防控制储罐中硫化亚铁自燃，很有必要首先对硫化亚铁生成的影响因素进行分析。通过实验明确H2S的湿度、温度、铁的不同氧化物、不同含水量的铁氧化物，对硫化亚铁生成的影响。
2 实验方法
实验通过稀HCL与FeS发生的化学反应来制备H2S气体。制备装置主要分为三部分：分液漏斗，圆底烧瓶，储气袋。
实验过程：
（1）在制备气体的时候，首先在铁架台上固定圆底烧瓶然后称取一定量的FeS粉末，缓缓地放入圆底烧瓶底部。
（2）用实验量筒量取一定量的HCL，通过添加水配制成浓度为0.5～0.8 mol/L的HCL稀溶液。
（3）圆底烧瓶的瓶口用如上图所示的胶塞塞紧，然后确定实验装置的气密性，向分液漏斗中加入之前已经配制好的氯化氢稀溶液。随后将高纯度的氮气通入圆底烧瓶和管线，这样可以避免产生的硫化氢气体中含有氧气。
（4）通过分液漏斗将HCL稀溶液缓缓放入圆底烧瓶内，生成的H2S气体通过导气管进入到储气袋。当反应进行得比较缓慢时可以进行适当的进行加热。
（5）反应结束后，向分液漏斗中注水，使圆底烧瓶内充满水，这样可以使漏斗中的硫化氢气体排入到储气袋内。
（6）为了使废液的pH接近7，可以通过向圆底烧瓶中加入适量的固体NaOH来中和反应中剩余的盐酸和氢硫酸[1-3]。
在硫铁化合物的氧化装置中，干燥的铁氧化物与干燥的硫化氢气体发生了硫化反应。该实验所需的装置：（1）硫化氢气体储气袋。（2）薄膜气泵。（3）缓冲气袋。（4）干燥塔。（5）毛细管流量计。（6）石英试样管。
利用圆底烧瓶和分液漏斗，通过稀盐酸和FeS粉末发生化学反应生成所需的硫化氢气体，然后将实验产生的硫化氢气体排入到储气袋内。为了保证硫化氢气体中不含有氧气，在实验之前，先向圆底烧瓶和管线内通入纯度较高的氮气。随后烘干铁的氧化物，具体做法是将其放入120 ℃的烘箱中干燥6～8 h，待其蒸发掉大部分水分后降温，装入磨口瓶或着塑料袋内封好，放入干燥器内备用。
实验开始之前，称取上面干燥过的铁的氧化物4 g：Fe2O3、Fe（OH）3和Fe3O4。随后在这些铁的氧化物中加入纯净的去离子水，使铁氧化物含水量分别是0.5%、10%、15%、20%和30%。将他们一起装入石英试样管中，拧好胶塞，按实验要求连接好装置，最后确认实验装置的气密性。
开始实验时，为了排除装置中的空气，利用薄膜气泵向系统中充入纯度较高的氮气，然后再通入硫化氢气体。为去除装置中的水蒸气，先使硫化氢气体通过缓冲气袋然后流入干燥塔，最后通过毛细管流量计流入石英试样管内。那些没有反应的硫化氢气体还可重新回到储气袋。
实验过程中，控制硫化氢气体的流量为 200 mL/min。当反应结束后，将装置冷却，然后进行氧化反应实验，同样将空气的流量控制为为200 mL/min，每分钟记录一次试样管内的温度[5]。
3 实验分析
（1）干燥的硫化氢气体与Fe3O4硫化产物的氧化升温关系
当控制温度为25 ℃时，较为干燥的硫化氢气体与铁的氧化物Fe3O4在其硫化温度下，硫化6 h后他们的硫化产物氧化升温关系曲线如图1所示。
图1 干燥H2S气体与干燥Fe3O4硫化产物的氧化升温曲线
Fig.1 Oxidation temperature curve of the product produced by dry H2S gas and dry Fe3O4
从图1可以看出，在反应的开始阶段，反应物的温度上升得比较快，5 min的时候温度就已经达到了最高的64 ℃，随后温度便迅速下降。这说明在25 ℃时，干燥的硫化氢气体是能够与干燥的铁的氧化物Fe3O4发生硫化反应的，并且反应可达到较高的温度，他们的硫化产物具有一定的自燃性。
通过分析图1的氧化升温曲线的变化趋势，我们容易看出反应产物中硫铁化合物的含量相对较少，试样的持续升温时间较短。这也可以说明他们的硫化反应速率比较慢。
（2）两种温度下的干燥硫化氢气体与干燥Fe2O3硫化产物的氧化升温关系
干燥H2S气体与干燥Fe2O3在25 ℃和60 ℃的硫化温度下，硫化6h后硫化产物的氧化升温曲线如图2。图中的两条曲线分别代表硫化温度是25 ℃和50 ℃下的反应。在这两种温度下干燥的Fe2O3与干燥H2S气体的硫化反应的产物的氧化升温曲线并不相同。在实验的开始阶段硫化氢和干燥的Fe2O3的温度均有不同程度的升高，说明其具有较高的自燃性。当硫化温度达到50 ℃时，硫化产物的氧化升温相对于室温时更加明显，说明其更容易自燃[6]。
该实验中的干燥硫化氢气体在低温下能够与干燥的Fe2O3发生硫化反应，并且氧化升温，这说明硫化产物自燃性较高，危险性较大。
（3）温度为25 ℃时不同含水量的Fe2O3硫化产物的氧化升温关系
控制装置处于无氧的环境，将铁的氧化物Fe2O3控制在不同的含水量，使之分别与饱和湿度的H2S气体进行硫化反应，反应时间为6 h，反应结束后冷却至室温，随后通入一定量的饱和湿度的空气进行氧化反应[7]，氧化的升温曲线如图3所示。
图2 干燥的H2S气体与干燥的Fe2O3
硫化产物的氧化升温关系曲线
Fig.2 Oxidation temperature curve of the product produced by dry H2S gas and dry Fe2O3
图3 25 ℃时不同含水量Fe2O3
样品的硫化产物氧化升温曲线
Fig.3 Oxidation temperature curve of the sulfide product of Fe2O3 with different moisture contents at 25 ℃
（4）不同含水量Fe3O4硫化产物的氧化升温关系
当温度为25 ℃时，控制实验装置为无氧环境，令铁的氧化物Fe3O4具有不同的换水量，使之与饱和湿度的硫化氢气体进行6 h的的硫化反应，反应结束后使反应物冷却至室温，然后向装置中通入一定量的饱和湿度的空气进行氧化，氧化升温关系曲线如图4所示。
由图4可见，在室温的环境中，含水量为零的Fe3O4硫化产物发生氧化反应时升温最慢，而样品含水量在5%和10%之间的硫化产物与空气中的氧气能够很快地发生反应，仅用十几分钟，其硫化产物的温度就超过了250 ℃，这说明当含水量在5%和10%之间时，由硫化反应生成的硫化产物具有很高的自燃性。但是，当样品的含水量不断增加时，硫化产物的自燃性随之逐渐减小，在室温下当样品的含水量为30%时，Fe3O4的硫化产物几乎不能与空气中的氧气发生氧化反应。由此说明，含水量对于硫化产物的自燃氧化倾向有着很重要的影响。
图4 25 ℃时不同含水量Fe3O4
样品的硫化产物氧化升温关系曲线
Fig.4 Oxidation temperature curve of the sulfide product of Fe3O4 with different moisture contents at 25 ℃
4 结 论
（1）常温的环境下，干燥的硫化氢气体能够比较容易地与铁的氧化物发生硫化反应。他们作用的产物拥有较高的自燃性，如果在较高的温度下与空气中的氧气接触，能够迅速发生自燃或者引燃周围燃点比较低的物质，这样会导致火灾或者爆炸事故的发生。
（2）温度、H2S的湿度、不同的铁氧化物，均对硫化亚铁的生成有重要影响。随着硫化温度的升高，硫化产物的自燃性越来越高。饱和湿度的H2S气体由于存在水蒸气所以提高了硫化产物的自热自燃性。
（3）铁氧化物的含水量不同，其硫化产物FeS的量也不同。含水量对FeS的产生具有两面性，在一定范围内水的存在对硫化亚铁的产生有促进作用，但是一旦超出该范围，就会降低硫化反应速率致使FeS减少。
参考文献：
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