酸透明度影响分析报告.docx
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酸透明度影响分析报告
公司自产98%酸透明度影响因素分析报告
技术部
1前言
从2008年底开始，我司所产的98%酸装入酸罐储存过程中出现透明度下降，并出现98%白色乳浊状，严重影响98%酸的市场销售。
此现象的出现的过程是：
从制酸车间工艺末节成品管道取的98%酸首先进行透明度检测，透明度值在80%~100%范围，符合客户质量要求并和满足客户需要；当从成品管道进入成品酸罐储存后，成品经过一至两天的储存，98%硫酸透明度明显下降，再过上一定周期，98%酸呈现乳浊状，透明度基本为零。
这种现象从去年年底持续到今天，使98%硫酸销售渠道受阻，到目前的滞销状况，公司现在没有找到解决办法前只能暂停生产98%硫酸，只生产没有没受影响的92.5%硫酸。
公司市场部酸库工作人员反映的基本情况是：
酸库储存98%硫酸的酸罐酸泥比先前增大，清理频次加大。
透明度影响98%质量情况出现后，我司组织了相关的技术人员进行98%硫酸质量分析会，初步确定影响透明度因素是悬浮在98%硫酸中的硫酸亚铁物质，此物质也是酸罐中出现大量酸泥的主要成分。
为何出现如此多的酸泥，一直没有找出合理的解释，也对后续解决此问题无从下手。
现技术部根据公司的要求对此项课题进行立项，开展系统的实验工作，找出影响透明度的主要因素，并提出相关的建议。
2浓酸中溶解二氧化硫的测定
2.1实验
按照中心化验室测定锌精矿硫含量的现成检测设备及基本原理，拟定了此次浓硫酸中溶解二氧化硫含量的测定。
实验步骤：
空气压缩机产生的空气，经过几道干燥除湿后，在室温条件下，鼓入浓硫酸瓶中，瓶中进气管管道浸没在浓硫酸液面下，出气管则在液面之上，最后末端是一支盛有混合指示剂与双氧水水溶液的收集瓶。
通过标准碱液对收集瓶中的酸进行滴定，最后依据消耗的滴定液进行计算。
2.2原理
H2O2+SO2=SO3+H2O
SO3+H2O=H2SO4
H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
双氧水配制:
V双氧水：
V蒸馏水=1：
19
指示剂：
甲基橙、次甲基蓝混合指示剂。
氢氧化钠浓度0.1mol/L。
2.3、结果与讨论
2.3.1取自酸罐98%酸加双氧水鼓气实验
表1不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
35
40
50
60
70
80
VNaOH/ml
0
4
6.9
8.6
9.2
9.7
10
10.1
10.1
注：
所用98%酸为自产，且取自酸罐，体积为300ml，质量为546g（天平称量所得）
2.3.2取自酸罐98%酸未加双氧水鼓气实验
表2不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
30
40
VNaOH/ml
0
2.7
4
4.3
4.3
注：
同上
由实验表1、表2可以看出实验进行一段时间后滴定液的消耗将不再发生变化，说明试验进行到一定周期后，浓硫酸中溶解的气体物质均被完全施放出来，且最后再无酸性气体物质鼓出来。
因为设计此实验方案的目的是担心在鼓气过程中可能有酸雾被带出，故因而设计了一个酸雾背景值的空白实验，即没有添加双氧水的实验为空白参考实验。
通过实验1、2的结果看到，鼓气实验经过一定周期后，两个实验最后都显示没有酸雾再鼓出的可能，从这现象较明确地表明，鼓气实验并不会有硫酸酸雾或三氧化硫雾气鼓出来，假如有酸雾鼓出则应该不会出现最后滴定液不变化的现象。
因此，实际空白实验所得出的结论是二氧化硫溶于水所表现的酸性。
根据实验一数据算出所测二氧化硫的总量为64.64mg，所以二氧化硫在酸中的浓度为215.47mg/L，硫酸中含二氧化硫所占比例为0.01183%。
后续还分别对公司自产的92.5%酸和外购分析纯的浓硫酸进行了对比考察实验，结果如下。
2.3.3取自酸罐92.5%酸加双氧水鼓气实验
表3不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
35
40
50
60
70
80
90
100
110
VNaOH/ml
0
5.6
8.8
11.7
13.9
15.8
17.0
17.6
18.4
19.1
19.6
19.6
注：
所用92.5%酸为公司自产，体积为300ml，质量为540g（条件同上）
2.3.4取自酸罐92.5%酸未加双氧水鼓气实验
表4不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
35
40
50
60
VNaOH/ml
0
4.0
6.8
7.2
7.8
8.0
8.0
注：
同上
由实验三、四的实验现象与实验一、二一致，鼓气一定周期后滴定液的消耗固定不变，也很好验证了酸雾在鼓气过程并没有出现。
根据实验数据算出溶液二氧化硫的总量为125.44mg，二氧化硫在酸中的浓度为418.13mg/L，所占比例为0.02322%。
2.3.5分析纯98%硫酸加双氧水鼓气实验
表5不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
VNaOH/ml
0
0.1
0.1
注：
所用分析纯酸体积为300ml质量为546g（同上）
由实验五可以看出，滴定液消耗量很小，并且实验在较短的时间内就出现滴定液消耗不变，可见外购分析纯中的二氧化硫含量非常低。
根据实验数据计算出所测二氧化硫的总量为0.64mg，二氧化硫在酸中的浓度仅为2.13mg/L，所占比例为0.00012%，相比公司自产98%和92.5%中二氧化硫的含量，可以认为分析纯中二氧化硫含量可以忽略不计。
2.3.6取自制酸干吸工序98%酸（室温）鼓气实验
表6不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
35
40
50
60
70
VNaOH/ml
0
5
7.1
8.8
9.5
10.1
10.9
10.9
酸重：
531.1g（300ml）
从以上数据可以得出干吸98%酸中二氧化硫的含量为：
0.01314%（232.5mg/L）。
2.3.7取自制酸干吸工序98%酸预处理后鼓气实验
此次预处理条件是将酸在电炉上加热至70℃，后自然冷却至室温再进行鼓气测定二氧化硫。
实验结果如表中所示。
表7不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
VNaOH/ml
0
2.4
2.4
酸重：
529.2g（300ml）
从以上数据可以计算出干吸98%酸加热至70℃时，再冷却后，酸中的二氧化硫含量从0.01314%（232.5mg/L）下降到0.0029%（51.2mg/L）。
2.3.8齐华公司92.5%酸鼓气实验
为了对比外公司所产成品硫酸中二氧化硫的含量，市场部从本地另一家有硫酸成品销售的厂家齐华公司采集了样品，现进行了二氧化硫含量的测定，结果如下表所示。
表8不同时间段内消耗的滴定液体积变化表
时间/min
0
10
20
30
VNaOH/ml
0
0.5
1.2
1.2
酸重：
137.4g（80ml）
从实验数据可以计算出齐华公司所产92.5%酸的二氧化硫含量为仅为0.00559%（96mg/L）。
明显比我公司所产92.5%酸中二氧化硫的含量低。
同理可以推断该公司所产的98%硫酸的二氧化硫含量比我司的低。
2.3.9浓酸中各离子含量的检测结果
表9浓酸中几种阴阳离子含量分些结果
元素
H2SO4
（%）
Fe
（%）
Cr
（%）
Mn
（%）
As
（%）
Hg
（%）
F
（mg/L）
Cl
（mg/L）
98%酸
97.87
0.0025
<0.0001
<0.0001
<0.0001
0.0001
1.26
27.47
92.5%酸
94.05
0.004
0.0001
<0.0001
<0.0001
0.0002
1.00
24.73
分析纯
97..21
0.0004
<0.0001
<0.0001
<0.0001
<0.0001
0.89
13.74
从检测结果数据可以发现，这几种酸中所含的铬、锰、砷、汞量都很低，并没有较明显的差距。
铁含量则分析纯含量最低，自产98%酸次之，自产92.5%最高；阴离子氟含量也相差不大；只有氯杂质量出现了自产酸比外购分析纯酸中含量高出一倍。
从分析结果可以看出，三种样品中氯含量均高于10mg/L以上，在杂质范围内，均属于高含量的杂质，故此差异不好断定其影响自产98%硫酸的透明度因素。
2.4小节
对各浓酸中所含二氧化硫含量的测定结果表明：
分析纯98%硫酸含量最低为0.00012%（2.13mg/L）；齐华公司所产的成品92.5%硫酸的含量也仅为0.00559%（96mg/L）。
自产92.5%硫酸（取自酸罐）中含二氧化硫为0.02322%（418.13mg/L）；自产（取自酸罐）中含二氧化硫为0.01183%（215.47mg/L）；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，表明同等条件下92.5%酸比98%酸溶解的二氧化硫更高。
与外公司所产硫酸相比，我司产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%（232.5mg/L），经过加温到70℃，然后马上自然冷却预处理后，此酸中含二氧化硫为0.0029%（51.2mg/L）。
表明预处理后，溶解于酸中的二氧化硫已被解吸释放出去。
二氧化硫含量已下降了4.5倍以上。
其它金属杂质与分析纯样品杂质含量基本一致，自产硫酸中氯含量高出分析纯样品一倍，但并不好断定如此差异会影响自产98%硫酸的透明度，因此可以排除硫酸中这部分杂质元素对硫酸透明度的影响。
3铁质罐储存自产98%硫酸实验
所做实验为了更好地与现场相结合，实验结果可靠和真实，技术部选择了与酸库酸罐材质一样的材料，委托机修车间加工了三个φ10cm×15cm的圆柱铁罐进行实验。
铁罐首先进行清洗，然后用碱除污，烘干冷却后开始储酸实验。
端口用垫塑胶膜石膏板做盖，罐体如图1所示：
图1自制铁质酸罐示意图
实验所用的各种浓酸透明度比较，如图2中标签所示。
其中乳浊状透明度较差的98%酸采自酸罐内。
92.5%也采自酸罐，另一98%酸则采自干吸出口。
图2实验选用的几种浓酸表观透明度
这几种酸从透明度进行比较可以看出，分析纯98%酸透明度最高，92.5%酸次之，干吸98%酸由于悬浮少量黑点物质，透明度受一定的影响。
透明度最差的罐体采集的酸遍布白色乳浊悬浮物，透明度几乎为零。
3.1铁质酸罐24小时钝化
用三种不同酸对实验用酸罐进行了钝化实验，钝化实验持续了30个小时，分别是92.5%酸，采自干吸的98%酸，分析纯98%酸。
30小时后，将酸从罐体倒入玻璃烧杯中。
其中倒完酸后，罐体内的表观形貌分别见下图。
图3为干吸98%酸钝化的罐体，将酸倒出后，发现罐壁上有明显的白酸泥附着物，相比图4中储存92.5%酸罐壁上并无明显的酸泥出现。
可见在钝化期间，公司自产98%酸上就开始出现了酸泥。
图3干吸98%酸钝化罐体内表观形貌
图492.5%酸钝化罐体内表观形貌图
图5为罐体钝化后倒出的几种浓酸，从图中很明显看到，三种浓酸中都有三价铁锈般的褐黄色体，这个比较容易推断是钝化过程中部分铁锈溶解于浓酸中所致。
三种浓酸体进一步对照发现，中间的98%酸明显带有白色絮状体，并掩盖部分褐色，透明度明显较差。
其它两种酸体虽然带有颜色，但透明度相比干吸98%酸明显较高。
图5钝化罐体倒出的几种浓酸（左、92.5%，中、98%，右、分析纯）
3.2罐体储酸实验
将三种不同的酸分别是分析纯98%酸，干吸98%酸，热处理干吸98%酸（在电炉中加热到65℃）倒入三个罐体中，储存了56小时后
图6罐体储酸实验透明度状况对比
倒出，三种酸体的表观透明度见图6所示。
从图6可以看到，三种酸体还是有褐色出现，这与铁罐体钝化不足引起的。
但三种酸体都有褐色背景的条件下，冷98%酸中已经出现了混浊，而热处理98%酸则未出现混浊现象，分析纯98%酸的透明度最好。
在实验过程中发现，分析纯98%酸在罐体内就是透明清澈，肉眼可见到罐底。
钝化实验与储存酸实验可以较好推断，影响我司98%酸透明度下降的主因就是酸体中富含二氧化硫所导致。
外公司所产透明度较好的98%酸中所含二氧化硫明显比我司酸中低；另外本实验结果也与公司酸库实际现象一致，即同等生产条件下，92.5%酸透明度明显比98%酸高，在储存中，92.5%酸不会出现透明度下降的情况。
通过对相同批次98%酸样品进行预处理实验发现，加热预处理后的98%酸，由于二氧化硫的明显下降，对酸罐的腐蚀率也明显降低，储酸实验结果印证酸体不会出现透明度下降的情况。
为了进一步验证二氧化硫溶解在浓酸中导致腐蚀罐壁，硫酸亚铁酸泥增多，酸体透明度下降的主要因素和现象，下面还继续进行了用分析纯98%酸中鼓入二氧化硫气体后对铁质材料的腐蚀实验。
3.3分析纯98%酸鼓入二氧化硫实验
本实验是用亚硫酸钠滴入硫酸的气体发生器制备二氧化硫，制备的二氧化硫气体首先用浓硫酸干燥水分，再鼓入分析纯98%酸体中，其中浓酸中浸没了几颗铁质螺钉（已做除锈处理），并附带一参考空白实验酸体。
发生器产生的气体完全可以使浓酸溶解或吸附的二氧化硫达到饱和。
实验过程中发现，通入二氧化硫气体并不会马上产生明显的腐蚀铁材料的现象，有少量的气泡出现。
当此溶液静置5天时间后，鼓入二氧化硫气体的酸瓶出现铁质腐蚀溶解情况，酸体呈现了黄褐色，见图7所示。
图7分析纯浓酸鼓二氧化硫气体反推实验
（左一：
空白瓶，左二：
实验瓶，右一二：
气体发生器）
此实验进一步反推验证了二氧化硫对铁质材料具有较强的腐蚀作用。
从而说明浓酸中溶解较高的二氧化硫将会对铁质酸罐产生腐蚀，产生过多酸泥，将影响罐中酸体的透明度，并导致酸体成为乳浊状，大大影响98%酸的表观质量。
4结论及建议
4.1结论
通过技术部设计的一系列实验方案，并付诸的实验及结果表明，影响公司自产98%酸透明度的主要因素就是酸中溶解的二氧化硫浓度较高所致。
二氧化硫致透明度下降的机理将会在后期工作中进一步说明。
4.2建议
建议一：
焙烧制酸车间对制酸过程中出现浓酸中溶解二氧化硫过高的情况进行查找问题，这样可以根本上解决98%酸透明度下降的问题。
建议二：
市场部酸库采取对储存98%酸的罐体进行加热处理（暖气管道通蒸汽加热至60℃~70℃范围内，排走大部分溶解的二氧化硫），并预留排气的口子，这样可以大大改善98%酸透明度下降的情况。
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