專利名稱：復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于表面化學(xué)范疇，為無機(jī)復(fù)合鹽技術(shù)領(lǐng)域二、背景技術(shù)1、對(duì)發(fā)明“復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑”的理解(1)復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑所選用的主要原料有氯化鈉、鉬酸鈉、偏硅酸鈉、磷酸鈉、亞硝酸鈉、四硼酸鈉。這些化工原料經(jīng)過優(yōu)化組合，理論研究，以及大量的實(shí)驗(yàn)室和應(yīng)用試驗(yàn)之后，得出的共同結(jié)論是本發(fā)明具有低共溶點(diǎn)的屬性，適用于-33℃的低溫狀態(tài)下，融冰除雪效果顯著，可根據(jù)不同地區(qū)、不同的溫度、不同的地理環(huán)境和不同的應(yīng)用對(duì)象，采用不同的配方組合，其覆蓋面較為廣泛，適合于黃河以北所有城市使用。
(2)本發(fā)明環(huán)保性能好，能有效地降低對(duì)金屬和水泥混凝土的腐蝕。眾所周知，鹵鹽中含有大量的Cl-離子和少量的雜質(zhì)SO42-離子，而且這些離子對(duì)金屬和混凝土的腐蝕會(huì)隨著濃度的增加而增大，因此，在選材上，首先選用含SO42-離子極低，并對(duì)金屬腐蝕極其微弱的硝酸鹽類作為主要材料。鑒于在-33℃的低溫條件下，我們?cè)谘兄七^程中又采用了其低共溶點(diǎn)在-21.3℃以下的氯化鈉為主要原料，并與其他五種原料優(yōu)化組合，通過復(fù)合型配方，在實(shí)際應(yīng)用中，有效地降低了對(duì)金屬和水泥混凝土的腐蝕。
(3)本發(fā)明促進(jìn)植物生長，保護(hù)生態(tài)環(huán)境由于鹵鹽類融雪劑的長期大量使用，將會(huì)造成土壤板結(jié)，含鹽量增加，導(dǎo)致樹木的病態(tài)生長和甚至死亡。植物對(duì)氯化物的控制指標(biāo)是當(dāng)土壤的含鹽量與土壤的重量之比小于0.15％時(shí)，植物正常生長；當(dāng)比值在0.15％-0.25％時(shí)，植物就輕度受害；在0.25-0.4％時(shí)為重度受害；在0.4％-0.6％時(shí)為深度受害；大于0.6％時(shí)，植物將死亡。
綜上所述，我們選用了氯化鈉等作為復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑的主要原材料。本發(fā)明在達(dá)到融冰除雪效果顯著的基礎(chǔ)上，有效地降低了金屬和水泥混凝土的腐蝕程度，進(jìn)而也促進(jìn)了花、草、樹木等植物的生長。
(4)適用范圍廣泛，除雪效能顯著復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑為0.5～8mm不規(guī)則、多邊形的顆粒狀，它主要適用于各種道路、橋梁、機(jī)場(chǎng)、庭院的融冰除雪，特別是軌道交通的各類鐵軌、鋼軌、立交橋、人行過街天橋、公園及街心綠地的融冰除雪的大規(guī)模操作使用。
2、本發(fā)明查閱并引證相關(guān)的技術(shù)背景資料有(七類)(1)高等教育出版社出版的高等學(xué)校教材《普通化學(xué)》的第一章第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)P3-P8第二節(jié)氣體定律P8-P12第三節(jié)稀溶液的通性P13-P26第四章第四節(jié)金屬腐蝕及其防止P160-P166第七章第三節(jié)無機(jī)化合物的物理性質(zhì)及晶體結(jié)構(gòu)P278-P289第四節(jié)無機(jī)化合物的性質(zhì)P289-P309(2)中國工業(yè)出版社出版的《混凝土中鋼筋銹蝕與保護(hù)》第一章第一節(jié)金屬腐蝕理論重點(diǎn)，P4-P10第二節(jié)混凝土的保護(hù)機(jī)理和鋼筋銹蝕的原因P10-P16第三節(jié)鋼筋銹蝕導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的實(shí)例P26-P27第二章第四節(jié)周圍介質(zhì)特點(diǎn)的影響P29-P42第五節(jié)鋼的組織成份表面狀態(tài)以及應(yīng)力大小的影響P42-P73(3)化工工業(yè)出版社出版的《硝酸鹽》一書第二章《硝酸鉀》P35-P63第三章《硝酸鈉》P64-P77
第五章《硝酸鈣》P82-P89(4)化工工業(yè)出版社出版的《化工辭典》(5)化學(xué)工業(yè)出版社出版的《有機(jī)化工原料》A脂肪族化合物A530六亞甲基四胺P433-P435A602硫脲P500-P502A632烷荃磺酸鋇P526-P527B脂環(huán)族化合物及共衍生物，B036亞硝酸二環(huán)己胺P557C芳香族化合物C260苯胺P281-P282(6)化工工業(yè)出版社出版的《化學(xué)工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)》第一章第一節(jié)腐蝕及化學(xué)工業(yè)中腐蝕的危害P1-P3第二節(jié)化學(xué)工業(yè)腐蝕的特點(diǎn)及現(xiàn)狀P4-P9第三節(jié)國內(nèi)外化工防腐蝕進(jìn)展P10-P14第四節(jié)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與腐蝕的全面控制將綠色化學(xué)應(yīng)用于防腐蝕技術(shù)P34-P35第三章第二節(jié)純堿生產(chǎn)中的主要防腐蝕手段P69-P74第四章氯堿工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)第一節(jié)氯堿工業(yè)中的腐蝕特點(diǎn)P87-P88第二節(jié)鹽水溶液的腐蝕與防護(hù)P88-P93第五章化肥生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)第七節(jié)磷肥生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)P180-P188第八節(jié)鉀肥生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)P188-P195第七章農(nóng)藥生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)第六節(jié)水泥表面的防護(hù)方法P320-P322
第九章化工建筑物和構(gòu)筑物的腐蝕與防護(hù)第一節(jié)腐蝕狀況P439-P441第二節(jié)腐蝕原因分析P441-P448第三節(jié)防腐蝕設(shè)計(jì)原則P449-P450第五節(jié)防腐蝕措施P451-P454第六節(jié)加固修復(fù)技術(shù)P455-P460(7)化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工基礎(chǔ)》第十一章冷凍、第五節(jié)冷凍劑與載冷體P3743、發(fā)明“復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑”的目的(1)及時(shí)疏通道路，保障各種車輛正常行駛。
(2)減少雪后路滑，行人摔傷及各種交通事故的發(fā)生。
(3)減少大量的除運(yùn)雪勞動(dòng)，省時(shí)省力。
(4)維護(hù)市容環(huán)境整潔，樹立城市良好形象。
(5)為市民營造溫馨祥和、舒適的生活和工作環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
1、復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑由氯化鈉(NaCl)、鉬酸鈉(Na2MoO4)、偏硅酸鈉(Na2SiO3)、磷酸鈉(Na3PO4)、亞硝酸鈉(NaNO2)、四硼酸鈉(Na2B4O7)的三種或四種組成，其配比(重量％)如下氯化鈉(0-90％)、鉬酸鈉(0.1-10％)、偏硅酸鈉(0.1-10％)、磷酸鈉(0.1-5％)、亞硝酸鈉(0.1-10％)、四硼酸鈉(0.1-5％)。
2、要求保護(hù)的權(quán)項(xiàng)如下(1)NaCl+NaNO2+Na3PO4(2)NaCl+Na2SiO3+NaNO2(3)NaCl+Na2MoO4+NaNO2
(4)NaCl+Na2MoO4+Na3PO4(5)NaCl+NaNO2+Na2B4O7(6)NaCl+NaNO2+Na2SiO3+Na2B4O7(7)NaCl+Na2MoO4+Na2SiO3+NaNO2(8)NaCl+Na2SiO3+Na3PO4+NaNO2(9)NaCl+Na2SiO3+Na2MoO4+Na3PO4(10)復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑為0.5-8mm的多邊形自然晶體顆粒狀。綜上所述，復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑要求保護(hù)的權(quán)項(xiàng)數(shù)為10項(xiàng)。
3、本發(fā)明與背景技術(shù)相比的有益效果(1)復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑融冰除雪速度快，效果好；成本低廉，適用廣泛，原料供應(yīng)充足，易于采購，生產(chǎn)工藝、技術(shù)方案、簡(jiǎn)便易行。
(2)環(huán)保性能好，能有效降低金屬和混凝土的腐蝕，能改良土壤成份，可穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物生長。
(3)本產(chǎn)品更適合大規(guī)模、機(jī)械化拋灑作業(yè)，并且撒布較為均勻，在立交橋和軌道交通的軌道等方面能充分發(fā)揮其融冰效能。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)共有的必要技術(shù)特征是復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑與目前所使用的融雪劑，無論是固態(tài)還是液態(tài)，都是為了降低水的冰點(diǎn)作用。其化雪機(jī)理屬于表面化學(xué)范疇，為無機(jī)復(fù)合鹽技術(shù)領(lǐng)域。其利用融雪劑的吸水性及融雪劑融化時(shí)大量放熱，使雪中的結(jié)構(gòu)晶格錯(cuò)位，導(dǎo)致冰雪融化；冰雪融化時(shí)吸熱，使周圍溫度下降，這時(shí)，溶液的蒸氣壓小于冰雪的蒸氣壓，為了達(dá)到新的平衡，促使冰雪不斷融化而形成溶液，從而降低凝固點(diǎn)。在低溫條件下，上述周而復(fù)始的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)平衡過程就是融雪劑的融冰化雪共有的必要技術(shù)特征。本發(fā)明復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑，在研制的過程中，不但注重融冰除雪的效果，而且還兼顧了社會(huì)效益和環(huán)境效益，并重點(diǎn)解決目前使用的融雪劑，對(duì)金屬和混凝土的腐蝕問題，以及影響植物生長的不利因素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑，其特征在于能有效地降低對(duì)金屬的腐蝕。根據(jù)金屬腐蝕過程的不同特點(diǎn)，可以分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種?；瘜W(xué)腐蝕單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。主要是由于金屬在高溫下容易被氧化生成一層氧化皮(由FeO、Fe2O3和Fe3O4組成)，同時(shí)還會(huì)發(fā)生脫碳現(xiàn)象，這是由于鋼鐵中的滲碳體和氣體介質(zhì)作用所產(chǎn)生的結(jié)果。例如、、反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物，離開金屬表面，而碳便從鄰近的、尚未反應(yīng)的金屬內(nèi)部逐漸擴(kuò)散到這一反應(yīng)區(qū)，于是金屬層中的碳逐漸減少，形成脫碳層，鋼鐵表面由于脫碳致使硬度減小和疲勞極限降低。電化學(xué)腐蝕由電化學(xué)作用而引起的腐蝕叫電化學(xué)腐蝕。它主要由于形成了原電池而引起的。由于工業(yè)用的鋼鐵、除鐵以外還含有石墨。滲碳體等，這些雜質(zhì)能導(dǎo)電，而電極電位代數(shù)值比鐵的大，難以失去電子，而鐵相對(duì)就容易失去電子，此外，由于鐵吸附的水膜中溶解了空氣中的CO2和SO2氣體反應(yīng)如下、，這樣，F(xiàn)e就在有H+、OH-、HCO3-、HSO3-的溶液中形成了原電池，陽極的Fe失去了2e變成Fe2+，反應(yīng)為陰極的2H+的到2e變成H2，即反應(yīng)為，F(xiàn)e2+進(jìn)入溶液中與OH-生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2被氧氣氧化成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3脫水后的Fe2O3是紅褐色鐵銹的主要成份。反應(yīng)式如下，4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3。在一般情況下，如果鐵表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液，則在陽極上也是鐵氧化成Fe2+離子，在陽極主要是溶解于水膜中的氧物電子陽極陰極總反應(yīng)方程式然后Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3并部分脫水為鐵銹，這就是吸氧腐蝕，也是金屬的主要腐蝕。針對(duì)上述腐蝕原理的分析，復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑特地采用了目前國內(nèi)防腐效果好的氯化鈉、鉬酸鈉、偏硅酸鈉、磷酸鈉、亞硝酸鈉、四硼酸鈉中的三種或四種，按其配比優(yōu)化組合，使金屬表面鈍化，生成一層致密的Fe3O4氧化膜，來保護(hù)金屬的表面，有效地降低了金屬的腐蝕。能有效降低對(duì)水泥混凝土的腐蝕水泥混凝土是一種建筑材料，它是由礫石、卵石、碎石、砂等在水泥或其他膠凝材料中的液漿體，可以說是一種人造石材。它主要是由多種氧化物組成，如CaO、SiO2、Al2O3、MgO等不下幾十種氧化物。水泥的腐蝕主要是水和水溶液的腐蝕。水的腐蝕叫溶解侵蝕，這是由水泥材料本身的孔隙率和滲透率所決定的，水泥的腐蝕主要是水溶液對(duì)其進(jìn)行的化學(xué)腐蝕。自然環(huán)境中的某些化合物，對(duì)水泥中的某些成分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，這就是水泥混凝土的腐蝕。這種腐蝕主要有兩類因素一種是酸性軟水對(duì)水泥的腐蝕，如水中的CO2與水泥中的Ca(OH)2和CaCO3反應(yīng)生成Ca(HCO3)2，反應(yīng)方程式如下這里指出如果是反應(yīng)生成的CaCO3的含量增高，而水中的CO2含量較低，那么這樣的腐蝕幾乎很難進(jìn)行。此外，可溶性硫酸鹽與水泥中的水合產(chǎn)物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土體積膨脹或崩解。譬如對(duì)Na2SO4水泥中的水合產(chǎn)物反應(yīng)如下通過實(shí)驗(yàn)證明堿金屬硫酸鹽不能腐蝕水合硅酸鈣。但硫酸氨可腐蝕Ca(OH)2，反應(yīng)式為，腐蝕產(chǎn)物“NH4OH”易溶，難揮發(fā)，使反應(yīng)易于向右進(jìn)行，下面表示水中硫酸鹽濃度對(duì)普通水泥腐蝕性的影響
由表中可以看出只有水中SO42-的濃度小于300mg/L時(shí)，腐蝕性才較低。應(yīng)該指出硫酸鹽腐蝕產(chǎn)物因溶解度小，它們生成的沉淀產(chǎn)物所導(dǎo)致的應(yīng)力可加劇水泥混凝土的破壞。上表中沒有提到Cl-離子對(duì)混凝土中的鋼筋，由鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)為活化狀態(tài)，形成銹蝕產(chǎn)物，而產(chǎn)生膨脹，使水泥混凝土開裂、剝落，從而喪失了力學(xué)性能，造成損害的介紹。但通過實(shí)驗(yàn)分析得知Cl-離子要使鋼筋由鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)為活化狀態(tài)，是要達(dá)到一定的臨界值才行。學(xué)術(shù)界認(rèn)為Cl-/OH≥0.61，即相當(dāng)于0.3-0.6kg Cl-/m3的大小才行。在解決此類問題時(shí)，一是要控制融雪劑中Cl-離子的百分含量；二是要盡可能減少鋼筋混凝土中硫酸鹽的含量，只有同時(shí)達(dá)到這兩項(xiàng)要求，水泥混凝土及鋼筋的腐蝕問題才能有效解決。為此，我們所選用的主材鹵鹽類和硝酸鹽類，其SO42-離子的含量大大低于純鹵鹽中的含量，有效地降低了水泥混凝土的腐蝕。能促進(jìn)植物的生長，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。由于純鹵化物融雪劑的使用，導(dǎo)致土壤中含鹽量增高，使植物吸收的水份和養(yǎng)分減少，并造成綠地的板結(jié)和樹木、植被等處于病態(tài)生長，最終導(dǎo)致樹木死亡。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)土壤的含鹽量與土壤的重量之比小于0.15％時(shí)，植物正常生長；比值在0.15％-0.25％時(shí)，植物就輕度受害；在0.25％-0.4％時(shí)為重度受害；在0.4％-0.6％時(shí)為深度受害，而如果一旦大于0.6％時(shí)，植物將死亡。鑒于此，我們所發(fā)明的復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑中大量采用了氯化鈉、鉬酸鈉、偏硅酸鈉、磷酸鈉、亞硝酸鈉、四硼酸鈉作為主要原料，能有效地保護(hù)綠地和樹木生長，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有積極作用。復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑適用范圍廣泛它主要適用于各種道路、橋梁、機(jī)場(chǎng)、庭院的融冰除雪，特別是軌道交通的各類鐵軌、鋼軌、立交橋、人行過街天橋、公園及街心綠地的融冰除雪。復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑，融冰除雪速度快、效率高、效果好，其配方的主要材料是氯化鈉、鉬酸鈉、偏硅酸鈉、磷酸鈉、亞硝酸鈉、四硼酸鈉，其最低共溶點(diǎn)處在不同的低溫狀態(tài)下，因此，根據(jù)不同的地區(qū)、不同的地理環(huán)境和不同的使用對(duì)象，不同的溫度采用不同的配方組合。其覆蓋面較為廣泛，成本低廉，原料供應(yīng)充足，便于采購，技術(shù)方案簡(jiǎn)便易行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑，其特征在于由氯化鈉(NaCl)、鉬酸鈉(Na2MoO4)、偏硅酸鈉(Na2SiO3)、磷酸鈉(Na3PO4)、亞硝酸鈉(NaNO2)、四硼酸鈉(Na2B4O7)的三種或四種組成，其配比(重量％)如下氯化鈉(0-90％)、鉬酸鈉(0.1-10％)、偏硅酸鈉(0.1-10％)、磷酸鈉(0.1-5％)、亞硝酸鈉(0.1-10％)、四硼酸鈉(0.1-5％)。復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑的技術(shù)配方如下(1)NaCl+NaNO2+Na3PO4(2)NaCl+Na2SiO3+NaNO2(3)NaCl+Na2MoO4+NaNO2(4)NaCl+Na2MoO4+Na3PO4(5)NaCl+NaNO2+Na2B4O7(6)NaCl+NaNO2+Na2SiO3+Na2B4O7(7)NaCl+Na2MoO4+Na2SiO3+NaNO2(8)NaCl+Na2SiO3+Na3PO4+NaNO2(9)NaCl+Na2SiO3+Na2MoO4+Na3PO4(10)復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑為0.5-8mm的多邊形自然晶體顆粒狀。
全文摘要
復(fù)合型無機(jī)鹽融冰除雪劑屬于化學(xué)范疇，為無機(jī)復(fù)合鹽技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明能有效地解決國內(nèi)目前使用的融雪劑對(duì)金屬和水泥混凝土的腐蝕以及危害植物生長問題。其具有技術(shù)方案簡(jiǎn)便易行，融冰除雪速度快，環(huán)保性能好等特征。本發(fā)明由氯化鈉、鉬酸鈉、偏硅酸鈉、磷酸鈉、亞硝酸鈉、四硼酸鈉的三種或四種組成，其配比(重量％)如下氯化鈉(0－90％)、鉬酸鈉(0.1－10％)、偏硅酸鈉(0.1－10％)、磷酸鈉(0.1－5％)、亞硝酸鈉(0.1－10％)、四硼酸鈉(0.1－5％)。本發(fā)明為0.5～8mm的不規(guī)則多邊形自然晶體顆粒狀，適合北方城市－33℃以上溫度使用。主要用于各種道路、橋梁、廣場(chǎng)、公園及街心綠地，特別是軌道交通的各類軌道等處的融冰除雪，適合于大規(guī)模機(jī)械化拋撒作業(yè)。
文檔編號(hào)C09K3/18GK1539905SQ200310104948
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者楊毅男 申請(qǐng)人:楊毅男