طريقة إنتاج كبريتات الألومنيوم من حمض الكبريتيك؛ العملية الصناعية للدرجة التصفيحية والصناعية
كبريتات الألومنيوم (Al₂(SO₄)₃) هي إحدى أهم الأملاح المعدنية عالية الاستهلاك في صناعات معالجة المياه، وصناعة الورق، والنسيج، والزراعة. يتم الإنتاج الصناعي لهذا المركب عادةً من خلال تفاعل حمض الكبريتيك (H₂SO₄) مع هيدروكسيد الألومنيوم أو البوكسيت (Al(OH)₃ / Al₂O₃).
هذه العملية تبدو بسيطة ظاهريًا، لكنها عمليًا تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة، وتركيز الحمض، والضغط، وزمن التفاعل للحصول على منتج نهائي عالي النقاوة وواضح بدرجة كافية.
في هذه المقالة، سنتناول خطوة بخطوة طريقة إنتاج كبريتات الألومنيوم من حمض الكبريتيك؛ من التفاعل الكيميائي والمعدات المطلوبة إلى نقاط مراقبة الجودة والفرق بين الدرجة الصناعية والدرجة التصفيحية.
🎯 نقطة رئيسية
تفاعل الألومنيوم مع حمض الكبريتيك طارد للحرارة (Exothermic). التحكم في درجة حرارة المفاعل ضمن نطاق 90 إلى 120°C أمر بالغ الأهمية لمنع التبخر المفاجئ والترسيب البلوري.
الصيغة الكيميائية وتفاعل إنتاج كبريتات الألومنيوم
بشكل عام، يتم تفاعل إنتاج كبريتات الألومنيوم من حمض الكبريتيك على النحو التالي:
2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O
في بعض وحدات الإنتاج التي تستخدم خام البوكسيت (Al₂O₃·2H₂O)، يتم التفاعل على النحو التالي:
Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
في كلتا الحالتين، المنتج النهائي هو محلول مركز من كبريتات الألومنيوم، والذي إذا لزم الأمر، يتم إنتاجه أيضًا على شكل بلورات أو مسحوق جاف.
المراحل الرئيسية لإنتاج كبريتات الألومنيوم من حمض الكبريتيك
تشمل العملية الصناعية لإنتاج الألوم بشكل عام 5 مراحل رئيسية:
- تحضير المواد الأولية: اختيار حمض كبريتيك بتركيز 98٪ وهيدروكسيد ألومنيوم أو بوكسيت عالي النقاوة.
- التفاعل في المفاعل: حقن الحمض تدريجيًا في المادة الصلبة عند درجة حرارة 90–120 درجة لمنع الصدمة الحرارية.
- تنقية محلول التفاعل: الترشيح لإزالة الشوائب والمتبقي غير المتفاعل.
- التركيز والتبخير: تكثيف المحلول للوصول إلى التركيز المطلوب (حوالي 43٪–48٪ Al₂(SO₄)₃).
- التبلور والتجفيف: التبريد المتحكم فيه لتكوين بلورات بيضاء والتجفيف عند درجة حرارة أقل من 120°C.
🧪 مراقبة الجودة في كل مرحلة
- قياس نسبة Al₂O₃ في المحلول النهائي (الهدف: 17–18٪).
- التحكم في تركيز الحمض الحر لأقل من 0.2٪ لمنع التآكل.
- إزالة الحديد والمعادن الثقيلة لتحقيق الدرجة التصفيحية.
- قياس درجة حموضة المحلول النهائي (3.0 إلى 3.5).
معدات وخطوط إنتاج كبريتات الألومنيوم
تتضمن وحدة إنتاج قياسية لكبريتات الألومنيوم الأقسام التالية:
| القسم | المعدات الرئيسية | الوظيفة |
|---|---|---|
| مفاعل التفاعل | خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ أو البولي بروبيلين المقاوم للأحماض، مع خلاط ميكانيكي | الخلط المتحكم فيه للحمض والمادة الصلبة |
| وحدة الترشيح | مصفاة ضغط أو مرشح أكياس | فصل بقايا البوكسيت والشوائب |
| قسم التبخير | مبخر أو برج تبخير تحت التفريغ | زيادة تركيز المحلول والتحكم في الماء الحر |
| التبلور والمجفف | مبرد مجهز أو مجفف دوار (Rotary Dryer) | تحويل المحلول إلى مادة صلبة بلورية بيضاء |
| التعبئة النهائية | آلة ملء وخياطة الأكياس | التعبئة في أكياس 25 كجم أو جامبوباج |
الفرق بين إنتاج الدرجة الصناعية والدرجة التصفيحية
في إنتاج الدرجة التصفيحية، تكون هناك حاجة إلى دقة أعلى في التحكم بالمعادن الثقيلة (Fe، Mn، Pb) والحمض الحر.
بينما تُستخدم الدرجة الصناعية عادةً للأغراض غير الغذائية مثل الورق، والنسيج، أو البناء، ولها نقاوة أقل (15–16٪ Al₂O₃).
| الخاصية | الدرجة التصفيحية | الدرجة الصناعية |
|---|---|---|
| نسبة Al₂O₃ | 17–18٪ | 15–16٪ |
| لون المنتج | أبيض شفاف، خالي من شوائب الحديد | مائل إلى الأصفر أو الكريمي الفاتح |
| التطبيق | معالجة مياه الشرب، الصناعات الدوائية | صناعة الورق، النسيج، الزراعة |
| الحمض الحر | < 0.2٪ | حتى 0.5٪ |
⚙️ ملاحظات السلامة والتشغيل
- يجب إضافة الحمض إلى الماء أو المادة الصلبة ببطء للتحكم في التفاعل.
- يجب أن يكون للمفاعل تهوية مقاومة لأبخرة الأحماض.
- استخدام قفازات، وقناع، ونظارات واقية مقاومة للأحماض إلزامي.
- في نهاية التفاعل، يتم التبريد التدريجي للمحلول لمنع الترسيب المفاجئ.
التحليل الكيميائي لكبريتات الألومنيوم المنتجة (عينة مختبرية)
| المعامل | الوحدة | القيمة |
|---|---|---|
| Al₂O₃ | % | 17.5 |
| Fe₂O₃ | % | 0.02 |
| درجة الحموضة (محلول 1٪) | – | 3.3 |
| Na₂O | % | 0.05 |
| اللون والمظهر | – | بلورات بيضاء شفافة |
🌍 الشراء، السعر، وطلب كبريتات الألومنيوم الصناعية والتصفيحية
للحصول على السعر اليومي، والمواصفات الفنية، وشروط النقل لكبريتات الألومنيوم المنتجة من حمض الكبريتيك، يُرجى زيارة الموقع الرسمي aluminium-sulfate. في هذا المرجع، يمكنك الحصول على ورقة التحليل (COA)، وMSDS، ومعلومات تصدير المنتج.
كبريتات الألومنيوم — منتج من اتحاد علم الكيمياء وهندسة العمليات؛
إنتاج مستدام بدقيق التحكم، ونقاوة عالية، وكفاءة صناعية عالمية.