一种密闭循环冷却水系统用缓蚀剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种密闭循环冷却水系统用缓蚀剂及其制备方法与应用，涉及腐蚀与防护技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，国内钢铁企业的密闭循环水系统采用的缓蚀剂配方多为含亚硝酸盐、磷酸盐等含氮、含磷的配方、含铬酸盐的配方。将这些缓蚀剂配方使用后产生的循环水、排污水排入水体会造成水体总氮、总磷含量升高及重金属污染。其中，亚硝酸盐的排放不仅会引起水体总氮含量的升高，而且亚硝酸盐是一种致癌物；磷酸盐的排放可以引起水体富营养化，造成菌藻的大量繁殖；铬酸盐的排放会导致水生生物中毒，并且可以在环境中经积累、富集、转化而引起“三致”效应。由于应用上述缓蚀剂配方产生的这些物质对环境存在危害，因此，目前密闭循环冷却水系统采用的缓蚀剂配方中的组成成分、及其排放都受到了严格的限制，所以有必要开发一种新型的环保缓蚀剂及应用该缓蚀剂的缓蚀方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种密闭循环冷却水系统用缓蚀剂。
[0004]本发明的目的还在于提供上述密闭循环冷却水系统用缓蚀剂的制备方法。
[0005]本发明的目的还在于提供上述密闭循环冷却水系统用缓蚀剂在密闭循环冷却水系统中的应用。
[0006]为达上述目的，本发明提供了一种密闭循环冷却水系统用缓蚀剂，以该缓蚀剂的总重量为100%计，所述缓蚀剂包含10-25wt%的碱金属硅酸盐、12-18wt%的碱金属钼酸盐、5-8wt %的碱金属柠檬酸盐、l-2wt %的碱金属苯骈三氮唑、3-5wt %的碱金属聚环氧琥珀酸盐，余量为脱盐水。
[0007]根据本发明所述的缓蚀剂，优选地，所述脱盐水为本领域使用的常规脱盐水，其含盐量为l-5mg/L。
[0008]根据本发明所述的缓蚀剂，优选地，所述碱金属硅酸盐中的碱金属包括钠或钾。
[0009]根据本发明所述的缓蚀剂，优选地，所述碱金属硅酸盐包括五水偏硅酸钠或五水偏硅酸钾。
[0010]根据本发明所述的缓蚀剂，上述碱金属硅酸盐包括碱金属正硅酸盐和碱金属偏硅酸盐，碱金属娃酸盐优选为碱金属偏娃酸盐。
[0011]根据本发明所述的缓蚀剂，优选地，所述碱金属钼酸盐包括钼酸钠或钼酸钾。
[0012]根据本发明所述的缓蚀剂，优选地，所述碱金属柠檬酸盐包括柠檬酸钠或柠檬酸钾。
[0013]根据本发明所述的缓蚀剂，优选地，所述碱金属聚环氧琥珀酸盐包括聚环氧琥珀酸钠或聚环氧琥珀酸钾。
[0014]根据本发明所述的密闭循环冷却水系统用缓蚀剂，五水偏硅酸钠是一种阳极型缓蚀剂，它能够在金属表面形成一层沉淀膜，该沉淀膜可以抑制阳极的电化学反应，减缓金属的腐蚀；
[0015]钼酸钠也是一种阳极型缓蚀剂，钼酸钠电离出的钼酸根是一种弱氧化剂，能够与基体金属发生钝化反应，形成一层钝化膜，该钝化膜可作为由五水偏硅酸钠形成的沉淀膜的有益补充，与其形成协同作用，进一步减缓金属的腐蚀；
[0016]柠檬酸钠是一种多羟基羧酸的有机缓蚀剂、阻垢剂，其可以和许多缓蚀剂配合而呈现出协同效应，提高缓蚀剂的缓蚀效果；
[0017]苯骈三氮唑是一种铜缓蚀剂，其用于密闭循环水系统可以防止高炉冷却壁、风口小套、连铸结晶器等铜换热设备腐蚀；
[0018]聚环氧琥珀酸钠是一种无磷绿色阻垢剂，可以防止高温条件下冷却设备表面产生结垢。
[0019]本发明还提供了上述密闭循环冷却水系统用缓蚀剂的制备方法，其包括以下步骤:
[0020]a、将苯骈三氮唑溶解于部分脱盐水中，得到苯骈三氮唑的水溶液；
[0021]b、在搅拌状态下，将碱金属硅酸盐溶于剩余的脱盐水中，加入碱金属钼酸盐、碱金属柠檬酸盐、碱金属聚环氧琥珀酸盐，再加入上述步骤a得到的苯骈三氮唑的水溶液，继续搅拌30-120min，得到所述的密闭循环冷却水系统用缓蚀剂。
[0022]根据本发明所述的制备方法，优选地，在步骤a中，所述苯骈三氮唑与脱盐水的质量比为 1:10-1:20。
[0023]根据本发明所述的制备方法，在上述步骤a中，本领域的技术人员可以根据现场作业的需要，将所述苯骈三氮唑与脱盐水的质量比确定为1:10 ;
[0024]在上述步骤b中，搅拌为本领域的常规技术手段，搅拌的目的是使碱金属硅酸盐、碱金属钼酸盐、碱金属柠檬酸盐、碱金属聚环氧琥珀酸盐溶解更加充分，防止沉淀的生成，在加入步骤a得到的苯骈三氮唑的水溶液后，本领域的技术人员可以根据现场作业的需要，继续搅拌30min。
[0025]根据本发明所述的制备方法，上述步骤a、步骤b均是在室温下进行的。
[0026]根据本发明所述的制备方法，步骤a中的“部分脱盐水”与步骤b中的“剩余的脱盐水”的总量即为构成本发明所述的密闭循环冷却水系统用缓蚀剂的脱盐水的总含量。
[0027]根据本发明所述的密闭循环冷却水系统用缓蚀剂的制备方法，在步骤b中，首先将碱金属硅酸盐溶于脱盐水中，再向碱金属硅酸盐的水溶液中加入碱金属钼酸盐、碱金属柠檬酸盐、碱金属聚环氧琥珀酸盐，其中，对碱金属钼酸盐、碱金属柠檬酸盐、碱金属聚环氧琥珀酸盐的加入顺序不作要求。
[0028]本发明还提供了上述密闭循环冷却水系统用缓蚀剂在密闭循环冷却水系统中的应用。
[0029]本发明的缓蚀剂尤其适用于钢厂高炉、连铸等设备的密闭循环冷却水系统，对于一座大型高炉，每年可降低总氮排放量5-10吨，总磷排放量0.2-0.5吨。
[0030]本发明的缓蚀剂能在密闭冷却水设备表面形成一层保护膜，该保护膜可有效阻止腐蚀性离子的迀移，从而起到保护金属表面、减缓腐蚀的作用。该缓蚀剂缓蚀效果良好，并且不含有机磷、无机磷等含磷成分、不含亚硝酸盐等含氮成分，也不会向环境排放重金属等污染物，对环境无害，是一种环境友好型密闭循环冷却水系统用缓蚀剂。
【附图说明】
[0031]图1为对本发明的缓蚀剂进行动态模拟试验所使用的装置图。
[0032]主要附图标号说明:
[0033]I补充水罐2膨胀罐3盘管换热器4贮水箱
[0034]5循环水泵6流量计7测温元件8联接接头
[0035]9冷凝管10电加热元件11传热设备12试验管。
【具体实施方式】
[0036]以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
[0037]实施例1
[0038]本实施例提供了一种密闭循环冷却水系统用缓蚀剂，以该缓蚀剂的总重量为100%计，所述缓蚀剂包含20wt%的五水偏硅酸钠、12wt%的钼酸钠、7wt%的柠檬酸钠、2被％的苯骈三氮唑、5wt%的聚环氧琥珀酸钠，余量为含盐量在l_5mg/L之间的脱盐水；
[0039]上述密闭循环冷却水系统用缓蚀剂的制备方法包括以下步骤:
[0040]a、室温下，将苯骈三氮唑溶解于脱盐水中，所述苯骈三氮唑与脱盐水的质量比为I: 10，得到苯骈三氮唑的水溶液；
[0041]b、在室温、搅拌状态下，将五水偏硅酸钠溶于脱盐水中，加入钼酸钠、柠檬酸钠、聚环氧琥珀酸钠，再加入上述步骤a得到的苯骈三氮唑的水溶液，继续搅拌30min，得到所述的密闭循环冷却水系统用缓蚀剂。
[0042]实施例2
[0043]本实施例提供了上述实施例1的缓蚀剂在高炉密闭循环冷却水系统中的应用，其包括以下步骤:
[0044]将实施例1制备得到的缓蚀剂应用于3200m3的高炉密闭循环冷却水系统，根据该系统的水质配水进行模拟试验，该试验所用的装置示意图如图1所示:由图1可以看出，该装置包括补充水罐1、膨胀罐2、盘管换热器3、贮水箱4、循环水泵5、流量计6、测温元件7、联接接头8、冷凝管9、电加热元件10、传热设备11、试验管12 ;该试验管12包括碳钢监测试管和铜监测试管；
[0045]根据实测水箱的容积向试验装置的贮水箱4内投加600mg/L(以贮水箱4的有效体积计算)实施例1制备得到的缓蚀剂，同时在另一套试验装置内加入等量的市售含亚硝酸钠的缓蚀剂以进行对比试验，市售的含亚硝酸钠缓蚀剂的固含量为45%，与本实施例使用的实施例1制备得到的缓蚀剂的固含量相当，该试验在进水温度为50°C、出水温度为60°C下进行15天，试管内的流速为lm/s，试验结束后，监测试验管12的腐蚀率。
[0046]实验结果表明:使用市售的含亚硝酸钠的缓蚀剂的高炉密闭循环冷却水系统的碳钢监测试管的腐蚀速率为0.027mm/a，铜监测试管的腐蚀