CN104073221B - 一种环保型非氯盐融雪除冰剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保型非氯盐融雪除冰剂及其制备方法，属于融雪除冰领域。该环保型非氯盐融雪除冰剂，其特征在于：由以下原料按重量百分数组成：60-90％的主融剂、2-20％的润湿助融剂和2-20％的缓蚀剂；所述的主融剂由重量百分数为60％-90％甲酸盐和10-40％偏硅酸钠组成；润湿助融剂由重量百分数为40％的硼砂或硝酸钙、和重量百分数为60％尿素或碳酸铵组成；缓蚀剂由重量百分数为60％的葡萄糖酸钠和40％的硫酸锌组成。本发明有效改善了常见无机氯盐类融雪剂腐蚀性高、对土壤结构有严重影响等通病，使用后在自然环境下可以自然分解，成本低于其他有机盐类(如乙酸钾乙酸钙镁等乙酸盐类)融雪除冰剂，适于国内外道路、机场跑道、街道等场所的融雪除冰，具有良好的推广应用前景。

Description

一种环保型非氯盐融雪除冰剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及除冰剂，特别涉及一种环保型非氯盐融雪除冰剂及其制备方法。属于融雪除冰领域。

背景技术

冬季冰雪积存不仅影响通行，更给交通安全带来严重的隐患，由于冰雪路面导致的交通事故每年都造成了巨大的经济损失和人员伤亡。目前融雪除冰方式主要分为机械除雪和化学除雪两种方式。机械除冰雪速度快、功效高，但存在除净率差、易损坏路面等不足同时也存在如人行道等许多场所无法清除等限制；化学融雪剂的融雪除冰方法可弥补机械融雪除冰的不足，是一种有效的融雪化冰手段。

融雪除冰剂的类型和施用量一般根据不同地区的气候特点、降雪量等综合情况而定。当前国内主要使用的融雪除冰剂主要是氯盐类产品，属于无机融雪除冰剂。对市政道路、桥涵、污水管线等金属设施，沥青及水泥混凝土路面、桥梁、绿化和自然环境造成一定程度的腐蚀和破坏，使土壤盐碱化，对农田灌溉、水源水质造成严重影响。氯盐类融雪除冰剂的影响已经日益被社会重视，在许多场所和地域已经不再允许氯盐类融雪除冰剂使用。而相对于氯盐类融雪除冰剂腐蚀破坏力小的非氯盐类融雪剂，国际上目前应用的主要是醋酸盐类和尿素等有机融雪剂。该类融雪剂存在价格昂贵，融雪依赖气温、融雪反应时间长、日光等自然因素制约多等弱点。

我国是发展中国家，冬季受冰雪影响交通通行的地区较多，在一定情况下受制于融雪除冰费用较高的影响，无奈之下只能继续使用氯盐类融雪除冰剂。长而久之无异于饮鸩止渴。

相对环保且副作用较小的非氯盐型融雪剂，由于较高的经济成本在短期内不可能大量使用。在涉及到高等级公路、桥梁、城市排水管网、立交桥等与融冰化雪液体直接接触的部位使用环保型融雪除冰剂是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是：提出了一种环保型非氯盐融雪除冰剂及其制备方法，有效克服了常见无机氯盐类融雪除冰剂腐蚀性高、对环境影响性大的通病，与乙酸盐类融雪除冰剂相比，降低了国际上醋酸钾、钠、钙、镁的CMA类有机融雪剂的使用成本，是一种行之有效的新型融雪除冰产品。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种环保型非氯盐融雪除冰剂，其特征在于：由以下原料按重量百分数组成：60-90％的主融剂、2-20％的润湿助融剂和2-20％的缓蚀剂；

所述的主融剂由重量百分数为60％-90％甲酸盐和10-40％偏硅酸钠组成；

所述的甲酸盐由以下重量百分比原料制成：30％-70％的甲酸钾和30％-70％的甲酸钙。

所述的润湿助融剂由重量百分数为40％的硼砂或硝酸钙、和重量百分数为60％尿素或碳酸铵组成；

所述的缓蚀剂由重量百分数为60％的葡萄糖酸钠和40％的硫酸锌组成。

所述的环保型非氯盐融雪除冰剂的制备方法包括如下步骤：

步骤1)将称取配方量的主融剂、润湿助融剂和缓蚀剂，然后将上述原料投入搅拌机充分搅拌混合，使其均匀分散；

步骤2)将步骤1)的混合物加入对辊式造粒机，进行挤压造粒，形成直径5-20mm的扁球状颗粒；

步骤3)将步骤2)的扁球状颗粒通过自动包装机或人工计量包装入库。

本发明的优点及效果是：

1.与无机氯化盐类相比，本发明这种环保型融雪除冰剂具有较好的水溶性，且冰水冰点较低，可在自然界环境下可以生物降解，具有很强的融雪化冰能力，可在冰层上首先熔融一点，进而使冰层底部融化，可使积雪、冰面松动，更易铲除。由于不含氯盐物质，对周边植物、土壤及水源无污染、对金属的腐蚀性小、化学品的无毒性，自然属性高，属环境友好类物质。符合国家融雪除冰产品的相关标准以及环保要求。

2.本发明使用的原材料可以在国内方便地采购，全部主料和辅助材料均可在化工市场购得，生产成本低于醋酸盐类产品，制作工艺相对简单，是具有推广价值的非氯盐融雪除冰产品。

3.按本发明配方和制作工艺生产的融雪剂融雪化冰性能好、冰点低、对市政基础设施的金属和混凝土等材料的腐蚀性小、对农田和绿化植被破坏性极低，而且生产工艺简单等优点，适合产业化生产。

在本发明中特别强调的是主融剂项，甲酸盐是国际上部分国家用于机场跑道融雪除冰的重要尝试性物质。由于分子较小，易于溶于水中，在冰雪层面渗透性优于其他类型融雪除冰剂。融化过程中会产生一定的溶解热，有利于加速冰雪融化，国际航空界对甲酸盐的除雪融冰效果是满意的，但有部分国家认为其对金属特别是航空器的金属裸露部位的腐蚀持有异议，故多年来在航空业的融雪除冰应用有限。但是在公路、道路、街道、桥梁及交通设施方面应用完全不存在问题，其对金属的腐蚀性指标远远低于氯盐类融雪除冰剂，符合国家的相关标准，化雪除冰后形成的水溶液对周边环境没有不良作用，可以在自然界降解，甲酸钙还是养牛行业重要的饲料添加剂，属生物环境良好型物质。偏硅酸钠是大量用于洗洁剂方面的重要助剂，很突出的作用之一就是较强劲的水化助溶作用，一般环境下易吸湿返潮结块。用于融雪除冰时吸湿性越好的物质越易于与水溶解。下雪结冰后，积雪和冰层的固态形式相对稳定，只有尽可能地将其先行融化一个点，逐渐扩大渗透，才能将大面积冰雪层融化。

4.本发明中融雪除冰剂主体和辅助材料都具有较好的水溶性，且冰共溶点较低，一般的固体融雪除冰剂如氯盐类物质，多为液体转固体时滚筒制片的片剂，工艺过程中不予许其他物质存在，成型后做融雪除冰剂时想加入功能性材料只能简单混合，做不到均匀分散。

本发明制作工艺中是使选择物质先行充分混合，由于主要物质都为微粒或粉状，易于混合分散，同时经过挤压对辊式造粒，使每一粒中都均匀分散着功能性材料，这样的结构体，在实际应用中融雪化冰、润湿、助融、对金属表面钝化缓蚀等等都能起到应有的作用。将混合物大压力挤压结成具有一定硬度的颗粒体，经过机械或人工抛洒，扁球状态在路面易于分散，在风雪天抛洒不会被吹离应用面，化雪除冰时相互作用，提高效能，较硬颗粒洒在冰雪路面上时，能起到增加轮胎与路面的摩擦力，防止打滑，车辆驶过将颗粒压入冰雪底面，对从冰雪底层融化作用更好。

5.本发明中使用的基本原料许多属于农业化肥类，如尿素、硝酸钙、碳酸铵等，硫酸锌、葡糖糖酸钠等在食品、医药行业广为应用，甲酸盐和偏硅酸钠以及硼砂都是非毒性物质，良好的生物降解性对沿路植物、土壤及水源无污染，对金属的腐蚀性小、化学毒性很低，符合国家环保标准。

下面结合实施例对本发明做一步的说明，但不作为对本发明的限定。

具体实施方式

融雪化冰剂的作用原理，主要是利用组成物资的水溶性以及水溶液较低的冰点，将冰雪类固态物共融成水溶液，由于该溶液的冰点低于环境结晶温度，使之保持液体状态，并通过其溶液势能流向低处，进一步将周边冰雪融化带走。优异的融雪除冰剂在融化冰雪过程中，会产生水化反应热，对化雪融冰有一定的物理放热性，能够加快化雪融冰的进程。本发明中主要物质在固液转型中会产生物理放热，对化雪融冰有益。

在化雪除冰过程中，融化冰雪到一定程度，即共溶溶液的浓度冰点高于环境温度时，会使冰雪溶液重新结晶结冰，因而为防止积雪结冰。就必须使融雪除冰剂溶液保持一定的浓度，从而使冰雪溶液的冰点低于环境温度。

液体融雪除冰剂，直接使用洒在冰雪路面上，可以使冰冻的冰层积雪消冻成水，同时也会顺势流走，使其作用效能降低，所以多数场合使用固体融雪除冰剂。多数融雪除冰剂产品如氯盐类由液体转固体时，经浓缩后由热滚筒式制片机制片固化，制成融雪除冰剂时仍沿用了其片状形式，有些是小粒状态，除使用时会被风吹影响外，其混合其他组分后固态结构也是一种各自分离的混合体，一旦释放到冰雪表面，由于组分中物质水溶解性能的差异，会形成数种不同的溶解速率，效果最好的是主要物质先融化，辅助物质和缓蚀剂稍后融化，否则会影响其效能。

1.主要原材料及质量要求

甲酸盐：甲酸钾、甲酸钙的混合物，分子式为HCOOK+HCOOCa

甲酸钾：为白色结晶性粉末，分子式HCOOK。无臭、无毒、无腐蚀性；有吸湿性，易潮解，溶于水；

甲酸钙：白色结晶粉末，略有吸湿性，中性、无毒，溶于水；

偏硅酸钠：白色粉末，吸湿性强，弱碱性，无毒、无腐蚀，溶于水；

硼砂或硝酸钙：白色细结晶体，弱碱性，无毒无腐蚀，易溶于水；

尿素或碳酸铵：白色结晶体，中性，无毒无腐蚀，易溶于水；

葡萄糖酸钠：白色结晶颗粒或粉末，极易溶于水，无毒无腐蚀；

硫酸锌：白色或无色结晶或粉末，无气味，易溶于水。

2.融雪剂合成配方

一种环保型非氯盐融雪除冰剂，由以下原料按重量百分数组成：60-90％的主融剂、2-20％的润湿助融剂和2-20％的缓蚀剂；所述的主融剂由重量百分数为60％-90％甲酸盐和10-40％偏硅酸钠组成；润湿助融剂由重量百分数为40％的硼砂或硝酸钙、和重量百分数为60％尿素或碳酸铵组成；缓蚀剂由重量百分数为60％的葡萄糖酸钠和40％的硫酸锌组成。

所述的甲酸盐由以下重量百分比原料制成：30％-70％的甲酸钾和30％-70％的甲酸钙。

缓蚀剂在融雪剂中的比例为很小一部分，但是对接触到的金属起到了十分关键的延缓腐蚀作用。其缓蚀作用原理是缓蚀剂能与金属的离子发生化学反应，在金属表面生成具有保护作用的、不溶的化合物氧化膜层，将金属与介质机械隔开，阻止腐蚀过程，起到缓蚀作用。

3.制备工艺

所述的环保型非氯盐融雪除冰剂的制备方法包括如下步骤：

步骤1)将称取配方量的主融剂、润湿助融剂和缓蚀剂(如有吸潮结块即先行破碎粉化)，然后将上述原料投入搅拌机充分搅拌混合，使其均匀分散；

步骤2)将步骤1)的混合物加入对辊式造粒机，进行挤压造粒，形成直径5-20mm的扁球状颗粒；

步骤3)将步骤2)的扁球状颗粒通过自动包装机或人工计量包装入库。

实施例1

一种环保型非氯盐融雪除冰剂，由重量百分数为90％的主融剂、8％的润湿助融剂和2％的缓蚀剂组成；所述的主融剂由重量百分数为90％甲酸盐和10％偏硅酸钠均匀混合而成；润湿助融剂由重量百分数为40％的硼砂和60％尿素均匀混合而成；缓蚀剂由重量百分数为60％的葡萄糖酸钠和40％的硫酸锌均匀混合而成；所述的甲酸盐由以下重量百分比原料制成：70％的甲酸钾和30％的甲酸钙均匀混合而成。

所述的环保型非氯盐融雪除冰剂的制备方法包括如下步骤：

步骤1)称取上述配方量的主融剂、润湿助融剂和缓蚀剂，然后将上述原料投入搅拌机充分搅拌混合，使其均匀分散；

步骤2)将步骤1)的混合物加入对辊式造粒机，进行挤压造粒，形成直径5-20mm的扁球状颗粒；

步骤3)将步骤2)的扁球状颗粒通过自动包装机或人工计量包装入库。

本品适用于温度较低的环保融雪除冰之用。

实施例2

一种环保型非氯盐融雪除冰剂，由重量百分数为60％的主融剂、20％的润湿助融剂和20％的缓蚀剂组成；所述的主融剂由重量百分数为60％甲酸盐和40％偏硅酸钠均匀混合而成；润湿助融剂由重量百分数为40％的硝酸钙和60％碳酸铵均匀混合而成；缓蚀剂由重量百分数为60％的葡萄糖酸钠和40％的硫酸锌均匀混合而成；所述的甲酸盐由以下重量百分比原料制成：30％的甲酸钾和70％的甲酸钙均匀混合而成。

制备方法同实施例1。

本品属于通用性的环境融雪除冰剂。

实施例3

一种环保型非氯盐融雪除冰剂，由重量百分数为85％的主融剂、2％的润湿助融剂和13％的缓蚀剂组成；所述的主融剂由重量百分数为70％甲酸盐和30％偏硅酸钠均匀混合而成；润湿助融剂由重量百分数为40％的硼砂和60％碳酸铵均匀混合而成；缓蚀剂由重量百分数为60％的葡萄糖酸钠和40％的硫酸锌均匀混合而成；所述的甲酸盐由以下重量百分比原料制成：50％的甲酸钾和50％的甲酸钙均匀混合而成。

制备方法同实施例1。

本品属于价格较低的通用型的环保型非氯盐融雪除冰剂。

下面是将本发明的实施例1的产品同现有的氯化钙类氯盐系和醋酸钙镁盐做的对比。见表1

采用实施例2和实施例3做上述相同的对比，其效果同实施例1的一致。

结论：

本发明所述的融雪除冰剂，可用于钢桥面及对腐蚀性要求极高的场所，具有融雪化冰效率高、冰共熔点低、腐蚀性低、可生物降解，对桥面、土壤、路边树木、绿化和自然环境基本无污染、对农田灌溉水源水质影响低的特点。同时，生产工艺简单，便于大规模生产、储存及撒布等特点，用于钢桥面使其耐久性得到了极大改善。

本发明改善了常见无机类融雪剂腐蚀性高的通病，并降低了国际上CMA类有机融雪剂的成本，具有广阔的应用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种环保型非氯盐融雪除冰剂，其特征在于：由以下原料按重量百分数组成：60-90％的主融剂、2-20％的润湿助融剂和2-20％的缓蚀剂；所述的主融剂由重量百分数为60％-90％甲酸盐和10-40％偏硅酸钠组成；所述的润湿助融剂由重量百分数为40％的硼砂或硝酸钙和重量百分数为60％的尿素或碳酸铵组成；所述的缓蚀剂由重量百分数为60％的葡萄糖酸钠和40％的硫酸锌组成；所述的甲酸盐由以下重量百分比原料制成：30％-70％的甲酸钾和30％-70％的甲酸钙。

2.根据权利要求1所述的一种环保型非氯盐融雪除冰剂，其特征在于：所述的环保型非氯盐融雪除冰剂的制备方法包括如下步骤：

步骤1)将称取配方量的主融剂、润湿助融剂和缓蚀剂，然后将上述原料投入搅拌机充分搅拌混合，使其均匀分散；

步骤2)将步骤1)的混合物加入对辊式造粒机，进行挤压造粒，形成直径5-20mm的扁球状颗粒；

步骤3)将步骤2)的扁球状颗粒通过自动包装机或人工计量包装入库。