專利名稱：用于軟水密閉循環冷卻系統的硅系緩蝕劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理系統用的硅系緩蝕劑，特別適用于軟水密閉循環冷卻系統。
在工業生產中有大量工藝過程需要用水來冷卻。近來在高爐冷卻中軟水密閉循環冷卻系統越來越多被采用。采用軟水冷卻，水中硬度很低，不會形成水垢，這就從根本上避免了水冷壁結垢，但由于沒有垢層保護，水與金屬直接接觸，加劇了對管道的腐蝕，因此在軟水循環冷卻系統中必須采取有效的緩蝕措施以保證冷卻設備不因腐蝕而損壞。
現在軟水密閉循環冷卻系統常用的緩蝕方法有用聯氨脫氧處理和加緩蝕劑兩類方法。其中聯氨有巨毒不便操作。緩蝕劑配方主要有亞硝酸鹽系緩蝕劑、鉻酸鹽系緩蝕劑、鉬酸鹽系緩蝕劑和硅酸鹽系緩蝕劑。亞硝酸鹽系緩蝕劑較常用，但由于亞硝酸鹽有致癌作用，從安全和環境考慮，其使用受到了一定影響。鉻酸鹽系緩蝕劑是較老的緩蝕劑，緩蝕效果優良，但具有毒性，又是環境污染物質，現已很少使用。鉬酸鹽系緩蝕劑毒性小，但成本高，使用較少。
硅系緩蝕劑具有無毒性、無污染特點，但對水質要求高，易產生點蝕，控制不好還會產生硅酸鹽垢，因此使用較少。現有的硅系緩蝕劑有的只適用于工業水循環冷卻系統，有的加藥量較高。如美國Betz公司的硅系緩蝕劑，其配方為硅酸鈉10ppm，羥基乙叉二磷酸10ppm，羧甲基纖維素20ppm，苯并三氮唑3ppm，該緩蝕劑只適用于工業水循環冷卻系統。太原鋼鐵公司于1989年9月5日申請的89106699號《密閉循環冷卻水處理的硅系緩蝕劑》專利，其配方為硅酸鈉(SiO2)1500-300ppm，羥基乙叉二磷酸20-50ppm，葡萄糖酸鈉200-400ppm，苯并三氮唑1-3ppm，該緩蝕劑加藥濃度較高，使水處理成本偏高。
發明的目的是克服上述現存技術的不足，開發一種硅酸鹽與分散阻垢劑復合配伍，加藥量更低，并能有效防止產生硅酸鹽垢的硅系緩蝕劑。
本發明的基本技術方案如下該緩蝕劑由硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)羥基乙叉二磷酸(HEDP)、巰基苯并噻唑(MBT)或苯并三氮唑(BTA)復合構成，當硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)，巰基苯并噻唑(MBT)和苯并三氮唑(BTA)以該工業品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶MBT(或BTA)＝500-1000∶5-10∶5-10∶1-2緩蝕劑配方成分設計的原則是選月廉價的水玻璃(硅酸鈉)作為緩蝕劑；選用多元共聚聚丙烯酸鈉為分散阻垢劑，通過分散作用使緩蝕膜均勻減薄，達到降低硅酸鈉用量，防止點蝕的目的，通過增溶作用防止結硅酸鹽水垢；選用羥基乙叉二磷酸阻垢劑，通過晶格紐曲作用和絡合作用防止硅酸鹽水垢生成；選用巰基苯并噻唑或苯并三氮唑作為銅的特效緩蝕劑，防止銅部件的腐蝕。
根據上述配方設計原則，為優化配方，以達到藥量最低、效果最優，充分發揮藥劑的復配增效作用，進行了正交復配試驗。試驗采用旋轉掛片法，試驗周期六天，水溫70℃，掛片材質為20號碳鋼，試驗用水為生產所用軟化水。
正交試驗以SiO2、多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)等三種藥劑的投加濃度作為考查因素，留一空列來檢驗三個因素之間的交互作用。表1是采用石灰預處理-二級鈉離子交換軟水的正交復配試驗結果，從試驗結果可以看出，第四組試驗配方腐蝕速度最低，其平均值為0.0050mm/a。
表2的方差分析結果說明，A，C，D三個試驗因素對腐蝕速度的影響都是高度顯著的，尤以因素D的影響最大。交互作用列B的因子效應也呈高度顯著，說明配方的三種復配藥劑之間有明顯的復配增效作用。
表3、表4是采用一級鈉離子軟化水進行的正交復配試驗結果，第九組試驗腐蝕速度最低，達到0.0118mm/a。
上述試驗結果表明，所用緩蝕劑適用于二級鈉離子交換軟水和一級鈉離子交換軟水，能有效防止軟水系統腐蝕。
本緩蝕劑優點在于采用了新型分散阻垢劑，通過復配增效作用，使緩蝕劑中硅酸鈉的使用濃度比現有技術大幅度降低，降低了水處理成本，能有效防止點蝕和生成硅酸鹽水垢，并且無毒，無污染。
實施例1A高爐軟水密閉循環冷卻系統使用的是石灰預處理-二級鈉離子交換軟水。供水水溫為55℃，回水水溫67℃。冷卻設備使用豎式空氣冷卻器。水處理使用的是本發明提供的緩蝕劑，其配方為硅酸鈉(SiO2)1000ppm，多元共聚聚丙烯酸(AA-HPA)10ppm、羥基乙叉二磷酸(HEDP)10ppm、巰基苯并噻唑(MBT)1ppm。投入運行已三年多時間，系統運行較穩定。正常情況下系統漏水量很少，一般每天20噸左右，一個多星期加一次藥即可維持正常藥量。系統水濁度在20mg/l以下，鐵離子2-3mg/l，并一直保持穩定，無惡化傾向。除正常補水外，系統不用換水。
生產中進行了現場掛片監測。在系統中安裝了掛片監測裝置，裝六個監測掛片，定期取出監測。表5是A高爐掛片監測結果。從所取出的掛片觀察，其表面光潔，有金屬光澤，無點蝕，無水垢。掛片腐蝕速度在0.00021～0.00129mm/a之間。
實施例2B高爐1993年采用了軟水密閉循環冷卻系統，所用軟水為一級鈉離子交換水，水處理使用的是本發明提供的緩蝕劑，其配方為硅酸鈉(SiO2)600ppm.多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)10ppm，羥基乙叉二磷酸(HEDP)10ppm、苯并三氮唑(BTA)Ippm。B高爐投產后，熱風爐軟水冷卻系統一直正常加藥，水中二氧化硅含量一直保持在600ppm上下，水中鐵離子含量一直穩定在2-3mg/l，水質無惡化傾向。爐體軟水冷卻系統由于閥門大量漏水，無法正常加藥。閥門修好后開始正常加藥，加藥后系統水中鐵離子含量從14mg/l逐漸降低到3mg/l，達到小于10mg/l運行標準的要求。
表6是B高爐掛片監測的結果。從取出的監測掛片表面觀察，無明顯腐蝕現象，掛片表面呈金屬光澤，無結垢。掛片腐蝕速度在0.00014-0.00119mm/a之間。
實施例3緩蝕劑由硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)、苯并三氮唑(BTA)復合構成，投加量為硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)和苯并三氮唑(BTA)以該工業品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶BTA＝800∶5∶10∶1，試驗室試驗腐蝕速度為0.0118mm/a。
實施例4
緩蝕劑由硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)、苯并三氮唑(BTA)復合構成，投加量為硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚兩烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)和苯并三氮唑(BTA)以該工業品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為；SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶BTA＝500∶10∶5∶1，試驗室試驗腐蝕速度為0.010mm/a。
實際應用證明，本發明之硅系緩蝕劑適于軟水密閉循環冷卻系統水處理，冷卻水不用調pH值，適用水溫0℃-80℃，可保證水系統腐蝕速度小于0.01mm/a。該緩蝕劑具有高效，無毒，無污染，無點蝕，能有效地防止產生硅酸鹽垢，可以在生產上推廣使用。
正交試驗結果表1
方差分析表表2
正交試驗結果表3
方差分析表 表4
A高爐現場掛片監測結果表5
B高爐現場掛片監測結果 表權利要求
1.一種軟水密閉循環冷卻系統用的硅系緩蝕劑。化學組成是以硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)、巰基苯并噻唑(MBT)或苯并三氮唑(BTA)復合構成，該緩蝕劑投加量為硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)，巰基苯并噻唑(MBT)或苯并三氮唑(BTA)以該工業品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶MBT(或BTA)＝500-1000∶5-10∶5-10∶1-全文摘要
一種用于軟水密閉循環冷卻系統水處理的硅系緩蝕劑，該緩蝕劑由硅酸鈉，多元共聚聚丙烯酸鈉，羥基乙叉二磷酸、巰基苯并噻唑或苯并三氮唑復合配伍而成。由于復配增效作用，其緩蝕性能顯著提高，用量低，價廉，無毒，無污染。適用于軟化水或除鹽水，水溫0℃-80℃的水冷系統，可防止點蝕和產生硅酸鹽水垢。
文檔編號C23F11/08GK1150181SQ9511745
公開日1997年5月21日 申請日期1995年11月15日 優先權日1995年11月15日
發明者李增樸 申請人:首鋼總公司