螢石水分對無水酸生產(chǎn)的影響

邸小惠，姬 偉

（1.白銀中天化工有限責任公司生產(chǎn)科，甘肅白銀 730900;2.多氟多化工股份有限公司，河南 焦作 454150）

螢石水分對無水酸生產(chǎn)的影響

邸小惠1，姬 偉2

（1.白銀中天化工有限責任公司生產(chǎn)科，甘肅白銀 730900;2.多氟多化工股份有限公司，河南 焦作 454150）

螢石是無水氫氟酸生產(chǎn)的主要原料，通過理論和實際分析，總結(jié)了螢石水分在公司無水氫氟酸生產(chǎn)中對生產(chǎn)成本（設(shè)備）、環(huán)保等方面的主要影響。為此，我們采用烘干螢石，對指標進行控制，降低生產(chǎn)成本，對增強企業(yè)的效益、保護環(huán)境具有現(xiàn)實意義。

螢石水分；生產(chǎn)；影響

螢石是一種結(jié)晶礦石，在自然界以單一或伴生形式存在，大量開采后經(jīng)人工浮選，在工業(yè)上有著廣泛用途 ，是無水氫氟酸生產(chǎn)最基本的原料之一，直接影響著氫氟酸的生產(chǎn)成本（硫酸消耗、設(shè)備腐蝕）等。螢石在氫氟酸生產(chǎn)過程中，螢石和硫酸在預(yù)反應(yīng)器中充分混勻，進行反應(yīng)的30%，轉(zhuǎn)換出約40%的HF氣體，物料呈干散裝進入反應(yīng)爐內(nèi)后繼續(xù)反應(yīng)，直至反應(yīng)完全，制成氟化氫（HF）氣體，排出石膏渣。

1 反應(yīng)原理

液體硫酸和螢石反應(yīng)生成氟化氫，同時排出副產(chǎn)品石膏，反應(yīng)方程式如下：

該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，標準反應(yīng)熱為：△H。298= 12.828Kcal。由于原料和反應(yīng)物中同時存在氣、固、液三相,所以是一個復(fù)雜的多相反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)機理，可分為二個階段：

第一階段在100～120℃的溫度下,生成HF氣體和反應(yīng)中間體，稱為快速反應(yīng)，在預(yù)反應(yīng)器內(nèi)完成。

第二階段在更高溫度160～200℃下進行，要求在HF反應(yīng)爐內(nèi)全部反應(yīng)，生成HF和CaSO4。

2 進入反應(yīng)爐物料（基本數(shù)據(jù)要求）

螢石：CaF2≥97%；CaCO3≤1.2%；SiO2≤1%；H2O：0.1%

石膏渣中螢石含量≤2%；

石膏渣中硫酸含量≤0.5%

硫酸≥98% 密度：1.84×103kg/m3

煙酸的SO3含量≥20% 密度：1.9×103kg/m3

根據(jù)理論計算，如果硫酸（100%）和螢石恰好完全反應(yīng)，則硫酸（100%）和螢石的配比為1.2564，實際生產(chǎn)中，由于石膏渣中要求硫酸含量低于0.5%，CaF2的含量低于2%；又因為螢石中CaF2的含量約97%，這就需要反應(yīng)爐的反應(yīng)效率達到96.6%，所以在正常情況下，配比一定要低于1.2564。

3 螢石水分對成本的影響

1）螢石中水分消耗硫酸的量：（假設(shè)螢石投料量為m）。

若水分為0.2%， 則N2= 0.044m

2015年，公司使用螢石、98酸、105酸相關(guān)數(shù)據(jù)，見表1。

表1 相關(guān)數(shù)據(jù)

依照上面數(shù)據(jù)可以看出，螢石中的水分在主反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，在98酸、105酸濃度保證的情況下，增大了原料硫酸的消耗，直接制約著生產(chǎn)消耗、成本。

2）螢石水分對設(shè)備的影響。

無水酸的生產(chǎn)屬于高危生產(chǎn)，整個系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備要求要高，并且目前在無水酸生產(chǎn)過程中將原

有的混料器改為了預(yù)反應(yīng)器，這樣改造后不僅提升了整個產(chǎn)能，而且大幅度的降低了整個生產(chǎn)成本，但螢石中的水分含量將直接影響到整個生產(chǎn)過程的反應(yīng)和產(chǎn)出率。所以對相關(guān)的設(shè)備要求比較高，比如說導(dǎo)氣管、洗滌酸冷卻器都要求825合金、洗滌塔要求襯四氟等，無水酸的生產(chǎn)不僅對設(shè)備要求高，對生產(chǎn)過程的指標控制要求也是比較高的，當然這一系列指標控制的前提是符合生產(chǎn)標準要求的原材料，尤其是螢石的水分。

螢石水分對煙酸的消耗是實實在在可以計算衡量的，但是對設(shè)備的影響是無法估量的。2015年本公司1-8月條線生產(chǎn)，八月3號線投產(chǎn)，主要設(shè)備影響見表2。

表2 設(shè)備影響

4 螢石水分對環(huán)境、安全的影響

螢石中的水分看似含量不高，但是，卻在生產(chǎn)中參與反應(yīng)，對生產(chǎn)造成很大的影響。這微不足道的水分，在反應(yīng)爐內(nèi)卻需要依靠發(fā)煙硫酸來吸收，否則，會對設(shè)備造成嚴重的腐蝕，甚至嚴重影響到環(huán)境問題。因此，為了平衡生產(chǎn)，就不得不調(diào)整硫酸配比，用過量的105%硫酸，以中和掉這些水分。但是，頻繁的調(diào)整，又將造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使三氧化硫氣體在反應(yīng)爐內(nèi)得不到有效的吸收利用，導(dǎo)致后續(xù)排渣系統(tǒng)冒煙現(xiàn)象，給環(huán)保工作帶來很大壓力。同時，由于螢石水分不符合系統(tǒng)要求，使設(shè)備在運行當中首當其沖，深受其腐蝕，不能充分發(fā)揮固有的效能，縮短使用壽命，增大工作檢修任務(wù)，而檢修又總是交在叉作業(yè)中進行，降低了安全系數(shù)。

5 解決辦法

我們的產(chǎn)品在如今嚴酷的市場中要有一席之地，必須具備競爭優(yōu)勢—低廉的成本，這就需要從源頭上解決問題，那就需要使用符合工藝要求的原材料，以控制生產(chǎn)成本、保證設(shè)備使用壽命。

2015年11月公司螢石烘干系統(tǒng)經(jīng)過改造投入了運行，烘干了濕粉螢石4595t。由于人員有限，上料存在不均勻現(xiàn)象，烘干后螢石水分存在大氣大落，但基本能保持在要求的范圍之內(nèi)，且在投用后，生產(chǎn)以來居高不下的煙酸消耗也有所下降。

如果干粉螢石經(jīng)過烘干爐烘干，進一步降低其水分，對后續(xù)設(shè)備、操作、環(huán)境保護有一定的實際意義。

6 結(jié)束

通過以上分析，螢石水分在生產(chǎn)中的影響比較大。因此，在實際的生產(chǎn)中，通過控制原材料質(zhì)量從根本上解決問題，使用烘干螢石以控制螢石水分。

[1] 無機化學(xué)教研室.無機化學(xué)[M]．高等教育出版社，2001.

[2] 曠昌.氟化鋁工藝[M]．冶金工業(yè)出版社，2008．

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