环保型低温融雪剂的研究

宋礼慧,霍俊霏,王天河

(中盐工程技术研究院有限公司,天津 300450)

1 前言

冬季降雪给城市道路交通带来极大影响,大量积雪阻塞交通,影响铁路、公路的正常通行尤其是在北方城市,这种问题更加突出。为清除路面积雪,缓解降雪带来的交通阻塞状况,喷洒融雪剂成为城市去除积雪的重要方式。将融雪剂溶液撒到冰雪路面,融雪剂溶液通过降低水的饱和蒸汽压从而降低溶液的冰点,使固体雪融化并以盐溶液的形式流走,达到除雪的目的[1]。试验研发的融雪剂冰点较低,适合高寒地区温度在-15～-35 ℃,最低达到-50 ℃。

2 试验部分

2.1 试验仪器和药品

试验仪器。摆式摩擦系数测定仪,喷气燃料冰点测定仪;高低温湿热试验箱;旋转挂片腐蚀试验仪;搅拌机;封包机;搅拌罐(带电机)。

药品。氯化镁、氯化钙、醋酸钙镁盐、氯化钾、醋酸钙、醋酸镁、醋酸钾、甲酸钾、氯化钠、甲酸钠、尿素。

2.2 融雪剂性能试验

不同原料按照不同的质量比分别配制融雪剂样品,从而测得不同冰点。同时,对测得的低冰点融雪剂样品,添加相应的低温型缓蚀剂,进行碳钢腐蚀率的检测试验研究。

2.2.1 冰点试验

测试不同浓度融雪剂冰点的目的主要在于确定实际使用浓度,并防止预期内降水降温形成二次结冰现象,确定合适的使用浓度范围。试验室测试的冰点为特定浓度的溶液冰点,在实际使用时,由于自然环境温度和热量的传导问题,以空气温度为浓度判定条件或者以路面温度作为判定条件将成为关键考虑的因素。从实际考虑出发,融雪剂可降到的最低冰点为保底冰点,试验室试验测定不同类型融雪剂在不同浓度下的冰点,绘制浓度—冰点曲线[2-3]。

配制不同浓度的融雪剂溶液,分别测定它们的冰点值,最后根据浓度与冰点,绘制相应的曲线。

无机含氯型氯化钙型融雪剂,冰点与溶液浓度的关系见表1和图1。

图1 溶液浓度与冰点曲线图

表1 溶液浓度与冰点对应关系

无机含氯型氯化镁型融雪剂,冰点与溶液浓度的关系见表2和图2。

图2 溶液浓度与冰点曲线图

表2 溶液浓度与冰点对应关系

有机无氯液体融雪剂甲酸钾,冰点与溶液浓度的关系见表3和图3。

图3 溶液浓度与冰点曲线图

表3 溶液浓度与冰点对应关系

表4 添加不同比例缓蚀剂的融雪剂缓蚀效果

2.2.2 碳钢腐蚀率试验

试验根据选择的融雪剂,选择不同的缓蚀剂,通过添加量的改变,得到缓蚀效果最好的缓蚀剂种类和用量。

试验步骤。配制添加不同比例缓蚀剂的融雪剂,分别测定它们的碳钢腐蚀率,最后根据碳钢腐蚀率值,确定效果最优的缓蚀剂种类和用量。

3 结果与分析

从配制的有机型和无机型融雪剂可以看出,低温型融雪剂的浓度不同,冰点就不同,并且相差比较大,有的融雪剂最多温度低于-50 ℃,考虑原材料成本问题,可以进行部分复配,主要是无机型融雪剂的复配。

通过分析可以看出,有机型融雪剂,添加少量的低温Ⅲ型缓蚀剂就可达到合格,且碳钢腐蚀率很低,远小于合格标准0.11 mm/a。氯化镁型融雪剂需添加0.8%的低温Ⅰ型缓蚀剂,才能达到0.10 mm/a的碳钢腐蚀率;氯化钙型融雪剂添加0.4%的低温Ⅱ型缓蚀剂,就可以达到碳钢腐蚀率合格标准;而醋酸钙镁型复合型融雪剂,只需添加0.1%的低温Ⅲ型缓蚀剂,就能达到0.10 mm/a的碳钢腐蚀率。

综合考虑缓蚀剂添加量和融雪盐成本价格,常温无机融雪剂推荐氯化钠型(添加0.4%普通型缓蚀剂)融雪剂;低温无机融雪剂推荐氯化钠氯化镁和氯化钙复合型(添加0.8%低温Ⅱ型缓蚀剂)融雪剂。

4 结论

通过试验研究,得到了最低冰点低于-50 ℃的融雪剂样品,同时,使用低温型缓蚀剂可以达到合格的腐蚀率标准。