一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂及制备方法

摘要

本发明提供了一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂及制备方法，提供了一种适用于高碱度、高硬度、高温度、强结垢性的高炉闭路循环水的复合缓蚀阻垢剂，其组成成分及质量份数为：焦磷酸钾：15～25份、双咪唑啉季铵盐：5～15份、浓度为75％的磷酸：10～20份、苯并三氮唑0.1～1份、聚环氧琥珀酸：15～25份、水：10～20份、PH值调节剂：1～10份，制备方法是在常温下按照上述质量份数依次加入反应釜中，搅拌混匀后静置。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：成膜稳定、效率高、成本低、用量少、阻垢缓蚀效果好，同时兼有抑制微生物的作用，阻垢剂本身耐受高温不易分解。

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂及制备方法。

背景技术

高炉炼铁闭路循环水系统作为冷却高炉的炉体、炉壁、炉底的重要循环水系统，其重要性不言而喻，闭路循环水系统需要冷却的部位温度高，目前国内的高炉炼铁闭路循环水系统通常使用软化水，投加亚硝酸盐或是投加钼酸盐类缓蚀剂。但是在某些地区采用的是来水硬度较高的水质条件，单独使用亚硝酸盐就不能满足要求了，它只有缓蚀的效果，没有阻垢的效果，并且不适用于温度较高水系统，而且长时间投加亚硝酸盐还会带来微生物过高的危害，且极易在水管的内壁结垢堵塞管道。而使用钼酸盐缓蚀剂缓蚀阻垢效果都比较好，但是成本较高，不适合较大的循环水系统使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂及制备方法，克服现有技术的缺点，提供一种成膜稳定、效率高、成本低的复合缓蚀阻垢剂，适用于高碱度、高硬度、高温度、强结垢性的高炉闭路循环水，同时兼有抑制微生物的作用，阻垢剂本身耐受高温不易分解。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂，其组成成分及质量份数为：焦磷酸钾：15～25份、双咪唑啉季铵盐：5～15份、浓度为75％的磷酸：10～20份、苯并三氮唑0.1～1份、聚环氧琥珀酸：15～25份、水：10～20份、PH值调节剂：1～10份。

所述PH值调节剂为氢氧化钠。

一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，将聚环氧琥珀酸、双咪唑啉季铵盐、浓度为75％的磷酸、水、焦磷酸钾、苯并三氮唑、PH值调节剂于常温下按照上 述质量份数依次加入反应釜中，搅拌混匀后静置即得本发明的一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂。

先将聚环氧琥珀酸、双咪唑啉季铵盐、浓度为75％的磷酸、水加入到反应釜中，搅拌30分钟后，再加入焦磷酸钾、苯并三氮唑搅拌使其完全溶解，继续加入PH值调节剂，搅拌混匀后静置即得本发明的一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、特别适用高炉闭路高碱度、高硬度、高温度、强结垢性水质，阻垢和缓蚀性能均优异。

2、各组分之间具有良好的协同性。

3、本发明的复合剂成本低，用量少，容易复配，稳定性好，在操作和管理上十分方便，用量仅为35mg/l。

4、本发明的复合剂使用焦磷酸钾替代了亚硝酸盐使用，减少了微生物带来的危害，并且能与硬水中的Ca²⁺、Mg²⁺形成稳定的络合物从而软化硬水，清除污垢。

具体实施方式

下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂，其组成成分及质量份数为：焦磷酸钾：15～25份、双咪唑啉季铵盐：5～15份、浓度为75％的磷酸：10～20份、苯并三氮唑0.1～1份、聚环氧琥珀酸：15～25份、水：10～20份、PH值调节剂：1～10份。

所述PH值调节剂为氢氧化钠。

一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂的制备方法，将聚环氧琥珀酸、双咪唑啉季铵盐、浓度为75％的磷酸、水、焦磷酸钾、苯并三氮唑、PH值调节剂于常温下按照上述质量份数依次加入反应釜中，搅拌混匀后静置即得本发明的一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂。

先将聚环氧琥珀酸、双咪唑啉季铵盐、浓度为75％的磷酸、水加入到反应釜中，搅拌30分钟后，再加入焦磷酸钾、苯并三氮唑搅拌使其完全溶解，继续加入PH值调节剂，搅拌混匀后静置即得本发明的一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂。

焦磷酸钾是该复合阻垢缓蚀剂的主剂之一，又称为焦磷酸四钾，它能与硬水中的Ca²⁺、Mg²⁺形成稳定的络合物从而软化硬水，特别是高炉闭路循环水采用硬度较高的补水时，它 能够起到降低硬度的作用，而且焦磷酸钾不仅有螯合分散作用，还同时具有缓蚀作用，能够在金属表面形成均匀的保护膜。

焦磷酸钾在一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂中的优选质量份数为17-23份。

双咪唑啉季铵盐是该复合阻垢缓蚀剂的主剂之二，本发明选用的是秦皇岛胜利化工有限公司生产的DLP一70。该化合物无特殊的刺激性气味，热稳定性好，毒性低，具有良好的生物降解性，利于环保，合成的双咪唑啉季铵盐其分子覆盖能力强，缓蚀效率高。

双咪唑啉季铵盐优良的缓蚀效果是多种因素协调作用的结果：1)当金属与酸性介质接触时，该缓蚀剂可以在金属表面形成单分子膜；2)由于该缓蚀剂中的咪唑啉的N原子经过季铵化后成为阳离子大分子，很容易被表面带负电荷的金属表面活性点吸附，对氢离子放电有很大的抑制作用，从而有效的抑制了阴极反应；3)季铵盐大分子有很大的覆盖作用。咪唑啉的缓蚀效果随咪唑环中电子密度的增加而增加，若向咪唑啉分子引入非极性基团，不仅可通过诱导效应改变中心原子的吸附能力，而且还可以增大它的疏水效应，有利于形成吸附膜，提高缓蚀性能。

双咪唑啉季铵盐在一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂中的优选质量份数为7-13份。

聚环氧琥珀酸是该复合阻垢缓蚀剂的主剂之三，是一种无磷无氮的绿色水处理剂，它是在聚马来酸类阻垢剂的分子中插入氧分子，使其具有良好的阻垢性能，对钙螯合能力强，又无磷无氮、易于生物降解。适用于高碱度、高硬度、高温度条件的冷却水系统，该类分散剂是一种兼具缓蚀性能的高效阻垢分散剂，在高炉闭路循环水中能起到很大的阻碳酸钙垢的作用。

聚环氧琥珀酸在一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂中的优选质量份数为18-23份。

以上三种主剂之间有良好的协同增效作用，进一步提高了其复配后的缓蚀阻垢效果。

磷酸是一种常见的无机酸，是中强酸。一般用于清洗剂，也可以用作复配缓蚀剂，它能在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜，以保护金属免受腐蚀。

磷酸在一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂中的优选质量份数为13-17份。

苯并三氮唑(BTA)，它的负离子和亚铜离子形成一种不溶性的极稳定的络合物。这种络合物吸附在金属表面上，形成了一层稳定、惰性的保护膜从而使金属得到了保护。它对抑制铜腐蚀具有很好的效果，尤其是在闭路循环冷却水系统中缓蚀效果最佳。

PH值调节剂可以调节一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂的PH值，使复合阻垢缓蚀剂更加稳定。

实施例1：见表1是按照本发明的配比质量份数及制备方法配制的4种配方。

表1：

组分(份) 配方A 配方B 配方C 配方D 焦磷酸钾 15 17 25 20 双咪唑啉季铵盐 15 13 10 7 聚环氧琥珀酸 25 20 18 21 苯并三氮唑 0.5 0.8 0.6 0.5 磷酸 20 13 10 15 氢氧化钠 7 8 5 6 水 15 17 18 14

见表2为模拟高炉闭路循环水质条件。

表2：

在表2所示水质条件下，水温为60℃，使用表1所示配方进行缓蚀试验，模拟运行72小时，按《水处理剂缓蚀性能的测定--旋转挂片法》(GB-T 18175-2000)标准执行。在使用不同配方后所得高炉闭路循环水的水质碳钢腐蚀率见表3。

表3：

加药量35mg/l 配方A 配方B 配方C 配方D 碳钢mm/a 0.0289 0.0223 0.0266 0.0278

从表3中可以发现配方B的碳钢腐蚀率较其他组略好。

见表4为配方B在不同投加浓度下的碳钢腐蚀率，从表4所示数据可以看出：未投加药剂的碳钢挂片腐蚀严重，配方B投加量在35mg/l时，碳钢腐蚀速率为0.0223mm/a，远小于国标(GB 50050--2007)0.075mm/a，且用药量也较少。

表4：

加药量mg/l 0 30 35 40

碳钢mm/a 1.1231 0.0834 0.0223 0.01768

按《水处理剂阻垢性能的测定--碳酸钙沉积法》(GB-T 16632-2008)标准执行进行阻垢率测定。测定结果见表5，从表5中所示数据可以验证，各组配方都具有良好的阻垢效果，且完全符合国家标准要求。

表5：

加药量30mg/l 配方A 配方B 配方C 配方D 阻垢率％ 97.31 98.1 97.75 96.62

实施例2：见表6为生产现场高炉闭路循环水质条件。在该水质条件下，生产现场水温60-70℃之间，使用本发明的复合阻垢缓蚀剂，进行现场跟踪实际使用效果，运行时间31天，对碳钢腐蚀速率可达0.0275mm/a，并从设备反馈参数及检修循环水运行管道查看并未发现腐蚀结垢想象，现场使用效果良好。

表6：

本发明的一种应用于高炉闭路循环水的复合阻垢缓蚀剂，是针对高炉闭路高温度、高碱度、高硬度水设计，适用于PH值在6.5--9.0范围内，具有自适自控功能。经实验证实温度在60℃时的阻垢率可达97％以上，具有优异的缓蚀和阻垢分散性能。