Rapport 957 Vatgas.pdf - Svenska EnergiAskor AB

VÄRMEFORSKEn mindre litteraturstudie av Suèr et al, föranledd av explosionen i Norrköping 2004,visade att också kunskapen internationellt är bristfällig [12].I litteraturstudien sammanfattas att det huvudsakligen är vätgas som bildas från aska ibasisk miljö. Den bildas när metaller, främst aluminium, i sin metalliska form reagerarmed vatten. Reaktionen mellan metalliskt aluminium och vatten kan skrivas2Al + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 22Al + 3H 2 O Al 2 O 3 + 3H 2 .Även en studie som undersökte gasutvecklingen i askor från Högdalen, Uppsala ochSödertälje visade att huvuddelen av den gas som bildas från förbränningsaska i kontaktmed natriumhydroxidlösning är vätgas [13]. (Slutrapporten från den studien ingår somBilaga E i denna rapport).Mängden metalliskt aluminium är styrande för hur mycket vätgas som kan bildas, menpH är också en viktig faktor. I kontakt med syre och/eller vatten bildas skyddande skikt,av t.ex. aluminiumoxid, runt metalliskt aluminium [12]. Skikten hindrar vatten attkomma åt och reagera med aluminiumet, men vid högt pH löses de skyddande skiktenupp. Det kan ske enligt följande reaktioner:Reaktion mellan aluminiumoxid och hydroxidjonerAl 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O 2Al(OH) - 4och efterföljande reaktion mellan metalliskt aluminium och hydroxidjoner2Al + 2OH - + 6H 2 O 2Al(OH) - 4 + 3H 2 .Ett fartyg lastat med aluminiumoxid råkade i december 2002 ut för en explosion i lastutrymmet.Skadeutredningen visade att aluminiumoxiden innehöll små mängder metallisktaluminium och aluminiumnitrid. Aluminiumnitriden reagerade tillsammans medvatten och bildade ammoniak som gjorde att lasten fick ett högt pH. Vid detta pH förstördesdet skyddande skiktet av aluminiumoxid/hydroxid som fanns på bitarna av metallisktaluminium, vilket gjorde att aluminiumet kunde reagera och bilda vätgas somförorsakade explosionen [14].När aska får reagera med vatten i obegränsad mängd vid högt pH fås ett mått på denmaximala potential, ”gasbildningspotential”, som finns i askan för utveckling av vätgas.Vid lägre pH bestäms gasutvecklingen av hastigheten varmed vattenmolekyler kan diffunderagenom de skyddande skikten [12],vilket ger en långsam gasutveckling.Hög kloridhalt ökar också vätgasbildningen genom att kloridjoner kan hjälpa till att exponerametalliskt aluminium. Magel rapporterar att dubbelt så mycket vätgas bildadesnär aska blandades med 1 M natriumkloridlösning i stället för med vatten [2].Andra metaller som nämnts i samband med vätgasutveckling är zink, järn, koppar ochkrom (dessutom kisel) [12]. Enligt en tysk studie var det endast aluminium som reagerademed vätgasutveckling vid pH 9,3–11,4, men vid pH 13,5 reagerade även järn och2