اسید سولفوریک

اسید سولفوریک

اسید سولفوریک که در گذشته با نام جوهر گوگرد خوانده می‌شد، اسیدی بسیار قوی است که با هر درصدی در آب حل می‌شود و فرمول شیمیایی آن  H₂SO₄ است. پی اچ (pH) این اسید ۰٫۵ می‌باشد. این ماده دارای مولکول‌های قطبی است که می‌توانند با یک‌دیگر پیوند هیدروژنی برقرار کنند. پس مایعی است با نقطه جوش بالا و هم چنین یک مایع ویسکوز (دارای گران‌روی زیاد) محسوب می‌شود. همین شرایط مولکولی باعث می‌شوند که اسید سولفوریک به خوبی در آب حل شود و محلول‌های اسیدی مختلف تولید کند.

اسید سولفوریک اسیدی معدنی و بسیار قوی است که به­ طور طبیعی در گازهای خارج شده از آتشفشان وجود دارد و با هر درصدی در آب حل می­شود. واکنش آن با آب به شدت گرمازا است به­همین دلیل باید از اضافه کردن یک‌باره­ی آب به آن اجتناب کرد.

اسید سولفوریک میل ترکیبی زیادی با آب دارد به ­طوری‌که در واکنش با سایر مواد، هیدروژن و اکسیژن آن‌ها را به صورت آب جدا می­کند. اسید سولفوریک خورنده است و قسمت عمده­ای از باران اسیدی را تشکیل می­دهد.

قطرات آب به هنگام بارش با آلاینده­های کارخانه­ها و خودرو­ها که در هوا معلق هستند واکنش می­دهند و تولید اسید می­کنند. اسید سولفوریک با فلزات واکنش می­دهد و هر چه دما بالاتر رود میزان این واکنش بیشتر خواهد شد اما بر روی جیوه و سرب تاثیری ندارد. اسید سولفوریک در لیست مواد خطرناک قرار گرفته است.

کاربردهای اسید سولفوریک

عمده ترین کاربرد اسید سولفوریک در تهیه کود شیمیایی فسفاته می‌باشد. تولید کودهای شیمیایی ۶٠ درصد بازار مصرف را به خود اختصاص داده است . صنایع معدنی و فلزی نیز در حدود ۴ درصد بازار مصرف جهانی اسید سولفوریک را به خود اختصاص داده است.

کودهای شیمیایی

نرخ رشد مصرف اسید سولفوریک در ساخت کودهای شیمیایی در آمریکا بین سالهای ۱۹۸۵ تا ۱۹۹۷ حدود ۲٫۲ درصد بوده است و این میزان در طی سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۴ به حدود ۳٫۹ درصد رسیده است. اسید سولفوریک در تولید اسید فسفریک، کود سولفات آمونیوم و کود سوپرفسفات نرمال (ساده) به صورت مستقیم مصرف می گردد. اسید فسفریک خود ماده اولیه تولید کودهای مختلف فسفاته است.

1- اسید فسفریک

بخش عمده اسید سولفوریک جهان جهت تولید اسید فسفریک از فرایند مرطوب (Wet Process) مورد استفاده قرار می‌گیرد. شایان ذکر است که در تولید اسید فسفریک کوره ای از اسید سولفوریک به عنوان ماده اولیه استفاده نمی‌شود. البته در سال‌های اخیر حجم بالای تولید اسید فسفریک از فرایند مرطوب موجب شده است تا اسید فسفریک تولید شده از این فرایند خالص‌سازی شده و علاوه بر تولید کودهای شیمیایی در صنایع دیگر نیز بجای اسید فسفریک کوره ای نیز مورد استفاده قرار گیرد.

باتوجه به بالا بودن میزان تولید اسید فسفریک جهان از اسید سولفوریک، بازار اسید سولفوریک بسیار تحت تأثیر بازار جهانی اسید فسفریک و کودهای شیمیایی تولیدی از آن قرار دارد.

2- کود سولفات آمونیم

بخشی از اسید سولفوریک جهان در تولید کود سولفات آمونیوم مصرف می گردد . در این فرایند از آمونیاک و اسیدسولفوریک استفاده می‌شود.

 3-کود سوپر فسفات نرمال(ساده

کود سوپر فسفات نرمال(NSP) از اضافه کردن اسید سولفوریک به سنگ فسفات تولید می شود. در این فرایند فسفات موجود در سنگ، به منوکلسیم فسفات منوهیدرات (Gypsum) تبدیل می‌شود. این ماده سبب می‌شود که کود سوپر فسفات نرمال کمترین میزان P2O5 را در بین کودهای فسفاته دارا باشد و لذا مصرف آن محدود می باشد.

4- استفاده مستقیم از اسید سولفوریک

بخش اندکی از اسید سولفوریک مورد استفاده در صنایع کود شیمیایی نیز بطور مستقیم در مخلوط کودهای مایع مورد استفاده قرار میگیرد.

صنایع معدنی و فلزی

موارد کاربرد اسید سولفوریک در صنایع معدنی شامل استخراج مس، استخراج اورانیوم ، وانادیوم و شستشو و آماده سازی فلزی برای رنگ و پوشش است.

1- استخراج فلزات مس، سرب و روی

استخراج و تغلیظ سنگ معدن حاوی مس، روی یا سرب

2-استخراج اورانیوم و وانادیوم

در اوایل دهه ١٩٨٠ حجم زیادی از اسید سولفوریک جهان صرف استخراج اورانیوم و محصول جانبی آن وانادیوم گردید.

3- صنایع فولاد و آهن

اسید سولفوریک به دو منظور در صنایع فولاد مورد استفاده قرار میگیرد.یکی بازیافت گازهای محتوی آمونیاک بوسیله اسید سولفوریک که منجر به تولید سولفات آمونیوم به عنوان محصول جانبی صنعت فولاد می گردد و دیگری رسوب زدایی توسط اسید (Pickling) که در این عملیات اکسیدهای فلزات، چربی‌ها و نمک‌ها و حتی زنگ آهن از روی سطح فولاد زدوده می شود.

 4-سایر صنایع معدنی

اسید سولفوریک می تواند برای تصفیه سایر مواد معدنی نظیر سنگهای طلا و مس – نقره نیز مورد استفاده قرار گیرد. همچنین این اسید در تولید سولفات مس(کات کبود)، سولفات منگنز، سولفات نیکل، انواع سولفاتهای آهن ( زاج سبز و زاج سفید)، سولفات سدیم و سولفات روی کاربرد دارد . در تولید سولفات آلومینیوم از بوکسیت نیز اسید سولفوریک به میزان ۵/۰ کیلوگرم به ازای تولید یک کیلوگرم محصول مصرف می‌گردد.

اهميت استراتژيكی كالا در دنيا امروز | طرح توجیهی تولید اسید سولفوریک

عمده کاربرد اسید سولفوریک که نمی توان محصول دیگری را نیز به عنوان جایگزین آن استفاده کرد، کاربرد در زمینه تولید کودهای فسفاته است.

با رشد روزافزون جمعیت و محدودیت هایی که در زمین های کشاورزی وجود دارد، میزان بهره وری و راندمان تولید محصولات از خاک نیز به ازای هر واحد، باید افزایش پیدا کند تا پاسخگوی رشد فزاینده جمعیت باشد.

امروزه برای اینکار از کودهای حیوانی استفاده نمی شود، چراکه فقط فیزیک خاک را تغییر می دهند و آن را برای رشد گیاه آماده می کنند اما از نظر مواد مغذی فقیر هستند.

به منظور بالا بردن میزان بهره وری خاک، استفاده از کودهای شیمیایی ضرورت دارد. اسید سولفوریک در تولید کودهای پرمصرف از جمله کودهای فسفاته و کود سولفات آمونیوم کاربرد دارد که نمی توان جایگزینی را برای آن معرفی کرد و همین موضوع دلیل اهمیت استراتژیکی این محصول است.