روش تولید سولفات آلومینیوم از اسید سولفوریک؛ فرآیند صنعتی گرید تصفیه‌ای و صنعتی
سولفات آلومینیوم (Al₂(SO₄)₃) یکی از مهم‌ترین نمک‌های معدنی پرمصرف در صنایع تصفیه آب، کاغذسازی، نساجی و کشاورزی است.تولید صنعتی این ترکیب معمولاً با واکنش اسید سولفوریک (H₂SO₄) و آلومینیوم هیدروکسید یا بوکسیت (Al(OH)₃ / Al₂O₃) انجام می‌شود.
این فرآیند در ظاهر ساده است، اما در عمل نیازمند کنترل دقیق دما، غلظت اسید، فشار و زمان واکنش است تا محصول نهایی با خلوص بالا و شفافیت کافی به‌دست آید.
در این مقاله، به‌صورت گام‌به‌گام روش تولید سولفات آلومینیوم از اسید سولفوریک را بررسی می‌کنیم؛ از واکنش شیمیایی و تجهیزات موردنیاز تا نکات کنترل کیفیت و تفاوت میان گرید صنعتی و تصفیه‌ای.
🎯 نکته کلیدی
واکنش آلومینیوم با اسید سولفوریک گرمازا (Exothermic) است. کنترل دمای راکتور در محدوده ۹۰ تا ۱۲۰°C برای جلوگیری از تبخیر ناگهانی و رسوب کریستالی حیاتی است.
فرمول شیمیایی و واکنش تولید سولفات آلومینیوم
در حالت کلی، واکنش تولید سولفات آلومینیوم از اسید سولفوریک به شکل زیر انجام می‌شود:
2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O
در برخی واحدهای تولیدی که از سنگ معدنی بوکسیت (Al₂O₃·2H₂O) استفاده می‌شود، واکنش به‌صورت زیر انجام می‌گیرد:
Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
در هر دو حالت، محصول نهایی محلولی غلیظ از سولفات آلومینیوم است که در صورت نیاز، به‌صورت کریستال یا پودر خشک نیز تولید می‌شود.
مراحل اصلی تولید سولفات آلومینیوم از اسید سولفوریک
فرآیند صنعتی تولید آلوم معمولاً شامل ۵ مرحله اصلی است:
- آماده‌سازی مواد اولیه: انتخاب اسید سولفوریک با غلظت ۹۸٪ و آلومینیوم هیدروکسید یا بوکسیت با خلوص بالا.
- واکنش در راکتور: تزریق تدریجی اسید به ماده جامد در دمای ۹۰–۱۲۰ درجه برای جلوگیری از شوک حرارتی.
- تصفیه محلول واکنش: فیلتراسیون برای حذف ناخالصی‌ها و باقیمانده‌های غیرواکنش‌کرده.
- تغلیظ و تبخیر: غلیظ‌سازی محلول تا رسیدن به غلظت موردنظر (حدود ۴۳٪–۴۸٪ Al₂(SO₄)₃).
- کریستال‌سازی و خشک‌کردن: سردسازی کنترل‌شده برای تشکیل کریستال سفید و خشک‌کردن در دمای کمتر از ۱۲۰°C.
🧪 کنترل کیفیت در هر مرحله
- اندازه‌گیری درصد Al₂O₃ در محلول نهایی (هدف: ۱۷–۱۸٪).
- کنترل غلظت اسید آزاد کمتر از ۰٫۲٪ برای جلوگیری از خوردگی.
- حذف آهن و فلزات سنگین برای دستیابی به گرید تصفیه‌ای.
- اندازه‌گیری pH محلول نهایی (۳٫۰ تا ۳٫۵).
تجهیزات و خطوط تولید سولفات آلومینیوم
یک واحد استاندارد تولید سولفات آلومینیوم شامل بخش‌های زیر است:
| بخش | تجهیزات اصلی | عملکرد |
|---|---|---|
| راکتور واکنش | مخزن استیل یا پلی‌پروپیلن مقاوم به اسید، با همزن مکانیکی | اختلاط کنترل‌شده اسید و ماده جامد |
| واحد فیلتراسیون | فیلترپرس یا فیلتر کیسه‌ای | جدا کردن باقیمانده بوکسیت و ناخالصی‌ها |
| بخش تبخیر | اواپراتور یا برج تبخیر در خلأ | افزایش غلظت محلول و کنترل آب آزاد |
| کریستال‌سازی و خشک‌کن | کولر شیلددار یا خشک‌کن دوار (Rotary Dryer) | تبدیل محلول به جامد بلوری سفید |
| بسته‌بندی نهایی | دستگاه پرکن و دوخت کیسه | بسته‌بندی در کیسه‌های ۲۵ کیلوگرمی یا جامبوبگ |
تفاوت تولید گرید صنعتی و گرید تصفیه‌ای
در تولید گرید تصفیه‌ای، دقت بالاتری در کنترل فلزات سنگین (Fe، Mn، Pb) و اسید آزاد مورد نیاز است.
درحالی‌که گرید صنعتی معمولاً برای مصارف غیرخوراکی مانند کاغذ، نساجی یا ساختمان به‌کار می‌رود و خلوص پایین‌تر (۱۵–۱۶٪ Al₂O₃) دارد.
| ویژگی | گرید تصفیه‌ای | گرید صنعتی |
|---|---|---|
| درصد Al₂O₃ | ۱۷–۱۸٪ | ۱۵–۱۶٪ |
| رنگ محصول | سفید شفاف، بدون ناخالصی آهن | مایل به زرد یا کرم روشن |
| کاربرد | تصفیه آب آشامیدنی، صنایع دارویی | کاغذسازی، نساجی، کشاورزی |
| اسید آزاد | < ۰٫۲٪ | تا ۰٫۵٪ |
⚙️ نکات ایمنی و بهره‌برداری
- افزودن اسید به آب یا جامد باید به‌آرامی انجام شود تا واکنش کنترل شود.
- راکتور باید دارای تهویه مقاوم به بخارات اسید باشد.
- استفاده از دستکش، ماسک و عینک مقاوم به اسید الزامی است.
- در پایان واکنش، خنک‌سازی تدریجی محلول انجام شود تا از رسوب ناگهانی جلوگیری گردد.
آنالیز شیمیایی سولفات آلومینیوم تولیدی (نمونه آزمایشگاهی)
| پارامتر | واحد | مقدار |
|---|---|---|
| Al₂O₃ | % | 17.5 |
| Fe₂O₃ | % | 0.02 |
| pH (محلول ۱٪) | – | 3.3 |
| Na₂O | % | 0.05 |
| رنگ و ظاهر | – | بلور سفید شفاف |
🌍 خرید، قیمت و سفارش سولفات آلومینیوم صنعتی و تصفیه‌ای
برای دریافت قیمت روز، مشخصات فنی و شرایط حمل‌ونقل سولفات آلومینیوم تولیدشده از اسید سولفوریک، به وب‌سایت رسمی aluminium-sulfate مراجعه کنید. در این مرجع می‌توانید برگه آنالیز (COA)، MSDS و اطلاعات صادراتی محصول را دریافت کنید.
سولفات آلومینیوم — محصولی از پیوند علم شیمی و مهندسی فرآیند؛
تولیدی پایدار با کنترل دقیق، خلوص بالا و کارایی صنعتی جهانی.