第九章化工生产分析§9.1硫酸生产分析一、概述硫酸是许多工业的重要原料，在国民经济中占有重要地位。在硫酸生产中，分析的主要对象是原料矿石（硫铁矿和硫精矿），炉渣，中间气体及成品硫酸。主要项目有：原料矿石中有效硫和水分的含量，砷、氟的含量，矿渣中有效硫含量，净化前后，转化前后以及吸收后气体中的二氧化硫，三氧化硫含量，成品硫酸的质量。二、原料矿石和炉渣中硫的测定硫铁矿（其主要成分为FeS2）还有少量单质硫在焙烧时产生二氧化硫，这一部分硫称为有效硫。它对硫酸生产有实际意义。一部分硫以硫酸盐形式存在，不能生成二氧化硫。有效硫和硫酸盐中硫之和称为总硫。在硫酸生产分析检验中，主要测定硫铁矿及残留于炉渣中的有效硫。由于在焙烧过程中可能有部分的有效硫转变为硫酸盐，致使有效硫烧出率的计算结果发生偏差，所以还定期测定总硫。(一)有效硫的测定试样在850℃空气流中燃烧，单质硫和硫化物中硫转变为二氧化硫气体逸出，用过氧化氢溶液吸收并氧化成硫酸，以甲基红—亚甲基兰为混合指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定即可计算有效硫含量。反应式为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2↑SO2+H2O2H2SO4H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O仪器和装置如图9-1所示。有效硫的质量分数按下式计算：1000(S)21(S)××⋅=mMVcω式中c—氢氧化钠标准滴定溶液的浓度，mol/L；V—氢氧化钠标准滴定溶液消耗体积；mL；M(S)—硫的摩尔质量，32.07g/mol；m—试料的质量，g。产品质量检验分析可以采用炉温至850℃时进样,并在此温度下,保持10~15mm进行测定；试样准备时用玛璃研钵磨细并全部通过100目筛，再于100～105℃下烘干1h后使用。（二）总硫的测定图10-1有效硫含量测定装置示意图1.装有粒状氢氧化钠和无水氯化钙的气体干燥塔；2.转子流速计；3.管式电炉；4.锥形瓷管；5.高温计及热电偶；6.瓷舟；7.去离子水贮瓶；8、21、22、23.二通旋塞；9.冲洗支管；10.吸收瓶；11.气体洗涤器；12.分液漏斗；13.碱式滴定管；14.氢氧化钠标准滴定溶液贮瓶；15.装有烧碱石棉气体净化瓶；16、17、18.玻璃珠滴液开关；19.碱液排放管；20.抽气管；24.废液贮瓶（兼作缓冲瓶）测定总硫通常采用硫酸钡重量法。分解试样的方法有烧结法和逆王水溶解法。1．烧结分解—硫酸钡沉淀重量法1.1方法原理试样中FeS2与烧结剂Na2CO3+ZnO混合，经烧结后生成硫酸盐，与原来的硫酸盐一起用水浸取后进入溶液。在碱性条件下，用中速滤纸滤除大部分氢氧化物和碳酸盐。然后在酸性溶液中用氯化钡溶液沉淀硫酸盐，经过滤灼烧后，以硫酸钡的形式称量。1.3分析步骤称取0.1g~0.2g硫铁矿试样或0.5g~1.0g矿渣试样,精确至0.0001g，置于瓷坩埚中，加入3~6g烧结剂，仔细混匀，表面再覆盖一薄层烧结剂。置于低温马弗炉中，逐渐升温至700~750℃灼烧1.5h。取出，冷却后放入300mL烧杯中，用热水浸取熔块洗净坩埚，液体总体积约150mL。煮沸5min，用中速滤纸过滤。用Na2CO3溶液洗沉淀3~4次（每次约10mL），再用热水洗7~8次，直至无SO42-，此时滤液的总体积约270~300mL。加入甲基橙指示剂3滴，用盐酸溶液（1+1）调到溶液变成橙色后过量5~6mL，煮沸5min至出现大气泡。趁热滴加BaCl2溶液（开始时以2~3滴/s速度，以后逐渐加快），10~15mL，盖上表面皿，保温陈化4h或静置过夜。用慢速滤纸倾泻法过滤，热水洗涤至无氯根。用850℃下恒量后的瓷坩埚进行灰化，并于850℃的马弗炉中灼烧至恒量（两次质量差小于0.0005g）。将称量结果代入下式计算式样中总硫的质量分数：mm1374.0)S(1×=ω式中m1—灼烧后BaSO4g的质量，g；m—试料的质量，g；0.1374—硫酸钡对硫的换算系数。2．逆王水溶解法2.1方法原理试样经逆王水溶解,其中硫化物中的硫被氧化生成硫酸,同时硫酸盐被溶解,其反应为：FeS2+5HNO3+3HCl＝2H2SO+FeCl3+5NO↑+2H2O为防止单质硫的析出，溶解时应加入一定量的氧化剂氯酸钾，使单质硫也转化为硫酸。S+KClO3+H2O＝H2SO4+KCl用氨水沉淀铁盐后，加入氯化钡使SO42-离子生成硫酸钡沉淀，由硫酸钡质量即可计算总硫含量。试样溶解时，温度过高，逆王水分解反应快，对试样的溶解和氧化作用会降低。所以，应在不高于室温的条件下使溶解及氧化反应缓慢进行。如果在短时...
