إنتاج كبريتات الألومنيوم - المادة الخام، ثلاثي هيدرات الألومنيوم

كبريتات الألومنيوم (Al2(SO4)3)، والمعروفة باسم الشب، تُنتج على شكل بلورات بيضاء غير قابلة للاشتعال وقابلة للذوبان في الماء. يحتوي هذا الهيدرات الجاف (Al2(SO4)3.14H2O) على 17% من أكسيد الألومنيوم (Al2O3)، ويُباع أيضًا كمحلول كبريتات ألومنيوم بتركيز 47% وزنيًا، أي ما يعادل 8% من أكسيد الألومنيوم (Al2O3). كما يُباع أيضًا في صورة صلبة على شكل حبيبات أو مسحوق أو غبار.

يُستخدم كبريتات الألومنيوم، Al2(SO4)3، على نطاق واسع في الصناعة. وتتمثل أبرز استخداماته في صناعة اللب والورق، وفي تنقية المياه. وقد استخدم الإنسان كبريتات الألومنيوم منذ عام 2000 قبل الميلاد، عندما استخدم المصريون معدن الشب كمادة مثبتة للألوان في الصباغة. كما استُخدم منذ القدم في معالجة الورق لتحسين متانته وقابليته لاستقبال الحبر، وفي معالجة المياه لتنقيتها. وتشمل الاستخدامات الأخرى للشبة معالجة مياه الصرف الصحي، وعامل عزل مائي ومسرع في الخرسانة، ومصفّي للدهون والزيوت، وعامل رغوي في رغوة إطفاء الحرائق.

يتم تصنيع الشب (كما يُطلق عليه عادةً كبريتات الألومنيوم) في عملية بسيطة من خطوتين من ثلاثي هيدرات الألومنيوم وحمض الكبريتيك وفقًا للتفاعل التالي:

2Al(OH)3 + 3H2SO4 + 8H2O → Al2(SO4)3 .14H2O ∆fH = -156 كيلوجول مول-1

تتضمن الخطوة الأولى خلط المكونات في مفاعل، أما الخطوة الثانية فهي عملية سحق المادة لصنع درجات مختلفة من الشب الصلب الذي يتم بيعه.

مواد خام

يُستخلص ثلاثي هيدرات الألومنيوم من البوكسيت. وتوجد رواسب البوكسيت التجارية (30-75% Al2O3) في أستراليا وجامايكا وفرنسا وغيانا وغينيا والولايات المتحدة الأمريكية والبرازيل. يُذاب خام البوكسيت في محلول صودا كاوية مركز لتكوين ألومينات الصوديوم. ثم يُرسب ثلاثي هيدرات الألومنيوم عن طريق التعادل (عادةً باستخدام ثاني أكسيد الكربون) أو عن طريق الترسيب الذاتي (عملية باير). أما المادة الخام الأخرى، حمض الكبريتيك، فتُصنع لإنتاج السوبر فوسفات في شركة فارمرز للأسمدة المحدودة. ويصل الحمض بواسطة صهاريج الطرق ويُضخ إلى خزانات التخزين.