratado (CaSO4.2H2O), que se denomina fosfoyeso. Por cada tonelada de ácido fosfórico producida, se generan de 4,5 a 5,5 toneladas de fosfoyeso.
La reacción química simplificada sería la siguiente:
|
Roca fosfórica |
+ |
Ácido sulfúrico |
= |
Ácido Fosfórico |
+ |
Fosfoyesos |
El fosfoyeso tiene unas características distintas a las del yeso obtenido a partir de la roca de yeso, y para poder ser utilizado como sustitutivo de éste, de forma rentable económicamente, se requiere una mayor investigación.
Existen tres procesos para la fabricación del óxido de fósforo: Proceso dihidratado, proceso hemi-hidratado y proceso hemi-dihidrato(2).
El proceso dihidratado, es el proceso más estable y es el que requiere una menor inversión inicial de capital y tiene un bajo coste de producción. Es el proceso más utilizado en el mundo. Produce entre 28-30% de ácido fosfórico. Se generan 4,9 toneladas de fosfoyeso seco por cada tonelada de ácido fosfórico producido. El fosfoyeso generado contiene gran número de impurezas. Este proceso es el que se ha utilizado en las fábricas de Huelva hasta su cierre a finales de 2010.
El proceso hemi-hidratado tiene un coste de inversión inicial y de producción más alto que el anterior. Produce entre 40-50% de ácido fosfórico. Genera 4,3 toneladas de fosfoyeso por ácido fosfórico, es decir, se obtiene menor cantidad de residuo y, la cantidad de impurezas es también menor.
El proceso hemi-dihidrato combina las ventajas de los dos anteriores. A pesar de todo es el menos utilizado. Genera 4,9 toneladas de fosfoyeso por cada tonelada de óxido de fósforo, y el fosfoyeso generado es el que contiene menor número de impurezas de los tres procesos.
Las industrias de producción de ácido fosfórico son consideradas industrias de tipo NORM (Naturally Occurring Radioactive Material). Se trata de industrias convencionales no nucleares que se caracterizan por utilizar en su proceso de producción materia prima que contiene concentraciones elevadas de radionucleidos naturales o bien, debido a las características de su proceso de producción, generan productos comerciales, sub-productos o residuos enriquecidos en estos radionucleidos. En España, este tipo de industria está sometido al Título VII del Reglamento de Protección Sanitaria contra Radiaciones Ionizantes(3,1).
La roca fosfórica de origen sedimentario utilizada como materia prima en las fábricas de producción de ácido fosfórico de Huelva contiene concentraciones de actividad en torno a 1,5x103 Bq/kg de 238U en equilibrio secular con todos sus descendientes. Además, en el proceso dihidratado de producción de ácido fosfórico utilizado en Huelva, el contenido radioactivo presente originalmente en la roca sufre un fraccionamiento selectivo. Así, la mayor parte de los isótopos de uranio se disuelven en el proceso acompañando al ácido fosfórico producido, mientras que por el contrario, en torno al 90% del 226Ra, 210Pb y 210Po terminan asociados al fosfoyeso en concentraciones en torno a los 7x102 Bq/kg. La presencia de estos radionucleidos naturales de la serie del uranio en el fosfoyeso, debe ser tenido en consideración en su gestión y posible valorización(3,1,4).
La naturaleza y características del fosfoyeso están estrechamente influenciadas por la composición y calidad de la roca fosfórica, el proceso de fabricación empleado, el método de vertido usado, así como la edad, localización y profundidad del apilamiento.
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US-EPA)(5) ha clasificado el fosfoyeso como TENORM (Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioctive Material), material radioactivo de origen natural cuyo procesamiento ha aumentado la concentración de los radionucleidos originales. Los niveles de radiación del fosfoyeso varían considerablemente de un apilamiento a otro y también según la zona dentro de un mismo apilamiento, debido a una serie de factores, como son: concentración de radio en la roca fosfórica, existencia de cobertura vegetal, porosidad, contenido en humedad, presencia de agua estancada, temperatura, presión atmosférica, etc.