CN104449560A - 一种基于环保长效性的接地装置防腐剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于环保长效性的接地装置防腐剂及制备方法，其各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃。本发明的防腐剂可有效地防止氧渗透到金属接地极，防止了氧对金属接地极的氧化腐蚀，耐腐蚀性更好，接地体结构具有稳定长期的优良导电性。

Description

一种基于环保长效性的接地装置防腐剂及制备方法

技术领域

本发明主要涉及接地装置防腐技术领域，具体涉及一种基于环保长效性的接地装置防腐剂及制备方法。

背景技术

接地装置在土壤中会遭受化学腐蚀和电化学腐蚀，特别是在土质松软，含水量高的这类土壤电阻率较低的地方，腐蚀速率很快，将造成接地极锈蚀，增大接地装置的接地电阻，锈蚀达到一定程度时甚至将导致接地网局部断裂，在发生接地短路时危及人身设备安全。并且发生故障后，必须要对接地装置进行开挖检查、改造，将耗费巨大的财力物力。因此对接地装置的腐蚀问题必须认真对待，并采取切实可行的防腐措施。

目前采用的防腐措施通常有以下几类：采取优质施工工艺、阴极保护法、外层保护法、采用铜材料作为保护。在工程实践中，采用优质的施工工艺能起到一定的防腐作用，国内在操作规程上有着严格的规定，掩埋的规接地体的深度一定要达到0.6m以上，并用细土回填，分层夯实，不要用粗石废料回填，施加防腐材料要粉刷均匀，不要有脱节现象，对施加防腐材料和不施加防腐材料的地方要刷防锈漆进行过渡，防止因腐蚀电位不同引起的电化学腐蚀，焊接接头时，质量要严格把关，不能有虚焊、假焊现象，对焊口要刷防锈漆进行处理。改善施工工艺虽然可以在一定程度上降低腐蚀速率，但不能从根本上长期有效地解决接地装置的防腐问题。阴极保护包括牺牲阳极法和外加电流法，牺牲阳极法是采用自然腐蚀电位更负的金属作为阳极，并通过导线将其与作为阴极的接地体连接，此时阳极由于失去电子发生氧化反应，失去的电子通过导线流向阴极，使得阴极发生极化。但牺牲阳极法需要消耗金属，一次性投资较大。外加电流法是通过外加的直流电源对阴极施加电流，使得阴极极化，从而抑制腐蚀。外加电流法在金属网络分布密集的区域，容易产生杂散电流干扰而导致出现过保护，并且其需要提供可靠的不间断电源，并有专人进行管理，管理维护费用和电源供给费用都比较高。外层保护法指在导体表面采用覆盖层，覆盖分两类：金属覆盖层和非金属覆盖。金属覆盖层如电镀铜钢导体，非金属覆盖层如油漆、沥青、塑料等。它能使导体与外界隔离，以阻碍金属表面的微电池作用。电力系统中，土壤中普遍采用焦油沥青覆盖层，主要用于地下管道和地下引线的防腐。但在实际的工程应用中，覆盖层不可避免的会受到各类破坏，发生局部腐蚀，造成金属构件穿孔几率增加，反而比没有覆盖层的金属构件表面的均匀腐蚀更具破坏性。铜材料耐腐蚀性强，铜质接地装置使用寿命长，可达50年，这在国内已经充分证明，并且装置运行维护工作量较少，稳定性、安全性高，在一些重要工程领域，已经逐渐开始采用铜接地装置。不过铜材料虽然有较好的防腐效果，但价格较高，且会造成重金属污染，对周边环境造成巨大影响。

由此可见，传统的防腐措施或多或少存在有一定缺陷，要么对环境会造成污染，要么防腐效果不是很好，要么成本较高，不能环保、长效且经济地对接地装置起到防腐作用。

发明内容

针对目前接地装置防腐措施的不足，  本发明提供一种基于环保长效性的接地装置防腐剂及制备方法。该防腐剂在低土壤电阻率的环境下，能长期有效地抑制接地装置的化学腐蚀和电化学腐蚀，对局部腐蚀有较好的抑制效果，对环境无污染，并且原料易得、成本低。

本发明的技术方案为：提供一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃。

进一步的，各组成成分及质量百分比为：94.9%的钙基膨润土、0.9%的Na₂B₄O₇、0.9%的Na₂SiO₃、0.9%的NaHCO₃、2.4%的Na₂CO₃。

进一步的，各组成成分及质量百分比为：90.2%的钙基膨润土、0.9%的Na₂B₄O₇、2.7%的Na₂SiO₃、1.0%的NaHCO₃、4.2%的Na₂CO₃。

进一步的，各组成成分及质量百分比为：92.5%的钙基膨润土、0.8%的Na₂B₄O₇、2.5%的Na₂SiO₃、1.2%的NaHCO₃、3.0%的Na₂CO₃。

进一步的，各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃、0.7～2.0%的花椒粉。

   上述防腐剂的制备方法，包括以下步骤：

   （1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

   （2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

   （5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇ ，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

   （6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。

本发明的防腐剂有益效果：

（1）能长期有效地抑制接地装置的化学腐蚀和电化学腐蚀，对局部腐蚀有较好的抑制效果，对环境无污染，并且原料易得、成本低。

（2）膨润土的吸水性和保水性较强，使得防腐剂能适应各种恶劣的气候条件，如降雨、霜冻、干旱等，具有较长的使用寿命。

（3）钙基膨润土在我国储量丰富，硼砂、偏硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠这几种添加剂也容易获取，因此防腐剂的原材料价格较低，能以较少的投资获得理想的防腐效果。

（4）钙基膨润土胶质价高、粘性大、结构致密，不易随雨水流失，加入接地装置后紧密地包围在其周围，稳定了接地参数，能较好地抑制点蚀、局部腐蚀。

（5）由于接地体与周围土壤接触不良，接地体在冲击大电流或工频大电流的作用下，会形成局部火花区，造成电火花腐蚀，而膨润土紧密粘结在接地体周围，隔离了接地体与周围土壤，使得产生的电火花发生于土壤和膨润土之间，防止了电火花腐蚀。

（6）钙基膨润土中含有大量活泼金属的氧化物，如钠、镁、铝等，这些氧化物的金属离子的电极电位低于铁的电极电位，因此在接地体中能提供阴极保护。

（7）钙基膨润土中含大量的氧化物，其中部分氧化物如K₂O、Na₂O等溶于水生成碱性氢氧化物使其偏碱性，加上几种碱性添加剂的混合使用，增大了防腐剂的pH值，而且由于防腐剂与接地装置紧密结合，含氧量较低，使得硫酸盐还原菌、硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等细菌无法存活，对防止微生物腐蚀起到了一定作用，在碱性的环境中也使得接地体表面的氧化物Fe(OH)₃受到了保护。

（8）Na₂CO₃作为碱性缓蚀剂可以中和水中的酸性物质，提高析氢过电位，抑制析氢腐蚀,CO₃ ^2-与Fe²⁺反应生成难溶于水的FeCO₃，与膨润土中的Ca²⁺所生成的CaCO₃与腐蚀产物粘合于接地体表面，抑制了阳极反应。

（9）由于膨润土与接地装置紧密粘结，因此氧浓度较低，此时Na₂B₄O₇为混合抑制型缓蚀剂，它能在接地体表面形成很薄的铁的氧化物(FeO、Fe₂O₃)膜及少量吸附的B₄O₇ ^2-所组成的缓蚀膜。

（10）Na₂SiO₃在水中溶解形成带负电的胶体会沉淀于阳极，抑制阳极反应,并且能与阳极溶解反应生成的金属离子作用，生成难溶物。

（11）NaHCO₃作为阳极型缓蚀剂在接地体表面形成一层致密的保护膜（Fe₂O₃、Fe₃O₄），阻碍了腐蚀的进行，起到了很好的保护作用。

 （12）本发明防腐剂与电极石墨结合使用，电极石墨是人们公认的化学性稳定、电阻率低，以自由电子为导电粒子的良好的导电材料，且不会与强酸、强碱及其盐类和金属发生化学反应。电极石墨提供了降低接地体电阻的自由电子，同时可添加环氧树脂作凝固剂，可将导电石墨粉末牢固地吸附于金属接地极表面，减小接触电阻，并混凝成导电体。同时本发明的降阻剂不含有亚硝酸盐等强致癌组分物质，因此在其生产与施工过程中不会对生产与施工人员的身体健康造成危害，也不会污染其掩埋的周围土壤，符合环保的要求。本发明的防腐剂可有效地防止氧渗透到金属接地极，防止了氧对金属接地极的氧化腐蚀，耐腐蚀性更好，接地体结构具有稳定长期的优良导电性。

具体实施方式

实施例1： 一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其各组成成分及质量百分比为：各组成成分及质量百分比为：94.9%的钙基膨润土、0.9%的Na₂B₄O₇、0.9%的Na₂SiO₃、0.9%的NaHCO₃、2.4%的Na₂CO₃。

上述防腐剂的制备方法，包括以下步骤：

   （1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

   （2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

   （5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

   （6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。

实施例2： 一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其各组成成分及质量百分比为：90.2%的钙基膨润土、0.9%的Na₂B₄O₇、2.7%的Na₂SiO₃、1.0%的NaHCO₃、4.2%的Na₂CO₃。

（1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

   （2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

   （5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇ ，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

   （6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。

实施例3： 一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其各组成成分及质量百分比为：92.5%的钙基膨润土、0.8%的Na₂B₄O₇、2.5%的Na₂SiO₃、1.2%的NaHCO₃、3.0%的Na₂CO₃。

（1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

   （2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

   （5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇ ，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

   （6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。

实施例4： 一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃、0.7%的花椒粉。

（1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

   （2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

   （5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇ ，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃，花椒粉加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

   （6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。

实施例5： 一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃、2.0%的花椒粉。

（1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

   （2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

   （5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇ ，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃，花椒粉加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

   （6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。

实施例6： 一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃、1.5%的花椒粉。

（1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

  （2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

（5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇ ，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃，花椒粉加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

（6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。

表1上述实施例的性能

表2在实施例1～6的基础上添加沸石粉。

 上述实施例1～6的防腐剂与电极石墨结合使用，电极石墨是人们公认的化学性稳定、电阻率低，以自由电子为导电粒子的良好的导电材料，且不会与强酸、强碱及其盐类和金属发生化学反应。电极石墨提供了降低接地体电阻的自由电子，同时可添加环氧树脂作凝固剂，可将导电石墨粉末牢固地吸附于金属接地极表面，减小接触电阻，并混凝成导电体。防腐剂：电极石墨：环氧树脂=6：82：12，同时在实施例1～6防腐剂材料中还可添加0.2%的沸石粉，沸石粉能有增加抗压强度，是结构更加坚固稳定，同时有表2可知添加0.2%的70～150目大小不一的沸石粉并没有影响其他性能。同时本发明的降阻剂不含有亚硝酸盐等强致癌组分物质，因此在其生产与施工过程中不会对生产与施工人员的身体健康造成危害，也不会污染其掩埋的周围土壤，符合环保的要求。本发明的防腐剂可有效地防止氧渗透到金属接地极，防止了氧对金属接地极的氧化腐蚀，耐腐蚀性更好，接地体结构具有稳定长期的优良导电性，经试验表明实施例1～3对钢接地体的平均年腐蚀率蕊0.001mm/年。这主要是由于：①降阻防腐剂本身呈碱性，H+浓度小，腐蚀电位高，使析氢腐蚀无法存在；②降阻防腐剂内含有大量的金属元素，具有较好的阴极保护作用；③降阻防腐剂结构密致，OZ含量极少，使钢接地体基本上不与OZ接触，防止了吸氧腐蚀；④降阻防腐剂中加入了无机缓蚀剂，加上膨润土本身的钝化作用，在钢接地体表面生成一层钝化膜，保护了钢接地体；⑤降阻防腐剂紧密地包围在接地体周围，在冲击大电流流过时，电火花不在接地体上产生，避免了接地体的电火花腐蚀。解决了许多发电厂、变电站、输电线路杆塔和微波通讯站的降阻和防腐问题，尤其是本发明的配方中添加适量的花椒粉，防腐效果更好，见上表。

Claims (8)

1.一种基于环保长效性的接地装置防腐剂，其特征在于：其各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃。

2.如权利要求1所述的基于环保长效性的接地装置防腐剂，其特征在于：各组成成分及质量百分比为：94.9%的钙基膨润土、0.9%的Na₂B₄O₇、0.9%的Na₂SiO₃、0.9%的NaHCO₃、2.4%的Na₂CO₃。

3.如权利要求1所述的基于环保长效性的接地装置防腐剂，其特征在于：各组成成分及质量百分比为：90.2%的钙基膨润土、0.9%的Na₂B₄O₇、2.7%的Na₂SiO₃、1.0%的NaHCO₃、4.2%的Na₂CO₃。

4.如权利要求1所述的基于环保长效性的接地装置防腐剂，其特征在于：各组成成分及质量百分比为：92.5%的钙基膨润土、0.8%的Na₂B₄O₇、2.5%的Na₂SiO₃、1.2%的NaHCO₃、3.0%的Na₂CO₃。

5.如权利要求1所述的基于环保长效性的接地装置防腐剂，其特征在于：各组成成分及质量百分比为：90.2～94.9%的钙基膨润土、0.7～0.9%的Na₂B₄O₇、0.6～2.8%的Na₂SiO₃、0.7～2.0%的NaHCO₃、1.2～5.4%的Na₂CO₃、0.7～2.0%的花椒粉。

6.如权利要求1所述的基于环保长效性的接地装置防腐剂，其特征在于：防腐剂中添加有70～150目大小不一的沸石粉。

7.如权利要求6所述的基于环保长效性的接地装置防腐剂，其特征在于：所述沸石粉的添加量为0.2%。

8.一种基于环保长效性的接地装置防腐剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

 （1）选取胶质价大于70%的白色或蛋青色钙基膨润土为基料，对选取的钙基膨润土过筛除去伊利石、长石、沸石、方解石、石英、方英石以及胶态二氧化硅、三氧化二铝等杂质；

（2）用雷蒙磨将原矿破碎至粒径为1cm左右的碎块；

（3）通过自然干燥，使其水分含量降至20%以下；

（4）采用气流干燥机对膨润土进行干燥，使其水分含量小于5%，注意烘干时间不能超过5s，温度为200-250℃；若烘干温度低于200℃，则不能完全去除膨润土的层间水，将使得含水量高于5%，若温度高于250℃，甚至高于300℃时，将会造成膨润土吸湿能力明显下降；

（5）按上述比例均匀地将Na₂B₄O₇ ，Na₂SiO₃，NaHCO₃，Na₂CO₃加入烘干后的钙基膨润土中并均匀混合；

（6）采用雷蒙磨将其一起粉碎至280~300目得到接地装置防腐剂。