硝酸的制备方法

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

硝酸

[物化性质]

硝酸，分子式为HNO3，相对分子质量63.01，为无色透明液体。熔点-42℃，沸点83℃，密度1.5027g/cm3(250℃)。能与水以任何比例混合，具有刺激性和强烈的窒息性和腐蚀性。硝酸水溶液具有导电性，会灼伤皮肤。化学性质活泼，常温下能分解出二氧化氮。可与许多金属剧烈反应，是一种无机强酸和强氧化剂。市售稀硝酸含量49%，呈微黄色。发烟硝酸呈红褐色，液体，是强氧化剂，能使铝钝化，与有机物、木屑相混能引起燃烧。

[制备方法]

(1) 氨氧化法：

以铂为催化剂，将氨氧化为一氧化氮，再用空气与浓硝酸全部氧化为二氧化氮，然后用浓硝酸吸收，生成发烟硝酸，再经过解吸而得。或将氨氧化生成一氧化氮，再与空气中的氧作用生成二氧化氮，用水吸收得到稀硝酸。

(2)中国专利CN1113878A

此法是在氨氧化法的基础上进行改进。具体步骤有：采用含0%～60% N2(重量含量)的纯氧或富氧空气与后述循环回的富N2尾气及原料氨气混合，依次顺流流入串联的1～5个氨氧化焙烧炉中进行氨氧化反应，每个炉的出口气体温度为600～1000℃。此高温可用于产生蒸汽及发电。氧化后的气体与氧气或富氧空气混合氧化后，进入硝酸吸收塔，使气体中的大部分氮氧化物(50%～100%)转化为稀硝酸，吸收后的最终尾气经升温加压或被喷射吸引后返回氨氧化炉前与反应气体混合或返回氮氧化物吸收塔前与氮氧化物气体混合后循环使用。在生产过程中，气体氮的含量维持一定数值，以便使足够的富氮尾气返回氧化炉前与反应气体混合，消除由于使用富氧空气或纯氧而造成的爆炸危险。而当生产过程中气体氮的含量超过，上述一定数值即尾气量过大时，应排放部分吸收塔后尾气，以使气体的氮含量维持上述一定数值。

硝酸属于强氧化性酸，对大多数金属也有腐蚀作用。高浓度硝酸对金属有钝化作用。一般缓蚀剂容易被硝酸分解失效。现在最佳的硝酸专用缓蚀剂是Lam-5和Lam-826，缓蚀效果比其他缓蚀剂要好。硝酸主要用于清洗碳钢、不锈钢、铜、黄铜、碳钢-不锈钢组成的设备。硝酸可除去水垢、铁锈，对a-Fe2O3和磁性Fe2O3有良好的溶解力，去除氧化皮速度快，操作简单、水垢清除完全。一般硝酸清洗工艺见表8-3。

表8-3 硝酸清洗工艺

罗升等用硝酸清洗陶瓷过滤机的滤盘，并阐述和探讨了化学清洗机理，说明了硝酸、草酸在陶瓷过滤清洗过程中的作用，并解决了生产中碰到的清洗问题。滤盘的清洗是过滤循环中的关键步骤，每一块陶瓷板的过滤效率的高低取决于被过滤的物料是否最大限度地从陶瓷板的微孔中被清除干净。为了保持滤片的通透性，过滤机一般配有超声波和酸洗的联合清洗。采用约含1%的稀硝酸与反冲洗水同时清洗滤片，凡口铅锌矿采用此法联合清洗后，通过对出厂精矿水分分析可知，联合清洗效果非常有效，尤其对锌精矿。

占光全以3%～5%浓度的硝酸清洗液清洗蒸漂锅及料框等设备表面形成的蒸漂复合水垢，并对此浓度清洗液的腐蚀性进行测试。试验结果显示：除垢率达99%以上，效果明显，清洗液对蒸漂相关设备不产生腐蚀。

硝酸不稳定，遇光和热分解，放出二氧化氮。硝酸易溶于水，并放出热。浓硝酸是强氧化剂，且不论浓度大小，都具有氧化性，能使铁、铝、铬等易钝化的金属钝化。硝酸有强烈的腐蚀性，会引起人体皮肤灼伤，损害黏膜和呼吸道。会使含蛋白质的物质变成黄色的黄蛋白酸。

硝酸是三大重要的强酸之一，具有酸的共同性质。

用硝酸作为清洗介质的特点和应注意的事项如下：

(1) 由于它属于氧化性的强酸，除硅酸盐垢外，对其他各种锈、垢的反应速度大，因此溶垢快。

(2)硝酸在分解时产生新生态的原子氧，具有很强的氧化性，是常用的强氧化性酸，对许多金属基体的腐蚀严重。但是，在一定的浓度范围内，其氧化性又可使某些可致钝的金属钝化，不存在像盐酸那样会造成金属发生孔蚀和应力腐蚀的危险。必须根据其对不同金属的腐蚀行为，合理地选用。

(3) 硝酸的氧化性有利于把污垢中的许多有机物氧化、分解，使许多难溶的金属氧化物和盐溶解，而且溶解速度快。

(4)硝酸是挥发性酸，而且在光和热的作用下容易分解出二氧化氮、一氧化氮等气体，其毒性对人体和环境的污染较严重。

例如：

4HNO3→4NO2+2H2O+O2

因此，在实验室，硝酸应保存于深色容器中，在清洗作业中，硝酸应密闭贮存于阴凉避光处。

(5) 硝酸具有的强酸性、强氧化性、不稳定性、易挥发性等，增加了其清洗操作的危险性，应特别加以注意。

硝酸一般应用于不适合使用盐酸清洗的可钝化金属材料，例如，铝、不锈钢等材料的清洗。在工业清洗中，一般采用5%(质量)左右的硝酸溶液，适用于碳钢、不锈钢、铜与铜合金以及它们的组合件的清洗。

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