Projeto de Instalação de Planta de Ácido Fosfórico

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SECRETARIA 
' INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTJVAS 
DEPARTAMENTO DE EVALUACION Y SEGUIMIENTO ACADEMICO 
DE 
EDUCACION PUBLICA 
México, D. F., 21 de mayo del2013. 
Al C. Pasante: 
OMAR GÓMEZ SIERRA 
Otomíes No. 30, Manzana 523, Lote15 
Ciudad Azteca 13 Sección. 
Ecatepec. 
Estado de México 
C.P. 55120 
Boleta: 
85150259 
Carrera: 
IQI 
T-058-13 
Generación: 
1987-1992 
Mediante el presente se hace de su conocimiento que este Departamento acepta que el 
C. Dr. Héctor F. Martínez Frías, sea orientador en el tema que propone usted desarrollar como prueba 
escrita en la opción Tesis Individual, con el título y contenido siguiente: 
"Proyecto de instalación de una planta productora de ácido fosfórico a partir de fósforo blanco". 
Resumen. 
Introducción. 
1.- Generalidades y principios básicos. 
11.- Procesos de fabricación de ácido fosfórico. 
111.- Tamaño y localización de la planta. 
IV.- Diseño preliminar de las instalaciones. 
V.- Factibilidad económico-financiera del proyecto. 
Conclusiones. 
Bibliografía. 
Anexos. 
Se concede un plazo máximo de un año, a partir de esta fecha, para presentarlo a revisión por 
el Jurado asignado. 
c. c. p.- Control Escolar. 
GATA/ams 
SECRETARÍA 
DE 
EDUCACIÓN PUBLICA 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
DEPARTAMENTO DE EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO ACADÉMICO 
México, D. F., 24 de septiembre del2013. 
T-058·13 
Al C. Pasante: 
OMAR GÓMEZ SIERRA 
PRESENTE 
Boleta: 
85150259 
Carrera: 
IQI 
Generación: 
1987-1992 
Los suscritos tenemos el agrado de informar a usted, que habiendo procedido a revisar el 
borrador de la modalidad de titulación correspondiente, denominado: 
"Proyecto de instalación de una planta productora de ácido fosfórico a partir de fósforo blanco". 
encontramos que el citado Trabajo de Tesis Individual, reúne los requisitos para autorizar el Examen 
Profesional y PROCEDER A SU IMPRESIÓN según el caso , debiendo tomar en consideración las 
indicaciones y correcciones que al respecto se le hicieron. 
Dr. Miguel An? ; angel Jiménez '~~ 
c.c.p.- Expediente 
GATA/rcr 
Atentame e 
M. en A. MaJ ¡;;;; Rui:~yerdi 
't.cret rio 
1 
 
DEDICATORIA 
 
A mi esposa Francisca García Baltazar, y a nuestros hijos, Omar e Iván, que han iluminado mi 
vida y son mi fuente de inspiración. 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A mis padres Francisca y Vicente, por su excelente ejemplo a seguir en la vida, por sus palabras 
de aliento, confianza y apoyo en todo momento, que me permitieron lograr una carrera 
profesional. 
 
A mis hermanos J. Natividad, Yolanda, Homero, y Gloria, que contribuyeron con su generosidad 
en mi formación. 
 
A Uriel Alonso Gómez, un gran Ing. arquitecto, que con su paciencia y disponibilidad, colaboró 
en la elaboración de los planos para este trabajo. 
 
Al Dr. Héctor F. Martínez Frías, por su sabiduría y ayuda en la realización de esta tesis. 
 
Al Dr. Miguel Ángel Rangel Jiménez, por su tiempo y amables observaciones en la revisión de 
esta tesis. 
 
A la M. en A. Martha Ruth Ruiz Ayerdi, por su tiempo y amables observaciones en la revisión de 
esta tesis. 
 
 
 
 
 
 
2 
 
ÍNDICE Página 
 
ÍNDICE DE TABLAS 5 
ÍNDICE DE FIGURAS 6 
RESUMEN 7 
INTRODUCCIÓN 8 
 
CAPÍTULO I GENERALIDADES Y PRINCIPIOS BÁSICOS 10 
1.1 Factores externos que afectan a la industria nacional 10 
1.2 Descripción de las rocas fosfóricas 12 
1.3 Origen de los yacimientos de rocas fosfóricas 13 
1.3.1 Geoquímica del fósforo 13 
1.3.2 Génesis de las rocas fosfóricas 13 
1.3.3 Yacimientos de apatito 14 
1.4 Principales yacimientos mundiales 16 
1.4.1 Minería y caracterización del mineral 17 
1.5 Análisis del mercado de abastecimiento de la roca fosfórica 19 
1.6 Roca fosfórica en México 22 
 
CAPÍTULO II PROCESOS DE FABRICACIÓN DE ÁCIDO FOSFÓRICO 25 
2.1 Producción de ácido fosfórico vía proceso húmedo 25 
2.2 Selección de la roca fosfórica 32 
2.3 Trituración o molienda de la roca fosfórica 33 
2.3.1 Recuperación y eliminación del polvo procedente de la trituración de la roca 33 
2.4 Reacción 34 
2.5 Coproducto de ácido fluosilícico. Emisiones gaseosas en los reactores 39 
2.6 Filtración 40 
2.7 Confinamiento del coproducto fosfoyeso 41 
2.8 Evaporación 41 
2.9 Tratamiento final del ácido fosfórico 42 
3 
 
2.10 Principales usos del ácido fosfórico obtenido por el método húmedo 42 
2.11 Producción e importación de fertilizantes fosfatados en México 44 
2.12 Efectos ambientales del Fósforo 46 
2.13 Selección del proceso 51 
2.14 Tecnología de producción de ácido fosfórico a partir de fósforo blanco 51 
2.15 Producción de fósforo elemental 54 
2.15.1 Sinterizado de los gránulos de roca de fosfórica 59 
2.15.2 Polvo Cottrell 59 
2.15.3 Recepción y almacenamiento de Fósforo 59 
2.16 Etapas en la producción de ácido fosfórico a partir de fósforo blanco 61 
2.16.1 Oxidación 61 
2.16.2 Hidratación 62 
2.16.3 Lavado de gases 63 
2.17 Eliminación del arsénico del ácido fosfórico 63 
2.18 Principales aplicaciones 67 
 
CAPÍTULO III BALANCES DE MATERIA Y DE ENERGÍA 68 
3.1 Balance durante la producción del pentóxido de fósforo 68 
3.2 Balance durante la producción del ácido fosfórico 69 
 
CAPÍTULO IV PROPUESTA DEL TAMAÑO DE LA PLANTA 70 
4.1 Distribución en planta. Principios básicos considerados 70 
4.2 Las condiciones de seguridad que se tomaron en cuenta 71 
4.3 Constitución de la planta 71 
4.4 Bases del proyecto 72 
4.5 Regulaciones ambientales y de seguridad 74 
4.6 Listado de equipos 75 
4.7 Servicios para la planta 83 
4.7.1 Agua 83 
4.7.2 Energía eléctrica 83 
4.7.3 Aire comprimido 84 
4.7.4 Vapor de agua 84 
4 
 
4.7.5 Servicios secundarios 84 
 
CAPÍTULO V LOCALIZACIÓN DE LAS INSTALACIONES PRODUCTIVAS 85 
5.1 Ubicación 85 
5.2 Análisis del entorno 87 
5.3 Condiciones físicas 89 
5.4 Parámetros físicos 89 
5.5 Caracterización y análisis del Sistema Ambiental Regional 91 
5.6 Geología y geomorfología 93 
5.7 Conclusiones acerca de la localización de la planta 94 
 
CAPÍTULO VI FACTIBILIDAD FINANCIERA DEL PROYECTO 96 
6.1 Criterios metodológicos adoptados 96 
6.1.1 La tasa de descuento 97 
6.1.2 El Horizonte de Planeación del Proyecto 97 
6.1.3 Caso Base 97 
6.2 Inversiones 98 
6.3 Ingresos y ventas esperadas del ácido fosfórico al 85 % 102 
6.4 Egresos Esperados 102 
6.5 Valor de Recuperación 107 
6.6 Período de Recuperación 111 
6.7 Conclusiones del estudio financiero 112 
 
CONCLUSIONES 113 
BIBLIOGRAFÍA 114 
ANEXO I. HERRAMIENTAS DE GESTIÓN AMBIENTAL 116 
ANEXO II. PROYECTOS DE INVERSIÓN EN PLANTAS QUÍMICAS 122 
HOJA DE SEGURIDAD PARA EL ÁCIDO FOSFÓRICO 128 
 
 
 
5 
 
 ÍNDICE DE TABLAS Página 
 
Tabla 1 Producción mundial de ácido fosfórico 10 
Tabla 2 Grandes empresas vendedoras de fertilizantes en el mundo 11 
Tabla 3 Producción mundial de roca fosfórica 16 
Tabla 4 Reservas mundiales de rocas fosfóricas 17 
Tabla 5 Capacidad de producción de ácido fosfórico de Europa occidental 18 
Tabla 6 Composición promedio de las rocas fosfóricas 19 
Tabla 7 Producción roca fosfórica Latinoamérica período 2003-2012 20 
Tabla 8 Contenido promedio de P2O5 de la roca fosfórica en Latinoamérica 20 
Tabla 9 Importaciones de roca fosfórica de Latinoamérica 2003-2012 21 
Tabla 10 Balance producción y consumo de roca fosfórica para Latinoamérica 21 
Tabla11 Volúmenes de yacimientos de roca fosfórica de Baja California 22 
 Tabla 12 Fabricación de ácido fosfórico por el proceso húmedo 26 
Tabla 13 Principales países productores y consumidores mundiales de ácido sulfúrico 30 
Tabla 14 Consumo de materiales en la producción por el método húmedo 39 
Tabla 15 Capacidad instalada de producción de fertilizantes fosfatados en México 44 
Tabla 16 Producción de fertilizantes fosfatados en México de 1992 a 2012 45 
Tabla 17 Importaciones de fertilizantes fosfatados en México de 1999 a 2012 46 
Tabla 18 Exportaciones estadounidenses de fósforo elemental 47 
Tabla 19 Producción de ácido fosfórico en Europa 48 
Tabla 20 Fabricación de ácido fosfórico a partir de fósforo blanco 52 
Tabla 21 Consumos en la producción del fósforo 55 
Tabla 22 Propiedades del fósforo blanco 60 
Tabla 23 Balance de fósforo en la obtención del pentóxido de fósforo 68 
Tabla24 Balance de pentóxido de fósforo 69 
Tabla 25 Especificaciones del ácido fosfórico grado alimenticio 72 
Tabla 26 Listado de equipos 75 
Tabla 27 Variación anual de temperatura 91 
Tabla 28 Precipitación mensual 92 
6 
 
ÍNDICE DE FIGURAS Página 
 
Figura 1 Depósitos mundiales de roca fosfórica 15 
Figura 2 Yacimientos de roca fosfórica de la República Mexicana 24 
Figura 3 Producción del ácido fosfórico por proceso húmedo 27 
Figura 4 Concentración del ácido fosfórico por proceso húmedo 28 
Figura 5 Fabricación del ácido fosfórico por proceso húmedo 35 
Figura 6 Diagrama de fases de Lehrecke 37 
Figura 7 Fotografía de una charola de un filtro prayón 40 
Figura 8 Horno rotatorio de fósforo de 7500 Kw de capacidad 57 
Figura 9 Obtención de ácido fosfórico a partir de fósforo elemental 64 
Figura 10 Producción y purificación de ácido fosfórico 66 
Figura 11 Planta arquitectónica general 73 
Figura 12 Área de influencia de carga del Puerto de Lázaro Cárdenas 86 
Figura 13 Mapa de uso de suelo 88 
Figura 14 Localización geográfica de la planta 90 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
RESUMEN 
 
En el capítulo I Las generalidades y principios básicos, expone el sector de los fertilizantes y su relación 
con la roca fosfórica. Explica los factores externos que afectan a la industria nacional, describe las rocas 
fosfóricas, refiere los principales yacimientos y reservas mundiales, así como los depósitos localizados en 
México para este mineral. 
En el capítulo II Procesos de fabricación de ácido fosfórico, se explican los dos tipos básicos de procesos 
para la producción de ácido fosfórico: el proceso húmedo y el proceso térmico o de horno eléctrico. 
Utilizan materias primas diferentes, el proceso húmedo se usa para elaborar ácido fosfórico a partir de 
roca fosfórica y ácido sulfúrico, generalmente el producto se destina a la fabricación de fertilizantes y en 
aquellos productos químicos donde la pureza no es importante. El ácido fosfórico obtenido por este 
proceso, representa alrededor de un 95 % del total de ácido fosfórico producido en el mundo. El ácido 
producido por el método húmedo es más barato pero resulta bastante impuro. 
El proceso térmico utiliza fósforo elemental como materia prima, este material se produce a partir de 
roca fosfórica, coque y sílice en un horno de resistencia eléctrico. El ácido producido por este método, es 
más caro pero mucho más puro. El empleo principal de este ácido es para la fabricación de productos 
químicos y, en particular, sales del ácido fosfórico que se requieren en las industrias alimenticias. 
Se desarrollan e ilustran las diferentes etapas para las dos tecnologías y se explica la selección del 
proceso de producción del ácido fosfórico a partir del fósforo blanco debido a las ventajas que presenta 
sobre el proceso húmedo. 
Las propiedades de los productos químicos del fósforo son únicas debido al importante papel que juega 
el fósforo en muchos procesos bioquímicos. 
En el capítulo III Balances de materia y de energía, se muestra el balance de materiales tomando como 
base la tecnología de producción de ácido fosfórico a partir de fósforo blanco. 
En el capítulo IV Propuesta del tamaño de la planta, se propone la distribución de la planta, buscando 
integrar los factores que la afectan: mano de obra, flujo de materiales desde la materia prima hasta el 
producto terminado. Se desarrollan las bases del proyecto, se indican los equipos necesarios para 
transformar las materias primas, transporte y almacenamiento, las regulaciones ambientales y de 
seguridad que aplican a la planta. Tambien se señalan los servicios indispensables para el 
funcionamiento de los procesos de la planta. 
En el capítulo V Localización de las instalaciones productivas, explica los factores relevantes para la 
localización de la planta de producción de ácido fosfórico. Se indica el lugar óptimo del proyecto, 
considerando criterios económicos, estratégicos, zonas de influencia intenacional, medios de transporte, 
disponibilidad y costo de mano de obra, factores ambientales, disponibilidad de terrenos, de agua y 
energía eléctrica. 
En el capítulo VI Factibilidad financiera del proyecto, con la información aportada en los capítulos 
anteriores, se establece el monto de los recursos económicos necesarios para la realización del proyecto, 
y algunos indicadores, como los costos totales de producción, venta y administración, los costos 
financieros y la inversión total en activos fijos, que permiten hacer posteriormente la evaluación 
económica, que consistió en comparar los beneficios proyectados asociados a una decisión de inversión 
con su correspondiente flujo de desembolsos proyectados, para demostrar que la inversión propuesta es 
económicamente rentable. 
8 
 
INTRODUCCIÓN 
 
El ácido fosfórico se encuentra entre las diez sustancias químicas que se producen industrialmente en 
mayor cantidad, su fórmula química es H3PO4. 
A temperatura ambiente el ácido fosfórico, H3PO4, es un compuesto incoloro, cristalino y fácilmente 
soluble en agua, con una concentración comercial de 52 – 54 % de P2O5. Después del ácido sulfúrico, el 
ácido fosfórico es el ácido mineral más relevante en cuanto a volumen y valor, tiene una densidad 
relativa de 1.83 g/l. Normalmente el ácido fosfórico se almacena y distribuye en solución. 
El ácido fosfórico se consume principalmente para fabricar sales de fosfato, en lugar de utilizarlo 
directamente como ácido. Los mercados se diferencian según la pureza del ácido. La aplicación principal 
es la producción de fertilizantes y los complementos alimenticios (aproximadamente un 20 %). La calidad 
de clase alimentaria se utiliza para acidular bebidas y alimentos y producir sales de fosfato alimenticias, 
especialmente sales de sodio, de potasio y de calcio. 
La producción de ácido fosfórico a partir de fósforo de horno fue efectuada inicialmente por la Southern 
Electrochemical Co. en 1914 y por la Southern Manganese Corporation en 1919; esta corporación 
posteriormente llegó a ser la Phosphate Division de Monsanto Chemical Company. 
En 2012, la capacidad de producción de ácido fosfórico en todo el mundo era de 41,600000 toneladas. 
Por motivos económicos, las instalaciones se construyen en lugares donde el acceso a las materias 
primas resulte más económico (al lado de una mina de fosfato o de una fuente de azufre o ácido 
sulfúrico). 
El fósforo es uno de los elementos vitales para la agricultura y para la vida en general ya que compone 
todas las cadenas alimenticias, pasando de un organismo a otro. 
El fósforo interviene en casi todas las reacciones químicas, ya sea en compuestos minerales como en 
combinaciones orgánicas (lecitina, fitinas, proteínas). En las plantas entra dentro de la composición de 
fosfolípidos y del ácido nucleico. La falta de fósforo reduce la producción de granos y semillas ysu 
deficiencia disminuye el valor alimenticio de estos. El hombre adquiere el fósforo de las plantas, directa 
o indirectamente a través de los animales. Las plantas lo absorben de la solución del suelo, o fase acuosa 
del suelo, así como la mayoría de los demás elementos. Normalmente un suelo puede poseer fósforo 
para sostener la vida vegetal, pero muchas veces éste es insuficiente para suplir la demanda de los 
cultivos, cada vez con mayor potencial de rendimiento, producto de la investigación y desarrollo en 
genética vegetal. Por esa razón, el fósforo debe agregarse como fertilizante ya que no hay otra fuente 
disponible en la naturaleza que, además, reponga el fósforo que se extrae por las cosechas. Asegurar la 
producción de alimentos para la humanidad actual y la población futura dependerá de los fertilizantes. 
Sin embargo, los avances de la globalización, y en la coordinación de las cadenas agroindustriales y la 
integración vertical entre productores de ácido fosfórico y usufructuarios de los derechos de los 
yacimientos de fosfatos ha hecho que existan cada vez más fusiones y menos conglomerados 
industriales de grandes fabricantes de ácido fosfórico. Hace menos de veinte años el Instituto del Fósforo 
y el Potasio de EEUU, contaba con 18 empresas productoras de fertilizantes solo en EE.UU y Canadá. Hoy 
día unas siete empresas representan más el 40 % de la producción mundial de fósforo (sobre la base de 
P2O5). Latinoamérica es un importante demandante de fosfatos y su creciente importancia como 
proveedora de alimentos al mundo hace que se potencie el rol estratégico de la industria de fosfatos a 
pesar de que sus reservas conocidas en los depósitos no son de gran magnitud comparadas con las 
9 
 
EEUU, las de China, las de Rusia, las del norte de África (Marruecos, Sahara Occidental, y Túnez) y las de 
Asia Menor (Israel y Jordania). 
La roca fosfática, es la materia prima fundamental en la producción de ácido fosfórico, es un commodity 
de bajo precio, con gran volumen y alto costo para ser transportada, por lo tanto su potencial económico 
depende en gran medida de su localización en relación con el mercado local e internacional. La gran 
mayoría de los depósitos fosfáticos comercialmente explotados se localizan cerca de las costas y en 
países que cuentan con puertos de aguas profundas. Si la infraestructura de transporte es poco 
desarrollada y especialmente si no existen medios ferroviarios para transportar las rocas fosfáticas al 
hacer el análisis costo beneficio resultará más económico importar fertilizantes que desarrollar una 
industria local. Los recursos de rocas fosfáticas situados en lugares remotos a grandes distancias de los 
mercados o sin transporte adecuado no resultan factibles económicamente para competir en un 
mercado internacional, probablemente puedan cubrir un mercado local o quizás regional. 
El presente estudio tiene por objeto desarrollar un proyecto de instalación de una planta, para producir 
ácido fosfórico a partir de fósforo blanco, destacando sus ventajas sobre la tecnología del proceso 
húmedo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
I. GENERALIDADES Y PRINCIPIOS BÁSICOS 
La actividad principal del sector de los fertilizantes consiste en producir los tres nutrientes más 
importantes de las plantas (nitrógeno, fósforo y potasio) en una forma que éstas puedan asimilar. El 
nitrógeno se expresa en su forma elemental, N, pero el fósforo y el potasio pueden expresarse bien 
como óxido (P2O5, K2O) o como elemento (P, K). El 97 % de los fertilizantes nitrogenados se derivan del 
amoníaco, y el 70 % de los fosfatados, del ácido fosfórico. El NH3, HNO3, H2SO4 y H3PO4 se encuentran 
entre los productos químicos industriales cuantitativamente más importantes y se utilizan 
principalmente para la producción de fertilizantes, pero también para otros procesos, dentro de la 
industria química. 
A continuación la tabla No 1, donde se muestra la producción mundial de ácido fosfórico 
 
 2008 2009 2010 2011 2012 
X 10 3 t 
Ácido Fosfórico Total 28,065 27,848 27,838 29,876 30,889 
 
Fuente: IFA, 2012. Producción mundial de ácido fosfórico 
 
1.1 Factores externos que afectan a la industria nacional 
a) Ubicación de la fuente de las materias primas. La industria de fertilizantes en el nivel mundial se ha 
venido concentrando en determinadas regiones que cuentan con ventajas estratégicas en materias 
primas, de manera que los fabricantes que operan en estas regiones han aprovechado dichas 
ventajas para desplazar del mercado a los productores menos competitivos. 
b) Integración de su proceso de producción. La fabricación de fertilizantes considera tres etapas 
fundamentales: materias primas, productos intermedios y productos acabados. Las empresas que 
logran integrar estas tres etapas alcanzan un nivel óptimo de costos de producción. 
c) Economías de escala. Se encuentran en: 1) El tamaño de la unidad; la multiplicación de las unidades 
para un proceso determinado o el agrupamineto de procesoso sucesivos en el mismo lugar; y en 3) el 
transporte a granel. 
d) Estructura de mercado oligopólica. Son unos cuantos los países que controlan el mercado de los 
fertilizantes. Los exportadores son menores en número que los importadores, situación que se 
polariza más en los potásicos y los fosforados, ya que están más concentrados los yacimientos de 
estos minerales en el mundo. 
 
Cuando se examina la información a escala de empresas, se identifican varias decenas de ellas que 
participan en la compra-venta de fertilizante en el mercado mundial, y destacan unas cuantas: cuatro 
venden alrededor de 100 millones de toneladas de fertilizantes, y representan más del 30 % de las 
ventas mundiales; otras compañías tienen presencia en el mercado nacional mediante sus exportaciones 
a México, y/o asociación con empresas nacionales productoras y distribuidoras de este insumo agrícola. 
 
 
 
11 
 
Tabla No 2. Grandes empresas vendedoras de fertilizantes en el mundo 
Nombre Nacionalidad 
IMC Global Inc Estados Unidos 
Norsk Hydro Países escandinavos 
Potash Corporatión of 
Saskatchewan (PCS) 
Canadá 
Cargill Estados Unidos 
Terra Industries Noruega 
Fuente: British Sulphur North América Inc, Fertilizer Martkets 2012 
 
e) Concentración y trasnacionalización. Es frecuente la fusión de empresas que reducen su número en 
el mercado; así, en el caso de los de los potásicos se tiene que: DSW negoció la compra de la 
empresa española Spanish Potash Company; Basf Corp vendió parte de sus acciones a PCS; PCS firmó 
carta de intención para la compra de POTACAN; e IMC global estaba adquiriendo la empresa Harris 
chemical Group INC. (HGC), dueña de Great Salt Lake Minerals (GSL) en Utah (Phosphorus and 
Potassium). Tambien es frecuente que las grandes empresas tengan complejos industriales en 
diversas partes del mundo: en Trinidad y Tobago tienen fuerte presencia Mississippi Chemical, PCS y 
Norks Hydro; esta última empresa planea inversiones en Yuzhnyy, Ucrania. China e india 
construyeron, diversas plantas de fertilizantes que entraron en funcionamiento en 1999. 
 
Las rocas fosfóricas, están formadas por fluorofosfato de calcio Ca10F2(PO4)6 más o menos puro. Ellas se 
presentan como rocas duras, hasta masas granulares débilmente consolidadas. 
Dentro de los minerales del grupo de los fosfatos presentes en las rocas ígneas, sedimentarias y 
metamórficas, el más importante es el apatito [Ca5(F,Cl,OH)·(PO4)3], que representa una mezcla entre el 
fluorapatito [Ca5(F)·(PO4)3], clorapatito [Ca5 (Cl)·(PO4)3] e hidroxiapatito [Ca5(OH)(PO4)3]. La composición 
química de los primeros dos minerales es la siguiente: 55,5% CaO, 42,3% P2O5, 3,9% F y, 
respectivamente, 53,8% CaO, 41% P2O5 y 6,8% Cl. El apatito con flúor es el más difundido en la 
naturaleza. 
El apatito ígneo se encuentra frecuentemente tanto en forma de cristales bien desarrollados, como 
también en masas granulares, compactas,finamente cristalizadas. En las rocas sedimentarias se 
encuentran concreciones de apatito con diferentes inclusiones de minerales extraños (cuarzo, 
glauconita, calcita), las que portan la denominación general de fosforitas. 
En los filones hidrotermales se distinguen cristales hexagonales de apatito, con hábito tabular 
(apariencia morfológica externa de un determinado monocristal que presentan forma de tableta). Otras 
veces los fosfatos constituyen agregados coloidales o criptocristalinos fibrosos, oolíticos o estalagmíticos. 
El color del apatito cristalino es amarillento, verde o rojizo, a veces incoloro. Es desde transparente hasta 
turbio u opaco y mediante calentamiento se vuelve luminiscente. Es frágil, con rotura concoide y su 
densidad específica es de 3.15-3.22 g/cm³. 
12 
 
El apatito con flúor se encuentra en las rocas ácidas, mientras que el apatito con cloro aparece en las 
rocas básicas. Contiene en su estructura cristalina pequeñas cantidades de Mg, Fe, Mn y en ocasiones 
elementos del grupo del Cerio. 
La fosforita, por otra parte, se define como una formación sedimentaria compuesta por diferentes 
minerales (cuarzo, glauconita, calcita, materiales arcillosos) y fosfatos, representados fundamentalmente 
por fluorapatito o minerales cercanos a él. 
El apatito ígneo y las fosforitas, como fuentes principales para la obtención de fósforo, revisten gran 
importancia en el contexto de las economías nacionales y a nivel mundial, especialmente para la 
producción de fertilizantes fosfatados o de los así llamados complejos. 
El apatito de la fosforita constituye también la materia prima para la producción de fósforo, ácido 
fosfórico y otras sales que se utilizan en las industrias química, azucarera, alimentaria, así como en la 
metalurgia, medicina, fotografías y otras ramas de la industria. 
Las especificaciones técnicas para las menas apatíticas y las fosforitas son variables, de modo que, una 
mena apatítica con tenor menor de 33 % de P2O5 no serviría para la producción de superfosfatos, pero 
sería buena para la obtención de termofosfatos y de fósforo o de ácido fosfórico. 
 
1.2 Descripción de las rocas fosfóricas 
Las rocas fosfatadas se dividen en dos grupos importantes: las que albergan menas con apatito (rocas 
ígneas y metamórficas) y, las que acumulan las menas sedimentarias llamadas fosforitas, principalmente 
como francolita y colofanita. 
Entre las menas industriales de apatito se reconocen dos grandes grupos: las menas apatíticas 
propiamente dichas y las menas complejas con contenidos elevados de apatito (con nefelina, magnetita 
o titanomagnetita). 
La fosforita, por otra parte, se define como una formación sedimentaria compuesta por diferentes 
minerales (cuarzo, glauconita, calcita, materiales arcillosos) y fosfatos, representados fundamentalmente 
por fluorapatito o minerales cercanos a él. Los fosfatos están representados por la variedad 
microcristalina denominada francolita y la criptocristalina colofanita. El contenido de P2O5 varía entre 3-
36 %. 
Los depósitos sedimentarios de fosfatos son exógenos y, también conocidos como yacimientos de 
fosforitas. Constituyen el más grande y fácilmente extraíble recurso de rocas fosfóricas. Las fosforitas se 
forman en ambientes marinos poco profundos, en plataformas cerca de la costa. 
Se puede afirmar que los depósitos de fosfatos son de origen bioquímico, bien provenientes de la 
acumulación de restos de organismos, o debido a reacciones químicas provocadas por los organismos 
vivos en el curso de su vida. 
Los depósitos sedimentarios principales son del tipo marino – bioquímico. Ellos son los que presentan la 
más amplia distribución y dan los mayores volúmenes de producción, además de concentrar las mayores 
reservas. 
Su morfología es de capas o placas. Se conocen depósitos de este tipo en Rusia, EEUU y Europa. 
Las texturas de las fosforitas son variables, pero las de más amplia distribución son las concrecionarias 
(0.05-5cm, a veces 10-35cm en cada concreción), granulares, bioclásticas y masivas (microgranulares). 
13 
 
Las fosforitas concrecionarias yacen en areniscas, arcillas, conglomerados, margas, calizas y otras rocas 
sedimentarias. Pueden estar diseminadas en estas rocas o formando concentraciones de intensidad 
variable. Por su composición, los minerales no fosfatados son concreciones arcillosas, glauconíticas o 
arenosas. El contenido de P2O5 en las concreciones varía entre 12-35 %. 
Las fosforitas granulares son algunas rocas sedimentarias con pequeños oolitos cementados junto con 
otras partes del cemento ferro – arcilloso o calcáreo. Sobre todo, las fosforitas granulares son areniscas 
fosfatadas, raramente calizas o margas. A veces no están cementadas y se representan como arenas 
fosfáticas. Generalmente, las impurezas en tales fosforitas son el cuarzo, la glauconita y las arcillas. 
Las fosforitas bioclásticas se reúnen frecuentemente con las granulares en un solo grupo, representando 
a las areniscas fosfáticas, con las cuales junto a los granos y oolitos, se localizan conchas y braquiópodos, 
por ejemplo Obolus (hasta 80% de Ca3P2O8) y Lingula (91,47% de Ca3P2O8). Estas menas con contenidos 
mayores de 5 % de P2O5, son industriales ya que su enriquecimiento es fácil. 
Las fosforitas masivas microgranulares, llamadas a veces “en forma de capas” son rocas de colores 
variados, bajo el microscopio se observa que ellas están compuestas por pequeños oolitos o granos 
microscópicos de composición fosfatada, cementadas por material fosfático – carbonatado o fosfato – 
silíceo. 
Es necesario señalar que en estas fosforitas, tanto el material cementado como el cementante, es 
fosfático y, por eso su contenido de P2O5 es alto, alcanzando 26-28 % e incluso más. El contenido de 
Fe2O3 + Al2O3 no debe ser mayor del 2,0-2,5 % y el de SiO2 de 8-15 % para su uso industrial. 
 
1.3 Origen de los yacimientos de rocas fosforicas 
Es preciso mostrar previamente una panorámica de la geoquímica del fósforo, que es la base para 
explicar su comportamiento en la naturaleza. 
 
1.3.1 Geoquímica del fósforo 
El fósforo tiene un ciclo complejo. Proviene de las rocas magmáticas, las que en la superficie terrestre 
por su meteorización y alteración en general, pasa al suelo, donde es absorbido por las plantas, más 
adelante pasa a los animales (concentrándose en sus huesos) que lo eliminan con sus productos de 
desasimilación, para ser disuelto, transportado al medio marino y depositado en estratos, donde 
recomienza un nuevo ciclo. 
Este elemento indispensable para la vida, nunca falta en cualquier tipo de célula viva, vegetal o animal. 
Se integra a la composición de la sustancias albuminoides, especialmente al tejido óseo nervioso y 
cerebro. El cuerpo humano contiene una cantidad de fosfato de calcio similar al 4 % de su peso. Los 
huesos están constituidos en lo fundamental de fosfato tricálcico Ca3(PO4)2, mientras que los dientes lo 
están de apatito. 
 
1.3.2 Génesis de las rocas fosfóricas. 
El apatito está bastante difundido en casi todas las formaciones geológicas ígneas, sedimentarias y 
metamórficas. 
- En las rocas ígneas, como mineral accesorio; 
14 
 
- En segregados magmáticos, en paragénesis con la magnetita; 
- En las sienitas nefelínicas; 
- En filones neumatolíticos; 
- En esquistos cristalinos, como mineral accesorio; 
- En yacimientos de tipo alpino (plegados y fallados); 
- En procesos diagenéticos, debido a la migración del fósforo por la acción lenta de los agentes 
atmosféricos (CO2 y H2O), pero sobre todo por la sustitución metasomática de las calizas, por soluciones 
provenientes del lavado del guano, de los huesos de pescados o de las tobas diabásicas. 
 
1.3.3 Yacimientos de apatito. 
Los yacimientos industriales en los cuales el apatito se concentra de manera significativa, son poco 
frecuentes. Entre ellos se pueden distinguir, no obstante, los siguientes: 
- Yacimientos magmáticos (histeromagmáticos, ígneos) 
- Yacimientos de carbonatitas(ígneos) 
- Yacimientos de contacto metasomático (skarnes, metamórficos) 
- Yacimientos hidrotermales (metamórficos) 
- Yacimientos metamorfogénicos 
Los yacimientos histeromagmáticos están relacionados con el proceso de diferenciación primaria del 
magma y con el surgimiento de soluciones magmáticas residuales aisladas en las cuales el fósforo está 
presente, junto con elementos alcalino – térreos, alcalinos, hierro, titanio y vanadio, etcétera. Tales 
cuerpos, generalmente se distribuyen en los límites de las intrusiones madres y, frecuentemente poseen 
tamaños grandes a gigantes. 
En los yacimientos de carbonatitas, las menas (mineral beneficiable en proporción notable) apatíticas 
están relacionadas con intrusiones de tipo central de composición ultrabásica alcalina ricas en 
carbonatos de calcio, hierro y magnesio. Las intrusiones tienen morfología cónica y composición 
petrográfica compleja. 
Este tipo de depósitos tiene amplia distribución en América del Sur (Brasil, con reservas de 600 millones 
de toneladas, por ejemplo), Canadá, África (Uganda, Kenya y Zimbabwe, con el depósito de Shamba) y 
Europa. 
Los yacimientos metamorfogénicos, por su significado industrial, ocupan el tercer lugar en importancia 
después de los histeromagmáticos y las carbonatitas. Entre ellos se reconocen dos subtipos: los 
depósitos formados durante el proceso de metamorfismo regional de rocas sedimentarias fosforíticas y 
los resultados del metamorfismo de contacto de capas de rocas fosforíticas. Los yacimientos de contacto 
metasomático y los hidrotermales no presentan mayor relevancia en la producción mundial. 
La figura No 1 muestra la localización de depósitos de rocas fosfóricas que ya han sido minados, que 
están en explotación y aquellos que se consideran potencialmente económicos. Los depositos 
sedimentarios comprenden el 80 % de Ia producción de Roca Fosfórica. 
 
16 
 
1.4 Principales yacimientos mundiales. 
 
Presentamos a continuación los principales países productores. Su orden ha sido establecido según las 
producciones reflejadas en la tabla No 2. 
La mitad de los yacimientos de fosfatos explorados en el mundo pertenecen al continente africano. En 
cuanto a las reservas evaluadas, estas ascienden al 80 % de las conocidas en el mundo, que significan 
más de 63,000x106 t. 
Los principales proveedores de rocas fosfatadas son Marruecos, China e Israel. 
En base de los rangos de extracción y las condiciones económicas de esta década, se considera que más 
de la mitad de estos países pueden gastar sus reservas en menos de 80 años (Marruecos, tiene 
suficientes reservas para 1000 años). 
A continuación, la Tabla No 3 muestra los principales doce países productores de rocas fosfatadas del 
mundo. 
 Tabla No 3 Producción mundial de roca fosfórica 
País Producción x 103 t Total mundo % 
Estados Unidos de América 40 867 28.1 
China 30 754 21.1 
Marruecos y Sahara Occidental 21 986 15.1 
Federación Rusa 11 219 7.7 
Subtotal primeros cuatro 104 826 72.0 
Túnez 8 006 5.5 
Jordania 6 014 4.1 
Brasil 4 301 2.9 
Israel 4 128 2.8 
República Sur Africana 2 941 2.0 
República Árabe Siria 2 084 1.4 
Senegal 1 879 1.3 
Togo 1 715 1.2 
Subtotal primeros doce 135 894 93.4 
Total mundial 145 472 100 
 
Fuente: IFDC – International Fertilizer Development Center, 2012 
Como se observa además, EEUU, China, Marruecos - Sahara Occidental y la Federación Rusa, producen 
alrededor de 72% de la roca fosfatada del mundo. 
17 
 
A continuación en la Tabla No 4 se observan los primeros diez países que poseen cerca del 90% de las 
reservas mundiales de rocas fosfóricas. 
 
Tabla No 4 Reservas mundiales de rocas fosfóricas 
 
Países 
 
Reservas x 103 t 
Estados Unidos de América 4 000 000 
China 1 200 000 
Israel 180 000 
Jordán 1 700 000 
Marruecos y el Sahara 21 000 000 
Senegal 1 000 000 
República Sur Africana 2 500 000 
Togo 60 000 
Túnez 600 000 
Federación Rusa 1 000 000 
Otros países 4 000 000 
Total Mundial 37 240 000 
 
Fuente: US Bureau of Mines, 2012. 
 
1.4.1 Minería y caracterización del mineral. 
Más de 30 países minan rocas fosfatadas en una escala que va desde algunos miles hasta 50 millones de 
toneladas anuales. Por la estructura del consumo, alrededor del 90% va hacia la industria de los 
fertilizantes fosfatados y sus compuestos. 
Los países de mayor empuje en el campo de la minería de las rocas fosfatadas, utilizan mayormente la 
minería a cielo abierto, aplicando las mejores técnicas de producción obteniendo altas productividades, 
debido al uso de grandes excavadoras con capacidad de extracción de 33 a 50 metros cúbicos. 
Para la caracterización cualitativa de los fosfatos en función del contenido químico, se utilizan 
normalmente los indicadores siguientes: 
• contenido en fósforo expresado en % P2O5 
• contenido en fósforo expresado en % BPL 
El grado de P2O5 es comúnmente expresado en términos del fosfato de tricalcio, conocido en el comercio 
como limaduras de fosfatos de huesos "bone phosphate of lime (BPL)", representa el contenido en 
mineral útil. Los factores de conversión son: 
1 BPL = P2O5 * 2.1852 
P2O5 = BPL * 0.4576 
18 
 
Mientras mayor es el contenido de BPL o P2O5, mayor será el contenido de fosfato del mineral. El precio 
de la roca varía principalmente según el grado de P2O5 o BPL, la ubicación, costos en las faenas mineras y 
procesos de beneficio, calidad del producto y factores medioambientales. 
Los requerimientos de los consumidores de que se les ofrezcan productos cada vez más valiosos, el 
crecimiento constante de la producción y la necesidad de abaratar los costos de transporte, han exigido 
completar el proceso de explotación con un proceso de optimización, como clasificación granulométrica 
y secado. 
Un fosfato con 75 % de P2O5 puede ser vendido dos veces más caro que un fosfato con 58 %. 
Durante los últimos 30 años, en términos generales, el incremento en el consumo de fertilizantes 
fosfatados ha sido abastecido por fertilizantes basados en ácido fosfórico. 
La Tabla No 5 muestra la pérdida de capacidad de producción de Europa occidental, por razones 
económicas y ambientales, un importante incremento en África y Cercano Oriente con sus reservas de 
rocas fosfóricas, pero también un importante aumento en el Sur de Asia, a pesar de los escasos recursos 
de materia prima. También hay un aumento considerable en China. 
 
Tabla No 5. Capacidad de producción de ácido fosfórico de Europa occidental 
Región Ácido fosfórico (x 103 t de P2O5) 
1995 2000 2005 2010 
Europa 
Occidental 
4257 3386 1877 1797 
Europa Oriental 2045 2048 1781 1725 
Federación Rusa 5975 5941 6306 6198 
América del 
Norte 
12170 11677 11945 12757 
América Latina 1339 1772 1593 1958 
África 4244 5355 5446 6363 
Cercano Oriente 2213 2255 2122 2743 
Asia del Sur 726 553 773 1836 
Asia del Este 
(China) 
1063 1357 2130 3700 
Fuente: FAO, 2010 
 
 
 
 
 
19 
 
A continuación (en base de 222 muestras) se refleja en la tabla No 6 la composición promedio de las 
rocas fosfóricas. 
 
Componente % en peso 
Humedad (105 °C) 1.75 
Pérdida por calcinación (105-1000 °C) 4.98 
SiO2 + insolubles 16.55 
Fósforo (P2O5) 27.00 
Calcio (CaO) 41.13 
Aluminio (Al) 1.86 
Hierro (Fe) 0.87 
Flúor (F) 3.15 
CO2 2.71 
 
Fuente: Appleton, J.D. and A.J.G. Notholt. 2002. Local phosphate resources for sustainable 
development in Central and South America. British Geological Survey Report. 
 
 
 
 
1.5 Análisis del mercado de abastecimiento de la roca fosfórica 
En el entorno internacional la producción mundial de roca fosfatada en el año 2012, alcanzó los 138x106de toneladas y se concentra prácticamente en los cuatro principales productores; Estados Unidos, China, 
Marruecos y Rusia que representan el 90 % del total de la producción. Latinoamérica sólo participa con 
el 4.5 %. 
Los principales exportadores de roca fosfatada del mundo en el año 2012, según Intenational Trade 
Comission (ITC), son Marruecos con una participación del 48 %, Jordania con el 17 %, China con el 14 % e 
Israel con el 10 %, lo que significa que solo en estos cuatro países están concentradas las exportaciones 
alcanzando aproximadamente el 90 % del total exportado en el mundo. Participan en el mercado con 
productos de excelente calidad, con contenidos de P2O5 superiores al 35 %, 
En Latinoamérica el tamaño de la producción ha presentado un comportamiento de permanente 
crecimiento durante el período 2003-2012, con esto se demuestra que la producción de roca fosfórica se 
ha disparado en un 78 %, comparando el año 2012 con respecto al año 2003, como puede apreciarse en 
la Tabla No 7, según FAO Yearbook Vol.53-2012. 
 
 
 
 
20 
 
Tabla No 7. Producción roca fosfórica Latinoamérica período 2003-2012 
 
 
Latinoamérica 
Producción 
x 103 t 
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 
Brasil 2967 3336 3888 3823 4276 4423 4344 4725 4805 5027 
México 237 533 620 682 714 756 955 1052 787 787 
Venezuela 173 11 180 200 290 322 366 389 399 399 
Colombia 55 63 63 71 45 35 31 48 52 50 
Perú 90 90 40 65 75 61 15 6 5 5 
Total 3522 4033 4791 4841 5400 5597 5711 6220 6048 6268 
 
Fuente: cifras publicadas por la FAO Fertilizer Yearbook Vol.53-2012 
 
Como puede apreciarse en la tabla anterior, en Latinoamérica los principales productores en el 2012, son 
Brasil, que aporta más del 80 % de la producción a nivel latinoamericano, en el mercado internacional 
está posicionado como el séptimo productor del mundo, aportando el 4 % del total de la producción 
mundial. A Brasil le siguen México que aporta el 12 %, Venezuela el 5 % y Colombia menos del 1 %. El 
resto de los países aporta menos del 2 % del total de la producción latinoamericana. 
La calidad en Latinoamérica, de los depósitos principales de roca fosfórica que se encuentran 
actualmente en explotación reportan rangos con contenidos promedios que oscilan entre 15-30 % de 
P2O5, como se detalla por país en la Tabla No 8 
 
Tabla No 8. Contenido promedio de P2O5 de la roca fosfórica en Latinoamérica 
Latinoamérica Contenido Promedio 
P2O5 (%) 
Brasil 20-30 
México 14-20 
Venezuela 20-33 
Colombia 15-35 
Perú 20-30 
Chile 15-20 
 
 Fuente: IFDC/CIAT, 2012 
 
En correspondencia con todo lo anterior los principales países importadores son Brasil, México, 
Venezuela y Colombia, como se aprecia en la Tabla No 9. 
21 
 
Tabla No 9. Importaciones de roca fosfórica de Latinoamérica 2003-2012 
 
 
Latinoamérica 
Importaciones 
X 103 t 
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 
Brasil 391 531 537 681 784 809 630 930 972 993 
México 480 1188 1442 1805 1892 2240 1794 1498 1286 1273 
Venezuela 59 59 91 92 98 100 175 110 70 70 
Colombia 72 68 57 107 56 118 71 33 58 31 
Perú - - - - 54 42 25 84 62 60 
Chile 26 21 4 13 - - 3 4 5 5 
Uruguay 16 70 29 31 30 60 38 24 45 45 
Otros 15 28 28 16 11 2 4 1 - - 
Total 1059 1965 2188 2745 2925 3371 2740 2684 2498 2477 
 
Fuente FAO. 2012 
 
De este modo el balance de producción y consumo de roca fosfórica para Latinoamérica indica que la 
tendencia en los últimos años ha sido la de importar, con una progresiva disminución del déficit, el cuál 
es de alrededor de 2.5 Mt, como se aprecia en la Tabla No 10. 
 
Tabla No 10. Balance producción y consumo de roca fosfórica para Latinoamérica en x 103 t. 
 
Roca Fosfórica 2009 2010 2011 2012 
Producción 5711 6220 6048 6268 
Consumo* 8431 8904 8545 8744 
Déficit (2720) (2684) (2497) (2476) 
 
*(Producción nacional + importaciones - exportaciones). Fuente: FAO. 2012. 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
1.6 Roca fosfórica en México 
 
Hasta el presente los principales depósitos de roca fosfatada en Latinoamérica según el Centro 
Internacional para el Desarrollo de Fertilizantes (IFDC, 2012), están localizados en Brasil, Venezuela, 
Colombia, México, Chile, Perú y Ecuador. 
Las exploraciones geológicas hechas en México han descubierto yacimientos de roca fosfórica en los 
Estados de Baja California Norte y Sur (los cuales estaban siendo explotados por la empresa ROCA 
FOSFORICA MEXICANA subsidiaria de GRUPO FERTINAL), Coahuila, Nuevo León, Durango, Tamaulipas, 
Zacatecas, San Luis Potosí, Querétaro, Hidalgo y Oaxaca. Los yacimientos de Coahuila, Zacatecas y Nuevo 
León, corresponden a un manto interestratificado en caliza. El de San Luis Potosí está constituido 
principalmente por fosfatos de aluminio de composición mineralógica no especificada. Los demás 
depósitos continentales constituyen pequeñas reservas, mientras que los de la península de Baja 
California son los más importantes y están formados por acumulaciones submarinas de nódulos de 
fosforitas y arenas fosfóricas, así como por yacimientos en el interior de la península. De acuerdo con 
Cervantes (1987), los cinco yacimientos y nueve zonas de exploración de roca fosfórica en la península 
de Baja California totalizan 5890 millones de toneladas (Mt) de mineral, clasificado en 778 Mt de 
reservas medidas, 579 Mt de reservas iniciadas y 5533 Mt de reservas inferidas, aunque en su mayor 
parte se trata de reservas de baja concentración, como se aprecia en la tabla No 11. 
 
Tabla No 11. Volúmenes de yacimientos de roca fosfórica de Baja 
 California. 
Localización Volumen 
(x 106 t) 
(% P2O5) x 10
6 t de P2O5 
San Juan de la Costa 
Punta Coyote 
38.5 20.00 7.7 
Arenas San Juanico y 
Santo Domingo 
1000 4.76 47.6 
Tembabiche, capa 
Aguilera 
44 26.42 11.6 
Tembachi, capa del 
Castillo 
66 22.10 14.6 
San Hilario, capa 
inferior 
114 12.73 14.5 
San Hilario, capa 
superior 
223 13.06 29.1 
Santa Rita 2942 6.40 188.3 
Banco Ranger 200 14.80 29.6 
 Suma 343.0 
 
23 
 
El Programa Económico de Minerales y Fundamentos Geoquímicos de Gran Bretaña, en su reporte sobre 
investigaciones geológicas para Centro y Sudamérica (Appleton y Notholt, 2002) describe la ubicación y 
características de los depósitos naturales de roca fosfórica en la República Mexicana. 
Jurásico 
Los depósitos del Jurásico se ubican principalmente en el Estado de Nuevo León, al noreste del país. 
Algunos de ellos, como Cañón de las Encinas, Dulces Nombres, Mercedes, Herminia, El Capote, La 
Casualidad, Rincón de Arizmendi y Topo Chico, se han venido explotando en pequeña escala desde 
principios del siglo XX. Estos yacimientos contienen alrededor de 20 % P2O5, variando entre 7 y 34 %. Los 
recursos remanentes en Nuevo León son limitados, pero en los Estados vecinos de Zacatecas y Coahuila, 
cerca de Saltillo (Sierra de la Carbonera), se localizan rocas fosfóricas del Jurásico superior en la 
Formación la Caja, en un área de unos 68 000 km2. Las reservas probadas y probables ascienden a cerca 
de 77.4 Mt con un promedio de 18 % P2O5, además de 76.4 Mt que contienen 13 % P2O5. Su contenido 
en carbonatos, además de su localización en lugares de difícil acceso en terrenos montañosos y 
semiáridos, ha desalentado su explotación económica. 
Oligoceno y Mioceno 
En la península de Baja California, la Formación Monterrey consta de sedimentos finos y nódulos 
depositados durante una lenta transgresión marina del Oligoceno tardío y del Mioceno temprano. La 
Formación abarca conglomerados fosfático-volcánicos, tobas conteniendo facies diatomáceas y 
fosfáticas, así como esquistos silicáticos con facies calcáreas y de fosforitas. Las facies de fosforitas 
contienen de dos a nueve capas, con espesores entre 0.9 y 2 m cada una. En el área de San Juan de la 
Costa hay dos niveles principales, el Humbolt superior con espesor de 0.60 m y el Humbolt inferior con 
1.8 m, amboscon un promedio de 19% P2O5. Las reservas explotables de San Juan de la Costa totalizan 
unas 57.7 Mt, con un recurso adicional de alrededor de 16 Mt. Aunque previamente se ha explotado a 
una tasa de 6000 t/día, en la actualidad por el bajo contenido de fosfatos, su baja ley o su baja 
recuperación durante el beneficio lo transformaron en no rentable. Los estratos fosfáticos marinos de la 
Formación Monterrey se extienden por más de 130 km e incluyen los depósitos de San Hilario, 
localizados a unos 100 km de la Paz, los cuales se estima contienen 841 Mt promediando 14 % P2O5. La 
explotación de este depósito también está suspendida. 
Pleistoceno y reciente 
En las playas de Santo Domingo en Baja California se encuentran depósitos de fosforitas. Están 
compuestas por arenas bien seleccionadas cuyo principal componente es carbonatofluorapatita dentro 
de una matriz limo-arenosa fina. Las partículas fosfáticas en las fracciones más gruesas son derivadas de 
conchas fosfáticas de braquiópodos. Los sedimentos fosfáticos se extienden desde la superficie hasta 
unos 20 m de profundidad. Los depósitos de Santo Domingo en la Formación Soledad, en el extremo 
norte de Bahía Magdalena fueron prospectados desde 1978 y se estimó un ritmo de explotación anual 
de 1.5 Mt por año de concentrado conteniendo 24 % de P2O5. Las investigaciones delimitaron un área de 
unos 60 km2 cerca de Puerto López Mateos, compuesta de zonas contiguas (Elena y Prados) que se 
estima contienen 434 Mt con promedio de 4,29 % P2O5 y 463 Mt con 4,56 % de P2O5 respectivamente. 
Puesto que estas investigaciones se circunscriben solo a una pequeña proporción del área sobre la que 
se sabe que se extienden las áreas fosfáticas, los recursos totales son sin duda mucho mayores. Las 
reservas totales en Santo Domingo se estimaron equivalentes al menos a 1500 Mt de P2O5, asumiendo 
un contenido promedio de 5 % de apatita, aunque en algunos lugares alcanzan 10 a 12 % de apatita. 
A continuación se muestra la ubicación de los diferentes depósitos. 
24 
 
Figura No 2. Yacimientos de roca fosfórica de la República Mexicana. 
 
 Fuente: Appleton, J.D. and A.J.G. Notholt. 2002. Local phosphate resources for sustainable 
 development in Central and South America. British Geological Survey Report. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
II. PROCESOS DE FABRICACIÓN DE ÁCIDO FOSFÓRICO 
 
En las últimas dos décadas ha habido una tendencia al procesamiento de las rocas fosfóricas en los 
países con considerables reservas de este material, sobre todo en el Norte de África y en los Estados 
Unidos de América, pero también en el Cercano Oriente y en el Sur y Este de África. La integración del 
proceso de extracción y procesamiento ofrece una serie de ventajas técnicas y económicas, además de 
una gran economía en el transporte de un producto de alto valor como los fertilizantes concentrados si 
se compara su costo con el de las rocas fosfóricas. 
Numerosas plantas han cerrado en Europa occidental donde la producción de ácido fosfórico ha caído en 
60 % desde 1980 por razones económicas y ambientales. Exceptuando a la Federación Rusa, no hay ni 
grandes reservas ni producciones importantes de rocas fosfóricas en esa región, por lo que les resulta 
más económico importar este producto, a la vez que evitan los problemas ambientales. 
En 1998, el 83 % de la capacidad estaba ubicada en las regiones con yacimientos de rocas fosfóricas. 
 
Para producir ácido fosfórico, se pueden emplear dos procesos distintos que utilizan materias primas 
diferentes. 
 
2.1 Producción de ácido fosfórico vía proceso húmedo 
Emplean rocas fosfóricas que se descomponen con ácido sulfúrico. Este proceso, representa en torno a 
un 95 % del total de ácido fosfórico producido en la UE. Parte del ácido del proceso húmedo se purifica 
para fabricar sales de fosfato alimenticias, normalmente mediante un proceso de extracción con 
disolvente. En la UE, la producción de ácido fosfórico utilizando el método de purificación con extracción 
con disolvente se utiliza más que el método térmico, ya que este último registra unos costos energéticos 
mayores. 
La producción de ácido fosfórico a nivel industrial está limitada debido al alto costo del ácido sulfúrico y 
a la baja calidad de los yacimientos naturales. 
El proceso húmedo produce ácido fosfórico por la acción de ácido sulfúrico sobre roca fosfórica 
acompañada por la precipitación de sulfato de calcio. La solución resultante de ácido es separada del 
precipitado de yeso por filtración y luego se concentra mediante evaporación. 
Inicialmente la roca fosfórica se muele. La roca con tamaño adecuado se mezcla en uno o múltiples 
tanques donde se hace reaccionar con ácido sulfúrico diluido y con suficiente ácido fosfórico que se 
recicla de etapas posteriores de filtración y lavado para producir una solución de 55 % de ácido sulfúrico. 
En los tanques múltiples el ácido es recirculado manteniendo así la temperatura uniforme en los 
distintos reactores. En el fondo de los reactores se agita por medio de propulsores o turbinas de modo 
tal que la pulpa posea un buen mezclado y no se destruyan los cristales de sulfato de calcio ya formados. 
El calor de la reacción es removido por un evaporador flash bajo vacío. En ambos casos el vapor de agua 
y las impurezas gaseosas son enviadas a un absorbedor donde el ácido fluosilícico (H2SiF6) es recuperado 
espreando agua sobre los gases. 
La pulpa del digestor pasa a un filtro horizontal, rotatorio de vacío, donde el ácido fosfórico de 30 a 35 % 
de P2O5 es removido de la torta. 
26 
 
El ácido filtrado es evaporado hasta la concentración deseada, usualmente un 54 % de P2O5. 
Evaporadores de circulación forzada provistos de intercambiadores de calor son los más comúnmente 
usados. 
Los equipos principales para el montaje de planta del método húmedo son: molino, reactores, filtro, 
evaporador y clarificador. Los subproductos del proceso son yeso contaminado sin valor comercial y 
ácido hidrofluorosilico. 
 
Las ventajas y desventajas de este método se tabulan a continuación, en la tabla No 12: 
 
Fabricación de ácido fosfórico por el proceso húmedo 
Ventajas Desventajas 
Diseño sencillo Quedan en el ácido impurezas como Flúor y 
Aluminio 
Flexibilidad en la calidad de la roca Produce ácido con un % de P2O5 de 26 a 32 %. 
Usualmente se adiciona una etapa de 
concentración en la cual se usa vapor. 
Facilidad de operación y paro de planta Por cada tonelada de P2O5 empleado en la 
producción de H3PO4 se obtienen entre 3 y 4 
toneladas de fosfoyeso. 
Los materiales de construcción son de acero 
inoxidable. 
Depende del precio internacional de la roca 
fosfórica y requiere etapa de molienda para 
mallas 100 y 200. 
Permite trabajar con roca húmeda. Requiere clarificación para producción de ácido 
grado comercial. 
Tiene una sola etapa de filtración. Si el déficit regional del ácido sulfúrico 
aumenta, se debe acudir a mercados asiáticos 
incrementando los costos por concepto de 
logística. 
Eficiencia del orden del 95 % Depende del precio internacional del azufre (65 
% de la producción mundial de ácido proviene 
del azufre, resto de fundiciones y tostación de 
piritas) 
 
 Tabla No 12, fuente: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, 2008. 
 
A continuación los diagramas de bloques contenidos en las figuras No 3 y 4, describen el proceso de 
producción por vía húmeda. 
 
29 
 
Durante las últimas dos décadas se ha observado una clara tendencia a procesar la roca fosfática en 
países que disponen de unos recursos naturales sustanciales de este material 
La digestión húmeda de roca de fosfato con ácido sulfúrico H2SO4 es el proceso más utilizado en cuanto a 
volumen por razones de disponibilidad y por la formación de sulfato de calcio insoluble que puede ser 
removido fácilmente por filtración. Es el más popular, por ser relativamente simple y adaptable a un 
amplio rango de clases y tipos de rocas fosfóricas.Otras ventajas son lo fácil de operar y parar las 
operaciones. 
Las producciones de P2O5 en 2012 fueron un poco superiores a 9.9x10
6 t de ácido fosfórico por proceso 
húmedo. 
El tipo de H2SO4 que se utilizan principalmente como materia prima para la producción de ácido fosfórico 
es el ácido producido a partir de azufre elemental. La cantidad de impurezas que el H2SO4 introduce en el 
proceso suele ser baja o despreciable en comparación con la cantidad de impurezas que aporta la roca 
de fosfato. 
El H2SO4 es el producto químico con PM=98 g/mol que más se produce en todo el mundo. La producción 
mundial estimada se sitúa en torno a los 150 millones de toneladas. Aproximadamente la mitad de la 
producción mundial se genera en Norteamérica, Europa occidental y Japón. 
En el 2008 la empresa mexicana FEFERMEX SA de CV, inauguró una planta de ácido sulfúrico, con una 
capacidad de producción de 600 toneladas diarias. 
El ácido sulfúrico es el principal ácido inorgánico y reactivo de la industria química gracias a su 
abundancia y bajo valor. No obstante sus propiedades corrosivas condicionan significativamente su 
producción, manejo y consumo. 
Su producción se realiza mayoritariamente por tostación de azufre y de piritas (mineral de hierro 
sulfurado). Generalmente esta operación se realiza en las cercanías a los lugares de consumo y de 
acuerdo a la demanda, a fin de evitar transportes y almacenamientos significativos (“producción 
voluntaria”) 
Es de aceptación universal que un índice de nivel de industrialización de una nación puede ser 
determinado mediante su capacidad de producción y consumo neto de ácido sulfúrico. No es de 
sorprendernos que una de las razones primordiales de los impactos económicos de la globalización 
responde al aumento sin precedente de consumo per cápita de los países de lejano y medio oriente. El 
crecimiento explosivo del consumismo por parte de China y sus países colindantes ha demandado el 
consumo de la producción mundial de ácido sulfúrico. Como consecuencia de la gran demanda sobre los 
recursos disponibles de ácido, ha resultado un aumento sin precedentes en los precios. 
Al inicio del año 2007, el precio promedio de ácido sulfúrico era de US$ 52.2 por tonelada métrica. En 
junio de 2008, el índice promedio había experimentado un aumento histórico de US$340 en países 
de Centroamérica y Sudamérica. 
El precio del ácido sulfúrico en el mercado internacional no refleja necesariamente sus verdaderos costos 
de producción y su determinación obedece más a la conjunción de varios factores estructurales y 
coyunturales. La recuperación del precio del ácido desde los valores mínimos alcanzados el año 2001 se 
debe a los siguientes factores: 
a) Mayor demanda de China en los mercados del azufre y del ácido sulfúrico 
b) Alza del precio del azufre 
30 
 
c) Inelasticidad de la oferta de ácido desde productores “obligados” para atender la mayor demanda 
d) Alza en los precios de metales básicos relacionados al ácido sulfúrico, sea por su producción en 
fundiciones y por su consumo en lixiviación de minerales. 
e) Alza del precio del petróleo y del gas natural que son una fuente de azufre. 
f) Alza y menor disponibilidad de fletes navieros 
 
Tabla No 13. Principales países productores y consumidores mundiales de ácido sulfúrico. 
 (x 106 toneladas) 
País Consumo % Participación Producción % Participación Saldo 
EE.UU 38.5 22.7 36.0 21.2 -2.5 
CHINA 25.2 14.9 24.7 14.5 -0.50 
RUSIA (CEI) 12.3 7.3 12.2 7.2 -0.10 
MARRUECOS 8.3 4.9 8.3 4.9 0 
INDIA 6.9 4.1 6.4 3.8 -0.50 
BRASIL 6.0 3.5 5.6 3.3 -0.40 
JAPÓN 5.6 3.3 6.9 4.1 1.3 
ALEMANIA 5.3 3.1 4.8 2.8 -0.50 
CHILE 4.3 2.5 3.8 2.2 -0.50 
AUSTRALIA 4.2 2.5 3.9 2.3 -0.30 
MÉXICO 3.8 2.2 4.3 2.5 0.50 
CANADÁ 3.2 1.9 4.1 2.4 0.90 
COREA 2.8 1.7 3.8 2.2 1.0 
OTROS 43.6 25.6 45.2 26.6 
MUNDIAL 170.0 170.0 
 
 Fuente: Fuente: British Sulphur. 2012 
 
El proceso húmedo, produce ácido fosfórico por la acción de ácido sulfúrico sobre roca fosfórica 
acompañada por la precipitación de sulfato de calcio. La solución resultante de ácido es separada del 
precipitado de yeso por filtración y luego se concentra mediante evaporación. 
Durante la producción se generan los siguientes subproductos de gran volumen: 
• Fosfoyeso 
• Ácido fluosilícico de la depuración de los gases de emisión que contienen HF o SiF4, relevantes en 
todas las actividades que incluyan digestión de roca fosfática y producción de HF; 
31 
 
Todos estos subproductos de gran volumen se pueden valorizar, pero los costos de transporte, la 
presencia de impurezas y la competencia con otras fuentes, como los recursos naturales, limita sus 
posibilidades de comercialización. Por este motivo, los excedentes tienen que eliminarse, por ejemplo 
depositándolos en un vertedero o confinamiento. 
En 2012, la capacidad de producción de ácido fosfórico en todo el mundo era de 41.6 x106 toneladas. Por 
motivos económicos, las instalaciones se construyen en lugares donde el acceso a las materias primas 
resulte más económico (al lado de una mina de fosfato o de una fuente de azufre o ácido sulfúrico). 
En la mayoría de las plantas de producción de ácido fosfórico por vía húmeda se trabaja en condiciones 
de formación del sulfato cálcico dihidrato; este proceso convencional “dihidrato” consta de cuatro 
secciones principales: 
• Trituración o molienda. 
• El ataque, donde tiene lugar la reacción solido (roca de fosfato)-liquido (ácido sulfúrico). 
• Posteriormente la filtración, para separar el yeso (sulfato de calcio) del ácido producido. 
• Y la concentración, en la que se lleva está al 52-54 %, con la que se almacena y expide en carros tq de 
FFCC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
2.2 Selección de la roca fosfórica 
La selección correcta de la roca de fosfato para un diseño concreto de planta permite los siguientes 
beneficios: 
• Minimizar el ácido sulfúrico necesario. 
• Optimizar el tipo y las cantidades de coproductos. 
• Minimizar las emisiones al medio ambiente. 
• Reducción de los costos, si la eficiencia del proceso se puede incrementar. 
 
Los minerales sedimentarios (EEUU, Marruecos, Algeria) están formados por unas cantidades mayores 
de compuestos de calcio y, por lo tanto, el contenido en P2O5 es menor y la proporción de CaO/P2O5 es 
más elevada. En muchos casos, los minerales sedimentarios se concentran y se preparan en la mina para 
aumentar el contenido de fosfato y eliminar las impurezas, como la arena y las piedras insolubles. Para la 
preparación por flotación, se suelen utilizar aditivos orgánicos, una parte de los cuales permanece en la 
roca de fosfato. El número de países que suministran este tipo de roca es limitado. Algunos países han 
dejado de exportar roca de fosfato (EEUU), mientras que otros han limitado su exportación (Rusia). Este 
fenómeno influye en los precios de la roca de fosfato. Para seleccionar la fuente de roca de fosfato, no 
sólo se debe tener en cuenta la disponibilidad del producto, sino también la logística, el diseño de la 
planta donde se procesará, y el tipo y la cantidad de los demás componentes (Ca, Fe, Al, C, SiO2, etc.), así 
como varios factores locales, entre los cuales figuran: 
• El contenido en P2O5 para determinar el costo logístico. 
• La proporción de CaO/P2O5 para determinar la cantidad de ácido y productos secundarios (yeso, 
carbonato cálcico). 
• La calidad física de la roca (formación de polvo durante el manejo). 
• La presencia de carbón orgánico que interfiera en la disolución o el proceso, y produzca, por 
ejemplo, cantidades excesivas de NOx y malos olores. 
• La presencia de otros componentes, como F, Fe o Al, que interfieran en el proceso y produzcan, 
por ejemplo, unas cantidades excesivas de NOx o emisiones de fluoruro o generen soluciones 
acuosas tixotrópicas (debido a los compuestos de Fe y Al) que no se puedan procesar fácilmente; 
estos componentes pueden favorecerla aparición de incrustaciones en el equipo, en especial en 
los intercambiadores de calor y las tuberías de efluentes gaseosos; la capacidad de filtración 
puede quedar reducida para algunas clases de producto, la presencia de cantidades limitadas de 
estos componentes puede resultar positiva. 
• La presencia de otros componentes, como Si, As o Cd, pueden ser limitables por distintos 
motivos. Además, algunos elementos traza sirven de micronutrientes y su presencia es positiva; 
• La capacidad de procesar una roca de fosfato (o una combinación de rocas de fosfato) no se 
puede evaluar solamente a partir de los análisis de la roca. Es necesario realizar pruebas en las 
instalaciones y contar siempre con una experiencia a largo plazo para combinar y optimizar el 
diseño del proceso, los parámetros de funcionamiento y la calidad de la roca. 
 
Para producir yeso limpio es necesario emplear una roca de fosfato con un bajo nivel de impurezas, y así 
reducir la contaminación potencial causada por la dispersión en el medio ambiente. Actualmente, en los 
materiales de construcción o la pavimentación de carreteras se emplean cantidades limitadas de yeso. 
Sin embargo, teniendo en cuenta la magnitud y los aspectos económicos, los materiales de construcción 
y, en particular, los productos de construcción de interiores representan un ámbito de posible aplicación 
33 
 
del subproducto yeso. Para poder utilizarlo en este mercado, es importante que el contenido de 
componentes radioactivos del yeso sea bajo. 
 
2.3 Trituración o molienda de la roca fosfórica. 
Etapa 1. En esta sección se muele la roca fosfórica hasta conseguir el tamaño adecuado de partícula para 
la reacción con ácido sulfúrico, y una vez molida es transportada hasta la sección de ataque, el propósito 
principal de la trituración de la roca es crear un rendimiento óptimo, la suficiente área superficial libre 
para lograr la disolución completa de la roca en un periodo de tiempo relativamente corto, bajo las 
condiciones de concentración del ácido y a la temperatura del circuito de reacción. Un propósito 
secundario de la molienda de la roca es reducir el suministro de potencia a los agitadores del circuito de 
reacción. Los requerimientos de potencia en los dispositivos de agitación se incrementan de manera 
apreciable con el tamaño de la partícula, si se desea una suspensión uniforme. La roca es alimentada a la 
sección de molienda donde es triturado en un molino de martillo giratorio, empleando aire para 
movilizar la roca dentro de este, llevando la roca hasta un polvo de granulometría 100%. 
Algunas clases de roca comercial no requieren trituración, ya que la distribución del tamaño de 
partículas ya es aceptable para la sección de reacción de dihidrato. Sin embargo, la mayoría de tipos de 
roca de fosfato sí requieren una reducción del tamaño de las partículas. El consumo energético para la 
trituración depende del tipo de roca y oscila entre 15 y 18 kWh por tonelada de roca de fosfato. 
 
Molino de martillo rotatorio 
Se basa en el mecanismo de impacto del material entre dos cuerpos. Entre más rápida sea la fuerza de 
aplicación más rápido ocurre la fractura por el aumento de la energía cinética concentrando la fuerza de 
fragmentación en un solo punto produciendo partículas que se fracturan rápidamente hasta el límite. 
Consiste de un rotor horizontal o vertical unido a martillos fijos o pivotantes dentro de una carcasa. En la 
parte inferior están dotados de un tamiz fijo o intercambiable. Puede operar a más de 1000 rpm 
haciendo que casi todos los materiales se comporten como frágiles. 
El tamaño de partícula depende de la velocidad del rotor, tamaño del tamiz, y velocidad de introducción 
del material. Estos molinos son fáciles de limpiar y operar, además permiten cambiar sus tamices, y 
operan en un sistema cerrado. 
 
2.3.1 Recuperación y eliminación del polvo procedente de la trituración de la roca 
Las emisiones de polvo se producen con la descarga, el manejo y la trituración de la roca de fosfato. Esta 
roca, que se suele transportar en barcos, se descarga con grúas y se transfiere a las secciones de 
almacenamiento y trituración con cintas transportadoras o camiones. Para evitar que el polvo de roca de 
fosfato se disperse, la roca se transporta en cintas transportadoras cubiertas y se almacena en lugares 
cerrados. El polvo de roca de fosfato procedente del proceso de trituración se puede recuperar 
encauzando el aire con polvo hacia colectores de polvos (filtros de tela). En general, si se utilizan este 
tipo de filtros, se pueden obtener unos niveles de emisión libres de polvo. 
 
34 
 
2.4 Reacción 
Etapa 2. En la sección de ataque, se produce la reacción entre la roca fosfórica y el ácido sulfúrico en tres 
reactores (con capacidad de 100 a 150 m3), en condiciones adecuadas de temperatura y concentración 
de cada uno de los reactantes. 
Entre las funciones del reactor se encuentran: 
• Proporcionar un medio para el tiempo de residencia. 
• Dilución de la roca fosfórica. 
• Proporcionar un medio para la formación de los cristales de yeso. 
• Controlar la espuma formada durante el periodo de reacción. 
Este proceso se lleva a cabo manteniendo constante la alimentación de roca y ajustando la cantidad de 
ácido sulfúrico para obtener la relación necesaria roca/ácido sulfúrico en el primer reactor. Para 
acondicionar la roca entrante, esta se alimenta a través de un ciclón de mezcla donde es humectada con 
ácido fosfórico proveniente del proceso de filtración; a este ciclón también se puede alimentar lodo (por 
recirculación desde el tercer reactor) para favorecer la formación de cristales de de sulfato de calcio 
(yeso) adecuados para el proceso de filtración. Los productos de reacción rebosan continuamente al 
segundo reactor donde por medio de agitación continua se asegura la homogeneidad y se completa la 
reacción al aumentar el tiempo de residencia. De este reactor, el producto pasa por rebose al tercer 
reactor donde nuevamente es sometido a agitación y maduración, concluyendo así el proceso de 
reacción. 
La reacción es exotérmica y ocurre en presencia de exceso de ácido fosfórico, el calor teórico de reacción 
entre el fosfato tricalcico, el ácido sulfúrico y agua es aproximadamente -80 Kcal/gmol de fosfato 
tricalcico. El calor de la reacción es removido por medio de un evaporador flash donde por vacío se 
extraen gases resultantes, el vapor de agua y las impurezas gaseosas son llevadas a un absorbedor donde 
el ácido fluosilícico (H2SiF6) es recuperado espreando agua sobre los gases. 
El ácido sulfúrico puede diluirse hasta un 70 % con buenos efectos desde el punto de su eficiencia, con 
suficiente ácido fosfórico que se recicla de etapas posteriores de filtración y lavado (de la torta del filtro, 
manteniendo el imprescindible balance de agua). 
 
A continuación el siguiente diagrama de flujo contenido en la figura 5, presenta una visión general del 
proceso de fabricación de ácido fosfórico por vía húmeda. 
 
 
 
 
36 
 
La formación del ácido fosfórico puede describirse muy bien, suponiendo que ésta ocurre en tres etapas 
paralelas y simultaneas: 
 
1. Disociación del ácido sulfúrico: 
H2SO4 � 2 H
+ + SO- 
 
2. Los iones H+ reaccionan con el fosfato tricálcico contenido en la roca: 
n H+ + Ca3(PO4)2 � 2 H3PO4 + (n-6) H
+ + 3 Ca+2 
 
La reacción necesita cierto exceso de H+ provenientes del ácido sulfúrico y del ácido fosfórico en 
exceso presente en el material reactante. 
 
3. Los inoes Ca +2 reaccionan con los iones SO4 
-2 produciendo sulfato de calcio dihidratado: 
Ca+2 + SO4 -2 + H2O � CaSO4.2H2O 
 
La reacción química esencial del proceso (exotérmica) es la siguiente: 
Ca F2.3Ca3(PO4)2 + 10 H2SO4 + 20 H2O � 10 CaSO4.2H2O + 2 HF + 6 H3PO4 
Roca fosfórica Fosfoyeso 
 
Usualmente la digestión del ácido necesita de 4 a 8 horas, la temperatura en el digestor debe 
mantenersesuficientemente baja a 75 u 80 °C, y la concentración del ácido fosfórico resultante en un 
rango de 26-32 % en concentración de P2O5, con lo que se forma el dihidrato (yeso) (CaSO4.2H2O), como 
predice el diagrama de Lehrecke, y no de anhidrita (a mayor temperatura) Figura No 6. Si se forma esta 
última, posteriormente se hidrata y causa taponamiento de las tuberías. La anhidrita es 
un mineral compuesto de sulfato de calcio anhidro (CaSO4). 
 
A continuación se muestra la dependencia cristalina del CaSO4 en funcion del P2O5 y la temperatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
Figura No 6: diagrama de fases de Lehrecke del sulfato calcico en acido fosforico real. 
 
 
Fuente: TECNOLOGÍA QUÍMICA INDUSTRIAL (Ácido fosfórico y fosfatos) 2006 
 
El propósito de una agitación adecuada y un buen control de temperatura es lograr una producción 
uniforme, que no quede parte de la roca sin atacar, fácil filtración y de lavado simple para los cristales de 
sulfato de calcio (yeso). 
A medida que la roca fosfórica posea más impurezas, la eficiencia de la producción del ácido fosfórico 
disminuye, allí recae la importancia de tener el mínimo de impurezas posible. Dentro de la manufactura 
del ácido fosfórico existe una etapa crítica en el área de reacción la cual involucra principalmente el 
reactor donde se lleva a cabo la reacción entre la roca fosfórica, ácido sulfúrico y ácido fosfórico, en 
dicha etapa se debe realizar el control de las siguientes variables: 
1. Contenido de sólido: afecta el crecimiento del cristal (yeso) y por consiguiente la filtrabilidad del 
producto obtenido del reactor, una gran cantidad de sólidos en el reactor impide el crecimiento 
adecuado el cristal, así como también si no se recircula la cantidad suficiente de lodo no se formarán 
adecuadamente los cristales. 
2. Concentración de P2O5: el contenido de pentóxido de fósforo afecta el tipo de yeso a generar, es 
decir, si se producirá cristal dihidrato, hemidrato o anhidrita. 
38 
 
3. Temperatura del reactor: afecta el tipo de cristal a formar al igual que los crecimientos de los 
cristales, por lo cual no debe excederse de 82 °C en la formación, del sulfato de calcio dihidratado, 
mientras que la temperatura se debe mantener en 107-150 °C para la formación del sulfato de calcio 
hemihidrato y una temperatura de 200 – 900 °C favorece la formación de la anhidrita. 
4. Sulfato libre: es la variable de mayor importancia a controlar en la formación del tipo de cristal, ya 
que su exceso podría producir una formación espontánea de núcleos en el cristal debido al estado de 
hipersaturación, así como en una pobre presencia de iones sulfatos se produce la formación de 
anhidrita que aunque son estables son cristales muy pequeños que afectan la cristalización. 
Otros factores que pueden afectar la producción de ácido fosfórico están: la cantidad de P2O5 que queda 
en la roca sin reaccionar, otro factor es el recubierto de la roca fosfórica con los cristales de yeso 
evitando que esta reaccione con el ácido sulfúrico, ocurre cuando la presencia del ion fosfato se 
encuentra por encima de 3.5 %, ya que el sulfato libre favorece la formación de cristales en forma de 
aguja que rodean a la partícula de la roca. Otro factor es la formación de fosfato dicalcico insoluble, 
donde el yeso retiene iones HPO4 
-, lo cual ocurre cuando la concentración de iones SO4= es menor que 1 
%, por lo cual lo iones HPO4
- lo reemplazan en la red cristalina del yeso. 
En estas condiciones la corrosión y la erosión son muy fuertes. Las paredes de los reactores de reacción 
se revisten de ladrillos de grafito. 
Los agitadores deben ser de materiales especiales, pero además su diseño debe ser muy cuidado para 
que proporcionen el alto nivel deseado de agitación en la masa reaccionante, sin velocidades periféricas 
excesivas. No deben producirse zonas muertas donde sedimenten los sólidos en suspensión y el tiempo 
de residencia debe ser muy similar para todas las partículas. El exceso de ácido sulfúrico, si no es 
excesivo, contribuye a mejorar la filtrabilidad del yeso, pero si sobrepasa el 2 % el rendimiento 
disminuye. Una concentración muy alta de ácido sulfúrico puede provocar la precipitación del yeso sobre 
los granos parcialmente atacados de fosfato e impedir o, al menos dificultar, la difusión en su interior. 
Las condiciones de operación, tanto en el reactor como en el filtro, deben ajustarse para conseguir el 
máximo rendimiento posible en P2O5. 
Es importante darse cuenta de las variaciones que sobre el equilibrio de las formas cristalinas del sulfato 
cálcico ocasionan las impurezas presentes en las plantas industriales (exceso de ácido sulfúrico, 
presencia de HF y múltiples fosfatos, aunque sea en cantidades relativamente pequeñas). Precisamente 
estas impurezas influyen también considerablemente en la morfología y tamaño de los cristales de yeso 
y, por lo tanto, en la permeabilidad de la torta que se forma en el filtro. De hecho en estos procesos el 
filtro de yeso es el equipo crítico que define la capacidad de la planta e incluso su operabilidad. 
Para conseguir el tipo y tamaño de cristales óptimos hay que ajustar las condiciones de operación 
(temperatura, concentración y exceso de ácido sulfúrico, reciclado de ácido fosfórico débil o de aguas 
acidas del lavado de la torta, etc.), que suelen ser diferentes para cada tipo de roca fosfórica utilizado. 
 
 
 
 
39 
 
2.5 Coproducto de ácido fluosilícico. Emisiones gaseosas en los reactores. 
 
El ácido fluorhídrico que se produce en la reacción de ataque en parte reacciona con la sílice presente en 
la roca, formando primero tetrafluoruro de sílice (gas) el cual reacciona con agua para formar ácido 
fluorsilícico en solución, oxido de sílice y fluoruro de hidrógeno: 
Reacciones adicionales (algunas): 
4HF + Si02 � SiF4 + 2H20 
2SiF4 + 2H20 �H2SiF6 + Si02 + 2HF 
El fluoruro es un elemento presente en la mayoría de rocas de fosfato, con un nivel que oscila entre un 2 
y un 4 % peso de fluoruro, es decir, de 20 a 40 kg/t de roca, o aproximadamente, de 60 a 120 kg/t de 
P2O5. El fluoruro está distribuido entre el ácido producto, el yeso y los gases generados en el reactor y la 
sección de concentración de ácido durante el proceso. El ácido fluosilícico se puede descomponer por 
calentamiento, generando tetrafluoruro de silicio volátil y fluoruro de hidrógeno. 
Parte del fluoruro se libera junto con el vapor de agua en la evaporación “flash” (la cantidad depende de 
las condiciones de reacción), mientras que el resto permanece en la solución ácida contaminando el 
producto final, en cantidades que fluctúan de 600 - 900 p.p.m. de estos compuestos. Parte de esta 
cantidad residual se puede combinar con otras impurezas hasta alcanzar un porcentaje suficiente para 
emplear un proceso de filtración para eliminarlo. La cantidad restante aparecerá como lodos en el ácido 
producto. Los compuestos de flúor volátiles también pueden estar presentes en los vertidos procedentes 
del evaporador. 
Los gases desprendidos por el sistema contiene: aire, CO2, vapor de agua, tetrafluoruro de sílice, trazas 
de HF y P2O5, en forma de niebla. 
El agua espreada dentro del sistema del venturi (lavado de los gases y extracción a la atmósfera), el ácido 
hexafluorsilícico condensa, reduciendo la emisión a la atmósfera, produciendo unas aguas fluorsilícicas 
que deben ser tratadas o aprovechadas como materia prima de fluoruros especiales. 
 
Tabla 14. Consumo de materiales en la producción de ácido fosfórico por el método húmedo 
Consumo Por tonelada de P2O5 
 
Observaciones 
Roca de fosfórica 2.6-3.5 t Plantas: Nilefos, Hydro Agri, 
Kemira 
H2SO4 2.4 – 2.9 t 
Agua de proceso 4-7 m3 
Agua de enfriamiento 40-50 m3 
Energía eléctrica 120-180 kWh 
Vapor de agua 1.0-2.4 t 
 
Fuente: Integrated Pollution Prevention and Control Reference Document on Best Available Techniques 
for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals - Ammonia, Acids