CN106477737A

CN106477737A - 一种连铸结晶器浊环系统用高效缓蚀阻垢分散剂

Info

Publication number: CN106477737A
Application number: CN201510526663.1A
Authority: CN
Inventors: 夏明珠; 郑春梅; 雷武; 王风云
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-03-08

Abstract

本发明公开了一种连铸结晶器浊环系统用环保型高效缓蚀阻垢分散剂。该缓蚀阻垢分散剂的组分为：膦酰基羧酸调聚物5～10％，硫酸锌5～8％，聚环氧琥珀酸10～20％，特种分散剂木质素磺酸铵20～40％，其余为水。该复合药剂不但对碳钢具有优良的缓蚀性能，大大减缓碳钢设备的腐蚀；而且对连铸浊环系统常见的氧化铁、粘泥、无定型悬浮颗粒等具有优良的分散作用，可以大大减缓喷嘴的堵塞现象，极大减少了浊环系统喷嘴的检修更换频率、降低了运行成本、保证连铸系统的正常运行。

Description

一种连铸结晶器浊环系统用高效缓蚀阻垢分散剂

技术领域

本发明涉及冶金行业连铸结晶器浊环水系统所使用的一种环保型高效缓蚀阻垢分散剂，属于化工环保技术领域。

背景技术

炼钢行业连铸浊环水来自二冷喷淋系统,用于对铸坯、切割辊道和出坯跨等的直接冷却，因此容易被大量的氧化铁皮、金属粉尘、油污等杂质污染,该水系统存在明显的腐蚀、污垢沉积和微生物繁殖等隐患,如果处理不当，极易导致过滤器滤料板结、偏流、冷却水供水不足或供水不均，使钢坯、轧件表面质量降低、内部固化不均,钢材质量受到影响。更为严重的是可能导致喷淋系统的喷嘴堵塞，影响生产的正常运行。

由于连铸浊环系统含油量大、浊度高、微生物生长快速，因此做好除油、絮凝沉淀、杀菌等工作是非常重要的，关于该方面的处理工艺、工艺改进等的文献报道较多，但关于该系统的缓蚀、阻垢、分散的处理很少，事实上，连铸浊环系统因腐蚀、结垢及无定型粒子沉积引起的喷嘴堵塞问题是相当突出的。如马钢四钢轧连铸浊环系统，常因系统腐蚀、无定型粒子沉积(多次喷嘴沉积物分析结果表明：腐蚀产物氧化铁含量及酸不溶物含量较高)而造成喷嘴堵塞，严重时每7～10天就需要更换喷嘴，不但增加了工人的劳动强度，降低了生产效率，而且因停产检修所带来的直接经济效益和连带损失也是非常惊人的。因此，在处理好连铸浊环系统的除油、絮凝沉淀、杀菌等工作的同时，添加高效缓蚀阻垢分散剂防止系统的腐蚀产物、无机垢及污泥粒子在喷嘴的沉积是非常有必要的。

常规的工业净循环系统通常采用的缓蚀阻垢剂主要由HEDP或PBTCA或ATMP等膦系药剂与硫酸锌、聚丙烯酸类(PAA)共聚物等组成复合配方，加药浓度控制在15～30mg/L。膦系药剂具有良好的缓蚀阻垢性能，但含磷量高(含磷量以PO₄ ^3-计，HEDP 45％，PBTCA 20％，ATMP 55％)，整个配方的总磷含量一般在5％～15％(以PO₄ ^3-计)，磷含量偏高，一方面不利于环保，另一方面在高温喷嘴处易分解而有形成磷酸钙垢的危险，且分散浊环水系统中无定型粒子的效果欠佳，该类配方在连铸浊环系统的适用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种连铸结晶器浊环系统用高效缓蚀阻垢分散剂。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种连铸结晶器浊环系统用高效缓蚀阻垢分散剂，以质量百分比计，包括膦酰基羧酸调聚物(POCA)5～10％，硫酸锌(ZnSO₄)5～8％，聚环氧琥珀酸(PESA)10～20％，特种分散剂木质素磺酸铵(AMLS)20～40％，其余为水。

其中，POCA的相对分子质量为2000～5000。

POCA的总磷含量<5％。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)一般药剂的总磷含量在5％～15％，本药剂含磷量低(以PO₄ ^3-计<0.5％)，更符合环保的要求，同时避免了在喷嘴处形成磷酸钙垢的风险。

(2)添加了特种分散剂木质素磺酸铵，对浊环水中常见的氧化铁、粘泥、无定型悬浮颗粒等具有优良的分散效果，可以大大减少喷嘴的堵塞现象。

(3)药剂用量少，使用成本低。

具体实施方式

本发明所述的高效缓蚀阻垢分散剂主要由POCA、PESA、ZnSO4、POCA组成，其磷含量低，分子结构中含膦酸基团、羧酸基团、磺酸基团，兼具有机膦酸和聚合物阻垢剂的特点，对多种无机垢如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等具有良好的抑制作用，对氧化铁、SiO₂、污泥粒子等无定型粒子具有优良的分散作用，且对黑色金属具有较好的缓蚀作用。PESA是新一代无磷阻垢剂，研究表明，其耐盐性优于PAA，钙容忍度远高于HEDP和ATMP，不仅能抑制CaCO₃、Ca₃(PO₄)₂、CaSO₄垢，而且还能抑制锌垢、铁垢、硅垢和其它污垢的生成，与锌盐复配后，PESA还具有一定的缓蚀性能。木质素磺酸铵是一种多组分高分子聚合物，具有超分子特性和高比表面积，其组织结构上含有大量酚羟基、甲氧基、羰基、羧基、乙烯基等功能基团，质点上带有电荷，能吸附在各种固体质点的表面上，因此对浊环水中的氧化铁、乳状油花、粘泥、悬浮物粒子等均具有优良的分散作用，是一种性能优良的特种分散剂。将以上各种单体药剂按一定比例组成复合配方，根据它们各自不同的作用机理，各药剂之间产生协同增效效应，从而有效地防止连铸浊环系统的碳钢腐蚀、无机垢沉积，分散系统中的无定型粒子，进而达到防止喷嘴堵塞的目的。

实施例1马钢四钢轧连铸浊环系统经常发生喷嘴堵塞现象，严重影响生产的正常进行。2014年7月取喷嘴垢样分析结果如下：

表1四钢轧连铸浊环系统喷嘴垢样分析结果

垢组成	CaO	MgO	Fe₂O₃	550℃灼烧减量	酸不溶物
						含量％	18.9	2.1	40.1	14.1	25.2

从表1可以看出：①550℃下灼烧，有机物将会分解，其灼烧减量反映的基本是有机物的含量，说明垢样中含有14％的有机物(成分为微生物分泌的粘泥、代谢产物以及微生物尸体等形成的沉积物)。

②垢样中含有CaO、MgO，因此该系统有无机垢(CaCO₃、MgCO₃)沉积现象。

③酸不溶物主要组成为灰尘、不溶性小颗粒以及微生物粘泥，其含量为25.2％，而微生物粘泥含量约14％，因此11％左右为灰尘等不溶于酸的无定型粒子。

④系统中Fe₂O₃含量较高，说明碳钢的腐蚀现象较为严重。

循环水现场先后使用以下四种配方分别进行为期30天的试验，监测现场碳钢挂片腐蚀率，试用期满后检查喷嘴的堵塞情况。

配方A(常规配方)：HEDP15％，ZnSO₄5％，PAA10％，T-22530％(PO₄ ^3-含量7％)

配方B(常规配方)：ATMP20％，ZnSO₄5％，HPMA10％，T-22525％(PO₄ ^3-含量11％)

配方C：POCA 3％，ZnSO₄4％，PESA 20％，AMLS 33％(PO₄ ^3-含量1.2％)配

方D：POCA 5％，ZnSO₄5％，PESA 10％，AMLS 40％(PO₄ ^3-含量2.0％)

配方E：POCA 10％，ZnSO₄8％，PESA 20％，AMLS 22％(PO₄ ^3-含量4％)

试验效果如表2所示。

表2使用不同配方后的试验效果

由此可见：①常规配方含磷量高，对碳钢的缓蚀性能较好，但对无定型粒子的分散性能差，导致喷嘴处粘泥较多。

②本发明配方中添加了POCA、PESA和特种分散剂AMLS，一方面含磷量低，更符合环保的要求，另一方面与ZnSO₄的缓蚀协同增效效果明显，并对无定型污垢粒子具有优良的分散效果，能有效地防止污垢沉积。

③综合考虑成本、效果等因素，最后采用本发明组成的药剂配方D，该连铸浊环系统的腐蚀现象、无机垢沉积和无定型粒子沉积的现象得到了有效的控制，喷嘴堵塞的频率明显减少，平均45～60天检修一次，大大降低了生产成本，取得了良好的经济效益。

实施例2：沙钢集团润忠连铸浊环系统水质复杂、流量变化较大，因此絮凝沉淀效果欠佳，浊环水中氧化铁微粒、无定型粒子的含量较高，导致喷嘴每3～5天就得更换。2013年10月开始使用以下配方：POCA5％，ZnSO₄5％，PESA20％，AMLS30％，使用1个月后有效控制了喷嘴的堵塞现象，得到了公司的肯定和好评。

Claims

1.一种连铸结晶器浊环系统用高效缓蚀阻垢分散剂，其特征在于，以质量百分比计，包括膦酰基羧酸调聚物5～10％，硫酸锌5～8％，聚环氧琥珀酸10～20％，特种分散剂木质素磺酸铵20～40％，其余为水。

2.如权利要求1所述的连铸结晶器浊环系统用高效缓蚀阻垢分散剂，其特征在于，膦酰基羧酸调聚物的相对分子质量为2000～5000。

3.如权利要求1所述的连铸结晶器浊环系统用高效缓蚀阻垢分散剂，其特征在于，膦酰基羧酸调聚物的总磷含量<5％。