Ácido Sulfúrico – Aplicações

Da indústria química pesada ao seu automóvel

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Neste artigo, faremos uma descrição mais detalhada das aplicações e dos desenvolvimentos e pesquisas em aplicações do ácido sulfúrico.

Artigo principal: Ácido sulfúrico

O mais útil dos produtos químicos

Artigo já disponível em nosso site:https://sites.google.com/site/scientiaestpotentiaplus/acido-sulfurico-aplicacoes

1.Fertilizantes

Aproximadamente 60 % do total mundial produzido de ácido sulfúrico é usado na produção por via úmida de ácido fosfórico destinado a produção de fertilizantes fosfatados e de trifosfato de sódio, componente de detergentes. Os fertilizantes a base de fósforo são obtidos a partir de rochas fosfáticas, principalmente as apatitas-hidroxiapatita, Ca 5 (PO 4 ) 3 OH, e fluoroapatita, Ca 5 (PO 4 ) 3 F, pelo tratamento com ácido sulfúrico.

Fertilizante fosfatado ( static.howstuffworks.com ).


1.1.Reação com a fluoroapatita

Embora possa apresentar variação de composição, a fluoroapatita é a matéria prima utilizada na reação a seguir, onde tal mineral é tratado com ácido sulfúrico na concentração aproximada de 93 %, formando primeiramente sulfato de cálcio, fluoreto de hidrogênio (HF) e ácido fosfórico. Remove-se o HF como ácido fluorossilícico, representando-se a globalidade das reações envolvidas como [1] :

Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 5 H 2 SO 4 + 10 H 2 O → 5 CaSO 4. 2H 2 O + HF + 3 H 3 PO 4

O ácido fluorossilícico (H 2 SiF 6 )é um subproduto, o qual forma-se pela reação com minerais silicosos, pela seguinte reação [2] :

SiO 2 + 6 HF → H 2 SiF 6 + 2 H 2 O


1.2.Processo de produção de ácido fosfórico a úmido

O ácido fosfórico é um ácido industrial importante usado também na produção de fertilizantes e é também usado na produção de alimentos.

Rocha fosfática na forma defluoroapatita é alimentada em uma série de reatores com ácido fosfórico reciclado do processo. A lama ácido fosfórico-fluoroapatita é misturada com ácido sulfúrico o qual é adicionado a série de reatores com um agende de lixiviação. Após completar-se a série de reatores, a corrente do processo é lavada com condensado deevaporador ao ser forçada através de um filtro. O “bolo” de filtragem é composto principalmente de gesso (carbonato de cálcio hidratado, CaSO 4 .2H 2 O). O produto ácido é concentrado a75-100% por umaséries de evaporadores e então esfriado antes de seu armazenamento.

Reações do processo:

Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4H 3 PO 4 → 3Ca(H 2 PO 4 ) 2

3Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 + 6H 2 O → 3CaSO 4 6H 2 O + 6H 3 PO 4

As temperaturas da reação situam-se na faixa de40°C (105 0 F) a 80°C (175 0 F), aproximadamente, decrescendo durante o processo. [3]

Métodos de produção de lantanídeos tem sido desenvolvidos a partir deste processo. [4] A lixiviação também possibilita a recuperação do urânio através da extração líquido-líquido. [5][6]

Para mais informações, veja nosso artigo: Ácido Fosfórico

Da metalurgia aos refrigerantes

2.Sulfato de amônio

Determinados fertilizantes ditos sulfatados, como o sulfato de amônio, são produzidos com o ácido sulfúrico como matéria prima, mas em quantidades menores que os fosfatados.

Pode-se produzir o sulfato de amônio pela reação de ácido sulfúrico com o amoníaco (hidróxido de amônio), que é a solução aquosa de amônia, resultando no hidóxido de amônio:

H 2 SO 4 + 2 NH 4 OH → (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 H 2 O

3.Sulfato de alumínio

O sulfato de alumínio é outro importante derivado do ácico sulfúrico. Este sal é usado na produção de papel, reagindo com pequenas quantidades de sabão em fibras de polpa de papel resultando em carboxilados de alumínio gelatinosos, auxiliando na coagulação das fibras formando o propriamente dito papel. O sulfato de alumínio encontra aplicação na produção de hidróxido de alumínio, utilizado para tratamento de água para a coagulação de impurezas. Obtem-se o sulfato de alumínio pelo tratamento do óxido de alumínio na forma do minério bauxita pelo ácido sulfúrico:

Al 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 O

4.Baterias

As baterias, ou acumuladores, de chumbo-ácido presente em veículos são recarregáveis e contêm como eletrólito o ácido sulfúrico. Baterias deste tipo são compostas de células com placas de chumbo-ácido. Cada célula da bateria produz 2 volts, e são usuais baterias de 6 células, correspondentes a 12 volts, e 12 células, correspondentes a 24 volts.

5.Decapagem de metais

O ácido sulfúrico possui aindagrande aplicação no tratamento de superfícies de metais, em metalurgia. Na decapagem de metais, mais e mais tem sido substituído pelo ácido clorídrico. [7][8] Antes de 1963, quase todo o aço era decapado com ácido sulfúrico. [7]


5.1.Questões práticas

As decapagens recomendadas com ácido sulfúrico são:

Para aço carbono: ácido sulfúrico em concentrações entre 10 e 20% em água e o tempo de decapagem depende da espessura da carepa ou ferrugem. O ácido sulfúrico é usado sob aquecimento. Possui as vantagens de ser mais econômico em seu consumo, ser de processo mais simples de regeneração, produzir menos vapores e odores e ser armazenável em tambores de ferro. [9]

A decapagem por ácido sulfúrico é utilizada principalmente para pré-decapagem de peças que contêm carepa ou pontos de solda. A concentração utilizada geralmente é de 20 a 30% a temperatura do banho de 50˚C para aceleração da reação. Para o caso de decapagens posteriores ao desengraxamento eletrolítico utilizam-se soluções diluídas de ácido sulfúrico (10-20%). Esta estapa de tratamento é recomendada ser a última e destina-se a verificar a qualidade do desengraxamento. [10]

Seu custo é decisivo em sua escolha, e porque é vendido em soluções mais concentradas que o ácido clorídrico (faixas de 90 contra 30%), embora exija tempos de operação maiores (estes tempos são relacionados à quantidade de ferrugem ou carepa a serem removidas). [9]

Para o ferro fundido é recomendado o ácido sulfúrico diluído com acréscimo de aditivos. [9]

O zinco é tratado à temperatura ambiente com ácido sulfúrico (ou clorídrico) em concentração de 3 a 10% acrescido de aditivos. Já para ligas de zinco contendo cobre e alumínio usa-se decapagem preliminar em mistura de ácido crômico e clorídrico e uma decapagem final em solução com alto teor de ácido crômico. [9]

Decapagem e anodização com ácido sulfúrico ( www.lagalvanizing.com e www.arsenia.fr ).

6.Outras aplicações


Ainda podem-se citar as seguintes aplicações massivas do ácido sulfúrico:

No refino de petróleo.
Como catalisador na reação do isobutano com isobutileno, resultando em iso-octano, um composto utiolizado no aumento da octanagem da gasolina.
Em diversas sulfonações específicas na indústria de derivados orgânicos.
Na fabricação do ácido clorídrico, em reação com o cloreto de sódio.
Como acidificante em banhos de galvanoplastia.
Na fabricação do nylon.
Na elaboração de matérias primas para detergentes.
Na fabricação de explosivos nitrados, como o trinitrotolueno.

Para mais informações, veja nosso artigo: Ácido Nítrico – Aplicações

Na fabricação de vários pigmentos e corantes, como na produção de dióxido de titânio a partir da ilmenita. [7]

Como catalisador ácido comum na conversão de ciclohexanona oxima em caprolactama.
Pode-se ainda citar que o ácido sulfúrico também é um ingrediente principal de alguns tipos de composições desentupidoras de encanamentos destinados especificamente a remover derivados de celulose, como papel, pedaços de tecido e outros materiais que não são atacados por soluções cáusticas, normalmente de hidróxido de sódio.
Desenvolve-se, pela reversibilidade da reação do trióxido de enxofre com a água, resultanto no ácido sulfúrico, a produção de hidrogênio por meio de aquecimento por reator nuclear, sem a produção de dióxido de carbono. [11]

Um esquema do equipamento é mostrado abaixo:

Reator para a produção nuclear de hidrogênio a partir do ácido sulfúrico.

(segundo ” jolisfukyu.tokai-sc.jaea.go.jp “)

O ácido sulfúrico também entra em processos de tratamento de efluentes e resíduos industriais e de produtos de consumo, especiamente se contendo metais pesados, como as sucatas eletrônicas. [12]

Como reagente analítico, em inúmeras análises qualitativas e quantitativas, incluindo titrações (volumetrias) específicas.

Curva de titração com ácido sulfúrico (

http://www.titrations.info

).

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Ver também nosso artigo:

Decapagem Química

Detalhes práticos do tratamento de metais e ligas com substâncias químicas.

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