氯酸钾的生产工艺技术及理化特性

氯酸钾的生产工艺技术及理化特性1.氯酸钾的生产工艺1.1我国氯酸钾典型的生产工艺是二步法。氯化钠溶液经电解得氯酸钠电解液，除漠后与氯化钾钾进行复分解反应。反应液经冷却结晶，固液分离得半成品，再经干燥、粉碎、包装得成品。母液经蒸发浓缩、盐析、溶盐后用于化盐。其化学反应方程式为：电解NaCl+3HQ 3HwtNaClD3+KCl KCID3+NaCl2也有的采用一步法生产氯酸钾。所谓一步法就是将氯化钾成盐水，直接进入电解槽是电解成氯酸钾溶液，再冷却结晶、分离干燥、得成品。其化学反应方程式为：电解 ■KC1+3HQ KCID什3H2f3还有化学法生产氯酸钾。化学法具有原料易得、工艺简单、能耗低的特点，但环境污染严重、消耗量大、成本高、经济效益差。它是作为平衡在氯碱生产过程中产生的氯氯尾气的一种办法，其化学主程式为：I6Ca(OH>2+6CL Ca<CD.O2+5CaCh+6H2OCMCID3}w+2KC1 2KCID汁CaCh或者是对用电石法生产聚氯乙烯的过程中产生电石渣的综合利用。其化学反应方程式是：IC.SD+HQ Ca(OH)26Ca(OH)2+6Cb Ca(C03)2+5CaCb+6HQCa<ClD3)2+2KC1 2KC03+CaCb1.4以上是用于工业生产氯酸钾的几种生产工艺，基于对生产成本及环境污染的考虑现在多数的氯酸钾生产厂家主要是以电解法进行生产。2.氯酸钾的理化性质及用途:1氯酸钾的基本性质：氯酸钾：英文名称Potassiumchlorate分子式：KCIO3分子量：KClO3=122.55物理性质：无色透明结晶或白色粉未。溶于水和甘油；不溶于乙醇。熔点：368°C。化学性质：氯酸钾是一种强力的氧化剂，吞服除能产生高铁血红蛋白使血红蛋白失去携氧功能而至死外，也能引起溶血性贫血。氯酸钾也是一种助燃剂，在无催化剂条件下加热可以发生歧化反应，生成高氯酸钾和氯化钾，再进一步加热高氯酸钾分解成氯化钾和氧气。自身不可燃。由于氯酸钾是强氧化剂，与碳、硫、磷及有机化合物等混合后，撞击或磨擦时，易发生燃烧或爆炸，故运输和储存时要求与别的物体隔离，远离热源及火源。2氯酸钾的分解反应机理：对于氯酸钾热分解反应的反应机理，比较典型的说法是：以MnO2为催化剂时，反应(1)在较低温度下(约200C)就能进行。XfriOTOC\o"1-5"\h\z2KC1O?=^2KC1+3(yf (1)如无催化剂存在，小心加热KClO3,则KClO3先熔化，然后在约420C时发生歧化反应(自身氧化还原反应)：4KC1O?-^3KC1O4+KC1 ⑵如继续加热，高氯酸钾在约610C时熔化，并按下式分解：KC104==Ka+2O2t (3)综上证明，氯酸钾在常温时，单独存在的情况下，是安全的。在单独存在时，有热源(明火或暗火)存在的情况下，发生分解反应，不发生燃烧或爆炸，可以说是安全的。2.3用途：氯酸钾是一种用途广泛的化工原料，广泛应用于制造火柴、雷管、炸药、烟花、鞭炮及冶金、医药、化学等行业。主要用于制造火柴头药中的氧化剂，烟花爆竹和火药，印染氧化、印刷油墨、造纸漂白、医药杀菌防腐、农用除草剂、龙眼的催花剂、信号火箭、爆炸药等,也是制造高氯酸钾的原料。3.氯酸钾用于鞭炮生产与其他氧化剂对比的优劣势:1优势：目前生产爆竹最基本的原材料是氯酸钾、硫磺和铝粉。其中氯酸钾作为氯化剂早在19世纪中叶，就在花炮生产中成功地得到了就用。在与其他氧化剂相比（如高氯酸钾，硝酸钾等）它以其分解温度低、爆炸性能好、存放时间长、生产工艺简单而且能产生更明亮和火花，并且在声响爆竹药中可得到更好的声响，易于点燃，不易“瞎火”等优势。因此以氯酸钾为氧化剂的混合烟火剂具有良好的可燃性和助色性，再由于其成本上经济，氯酸钾确实是独一无二的烟火氧化剂材料。在爆竹生产中，以其为氧化剂制成的爆竹具有声音清脆、碎纸率好、成本低廉等特点，在爆竹生产中得到了广泛的应用。目前为止尚未找到一种在性能上、成本上、效果上能替代氯酸钾的氧化剂。另，其它氧化剂制成的爆竹（如高氯酸钾、市售的氯酸盐替代品等），在储存过程中易吸潮，且吸潮后晒干的爆竹不再能打响（以氯酸钾为氧化剂制成的爆竹吸潮后晒干，不会影响爆竹的质量），这将给爆竹生产厂家、销售终端储存、销售爆竹时带来了巨大的经营风险。2劣势：氯酸钾在与碳、硫、磷、有机物及一些金属粉末混合后的混合体，其磨擦感度及撞击感度都较其他氧化剂高。在生产爆竹过程中，在配好成药或制成成品后，如果生产操作不正确或不规范，或者储存运输过程中管理不当，就很容易发生爆炸或火灾。但以其他氧化剂生产爆竹，如若生产中操作不当，或储存运输过程中管理不当同样也会发生事故。4.氯酸钾使用的有关安全事项说明：1运输：单独车辆运输，严禁与其他可燃物混合接触，远离火源。2储存：单独的库房存放（严禁与硫磺、铝粉一同存放），防水，防火。4.3生产过程中：配药场所要求干净整洁，远离火源，远离其他生产场所；生产操作要求轻拿轻放。泉州隆泰化工有限公司氯酸钾性质和使用1、 氯酸钾主要生产工艺为，精制的饱和食盐水电解生成氯酸钠水溶液，氯酸钠水溶液与氯化钾反应后，经离心、重结晶、干燥得到氯酸钾产品，离心母液经除钙、镁、硫酸根后送至电解循环使用。2、 氯酸钾主要性质为：分子式：KC1O3化学特性：相对分子质量:122.55.无色片状结晶或白色颗粒粉末。味咸而凉。有毒，内服2~3克即可引起死亡。难溶于水，难溶于醇。于352°C开始分解,加热至610°C时放出所有的氧。相对密度:2.32熔点:368.4C沸点:400C（分解）.火灾危险：遇有机物，磷、硫、碳及铵的化合物氤化物，金属粉末，稍经摩擦、撞击，即会引起燃烧、爆炸。在夏季搬运时如不慎跌落或猛撞也会引起燃烧。与硫酸接触易引起燃烧或爆炸。用途：制安全火柴、炸药、鞭炮、烟花等工业。包装：铁桶或聚丙烯编织袋，净重25或50kg。包装上应有明显“氧化剂”标志。危规编号21016。贮运：防火、防潮、防暴晒、勿与有机物接触3、氯酸钾用在鞭炮生产中的应用:氯酸钾在1786年由法国化学家贝塞特发明的，数年后即用于烟花工业。时至今日，氯酸钾仍是烟火工业中的最佳低温氧化剂，广泛应用于制爆竹、彩色发烟剂、火柴和焰火中。氯酸钾有优越的经济性和独特的烟火效应，氯酸钾在烟花爆竹中的作用主要用在烟火药中作氧化剂。用氯酸钾作氧化剂的烟火药敏感度都很高，氯酸钾药剂受冲击、摩擦、受热都会燃烧爆炸，但其他氯酸盐同样如此。目前在烟花爆竹药物中使用的氯酸盐主要是氯酸钾。在烟花爆竹烟火药中使用氯酸钾要特别小心，绝对注意安全。在配制烟火剂时，必须注意其药物的纯度，特别是氯酸钾与硫化物的纯度。要严格控制游离酸的存在，以利所配药剂的化学稳定性。硫磺的含酸值超过了0.05%就不能使用。在氯酸钾中存在次氯酸钾也是十分危险的，次氯酸钾的来源是氯酸钾不纯，含有次氯酸钾，因此要严格控制氯酸钾中次氯酸钾的含量。烟花爆竹中使用氯酸钾时，应严加管理，特别注意以下几点：（1） 生产烟雾类、摩擦类产品是定点定量生产。应储存于阴凉干燥处，并应专库储存，防止受热受潮或阳光暴晒。（2） 使用氯酸钾应该用专用工具和专用工房，严禁氯酸钾与可燃物放在一起。（3） 严禁使用劣质和不合格的氯酸钾产品（4） 严禁变更操作工艺流程，严禁超药量生产。注意天气温度的变化，必要时应停止生产。含氯酸盐烟火药的粉尘、浮药量应严格控制极少。中华人民共和国国家标准（GB11652-89）烟花爆竹劳动安全技术规程发布日期2005-3-221.主题内容与适用范围本标准规定了烟花爆竹企业在生产和贮运过程中的劳动安全技术要求。本标准适用于烟花爆竹生产企业（含引火线厂、烟火药厂），也适用于厂外加工。2术语2.1烟花爆竹一以烟火药为原料，经过工艺制作而形成的娱乐产品。2.2亮珠一以烟火为主要原材料，通过机械或手工制作而能产生色光效应的单个形体。2.3工房一适用于烟火药制造作业的建筑物。2.4中转库一在生产过程中，烟火药及原材料暂时搁置保管的场所。2.5定员一在单间中同时进行作业时，规定的，员工数。2.6停滞量一暂时搁置时，允许存放的最大量。2.7组合烟花一由燃放时产生多种欣赏效果的半成品组成一人整体的产品。2.8烟火药一是由氧化剂与还原剂等组成的混合物，燃烧（爆炸）时能产生声、气、光、色、烟等效果。2.9黑火药一指用硝酸钾、木炭、硫磺等物质制成的烟火药。3烟火药制造3.1原料准备3.1.1烟火药的原材料必须符合有关烟火药原料质量标准，并具有产品合格证，进厂后应经过化验和工艺鉴定后，方可使用。3.1.2在备料过程中不得混入对药物增加感度的物质。3.1.3出厂期超过1年的原材料，必须重新检验合格方可使用。3.2粉碎、筛选3.2.1粉碎应在单独工房地进行。粉碎前后应筛选掉机械杂质，筛选时不得使用铁质等产生火花的工具。3.2.2粉碎易燃易爆物料时，必须在有安全防护墙的隔离保护下进行。3.2.3黑火药所用原材料一般可采用单料粉碎，但应尽量把木炭和硫磺两种原料混合粉碎。3.2.4烟火药所用的原材料只能分机单独进行粉碎。感度高的物料应专机粉碎。3.2.5机械粉碎物料应注意的事项：a粉碎前对设备进行全面检查，并认真清扫粉尘；b必须远距离操作，人员未离开机房，严禁开机；c进出料时，必须停机断电；d添料和出料，应停机10min，散热后进行；e注意通风散热，防止粉尘浓度超标。3.2.6用湿法粉碎时，严禁物料泡沫外溢。3.2.7粉碎的物料包装后，应立即贴上品名和标签。3.3配制与混合3.3.1烟火药各成分的干法混合，宜采用木转鼓、纸转鼓或导电橡胶转鼓等设备。3.3.2手工混合应在单独工房内进行，采用导电橡胶工作台或木质工作台、操作工具，用铜网筛和有韧性拉力强度大的纸张。严禁在物料库和其它操作工房进行配料。3.3.3黑火药在进行多元球磨混合时，应在单独工房内进行，远距离操作并有防爆设施。3.3.4含氯酸盐等高感度药剂的配制，必须有专用工房和使用专用工具，应有防护设施。其工房工具如需改作它用时，应重新清洗干净方可使用。3.3.5湿法配制含铝或镁合金粉等烟火药剂时，应及时做好散热处理。3.4压药与造粒3.41压药与造粒工房，每间定机1台；手工压药造粒，定员不得超过3人。3.4.2机器造粒运转时，药物温升不得超过20°C。3.4.3在造粒时，除操作人员外任何人不得进入工房内。3.4.4操作人员如机器在运转时有不正常现象应立即关闭电源，停机寻找原因。3.4.5烟火药造粒采用干法机械生产时，应有防爆墙（板）隔离才能进行操作。3.4.6手工造粒时，应采用湿法生产，每间工房药物停滞量不得超过5kg。3.4.7湿法制成的亮珠必须摊开放置，摊开厚度不得超过1.5mm（亮珠直径超过1cm时，摊开厚度不得超过亮珠直径的2倍。3.4.8粘合剂的酸碱度pH值应为6〜9。3.4.9亮珠的筛选分级必须在未干之前进行，每次药量不得超过3kg。3.5药物干燥3.5.1严禁用明火直接烘烤药物，烘房温度不得超过60C，被烘干的药层厚度不得超过1.5cm。3.5.2药物在干燥时，不得去翻动和收取，必须冷却至库温时才能入室收藏。未干燥的药物严禁堆放和入库。3.5.3干燥后药物，水分含量不得高于1.5%。4.产品制作4.1.1各种产品装、筑药的领量不得超过表1限量。4.1.2未列入表1的烟火药，干药每人每次限量领1kg；含水率在5%〜15%以内限领3kg。4.1.每次需装填药的半成品数量，其总药量不得超过表1限额。4.1.4从事药物操作，药物的停滞量和可能同时存放的火药类药料不得超过其限量，以填充增量为目的的原材料不作药料计算（如锯木屑、砂子、稻糠壳、棉籽等）。4.2装药与筑药4.2.1装药与筑药应在单独工房操作，工房使用面积不得少3.5m2装、筑含高感度烟火药时，应在有防护墙（堤）的工房内进行，每间定员1人。装、筑不含高感度烟药时，每间工房定员不得超过2人。4.2.2每次限量药物用完后，应及时将半成品送入中转库或指定地点。4.2.3筑药工作台应靠近窗口，台高应略高于窗口。4.2.4筑药工具应采用木、铜、铝、或其它不产生火花的材质，严禁使用铁质工具。工作台上应垫以接地导电橡胶板。4.2.5机械筑药时，冲击部位必须垫上接地导电橡胶板。4.2.6操作人员未经安全员许可。不得改变作业方法。4.3钻孔与割切4.3.1有药半成品的钻孔和割切，应在专用工房内进行。4.3.2所使用的钻切工具，要求韧口锋利，使用时应涂蜡擦油或交替使用，工具不合要求时不得强行操作。4.4封口、褙筒标4.4.1操作人员人均使用面积不得少于2m2,操作间产通道宽度不得少于1.2m。4.4.2半成品停滞量的总药量人均不应超过装填压药工序限量的2倍。4.4.3操作工在完成一次限量的半成品加工送交后，才能领取下次的半成品。4.4.4半成品封口必须牢实，严防药物外泄。4.5产品组装4.5.1礼花弹4.5.1.1装填药料的每间工房不得超过2人操作，人均使用面积不得少于3.5m2，装填药料时，只能轻轻按压，不许进行强烈冲击。4.5.1.2每人每次装球限量，按表2进行。表2 礼花弹装球限量球径如点47.4鬲CIS150^5疚5每人每次装填数个・10314.5.1.3效果药、哨声药、发射药和爆炸药应按表2规定数所需药量领用。4.5.1.4在安装外导火索和发射药盒时，不许有药粉外泄。4.5.2组合烟花4.5.2.21组装组合烟花，仅限于各种效果的半成品准备好后进行。若需装筑药物时应按4.2规定进行。4.5.2.2每次组装定量不应大于表3的规定。表3 JS花巍装限量药星蟾1>5每赤每浚组装星个4胃214.5.2.3每间工房不得超过4人，人均使用面积不少于3.5m2,主要通道宽度不少于1.5m。4.5.2.4组合烟花的钻孔、上引线，按4.3条进行。4.6引火线制作4.6.1硝酸钾引火线4.6.1.1手工生产引火线应在单独工房内进行，每间工房定员不得超过2人，人均使用面积3.5m2,每人每次领药限量为1kg。4.6.1.2机器生产引火线，每间工房不得超过2台机组，机组间距不得少于2m，H房内药物停滞量不得超过2.5kg。4.6.1.3盛装引火线药的器皿必须用不产生火花和静电积累的材质制成。严禁敲打、撞击。4.6.2氯酸钾引火线4.6.2.1无论手工、机器生产，都限于单独工房操作，每间工房定员1人，药物限量不得超过0.5kg。4.6.2.2盛装引火线药的器皿符合4.6.1.3规定。4.6.3裁切引火线4.6.3.1捆扎引火线与裁切引火线分开。捆扎引火线房的引火线停滞量按药量计算不超过5kg，应设置安全箱盛装引火线引火线头。4.6.3.2裁切氯酸钾引火线，停滞量按药量计算不得超过0.5kg；裁切硝酸钾引火线按药量计算不得超过1kg。切引火线只许1人单间操作。4.6.3.3工房应保持清洁，药粉和引火线头应及时清除。4.7产品的干燥4.7.1有药产品干燥应采用日光、热风散热器、蒸汽干燥和红外线或远红外线烘烤，严禁采用明火直接烘烤。4.7.2采用日光干燥时，必须遵守下列原则：含氯酸盐的成品或半成品，气温高于37^时不得进行日光直晒；晒架以竹、木材料制成，晒架高度不小于25cm；。.日晒场应与车间仓库保持一定的距离，并有专人看管。4.7.3蒸汽干燥的烘房温度不得超过75^,不宜采用肋形散热器。4.7.4热风干燥成品，有药半成品室温不得超过40°C，无药半成品不得超过60°C，风速不大于1m/s；循环风干燥应有除尘设备，除尘设备要定期清扫。4.7.5红外线或远红外线干燥时，热源与产品之间应有防护装置。4.7.6烘房内应设置温度报警装置。烘房中堆码高度等就按表4规定。4.7.7烘盒、烘垫、烘架应为竹、木、纸等材质，不许用金属材料制成的器具。表4烘房堆码要求 隼位：s名轻离地面高度与熬海曲禽搬惑和翻动物体睡温度.成品＞-城晶>20知口C301C4.7.8烘房必须有专人看管，看管人员应严格控制温度的升降，发现异常情况应及时处理并报告安全部门。4.8燃放试验4.8.1燃放试验要在规定场所进行，场地应符合表5要求。表S 燧虢试盖场地要求 单瞳：.名称大火箭类地面烟花■?/-10cm礼花弹高空烟花小型试验与生产区及仓库距离5001001000200>504.8.2燃放试验时应注意风向风速，对熄引、瞎火、及未烧完的试验物应慎重处理。4.8.3燃放试验后的场地，残留物应进行清扫和妥善处理。5包装、运输与贮存5.1包装5.1.1盛装烟火药原料的包装窗容器，必须使用不与内装物起化学作用的材料制作的防潮加盖容器。5.1.2粉碎后的氯酸钾应用小纸袋盛装，每袋重量不得超过一次配合量，放置在有盖的木质容器内。5.1.3成品包装工序的最大停滞量，应按产品总量中所含药量计算。不得超过各种装、筑、压药工序所规定药量的2倍。5.1.4包装车间操作人员密度，人均面积不得少于2m2,主要通道宽度不得少于1.2m。5.1.5内包装与外包装容器的间隙可用纸和不产生静电的材料填充，使内装物在运输中不致摇晃和相互碰击。5.2运输5.2.1搬运烟火药的运输车辆应使用汽车、板车、手推车，不许使用三轮车和畜力车，禁止使用翻斗车和各种挂车。运输时，遮盖要严密。5.2.2手推车、板车的轮盘必须是橡胶制品，应以低速行驶，机动车的速度不得超过10km/h。5.2.3进入仓库区的机动车辆，必须有防火花装置。5.2.4装卸作业中，只许单件搬运，不得碰撞、拖拉、磨擦、翻滚和剧烈振动，不许使用铁撬等铁质工具。5.2.5运输中不得强行抢道，车距应不少于20m，烟火药装车堆码应不超过车箱高度。5.2.6厂区不在一处，厂区之间原材料，半成品的运输应遵守厂外危险品运输规定。5.3贮存5.3.1烟花爆竹企业，可按表6设置仓库。表6 食库设置要求序号1345名称化工原料黑火药烟灭药纸张附加材料序号6789名称半成品成品成箱其它5.3.2入库的原材料、半成品应贴有明显的标签，包括名称、产地、出厂日期、危险等级和重量等。5.3.3库墙与堆垛之间、堆垛与堆垛之间应留有适当的间距作为通道和通风巷，主要通道宽度应不少于2m。5.3.4烟火药、半成品、成品堆垛高度按照表7规定。表T 仓库堆码要求 华位：■名祢成品与耳E成品图火药成箱成品货架离地面iS度5专1铤，.5>0.35.3.5库房内木地板，垛架和木箱上使用的铁钉，钉头要低于木板外表面3mm以上，钉孔要用油灰填实。5.3.6无地板的仓库，地面要设置30cm高的垛架，铺以防潮材料。5.3.7木质包装严禁有库房内进行拆箱、钉箱和其它可能引起爆炸的作业。5.3.8库房内应有测温、测湿计，每天进行检查登记，作好防潮、降温、通风处理。5.3.9库房区内应分别设置相应的消防栓、水池、灭火器材等消防工具。5.3.10烟火药化工原材料应按表8分类贮存表B 化工原料贮存分类作用序号原料名称氧化剂1氯酸钾2-毫氯酸钾、硝酸钾、硝酸即、硝酸锯、氧化铅可期物34崎、硫化郡、旨銮片、酎警树脂5铝粉、•.铁粉、钛粉、镁铝合金粉着色剂6裨式碳酸铜、碳酸锯、童酸衲、氧化铜、氟硅酸衲特殊效应物质7苯甲酸钾（衲苯二甲酸氧钾、成烟物含氯有机物8六氛己烷、聚氧己烯"溶剂9汽油、香蕉水，洒精5.3.11烟火药的原材料和产品的贮存条件应符合表9要求表9 化工原料贮存要求名称性质贮存条件氛酸钾高氯酸钾强氧化剂专 库旷存，不禅与有机物、易燃'易爆物「疏、酸类等共同存放疏横二级易燃物与氧化剂应严格分开，并防止受固铝粉铝镁合金粉高能可燃物装在密封金尾橘内，与氧化剂、酸、碱偏离存放，通风防潮金屈钛粉（海绵钛粉）高能可燃物痂止受热，与易螺物、氧化剂、酷类隔离!it存禁万燃有机物与氧化剂偏离存放氟硅酸衲无机有毒物密封盛装，应干蝶防面，严禁与金雇易燃物存放，与草酸弟、嗪酸锯分开存放续表g至称性届『存条件草酸钠无机有毒物密封盛液，存放于通风阴凉处硝酰强莉化剂装于密封耐酸容器内，存放于明凉干燃通风处1应与松节油川苦味酸盐、雷酸盐、氮酰盐、金属粉末、可墩物勿升存放易燃物,单独在渺月凉干燃的仓库，新制的木炭在炭化后旷日天以内不得冬库贮存黑火药烟火药易燃易爆物，方阴凉、干晚仓库礼花弹烟花爆竹易燃易爆物应贮入单独通风仓库引线易燃易爆物应贮凡单签通成仓库5.3.12烟火药原材料和烟花爆竹产品的相灭火物质参照附录A（参考件）。6设备与维修6.1设备6.1.1新的制药设备必须打磨平整光洁方可投入使用。6.1.2工房所用电器设备必须符合防爆要求；制药设备的动力部分应选用符合国家标准的密封防爆电机。6.1.3凡接触药物的机械传动部分，严禁采用金属搭扣皮带和不宜采用平板皮带或万能皮带，应采用三角皮带或齿轮减速箱，必须经常添加润滑油。6.1.4带电的机械设备必须有接地设施，接地电阻不应大于10欧。6.1.5进行二元或三元黑火药混合的球磨机禁止使用铁制部件，只许用黄铜、杂木、楠竹和皮革及导电橡胶制成，穿过转鼓的铁轴必须紧紧包以皮革。6.1.6不许在危险场所架设临时性的电气设施。6.1.7粉碎设备必须是专机专用。6.1.8制药工房的机械设备安装位置，应不影响操作人员的安全出入。6.2维修6.2.1与药物接触的机械设备、器具，应对其性能经常进行检查，禁止带病设备运行。6.2.2在有药工房进行设备检修时，必须将工房内的药物搬走，清除设备上的药尘，将设备拆除移至修配车间进行修理。6.2.3机械设备，应有专人负责日常维修保养，非设备专管人员不得擅自装拆移动。7防护用品7.1工厂应根据工作性质和劳动条件