各种污垢的定量分析简要说明

持有10.8PMa及以上锅炉清洗许可证的单位，应拥有对垢种进行定量分析的能力。本文作简要说明，主要是说明不同污垢种类的分解处理程序。

（1）针对不同的垢种制定分解处理程序的必要

对水垢用定量方法进行系统分析，可使测量误差≦±0.2%。然而垢样分解步骤存在问题，不能使其充分溶解，可有10%以上的负误差；测定程序如果出现误差，则测试误差更大，会使某种组分进入另外的组分中，则测定全然失败。

我国最初的水垢测定方法，源自前苏联颁发于1953年的《热力设备的水汽垢和沉积物分析》之第200~230节，这是以碳酸钙为主的垢分析方法。在当时我国的锅炉和凝汽器水垢也以碳酸钙为主，使用该方法测定以碳酸钙为主的垢种，是准确且方便的。

1959年在苏联多种期刊上报道锅炉结“铝垢”引起腐蚀故障，但是未提及铝的来源，对此百思莫解。就在 这时，在对某台中压锅炉水冷壁管的成分分析中也出现了“铝垢”。事情是这样的，按照水垢系统分析程序，用盐酸溶解水垢后，以动物胶法沉淀硅酸，对其滤液加入氯化铵并用氨水中和，此时应有絮状棕红色氢氧化铁沉积，实际却得到大量的白色絮状沉淀。在铁铝合量的沉淀中，它理所当然地会被认作是氢氧化铝。对灼烧后的残渣用硫酸处理后，用高锰酸钾法测量铁，得到不足5%的氧化铁，则相减之后，氧化铝含量高达40%以上，这是难以置信的。坚信垢中不会有如此大量的铝后，对测试程序进行研究，发现是在对含有铁、铝、钙、镁和磷酸根在内的滤液碱化时，溶液中的钙、镁和磷酸根和氢氧化化铁一起沉淀出来。沉淀生成速度过快时，应是晶状沉淀也会变成絮状。磷酸的钙镁垢是中压锅炉的主要垢种，在锅炉腐蚀不严重时，铁含量不大，铝不可能存在。沉淀铁（铝）时的白色絮状物就是钙镁的磷酸盐，将其溶解，检测出大量磷酸根（钼蓝法）。

针对是磷酸盐垢的认识，制定了这种钙镁磷酸盐为主垢种的阴离子和阳离子分离的程序。这就是将测量硅酸的滤液在容量瓶中定容后，将一部分滤液流过氢离子交换柱、钙、镁和铁（铜）被交换柱吸收，交换柱的流出液是各种阴离子，即分解试样的盐酸氯离子、垢中所含的磷酸根、硫酸根。氢交换柱用热盐酸淋洗，对淋洗液测量阳离子；对氢交换柱的流出液检测磷酸酐和硫酸酐（在水垢分析中均以氧化物形式表示，酸根表示对应的酸酐）。

（2）对难溶垢种制定不同分解方法的必要

采暖锅炉和工业锅炉的垢，除了碳酸钙垢之外，就是磷酸盐垢。有时磷酸盐垢中还混有少量碳酸钙垢。这两类垢样用盐酸可以溶解。10.8MPa及以上锅炉，尤其是当前承担发电任务的电站锅炉，附着物成分以铁的氧化物为主，难以直接溶于盐酸，用》10%的盐酸加热，并加有5~10滴（0.2~0.5ml）浓硝酸，经较长时间作用方可将其溶解。加入硝酸是将溶垢中的亚铁离子氧化为高价铁，使其失衡而加快溶解。加入硝酸是将溶垢的亚铁离子氧化为高价铁，使其失衡而加快溶解。过量的硝酸可在加热中被驱逐掉。当采取如上的分解试样措施，仍然不能使垢样全部溶解时，可将其按氧化硅操作，将灼烧残渣在铂钳埚中加入氢氟酸处理，使硅酸挥发除去，如果仍有少量残渣算作不溶物。

对于如上处理后有较多残渣的，可采用熔融法分解。此时硅酸盐将转化为硅酸钠，可被盐酸分解。硫酸钙也将转化为碳酸钙，也能被盐酸处理时溶解。

（3）水垢和腐蚀产物系统分析方法

解决了水垢和腐蚀产物的分解和处理程序之后，于1960年分别编写了《水垢分析》、《盐垢分析》油印印刷，作为举办培训班的教材。1964年3月《火力发电厂热力设备附着物分析方法》内部铅印出版，曾作为电力学校化学专业学生的教材。10年之后的1974年3月又分别以《水垢分析》、《盐垢分析》单行本印刷，作为首期防腐蚀培训班的教材。

对可溶的垢种，将试样在玛瑙研钵中研细到粒径0.1mm上下（140~170目筛孔），手捻无颗粒感。称取0.5g试样，进行灼烧减量测试。此即二氧化碳（碳酸酐）和少量化合水分解，最大的减量可超过40%。经灼烧后，各成分均用氧化物表示，即氧化硅、氧化铁（铝）、氧化钙、氧化镁、氧化铜、磷酸酐、硫酸酐。

用10ml去离子水浸湿试样，加入10ml 10%盐酸溶解试样，必要时加热搅拌使之全溶。加入5ml 1%动物明胶，在80℃以上过滤，滤出物为二氧化硅，在850℃下灼烧，然后称量。

将测量硅的滤液稀释定溶后移取部分试液进行系统分析。已确知是碳酸钙垢时，直接向试液中加入氯化铵，并且用氨的碱性去离子水洗涤，至加酸性硝酸银检不出氯离子。对沉淀灼烧称量得到氧化铁的含量。滤液调到微酸性，以利于草酸钙沉淀生长。将滤液加入草酸铵并使其为微碱性，得到草酸钙，用硫酸将洗净的草酸钙溶解，用高锰酸钾标准液滴定可得到氧化钙。在过滤草酸钙的滤液中，加入磷酸氢铵或磷酸氢钠，使滤液中的镁沉淀，静置过夜令沉淀熟化，过滤、洗涤、灼烧、称量，可测知氧化镁。对于阴离子和铜（通常不含），可单独由定容后的溶液中移取。令硫酸根以氯化钡形式沉淀测量，用分光光度计测量显色的磷酸根和铜，前者令其以钼蓝显色测量，后者用铜试剂显色。

对于取自进行磷酸盐处理的工业锅炉的水垢，初步判断是磷酸盐垢时，就应使用氢离子交换柱将钙、镁离子和磷酸根分离，按磷酸盐垢的测量程序分别测定铁、钙、镁、铜和磷酸酐、硫酸酐。对于电站锅炉的垢样，而且由颜色可判定是以氧化铁为主的腐蚀产物，应减少试样的称取量，以免测量过程中生成的氢氧化铁过多，难以为滤和洗涤，可称取0.2g甚至0.1g。如果在加氨水使铁离子沉淀时，仍认为沉淀量大，难以过滤和洗涤，可将其溶解，再用氨水沉淀一次，则基本无其他待测离子进入氢氧化铁中。

具体定量方法如下：

1.550℃灼烧减量（垢样有机物含量）的测定（重量法）

2.550~950℃灼烧减量（碳酸盐的含量）的测定（重量法）

3.酸不溶物（黏土、粘泥等杂质）的测定（重量法）

4.三氧化二铁含量的测定（EDTA滴定法）

垢样中三氧化二铁含量（样品1）

三氧化二铁百分含量测定（样品2）

三氧化二铁百分含量测定（样品3）

三样品平行测定后Fe2O3  %平均值为：1.393%

以污垢经定量分析后有机物、碳酸盐 氧化铁 、泥沙类杂质分别为：8.075%、36.78%、2.733%、1.393% 。