萤石与浓硫酸反应制备氢氟酸动力学研究

作者：杨旭 袁鑫 李育彪 谢顺昕 陈鹏 宋少先    单位：武汉理工大学 关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点试验室；武汉理工大学 资源与环境工程学院

关键词：萤石；浓硫酸；氢氟酸；转化率；动力学

摘  要：为解决采用伴生型萤石代替单一型萤石生产氢氟酸的技术难题，揭示了伴生型萤石与浓硫酸的反应机制及动力学规律。研究在不 同液固摩尔比和温度条件下单一型萤石和伴生型萤石与浓硫酸反应生成氟化氢的转化率。结果表明，单一型萤石产酸的最佳液固摩尔比和温度 分别为 1.25∶1 和 200 ℃，转化率为 97.5%；伴生型萤石为 1.50∶1 和 200 ℃，转化率为 84.5%。单一型萤石产酸反应符合界面化学反应控制模型， 而伴生型萤石产酸反应符合固相产物层内扩散控制模型。扫描电镜(SEM)结果表明，伴生型萤石与浓硫酸反应时存在严重的团聚现象并形成致 密的硫酸钙钝化层，阻碍了浓硫酸与未反应萤石内核的接触。本试验为伴生型萤石与浓硫酸反应生产无水氢氟酸提供了科学依据。