CN102226089B - 一种适用于高土壤电阻率环境接地工程的土壤改良剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高土壤电阻率环境接地工程的土壤改良剂，含有下述组分和重量份配比：分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂14～18WT％；150～200目隐晶质石墨粉42～52WT％；钙-镁基土壤凝胶剂(钙-镁基膨润土)26～38WT％；钙-铝基土壤亲合剂(钙-铝氢氧化物混合物)2～4WT％；土壤发泡剂(泡化碱)1～3WT％；锌系金属防腐剂1～3WT％；镧系稀土金属矿渣1～3WT％。本发明利用高吸水树脂的吸水特性，达到保墒的目的；利用石墨材料的导电性能，降低金属导体与土壤之间的接触电阻；添加土壤凝胶剂等成份，使过渡导电层更紧密、稳定；通过添加镧系稀土金属矿渣，增强导电性能；添加锌系金属防腐剂，延长使用寿命。本发明特别适用于高土壤电阻率地质环境和极端干旱地质环境下的土壤改良。
Description
技术领域
本发明涉及一种接地网的工频接地电阻材料，尤其涉及高土壤电阻率和极端干旱地质环境下使用的接地工程降阻、保墒类的材料。
背景技术
传统的接地工程材料，采用化学或者物理降阻材料来降低接地网的工频接地电阻，达到设备使用要求。这种接地降阻材料存在着下述缺点：1、环境污染严重：因其材料成分中含有汞、铅、镉、砷、钴等重金属有毒金属，以及各种游离态离子，埋入地下后会对地下水源、土壤产生污染；：2、使用寿命短：因材料体系中含有氯离子电解质成分，因此对钢材的腐蚀较为严重，使得平均使用寿命不足15年；3、降阻效率低：该材料主要用于降低接地系统的工频接地电阻，而目前的各类接地降阻材料的有效降阻效率均达不到40％，造成用量过大，工程成本高；4、恶劣土壤环境的耐用性差：目前的同类材料无法解决极端干旱土壤环境以及冻土环境下的接地降阻的问题。
发明内容
本发明的目的，是为了解决已有技术存在的不足，提供一种适用于高土壤电阻率地质环境和极端干旱气候环境的新型接地工程降阻、保墒类材料，实现既不污染地下水源和土壤，又可以在极端干旱的条件下达到接地工程降阻、保墒的目的。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明含有改性淀粉高吸水树脂、隐晶质石墨粉、钙-镁基土壤凝胶剂(钙-镁基膨润土)、钙-铝基土壤亲合剂(钙-铝氢氧化物混合物)、土壤发泡剂(泡化碱)、锌系金属防腐剂、镧系稀土金属矿渣。
各组分之间的重量份比例为：
a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂14～18WT％；
b、150～200目隐晶质石墨粉42～52WT％；
c、钙-镁基土壤凝胶剂(钙-镁基膨润土)26～38WT％；
d、钙-铝基土壤亲合剂(钙-铝氢氧化物混合物)2～4WT％；
e、土壤发泡剂(泡化碱)1～3WT％；
f、锌系金属防腐剂1～3WT％；
g、镧系稀土金属矿渣1～3WT％。
上述组分配比之优选重量份比例是：
a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂15WT％；
b、150～200目隐晶质石墨粉48WT％；
c、钙-镁基土壤凝胶剂(钙-镁基膨润土)28WT％；
d、钙-铝基土壤亲合剂(钙-铝氢氧化物混合物)3WT％；
e、土壤发泡剂(泡化碱)2WT％；
f、锌系金属防腐剂2WT％；
g、镧系稀土金属矿渣2WT％。
本发明的制备方法是：
先加入约50WT％(a+b)材料均匀搅拌、混合10分钟，再添加100WT％(c+d+e+f+g)材料搅拌、混合均匀，最后加入50WT％(a+b)材料均匀搅拌、混合均匀，即得本发明产品。
该材料在工程中按如下施工工艺流程实施：
a、水平接地网施工：将本材料于搅拌机中按料∶水＝1∶0.15的比例混合拌湿，然后倒入接地沟槽的模板中，经30分钟自然硬化后，覆土回填——可降低水平接地网工频接地电阻40％～80％。
b、深井及垂直接地体施工：将本材料于搅拌机中按料∶水＝1∶0.6的比例混合成泥浆，然后使用泥浆泵将泥浆注入接地孔内，经180分钟自然硬化、沉降后，封孔回填——可降低深井及垂直接地体工频接地电阻60％～90％。
本发明通过利用高吸水树脂的吸水特性，吸收自然降水及空气、土壤中的水份达到保墒的目的；利用石墨材料的导电性能有效降低金属导体与土壤之间的接触电阻；通过添加土壤凝胶剂、土壤亲合剂等成份，使金属导体与土壤之间的过渡导电层更紧密、更稳定；通过添加镧系稀土金属矿渣，可在材料颗粒表面形成表面羟基结构，增强导电性能；辅助添加锌系金属防腐剂，以增强金属导体的耐腐蚀性能，延长使用寿命。
本发明之配方组分，第一次将淀粉高吸水树脂材料引入接地工程降阻材料体系，并使用表面羟基结构，成功地解决了改性淀粉高吸水树脂在较高盐浓度水溶液中的吸水率问题和材料导电问题；本发明以表面羟基结构作为主要导电介质，而非传统的离子导电结构。
本发明的接地工程土壤改良剂，具有降阻效率高(50～90％)、使用寿命长(≥50年，为同类产品的两倍)、本体电阻率小(干态≤0.85Ω·m；湿态≤0.30Ω·m；仅为行业标准要求的1/6～1/16)、耐腐蚀性能好(0.002～0.006mm/年，仅为行业标准1/15)。其性能稳定、无毒无污染、吸水能力强、渗透能力好、耐温特性及抗冲击特性优异，是可干粉状态添加的对非镀锌接地体，具有良好保护作用的高质量接地工程降阻材料。本发明既不污染地下水源和土壤，又可以在极端干旱的条件下使用，系降阻、保墒的土壤改良剂。
本发明的放热焊剂，通过对配方比例、用料的综合实验以及环境实验测试，其与传统的配方体系的技术参数对比如下表：
| 序号 | 项目名称 | 本发明技术参数 | 行业标准要求 | 传统配方技术水平 |
| 1 | 降阻剂电阻率(干态) | ≤0.85Ω·m | ≤6Ω·m | 3.5～4.9Ω·m |
| 2 | 降阻剂电阻率(湿态) | ≤0.30Ω·m | ≤5Ω·m | 2.4～3.8Ω·m |
| 3 | PH值 | 10.7～11.3 | 7～12 | 7.2～11.5 |
| 4 | 吸水率 | ≥250％ | ------ | 25～40％ |
| 5 | 降阻率(ρ≤500Ω·m) | 50～65％ | ------ | 30～50％ |
| 6 | 降阻率(ρ≤2000Ω·m) | 75～90％ | ------ | 40～60％ |
| 7 | 电阻率温度系数α | ≤0.007 | ------ | 0.02～0.05 |
| 8 | 冲击电流耐受 | ΔR≤1.6％ | ΔR≤20％ | ΔR≤2.4～5.5％ |
| 9 | 工频电流耐受 | ΔR≤1.4％ | ΔR≤20％ | ΔR≤2.2～4.3％ |
| 10 | 纯降阻剂圆钢腐蚀 | ≤0.0017mm/a | ≤0.03mm/a | 0.015～0.028mm/a |
| 11 | 纯降阻剂扁钢腐蚀 | ≤0.0016mm/a | ≤0.03mm/a | 0.015～0.028mm/a |
| 12 | 纯降阻剂镀锌圆钢腐蚀 | ≤0.0026mm/a | ≤0.03mm/a | 0.010～0.025mm/a |
| 13 | 纯降阻剂镀锌扁钢腐蚀 | ≤0.0013mm/a | ≤0.03mm/a | 0.010～0.025mm/a |
| 14 | 埋地条件圆钢腐蚀 | ≤0.0083mm/a | ≤0.05mm/a | 0.022～0.048mm/a |
| 15 | 埋地条件扁钢腐蚀 | ≤0.0069mm/a | ≤0.05mm/a | 0.025～0.046mm/a |
| 16 | 埋地条件镀锌圆钢腐蚀 | ≤0.0008mm/a | ≤0.05mm/a | 0.037～0.048mm/a |
| 17 | 埋地条件镀锌扁钢腐蚀 | ≤0.0008mm/a | ≤0.05mm/a | 0.034～0.045mm/a |
| 18 | 使用寿命 | ≥50年 | ------ | 10～15年 |
| 19 | 毒性、污染性 | 无 | ------ | 有或微量 |
| 20 | 电力电化学加速腐蚀 | ≤0.006mm/a | ≤0.03mm/a | 0.028～0.085mm/a |
具体实施方式
下面结合三个实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限，只要不超出本发明的基本构思，均在本发明的保护范围之内。
实施例1：
一种适用于高土壤电阻率地质环境和极端干旱地质环境下的接地工程降阻、保墒类土壤改良剂。它是由下述原料按重量份制备而成a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂15WT％；b、150～200目隐晶质石墨粉48WT％；c、钙-镁基土壤凝胶剂(钙-镁基膨润土)28WT％；d、钙-铝基土壤亲合剂(钙-铝氢氧化物混合物)3WT％；e、土壤发泡剂(泡化碱)2WT％；f、锌系金属防腐剂2WT％；g、镧系稀土金属矿渣2WT％；
按照以上组分及重量份数配料，经过沸腾式干粉搅拌机按照先加入50WT％(a+b)材料均匀搅拌、混合10分钟，再添加100WT％(c+d+e+f+g)材料均匀搅拌、混合10分钟，最后加入50WT％(a+b)材料均匀搅拌、混合10分钟，即得本发明产品。
制备方法为常规工艺方法：按照上述组分，经过组分检测-粒度筛选-沸腾式干粉搅拌机混合-均匀搅拌-定量封装的配置。
实施例2：
一种适用于高土壤电阻率地质环境和极端干旱地质环境下的接地工程降阻、保墒类土壤改良剂。它是由下述原料按重量制备而成a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂18WT％；b、150～200目隐晶质石墨粉52WT％；c、钙-镁基土壤凝胶剂(钙-镁基膨润土)26WT％；d、钙-铝基土壤亲合剂(钙-铝氢氧化物混合物)2WT％；e、土壤发泡剂(泡化碱)1WT％；f、锌系金属防腐剂3WT％；g、镧系稀土金属矿渣1WT％；
其制备方法同实施例1。
实施例3：
一种适用于高土壤电阻率地质环境和极端干旱地质环境下的接地工程降阻、保墒类土壤改良剂。它是由下述原料按重量制备而成：a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂14WT％；b、150～200目隐晶质石墨粉42WT％；c、钙-镁基土壤凝胶剂(钙-镁基膨润土)38WT％；d、钙-铝基土壤亲合剂(钙-铝氢氧化物混合物)4WT％；e、土壤发泡剂(泡化碱)3WT％；f、锌系金属防腐剂1WT％；g、镧系稀土金属矿渣3WT％；
其制备方法同实施例1。
Claims (2)
1.一种适用于高土壤电阻率环境接地工程的土壤改良剂，其特征在于，含有下述原料：a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂；b、150～200目隐晶质石墨粉；c、钙-镁基土壤凝胶剂；d、钙-铝基土壤亲合剂；e、土壤发泡剂；f、镧系稀土金属矿渣；
各原料占的重量份比例为：
a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂14～18wt％；b、150～200目隐晶质石墨粉42～52wt％；c、钙-镁基土壤凝胶剂钙-镁基膨润土26～38wt％；d、钙-铝基土壤亲合剂钙-铝氢氧化物混合物2～4wt％；e、土壤发泡剂泡化碱1～3wt％；f、锌系金属防腐剂1～3wt％；g、镧系稀土金属矿渣1～3wt％。
2.根据权利要求1所述的适用于高土壤电阻率环境接地工程的土壤改良剂，其特征在于：各原料按重量份比例的优选方案为：a、分子量20000～40000的改性淀粉高吸水树脂15wt％；b、150～200目隐晶质石墨粉48wt％c、钙-镁基土壤凝胶剂钙-镁基膨润土28wt％；d、钙-铝基土壤亲合剂钙-铝氢氧化物混合物3wt％；e、土壤发泡剂泡化碱2wt％；f、锌系金属防腐剂2wt％；g、镧系稀土金属矿渣2wt％。
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