1、8.1 水垢的形成及分类水垢的形成及分类 1.1.水垢的特征及组成水垢的特征及组成热力设备内的水垢，其外观、物性和化学组成等特性因水垢生成部位不同、水质不同以及受热面热负荷热力设备内的水垢，其外观、物性和化学组成等特性因水垢生成部位不同、水质不同以及受热面热负荷不同等原因而有很大差异。例如，有的水垢坚硬，有的水垢较软；有的水垢致密，有的多孔隙；有的紧不同等原因而有很大差异。例如，有的水垢坚硬，有的水垢较软；有的水垢致密，有的多孔隙；有的紧紧地与金属连在一起，有的与金属表面的联系较疏松。水垢颜色也各不相同。为了研究水垢产生的原因紧地与金属连在一起，有的与金属表面的联系较疏松。水垢颜色也各不相同。
2、为了研究水垢产生的原因，找出防垢的方法，除了应该仔细观察各部位水垢的外观特征之外，最重要的是确定水垢的化学组成。，找出防垢的方法，除了应该仔细观察各部位水垢的外观特征之外，最重要的是确定水垢的化学组成。1.1 1.1 组成组成水垢的化学组成一般比较复杂，它不是一种简单的化合物，而是由许多化合物混合组成的。通常用高价氧化物表水垢的化学组成一般比较复杂，它不是一种简单的化合物，而是由许多化合物混合组成的。通常用高价氧化物表示水垢的化学成分。这样便于计算，分析结果又比较接近于水垢中各物质存在的真实情况。水垢中各种物质主要示水垢的化学成分。这样便于计算，分析结果又比较接近于水垢中各物质存在的真实情况。
3、水垢中各种物质主要以氧化物和盐类形式存在。总的来说可以分成两大部分即酸性氧化物和碱性氧化物。如以氧化物和盐类形式存在。总的来说可以分成两大部分即酸性氧化物和碱性氧化物。如NaNa2 2O O、CaOCaO、MgOMgO、CuOCuO等都是碱性氧化物，等都是碱性氧化物，SOSO3 3、COCO2 2、SiOSiO2 2和和P P2 2O O5 5等都是酸性氧化物。酸性氧化物和碱性氧化物互等都是酸性氧化物。酸性氧化物和碱性氧化物互相反应生成盐，例如：相反应生成盐，例如：CaO+COCaO+CO2 2CaCOCaCO3 3。水垢中的铁可能以水垢中的铁可能以FeFe3 3OO4 4或或FeOFeO存在
4、，水垢中的铜可能以存在，水垢中的铜可能以CuCu2 2OO或或CuCu存在，而化学分析结果都以它们的存在，而化学分析结果都以它们的高价氧化物高价氧化物FeFe3 3OO4 4和和CuOCuO表示，这就会使分析结果偏大。为了校正偏差，要进行水垢的灼烧增减量的测定，即在高温表示，这就会使分析结果偏大。为了校正偏差，要进行水垢的灼烧增减量的测定，即在高温(850-900)(850-900)下先灼烧垢样，冷却后再称量，求灼烧后水垢重量的增加或减少下先灼烧垢样，冷却后再称量，求灼烧后水垢重量的增加或减少(称为灼烧增量或灼烧减量称为灼烧增量或灼烧减量)。灼。灼烧会使水垢中低价的氧化铁、金属铜等氧化成高价氧
5、化物，从而增重：烧会使水垢中低价的氧化铁、金属铜等氧化成高价氧化物，从而增重：2Fe2Fe3 3OO4 4+1/2O+1/2O2 2 3Fe3Fe2 2OO3;3;Cu+1/2OCu+1/2O2 2 CuO CuO灼烧还会使水垢中含有的有机物、油脂燃烧，变成灼烧还会使水垢中含有的有机物、油脂燃烧，变成COCO2 2气体逸出；还能使水垢中的碳酸盐分解，逸出气体逸出；还能使水垢中的碳酸盐分解，逸出COCO2 2气体：气体：CaCOCaCO3 3 CaO+COCaO+CO2 2所以，含有有机物、油脂和碳酸盐的水垢灼烧后会减重。测定灼烧增减量，对于研究水垢的组成所以，含有有机物、油脂和碳酸盐的水垢灼烧
6、后会减重。测定灼烧增减量，对于研究水垢的组成是有益的。一般来说，水垢化学分析的结果，把各种成分的重量百分率相加后，再减去灼烧增量是有益的。一般来说，水垢化学分析的结果，把各种成分的重量百分率相加后，再减去灼烧增量或加上灼烧减量，应该在或加上灼烧减量，应该在95%-100%95%-100%的范围内。否则，表明化学分析的项目未做全或有遗漏，或者表明化学分析的范围内。否则，表明化学分析的项目未做全或有遗漏，或者表明化学分析时有较大的误差。时有较大的误差。第1页，共30页。水垢中的化学成分虽然很复杂，但往往以某种化学成分为主。例如，直接使用天然水水垢中的化学成分虽然很复杂，但往往以某种化学成分为主。例
7、如，直接使用天然水(或自或自来水来水)的小型低压锅炉，其水垢的主要成分是碳酸钙等钙镁化合物。以一级钠离子交换软化水作的小型低压锅炉，其水垢的主要成分是碳酸钙等钙镁化合物。以一级钠离子交换软化水作补给水的中低压锅炉，因凝汽器泄漏，冷却水补给水的中低压锅炉，因凝汽器泄漏，冷却水(天然水天然水)进入给水的锅炉，其锅内水垢的主要成分为进入给水的锅炉，其锅内水垢的主要成分为碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙等组分。以二级钠离了交换作补给水的普通高压锅炉，常因补给水除硅不完碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙等组分。以二级钠离了交换作补给水的普通高压锅炉，常因补给水除硅不完全或者汽轮机凝汽器泄漏等原因，锅炉水冷壁管内生成以复杂硅酸
8、盐为主要成分的水垢。以除盐水作全或者汽轮机凝汽器泄漏等原因，锅炉水冷壁管内生成以复杂硅酸盐为主要成分的水垢。以除盐水作补给水的高压和超高压锅炉，由于凝汽器的严密性较高，水处理工艺也较完善，天然水中常见的一些补给水的高压和超高压锅炉，由于凝汽器的严密性较高，水处理工艺也较完善，天然水中常见的一些杂质已经基本上除掉，给水水质较纯，给水中的杂质主要是热力系统金属结构材料的腐蚀产物，这类杂质已经基本上除掉，给水水质较纯，给水中的杂质主要是热力系统金属结构材料的腐蚀产物，这类锅炉水冷壁管内的水垢，其化学成分往往以锅炉水冷壁管内的水垢，其化学成分往往以FeFe、CuCu为主。鉴于以上情况，为了便于研究水垢
9、形成的原因、为主。鉴于以上情况，为了便于研究水垢形成的原因、防止及消除的方法，通常将水垢按其主要化学成份分为以下几类：钙镁水垢、硅酸盐垢、氧化铁垢和铜垢等。防止及消除的方法，通常将水垢按其主要化学成份分为以下几类：钙镁水垢、硅酸盐垢、氧化铁垢和铜垢等。下面分别讨论其形成原因。下面分别讨论其形成原因。2 2钙镁水垢钙镁水垢在钙、镁水垢中，钙、镁盐的含量常常很大，甚至可达在钙、镁水垢中，钙、镁盐的含量常常很大，甚至可达90%90%左右、这类水垢又可按其主要化合物的形态分成：左右、这类水垢又可按其主要化合物的形态分成：碳酸钙水垢碳酸钙水垢(CaCO(CaCO3 3)、硫酸钙水垢、硫酸钙水垢(CaSO
10、(CaSO4 4、CaSOCaSO4 42H2H2 2OO、2CaSO2CaSO4 4H H2 2O)O)、硅酸钙水垢、硅酸钙水垢(CaSiO(CaSiO3 3、5CaO5CaO5SiO5SiO2 2HH2 2O)O)、镁垢、镁垢Mg(OH)Mg(OH)2 2、MgMg3 3(PO(PO4 4)2 2 等。等。碳酸盐水垢，容易在锅炉省煤器、加热器、给水管道以及凝汽器冷却水通道和冷水塔中生碳酸盐水垢，容易在锅炉省煤器、加热器、给水管道以及凝汽器冷却水通道和冷水塔中生成。硫酸钙和硅酸钙水垢，主要在热负荷较高的受热面上，如锅炉炉管、蒸发器和蒸汽发成。硫酸钙和硅酸钙水垢，主要在热负荷较高的受热面上，如
11、锅炉炉管、蒸发器和蒸汽发生器内等处生成。生器内等处生成。第2页，共30页。形成钙、镁水垢的原因是：水中钙、镁盐类的离子浓度乘积大大超过了溶度积，形成钙、镁水垢的原因是：水中钙、镁盐类的离子浓度乘积大大超过了溶度积，这些盐类从过饱和溶液中结晶析出并附着在受热面上。水中析出物之所以能附着这些盐类从过饱和溶液中结晶析出并附着在受热面上。水中析出物之所以能附着在受热面上，是因为受热面金属表面粗糙不平，有许多微小的凸起的小丘。这些在受热面上，是因为受热面金属表面粗糙不平，有许多微小的凸起的小丘。这些小丘，能成为溶液中析出固体时的结晶核心。此外，因金属受热面上常常覆盖着小丘，能成为溶液中析出固体时的结晶核
12、心。此外，因金属受热面上常常覆盖着一层氧化物一层氧化物(即所谓氧化膜即所谓氧化膜)，这种氧化物有相当的吸附能力，能成为金属壁和由溶，这种氧化物有相当的吸附能力，能成为金属壁和由溶液中析出物的粘结层。液中析出物的粘结层。在各种热交换器中，水中钙、镁盐类的浓度超过溶解度的原因，有以下几方面：在各种热交换器中，水中钙、镁盐类的浓度超过溶解度的原因，有以下几方面：2.1 2.1 随温度的升高，某些钙、镁化合物在水中的溶解度下降。随温度的升高，某些钙、镁化合物在水中的溶解度下降。2.2 2.2 在水不断受热蒸发时，水中盐类逐渐浓缩。在水不断受热蒸发时，水中盐类逐渐浓缩。2.3 2.3 在水被加热的过程中
13、，水中某些钙、镁盐类因发生化学反应，从易溶于水的在水被加热的过程中，水中某些钙、镁盐类因发生化学反应，从易溶于水的物质变成难溶的物质而析出。例如在水中发生碳酸氢钙和碳酸氢镁的热分解反应物质变成难溶的物质而析出。例如在水中发生碳酸氢钙和碳酸氢镁的热分解反应：Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2CaCOCaCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2Mg(HCOMg(HCO3 3)2 2Mg(O H)Mg(O H)2 2+CO+CO2 2水中析出的盐类物质，可能成为水垢，也可能成为水渣，这不仅决定于它的化学水中析出的盐类物质，可能成为水垢，也可能成为水渣，这不仅决定于它的化学成分和结晶形态，而
14、且还与析出时的条件有关。如在省煤器、给水管道、加热管成分和结晶形态，而且还与析出时的条件有关。如在省煤器、给水管道、加热管、凝冷器冷却水通道和冷却塔中，水中析出的碳酸钙常结成坚硬的水垢，但是在、凝冷器冷却水通道和冷却塔中，水中析出的碳酸钙常结成坚硬的水垢，但是在锅炉、蒸发器和蒸汽发生器中，水的碱性较强而且水处于剧烈地沸腾状态，此时锅炉、蒸发器和蒸汽发生器中，水的碱性较强而且水处于剧烈地沸腾状态，此时，析出的碳酸钙常常形成海绵状的松软水渣，析出的碳酸钙常常形成海绵状的松软水渣造成的金属的物理不均匀性，造成的金属的物理不均匀性，第3页，共30页。硅酸盐水垢的化学成分较复杂，绝大部分是铝、铁的硅酸化
15、合物。在这种水垢中往往含有硅酸盐水垢的化学成分较复杂，绝大部分是铝、铁的硅酸化合物。在这种水垢中往往含有40%40%50%50%的二氧化硅、的二氧化硅、25%25%30%30%的铝和铁的氧化物、的铝和铁的氧化物、10%10%20%20%的钾、钠氧化物以及钙、的钾、钠氧化物以及钙、镁化合物。这种垢的成分和结构常与某些天然矿物如锥辉石镁化合物。这种垢的成分和结构常与某些天然矿物如锥辉石(Na(Na2 2O O FeFe2 2OO3 3 4SiO4SiO2 2)、方沸石、方沸石(Na(Na2 2O O AlAl2 2OO3 3 4SiO4SiO2 2 2H2H2 2O)O)、钠沸石、钠沸石(Na(N
16、a2 2OOAlAl2 2O O3 3 3SiO3SiO2 2 2H2H2 2O)O)、黝方石、黝方石(4Na(4Na2 2OO3Al3Al2 2OO3 3 6SiO6SiO2 2 SOSO3 3)等相似。这些复杂的硅酸盐水垢，有的多孔，有的很坚硬、致密，等相似。这些复杂的硅酸盐水垢，有的多孔，有的很坚硬、致密，常常匀整地覆盖在热负荷很高或水循环不良的炉管内壁及汽轮机低压缸叶片上。常常匀整地覆盖在热负荷很高或水循环不良的炉管内壁及汽轮机低压缸叶片上。关于硅酸盐水垢的形成机理，目前仍不很清楚。一般认为，在高热负荷的炉管管壁上从高浓缩的锅炉水中直接关于硅酸盐水垢的形成机理，目前仍不很清楚。一般认为
17、，在高热负荷的炉管管壁上从高浓缩的锅炉水中直接结晶出硅酸盐化合物，并在高热负荷的作用下，与炉管上的氧化铁相互作用生成复杂的硅酸盐化合物。结晶出硅酸盐化合物，并在高热负荷的作用下，与炉管上的氧化铁相互作用生成复杂的硅酸盐化合物。NaNa2 2SiOSiO3 3+Fe+Fe2 2OO.3.3NaNa2 2O OFeFe2 2OO.3.3SiOSiO2 2对于更复杂的硅酸盐水垢，则认为是由析出在高热负荷的炉管上的钠盐、熔融状态苛性钠及铁、对于更复杂的硅酸盐水垢，则认为是由析出在高热负荷的炉管上的钠盐、熔融状态苛性钠及铁、铝的氧化物相互作用而生成的。铝的氧化物相互作用而生成的。4 4氧化铁垢氧化铁垢氧
18、化铁垢的主要成分是铁的氧化物，其含量可达氧化铁垢的主要成分是铁的氧化物，其含量可达70%-90%70%-90%。此外，往往还含有金属铜及铜的。此外，往往还含有金属铜及铜的氧化物，少量钙、镁、硅和磷酸盐等物质。氧化铁垢的表面为咖啡色，内层是黑色或灰色，垢的氧化物，少量钙、镁、硅和磷酸盐等物质。氧化铁垢的表面为咖啡色，内层是黑色或灰色，垢的下部与金属接触处常有少量的、白色的盐类沉积物。氧化铁垢最容易在高参数和大容量的锅炉内下部与金属接触处常有少量的、白色的盐类沉积物。氧化铁垢最容易在高参数和大容量的锅炉内生成，但在其它锅炉中也可能产生。这种铁垢的生成部位，主要在热负荷很高的炉管管壁上，如：生成，但
19、在其它锅炉中也可能产生。这种铁垢的生成部位，主要在热负荷很高的炉管管壁上，如：喷燃器附近的炉管；对敷设有燃烧带的锅炉，在燃烧带上下部的炉管；燃烧带局部脱落或炉膛内喷燃器附近的炉管；对敷设有燃烧带的锅炉，在燃烧带上下部的炉管；燃烧带局部脱落或炉膛内结焦时的祼露炉管内。由氧化铁垢所引起的爆管事故，也正是发生在这些区域。结焦时的祼露炉管内。由氧化铁垢所引起的爆管事故，也正是发生在这些区域。第4页，共30页。锅炉炉管上发生氧化铁垢的主要原因在于给水携带铁的氧化物锅炉炉管上发生氧化铁垢的主要原因在于给水携带铁的氧化物(炉前热力系炉前热力系统的腐蚀产物统的腐蚀产物)到锅内所引起。氧化铁垢的形成与炉水中铁的
20、氧化物的含量和炉管上的局部热到锅内所引起。氧化铁垢的形成与炉水中铁的氧化物的含量和炉管上的局部热负荷直接相关。氧化铁垢的形成速度，随炉水中铁的含量的提高和热负荷的增加而增加。负荷直接相关。氧化铁垢的形成速度，随炉水中铁的含量的提高和热负荷的增加而增加。另外，锅炉在运行过程中发生碱性腐蚀或汽水腐蚀，其腐蚀产物附在管壁另外，锅炉在运行过程中发生碱性腐蚀或汽水腐蚀，其腐蚀产物附在管壁上会转化成氧化铁垢。上会转化成氧化铁垢。亚临界汽包炉在水冷壁上的铁垢或称腐蚀产物主要是由于微量组分腐蚀性离子氯、硫等亚临界汽包炉在水冷壁上的铁垢或称腐蚀产物主要是由于微量组分腐蚀性离子氯、硫等引起的。作者对某电厂亚临界汽
21、包炉引起的。作者对某电厂亚临界汽包炉,水冷壁割管取样水冷壁割管取样,进行进行X X射线衍射物相分析得到主射线衍射物相分析得到主要成份为四氧化三铁。其表面状态经电子探针（要成份为四氧化三铁。其表面状态经电子探针（EPMAEPMA）测试，见下图。）测试，见下图。第5页，共30页。某电厂运行一年后水冷壁割管试样表面状态某电厂运行一年后水冷壁割管试样表面状态Elmt Spect.Element Atomic Elmt Spect.Element Atomic Type%Type%O K ED 18.80 43.66 O K ED 18.80 43.66 Mg K ED 0.13 0.21 Mg K E
22、D 0.13 0.21 Al K ED 0.12 0.16 Al K ED 0.12 0.16 Si K ED 0.10 0.13 Si K ED 0.10 0.13 P K ED 2.09 2.50 P K ED 2.09 2.50 S K ED 0.09 0.11 S K ED 0.09 0.11 Cl K ED 0.02Cl K ED 0.02*0.02 0.02*Ca K ED 4.17 3.87 Ca K ED 4.17 3.87 Mn K ED 1.65 1.11 Mn K ED 1.65 1.11 Fe K ED 65.86 43.81 Fe K ED 65.86 43.81 C
23、u K ED 0.11Cu K ED 0.11*0.07 0.07*Zn K ED 6.41 3.64 Zn K ED 6.41 3.64 Na K ED 0.44 0.71Na K ED 0.44 0.71Total 100.00 100.00Total 100.00 100.00 2#炉管（炉管（EPMA）表面状态图）表面状态图第6页，共30页。Elmt Spect.Element Atomic Type%O K ED 28.24 56.94 Na K ED 0.79 1.11 Mg K ED 0.12 0.16 Al K ED 0.15 0.17 Si K ED 0.35 0.40 P
24、K ED 0.15 0.16 S K ED 0.07 0.08 ClK ED 1.16 1.06 K K ED 0.27 0.22 CaK ED 0.47 0.38 Mn K ED 0.34 0.20 Fe K ED 66.97 38.68 Cu K ED 0.25 0.13 Zn K ED 0.67 0.33 Total 100.00 100.00 坑边缘发灰白色区域成分坑边缘发灰白色区域成分第7页，共30页。坑内的成分坑内的成分Elmt Spect.Element Atomic Type%O K ED 16.73 41.00 Na K ED 0.14*0.24*Mg K ED 0.10 0
25、.16 Al K ED 0.12 0.18 Si K ED 0.11 0.15 P K ED 0.22 0.27 S K ED 0.07 0.09 Cl K ED 0.02*0.02*Ca K ED 0.24 0.24 Mn K ED 0.27 0.19 Fe K ED 81.17 56.97 Cu K ED 0.04*0.03*Zn K ED 0.76 0.45 Total 100.00 100.00第8页，共30页。Elmt Spect.Element Atomic Type%O K ED 20.52 45.89 Na K ED 0.63 0.99 Mg K ED 0.13 0.19 Al
26、 K ED 0.17 0.23 Si K ED 0.10 0.13 P K ED 2.79 3.22 S K ED 0.12 0.13 Cl K ED 0.03*0.03*Ca K ED 5.46 4.87 Mn K ED 1.49 0.97 Fe K ED 62.38 39.96 Cu K ED 0.16 0.09 Zn K ED 6.01 3.29 Total 100.00 100.00 无无 坑坑 区区 域域第9页，共30页。氯离子 0mg/L 氯离子0.8mgL实实 验验 室室 试试 验验氯离子 10mg/L第10页，共30页。元素元素NaNaO OFeFeCICIS SP P其它其它
27、坑口坑口0.790.7928.2428.2466.9766.971.161.160.070.070.150.150.350.35坑内坑内0.380.3816.7816.7876.276.20.030.030.050.050.240.242.322.32表表8.1.1 现场割管试片电子探针数据现场割管试片电子探针数据8.1.2 实验室试验试片实验室试验试片电子探针电子探针数据数据 元素元素NaNaO OFeFeCICIS SP P其它其它坑口坑口0.350.3520.520.575.575.50.080.080.90.90.720.723.73.7坑内坑内0.00.03.33.395.495.4
28、0.00.00.10.10.00.01.21.2 从测试数据发现腐蚀坑坑口周围从测试数据发现腐蚀坑坑口周围CICI、S S2 2离子富集，含氧量高，含铁量相对较低，腐蚀产物含离子富集，含氧量高，含铁量相对较低，腐蚀产物含量大；而坑内量大；而坑内CICI、S S2 2离子很少，含氧量低，含铁量相对较高，说明腐蚀产物少。这是为什么呢？可离子很少，含氧量低，含铁量相对较高，说明腐蚀产物少。这是为什么呢？可这样理解：由于蚀坑较小（微米级）这样理解：由于蚀坑较小（微米级）,坑底充当腐蚀电池的阳极（小面积），而坑口周围为阴极坑底充当腐蚀电池的阳极（小面积），而坑口周围为阴极（大面积），在坑内铁不断失去电子
29、（大面积），在坑内铁不断失去电子(Fe(Fe2eFe2eFe2+2+)，电子经金属基体向阴极迁移发生还原，电子经金属基体向阴极迁移发生还原反应反应(H(H2 2O+2e1/2HO+2e1/2H2 2+OH+OH),),在电场作用下，铁离子向坑外运动，在电场作用下，铁离子向坑外运动，CICI和和OHOH等负离子从溶液中向等负离子从溶液中向坑内运动，。在坑口相遇发生二次腐蚀反应：坑内运动，。在坑口相遇发生二次腐蚀反应：FeFe2+2+2OH+2OHFe(OH)2;Fe2Fe(OH)2;Fe2+2Cl+2Cl-FeClFeCl2 2+2H+2H2 2OFe(OH)OFe(OH)2 2+2H+2H+2
30、Cl+2Cl-，加速腐蚀反应的进行，所以在坑口腐蚀产物多，氯离，加速腐蚀反应的进行，所以在坑口腐蚀产物多，氯离子含量高。子含量高。第11页，共30页。1.氯离子在蚀坑周围富集促进铁的溶解，使蚀坑周围的腐蚀产物氯离子在蚀坑周围富集促进铁的溶解，使蚀坑周围的腐蚀产物最多。最多。2。腐蚀机理推测：在金属表面凹下处，能量较低，电位低，铁。腐蚀机理推测：在金属表面凹下处，能量较低，电位低，铁容易失电子，电子沿金属向电位高处运动，由于静电引力作用，容易失电子，电子沿金属向电位高处运动，由于静电引力作用，铁离子也要向外运动，当运动到坑边缘处正好碰上从正极过来的铁离子也要向外运动，当运动到坑边缘处正好碰上从正
31、极过来的负离子氯、磷、硫等生成了二次腐蚀产物。这样会使坑越来越深负离子氯、磷、硫等生成了二次腐蚀产物。这样会使坑越来越深，边缘的腐蚀产物越来越多。当它盖住坑时由于腐蚀产物较疏松，边缘的腐蚀产物越来越多。当它盖住坑时由于腐蚀产物较疏松孔隙内的溶液浓缩，酸（或碱）浓度增加，垢下腐蚀更严重。使孔隙内的溶液浓缩，酸（或碱）浓度增加，垢下腐蚀更严重。使得坑越来越深。得坑越来越深。结论第12页，共30页。垢垢 样样 分分 析析垢样的制备垢样的制备 垢和腐蚀产物的数量不多，颗粒大小也差别不大，因此，可直接破碎成垢和腐蚀产物的数量不多，颗粒大小也差别不大，因此，可直接破碎成1mm1mm左右的试样，然后用四分法
32、将试样缩分。取一份缩分后的试样左右的试样，然后用四分法将试样缩分。取一份缩分后的试样(一般不少一般不少于于2g)2g)，放在玛瑙研钵中研磨细。对于氧化铁垢、铜铁垢、硅垢、硅铁垢等难，放在玛瑙研钵中研磨细。对于氧化铁垢、铜铁垢、硅垢、硅铁垢等难溶试样，应磨细到试样能全部通过溶试样，应磨细到试样能全部通过0.119mm(1200.119mm(120目目)筛网；对于钙镁垢、盐垢筛网；对于钙镁垢、盐垢、磷酸盐垢等较易溶试样，磨细到全部试样能通过、磷酸盐垢等较易溶试样，磨细到全部试样能通过0.149 mm(1000.149 mm(100目目)筛网即筛网即可。制备好的分析试样，应装入粘贴有标签的称量瓶中备
33、用。其余没有磨细的可。制备好的分析试样，应装入粘贴有标签的称量瓶中备用。其余没有磨细的试样，应放回原来的广口瓶中妥善保存，供复核校对使用。试样，应放回原来的广口瓶中妥善保存，供复核校对使用。名词解释名词解释试样和分析试样试样和分析试样 从热力设备中采集到的垢样称为试样。从热力设备中采集到的垢样称为试样。经过加工经过加工(破碎、缩分、研磨破碎、缩分、研磨)制得的的样品称为分析试样。实际使用中，制得的的样品称为分析试样。实际使用中，在无需特别指明的情况下，分析试样也常称试样。在无需特别指明的情况下，分析试样也常称试样。试样的分解试样的分解 用化学方法将固体试样分解、使待测定的成分用化学方法将固体试
34、样分解、使待测定的成分(元素元素)溶解到溶液中的过程溶解到溶液中的过程。多项分析试液多项分析试液 用试样分解方法将固体试样分解制备成供分析用的溶液，可用于垢及腐蚀用试样分解方法将固体试样分解制备成供分析用的溶液，可用于垢及腐蚀产物的各种化学成分测定。产物的各种化学成分测定。第13页，共30页。垢样的分解垢样的分解 垢样的分解是分析过程中重要的步骤，其目的在于将试样制备成便于分析的溶垢样的分解是分析过程中重要的步骤，其目的在于将试样制备成便于分析的溶液。分解试样时，试样溶解要完全，且溶解速度要快，不致造成待分析成分损失及液。分解试样时，试样溶解要完全，且溶解速度要快，不致造成待分析成分损失及引入
35、新的杂质而干扰测定。常用试样分解方法有引入新的杂质而干扰测定。常用试样分解方法有酸溶法酸溶法和和熔融法熔融法两种，应针对试样两种，应针对试样种类，选择分解试样的方法。种类，选择分解试样的方法。(1)酸溶法酸溶法操作方法操作方法 称取干燥的分析试样称取干燥的分析试样0.2g(0.2g(称准至称准至0.2mg)0.2mg)，置于，置于100100200mL200mL烧杯中，加入烧杯中，加入15mL15mL浓盐酸浓盐酸(对碳酸盐垢试样应缓缓地加入，防止反应过于剧烈而发生溅失对碳酸盐垢试样应缓缓地加入，防止反应过于剧烈而发生溅失)，盖，盖上表面皿加热至试样完全溶解。若有黑色不溶物，可加浓硝酸上表面皿加
36、热至试样完全溶解。若有黑色不溶物，可加浓硝酸5mL5mL，继续加热至接，继续加热至接近于干涸驱赶尽过剩的硝酸近于干涸驱赶尽过剩的硝酸(红棕色的二氧化氮基本驱赶完全红棕色的二氧化氮基本驱赶完全)，冷却后加盐酸溶液，冷却后加盐酸溶液(1+1)10mL(1+1)10mL，温热至干涸的盐类完全溶解，加蒸馏水，温热至干涸的盐类完全溶解，加蒸馏水100mL100mL。若溶液透明，说明。若溶液透明，说明试样已完全溶解。将溶解液倾入试样已完全溶解。将溶解液倾入500mL500mL容量瓶，用蒸馏水稀释至刻度，所得溶液容量瓶，用蒸馏水稀释至刻度，所得溶液为多项分析试液。为多项分析试液。第14页，共30页。2.氢氧
37、化钠熔融法氢氧化钠熔融法 试样经氢氧化钠熔融后，用热蒸馏水提取，用盐酸酸化、溶解，制成多项分析试样经氢氧化钠熔融后，用热蒸馏水提取，用盐酸酸化、溶解，制成多项分析试液。此方法对许多垢及腐蚀产物都有较好的分解效果。试液。此方法对许多垢及腐蚀产物都有较好的分解效果。氢氧化钠的作用是氢氧化钠的作用是：高温下将酸不溶的物质（硫酸钙、硅酸钙等）转变成钠盐，易溶高温下将酸不溶的物质（硫酸钙、硅酸钙等）转变成钠盐，易溶。另外氢氧化钠可以降低垢样熔点。另外氢氧化钠可以降低垢样熔点。(1)操操 作作 方方 法法 称取干燥的分析试样称取干燥的分析试样0.2g(0.2g(称准至称准至0.2mg)0.2mg)，置于盛
38、有，置于盛有1g1g氢氧化钠的银坩埚中，加氢氧化钠的银坩埚中，加1 12 2滴酒精润湿，在桌上轻轻地震动，使试样粘附在氢氧化钠颗粒上。再覆盖氢氧滴酒精润湿，在桌上轻轻地震动，使试样粘附在氢氧化钠颗粒上。再覆盖氢氧化钠，坩埚加盖后置于化钠，坩埚加盖后置于50mL50mL瓷坩埚或瓷盘中，放入高温炉中，由室温缓慢升温到瓷坩埚或瓷盘中，放入高温炉中，由室温缓慢升温到700700750750，在此温度下保温，在此温度下保温20min20min。取出坩埚，并冷却至室温，将银坩埚放入聚。取出坩埚，并冷却至室温，将银坩埚放入聚乙稀杯中，加约乙稀杯中，加约20mL20mL煮沸的蒸馏水于坩埚中。杯上盖表面皿在水浴
39、里加热煮沸的蒸馏水于坩埚中。杯上盖表面皿在水浴里加热5 510min10min，充分地浸取熔块。待熔块浸散后，取出银坩埚，用装有热蒸馏水的洗瓶冲，充分地浸取熔块。待熔块浸散后，取出银坩埚，用装有热蒸馏水的洗瓶冲冼坩埚内、外壁及盖。边搅拌，边迅速加入冼坩埚内、外壁及盖。边搅拌，边迅速加入20ml20ml浓盐酸，再继续在水浴里加热浓盐酸，再继续在水浴里加热5min5min。此时，熔块完全溶解，溶液透明。将此溶液冷却后，倾入。此时，熔块完全溶解，溶液透明。将此溶液冷却后，倾入500mL500mL容量瓶，用水稀容量瓶，用水稀释释至刻度，所得溶液即为多项分析试液。至刻度，所得溶液即为多项分析试液。第15
40、页，共30页。3.碳碳 酸酸 钠钠 熔熔 融融 法法 垢样经碳酸钠熔融分解后，用水浸取熔融物，加酸酸化制成多项分析试液。此垢样经碳酸钠熔融分解后，用水浸取熔融物，加酸酸化制成多项分析试液。此法虽然费时较多，而且需用铂坩埚，但分解试样较为彻底，是常用的方法。法虽然费时较多，而且需用铂坩埚，但分解试样较为彻底，是常用的方法。碳酸钠的作用碳酸钠的作用：酸难溶物（硫酸钙、硅酸钙等）在高温下分解成碱和酸的氧化物，：酸难溶物（硫酸钙、硅酸钙等）在高温下分解成碱和酸的氧化物，用酸浸取时易转变成离子。用酸浸取时易转变成离子。(1)操作方法操作方法称取干燥的试样称取干燥的试样0.2g(0.2g(称准至称准至0.
41、2mg)0.2mg)，置于装有，置于装有1.5g1.5g研细的无水碳酸钠的坩埚中，研细的无水碳酸钠的坩埚中，用铂丝把碳酸钠和试样混匀，再用用铂丝把碳酸钠和试样混匀，再用0.5g0.5g碳酸钠将试样覆盖。坩埚加盖后置于碳酸钠将试样覆盖。坩埚加盖后置于50mL50mL瓷坩埚中，放入高温炉中，由室温缓慢升温至瓷坩埚中，放入高温炉中，由室温缓慢升温至9509502020，在此温度下熔融，在此温度下熔融2 22.5h2.5h。取出坩埚，冷却至室温，将铂坩埚放入聚乙烯杯中，加。取出坩埚，冷却至室温，将铂坩埚放入聚乙烯杯中，加7070100mL100mL煮沸的煮沸的蒸馏水，置于沸水浴上加热蒸馏水，置于沸水浴
42、上加热10min10min以浸取熔块，待熔块浸散后，用装有热蒸馏水的以浸取熔块，待熔块浸散后，用装有热蒸馏水的洗瓶冲洗坩埚内、外壁及盖。边搅拌熔块，边迅速加入洗瓶冲洗坩埚内、外壁及盖。边搅拌熔块，边迅速加入101015mL15mL浓盐酸，再在水浓盐酸，再在水浴里加热浴里加热5 510min10min。此时，溶液应清彻、透明，冷却至室温后倾入。此时，溶液应清彻、透明，冷却至室温后倾入500mL500mL容量瓶容量瓶。用蒸馏水稀释至刻度，所得溶液即为多项分析试液。用蒸馏水稀释至刻度，所得溶液即为多项分析试液。第16页，共30页。5.15.1定性分析定性分析 在定量分析之前，对于某些未知成分的垢和腐
43、蚀产物试样，可用一些简易方法，如在定量分析之前，对于某些未知成分的垢和腐蚀产物试样，可用一些简易方法，如通过某些元素或官能团的特征反应，定性或半定量地鉴别其中一些成分，为选择定量通过某些元素或官能团的特征反应，定性或半定量地鉴别其中一些成分，为选择定量分析方法和分析结果的判断，提供有价值的依据。分析方法和分析结果的判断，提供有价值的依据。化学方法鉴定是通过垢和腐蚀产物与某些化学试剂发生特征反应来鉴别某些成分。化学方法鉴定是通过垢和腐蚀产物与某些化学试剂发生特征反应来鉴别某些成分。方法如下：称取方法如下：称取0.5g0.5g试样，置于试样，置于100mL100mL烧杯中，加烧杯中，加50mL50
44、mL蒸馏水，配制成悬浊液。然蒸馏水，配制成悬浊液。然后进行如下试验。后进行如下试验。水溶液试验水溶液试验测定水溶液的测定水溶液的pHpH值：取澄清液值：取澄清液20-30ml20-30ml，用，用pHpH计测定水溶液的计测定水溶液的pHpH值。若值。若pHpH值大值大于于9 9，说明有氢氧化钠、磷酸三钠等强碱性盐类存在；若，说明有氢氧化钠、磷酸三钠等强碱性盐类存在；若pHpH值小于值小于9 9，说明试样中无，说明试样中无强碱性盐类存在。强碱性盐类存在。硝酸银试验硝酸银试验：取数滴澄清液，置于黑色滴板上，加：取数滴澄清液，置于黑色滴板上，加2-32-3滴酸性硝酸银滴酸性硝酸银(5%(5%溶液溶液
45、)。若。若有白色沉淀物生成，说明有水溶性氯化物存在。有白色沉淀物生成，说明有水溶性氯化物存在。氯化钡试验：取数滴澄清液，加氯化钡试验：取数滴澄清液，加2-32-3滴氯化钡溶液滴氯化钡溶液(10%(10%溶液溶液)，加，加2 2滴盐酸溶液滴盐酸溶液(1+1)(1+1)。若有白色沉淀物生成，且加酸不溶解，说明有水溶性硫酸盐存在。若有白色沉淀物生成，且加酸不溶解，说明有水溶性硫酸盐存在。加酸试验加酸试验取少量带悬浊物的试液注入试管中，加取少量带悬浊物的试液注入试管中，加1-2mL1-2mL浓盐酸或浓硝酸，然后，分别加入其浓盐酸或浓硝酸，然后，分别加入其他试剂，根据发生的化学反应现象，可以粗略地判断垢
46、和腐蚀产物有哪些成分。垢和他试剂，根据发生的化学反应现象，可以粗略地判断垢和腐蚀产物有哪些成分。垢和腐蚀产物加酸后发生的化学反应如表腐蚀产物加酸后发生的化学反应如表8.3.18.3.1所示。所示。垢及腐蚀产物的分析程序垢及腐蚀产物的分析程序第17页，共30页。加入试剂加入试剂 现象现象盐盐 酸酸产生气泡。碳酸盐含量越高，泡沬越多产生气泡。碳酸盐含量越高，泡沬越多碳酸盐碳酸盐盐酸和硝酸盐酸和硝酸溶解缓慢，可看到白色不溶物溶解缓慢，可看到白色不溶物硅酸盐硅酸盐冷盐酸冷盐酸(难溶难溶)加硝酸加热加硝酸加热后溶解后溶解溶解后溶液呈淡黄色。加溶解后溶液呈淡黄色。加5%5%硫酸铵溶液数滴，溶液变红色。或者
47、硫酸铵溶液数滴，溶液变红色。或者加入加入5%5%亚铁氰化钾亚铁氰化钾K K4 4Fe(CN)Fe(CN)6 6溶液变蓝色溶液变蓝色氧化铁氧化铁加硝酸加硝酸冷盐酸冷盐酸(难溶难溶)加热后溶解加热后溶解溶解后溶液呈淡黄色或淡蓝色。取一部分溶液注入另一试管，加溶解后溶液呈淡黄色或淡蓝色。取一部分溶液注入另一试管，加浓氨水，生成氢氧化铁和氢氧化铜沉淀物。继续加氨水，氢氧化浓氨水，生成氢氧化铁和氢氧化铜沉淀物。继续加氨水，氢氧化铜溶解，生成铜氨络离子，蓝色加深。另取数滴溶液加数滴铜溶解，生成铜氨络离子，蓝色加深。另取数滴溶液加数滴5%5%亚亚铁氰化钾溶液，生成红棕色沉淀物铁氰化钾溶液，生成红棕色沉淀物氧
48、化铜氧化铜加硝酸加硝酸盐盐 酸酸取一部分酸溶液，加取一部分酸溶液，加10%10%钼酸铵溶液，生成黄色的磷钼黄沉淀物，钼酸铵溶液，生成黄色的磷钼黄沉淀物，加浓氨水至溶液呈氨碱性，黄色沉淀物溶解加浓氨水至溶液呈氨碱性，黄色沉淀物溶解磷酸盐磷酸盐盐酸和硝酸盐酸和硝酸取一部酸溶液，加入取一部酸溶液，加入10%10%氯化钡溶液数滴，溶液混浊，有白色沉氯化钡溶液数滴，溶液混浊，有白色沉淀物生成淀物生成硫酸盐硫酸盐表表8.3.18.3.1 垢及腐蚀产物与酸反应垢及腐蚀产物与酸反应第18页，共30页。5.25.2定量分析定量分析 由于各个测定项目是独立进行的，一般说来，对测定的前后顺序无特殊由于各个测定项目是
49、独立进行的，一般说来，对测定的前后顺序无特殊要求，各测定项目可同时进行。其中，关于氧化钙、氧化镁的测定，由于选用要求，各测定项目可同时进行。其中，关于氧化钙、氧化镁的测定，由于选用方法和加掩蔽剂的数量与氧化铁、氧化铜的数量有关，通常，测定氧化铁、氧方法和加掩蔽剂的数量与氧化铁、氧化铜的数量有关，通常，测定氧化铁、氧化铜之后，再进行氧化钙、氧化镁的测定。在盐垢分析中，为了减少空气中二化铜之后，再进行氧化钙、氧化镁的测定。在盐垢分析中，为了减少空气中二氧化碳的影响，制备好待测试液后，应立即测定碱、碳酸盐和重碳酸盐含量。氧化碳的影响，制备好待测试液后，应立即测定碱、碳酸盐和重碳酸盐含量。盐垢分析程序
50、如图盐垢分析程序如图8.3.18.3.1所示所示,垢及腐蚀产物的分析程序如图垢及腐蚀产物的分析程序如图8.3.28.3.2所示。所示。盐盐 垢垢500mL500mL多项分析试液多项分析试液水分（重水分（重量法）量法）0.5g0.5g试样试样0.5g0.5g试样试样水水溶溶0.5g0.5g试样试样灼烧减量（重灼烧减量（重量法）量法）取一定量多项分析试液取一定量多项分析试液其它成分其它成分氢氧化钠氢氧化钠碳酸钠碳酸钠碳酸氢钠碳酸氢钠氯化氯化钠钠氧化氧化钠钠酸碱滴酸碱滴定法定法摩尔法摩尔法固定离子强固定离子强度法度法度法度法标准加入法标准加入法图图8.3.1 8.3.1 盐垢分析程序盐垢分析程序第1
