CN115505372B - 一种利用氨碱废液制备煤炭防冻液方法及煤炭防冻液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用氨碱废液制备煤炭防冻液的方法，包括：按重量份将900～1100份质量浓度为15%～30%的氨碱废液加入pH调节剂调节搅拌，使pH至为6～8；然后加入1～3份增稠剂搅拌一段时间；再加入20～40份缓蚀剂搅各拌一段时间。本发明还涉及利用所述方法制备的煤炭防冻液。本发明提供的利用氨碱废液制备煤炭防冻液方法，在实现氨碱废液的回收利用的同时，还有效降低了煤炭防冻液的成本，制得的煤炭防冻液具有低成本、低冰点、易溶解、易配制等优点。
Description
技术领域
本申请涉及煤炭运输技术和氨碱废液回收利用领域，尤其涉及一种利用氨碱废液制备煤炭防冻液方法及煤炭防冻液。
背景技术
我国北方煤炭资源丰富，每年有几十亿吨的煤炭通过铁路运输，而煤炭在开采过程中会残留大量水分，这使得煤炭在北方极严寒的环境里非常容易冻结，造成铁路运输时装卸困难，严重影响运输效率。此时就需要在装车时采取防冻措施，常规的做法是向车厢内壁和底部喷洒防冻液或防冻剂。因此，煤炭防冻液对于运输中的煤炭来说显得尤为重要。但是，目前的煤炭防冻液不但制备原料价格昂贵，加工制作成本高，而且在制作过程中不能很好地解决防冻液的酸碱度问题，导致使用后使煤炭的化学能下降，影响煤炭的品质。另一方面，氨碱废液减排是纯碱行业较为头疼的顽疾，也是世界性难题。每生产1吨纯碱，要产生10立方米的废液。因此，纯碱行业减排的重点是氨碱废液。实际上，氨碱废液中含有一定量的氯化钙或氯化钠，是常用的防冻液中的主要成分之一。因此，如果将氨碱废液全部回收用于制备煤炭防冻液，则不仅可以实现氨碱废液的回收利用，而且还可以有效降低煤炭防冻液的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用氨碱废液制备煤炭防冻液方法，在解决氨碱废液回收利用问题的同时，提供一种基于氨碱废液制备的煤炭防冻液，降低煤炭防冻液的生产成本。
本发明提供一种用氨碱废液制备煤炭防冻液方法，包括：将900～1100份的氨碱废液的pH调节至6～8，然后加入1～3份增稠剂，搅拌10～12分钟，然后再加入20～40份缓蚀剂，搅拌5～7分钟，获得以氨碱废液为主要成分的煤炭防冻液产品。
一种优选的技术方案为，所述的氨碱废液的质量分数为15%～30%。
可选地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、瓜尔豆胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
可选地，所述缓蚀剂包括亚硝酸钠、苯丙三氮唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
一种更为优选的技术方案为，所述的氨碱废液在制备煤炭防冻液之前，首先静置1～2小时，过滤，取上清液作为制备煤炭防冻液的原料液。
一种更为优选的技术方案为，氨碱废液的pH调节过程包括如下步骤：在氨碱废液中少量多次加入适量的pH调节剂，每次添加后搅拌10～12分钟，检测氨碱废液的pH值，直至氨碱废液的pH值为6～8。
优选地，所述pH调节剂包括盐酸、硫酸、醋酸、甲酸中的一种或多种。
本申请还提供一种煤炭防冻液，由900～1100份的氨碱废液和1～3份增稠剂、20～40份缓蚀剂组成；其中，所述氨碱废液的质量分数为15%～30%、pH值为6～8；所述增稠剂优选羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、瓜尔豆胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述缓蚀剂优选亚硝酸钠、苯丙三氮唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
一种优选的煤炭防冻液，按照质量份数计，其组成为1000～1100份氨碱废液、1.5～3份增稠剂和25～40份缓蚀剂。
更为优选地，所述的煤炭防冻液中，增稠剂由重量份为0～3份羧甲基纤维素钠和1份瓜尔豆胶组成；缓蚀剂由重量份为0～2份亚硝酸钠和1份二甲基乙醇胺组成。
相对于现有的煤炭防冻液，本发明的利用氨碱废液制备煤炭防冻液的方法及煤炭防冻液具有以下技术优点：（1）本发明提供的一种利用氨碱废液制备煤炭防冻液方法，以氨碱行业产生的氨碱废液为原料，能够有效地解决氨碱废液资源化利用的技术问题，降低氨碱废液污染环境的问题；（2）本发明提供的煤炭防冻液，在实现氨碱废液的回收利用的同时，还有效降低了煤炭防冻液的成本，产品具有低成本、低冰点、易溶解、易配制等优点。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。
本发明提供的用氨碱废液制备煤炭防冻液方法的技术方案具体包括如下步骤：
第一步：氨碱废液预处理与pH值调节
将质量分数为15%～30%的氨碱废液置于储液容器中静置1～2小时，待沉淀完全后过滤，取上清液置于搅拌釜中，取900～1000份上清液置于搅拌釜中，加入适量的pH调节剂，搅拌20～24分钟，使溶液的pH值至6～8。在一种具体的实现方式中，pH调节过程为，首先按照每900～1100份添加0.1～0.15份pH调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟，然后检测所述防冻液pH值，如果pH值在6～8之间，则停止添加pH调节剂，继续搅拌10～12分钟；如果pH值大于8，则继续分次添加0～0.15份pH调节剂，搅拌10～12分钟，直至获得pH值为6～8的原料液。
第二步，添加增稠剂
称取1～3份增稠剂加入搅拌釜中，搅拌10～12分钟，使得增稠剂与所述搅拌釜中的液体内均匀混合，并且增稠剂完全溶于所述搅拌釜内的液体中，从而利用增稠剂提高最终的防冻液产品的黏度。
第三步，添加缓蚀剂
称取20～40份缓蚀剂加入搅拌釜中，搅拌5～7分钟，使得缓蚀剂与所述搅拌釜中的液体内均匀混合，并且缓蚀剂完全溶于所述搅拌釜内的液体中。采用缓蚀剂的目的是，通过缓蚀剂与防冻液中的氯离子结合，有效抑制最终的防冻液产品对车厢的腐蚀。
在本申请的一些具体实施例中，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、瓜尔豆胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
所述缓蚀剂包括亚硝酸钠、苯丙三氮唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
利用本申请提供的防冻液制备方法，可获得pH值为6～8的煤炭防冻液产品。该产品具有低成本、低冰点、易溶解、易配制等优点。
本申请还提供一种防冻液，所述防冻液包含：900～1100份浓度为15%～30%的氨碱废液、1～3份增稠剂、20～40份缓蚀剂。所述防冻液的pH值为6～8。
在一些可选的实施方式中，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、瓜尔豆胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。所述缓蚀剂包括亚硝酸钠、苯丙三氮唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
下面采用几个实例对本申请提供的防冻液的制备方法进行描述。
实施例1。
将适量的质量浓度为30%的氨碱废液倒入容器静置2小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取950重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将1.5重量份瓜尔豆胶增稠剂加入至反应釜中搅拌至瓜尔豆胶充分溶解；再将30重量份亚硝酸钠缓蚀剂加入至上述反应釜中继续搅拌至亚硝酸钠充分溶解后，然后继续搅拌一段时间，制成所述的煤炭防冻液。
实施例2。
将适量质量浓度为30%的氨碱废液倒入容器静置2小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1000重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；然后将1.5重量份瓜尔豆胶和0.35质量份羧甲基纤维素钠组成的增稠剂加入至上述反应釜中搅拌至充分溶解；再将30重量份亚硝酸钠缓蚀剂加入至上述反应釜中搅拌至亚硝酸钠充分溶解后，然后继续将搅拌一段时间，制成所述的煤炭防冻液。
实施例3。
将适量质量浓度为30%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1050重量份氨碱废液加入搅拌釜中，按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；；再将2重量份瓜尔豆胶增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶充分溶解；然后再将20重量份亚硝酸钠和10重量份二甲基乙醇胺组成的缓蚀剂加入至上述反应釜中搅拌至充分溶解后，继续搅拌一段时间，制成所述的煤炭防冻液。
实施例4。
将适量质量浓度为25%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1000重量份氨碱废液加入搅拌釜中，按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将1.5重量份瓜尔豆胶增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶充分溶解；再将30重量份亚硝酸钠缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌至亚硝酸钠充分溶解后，继续搅拌上述混合液一段时间，制成所述煤炭防冻液。
实施例5。
将适量质量浓度为25%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1000重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将1.5重量份瓜尔豆胶和0.35质量份羧甲基纤维素钠组成的增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶充分溶解；再将30重量份亚硝酸钠缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌使亚硝酸钠充分溶解后，然后继续搅拌一段时间，制成所述煤炭防冻液。
实施例6。
将适量质量浓度为25%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1050重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将2重量份瓜尔豆胶增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶增稠剂充分溶解；将20重量份亚硝酸钠和10重量份二甲基乙醇胺组成的缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌至充分溶解后，继续将上述混合物搅拌一段时间，制成所述的煤炭防冻液。
实施例7。
将适量质量浓度为20%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1000重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将1.5重量份瓜尔豆胶增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶充分溶解；将30重量份亚硝酸钠缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌使亚硝酸钠充分溶解后，继续搅拌将上述混合液，制成所述煤炭防冻液。
实施例8。
将适量质量浓度为20%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1000重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将1.5重量份瓜尔豆胶和0.35质量份羧甲基纤维素钠组成的增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶充分溶解；再将40重量份亚硝酸钠缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌至亚硝酸钠充分溶解后，继续搅拌上述混合液一段时间，制成所述煤炭防冻液。
实施例9。
将适量质量浓度为20%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1050重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将2重量份瓜尔豆胶增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶充分溶解；再将20重量份亚硝酸钠和10重量份二甲基乙醇胺组成的缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌使其充分溶解后，继续搅拌一段时间，制成所述的煤炭防冻液。
实施例10。
将适量质量浓度为15%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1000重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，调节混合液的pH值调节至6～8；将1.5重量份瓜尔豆胶增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌使瓜尔豆胶充分溶解；再将25重量份亚硝酸钠和10重量份二甲基乙醇胺组成的缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌使亚硝酸钠充分溶解后，继续搅拌一段时间，制成所述煤炭防冻液。
实施例11。
将适量质量浓度为15%的氨碱废液倒入容器静置数小时，待沉淀完全后过滤，取上清液倒入储液槽；从储液槽中移取1000重量份氨碱废液加入搅拌釜中；按照“少量多次”的原则将适量的盐酸加入至所述搅拌釜中，搅拌使硫酸充分溶解，调节混合液的pH值调节至6～8；将1.5重量份瓜尔豆胶和0.35质量份羧甲基纤维素钠组成的增稠剂加入至上述反应釜中，搅拌至瓜尔豆胶充分溶解；再将40重量份亚硝酸钠缓蚀剂加入至上述反应釜中，搅拌使亚硝酸钠充分溶解后，继续搅拌上述混合液一段时间，制成所述煤炭防冻液防冻液产品性能测试。
将实施例1～实施例6制的防冻液按照TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》防冻液符合的标准以及测定方法进行测试，不同重量份组分下各数据的测试表，如表1所示。
表1防冻液产品性能表
由上述测试结果可见，该防冻液达到TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》的各技术标准，符合要求。
对比例1。
按照实施例4相同的制备方法采用质量分数为25%的氯化钙溶液制备煤炭防冻液。制备方法如下：
将1000重量份25%质量浓度氯化钙溶液加入搅拌釜中；将1.85重量份瓜尔豆胶加入至上述反应釜中搅拌10分钟使瓜尔豆胶充分溶解；将30重量份亚硝酸钠加入至上述反应釜中搅拌5分钟使亚硝酸钠充分溶解，继续将上述混合物搅拌10分钟，即可制成所述防冻液并测得其冰点。
对比例2。
按照实施例4相同的制备方法采用质量分数为25%的氯化钙溶液制备煤炭防冻液。制备方法如下：
将1000重量份25%质量浓度氯化钠溶液加入搅拌釜中；将1.85重量份瓜尔豆胶加入至上述反应釜中搅拌10分钟使瓜尔豆胶充分溶解；将30重量份亚硝酸钠加入至上述反应釜中搅拌5分钟使亚硝酸钠充分溶解，继续将上述混合物搅拌10分钟，即可制成所述防冻液并测得其冰点。
产品冰点测试。
将实施例4制得的产品和对比例1、2中制得的防冻液产品按照SH/T0065《发动机冷却液冰点测定法》进行冰点测试，结果如表2所示。
表2产品冰点表
由表2的测试结果可以看出，氨碱废液的冰点比其中任一单一组分的冰点要低，可能是氨碱废液中含有一定量的氯化钠、氯化钙和纳米级碳酸钙的原因。采用氨碱废液制备煤炭防冻液的过程中，由于氯化钠、氯化钙和纳米级碳酸钙其中三种或者是其中两种具有协同作用，因此，得到的煤炭防冻液能够有效地降低水的冰点。
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种煤炭防冻液的制备方法，包括如下步骤：
将氨碱废液的pH调节至6～8，然后加入适量的增稠剂，搅拌10～12分钟；再加入适量的缓蚀剂，搅拌5～7分钟，获得以氨碱废液为主要成分的煤炭防冻液产品；所述的煤炭防冻液产品中各组分的质量份数比为，氨碱废液：增稠剂：缓蚀剂=900～1100：1～3：20～40；
氨碱废液的pH调节过程为：在氨碱废液中少量多次加入适量的pH调节剂，每次添加后搅拌10～12分钟，检测氨碱废液的pH值，直至氨碱废液的pH值为6～8；所述pH调节剂包括盐酸、硫酸、醋酸、甲酸中的一种或多种；
所述的氨碱废液的质量分数为15%～30%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的增稠剂包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、瓜尔豆胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的缓蚀剂包括亚硝酸钠、苯丙三氮唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述的氨碱废液在使用之前，静置1～2小时，过滤，取上清液作为制备煤炭防冻液的原料液。
5.一种煤炭防冻液，按照质量份数计，其组成为900～1100份氨碱废液、1～3份增稠剂和20～40份缓蚀剂；其中，所述的氨碱废液的质量分数为15%～30%，pH值为6～8；所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、瓜尔豆胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述的缓蚀剂包括亚硝酸钠、苯丙三氮唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的煤炭防冻液，其特征在于，按照质量份数计，其组成为1000～1100份氨碱废液、1.5～3份增稠剂和25～40份缓蚀剂。
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