CN101538688B

CN101538688B - 一种防垢合金

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Publication number: CN101538688B
Application number: CN2008100107145A
Authority: CN
Inventors: 董加胜; 吕曼祺; 陈德敏; 张海峰; 杨柯
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: CN101538688A

Abstract

一种防垢合金，其特征在于：所述防垢合金包含有以下组成成分：Ni、Cu、Zn、Ti、V、Cr、Mn、Fe；以上所述各种成分的重量百分比含量具体如下：Ni：7～25％、Cu：15～45％、Zn：6～20％、Ti：3～8％、V：0.1～0.6％、Cr：2～10％、Mn：1～6％、Fe：余量。本发明所述防垢合金在使用过程中只起催化作用，本身并不消耗，因此可以长期使用，使用方便、价格低廉。所述防垢合金具有防垢、高效、环保等优势；其具有可以预见的巨大的经济价值和社会价值。

Description

一种防垢合金

技术领域：

本发明涉及材料科学和液体盛放或者输送系统的防垢技术，特别提供了一种可用于液体系统的管路、阀门、锅炉防垢的防垢合金。

背景技术：

现有技术中，很多情况下我们需要对盛放或者输送水或其他物质的容器或者管路进行防垢处理。

例如，在石油开采中，为了尽可能地将油藏开采出来，我们采取了许多物理的和化学的手段。大部分手段几乎都与水有关，包括向地下回灌水、注入热水、注入含各类化学物质的水等等。实际上，许多油田开采出来的石油，水含量在50％以上，甚至达到95％，必须进行油水分离和水的循环使用。因此水处理是石油生产的重要环节。在其它生产领域和日常生活中，也有大量的水系统。有水就有水垢，从锅炉到管路和阀门，由于垢的生成会引起热效率的下降和能耗增加、管路堵塞和阀门失效，因此必须经常进行除垢作业。

除垢是一项费时费力且效率低下的操作。使用软化水是防垢的有效手段，但在用水数量巨大，而且使用中要添加各类化学物质的条件下，根本无法进行有效的软化；传统的防垢除垢方法包括使用磁性材料、机械除垢和化学清洗，但效果均不理想。常用的化学清洗方法，不仅要停止锅炉加热，还有排放引起的环境问题。

使用由合金制成的防垢装置，有望有效解决防垢问题，同时还能解决额外能源消耗或污染物排放问题。

因此，人们期望获得一种技术效果更好的防垢合金。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可用于液体系统的管路、阀门、锅炉防垢的防垢合金。

本发明提供了一种防垢合金，其特征在于：所述防垢合金包含有以下组成成分：Ni、Cu、Zn、Ti、V、Cr、Mn、Fe；以上所述各种成分的重量百分比含量具体如下：

Ni：7～25％、Cu：15～45％、Zn：6～20％、Ti：3～8％、V：0.1～0.6％、Cr：2～10％、Mn：1～6％、Fe：余量。

本发明的优选内容还包括以下内容：所述防垢合金还含有下述几种组成成分中的至少一种：B、轻稀土元素、Sn；所述的各种成分的重量百分比含量要求具体是：

B：0.05～0.15％、轻稀土元素：0.05～0.5％、Sn：0.1～1.0％；

所述防垢合金中的C元素的重量百分比含量≤0.10％，Si元素的重量百分比含量为0.1～0.8％；

所述轻稀土元素具体优选为La、Ce、Pr、Nd之一或其组合。

本发明所述防垢合金的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。当所述防垢合金的具体形态是粉末状或颗粒状或圆球状时，其优选的粒度要求分别如下：粉末状的粒度要求为100nm～0.5mm，颗粒状的粒度要求为0.5mm～3mm，圆球状的粒度要求为3mm～15mm。

本发明如上所述的防垢合金，具体可以应用于液体系统防垢，尤其是针对水系统的防垢。

所述防垢合金在用作防垢用途时，其使用方法具体是：将所述防垢合金作为工作介质，置入防垢装置中，然后将防垢装置串接在需防垢的水路中。

具体而言，所述防垢合金具体的应用方法优选是：将所述防垢合金作为工作介质，置入防垢装置中，然后将防垢装置串接在需防垢的水路中的入水口处。

所述防垢合金的使用方法中，所述正在使用中的防垢合金的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。

当所述防垢合金的使用状态主要为粉末状时，用于盛装所述防垢合金的防垢装置的出口或/和入口处装有过滤网。网的孔径小于合金粉末的最小粒径。

所述防垢合金的使用方法中，所述防垢合金的总表面积应与液体流量或/和液体的品质相适配，总表面积越大，所需合金量越小。

本发明所述防垢合金的功能原理如下：

将由防垢合金作为工作介质的防垢装置串接在水路中，

本发明利用防垢合金与液体物质(尤其是水)中组分的电负性差使其在相关系统中具有某种静电催化活性，能够使从其表面流过的液体中组分的静电位发生改变和产生极化效应，使可能产生沉淀(如水中能够形成垢的组分)或聚集的物质分散和处于悬浮状态或溶解状态，避免发生凝结或团聚，从根本上解决了液体(尤其是水)系统的结垢问题，这种独特的极化效应可以使液体(尤其是水)系统的管路、阀门、锅炉和各种加热或贮存液体的装置有效防止垢的形成和沉积，达到防垢的效果。

本发明所述防垢合金在使用过程中只起催化作用，本身并不消耗，因此可以长期使用，使用方便、价格低廉。

本发明的有益效果具体是：(1)防垢：与不使用合金防垢装置相比，使用合金防垢装置后，水质中不溶性或微溶性盐的溶解能力提高，即使垢的形成趋势大为减小；(2)提高效率：与使用机械或物理方法相比，使用合金装置有效延长清垢周期；(3)环保：与常用的化学清洗方法相比，合金防垢装置只起催化作用，不会向水中导入任何物质，避免了化学清洗后的有害排放问题。

本项发明适用于各类水系统，包括锅炉、管路、阀门等的防垢。

本发明使用由所述防垢合金制成的防垢装置，有望有效解决防垢问题，同时还能解决额外能源消耗或污染物排放问题。本发明具有可以预见的巨大的经济价值和社会价值。

具体实施方式：

所述防垢合金的制备在真空感应炉中进行。浇铸成棒材后，按需要加工成所需形状(如切片和钻孔)或粉碎、球磨成不同颗粒度的合金材料。

以下通过实施例对本发明的处理效果作进一步说明：

实施例1

一种防垢合金，合金成分按重量百分比如表1所示；

表1

C	Si	Ni	Cu	Zn	Ti	V	Cr	Mn	Re	Sn	Fe
												0.07	0.56	23.2	41.2	14.1	4.0	0.5	4.4	3.5	0.1	0.8	余量

防垢合金应用在某一水系统的加热炉汇管上，在进、出水口处分别取样，流量5000m³/天。

防垢合金具体以粉末状态使用，装在特制的罐体中，由于粉末有巨大的表面积，水从罐体中流过时，与粉末状的防垢合金有充分的接触。通过粉末状的防垢合金与水之间产生的电化学效应，防垢合金释放大量电子从而提高水中成垢离子的溶解性。

试验数据如表2所示：由于合金的电化学作用，尽管有较大温升过程，但Mg²⁺、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-和Ca²⁺等易成垢离子的浓度均有上升，上升幅度在20％以上，表明水质中不溶性的或微溶性的盐类的溶解能力有提高，即具有较好的防垢功能。

表2

实施例2

一种防垢合金，合金成分按重量百分比如表3所示：

表3

C	Si	Ni	Cu	Zn	Ti	V	Cr	Mn	Re	Sn	Fe
												0.06	0.7	14.2	33.1	15.1	3.1	0.3	7.4	5.5	0.3	0.6	余量

与实施例1不同的是，防垢合金以多孔状的形式使用，而不是以粉末状态使用。防垢装置为装有合金多孔叶片的罐体，使用过程中叶片旋转，与从罐体中流过的液体充分接触。合金防垢装置安装在水系统加热炉汇管上。通过合金与水之间产生的电化学效应，合金释放大量电子从而提高水中成垢离子的溶解性。

试验数据如表4所示：由于合金的静电催化作用，尽管有较大温升过程，但Mg²⁺、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-和Ca²⁺的浓度均有上升，上升幅度在20％以上。说明水质中不溶性或微溶性硫酸盐的溶解能力有提高，即具有明显的防垢功能。

表4

实施例3

一种防垢合金，其主要特征如下：

1)一种防垢合金，其具体组成和各成分的重量百分含量具体如下：

Ni：16％，Cu：30％，Zn：15％，Ti：5％，V：0.4％，Cr：6％，Mn：4％，B：0.1％，La、Ce、Pr、Nd四种之一或其组合：0.3％，Sn：0.2％，C≤0.10％，Si：0.5％，Fe：余量。

2)所述防垢合金的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。粉末状的粒度要求为大约0.9～20mm；颗粒状的粒度要求为大约1.5mm，圆球状的粒度要求为大约8mm。

在实际使用过程中，所述防垢合金的总表面积应与液体流量或/和液体的品质相适配，总表面积越大，所需合金量越小。

3)所述防垢合金的使用方法具体是：将所述防垢合金作为工作介质，置入防垢装置中，然后将防垢装置串接在需防垢的水路中的入水口处。

本实施例中所述防垢合金使用的其他要求具体可参考说明书部分。

实施例4

一种防垢合金，其主要特征如下：

Ni：7％，Cu：15％，Zn：20％，Ti：8％，V：0.1％，Cr：2％，Mn：6％，B：0.15％，La、Ce、Pr、Nd四种之一或其组合：0.05％，Sn：0.1％，C≤0.10％，Si：0.8％，Fe：余量。

2)所述防垢合金的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。粉末状的粒度要求为100nm～0.5mm；颗粒状的粒度要求为0.5mm～3mm，圆球状的粒度要求为3mm～15mm。

3)所述防垢合金的使用方法具体是：将所述防垢合金作为工作介质，置入防垢装置中，然后将防垢装置串接在需防垢的水路中。

实施例5

一种防垢合金，其主要特征如下：

Ni：25％，Cu：45％，Zn：6％，Ti：3％，V：0.6％，Cr：10％，Mn：1％，B：0.05％，La、Ce、Pr、Nd之一或其组合：0.5％，Sn：1.0％，C≤0.06％，Si：0.1％，Fe：余量。

Claims

1.一种防垢合金，其特征在于：所述防垢合金包含有以下组成成分：Ni、Cu、Zn、Ti、V、Cr、Mn、Fe；以上所述各种成分的重量百分比含量具体如下：

2.按照权利要求1所述防垢合金，其特征在于：所述防垢合金以重量百分比含量计还含有以下几种成份中的至少一种：

B：0.05～0.15％、轻稀土元素：0.05～0.5％、Sn：0.1～1.0％。

3.按照权利要求2所述防垢合金，其特征在于：所述防垢合金中的C元素的重量百分比含量≤0.10％，Si元素的重量百分比含量为：0.1～0.8％；

所述轻稀土元素具体为La、Ce、Pr、Nd之一或其组合。

4.按照权利要求3所述防垢合金，其特征在于：所述防垢合金的具体形态是以下几种之一或其组合：

粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状、喷涂在其它材质表层的层状；

当所述防垢合金的具体形态是粉末状或颗粒状或圆球状时，其粒度要求分别如下：

粉末状的粒度要求为100nm～0.5mm，颗粒状的粒度要求为0.5mm～3mm，圆球状的粒度要求为3mm～15mm。