Solubility study on protective oxide films in molten chlorides created by refuse incineration environment

Abstract

Solubility measurements of Cr2O3, NiO, Co3O4, Fe3O4 and SiO2 in molten NaCl-KCl at 727 °C and NaCl-KCl-Na2SO4- K2SO4 at 550 °C were conducted in three different levels of basicity. The dissolution behavior of the oxides in the molten chlorides showed almost the same tendency as that shown in the result in molten Na2SO4 obtained by other researchers. In refuse incineration environment, protective Cr2O3 film is easily changed into CrO2−4 by molten chlorides contained in deposits because the basicity of the molten chlorides is made more basic by the effect of H2O in the combustion gas. In order to improve corrosion resistance of alloys, it would be better to add some elements such as Mo, V or W, which are expected to reduce the solubility of Cr2O3, and/or some elements such as Si or Ni, which are expected to produce protective oxide films having low solubility in a basic solution. Löslichkeitsstudie über schützende Oxidfilme in geschmolzenen Chloriden hervorgerufen durch Müllverbrennungsatmosphären Löslichkeitsmessungen von Cr2O3, NiO, Co3O4, Fe3O4 und SiO2 in geschmolzenem NaCl-KCl bei 727 °C und NaCl-KCl-Na2SO4- K2SO4 bei 550 °C wurden bei drei unterschiedlichen Basizitäten durchgeführt. Das Auflösungsverhalten der Oxide in den geschmolzenen Chloriden zeigte meist die gleiche Tendenz wie das durch andere Forscher erhaltene Ergebnis in geschmolzenem Na2SO4. In Müllverbrennungsatmosphären wird ein schützender Cr2O3 Film durch geschmolzene Chloride, welche in Ablagerungen enthalten sind, leicht in CrO2−4 umgewandelt. Dies läßt sich durch die Anwesenheit von H2O im Verbrennungsgas, welches zu einem Anstieg der Basizität der geschmolzenen Chloride führt, erklären. Um die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen zu erhöhen, sollten Elemente wie Mo, V oder W zugegeben werden. Von diesen wird eine Senkung der Löslichkeit des Cr2O3 erwartet. Weitere Elemente sind Si oder Ni, von welchen man sich die Bildung schützender Oxidfilme mit geringer Löslichkeit in alkalischen Lösungen erhofft.