CN109370522A - 铁路运输煤炭相变防冻液 - Google Patents

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韩杨
杨红霞
韩志亮
闫旭阳
韩飞
段斌
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Abstract

一种铁路运输煤炭相变防冻液，其按重量份包括：白油40‑85份；非离子乳化剂10‑32份；异丁叉二脲0.2‑0.5份；防腐剂0.75‑3份。本发明提供的铁路运输煤炭相变防冻液有效解决了运煤列车在装运高含水量煤炭只喷洒普通防冻液，到港后仍存在车帮粘冻煤、冻车难于卸车的问题，相变防冻液凝固形成的隔离层能有效将高含水量煤炭与车厢壁间隔开，便于卸车，不仅减少了到港后煤炭的损失，节约了运煤成本，而且提高了列车周转率。

Description

铁路运输煤炭相变防冻液
技术领域
本发明涉及煤炭运输防护技术领域，尤其涉及一种铁路运输煤炭相变防冻液。
背景技术
煤炭和矿粉等散装颗粒物中含有一定的水分，尤其是为了提高煤炭质量而进行洗选处理的洗精煤，含水量更高。这些散装物料在冬季铁路运输时极易在车厢内发生冻结，给冬季铁路运输和卸车带来了极大困难，不仅严重影响车辆的周转和运输效率，也给铁路、煤矿、港口和煤炭用户造成了巨大的经济损失。
目前铁路运输中普遍采用向物料上喷洒防冻液的方法来解决上述问题。铁道部根据运输实际，提出并施行了铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》，其中主要性能指标规定：冰点≤-46℃，粘度2-9mPa·s。
但是，受到煤炭开采过程和洗煤工序的影响，煤炭中的水分含量大多在8-20％，甚至更高，尤其是洗煤过程中脱水不彻底，洗精煤水份含量往往都大于22％，有些甚至可以达到26-28％，客观上形成了对防冻液的稀释作用，使防冻液的冰点在实际应用过程中达不到≤-46℃的指标要求，粘帮、冻车现象常有发生。另外，由于列车高速运行，速度和风向使得车厢壁和车厢内温度和湿度都有不同程度的降低，-46℃的冰点指标已经不能满足运输要求，也是造成冻车的主要原因。
现有防冻液大都是无机盐水溶液，粘度一般为4-5mPa·s，虽然符合TB/T 3208-2008中粘度2-9mPa·s的指标要求，但由于防冻液本身的流体性质和受煤中所含水分的稀释作用，喷洒在车厢壁上的防冻液容易流失至车厢底部，不能存留在车厢壁帮。这是造成粘帮、冻车的另一个主要原因。
尽管近年各铁路局要求将防冻液的粘度指标提高到6-9mPa·s，但由于一些认识上的误区、TB/T 3208-2008标准要求的限制，以及价格上的影响，各生产厂家的防冻液始终不敢突破9mPa·s的粘度限制，再加上不能足量喷洒防冻液等原因，造成每年冻车现象时有发生。
中国专利公开号：CN 103242804A公开了一种挂壁防冻液，由0.1-2％水溶性高分子聚合物、35-60％具低冰点特性的无机盐、1-5％防腐剂、5-20％具低冰点特性的水溶型有机物以及余量的水混配制成，其中的水溶性高分子聚合物为可溶性纤维素衍生物、可溶性淀粉衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的复配物。
但在使用过程中发现，虽然所述挂壁防冻液能显著改善粘帮冻车现象，但其中的水溶性高分子聚合物在遇到金属离子时存在产生软沉淀和耐盐性低的现象，不仅有粘度降低的倾向，而且产生的软沉淀在喷洒过程中容易引起喷头堵孔，造成防冻液喷淋不均，甚至喷不出来的现象。
因此，使用冰点足够低、粘度较高且便于喷洒作业的防冻液，是解决散装物料铁路运输中冻车、粘帮技术难题的一种途径，但并非唯一途径。利用一些物质的相变原理，将其配制成水乳液喷洒在火车车厢内，使其在较低温度时凝固，在散装物料与车厢之间形成一层隔离层，同样能够解决铁路运输中的冻车、粘帮技术难题。
但是，将相变材料配制成水乳液后，其凝固点会显著提高，有可能在喷洒环境下就发生凝固，无法完成喷洒作业。因此，有必要降低相变材料水乳液的凝固点，使其适合于作为防冻液使用。
发明内容
为此，本发明提供一种铁路运输煤炭相变防冻液，用以克服现有技术中相变材料水乳液凝固点高的问题。
一方面，本发明提供一种铁路运输煤炭相变防冻液，其按重量份包括：
进一步地，所述非离子乳化剂包括：
失水山梨醇单油酸酯Span-80 8-26份；
失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚Tween-80 2-6份。
进一步地，所述防腐剂为苯甲酸钠。
进一步地，所述相变防冻液的溶剂为纯水。
进一步地，铁路运输煤炭相变防冻液，其特征在于，所述相变防冻液中还含有防锈剂。
进一步地，所述防锈剂为三乙醇胺油酸皂、石油磺酸钠、环烷酸锌中的一种或多种混合物。
另一方面，本发明提供了一种铁路运输煤炭相变防冻液的制作方法，包括：
步骤1：将指定重量份的白油和防锈剂加入纯水中，搅拌并加热，使其混合均匀，
步骤2：将所述步骤1中的混合溶液降温后，加入指定重量份的防腐剂并搅拌均匀。
步骤3：向所述步骤2中的混合溶液中加入非离子乳化剂和异丁叉二脲并搅拌均匀，静置冷却后得到所述铁路运输煤炭相变防冻液。
进一步地，所述步骤1中的加热温度为80-90℃。
进一步地，所述步骤2中降温后温度为60-65℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的铁路运输煤炭相变防冻液有效解决了运煤列车在装运高含水量煤炭只喷洒普通防冻液，到港后仍存在车帮粘冻煤、冻车难于卸车的问题，相变防冻液凝固形成的隔离层能有效将高含水量煤炭与车厢壁间隔开，便于卸车，不仅减少了到港后煤炭的损失，节约了运煤成本，而且提高了列车周转率。
进一步地，本发明制备的铁路运输煤炭相变防冻液无毒、无味，符合环保要求，生产成本低廉，而且pH值适中，对车厢壁腐蚀性小。
进一步地，本发明铁路运输煤炭相变防冻液中含有少量的降凝剂，一方面降低了相变防冻液的凝固点，使其降至0℃以下，改善了所述铁路运输煤炭相变防冻液在0℃以上生产环境中产生凝固，无法喷洒作业的问题，使其只有在0℃以下的极端环境中才会发生凝固。另一方面，少量降凝剂的加入，还可以消除运输物料中较高的含水量对于相变防冻液凝固点的影响，防止较高的水份改变相变防冻液的凝固点，影响防冻效果。
进一步地，本发明所述铁路运输煤炭相变防冻液还含有防腐剂和防锈剂，防腐剂和防锈剂的加入，也可以防止高含水量物料对车厢的破坏作用。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例以金花葵、黄秋葵、海巴戟，海胆为原料，下面根据各个实施例不同的配比进行说明。
实施例1
一种铁路运输煤炭相变防冻液，其制作方法包括：
步骤1：将42份的白油加入纯水中，加热至80℃并搅拌15min，使其混合均匀，
步骤2：将所述步骤1中的混合溶液降温至65℃后，加入3份苯甲酸钠并搅拌40min使其混合均匀。
步骤3：向所述步骤2中的混合溶液中加入26份T-80、6份S-80和0.3份异丁叉二脲并搅拌40min，静置冷却后得到所述铁路运输煤炭相变防冻液。
经检测，本实施例所述铁路运输煤炭相变防冻液的主要技术指标为：密度(20℃)1.00份/cm3；粘度(20℃)2.2mPa·s；pH值6.61；凝固点-2℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。
将上述相变防冻液加水稀释10倍，以0.025K份/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22％的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。
当煤水分≥22％时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0-1.5K份/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。
实施例2
一种铁路运输煤炭相变防冻液，其制作方法包括：
步骤1：将85份白油和10份石油磺酸钠加入纯水中，加热至80℃并搅拌15min，使其混合均匀，
步骤2：将所述步骤1中的混合溶液降温至65℃后，加入0.75份苯甲酸钠并搅拌40min使其混合均匀。
步骤3：向所述步骤2中的混合溶液中加入8份T-80、2份S-80和0.3份异丁叉二脲并搅拌40min，静置冷却后得到所述铁路运输煤炭相变防冻液。
经测试，本实施例所述铁路运输煤炭相变防冻液的主要技术指标为：密度(20℃)1.01份/cm3；粘度(20℃)2.2mPa·s；pH值9.64；凝固点-10℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。
将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.025K份/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22％的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。
当煤水分≥22％时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0-1.5K份/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。
实施例3
一种铁路运输煤炭相变防冻液，其制作方法包括：
步骤1：将85份白油和10份油酸三乙醇胺皂加入纯水中，加热至80℃并搅拌15min，使其混合均匀，
步骤2：将所述步骤1中的混合溶液降温至65℃后，加入0.75份苯甲酸钠并搅拌40min使其混合均匀。
步骤3：向所述步骤2中的混合溶液中加入8份T-80、2份S-80和0.5份异丁叉二脲并搅拌40min，静置冷却后得到所述铁路运输煤炭相变防冻液。
经测试，本实施例所述铁路运输煤炭相变防冻液的主要技术指标为：密度(20℃)0.995份/cm3；粘度(20℃)1.3mPa·s；pH值8.76；凝固点-20℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。
将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.02K份/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22％的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。
当煤水分≥22％时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0-1.5K份/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。
实施例4
一种铁路运输煤炭相变防冻液，其制作方法包括：
步骤1：将85份白油和10份油酸三乙醇胺皂加入纯水中，加热至80℃并搅拌15min，使其混合均匀，
步骤2：将所述步骤1中的混合溶液降温至65℃后，加入0.75份苯甲酸钠并搅拌40min使其混合均匀。
步骤3：向所述步骤2中的混合溶液中加入8份T-80、2份S-80和0.2份异丁叉二脲并搅拌40min，静置冷却后得到所述铁路运输煤炭相变防冻液。
经测试，本实施例所述铁路运输煤炭相变防冻液的主要技术指标为：密度(20℃)0.991份/cm3；粘度(20℃)1.3mPa·s；pH值8.96；凝固点-8℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。
将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.019K份/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22％的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。
当煤水分≥22％时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0-1.5K份/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铁路运输煤炭相变防冻液，其特征在于，按重量份包括：
2.根据权利要求1所述的铁路运输煤炭相变防冻液，其特征在于，所述非离子乳化剂包括：
失水山梨醇单油酸酯Span-80 8-26份；
失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚Tween-80 2-6份。
3.根据权利要求1所述的铁路运输煤炭相变防冻液，其特征在于，所述防腐剂为苯甲酸钠。
4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的铁路运输煤炭相变防冻液，其特征在于，所述相变防冻液的溶剂为纯水。
5.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的铁路运输煤炭相变防冻液，其特征在于，所述相变防冻液中还含有防锈剂。
6.根据权利要求5所述的铁路运输煤炭相变防冻液，其特征在于，所述防锈剂为三乙醇胺油酸皂、石油磺酸钠、环烷酸锌中的一种或多种混合物。
7.一种如权利要求1-6所述铁路运输煤炭相变防冻液的制作方法，其特征在于，包括：
步骤1：将指定重量份的白油和防锈剂加入纯水中，搅拌并加热，使其混合均匀，
步骤2：将所述步骤1中的混合溶液降温后，加入指定重量份的防腐剂并搅拌均匀。
步骤3：向所述步骤2中的混合溶液中加入非离子乳化剂和异丁叉二脲并搅拌均匀，静置冷却后得到所述铁路运输煤炭相变防冻液。
8.根据权利要求7所述铁路运输煤炭相变防冻液的制作方法，其特征在于，所述步骤1中的加热温度为80-90℃。
9.根据权利要求7所述铁路运输煤炭相变防冻液的制作方法，其特征在于，所述步骤2中降温后温度为60-65℃。
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