Күйдіру кезінде мұнай коксындағы натрий (Na), ванадий (V), никель (Ni) және кальций (Ca) сияқты микроэлементтердің миграциясы мен ұшып кету заңдылықтары температураға, пайда болу формаларына және химиялық реакцияларға байланысты. Нақты заңдылықтар келесідей:
1. Натрийдің (Na) миграциясы және ұшып кетуі
- Төмен температуралық кезең (<1000°C): Натрий негізінен бейорганикалық тұздар (мысалы, натрий сульфаты, натрий хлориді) немесе органикалық кешендер түрінде, төмен құбылмалылықпен болады. Температура көтерілген сайын ол біртіндеп газ тәрізді оксидтерге (мысалы, Na₂O) немесе гидроксидтерге (мысалы, NaOH) ыдырайды.
- Жоғары температура сатысы (>1000°C): Натрийдің құбылмалылығы айтарлықтай артады. Күкірт пен хлормен түзілген қосылыстар (мысалы, Na₂S, NaCl) жоғары температурада оңай сублимацияланады немесе ыдырайды, бұл натрийдің газ тәрізді күйде шығуына әкеледі.
- Әсер етуші факторлар: Натрийдің булануына кальцинация атмосферасы (тотықтырғыш/тотықсыздандырғыш) айтарлықтай әсер етеді. Тотықсыздандырғыш жағдайларда натрийдің сульфидтер түрінде булануы ықтимал.
2. Ванадийдің (V) миграциясы және ұшып кетуі
- Пайда болу формалары: Мұнай коксындағы ванадий негізінен органикалық байланысқан формаларда (мысалы, ванадилпорфириндер) және тұрақты формаларда (мысалы, ванадий оксидтері, силикаттар) кездеседі.
- Төмен температуралық саты (<1100°C): Органикалық байланысқан ванадий температураның жоғарылауымен біртіндеп ыдырайды, суда еритін, ион алмастырғыш немесе карбонатпен байланысқан түрлерге айналады. Кейбір ванадий кальций және темір минералдарымен әрекеттесіп, төмен балқу температурасы бар эвтектика түзеді.
- Жоғары температура сатысы (>1100°C): Ванадийдің құбылмалылығы күрт артады. Органикалық байланысқан ванадий газ тәрізді VOₓ түрлеріне тез ыдырайды (мысалы, VO, V₂O₅), ал тұрақты ванадий (мысалы, V₂O₃) жоғары температурада ішінара балқып, аз мөлшерде ванадий бөліп шығарады.
- Әсер етуші факторлар: Ванадийдің булануына температура, жану жылдамдығы және минералды құрамы әсер етеді. Жоғары температурада ванадий кремний мен күкіртпен нанокристалды құрылымдар түзеді, бұл газ тәрізді күйде ішінара булануға әкеледі.
3. Никельдің (Ni) миграциясы және ұшып кетуі
- Пайда болу формалары: Мұнай коксындағы никель негізінен сульфидтер (Ni₃S₂), оксидтер (NiO) немесе силикаттар түрінде болады.
- Төмен температуралық саты (<900°C): Никель төмен құбылмалылықпен Ni₃S₂ түрінде болады.
- Орташа температуралық кезең (900–1200°C): Ni₃S₂ сұйық қожда біртіндеп NiS₂-ке айналады, 1200°C температурада шамамен 22,4% NiS₂ ең жоғары құрамына жетеді, содан кейін температура одан әрі көтерілген сайын қайтадан Ni₃S₂-ға айналады.
- Жоғары температура сатысы (>1400°C): Никель газ тәрізді қосылыстар түрінде ұшып кетеді (мысалы, Ni(g), NiS(g)), бірақ Ni₃S₂ тікелей қатты Ni(s)-ге айналмайды.
- Әсер етуші факторлар: Никельдің булануына газдандырғыштар (мысалы, O₂, H₂O) айтарлықтай әсер етеді. O₂ қосу Ni₃S₂-ның элементтік Ni-ге айналуын тежейді және шпинель қосылыстарының (мысалы, NiAl₂O₄) түзілуін басады.
4. Кальцийдің (Ca) миграциясы және ұшып кетуі
- Пайда болу формалары: Мұнай коксындағы кальций негізінен карбонаттар (CaCO₃), сульфаттар (CaSO₄) немесе силикаттар түрінде болады.
- Төмен температуралық кезең (<800°C): Карбонаттар CaO және CO₂-ға ыдырайды, ал сульфаттар CaO және SO₃-қа ыдырайды, бұл кальцийдің оксид түрінде байытылуына әкеледі.
- Орташа температуралық саты (800–1200°C): CaO кремниймен және алюминиймен әрекеттесіп, төмен балқу температурасы бар минералдарды (мысалы, анортит CaAl₂Si₂O₈) түзеді, ал кальцийдің бір бөлігі қатты күйінде қалады.
- Жоғары температура сатысы (>1200°C): Кальцийдің құбылмалылығы төмен, бірақ балқу температурасы төмен минералдар жоғары температурада ішінара еруі немесе ыдырауы мүмкін, бұл кальцийдің газ тәрізді немесе сұйық күйде миграциялануына әкеледі.
- Әсер етуші факторлар: Кальцийдің миграциясына кремний-глинозем қатынасы және темір-кальций қатынасы айтарлықтай әсер етеді. Кремний-глинозем қатынасының жоғарылауы FeV₂O₄-тің V₂O₃-қа айналуына ықпал етеді, ал темір-кальций қатынасының жоғарылауы CaAl₂Si₂O₈ түзілуін тежейді.
Кешенді үлгілер
- Температураға тәуелділік: Микроэлементтердің ұшып кету жылдамдығы температурамен артады, бірақ ұшып кету температураларының диапазоны элементтер арасында айтарлықтай өзгереді (мысалы, ванадий 1100°C жоғары температурада күрт ұшып кетеді, ал никель 1400°C жоғары температурада айтарлықтай болады).
- Пайда болу формаларының әсері: Органикалық байланысқан микроэлементтер (мысалы, органикалық ванадий) тұрақты формаларға (мысалы, ванадий оксидтері) қарағанда ұшқыш келеді.
- Химиялық реакцияны басқару: Микроэлементтердің ұшып кетуі күкірт пен хлормен реакциялар арқылы бақыланады, нәтижесінде төмен балқу температурасында немесе газ тәрізді қосылыстар (мысалы, Na₂S, VOₓ) түзіледі.
- Процесті оңтайландыру бағыттары: Күйдіру температурасын, атмосфераны және қоспаларды (мысалы, кремний-глинозем қатынасының модификаторлары) бақылау зиянды элементтердің ұшып кетуін басуға және күйдірілген кокстың сапасын жақсартуға мүмкіндік береді.
Жарияланған уақыты: 17 сәуір 2026 ж.