Моделите на миграција и испарување на елементи во трагови како што се натриум (Na), ванадиум (V), никел (Ni) и калциум (Ca) во нафтен кокс за време на калцинација се заеднички под влијание на температурата, формите на појава и хемиските реакции. Специфичните модели се следниве:
1. Миграција и испарување на натриум (Na)
- Нискотемпературна фаза (<1000°C): Натриумот првенствено постои во форма на неоргански соли (на пр., натриум сулфат, натриум хлорид) или органски комплекси, со ниска испарливост. Со зголемувањето на температурата, тој постепено се распаѓа во гасовити оксиди (на пр., Na₂O) или хидроксиди (на пр., NaOH).
- Фаза на висока температура (>1000°C): Волатилноста на натриумот значително се зголемува. Соединенијата формирани со сулфур и хлор (на пр., Na₂S, NaCl) лесно сублимираат или се распаѓаат на високи температури, предизвикувајќи натриумот да излезе во гасовита форма.
- Влијателни фактори: Испарувањето на натриумот е значително под влијание на атмосферата на калцинација (оксидирачко/редуцирачки). Под услови на редуцирање, натриумот е поверојатно да испарува во форма на сулфиди.
2. Миграција и испарување на ванадиум (V)
- Форми на појавување: Ванадиумот во нафтениот кокс првенствено постои во органски врзани форми (на пр., ванадил порфирини) и стабилни форми (на пр., ванадиумски оксиди, силикати).
- Нискотемпературна фаза (<1100°C): Органски врзаниот ванадиум постепено се распаѓа со зголемување на температурата, трансформирајќи се во растворливи во вода, јонски разменливи или карбонатно врзани форми. Некои ванадиуми реагираат со минерали на калциум и железо за да формираат евтектики со ниска точка на топење.
- Фаза на висока температура (>1100°C): Волатилноста на ванадиумот нагло се зголемува. Органски врзаниот ванадиум брзо се распаѓа во гасовити VOₓ видови (на пр., VO, V₂O₅), додека стабилниот ванадиум (на пр., V₂O₃) делумно се топи и ослободува мала количина на ванадиум на високи температури.
- Влијателни фактори: Испарувањето на ванадиумот е под влијание на температурата, стапката на согорување и минералниот состав. На високи температури, ванадиумот формира нанокристални структури со силициум и сулфур, што доведува до делумно испарување во гасовита форма.
3. Миграција и испарување на никел (Ni)
- Форми на појавување: Никелот во нафтениот кокс првенствено постои во форма на сулфиди (Ni₃S₂), оксиди (NiO) или силикати.
- Нискотемпературна фаза (<900°C): Никелот постои како Ni₃S₂, со ниска испарливост.
- Фаза на средна температура (900–1200°C): Ni₃S₂ постепено се трансформира во NiS во течна згура, достигнувајќи врвна содржина на NiS од приближно 22,4% на 1200°C, пред да се врати на Ni₃S₂ како што температурата понатамошно расте.
- Фаза на висока температура (>1400°C): Никелот испарува во форма на гасовити соединенија (на пр., Ni(g), NiS(g)), но Ni₃S₂ не се претвора директно во цврст Ni(s).
- Влијателни фактори: Испарувањето на никелот е значително под влијание на гасификациски средства (на пр., O₂, H₂O). Додавањето на O₂ ја инхибира конверзијата на Ni₃S₂ во елементарен Ni и го потиснува формирањето на шпинелни соединенија (на пр., NiAl₂O₄).
4. Миграција и испарување на калциум (Ca)
- Форми на појавување: Калциумот во нафтениот кокс првенствено постои во форма на карбонати (CaCO₃), сулфати (CaSO₄) или силикати.
- Нискотемпературна фаза (<800°C): Карбонатите се распаѓаат на CaO и CO₂, додека сулфатите се распаѓаат на CaO и SO₃, што доведува до збогатување на калциум во форма на оксид.
- Фаза на средна температура (800–1200°C): CaO реагира со силициум и алуминиум за да формира минерали со ниска точка на топење (на пр., анорит CaAl₂Si₂O₈), при што дел од калциумот останува во цврста форма.
- Фаза на висока температура (>1200°C): Нестабилноста на калциумот е ниска, но минералите со ниска точка на топење може делумно да се стопат или да се распаднат на високи температури, предизвикувајќи калциумот да мигрира во гасовита или течна форма.
- Влијателни фактори: Миграцијата на калциумот е значително под влијание на односот силициум-алумина и односот железо-калциум. Зголемувањето на односот силициум-алумина го поттикнува претворањето на FeV₂O₄ во V₂O₃, додека зголемувањето на односот железо-калциум го инхибира формирањето на CaAl₂Si₂O₈.
Сеопфатни шеми
- Зависност од температурата: Стапката на испарување на елементите во трагови се зголемува со температурата, но опсезите на температурата на испарување значително варираат меѓу елементите (на пр., ванадиумот нагло испарува над 1100°C, додека никелот станува значајно над 1400°C).
- Влијание на формите на појава: Органски врзаните елементи во трагови (на пр., органски ванадиум) се поиспарливи од стабилните форми (на пр., оксиди на ванадиум).
- Контрола на хемиска реакција: Испарувањето на елементите во трагови се контролира со реакции со сулфур и хлор, при што се формираат соединенија со ниска точка на топење или гасовити соединенија (на пр., Na₂S, VOₓ).
- Насоки за оптимизација на процесот: Контролирањето на температурата на калцинирање, атмосферата и адитивите (на пр., модификатори на односот силициум-алумина) може да ја потисне испарувањето на штетните елементи и да го подобри квалитетот на калцинираниот кокс.
Време на објавување: 17 април 2026 година