各種污垢的定量分析簡(jiǎn)要說(shuō)明

持有10.8PMa及以上鍋爐清洗許可證的單位，應擁有對垢種進(jìn)行定量分析的能力。本文作簡(jiǎn)要說(shuō)明，主要是說(shuō)明不同污垢種類(lèi)的分解處理程序。

（1）針對不同的垢種制定分解處理程序的必要

對水垢用定量方法進(jìn)行系統分析，可使測量誤差≦±0.2%。然而垢樣分解步驟存在問(wèn)題，不能使其充分溶解，可有10%以上的負誤差；測定程序如果出現誤差，則測試誤差更大，會(huì )使某種組分進(jìn)入另外的組分中，則測定全然失敗。

我國最初的水垢測定方法，源自前蘇聯(lián)頒發(fā)于1953年的《熱力設備的水汽垢和沉積物分析》之第200~230節，這是以碳酸鈣為主的垢分析方法。在當時(shí)我國的鍋爐和凝汽器水垢也以碳酸鈣為主，使用該方法測定以碳酸鈣為主的垢種，是準確且方便的。

1959年在蘇聯(lián)多種期刊上報道鍋爐結“鋁垢”引起腐蝕故障，但是未提及鋁的來(lái)源，對此百思莫解。就在 這時(shí)，在對某臺中壓鍋爐水冷壁管的成分分析中也出現了“鋁垢”。事情是這樣的，按照水垢系統分析程序，用鹽酸溶解水垢后，以動(dòng)物膠法沉淀硅酸，對其濾液加入氯化銨并用氨水中和，此時(shí)應有絮狀棕紅色氫氧化鐵沉積，實(shí)際卻得到大量的白色絮狀沉淀。在鐵鋁合量的沉淀中，它理所當然地會(huì )被認作是氫氧化鋁。對灼燒后的殘渣用硫酸處理后，用高錳酸鉀法測量鐵，得到不足5%的氧化鐵，則相減之后，氧化鋁含量高達40%以上，這是難以置信的。堅信垢中不會(huì )有如此大量的鋁后，對測試程序進(jìn)行研究，發(fā)現是在對含有鐵、鋁、鈣、鎂和磷酸根在內的濾液堿化時(shí)，溶液中的鈣、鎂和磷酸根和氫氧化化鐵一起沉淀出來(lái)。沉淀生成速度過(guò)快時(shí)，應是晶狀沉淀也會(huì )變成絮狀。磷酸的鈣鎂垢是中壓鍋爐的主要垢種，在鍋爐腐蝕不嚴重時(shí)，鐵含量不大，鋁不可能存在。沉淀鐵（鋁）時(shí)的白色絮狀物就是鈣鎂的磷酸鹽，將其溶解，檢測出大量磷酸根（鉬藍法）。

針對是磷酸鹽垢的認識，制定了這種鈣鎂磷酸鹽為主垢種的陰離子和陽(yáng)離子分離的程序。這就是將測量硅酸的濾液在容量瓶中定容后，將一部分濾液流過(guò)氫離子交換柱、鈣、鎂和鐵（銅）被交換柱吸收，交換柱的流出液是各種陰離子，即分解試樣的鹽酸氯離子、垢中所含的磷酸根、硫酸根。氫交換柱用熱鹽酸淋洗，對淋洗液測量陽(yáng)離子；對氫交換柱的流出液檢測磷酸酐和硫酸酐（在水垢分析中均以氧化物形式表示，酸根表示對應的酸酐）。

（2）對難溶垢種制定不同分解方法的必要

采暖鍋爐和工業(yè)鍋爐的垢，除了碳酸鈣垢之外，就是磷酸鹽垢。有時(shí)磷酸鹽垢中還混有少量碳酸鈣垢。這兩類(lèi)垢樣用鹽酸可以溶解。10.8MPa及以上鍋爐，尤其是當前承擔發(fā)電任務(wù)的電站鍋爐，附著(zhù)物成分以鐵的氧化物為主，難以直接溶于鹽酸，用》10%的鹽酸加熱，并加有5~10滴（0.2~0.5ml）濃硝酸，經(jīng)較長(cháng)時(shí)間作用方可將其溶解。加入硝酸是將溶垢中的亞鐵離子氧化為高價(jià)鐵，使其失衡而加快溶解。加入硝酸是將溶垢的亞鐵離子氧化為高價(jià)鐵，使其失衡而加快溶解。過(guò)量的硝酸可在加熱中被驅逐掉。當采取如上的分解試樣措施，仍然不能使垢樣全部溶解時(shí)，可將其按氧化硅操作，將灼燒殘渣在鉑鉗堝中加入氫氟酸處理，使硅酸揮發(fā)除去，如果仍有少量殘渣算作不溶物。

對于如上處理后有較多殘渣的，可采用熔融法分解。此時(shí)硅酸鹽將轉化為硅酸鈉，可被鹽酸分解。硫酸鈣也將轉化為碳酸鈣，也能被鹽酸處理時(shí)溶解。

（3）水垢和腐蝕產(chǎn)物系統分析方法

解決了水垢和腐蝕產(chǎn)物的分解和處理程序之后，于1960年分別編寫(xiě)了《水垢分析》、《鹽垢分析》油印印刷，作為舉辦培訓班的教材。1964年3月《火力發(fā)電廠(chǎng)熱力設備附著(zhù)物分析方法》內部鉛印出版，曾作為電力學(xué)?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教材。10年之后的1974年3月又分別以《水垢分析》、《鹽垢分析》單行本印刷，作為首期防腐蝕培訓班的教材。

對可溶的垢種，將試樣在瑪瑙研缽中研細到粒徑0.1mm上下（140~170目篩孔），手捻無(wú)顆粒感。稱(chēng)取0.5g試樣，進(jìn)行灼燒減量測試。此即二氧化碳（碳酸酐）和少量化合水分解，最大的減量可超過(guò)40%。經(jīng)灼燒后，各成分均用氧化物表示，即氧化硅、氧化鐵（鋁）、氧化鈣、氧化鎂、氧化銅、磷酸酐、硫酸酐。

用10ml去離子水浸濕試樣，加入10ml 10%鹽酸溶解試樣，必要時(shí)加熱攪拌使之全溶。加入5ml 1%動(dòng)物明膠，在80℃以上過(guò)濾，濾出物為二氧化硅，在850℃下灼燒，然后稱(chēng)量。

將測量硅的濾液稀釋定溶后移取部分試液進(jìn)行系統分析。已確知是碳酸鈣垢時(shí)，直接向試液中加入氯化銨，并且用氨的堿性去離子水洗滌，至加酸性硝酸銀檢不出氯離子。對沉淀灼燒稱(chēng)量得到氧化鐵的含量。濾液調到微酸性，以利于草酸鈣沉淀生長(cháng)。將濾液加入草酸銨并使其為微堿性，得到草酸鈣，用硫酸將洗凈的草酸鈣溶解，用高錳酸鉀標準液滴定可得到氧化鈣。在過(guò)濾草酸鈣的濾液中，加入磷酸氫銨或磷酸氫鈉，使濾液中的鎂沉淀，靜置過(guò)夜令沉淀熟化，過(guò)濾、洗滌、灼燒、稱(chēng)量，可測知氧化鎂。對于陰離子和銅（通常不含），可單獨由定容后的溶液中移取。令硫酸根以氯化鋇形式沉淀測量，用分光光度計測量顯色的磷酸根和銅，前者令其以鉬藍顯色測量，后者用銅試劑顯色。

對于取自進(jìn)行磷酸鹽處理的工業(yè)鍋爐的水垢，初步判斷是磷酸鹽垢時(shí)，就應使用氫離子交換柱將鈣、鎂離子和磷酸根分離，按磷酸鹽垢的測量程序分別測定鐵、鈣、鎂、銅和磷酸酐、硫酸酐。對于電站鍋爐的垢樣，而且由顏色可判定是以氧化鐵為主的腐蝕產(chǎn)物，應減少試樣的稱(chēng)取量，以免測量過(guò)程中生成的氫氧化鐵過(guò)多，難以為濾和洗滌，可稱(chēng)取0.2g甚至0.1g。如果在加氨水使鐵離子沉淀時(shí)，仍認為沉淀量大，難以過(guò)濾和洗滌，可將其溶解，再用氨水沉淀一次，則基本無(wú)其他待測離子進(jìn)入氫氧化鐵中。

具體定量方法如下：

1.550℃灼燒減量（垢樣有機物含量）的測定（重量法）

2.550~950℃灼燒減量（碳酸鹽的含量）的測定（重量法）

3.酸不溶物（黏土、粘泥等雜質(zhì)）的測定（重量法）

4.三氧化二鐵含量的測定（EDTA滴定法）

垢樣中三氧化二鐵含量（樣品1）

三氧化二鐵百分含量測定（樣品2）

三氧化二鐵百分含量測定（樣品3）

三樣品平行測定后Fe2O3  %平均值為：1.393%

以污垢經(jīng)定量分析后有機物、碳酸鹽 氧化鐵 、泥沙類(lèi)雜質(zhì)分別為：8.075%、36.78%、2.733%、1.393% 。