本发明涉及输电线路除冰技术领域，特别涉及一种用于输电线路的融冰剂及其制备方法。
背景技术：
电网输电线路覆冰是一种分布广泛的自然现象，每年冬天在山区因严重覆冰及大风而造成的输电线路倒杆、断线事故很多，对电力系统的安全运行构成了严重的威胁。对于输电线路的除冰，目前常见的除冰方法基本可分为热力除冰、机械除冰与自然脱冰3大类，而在实际中人工用敲击的办法来除冰是最常用的方法,不过还有通过施以大约33kv、100khz的激励引发的覆冰自身的介质损耗,能够对覆冰输电线路进行融冰.还有最新推出的大电流融冰方案,如过电流融冰、短路融冰等，但是，这些技术由于技术含量，对原有线路改造大，投资成本大等原因而始终没有得到大范围的推广，而现有的融冰剂由于融冰速度慢而不适用于对输电线路的融冰、除冰。因此，如何对覆冰输电线路进行融冰、除冰以降低冰灾损失是技术人员不断探索的课题。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于输电线路的融冰剂及其制备方法，通过提高融冰剂初始融冰速率，达到快速融化积冰的目的，以解决现有融冰剂所存在的不足。
本发明采用的技术方案如下：一种用于输电线路的融冰剂，所述融冰剂为粉末状固体，按质量百分数计，所述融冰剂主要由以下组分组成：53-60%的氯化钠、20-23%的纯碱或碳酸氢钠、4-7%氯化铵、3-6%的氧化钾和11-13%的三氯乙酸。
进一步，所述融冰剂中含有质量分数不大于1%的苯甲酸钠。苯甲酸钠作为辅助添加剂，当加入本发明的融冰剂中时，其可起到助溶的作用，以帮助三氯乙酸及其他组分能快速溶于水中并发生反应，提高融冰剂的反应速率和放热速率，在一定程度上间接提高融冰剂的融冰速率。
进一步，所述融冰剂中含有质量分数不大于2%的碳酸钙。碳酸钙的加入主要是用于平衡融冰组合物的酸碱度，促使主反应的进行。
作为优选，按质量百分数计，所述融冰剂主要由以下组分组成：56%的氯化钠、21%的纯碱或碳酸氢钠、5%氯化铵、12%的三氯乙酸、1%的碳酸钙和1%的苯甲酸钠。
进一步，所述融冰剂中含有质量分数不大于1%的蒙脱土。蒙脱土的加入可以使融冰剂产生胶状物，这种胶状物一方面可以吸收反应温度，起到一定的保温作用，另一方面有利于三氯乙酸的吸附，以使在输电线路上形成防护层，可在一定程度上降低输电线路上冰的融化温度，同时起到一定防腐蚀的作用，达到事半功倍的技术效果，同时，蒙脱土的加入可以调节融冰剂的酸碱度，以利于反应的进行，保证融冰剂的融冰速率。
进一步，为了使蒙脱土能够发挥出最优效果，所述蒙脱土粉末为经盐改性后的钙基蒙脱土粉末，蒙脱土粉末的改性方法为：将钙基蒙脱土与碳酸钠按质量比为3:2的关系混合均匀，得到混合物，在120℃的条件下加热碾磨混合物30-50min，然后冷却至40-70℃时，向混合物中滴加氢氧化钠溶液，直至无气泡产生为止，得到糊状物，然后再加热蒸发糊状物，得到块状物，烘干块状物并将块状物置于研磨机中研磨成粉末状，即得到粉末状的改性后的蒙脱土。
在上述改性方法中，将钙基蒙脱土与碳酸钠在高温下碾磨混合的主要目的是为了得到粒度更细腻，混合更均匀的粉末状混合物，以使碳酸钠充分地与蒙脱土接触，防止碳酸钠使用过量。
本发明的用于输电线路的融冰剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将氯化钠、氯化铵和氧化钾加入纯碱搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a；
步骤2、将三氯乙酸及其他组分混合后于80℃下加热干燥20-30min，然后破碎成粉末状后得到混合物b；
步骤3、将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到融冰剂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于输电线路的融冰剂，其可达到快速融冰的技术效果，在温度5℃下，其融冰初期的融冰速率可达到63.3ml/min，远远大于氯化钙型融冰剂融冰初期的24.5ml/min的融冰速率，解决了现有融冰剂存在的不足，同时，由于胶状物的存在，其不仅可以对输电线路进行保护，还可以防止输电线路的二次结冰，具有优异的除冰融雪的能力。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种用于输电线路的融冰剂，所述融冰剂为粉末状固体，按质量百分数计，所述融冰剂主要由以下组分组成：53-60%的氯化钠、20-23%的纯碱或碳酸氢钠、4-7%氯化铵、3-6%的氧化钾和11-13%的三氯乙酸。
进一步地说，所述融冰剂中含有质量分数不大于1%的苯甲酸钠。苯甲酸钠作为辅助添加剂，当加入本发明的融冰剂中时，其可起到助溶的作用，以帮助三氯乙酸及其他组分能快速溶于水中并发生反应，提高融冰剂的反应速率和放热速率，在一定程度上间接提高融冰剂的融冰速率。
进一步地说，所述融冰剂中含有质量分数不大于2%的碳酸钙。碳酸钙的加入主要是用于平衡融冰组合物的酸碱度，促使主反应的进行。
作为一种优选地实施方式，按质量百分数计，所述融冰剂主要由以下组分组成：56%的氯化钠、21%的纯碱或碳酸氢钠、5%氯化铵、12%的三氯乙酸、1%的碳酸钙和1%的苯甲酸钠。
进一步地说，所述融冰剂中含有质量分数不大于1%的蒙脱土。蒙脱土的加入可以使融冰剂产生胶状物，这种胶状物一方面可以吸收反应温度，起到一定的保温作用，另一方面有利于三氯乙酸的吸附，以使在输电线路上形成防护层，可在一定程度上降低输电线路上冰的融化温度，同时起到一定防腐蚀的作用，达到事半功倍的技术效果，同时，蒙脱土的加入可以调节融冰剂的酸碱度，以利于反应的进行，保证融冰剂的融冰速率。
进一步地说，为了使蒙脱土能够发挥出最优效果，所述蒙脱土粉末为经盐改性后的钙基蒙脱土粉末，蒙脱土粉末的改性方法为：将钙基蒙脱土与碳酸钠按质量比为3:2的关系混合均匀，得到混合物，在120℃的条件下加热碾磨混合物30-50min，然后冷却至40-70℃时，向混合物中滴加氢氧化钠溶液，直至无气泡产生为止，得到糊状物，然后再加热蒸发糊状物，得到块状物，烘干块状物并将块状物置于研磨机中研磨成粉末状，即得到粉末状的改性后的蒙脱土。
在上述改性方法中，将钙基蒙脱土与碳酸钠在高温下碾磨混合的主要目的是为了得到粒度更细腻，混合更均匀的粉末状混合物，以使碳酸钠充分地与蒙脱土接触，防止碳酸钠使用过量。
本发明的用于输电线路的融冰剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将氯化钠、氯化铵和氧化钾加入纯碱搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a；
步骤2、将三氯乙酸及其他组分混合后于80℃下加热干燥20-30min，然后破碎成粉末状后得到混合物b；
步骤3、将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到融冰剂。
为了更好地解释本发明，以下列举具体实施例（主要列举掺有纯碱的情况）。
实施例1
取58克氯化钠粉末与23克纯碱、4克氯化铵和3克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将11克三氯乙酸和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥20min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例2
取53克氯化钠粉末与20克纯碱、7克氯化铵和6克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将13克三氯乙酸和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥23min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例3
取57克氯化钠粉末与22克纯碱、4克氯化铵和4克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将12克三氯乙酸和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥21min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例4
取56克氯化钠粉末与21克纯碱、5克氯化铵和5克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将12克三氯乙酸、1克碳酸钙和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥21min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例5
取60克氯化钠粉末与20克纯碱、5克氯化铵和3克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将11克三氯乙酸和1克碳酸钙混合后于80℃下加热干燥20min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例6
取57克氯化钠粉末与20克纯碱、4克氯化铵和6克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将12克三氯乙酸和1克碳酸钙混合后于80℃下加热干燥23min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例7
取57克氯化钠粉末与21克纯碱、4克氯化铵和5克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将11克三氯乙酸、1克蒙脱土和1克碳酸钙混合后于80℃下加热干燥23min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例8
取55克氯化钠粉末与20克纯碱、5克氯化铵和6克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将12克三氯乙酸、1克蒙脱土和1克碳酸钙混合后于80℃下加热干燥23min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例9
取55克氯化钠粉末与23克纯碱、4克氯化铵和5克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将11克三氯乙酸、1克蒙脱土和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥23min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例10
取57克氯化钠粉末与21克纯碱、4克氯化铵和5克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将11克三氯乙酸、1克蒙脱土和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥23min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
实施例11
取55克氯化钠粉末与22克纯碱、5克氯化铵和3克氧化钾搅拌混合均匀，得到粉末状的混合物a，然后将11克三氯乙酸、1克蒙脱土、2克碳酸钙和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥23min，然后破碎成粉末后得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，得到100克融冰剂。
对比例1
市售道路氯化钠型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钠，质量分数：不小于98%，状态：粉末状。
对比例2
市售道路钠镁钙型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钠、氯化镁和氯化钙，质量分数：主要成分不小于98%，状态：粉末状。
对比例3
市售道路氯化钙型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钙，质量分数：不小于98%，状态：粉末状。
融冰剂融冰速度的检测
实验设计：取30×30×20mm的冰块若干于干燥的带有刻度线的容器内（容器大小为直径50mm的玻璃烧杯），分别将上述实施例1-4制得的融冰剂和对比例1-4的融冰剂洒于冰块上，观察冰块融化效果，每隔10min记录一次容器内的出水量，结果如表1所示：（在冰柜5℃的环境下进行实验）
表1实施例与对比例的试验结果
注：1.出水量的单位为“ml”，出水速率的单位为“ml/min”，时间单位为“min”。
2.出水速率为平均出水速率，前20min的出水速率为10-20min内的出水速率，前30min的出水速率为20-30min内的出水速率，完全融化时间为除去前30min后的冰块完全融化时间。
实验现象记录
在实施例1-11中，当将融冰组合物洒在冰块上时，冰面上出现冒泡现象，并形成大小不一的凹陷区，凹陷区内形成水坑，水坑内不断有气泡冒出，并伴有刺激性气味逸出，冰块的周壁出现多条水沟，冰面上的水不断沿冰块的周壁向下流淌，并在冰面和冰块的周壁上形成纵横交错的沟壑。持续一段时间后，冰面上多个小坑消失合并形成一个面积较大，底面凹凸不平的凹坑，凹坑的中上部的周壁上冰裂形成大小不一的孔洞，凹坑内的一部分水通过孔洞向下流淌。
在对比例1-3中，当将融冰剂洒在冰块上时，冰面上缓慢出现液态水，且在冰面上形成面积较大，深度很浅的凹陷区，随着融冰剂不断溶于液态水中，冰面上的液态水产生速度加快，并沿冰块的周壁形成多股水流，冰面上凹陷区的面积扩展至冰面的边缘，凹陷区的深度变化不明显。持续一段时间后，冰面上凹陷区依然存在，但深度无明显变化，由冰面向下流出的液态水处于平稳流淌状态，液态水的产生速度无明显变化。
实施例1-11与对比例1-3的对比：
融冰现象：融冰现象大致相同，不同的是，实施例7-11中有胶状物生成，而实施例1-6和对比例1-3无胶状物生成。
融冰效果区别：根据表1的试验数据可以得到，实施例1-11在前10min内的出水速度达到48.1-63.3ml/min，对比例1-3在前10min内的出水速度达到18.1-24.5ml/min；在融冰前10-20min内，实施例1-11的出水速度达到32.1-37.4ml/min，对比例1-3的出水速度达到24.3-28.4ml/min；在融冰前20-30min内，实施例1-11的出水速度达到21.2-28.3ml/min，对比例1-3的出水速度达到26.5-27.8ml/min；在30min后冰块完全能融化所需时间上，实施例1-11需要58-82min，对比例1-3需要110-121min。由此可以得到，实施例1-11在融冰初期（前10min）的出水速度（即融冰速度）大于对比例1-3在融冰初期的出水速度，出水速度的最大差距达到近4倍，在融冰中期（前10-30min），实施例10-12的出水速度急速下降，在融冰时间上，实施例1-11的融冰时间均小于对比例1-3的融冰时间，特别是实施例5的融冰时间，达到58min，远远低于对比例1-3的融冰时间。因此，实施例1-11在整体上的融冰效果明显优于对比例1-3，能够快速对冰块进行融化。
实施例1-3的对比：
当融冰剂中纯碱的含量减少，氯化铵、氧化钾和三氯乙酸酸的含量增加时，融冰初期的融冰速度得到有效提升，而融冰后期的融冰速度却有所下降，在最后融冰所花费的时间上，实施例2和3均有所增加，由此可以推断，纯碱含量的多少能够影响融冰后期的融冰速度，氯化铵、氧化钾和三氯乙酸含量的增加，可以增加融冰初期的融冰速度，可能会影响融冰后期的融冰速度。
实施例4-6的对比：
当融冰剂中同时含有苯甲酸钠和碳酸钙时，融冰剂在融冰过程中的融冰速度达到最高，最后融冰时间花费最短；融冰剂中含有较多量的氧化钾和三氯乙酸时，其在融冰过程中的融冰速度相对较高，最后融冰时间花费相对较短。
实施例1-11的对比：
综合实施例4和11的融冰效果来看，当融冰剂中同时含有苯甲酸钠和碳酸钙时，融冰剂融冰时间花费最短，因此可以推断，苯甲酸钠和碳酸钙组合使用可以减少融冰剂融冰时间；综合实施例1-11的融冰效果来看，单独使用碳酸钙和苯甲酸钠时，使用碳酸钙的融冰剂的融冰效果优于使用苯甲酸钠的融冰剂的融冰效果，使用碳酸钙的融冰剂融冰花费的时间相对较短；当纯碱的含量较多时（22克和23克），融冰剂中一定含有苯甲酸钠，这是由于过多的纯碱在于冰水接触的初期，其溶解度较差，而苯甲酸钠的加入可以提高纯碱的溶解度，以便于反应的进行；当融冰几种含有蒙脱土时，在融冰过程中会有胶状物生成，通过对比实施例6和8可以得到，蒙脱土的加入和氯化铵含量的增加会大幅提高融冰剂融冰过程中的融冰速度，特别是对融冰前期融冰速度的提高，大幅缩短了融冰时间；通过实施例9和10可以得到，蒙脱土和苯甲酸钠组合使用时，融冰剂融冰速度提升不明显，但融冰时间有所减少，比单独使用苯甲酸钠时的融冰效果要好。
进一步地说，上述实施例1-11在融冰效果上明显优于现有的融冰剂，其可达到快速融冰的技术效果，在温度5℃下，其融冰初期的融冰速率可达到63.3ml/min，远远大于氯化钙型融冰剂融冰初期的24.5ml/min的融冰速率，解决了现有融冰剂存在的不足，同时，由于胶状物的存在，其不仅可以对输电线路进行保护，还可以防止输电线路的二次结冰，具有优异的除冰融雪的能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。