CN106756219B - 一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金 - Google Patents
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Abstract
一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于总重量的45％，并且重量比满足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，各组分金属经熔炼合成为α433面心晶体。它使所接触流体的静电动势发生改变，加快流体中水垢形成化学反应的速度，使钙镁离子在较低浓度下即可形成水垢结晶，并能使已在管壁沉积的垢逐渐脱落，达到防垢、除垢的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金材料，特别是涉及一种用阻垢的铜镍钒触媒合金及其制备方法。
背景技术
在工业和民用冷却循环系统、工业和民用热水锅炉、热交换器和冷凝器、热电厂等领域，在设备和管道内部经常受水垢的困扰，结垢往往使得管道堵塞、设备热效率降低，甚者发生爆炸等危险事故，而传统的物理清除法、化学清除法等，除垢效率低、对设备、本体管道有损伤，还伴随着环境污染的风险。各行业都在寻找一种更为节能、环保、有效的阻垢、除垢产品。
从循环管道中采集到的垢样主要为各种无机物，水垢主要由碳酸盐和硫酸盐组成，典型的有碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁等。这种垢的形成一般会经历成核长大的过程，先是少量垢核心在管道表面形成、附着，然后更多的其它成垢化合物在这些核心周围聚集，成为更大的垢团。对于水垢而言，结垢的首要因素就是溶解度处于过饱和状态。过饱和浓度除了与溶解度有关外，还受热力学、结晶动力学、流体力学等诸多因素的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用阻垢的铜镍钒触媒合金，并公开其制备方法，这种用于阻垢的铜镍钒触媒合金在不改变溶液化学成分的前提下，使所接触流体的静电动势发生改变，通过触媒材料改变流体静电位，使流体产生极化现象，加快流体中水垢形成化学反应的速度，使钙镁离子在较低浓度下即可形成水垢结晶，在流体中形成水垢悬浮物和颗粒，通过流体冲刷到冷却水池中沉淀，并能使已在管壁沉积的垢逐渐脱落，达到防垢、除垢的功能。
本发明提供的一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于总重量的45％，并且重量比满足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，各组分金属经熔炼合成为α433面心晶体。
本发明提供的一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它的制备方法如下：熔炼前先将木炭应装入密封的烘箱内，在不低于800℃温度下烘烤4h，待用时要注意防潮；稻草灰应研碎成粉末状，除去水分，彻底烘干，待用时也要注意防潮；将覆盖剂干燥并去除其中的杂物；先将坩埚预热至暗红色，并在其底部加入20-40cm厚木炭；加入纯铜，迅速升温熔化后再加人回炉料，同时补加木炭，以保证合金液面不暴露在空气中；回炉料熔化后，按重量百分比为Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，依次加入镍、钒、锌、锡、铅、铝、锑、锰，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于总重量的45％，并且重量比满足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，Al∶V∶Sb∶Mn＝1∶(4.5～8.6)∶(1.2～3.5)∶(1.2～3.5)前一种金属炉料完全熔化后，再加入下一种金属，并不断搅拌合金液；调整合金液温度在1100～1150℃；出炉打渣，再加磷铜，进行脱氧，均匀搅拌，并在合金液表面上撒一层稻草灰，调整合金液至工艺要求的1130～1180℃温度后，迅速出炉浇注。
有益效果：本发明所述的配方和制备方法所获得的铜镍钒触媒合金为α433面心晶体。它在不改变流体化学成分前提下，应用先进的弱电复合阻垢机理，阻止水垢的生成，并具有很强的溶解水垢能力。运行过程不需要额外维护，无磁无电，不需要外加电源。当流体中含有过量的自由电子时，垢盐更易产生晶核，在溶液中形成垢盐的悬浮物和颗粒，并在系统冷却水池中沉积，从而减少系统中垢盐的含量，产生一定溶垢效应。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于总重量的45％，并且重量比满足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，各组分金属经熔炼合成为α433面心晶体。
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其制备方法如下：熔炼前先将木炭应装入密封的烘箱内，在不低于800℃温度下烘烤4h，待用时要注意防潮；稻草灰应研碎成粉末状，除去水分，彻底烘干，待用时也要注意防潮；将覆盖剂干燥并去除其中的杂物；先将坩埚预热至暗红色，并在其底部加入20-40cm厚木炭；加入纯铜，迅速升温熔化后再加人回炉料，同时补加木炭，以保证合金液面不暴露在空气中；回炉料熔化后，按重量百分比为Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，依次加入镍、钒、锌、锡、铅、铝、锑、锰，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于总重量的45％，并且重量比满足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，Al∶V∶Sb∶Mn＝1∶(4.5～8.6)∶(1.2～3.5)∶(1.2～3.5)前一种金属炉料完全熔化后，再加入下一种金属，并不断搅拌合金液；调整合金液温度在1100～1150℃；出炉打渣，再加磷铜，进行脱氧，均匀搅拌，并在合金液表面上撒一层稻草灰，调整合金液至工艺要求的1130～1180℃温度后，迅速出炉浇注。
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金的制备方法中的磷铜为炉料重量的0.1％。
这种用于阻垢的铜镍钒触媒合金在不改变溶液化学成分的前提下，使所接触流体的静电动势发生改变，通过触媒材料改变流体静电位，使流体产生极化现象，加快流体中水垢形成化学反应的速度，使钙镁离子在较低浓度下即可形成水垢结晶，在流体中形成水垢悬浮物和颗粒，通过流体冲刷到冷却水池中沉淀，并能使已在管壁沉积的垢逐渐脱落，达到防垢、除垢的功能。
实施例1：
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：56％、Ni：12％、V：0.5％、Zn：16％、Sn：3.3％、Pb：11.8％、Al：0.07％、Sb：0.18％、Mn：余量。
将所述的铜镍钒触媒合金其磨成粉后装于某一水处理系统的催化剂容器内，在进、出口处分别取样检测，水流量为2000m3/天，检测结果如表1所示：
表1
试验数据如表2所示：由于合金的电化学作用，Mg2+、Ca2+、SO4 2-和CO3 2-等易成垢离子的浓度均有上升，上升幅度在30％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，即具有较好的防垢除垢功能。
实施例2：
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：57％、Ni：11％、V：0.57％、Zn：17％、Sn：3.3％、Pb：10.8％、Al：0.08％、Sb：0.1％、Mn：0.15％。
将所述的铜镍钒触媒合金其磨成粉后装于某一水处理系统的催化剂容器内，在进、出口处分别取样检测，水流量为2000m3/天，检测结果如表2所示：
表2：
试验数据如表2所示：由于合金的电化学作用，Mg2+、Ca2+、SO4 2-和CO3 2-等易成垢离子的浓度均有上升，上升幅度在30％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，即具有较好的防垢除垢功能。
实施例3：
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：57％、Ni：12.2％、V：0.5％、Zn：16.5％、Sn：3.2％、Pb：10.2％、Al：0.08％、Sb：0.17％、Mn：0.15％。
将所述的铜镍钒触媒合金其磨成粉后装于某一水处理系统的催化剂容器内，在进、出口处分别取样检测，水流量为2000m3/天，检测结果如表3所示：
表3：
试验数据如表3所示：由于合金的电化学作用，Mg2+、Ca2+、SO4 2-和C03 2-等易成垢离子的浓度均有上升，上升幅度在30％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，即具有较好的防垢除垢功能。
实施例4：
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：58％、Ni：10％、V：0.5％、Zn：16.8％、Sn：3.4％、Pb：10.9％、Al：0.08％、Sb：0.15％、Mn：0.17％。
将所述的铜镍钒触媒合金其磨成粉后装于某一水处理系统的催化剂容器内，在进、出口处分别取样检测，水流量为2000m3/天，检测结果如表4所示：
表4：
试验数据如表4所示：由于合金的电化学作用，Mg2+、Ca2+、SO4 2-和CO3 2-等易成垢离子的浓度均有上升，上升幅度在30％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，即具有较好的防垢除垢功能。
实施例5：
本发明实施方式提供一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：59％、Ni：10％、V：0.4％、Zn：16.5％、Sn：3.2％、Pb：10.5％、Al：0.08％、Sb：0.15％、Mn：0.17％。
将所述的铜镍钒触媒合金其磨成粉后装于某一水处理系统的催化剂容器内，在进、出口处分别取样检测，水流量为2000m3/天，检测结果如表5所示：
表5：
试验数据如表5所示：由于合金的电化学作用，Mg2+、Ca2+、SO4 2-和CO3 2-等易成垢离子的浓度均有上升，上升幅度在30％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，即具有较好的防垢除垢功能。
本发明所述的配方和制备方法所获得的铜镍钒触媒合金为α433面心晶体。它在不改变流体化学成分前提下，应用先进的弱电复合阻垢机理，阻止水垢的生成，并具有很强的溶解水垢能力。运行过程不需要额外维护，无磁无电，不需要外加电源。当流体中含有过量的自由电子时，垢盐更易产生晶核，在溶液中形成垢盐的悬浮物和颗粒，并在系统冷却水池中沉积，从而减少系统中垢盐的含量，产生一定溶垢效应。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于总重量的45％，并且重量比满足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，各组分金属经熔炼合成为α433面心晶体。
2.如权利要求1所述的用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：56％、Ni：12％、V：0.5％、Zn：16％、Sn：3.3％、Pb：11.8％、Al：0.07％、Sb：0.18％、Mn：余量。
3.如权利要求1所述的用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：57％、Ni：11％、V：0.57％、Zn：17％、Sn：3.3％、Pb：10.8％、Al：0.08％、Sb：0.1％、Mn：0.15％。
4.如权利要求1所述的用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：57％、Ni：12.2％、V：0.5％、Zn：16.5％、Sn：3.2％、Pb：10.2％、Al：0.08％、Sb：0.17％、Mn：0.15％。
5.如权利要求1所述的用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：58％、Ni：10％、V：0.5％、Zn：16.8％、Sn：3.4％、Pb：10.9％、Al：0.08％、Sb：0.15％、Mn：0.17％。
6.如权利要求1所述的用于阻垢的铜镍钒触媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九种金属元素，各组分重量百分比为Cu：59％、Ni：10％、V：0.4％、Zn：16.5％、Sn：3.2％、Pb：10.5％、Al：0.08％、Sb：0.15％、Mn：0.17％。
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