第一节 氢氟酸的概念
氢氟酸是氟化氢气体的水溶液,清澈,无色、发烟的腐蚀性液体,有剧烈刺激性气味。熔点-83.3℃,沸点19.54℃,闪点112.2℃,密度1.15g/cm³。易溶于水、乙醇,微溶于乙醚。(可行性
研究报告)
因为氢原子和氟原子间结合的能力相对较强,且水溶液中氟化氢分子间存在氢键,使得氢氟酸在水中不能完全电离,所以理论上低浓度的氢氟酸是一种弱酸。具有极强的腐蚀性,能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体。如吸入蒸气或接触皮肤会造成难以治愈的灼伤。实验室一般用萤石(主要成分为氟化钙)和浓硫酸来制取,需要密封在塑料瓶中,并保存于阴凉处。
第二节 氢氟酸的应用领域
由于氢氟酸溶解氧化物能力,它在铝和铀的提纯中起着重要作用。氢氟酸也用来蚀刻玻璃,可以雕刻图案、标注刻度和文字;半导体工业使用它来除去硅表面的氧化物,在炼油厂中它可以用作异丁烷和正丁烯的烷基化反应的催化剂,除去不锈钢表面的含氧杂质的“浸酸”过程中也会用到氢氟酸。氢氟酸也用于多种含氟有机物的合成,比如Teflon(聚四氟乙烯)还有氟利昂一类的致冷剂。
氢氟酸和熔融氢氧化钠都能用于微丝表面玻璃包覆层的去除,室温下氢氟酸去除厚度为10 μm的玻璃包覆层的时间大约为150s,熔融氢氧化钠大约需要10 s;玻璃的成分和结构是影响玻璃包覆纯铜微丝耐腐蚀性能的重要因素。采用熔融纺丝法制备了玻璃包覆纯铜微丝,对微丝表面玻璃包覆层的去除进行了实验
研究,评价了微丝在氢氟酸和熔融氢氧化钠中的腐蚀行为,
分析了玻璃包覆纯铜微丝在强酸和强碱中的耐腐蚀性能,探讨了其腐蚀机理。
第三节 氢氟酸的理化性质
物理性质
市售通常浓度:溶质的质量分数40%,工业级;质量分数40%,电子级。为高度危害毒物。最浓时的密度1.18g/cm3随着HF溶液质量分数的提高,HF对碳钢的腐蚀速率是先升高后降低。
化学性质
浓度低时因形成氢键具有弱酸性,但浓时(5mol/L以上)会发生自偶电离,此时氢氟酸就是酸性很强的酸了。
液态氟化氢是酸性很强的酸,酸度与无水硫酸相当,但较氟磺酸弱。腐蚀性强,对牙、骨损害较严重。对硅的化合物有强腐蚀性。应在密闭的塑料瓶内保存。
用HF(氟化氢)溶于水而得。用于雕刻玻璃、清洗铸件上的残砂、控制发酵、电抛光和清洗腐蚀半导体硅片(与HNO3的混酸)。因为氢原子和氟原子间结合的能力相对较强,使得氢氟酸在水中不能完全电离。
氢氟酸能够溶解很多其他酸都不能溶解的玻璃(主要成分:二氧化硅),生成气态的四氟化硅反应方程式如SiO2(s)+4HF(aq)===SiF4(g)↑+2H2O(l)生成的SiF4可以继续和过量的HF作用,生成氟硅酸:SiF4(g)+2HF(aq)===H2[SiF6](aq),氟硅酸是一种二元强酸。
正因如此,它必须储存在塑料(理论上讲,放在聚四氟乙烯做成的容器中会更好)、蜡质制或铅制的容器中。氢氟酸没有还原性。如果要长期储存,不仅需要一个密封容器,而且容器中应尽可能将空气排尽。
与硅和硅化合物反应生成气态的四氟化硅(能腐蚀玻璃),但对塑料、石蜡、铅、金、铂不起腐蚀作用。能与水和乙醇混溶。市售氢氟酸溶质质量分数40%,相当于22.5mol/L。35.35%的氢氟酸为共沸混合物。剧毒,最小致死量(大鼠,腹腔)25mg/kg。有腐蚀性,能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体。如吸入蒸气或接触皮肤能形成较难愈合的溃疡。
我国氢氟酸的主要消费结构包括氟烃化工、无机氟化工、氢氟酸出口以及金属酸洗等.近年来,海外萤石矿停产和氢氟酸产能关闭使得一部分需求转向中国,我国氢氟酸出口数量稳定增长,达到国内总产量的1/4左右。同时,出口价格随着氢氟酸供应趋紧也大幅上涨,提高了国内企业出口积极性。在总体开工率不高的情况下,出口增长将多少影响国内的氢氟酸供给,使国内氢氟酸供给进一步紧张,推动国内氢氟酸价格上涨。
截至2016年年底,全国共有氢氟酸生产企业90家,氢氟酸产能共计268.1万吨。氢氟酸产能分布在全国各省份,与萤石生产企业分布相似,以江西、福建、浙江、内蒙古为主。
2017年初开始,国内无水氢氟酸市场一改过去五年间低靡态势,呈大幅上扬趋势,价格率探新高,市场均价全年运行区间约在7,000-12,500元/吨之间,涨幅高达78.6%。与萤石价格变动呈现相同态势,无水氢氟酸市场在这一年间同样出现两个高点,于6月均价涨至11,750元/吨左右,并于10月冲破12,500元/吨创新高。一方面,原料萤石与硫酸价格纷纷走高,顺畅传导下带动无水氢氟酸价格上涨;另一方面,环保高压下危化品高度受限,无水氢氟酸供给不足进一步挺价。
2017年,制冷剂市场普遍走高,部分型号涨幅超过200%,如制冷剂R125在上半年累计最高涨幅达到300%。经历逾五年低谷,制冷剂市场终又迎来高利润时代。生产厂家开工率提升,对于无水氢氟酸刚性需求旺盛,同时制冷剂价格普遍高升的形势下,也带动必备原料无水氢氟酸价格走高。2018年第一季度中,无水氢氟酸市场先涨后跌,高位回调。一方面,下游部分制冷剂企业装置处于停车状态,需求面乏力;另一方面,当前无水氢氟酸装置整体开工负荷提升,供给紧张得以缓解。供需现状下,部分厂家库存积压,价格上行乏力。现无水氢氟酸水平回落至上年年末水平。
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