碱熔

分解矿物原料制取无机产品的过程

碱熔是指分解矿物原料制取无机产品的一种过程，是利用芳香族磺酸化合物与氢氧化钠或氢氧化钾共熔使磺酸基转变为羟基的反应，用于制备酚类化合物。

基本介绍

对于一些选矿厂的尾矿、煤矿的煤矸石等难溶样品，如果要分析其中如铬、钒、钼等酸不易溶出的有色金属元素时，可考虑碱熔。一般选用过氧化钠、碳酸钠、四硼酸钠等熔剂，在高温下与样品共熔j这种方法能有效地分解样品，是检测难溶有色金属元素总量的有效方法。

将强碱性物质和矿物混台，在高温熔化状态下进行复分解反应常用的强碱性物质有、、、、等、如重晶石（）和混合，经高温熔化反应，生成可溶于水和酸的物质和。

碱熔设备

碱熔是生产2一苯酚、间苯二酚、K酸、H酸等基本原料和染料中间体的关键工序，碱熔设备的材质可选用优质合金铸铁、不锈钢等，常见碱熔设备的装置如图1所示。

影响因素

芳磺酸的结构

碱熔是亲核置换反应，因此芳磺酸的芳环其他原子上有吸电子基(如磺基)，对磺基的碱熔起活化作用。

硝基虽是很强的吸电子基，但在碱熔条件下硝基会产生氧化作用而使反应复杂化，所以含有硝基的芳磺酸不适宜碱熔。

氯代磺酸也不适宜碱熔，因为氯原子比磺基更容易被羟基置换。

芳环上有供电子基(如羟基和氨基)，对碱熔起钝化作用。例如，间氨基苯磺酸的碱熔，需要用苛性钾或苛性钾与苛性钠的混合碱作碱熔剂。

多磺酸碱熔时，第一个磺基碱熔比较容易，因为其他磺基对它有活化作用，一旦生成中间产物羟基磺酸，羟基就使第二个磺基钝化，因此第二个磺基碱熔比较困难。例如，对苯二磺酸的碱熔，即使用苛性钾作碱熔剂，也只能得到对羟基苯磺酸，而得不到对苯二酚。

无机盐的影响

芳磺酸盐中一般都含有无机盐(主要是硫酸钠和氯化钠)。这些无机盐在熔融的苛性碱中几乎是不溶解的，在用熔融碱进行高温(300～340℃)碱熔时，如果芳磺酸盐中无机盐含量太多，会使反应物变得黏稠甚至结块，降低了物料的流动性，造成局部过热甚至会导致反应物的焦化和燃烧。因此，在用熔融碱进行碱熔时，芳磺酸盐中无机盐的质量分数要求控制在10%以下，使用碱溶液进行碱熔时，芳磺酸盐中无机盐的允许含量可以高一些。

碱熔的温度和时间

碱熔的温度主要决定于芳磺酸的结构，不活泼的芳磺酸用熔融碱在300～340℃进行常压碱熔，碱熔速度快，所需时间短。比较活泼的芳磺酸可以在70%～80%苛性钠溶液中在180～270℃之间进行常压碱熔。更活泼的萘系多磺酸可在20%～30%稀碱溶液中进行加压碱熔，反应时间较长，需10～20 h。

碱的浓度和用量

高温碱熔时，一般使用90%以上的熔融碱，理论上1 mol 芳磺酸盐需要2 mol 苛性钠，但实际上必须过量，一般为1：2.5左右。中温碱熔时，一般使用70%～80%的浓碱液，且碱过量较多，有时可达1：（6~8）或更多些，即理论量的3～4倍或更多。

碱熔方法

碱熔的方法主要有用熔融碱的常压高温碱熔法、用碱溶液的中温碱熔法和用稀碱的加压碱熔法。

熔融碱的常压高温碱熔法

此法适用于不活泼磺基的碱熔，可以使多磺酸中的磺基全部置换成羟基。重要的产品有苯酚、1一萘酚和2一萘酚等，碱熔温度在320~340℃左右。一般是向盛有熔融碱的碱熔锅中在高温下分批加入磺酸盐，碱过量25%左右。加完磺酸盐后，再升温反应一段时间，通过测定游离碱含量控制反应终点。为了防止凝锅，应将碱熔物快速放入热水中。

在常压碱熔时，由于生成的酚易被空气氧化，所以要用水蒸气加以保护，在碱熔初期由芳磺酸盐带入的水和反应生成的水能起保护作用，但在碱熔后期，则需要在碱熔物的表面通适量的水蒸气。

碱溶液中温碱熔法

用70%～80%NaOH浓碱液，碱熔过程可在常压下进行，适用于将萘多磺酸、氨基或羟基萘多磺酸中的一个磺基置换成羟基，而其他的磺基或氨基仍然保持不变，重要产品有酸和酸等，如图2所示。

该法耗用碱量比熔融法多，通常在所选碱液的沸点温度(180～270℃)下进行反应。

稀碱液的加压碱熔

萘系的多磺酸也可以用稀碱液(20%～30%)在180～230℃进行碱熔。因为这种反应温度已超过了稀碱液在常压时的沸点，所以碱熔过程需要在压热釜中进行。可以实现多磺酸中仅置换其中的一个磺基，而保留其余的磺基和氨基。例如，1，5—萘二磺酸用21.74%的NaOH溶液在230℃、2.44 MPa下碱熔，得到1一萘酚一5一磺酸；1一氨基萘一3，6，8一三磺酸用23%的NaOH溶液在178～182℃、0.55～0.65 MPa碱熔，得到1一氨基一8一萘酚一3，6一二磺酸单钠盐(H酸)。

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