Шатах явцад газрын тосны кокс дахь натри (Na), ванадий (V), никель (Ni), кальци (Ca) зэрэг ул мөр элементүүдийн шилжилт хөдөлгөөн ба ууршилтын хэв маяг нь температур, илрэх хэлбэр, химийн урвалаас хамтдаа хамаардаг. Тодорхой хэв маяг нь дараах байдалтай байна.
1. Натрийн (Na) шилжилт ба ууршилт
- Бага температурын үе шат (<1000°C): Натри нь голчлон органик бус давс (жишээ нь, натрийн сульфат, натрийн хлорид) эсвэл органик цогцолбор хэлбэрээр, бага хэлбэлзэлтэй хэлбэрээр оршдог. Температур нэмэгдэхийн хэрээр аажмаар хийн исэл (жишээ нь, Na₂O) эсвэл гидроксид (жишээ нь, NaOH) болж задардаг.
- Өндөр температурын үе шат (>1000°C): Натрийн хэлбэлзэл мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Хүхэр ба хлортой (жишээ нь, Na₂S, NaCl) үүссэн нэгдлүүд нь өндөр температурт амархан сублиматжих эсвэл задарч, натри нь хийн хэлбэрээр гадагшилдаг.
- Нөлөөлөх хүчин зүйлс: Натрийн ууршилт нь кальцинжуулалтын агаар мандалд (исэлдүүлэх/бууруулах) мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Бууруулах нөхцөлд натри нь сульфидын хэлбэрээр уурших магадлал өндөр байдаг.
2. Ванадийн (V) шилжилт ба ууршилт
- Илрэх хэлбэрүүд: Газрын тосны кокс дахь ванадий нь голчлон органик холбоотой хэлбэрүүд (жишээ нь, ванадил порфирин) болон тогтвортой хэлбэрүүд (жишээ нь, ванадийн исэл, силикат) хэлбэрээр оршдог.
- Бага температурын үе шат (<1100°C): Органик холбогдсон ванадий нь температур нэмэгдэхийн хэрээр аажмаар задарч, усанд уусдаг, ион солилцдог эсвэл карбонаттай холбоотой хэлбэрт шилждэг. Зарим ванадий нь кальци, төмрийн эрдэс бодисуудтай урвалд орж, бага хайлах цэгтэй эвтектик үүсгэдэг.
- Өндөр температурын үе шат (>1100°C): Ванадийн хэлбэлзэл огцом нэмэгддэг. Органик бодистой холбогдсон ванадий нь хийн VOₓ төрөл зүйлд хурдан задардаг (жишээ нь, VO, V₂O₅), харин тогтвортой ванадий (жишээ нь, V₂O₃) нь өндөр температурт хэсэгчлэн хайлж, бага хэмжээний ванадий ялгаруулдаг.
- Нөлөөлөх хүчин зүйлс: Ванадийн ууршилт нь температур, шаталтын хурд, эрдэс бодисын найрлагаас хамаардаг. Өндөр температурт ванадий нь цахиур болон хүхэртэй нанокристалл бүтэц үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хийн хэлбэрээр хэсэгчилсэн ууршилт үүсгэдэг.
3. Никелийн (Ni) шилжилт ба ууршилт
- Үүсэх хэлбэрүүд: Нефтийн кокс дахь никель нь голчлон сульфид (Ni₃S₂), исэл (NiO) эсвэл силикат хэлбэрээр байдаг.
- Бага температурын үе шат (<900°C): Никель нь бага хэлбэлзэлтэй Ni₃S₂ хэлбэрээр оршдог.
- Дунд зэргийн температурын үе шат (900–1200°C): Ni₃S₂ нь шингэн шааранд аажмаар NiS болж хувирдаг бөгөөд 1200°C-д NiS-ийн оргил агууламж ойролцоогоор 22.4% хүрч, температур цаашид нэмэгдэхийн хэрээр Ni₃S₂ болж буцаад хувирдаг.
- Өндөр температурын үе шат (>1400°C): Никель нь хийн нэгдлүүд (жишээ нь, Ni(g), NiS(g)) хэлбэрээр ууршдаг боловч Ni₃S₂ нь шууд хатуу Ni(s) болж хувирдаггүй.
- Нөлөөлөх хүчин зүйлс: Никелийн ууршилтад хийжүүлэгч бодисууд (жишээ нь, O₂, H₂O) ихээхэн нөлөөлдөг. O₂ нэмэх нь Ni₃S₂-г элементийн Ni болгон хувиргахыг дарангуйлж, шпинель нэгдлүүд (жишээ нь, NiAl₂O₄) үүсэхийг дарангуйлдаг.
4. Кальцийн (Ca) шилжилт ба ууршилт
- Илрэх хэлбэрүүд: Нефтийн кокс дахь кальци нь голчлон карбонат (CaCO₃), сульфат (CaSO₄) эсвэл силикат хэлбэрээр байдаг.
- Бага температурын үе шат (<800°C): Карбонатууд нь CaO болон CO₂ болж задардаг бол сульфатууд нь CaO болон SO₃ болж задарч, кальцийг исэл хэлбэрээр баяжуулдаг.
- Дунд зэргийн температурын үе шат (800–1200°C): CaO нь цахиур болон хөнгөн цагаантай урвалд орж бага хайлах цэгтэй эрдэс бодис (жишээ нь, анорит CaAl₂Si₂O₈) үүсгэдэг бөгөөд зарим кальци нь хатуу хэлбэрээр үлддэг.
- Өндөр температурын үе шат (>1200°C): Кальцийн хэлбэлзэл бага боловч хайлах цэг багатай эрдэс бодисууд өндөр температурт хэсэгчлэн хайлж эсвэл задарч, кальцийг хийн эсвэл шингэн хэлбэрээр шилжүүлэхэд хүргэдэг.
- Нөлөөлөх хүчин зүйлс: Кальцийн шилжилт хөдөлгөөнд цахиур-хөнгөнцагааны харьцаа болон төмөр-кальцийн харьцаа ихээхэн нөлөөлдөг. Цахиур-хөнгөнцагааны харьцаа нэмэгдэх нь FeV₂O₄-ийг V₂O₃ болгон хувиргахад тусалдаг бол төмөр-кальцийн харьцаа нэмэгдэх нь CaAl₂Si₂O₈ үүсэхийг саатуулдаг.
Цогц загварууд
- Температураас хамаарал: Ул мөр элементийн ууршилтын хурд температуртай хамт нэмэгддэг боловч ууршилтын температурын хүрээ элементүүдийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаатай байдаг (жишээлбэл, ванадий 1100°C-аас дээш температурт огцом ууршдаг бол никель 1400°C-аас дээш температурт мэдэгдэхүйц болдог).
- Илрэх хэлбэрийн нөлөө: Органик холбоотой ул мөр элементүүд (жишээлбэл, органик ванадий) нь тогтвортой хэлбэрүүдээс (жишээлбэл, ванадийн исэл) илүү ууршимтгай байдаг.
- Химийн урвалын хяналт: Ул мөрийн элементүүдийн ууршилтыг хүхэр ба хлортой урвалд оруулж, бага хайлах цэгтэй эсвэл хийн нэгдлүүд (жишээ нь, Na₂S, VOₓ) үүсгэдэг.
- Үйл явцыг оновчтой болгох заавар: Кальцинжуулалтын температур, агаар мандал болон нэмэлтүүдийг (жишээлбэл, цахиур-хөнгөнцагааны харьцааны өөрчлөгч) хянах нь хортой элементүүдийн ууршилтыг дарангуйлж, кальцинжуулсан коксын чанарыг сайжруулж чадна.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 4-р сарын 17