高锰酸钾的作用

陈先祎

[摘 要]高锰酸钾生产中，硫酸盐杂质含量是影响高锰酸钾产品质量的关键控制指标之一，其含量高低决定着产品质量等级、合格与否的一个重要因素。本文分析探索了根据硫酸盐的溶解度特点，采取措施，优化了降低硫酸盐杂质的过程控制，降低电解后液、苛化后液、结晶后液中硫酸盐的含量，确保了产品质量，取得预期效果。

[关键词]硫酸盐 原料 溶解度降低含量

中图分类号：TM821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0268-01

高锰酸钾生产是属连续性生产、工艺复杂、精准控制且流程长，过程质量控制环环相扣。根据GB/T 1608-2008标准硫酸盐含量是高锰酸钾产品主要技术指标之一（以SO42-计）：优等品SO42-≤0.05%、一等品SO42-≤0.1%，它含量的高低是影響产品质量的一个关键因素。所以，控制硫酸盐的含量是高锰酸钾生产工艺流程中的一个重要环节。生产系统中硫酸根离子主要来源有生石灰和氢氧化钾两种必需原料。高锰酸钾生产体系中硫酸盐杂质是经一定周期生产循环富集，达到一定含量而影响产品质量时，务必采取降低体系硫酸盐含量控制措施，确保产品质量。

一、降低体系杂质硫酸盐生产原理及设备设施

1、降低（除）体系杂质生产原理

根据混合物中的除杂原则和几种物质的化学特性，利用过滤、萃取等物理方法或添加新物质的化学方法将混合物中的几种物质分开而分别得到较纯净或相对纯净物质的方法。

（一）、降低（除）杂的原则是：

（1）不增：即在除掉原杂质的同时不能引入新杂质；

（2）不减：即被提纯的物质不能减少或改变，一般所选试剂只与杂质反应，不与被提纯物质反应；

（3）易分：即操作简便易行，被提纯的物质与杂质易于分离除去；

（4）最佳：即最好在除去杂质的同时能增加被提纯物质的量。

（二）、物理方法：在化工生产行业中，根据溶液中两种或多种物质的溶解度在不同浓度或温度下具有较大差异的特性，利用蒸发浓缩或冷却结晶的方式将其中一种或多种逐一分离，而达到降低（除）杂质的目的。

（三）、化学方法：利用该物质的化学特性，加入与之发生化学反应且不引入新杂质的另一种物质，反应后生成容易分离或萃取的新物质，分离或萃取即可达到降低（除）该杂质在体系中的含量。

高锰酸钾生产体系中，利用K2MnO4、KOH、K2CO3与硫酸盐在一定浓度的溶液中溶解度互不相同的性质，将硫酸盐率先分离开来，得到相对较为纯净的溶液，供蒸发系统继续使用，得到的混合硫酸盐晶体由苛化处理回收。

2、降低体系杂质生产装置

1台90m2的正压蒸发器、7台固液分离压滤机及若干锥型储桶、泵、抽滤槽、空气压缩机、石灰储槽等设备设施。

二、降低体系杂质硫酸盐效果差的原因分析

（一）、原料氢氧化钾、生石灰及体系溶液中硫酸盐含量（以SO42-计）。

1、原料氢氧化钾中硫酸盐含量：

现行使用的原料氢氧化钾中硫酸盐0.50～1.22%，已超出GB/T 1919-2014规定硫酸盐以（SO42-ω/%）计≤0.05的标准。由于该原料的特殊性，不可能在使用前进行预处理，只能在生产流程中循环累积到一定量时，根据检测结果集中处理。

2、生石灰（石灰现溶现用模式）。将生石灰溶解并与体系的K2CO3晶体苛化反应一定时间，利用压滤机固液分离后，所得苛化后液中硫酸盐杂质含量（以SO42-计）为11.95～16.00g/l。

此过程涉及的化学反应有：CaO+H2O=Ca（OH）2

K2CO3+Ca（OH）2=2KOH+CaCO3↓

Ca（OH）2+K2SO4=CaSO4↓+2KOH

在此硝化和苛化过程中

a、生成硫酸盐的絮状物还未完全达到沉淀的条件，在压滤固液分离操作洗渣时大部分伴随苛化后液进入生产体系中；

b、硝化过程短，絮状物包裹生石灰表面，阻止一步硝化，进入下一道工序的石灰渣量大，造成生石灰利用率低下；

c、压滤出的苛化后液即刻进入生产体系中使用，伴随苛化后液进入的杂质没有更好地在储桶内进行沉降。

3、生产体系中电解后液和结晶后液硫酸盐的含量

由于原料带入和体系溶液的循环使用，溶液中硫酸盐富集到一定浓度必会引起产品质量等级下降或不合格。生产体系运行一定时间后，对电解后液和结晶后液进行检测。检测结果显示电解后液中SO42-（g/l）的平均含量为14～18g/l、28～32g/l，已远超出该生产工艺限值。

由检测操作和监测单元可以看出：检测操作处于被动模式，即控制的硫酸盐 （以SO42-ω/%计）超标时，引起产品质量等级下降或不合格时才进行检测，检测相对滞后。

4、利用正压蒸发降低体系中硫酸盐时，溶液浓度控制在28°Be′，利用抽滤槽过滤硫酸盐晶体，溶液直接进入负压蒸发器进行三钾分离。在此过程中，溶液处于流动翻滚状态，大部分硫酸盐晶体伴随溶液进入负压蒸发器内，继而进入后续工序，完全没有达到预期降低体系中硫酸盐含量效果。

三、采取降低生产体系溶液中硫酸盐的方法和工艺参数调整

1、严格按GB/T 1919-2014要求采购原料氢氧化钾。

2、改变生石灰用料方式，增加石灰的利用率。将生石灰提前12小时以上进行硝化反应，增加硝化反应时间，尽可能地使生石灰溶解和硫酸盐絮状物得以沉降沉淀。

3、压滤出的苛化后液在储桶内必须静置6-8h，使压滤过程中进入苛化后液的各类杂质充分沉降。

4、改变苛化后液进入体系模式。苛化后液不再进入蒸发系统，用作氧化物料的溶解溶液。

5、完善对体系中硫酸盐的检测监控。增加或按时对储桶内电解后液、苛化后液中硫酸盐含量（以SO42-计） 化验监测频次。

6、严格监测结晶后液的硫酸盐含量（以SO42-计），每日根据监测结果适时选择更换或继续使用处理结晶后液。

四、采取措施后取得的效果

1、原料氢氧化钾中硫酸盐含量（以SO42-计）得以控制，由0.50～1.22%降至≤0.05%，符合生产需要。

2、改变生石灰使用模式和苛化后液静置后，进入体系中硫酸盐含量（以SO42-计）由11.95～16.00g/l降至5.67～7.2g/l之间，使体系硫酸盐含量得到有效控制。

3、苛化后液用以溶解氧化物料，硫酸盐可以和氧化物料中一些物质反应形成不溶物，经压滤机压滤后分离。

4、完善电解后液和结晶后液中硫酸盐含量的监测，提升了产品质量的合格率2-3个百分点，确保产品合格率

5、压滤机压滤静置养晶液后，固体物质中硫酸盐含量（以SO42-计）高达44.78～50.58%。达到了降低高锰酸钾生产体系中硫酸钾含量的目的。

五、结语

通过相关措施改进实施后的数据看，电解后液溶液中硫酸盐含量（以SO42-计）已小于10g/l；结晶后液中硫酸盐含量（以SO42-计）已小于24g/l；由生石灰带入体系溶液中的硫酸盐含量（以SO42-计）降至5.67～7.2g/l；确保产品合格率≥99%以上。

由于高锰酸钾产品控制指标因素较多，要确保产品质量为优等品时，必须将“水不溶物、Cl-” 等指标联动因素考虑其内。

参考文献

[1] 《职业技能培训教材（无机反应工）》、《无机化学》.

[2] 《高锰酸钾生产基础知识》.