Условия образования щелочноземельных накипей
Щелочноземельные накипи могут выделяться в твердую фазу в результате протекания физических и химических процессов. К физическим процессам относится постепенное повышение концентрации солей в котловой воде при ее упаривании в результате чего достигается предел растворимости солей и переход их в твердую фазу, т.е. необходимо, чтобы произведение концентраций катионов и анионов труднорастворимого вещества достигло бы величины произведения растворимости СК+·СА-=ПРК·А концентрации катионов и анионов СК+, СА -. Предел растворимости конкретного вещества зависит исключительно от температуры и химической природы вещества. Произведение растворимости для данного соединения и данной температуры является величиной постоянной и может изменяться только с изменением температуры. Если СК·СА< ПРКА – раствор не насыщен и осадок выпадать не будет. При СК·СА> ПРКА↓ – выпадение осадка неизбежно. Таким образом, выпадение из раствора конкретной соли начинается только в том случае, когда произведение концентраций ионов, входящий в ее состав, превышает значение произведения растворимости для данной соли. Наиболее быстро процесс нарастания отложений происходит на поверхностях нагрева, имеющих шероховатости, особенно если эта поверхность покрыта слоем оксидов, который выполняет роль цементирующей прослойки между металлом и отложениями. У ряда веществ с повышением температуры происходит понижение растворимости (соли с отрицательным температурным коэффициентом растворимости). Например, предельная растворимость CaSO4 при t=20oC составляет 2000 г/м3, а при t =150оС она уменьшается в 4 раза и составляет 500 г/м3. Таким образом, выделение гипса из котловой воды будет прежде всего происходить около поверхности нагрева котла, где температура воды будет иметь наибольшее значение и концентрация CaSO4 быстрее достигнет предела насыщения. К химическим процессам образования щелочноземельных отложений относятся следующие: - термический распад бикарбонатов кальция и магния: Ca(HCO3)2→ CaCO3↓ +CO2↑ +H2O (3.1)
Mg(HCO3)2→ MgCO3+CO2↑ +H2O (3.2) с образованием малорастворимого CaСO3. Скорость разложения бикарбоната кальция в значительной степени зависит от температуры и характера кипения котловой воды. При повышенных температурах и бурно кипящей воде он выпадает в массе котловой воды в виде шлама, при отсутствии кипения осаждается на поверхности нагрева в виде накипи. - гидролиз карбоната магния MgCO3 Термическое разложение бикарбоната магния Mg(HCO3)2, с образованием карбоната магния MgCO3 протекает значительно медленнее, а затем, в результате взаимодействия с водой (гидролиз) растворимая соль карбоната магния образует малорастворимое соединение – гидроокись магния MgCO3 +H2O → Mg(OH)2↓ +H2CO3 (3.3)
|
