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第八章 化工生产及其产品分析 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。工业制硫酸-接触法 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。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。 叙永年产150万吨硫铁矿 (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+11O2=2Fe2O3+8SO2↑ SO2+ H2O2=H2SO4 H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 有效硫含量测定装置示意图 有效硫的质量分数按下式计算： 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。 （二）总硫的测定 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。 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＝2H2SO4+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。如果在短时间激烈的反应后，反应得过于缓慢，可以微微加热以促使反应完全。若过分加热，即使有氯酸钾存在，也会有单质硫析出（淡黄色，飘浮于溶液表面），一旦有单质硫析出，很难被氧化为SO42－离子，试验必须重做 硝酸钡，氯酸钡的溶解度较小，能与硫酸钡形成共沉淀而干扰测定，产生误差。因此，试样溶液必须反复用盐酸酸化和蒸干以除尽NO3-离子，还应该控制氯酸钾的加入量。 试样中总硫质量分数按下式计算： 式中 m1—灼烧后硫酸钡的质量，g； m—试料的质量，g； 0.1374—硫酸钡对硫的换算系数。 二、生产过程中二氧化硫和三氧化硫的测定 在硫酸生产过程中，焙烧炉出口气、尾气、厂房空气等气体中都同时存在二氧化硫、三氧化硫气体。测定焙烧炉气中二氧化硫含量可检验焙烧炉的运转情况。测定转化炉出口气体中的二氧化硫和三氧化硫的含量，即测定二氧化硫的转化率，也是检验转化炉运转是否正常的依据。不同的生产环节，两种气体的含量有较大差异，应视其含量的不同选择不同的测定装置、试剂浓度和取样量。 (一) 二氧化硫浓度的测定—碘淀粉溶液吸收法 1．方法原理 气体中的二氧化硫通过定量的含有淀粉指示剂的碘标准滴定溶液时被氧化成硫酸，反应式为： SO2＋I2＋2H2O ＝ H2SO4＋2HI 碘液作用完毕时，淀粉指示剂的蓝色刚刚消失，即将其余气体收集于量气管中，根据碘标准滴定溶液的用量和余气的体积可以算出被测气体中二氧化硫的含量。 气样中三氧化硫的体积分数?(SO2)按下式计算： 即 c—为碘标准滴定溶液的浓度，mol/L； V0—为碘标准滴定溶液的体积，mL； 21．89—为二氧化硫的单位标准体积，L／mol； V—为测量到的剩余气体体积（湿气），mL； V＝V2－V1 p和t—为当时的大气压强，kPa和温度，℃； pW—为温度t下的氯化钠饱和溶液的饱和蒸气压，kPa（与纯水有差异，为减小误差，数值可查表) (二) 三氧化硫浓度的测定 1． 方法原理 炉气通过润湿的脱脂棉球，三氧化硫和二氧化硫均生成酸雾而被捕集，用水溶解被捕集的酸雾，用碘标准滴定溶液滴定亚硫酸，再用氢氧化钠标准滴定溶液滴定总酸量。 SO3＋H2O＝H2SO4 SO2＋H2O＝H2SO3 H2SO3＋I