Artigo principal: Ácido Clorídrico
Do sal marinho aos mais complexos compostos
Aplicações principais:
Uma das mais importantes aplicações e maior uso em volume do ácido clorídrico é de metais ferrosos, como o ferro fundido ou os aços, que trata-se do tratamento de superfície para remover ferrugem (óxido de ferro do ferro) ou crostas, chamada também de "carepa"[14], de laminação antes de subsequente processamento, tais como laminação, trefilagem, galvanoplastia e outras técnicas.[13][15]. Antes de 1963, quase todo o aço era decapado com ácido sulfúrico. O ácido clorídrico passou a assumir este mercado, pois reage mais rapidamente com a crosta que o ácido sulfúrico, citando-se o dobro de velocidade[1], ataca menos o metal de base e o aço decapado fica com uma melhor superfície, tanto em termos de aspereza quanto em cor (mais clara) quanto limpeza, para as posteriores operações de revestimento ou de deposição, além de ser produzida menor quantidade de solução usada de decapagem, facilitando os posteriores tratamentos.
A razão da superfície atacada pelo ácido clorídrico apresentar esta qualidade superior é que o o cloreto ferroso, FeCI2, é mais solúvel que o sulfato ferroso, FeSO4.[1] A reação de decapagem é composta de vários níveis dependendo do tipo de óxido envolvido e da concentração do banho na região da peça em tratamento e do cloreto, porém a reação básica para o óxido ferroso sempre é a seguinte:
FeO + 2 HCl → FeCl2 + H2O
A reação que caracteriza esta aplicação para o óxido férrico/ferro é:
Fe2O3 + Fe + 6 HCl → 3 FeCl2 + 3 H2O
A qualidade técnica do ácido com concentração de 18% de HCl é a mais comumente usada nos agentes de decapagem de aços carbono.
O ácido exaurido tem sido por muito rempo reutilizado como soluções de cloreto de ferro (II) (também conhecido como cloreto ferroso), mas altos níveis de metais pesados no licor de decapagem tem feito diminuir esta prática.
A indústria da decapagem de aço desenvolveu um processo de regeneração do ácido clorídrico, tal como o spray roaster (pulverizador giratório) ou o processo de regeneração de HCl por leito fluidizado, o qual
permite a recuperação de HCl do liquor exaurido da decapagem. O processo de regeneração mais comum é o processos de pirohidrólise, aplicando a seguinte equação química:[13]
4 FeCl2 + 4 H2O + O2 → 8 HCl + 2 Fe2O3
Por recuperação do ácido exaurido, um circuito fechado do ácido é estabelecido.[15] O óxido de ferro (III), subproduto do processo de regeneração possui valor, sendo usado em uma variedade de indústrias secundárias.[13]
Processo "Spray Roaster" - (Wikipédia em lingua inglesa)
Esquema de processo automático de análise de liquor de decapagem por ácido clorídrico (www.industry.siemens.com)[2]
6.1.1.Questões práticas em decapagem
As decapagens recomendadas com ácido clorídrico são:
Para aço carbono: ácido clorídrico em concentrações entre 10 e 20% em água e o tempo de decapagem depende da espessura da carepa ou ferrugem. Possui a vantagem de atacar menos o metal, de reduzir a fragilidade na decapagem, de gerar superfícies mais claras, de ser armazenável mesmo concentrado em embalagens de polietileno de alta densidade, como bombonas ou tambores. O ácido clorídrico é usado a temperatura ambiente,[3] devido à formação de vapores venenosos e corrosivos, só é aquecido em casos especiais.[4]
Seu custo é decisivo em sua escolha, e porque é vendido em soluções mais diluídas que o ácido sulfúrico (faixas de 30 contra 90%), embora permita tempos de operação menores (estes tempos são relacionados à quantidade de ferrugem ou carepa a serem removidas).[3]
Para o ferro fundido é recomendado o ácido clorídrico diluído com acréscimo de aditivos. No caso de resíduos de areia do molde, recomenda-se a adição ao ácido clorídrico, na concentração de 7 a 10%, ácido fluorídrico, na concentração de 1 a 30% e temperaturas de banho de 50 a 500°C (peça imersa aquecida).[3]
O zinco é tratado à temperatura ambiente com ácido clorídrico (ou sulfúrico) 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.
Para o caso de zinco fundido usa-se a escovação, e antes da galvanização remove-se a graxa por imersão rápida em solução de 2 a 5% de ácido clorídrico (ou nítrico) aditivado. Após este banho procede-se a uma nova escovação.[3]
Para o estanho e o chumbo utiliza-se ácido clorídrico a 2 ou 3%, com imediata posterior lavagem e secagem, evitando limpeza mecânica.[3]
Decapagem ácida (www.oleofine.com).
Outro principal uso do ácido clorídrico é na produção de compostos orgânicos tais como o cloreto de vinila para o policloreto de vinila e cloropreno para o policloropreno. Este é frequentemente um uso cativo, consumindo localmente ácido clorídrico produzido que nunca realmente alcança o mercado aberto. Outros compostos orgânicos produzidos com o ácido clorídrico incluem o bisfenol A para policarbonato (reação na qual entra como catalizador[16]), o carvão ativado e o ácido ascórbico (vitamina C), assim como numerosos produtos farmacêuticos e na indústria de corantes.[15]
Reação de obtenção do cloreto de vinila por oxicloração do eteno:
2 CH2=CH2 + 4 HCl + O2 → 2 ClCH2CH2Cl + 2 H2O
Um grande número cetonas submetem-se a reações de condensação análogas.[17]
Reação de obtenção do carvão ativado (ativação química):
madeira + HCl + calor → carvão ativado
Numerosos produtos podem ser obtidos com ácido clorídrico em reações ácido-base normais, resultando em compostos inorgânicos, destacadamente os cloretos metálicos. Estas incluem produtos para tratamento de água tais como cloreto de ferro (III) e policloreto de alumínio (PAC - do inglês "polyaluminium chloride", AlnCl(3n-m)(OH)m ), que é obtido geagindo o hidróxido de alumínio com o ácido clorídrico.[18]
Reação da magnetita com o ácido clorídrico resultando em cloreto de ferro (III):
Fe2O3 + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H2O
Tanto o cloreto de ferro (III) quanto o PAC são usado como agentes de floculação e coagulação em tratamento de esgoto, produção de água potável e pprodução de papel e diversos derivados de celulose.
Outros produtos inorgânicos produzidos com ácido clorídrico incluem o sal de larga aplicação cloreto de cálcio, cloreto de níquel para galvanoplastia e cloreto de zinco para a índústria de galvanoplastia e produção de baterias.[15]
Reação de obtenção do cloreto de cálcio a partir do calcário[5]:
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Reação de obtenção do cloreto de zinco a partir do sulfeto de zinco (mineral blenda ou esfalerita):
ZnS(s) + 2 HCl → ZnCl2(aq) + H2S(g)
Ácido clorídrico pode ser usado para regular a acidez/basidade (pH) de soluções.
OH− + HCl → H2O + Cl−
Na indústria que demanda pureza (alimentos, fármacos, água potável), ácido clorídrico de alta qualidade é usado para controlar o pH de correntes de água de processo. Em indústria de menor demanda, correntes de resíduos e água de piscina, ácido clorídrico de qualidade técnica é o suficiente para a neutralização.[15]
Ácido clorídrico de alta qualidade é usado na regeneração de resinas de troca iônica. Troca (ou permuta) de cátions é largamente usada para remover íons tal como Na+ , Ca2+ e Mg2+ de soluções quosas, produzindo água demineralizada. O ácido é usado para "enxaguar" os cátions das resinas.[13]
Na+ é substituido por H+
Ca2+ é substituido por 2 H+
Torcadores de íons e água desmineralizada são usados em todas as indústrias químicas, produção de água potável, aplicações laboratoriais e muitas indústrias de alimentos.[13][17]
Ainda podem-se citar as seguintes aplicações massivas do ácido clorídrico:
Ácido clorídrico é usado para uma grande número de aplicações de menor escala, tais como:
Pesquisam-se geradores de energia baseado na reação de combustão cloro-hidrogênio (44.1 Kcal), e na energia liberada durante a dissolução do cloreto de hidrogênio(36.0 Kcal).[22] Patentes com variações da aplicação para geradores das energias liberadas de tais reações tem sido emitidas.[23]
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Do sal marinho aos mais complexos compostos
No tratamento de superfícies de metais diversos, em metalurgia. Na decapagem de metais, mais e mais tem substituído o ácido sulfúrico.[16][19]
Processamento de couro, em curtume e piquelagem.
Limpeza quimica de equipamentos.
Flotação e processamento de minérios, como no aumento da permeabilidade e produção de fertilizantes (ataque a rochas fosfáticas) e tratamento hidrometalúrgico a partir de minérios.
Ativação de argilas bentoníficas.
Limpeza doméstica.[20]
Contrução civil.[15]
Hidrólise ácida de madeiras.
A produção de petróleo pode ser estimulada pela injeção de ácido clorídrico através do poço de perfuração na formação rochosa de um poço de petróleo, chamado "acidificação" de poços de petroleo ou processo dowell, dissolvendo uma porção da rocha, em especial as de origem calcária[21], e criando um estrutura mais porosa. O processo de acidificação em perfurações para a extração de petróleo é uma prática na indústria de extração de petróleo do Mar do Norte.[13]
Muitas reações envolvendo ácido clorídrico são aplicadas na produção de alimentos, ingredientes de alimentos e aditivos alimentares, como na hidrolização de amido (como na produção de xarope e glicose a partir do milho) e proteinas. Produtos típicos incluem aspartame, frutose, ácido cítrico, lisina, gluconato monossódico, proteína vegetal hidrolizada como um reforçador alimentar e na produção de gelatina. Ácido clorídrico de grau alimentício (extrapuro) pode ser aplicado quando necessário ao produto final.[13][15] Entre os xaropes a partir do milho inclui-se a produção de xarope de milho de alta frutose (HFCl, de high-fructose corn syrup).[5] Inclui-se também a produção de molho de soja.[5]
Produção de colas.
Desnaturação do álcool.
Produção de cloridratos solúveis de diversos fármacos e substâncias orgânicas diversas, incluindo a cocaína, de onde sua comercialização é controlada e leva ao acréscimo de ácido fluorídrico para ser vendido na forma do "ácido muriático" das ferragens, por exemplo. Este acréscimo limita seu uso em diversas aplicações, como a limpeza de equipamentos de hemodiálise.
Produção de magnésio metálico.[5]
Decapagem de bobinas de aço carbono Siderurgia; Brasil — Edição 39; Processos e Produtos em 14 Dez 2007
The pickling model – SIROLLCIS Faplac®
Decapagem Química
Limpeza e Desengraxamento
R.Thompson (edited by); Industrial Inorganic Chemicals: Production And Uses; The Royal Society of Chemistry; 1995 ISBN 0-85404-5147