螢石水分對無水酸生產的影響

邸小惠，姬 偉

（1.白銀中天化工有限責任公司生產科，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的主要原料，通過理論和實際分析，總結了螢石水分在公司無水氫氟酸生產中對生產成本（設備）、環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，降低生產成本，對增強企業的效益、保護環境具有現實意義。

螢石水分；生產；影響

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

1 反應原理

液體硫酸和螢石反應生成氟化氫，同時排出副產品石膏，反應方程式如下：

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

第一階段在100～120℃的溫度下,生成HF氣體和反應中間體，稱為快速反應，在預反應器內完成。

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

2 進入反應爐物料（基本數據要求）

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

根據理論計算，如果硫酸（100%）和螢石恰好完全反應，則硫酸（100%）和螢石的配比為1.2564，實際生產中，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%，這就需要反應爐的反應效率達到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酸相關數據，見表1。

表1 相關數據

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

2）螢石水分對設備的影響。

無水酸的生產屬于高危生產，整個系統對生產設備要求要高，并且目前在無水酸生產過程中將原

有的混料器改為了預反應器，這樣改造后不僅提升了整個產能，而且大幅度的降低了整個生產成本，但螢石中的水分含量將直接影響到整個生產過程的反應和產出率。所以對相關的設備要求比較高，比如說導氣管、洗滌酸冷卻器都要求825合金、洗滌塔要求襯四氟等，無水酸的生產不僅對設備要求高，對生產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，但是對設備的影響是無法估量的。2015年本公司1-8月條線生產，八月3號線投產，主要設備影響見表2。

表2 設備影響

4 螢石水分對環境、安全的影響

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

5 解決辦法

我們的產品在如今嚴酷的市場中要有一席之地，必須具備競爭優勢—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，以控制生產成本、保證設備使用壽命。

2015年11月公司螢石烘干系統經過改造投入了運行，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，且在投用后，生產以來居高不下的煙酸消耗也有所下降。

如果干粉螢石經過烘干爐烘干，進一步降低其水分，對后續設備、操作、環境保護有一定的實際意義。

6 結束

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

[1] 無機化學教研室.無機化學[M]．高等教育出版社，2001.

[2] 曠昌.氟化鋁工藝[M]．冶金工業出版社，2008．

O482.31