钠盐的热解机理及其对耐火材料的腐蚀特性研究

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含钠有机废液送入焚烧炉焚烧,进行无害化处理的过程中,钠盐在高温下热解挥发,对炉膛的耐火材料造成腐蚀。在含钠有机废液中掺混钠盐吸附剂,可以减少钠的释放,有效缓解钠盐对耐火材料的腐蚀。研究钠盐的高温挥发特性以及钠盐吸附剂的固钠特性,对缓解钠盐对耐火材料的腐蚀有重要作用。目前针对钠盐的高温挥发特性及其对耐火材料的腐蚀特性还缺乏系统的研究。因此,本文系统的研究了有机废液中常见钠盐的高温热解特性,并以高岭土为钠盐吸附剂,研究其固钠特性以及缓解钠盐对耐火材料的腐蚀特性。本文选取有机废液中常见的钠盐,通过热重分析仪,在常温至1400℃考察其高温挥发特性。使用热力学计算软件对Na Cl、Na2CO3及Na2SO4进行热力学平衡计算。研究发现,在N2气氛中,Na Cl以气态Na Cl及气态Na2Cl2的形式释放,Na2SO4升温至885℃分解生成Na2O,同时Na2O分解,并以Na单质形式释放。而有机羧酸钠盐在600℃之前均热解为Na2CO3,继续升高温度则分解为Na2O,同样最后以气态Na单质的形式释放。在空气气氛中,由于O2的存在,抑制了Na2O的分解反应,致使Na2CO3分解速率小于N2气氛。以高岭土作为钠盐吸附剂,研究其固钠特性。结果表明,钠盐与高岭土反应后,均生成Na Al Si O4、Na Al Si2O6等硅铝酸钠盐,但反应行为各有不同。高岭土在脱羟基前主要与Na Cl反应,脱羟基后与Na2CO3及Na2SO4反应,且脱羟基后与水分子结合也可与Na Cl反应。有机酸钠热解生成Na2CO3后与高岭土反应。高岭土添加比例相同时,随温度的升高,对Na Cl的固钠效率降低,对HCOONa和Na2CO3的固钠效率增大。温度相同时,高岭土添加比例增大,对三种钠盐的固钠效率均提高。最后选取NaCl、HCOONa、Na2CO3为腐蚀剂,高岭土为钠盐吸附剂,通过加速腐蚀实验,研究其对耐火材料的腐蚀特性。研究发现,钠盐在高温下挥发,通过孔隙侵入耐火材料,反应后生成结构蓬松的物相,导致耐火材料开裂,形成腐蚀。在钠盐中掺混高岭土,可以极大的缓解钠盐对耐火材料的腐蚀。随着高岭土的添加比例增加,耐火材料的腐蚀程度逐渐减小,当Na-高岭土的掺混摩尔比为2:1.4时,经腐蚀后的耐火材料中的钠含量接近原耐火材料,可认为已经达到缓解钠盐对耐火材料腐蚀的目的。
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