98酸透明度影響分析報告

1、公 司 自 產 9 8 % 酸 透 明 度 影 響 因 素 分 析 報 告 技術部1 前言從 2008 年底開始，我司所產的 98% 酸裝入酸罐儲存過程中出現(xiàn) 透明度下降，并出現(xiàn) 98%白色乳濁狀，嚴重影響 98%酸的市場銷售。 此現(xiàn)象的出現(xiàn)的過程是： 從制酸車間工藝末節(jié)成品管道取的 98%酸首 先進行透明度檢測，透明度值在 80% 100%范圍，符合客戶質量要求 并和滿足客戶需要； 當從成品管道進入成品酸罐儲存后， 成品經(jīng)過一 至兩天的儲存， 98%硫酸透明度明顯下降，再過上一定周期， 98%酸 呈現(xiàn)乳濁狀，透明度基本為零。這種現(xiàn)象從去年年底持續(xù)到今天，使 98%硫酸銷售渠道受阻，到目前的滯

2、銷狀況，公司現(xiàn)在沒有找到解決 辦法前只能暫停生產 98%硫酸，只生產沒有沒受影響的 92.5%硫酸。公司市場部酸庫工作人員反映的基本情況是： 酸庫儲存 98%硫酸 的酸罐酸泥比先前增大， 清理頻次加大。 透明度影響 98%質量情況出 現(xiàn)后，我司組織了相關的技術人員進行 98%硫酸質量分析會， 初步確 定影響透明度因素是懸浮在 98%硫酸中的硫酸亞鐵物質， 此物質也是 酸罐中出現(xiàn)大量酸泥的主要成分。 為何出現(xiàn)如此多的酸泥， 一直沒有 找出合理的解釋， 也對后續(xù)解決此問題無從下手。 現(xiàn)技術部根據(jù)公司 的要求對此項課題進行立項， 開展系統(tǒng)的實驗工作， 找出影響透明度 的主要因素，并提出相關的建議。2

3、 濃酸中溶解二氧化硫的測定2.1 實驗按照中心化驗室測定鋅精礦硫含量的現(xiàn)成檢測設備及基本原理, 擬定了此次濃硫酸中溶解二氧化硫含量的測定。實驗步驟：空氣壓縮機產生的空氣，經(jīng)過幾道干燥除濕后，在室 溫條件下，鼓入濃硫酸瓶中，瓶中進氣管管道浸沒在濃硫酸液面下， 出氣管則在液面之上，最后末端是一支盛有混合指示劑與雙氧水水溶 液的收集瓶。通過標準堿液對收集瓶中的酸進行滴定， 最后依據(jù)消耗 的滴定液進行計算。2.2原理H2O2 + SO2 = SO3 + H2OSO3 + H2O = H2SO4H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O雙氧水配制：V 雙氧水：V蒸餾水 =1： 19指示劑

4、：甲基橙、次甲基藍混合指示劑。氫氧化鈉濃度0.1molL°2.3、結果與討論2.3.1取自酸罐98%酸加雙氧水鼓氣實驗表1不同時間段內消耗的滴定液體積變化表時間/min01020354050607080VNaoH/ml046.98.69.29.71010.110.1注：所用98%酸為自產，且取自酸罐，體積為 300ml，質量為546g（天平稱 量所得）2.3.2取自酸罐98%酸未加雙氧水鼓氣實驗表2不同時間段內消耗的滴定液體積變化表時間/min010203040VNaOH/ml02.744.34.3注：同上由實驗表1、表2可以看出實驗進行一段時間后滴定液的消耗將 不再發(fā)生變化，說明試

5、驗進行到一定周期后，濃硫酸中溶解的氣體物 質均被完全施放出來，且最后再無酸性氣體物質鼓出來。因為設計此 實驗方案的目的是擔心在鼓氣過程中可能有酸霧被帶出，故因而設計了一個酸霧背景值的空白實驗，即沒有添加雙氧水的實驗為空白參考 實驗。通過實驗1、2的結果看到，鼓氣實驗經(jīng)過一定周期后，兩個 實驗最后都顯示沒有酸霧再鼓出的可能， 從這現(xiàn)象較明確地表明，鼓 氣實驗并不會有硫酸酸霧或三氧化硫霧氣鼓出來，假如有酸霧鼓出則 應該不會出現(xiàn)最后滴定液不變化的現(xiàn)象。因此，實際空白實驗所得出的結論是二氧化硫溶于水所表現(xiàn)的酸性。 根據(jù)實驗一數(shù)據(jù)算出所測二 氧化硫的總量為64.64mg ,所以二氧化硫在酸中的濃度為 2

6、15.47mgL,硫酸中含二氧化硫所占比例為 0.01183%。后續(xù)還分別對公司自產的 92.5%酸和外購分析純的濃硫酸進行了對比考察實驗，結果如下。2.3.3取自酸罐92.5%酸加雙氧水鼓氣實驗表3不同時間段內消耗的滴定液體積變化表時間/min0102035405060708090100110VNaOH/ml05.68.811.713.915.817.017.618.419.119.619.6注：所用92.5%酸為公司自產，體積為300ml，質量為540g （條件同上）2.3.4取自酸罐92.5%酸未加雙氧水鼓氣實驗時間min0102035405060VNaOH/ml04.06.87.27.

7、88.08.0注：同上由實驗三、四的實驗現(xiàn)象與實驗一、二一致，鼓氣一定周期后滴 定液的消耗固定不變，也很好驗證了酸霧在鼓氣過程并沒有出現(xiàn)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)算出溶液二氧化硫的總量為125.44mg,二氧化硫在酸中的濃度為418.13mgL,所占比例為0.02322%。2.3.5分析純98%硫酸加雙氧水鼓氣實驗表5不同時間段內消耗的滴定液體積變化表時間/min01020VNaOH/ml00.10.1注：所用分析純酸體積為300ml質量為546g （同上）由實驗五可以看出，滴定液消耗量很小，并且實驗在較短的時間 內就出現(xiàn)滴定液消耗不變，可見外購分析純中的二氧化硫含量非常 低。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出所測二氧化

8、硫的總量為0.64mg,二氧化硫在酸中的濃度僅為2.13mgL,所占比例為0.00012%,相比公司自產 98%和92.5%中二氧化硫的含量，可以認為分析純中二氧化硫含量可 以忽略不計。2.3.6取自制酸干吸工序98%酸（室溫）鼓氣實驗表6不同時間段內消耗的滴定液體積變化表時間/min010203540506070VNaOH/ml057.18.89.510.110.910.9酸重：531.1g（ 30Oml）從以上數(shù)據(jù)可以得出干吸98%酸中二氧化硫的含量為：0.01314%(232.5mgL)°2.3.7取自制酸干吸工序98%酸預處理后鼓氣實驗此次預處理條件是將酸在電爐上加熱至70

9、C,后自然冷卻至室溫再進行鼓氣測定二氧化硫。實驗結果如表中所示。表7不同時間段內消耗的滴定液體積變化表時間min01020VNaOH/ml02.42.4酸重：529.2g (300ml)從以上數(shù)據(jù)可以計算出干吸 98%酸加熱至70C時，再冷卻后，酸中的二氧化硫含量從 001314%(232.5mgL)下降到0.0029% (51.2 mg/L)。2.3.8齊華公司92.5%酸鼓氣實驗為了對比外公司所產成品硫酸中二氧化硫的含量，市場部從本地另一家有硫酸成品銷售的廠家齊華公司采集了樣品，現(xiàn)進行了二氧化硫含量的測定，結果如下表所示。表8不同時間段內消耗的滴定液體積變化表時間min0102030VNa

10、OH/ml00.51.21.2酸重：137.4g (80ml)從實驗數(shù)據(jù)可以計算出齊華公司所產92.5%酸的二氧化硫含量為僅為0.00559% (96mgL)。明顯比我公司所產92.5%酸中二氧化硫的含量低。同理可以推斷該公司所產的98%硫酸的二氧化硫含量比我司的低239濃酸中各離子含量的檢測結果表9濃酸中幾種陰陽離子含量分些結果 兒糸H2SO4(%)Fe (%)Cr (%)Mn(%)AS(%)Hg(%)F(mg/L)Cl (mg/L)98%酸97.870.0025<0.0001<0.0001<0.00010.00011.2627.4792.5% 酸94.050.004 10

11、.0001 1<0.0001 <0.0001l0.00021.0024.73分析純97.210.0004<0.0001<0.0001<0.0001<0.00010.8913.74從檢測結果數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，這幾種酸中所含的鉻、錳、砷、汞量 都很低，并沒有較明顯的差距。鐵含量則分析純含量最低，自產98% 酸次之，自產92.5%最高；陰離子氟含量也相差不大；只有氯雜質量 出現(xiàn)了自產酸比外購分析純酸中含量高出一倍。從分析結果可以看 出，三種樣品中氯含量均高于10mgL以上，在雜質范圍內，均屬于 高含量的雜質，故此差異不好斷定其影響自產98%硫酸的透明度因素。2.4小節(jié)

12、對各濃酸中所含二氧化硫含量的測定結果表明：分析純98%硫酸含量最低為0.00012% (2.13mgL);齊華公司所產的成品92.5%硫 酸的含量也僅為0.00559%(96mgL)。自產92.5%硫酸(取自酸罐) 中含二氧化硫為0.02322%(418.13mgL);自產(取自酸罐)中含二 氧化硫為0.01183% (215.47mgL);酸罐中的92.5%硫酸比98%硫酸 溶解的二氧化硫量大，高出一倍左右，表明同等條件下92.5%酸比98%酸溶解的二氧化硫更高。與外公司所產硫酸相比，我司產品中所 含二氧化硫含量高出4倍左右。取自干吸工序98%硫酸0.01314%(232.5mgL),經(jīng)過加

13、溫到70C,然后馬上自然冷卻預處理后，此酸中含二氧化硫為0.0029%( 51.2mg/L)。表明預處理后，溶解于酸中的二氧化硫已被解吸釋放出去。 二氧化硫含量已下降了 4.5 倍以上。其它金屬雜質與分析純樣品雜質含量基本一致， 自產硫酸中氯含 量高出分析純樣品一倍， 但并不好斷定如此差異會影響自產 98%硫酸 的透明度，因此可以排除硫酸中這部分雜質元素對硫酸透明度的影 響。3 鐵質罐儲存自產 98% 硫酸實驗所做實驗為了更好地與現(xiàn)場相結合， 實驗結果可靠和真實， 技術 部選擇了與酸庫酸罐材質一樣的材料，委托機修車間加工了三個 10cm×15cm 的圓柱鐵罐進行實驗。鐵罐首先進行清洗

14、，然后用堿除 污，烘干冷卻后開始儲酸實驗。端口用墊塑膠膜石膏板做蓋，罐體如 圖 1 所示：圖 1 自制鐵質酸罐示意圖實驗所用的各種濃酸透明度比較， 如圖 2中標簽所示。 其中乳濁 狀透明度較差的 98%酸采自酸罐內。 92.5%也采自酸罐，另一 98%酸 則采自干吸出口。圖2 實驗選用的幾種濃酸表觀透明度這幾種酸從透明度進行比較可以看出，分析純98%酸透明度最高， 92.5%酸次之，干吸 98%酸由于懸浮少量黑點物質，透明度受一 定的影響。 透明度最差的罐體采集的酸遍布白色乳濁懸浮物， 透明度 幾乎為零。3.1 鐵質酸罐 24 小時鈍化用三種不同酸對實驗用酸罐進行了鈍化實驗，鈍化實驗持續(xù)了 3

15、0 個小時，分別是 92.5%酸，采自干吸的 98%酸，分析純 98%酸。 30 小時后，將酸從罐體倒入玻璃燒杯中。其中倒完酸后，罐體內的 表觀形貌分別見下圖。圖 3 為干吸 98%酸鈍化的罐體， 將酸倒出后， 發(fā)現(xiàn)罐壁上有明顯 的白酸泥附著物， 相比圖 4 中儲存 92.5%酸罐壁上并無明顯的酸泥出 現(xiàn)?？梢娫阝g化期間，公司自產 98%酸上就開始出現(xiàn)了酸泥。圖 3 干吸 98%酸鈍化罐體內表觀形貌圖 4 92.5%酸鈍化罐體內表觀形貌圖圖 5 為罐體鈍化后倒出的幾種濃酸， 從圖中很明顯看到， 三種 濃酸中都有三價鐵銹般的褐黃色體， 這個比較容易推斷是鈍化過程中 部分鐵銹溶解于濃酸中所致。三種

16、濃酸體進一步對照發(fā)現(xiàn)，中間的 98%酸明顯帶有白色絮狀體，并掩蓋部分褐色，透明度明顯較差。其 它兩種酸體雖然帶有顏色，但透明度相比干吸 98%酸明顯較高。圖 5 鈍化罐體倒出的幾種濃酸（左、 92.5%，中、 98% ，右、分析純）3.2 罐體儲酸實驗 將三種不同的酸分別是分析純 98%酸，干吸 98%酸，熱處理干 吸98%酸（在電爐中加熱到65C ）倒入三個罐體中，儲存了 56小時 后圖6 罐體儲酸實驗透明度狀況對比 倒出，三種酸體的表觀透明度見圖 6所示。從圖 6 可以看到， 三種酸體還是有褐色出現(xiàn)， 這與鐵罐體鈍化不 足引起的。但三種酸體都有褐色背景的條件下， 冷 98%酸中已經(jīng)出現(xiàn) 了

17、混濁，而熱處理 98%酸則未出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，分析純 98%酸的透明 度最好。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，分析純 98%酸在罐體內就是透明清澈， 肉眼可見到罐底。鈍化實驗與儲存酸實驗可以較好推斷， 影響我司 98%酸透明度下 降的主因就是酸體中富含二氧化硫所導致。 外公司所產透明度較好的 98%酸中所含二氧化硫明顯比我司酸中低； 另外本實驗結果也與公司 酸庫實際現(xiàn)象一致，即同等生產條件下， 92.5%酸透明度明顯比 98% 酸高，在儲存中， 92.5%酸不會出現(xiàn)透明度下降的情況。通過對相同 批次 98%酸樣品進行預處理實驗發(fā)現(xiàn)，加熱預處理后的 98%酸，由 于二氧化硫的明顯下降， 對酸罐的腐蝕率也明顯降低，

18、 儲酸實驗結果 印證酸體不會出現(xiàn)透明度下降的情況。為了進一步驗證二氧化硫溶解在濃酸中導致腐蝕罐壁， 硫酸亞鐵 酸泥增多， 酸體透明度下降的主要因素和現(xiàn)象， 下面還繼續(xù)進行了用 分析純 98%酸中鼓入二氧化硫氣體后對鐵質材料的腐蝕實驗。 3.3 分析純 98% 酸鼓入二氧化硫實驗本實驗是用亞硫酸鈉滴入硫酸的氣體發(fā)生器制備二氧化硫， 制備 的二氧化硫氣體首先用濃硫酸干燥水分，再鼓入分析純 98%酸體中， 其中濃酸中浸沒了幾顆鐵質螺釘（已做除銹處理） ，并附帶一參考空 白實驗酸體。發(fā)生器產生的氣體完全可以使?jié)馑崛芙饣蛭降亩趸?硫達到飽和。實驗過程中發(fā)現(xiàn)， 通入二氧化硫氣體并不會馬上產生明顯的腐蝕 鐵材料的現(xiàn)象，有少量的氣泡出現(xiàn)。當此溶液靜置 5 天時間后，鼓入 二氧化硫氣體的酸瓶出現(xiàn)鐵質腐蝕溶解情況， 酸體呈現(xiàn)了黃褐色， 見圖 7 所示。圖 7 分析純濃酸鼓二氧化硫氣體反推實驗（左一：空白瓶，左二：實驗瓶，右一二：氣體發(fā)生器）此實驗進一步反推驗證了二氧化硫對鐵質材料具有較強的腐蝕作 用。從而說明濃酸中溶解較高的二氧化硫將會對鐵質酸罐產生腐蝕， 產生過多酸泥，將影響罐中酸體的透明度，并導致酸體成為乳濁狀，