王贺瑞

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305)

0 引言

纯碱即碳酸钠，化学品纯度多在99.5%以上。属于盐类，不属于碱类，也被称为碱灰或苏打，属于重要有机化工原料，在化学工业、轻工日化以及建材等领域有着广泛应用。同时其在酸类中和、生活洗涤以及食品加工等领域也有着不可忽视的作用，应用价值较为突出。实施纯碱生产时，可能会因为生产反应而产生一定量的铁，如果没有及时对铁展开消除处理，会对最终产品品质产生直接影响，所以实施除铁处理是极为重要的。

1 纯碱生产方法

目前较为常见纯碱生产方式主要有联合制碱法、天然碱加工法以及氨碱法三种，其中氨碱法应用规模相对较大，生产工艺有百年之久，不仅工艺技术较为成熟，且技术生产可靠性较为理想，深受广大生产企业所认可。运用氨碱法实施纯碱生产时，会按照生产目标逐步展开盐水精制、盐水吸氨、碳化以及过滤等化工单元操作。所使用的原材料，以氨、石灰石以及食盐等材料为主。

由于现代纯碱生产所使用设备主要以碳钢材质以及铸铁材质为主，在母液进入到设备之后，会和管道、设备产生电化学反应，形成腐蚀，产生铁离子。所形成的铁离子也会进入到母液内，会在空气作用下，形成三氧化二铁，影响最终产品纯度，所以需要在实施生产时，做好除铁操作。

2 纯碱生产中的硫化物除铁工艺

母液除铁常见硫化物添加剂，主要以硫化氢气体、硫化钠溶液两种为主。

2.1 硫化氢气体

(1)该添加剂添加位置主要分为二类：第一，母液吸氨完成后实施添加；第二，在二氧化碳压缩机入口位置添加。运用硫化氢实施除铁处理时，需要明确，因为气体在水中无法实现完全电离状态，所以可将硫化氢混合到二氧化碳气体管线之中，通过将二氧化碳压缩气注入到系统中的方式，完成后续除铁操作。整体处理过程较为简单，但却存在着几个方面的问题：①二氧化碳的加入会使母液出现碳酸化状况，铁会和同时进入的H2S发生反应生成FeS，在反应过程中大量FeS会随着重碱带出，在经过煅烧之后，会出现红碱，导致纯碱产品出现铁含量过剩问题；②在管道以及设备中所存在的硫化物结晶沉淀处理难度较大，可能会造成管道堵塞，会对正常生产形成直接影响，这对于检修工作开展而言是极为不利的。所以在系统中，需要对母液予以科学保护，应保证金属表面S2-浓度可以达到相应标准要求，并要做好二氧化碳内H2S含量控制。

(2)因为硫化氢是弱电解质，而水溶液中主要以H+、HS-离子为主，所以其会逐渐呈现出酸性，但其中的S2-离子数量是非常有限的。将气体添加到母液中生成硫化氢水溶液，可通过对母液自身碱性特性的运用，实现对电离产生H+离子的中和，可对HS-离子生成S2-离子形成有效促进。

(3)例如通过对合成氨副产品硫化氢混合气的运用，可将母液中的铁离子以沉淀方式，经由在澄清桶中的沉淀，直接排出到母液之外，可有效规避硫化物结晶堵塞管道问题。能够在减少母液中铁含量的同时，保证产品纯度。

(4)将硫化氢在澄清桶前加入到母液中，可实现对生产成本的有效管控，防止固相硫化钠中杂质进入到系统之内，可对产品质量形成有效保护。在气相充满全部设备之后，会在设备内部形成保护硫膜，能够达到有效降低设备腐蚀问题发生可能性的目标。目前该问题应用还存在着一定问题：①硫化氢属于危险性化学物品，具有一定毒性，爆炸下限在4.3%左右，可能会在使用时预埋下安全隐患；②运用合成氨副产品会使硫化氢含量出现变化，会对硫化处理效果形成影响；③因为硫化氢还原特性较为明显，在与空气接触过程中会产生氧化反应。此时会出现两种情况，第一被氧化成单质硫物质，会使母液浊度出现增高状况；第二，被氧化成硫酸根，最终生产产品中存在硫酸盐。

(5)运用硫化氢气体实施除铁处理时，需要注意以下几点：①气体会对碳钢管道形成严重腐蚀，对一些不锈钢材质，像铬18镍12钼奥氏体不锈钢管等腐蚀性较为理想，腐蚀率在0.1～0.4左右；②该气体属于高度危险物质，所以在使用时需要格外小心，为防止出现气体泄漏问题，需要在可能泄漏的地点安装有毒气体报警器，以便在气体浓度达到相应上限时，及时发出警报，通知有关部门展开处理，以防造成重大事故；③添加氨副产品时，需要对混合气体内混合气流量以及H2S含量展开实时监测，应保证加硫量稳定程度，防止因流量不稳问题使得系统铁指标出现浮动；④保证设备、管道密闭性能，降低硫化氢和空气之间接触可能性，科学对硫酸盐、单质硫产生量展开控制。

2.2 硫化钠溶液

(1)在加入硫化氢气体，出现母液加硫运行不理想状况时，此时会改用硫化钠溶液，以防出现系统铁指标波动幅度较大的问题。在具体实施加硫处理时，会按照除铁反应需求，在市场中购买硫化钠固体，并经过溶解处理后形成硫化钠溶液，逐步添加到母液之中。一般溶液添加位置多以母液吸氨后位置为主。硫化钠溶液在母液中的作用机理和硫化氢加硫工艺路线基本相同，会通过反应生成FeS等沉淀物，并经由澄清桶将沉淀物质排出。由于硫化钠溶水特性较为明显，可在水中达到完全电离出S2-离子的效果，所以需要做好加硫量控制，以求达到最佳除铁目标。

(2)添加硫化钠溶液处理方式相对较为成熟，但在具体实施处理时还是存在着一些不足之处，需要引起足够重视：①因为硫化钠是由硫酸钠处理之后得到的，在生产工艺影响之下，可能会因为溶液内杂质量过多的状况，并不利于成品质量；②液相硫化钠的使用会受到液体作用空间的约束，无法完全在母液中得到运用，硫膜化反应结果可能会出现与预期目标存在差距的状况；③在增加液体用量时，产品可控空间也会随之缩小，当硫化钠添加到一定数量时，可能会出现多余硫化钠进入到后续系统中的状况，煅烧炉中的炉气会包含大量二氧化硫以及硫化氢气体，在系统中，硫化氢会处于持续性循环的状态，会对纯碱质量产生直接影响；④在碱性环境中，硫化钠溶液会释放出一定量的硫化氢，不仅会使硫分受到影响，同时也可能会引发中毒问题，威胁生产人员生命安全。

(3)实施硫化钠溶液除铁处理工艺设计过程中，需要做好以下几点：①硫化钠会对碳钢管道形成严重腐蚀，建议使用铬18镍12钼奥氏体不锈钢管材；②在对固相硫化钠实施处理时，需要将固体物质放入到大约60℃的蒸汽凝水内，完成硫化钠溶液制备；③硫化钠含量大约为60%，在进行材料挑选时需要注意材料内杂质含量，尽量选择杂质含量较少物质，以防杂质对纯碱生产形成阻碍；④在对硫化钠中杂质实施处理时，可通过沉积方式排除部分杂质，做好硫化钠溶液处理，操作人员可通过对带锥形立式筒的运用，展开溶解处理，确保溶液中的杂质可以从锥底顺利排出，从而将杂质所造成的影响控制在最低；⑤按照多批次依次添加的方式，连续性展开硫化钠溶液添加，保证溶液和母液作用空间。

3 结语

通过本文对硫化物除铁相关内容的阐述，使我们对纯碱生产中的硫化物除铁方式有了更加清晰的认知。生产企业应明确，尽管硫化物除铁工艺具有一定优势，但其在实际应用时所存在的问题也是不可忽视的。企业以及有关研究机构应进一步加强对硫化物应用方式的研究力度，应通过反复试验确定保证硫分稳定性的方式方法，进而实现对除铁效率的切实强化，确保硫化物除铁工艺应用可以进入到新的阶段，可以为纯碱生产做出更多的贡献。