防冻剂、制备方法及其应用与流程

1.本技术涉及煤炭运输技术领域，尤其涉及一种防冻剂、制备方法及其应用。


背景技术：

2.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剂。
3.但是目前现有的防冻剂虽能到达防冻效果，但是其挂壁性能差，喷洒于车厢内壁后防冻剂会向车厢底部流淌，导致车厢壁的防冻性能变差。


技术实现要素：

4.本技术提供一种防冻剂、制备方法及其应用，用以解决防冻剂挂壁性能差的问题。
5.第一方面，本技术提供一种制备防冻剂的方法，包括：将700～800重量份的二水氯化钙和300～350重量份水加入至搅拌釜中，搅拌10～12分钟，使得所述二水氯化钙与所述水混合均匀并溶解；
6.将0.3～0.5重量份的附着剂加入至所述搅拌釜中搅拌3～5分钟；
7.将0.3～0.5重量份增稠剂和300～350份水加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟；
8.将40～50重量份的阻锈剂和400～500重量份的水加入所述搅拌釜中搅拌5～7分钟；
9.将0.1～0.3重量份ph调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌20～24分钟，以获得ph值为7～9的防冻剂。
10.可选的，所述附着剂包括甘油、乙二醇、季戊四醇中的一种或多种。
11.可选的，所述增稠剂包括羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或多种。
12.可选的，所述阻锈剂包括亚硝酸钠、亚硝酸钙、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
13.可选的，所述ph值调节剂包括氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种。
14.可选的，所述将0.1～0.15重量份的ph调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌20～24分钟，包括：
15.将0.1～0.15重量份的ph调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟；
16.检测所述防冻剂的ph值，若其ph值不大于7则再将0～0.15重量份的ph调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟；若其ph值大于7则无需加入ph调节剂，而将所述防冻剂继续搅拌10～12分钟。
17.第二方面，本技术提供一种防冻剂，包括：700～800重量份的二水氯化钙和1000～1200重量份的水、0.3～0.5重量份增稠剂、0.3～0.5重量份附着剂、40～50重量份的阻锈剂、0.1～0.3重量份ph调节剂；其中，所述防冻剂的ph值为7～9。
18.可选的，所述防冻剂由700～800重量份的二水氯化钙和1000～1200重量份的水、0.3～0.5重量份增稠剂、0.3～0.5重量份附着剂、40～50重量份的阻锈剂、0.1～0.3重量份ph调节剂组成。
19.可选的，所述附着剂包括甘油、乙二醇、季戊四醇中的一种或多种。
20.可选的，所述增稠剂包括羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或多种；和/或，
21.所述阻锈剂包括亚硝酸钠、亚硝酸钙、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；和/或,
22.所述ph值调节剂包括氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种。
23.第三方面，本技术提供一种防冻剂在煤炭运输上使用的方法，包括：将上述第一方面任一项所述的方法制得的防冻剂或者上述第二方面所述的防冻剂，按200g/m2的使用量均匀喷洒于煤炭运输车厢内壁及底部，再将煤炭装载于喷洒有所述防冻剂的所述车厢内。
24.本技术提供的防冻剂、制备方法及其应用，通过利用二水氯化钙溶于水后能大幅降低水的冰点的特点，实现防冻的效果；利用附着剂增强了防冻剂的挂壁性能，且使用方法简单易操作。本产品具有低成本、低冰点、易溶解、易配制、挂壁性能佳等优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术一实施例提供的防冻剂的制备方法的流程图。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本技术保护的范围。
28.图1为本技术一实施例提供的防冻剂的制备方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
29.s101、将700～800重量份的二水氯化钙和300～350重量份水加入至搅拌釜中，搅拌10～12分钟，使得所述二水氯化钙与所述水混合均匀并溶解。
30.本实施例中，称取700～800重量份的二水氯化钙和300～350重量份水，并将700～800重量份的二水氯化钙和300～350重量份水加入至搅拌釜中。可以先将700～800重量份的二水氯化钙加入至搅拌釜中，然后再加入300～350重量份水，或者，可以先将300～350重量份水加入至搅拌釜中，然后再加入700～800重量份的二水氯化钙。
31.在搅拌釜内，搅拌上述的二水氯化钙和水，使得二水氯化钙与水混合，以使二水氯化钙溶解于水中，搅拌10～12分钟，使得二水氯化钙与水混合均匀，并且二水氯化钙完全溶解于水中。
32.本实施例通过利用二水氯化钙溶于水后能大幅降低水的冰点的特点，实现防冻的效果。
33.s102、将0.3～0.5重量份附着剂加入至所述搅拌釜中，搅拌3～5分钟。
34.s103、将0.3～0.5重量份增稠剂和300～350重量份水加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟。
35.本实施例中，称取0.3～0.5重量份附着剂加入至所述搅拌釜中，搅拌3～5分钟，使得附着剂与所述搅拌釜中的液体内均匀混合；
36.然后再将0.3～0.5重量份增稠剂和300～350重量份水加入至所述搅拌釜中。可以先将0.3～0.5重量份增稠剂加入至搅拌釜中，然后再加入300～350重量份水；或者，可以先将300～350重量份水加入至搅拌釜中，然后再加入0.3～0.5重量份的增稠剂。
37.在搅拌釜内搅拌上述增稠剂和水，使得增稠剂和水与所述搅拌釜中的液体完全混合，搅拌10～12分钟，使得增稠剂和水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。
38.本实施例通过利用增稠剂提高防冻剂的黏度，利用附着剂来提高防冻剂的挂壁性能。
39.s104、将40～50重量份的阻锈剂和400～500重量份的水加入所述搅拌釜中搅拌5～7分钟。
40.本实施例中，称取40～50重量份的阻锈剂和400～500重量份的水加入至所述搅拌釜中。可以先将40～50重量份的阻锈剂加入至搅拌釜中，然后再加入400～500重量份水；或者，可以先将400～500重量份水加入至搅拌釜中，然后再加入40～50重量份的阻锈剂。
41.在搅拌釜内搅拌上述阻锈剂和水，使得阻锈剂和水与所述搅拌釜中的液体完全混合，搅拌5～7分钟，使得阻锈剂完全溶于所述搅拌釜中的液体内。
42.本实施例通过阻锈剂与防冻剂中的氯离子结合，能有效抑制防冻剂对车厢的腐蚀。
43.s105、将0.1～0.3重量份ph值调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌20～24分钟，以获得ph值为7～9的防冻剂。
44.在一种可能的实现方式中，上述s104可以是将0.1～0.15重量份ph值调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟，然后检测所述防冻剂的ph值后，再将0～0.15重量份ph值调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟。
45.本实施例中，将40～50重量份的阻锈剂和400～500重量份的水加入所述搅拌釜中搅拌5～7分钟之后，将0.1～0.15重量份ph值调节剂加入至所述搅拌釜中，搅拌10～12分钟，使得ph调节剂完全溶于搅拌釜内的液体中，再检测ph值，如果ph值小于7，则继续添加ph值调节剂，比如添加不超过0.15重量份ph值调节剂，如果ph值大于等于7，则停止添加ph值调节剂，仍然搅拌10
‑
12分钟。可选的，如果第二次添加ph值调节剂后检测到的ph值仍然小于7，则继续添加ph值调节剂，此处不再赘述。直至获得ph值为7～9的防冻剂。
46.本实施例通过少量多次添加ph值调节剂，可以使得获得的防冻剂的ph值准确地控
制在7～9之间。
47.在本技术的一些实施例中，所述附着剂包括甘油、乙二醇、季戊四醇中的一种或多种。
48.在本技术的一些实施例中，所述增稠剂包括羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或多种。
49.在本技术的一些实施例中，所述阻锈剂包括亚硝酸钠、亚硝酸钙、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
50.在本技术的一些实施例中，所述ph值调节剂包括氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种。
51.在本技术的一些实施例中，所述搅拌釜的材质为不锈钢。
52.本技术提供的防冻剂的制备方法，利用上述方案可可获得ph值为7～9的防冻剂。而且本技术获得的防冻剂具有低成本、低冰点、易溶解、易配制、挂壁性能佳等优点。
53.本技术还提供一种防冻剂，所述防冻剂包含：1000～1200重量份的水、700～800重量份的二水氯化钙、0.3～0.5重量份增稠剂、0.3～0.5重量份附着剂、40～50重量份的阻锈剂、0.1～0.3重量份ph调节剂。
54.可选的，所述防冻剂由1000～1200重量份的水、700～800重量份的二水氯化钙、0.3～0.5重量份增稠剂、0.3～0.5重量份附着剂、40～50重量份的阻锈剂、0.1～0.3重量份ph调节剂组成。
55.在一些可选的实施方式中，所述增稠剂包含羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或多种。其中，增稠剂可以是羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种，或者，是由上述多种混合得到。
56.在一些可选的实施方式中，所述附着剂包括甘油、乙二醇、季戊四醇中的一种或多种。其中，附着剂可以是甘油、乙二醇、季戊四醇中的一种，或者，是由上述多种混合得到。
57.在一些可选的实施方式中，所述ph值调节剂可以是氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种，或者，是由上述多种混合得到。
58.在一些可选的实施方式中，所述阻锈剂可以是亚硝酸钠、亚硝酸钙、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中的一种，或者，是由上述多种混合得到。
59.在一些可选的实施方式中，所述水为自来水。
60.下面采用几个实施例对本技术提供的防冻剂的制备方法进行描述。
61.实施例一
62.将300重量份水和700重量份二水氯化钙加入至搅拌釜中，搅拌10分钟，使得所述二水氯化钙充分溶解；将0.3重量份甘油加入至所述搅拌釜中搅拌3分钟，使得甘油与搅拌釜内液体混合均匀，再将0.3重量份羧甲基纤维素和300重量份水加入至上述反应釜中搅拌10分钟使羧甲基纤维素充分溶解；将40重量份亚硝酸钠和400重量份水加入所述搅拌釜中搅拌5分钟，使亚硝酸钠充分溶解；将0.1重量份的氢氧化钠加入至所述搅拌釜中，搅拌10分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得该混合物的ph值为7，继续将上述混合物搅拌10分钟，即可制得ph为7的所述防冻剂。
63.实施例二
64.将300重量份水和750重量份二水氯化钙加入至搅拌釜中，搅拌10分钟，使得所述
二水氯化钙充分溶解；将0.3重量份甘油加入至所述搅拌釜中搅拌4分钟，使得甘油与搅拌釜内液体混合均匀，再将0.4重量份羧甲基纤维素和350重量份水加入至上述反应釜中搅拌11分钟，使增稠剂充分溶解；将45重量份亚硝酸钠和400重量份水加入所述搅拌釜中搅拌5分钟，使亚硝酸钠充分溶解；将0.1重量份的氢氧化钠加入至所述搅拌釜中，搅拌10分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得该混合物的ph值为6，向所述反应釜中加入0.1重量份氢氧化钠，搅拌11分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得上述混合物的ph为8，即制得ph为8的所述防冻剂。
65.实施例三
66.将350重量份水和800重量份二水氯化钙加入至搅拌釜中，搅拌12分钟，使得所述二水氯化钙充分溶解；将0.5重量份甘油加入至所述搅拌釜中搅拌5分钟，使得甘油与搅拌釜内液体混合均匀，再将0.5重量份羧甲基纤维素和350重量份水加入至上述反应釜中搅拌12分钟，使羧甲基纤维素充分溶解；将50重量份阻锈剂(35重量份亚硝酸钠和15重量份二甲基乙醇胺)和400重量份水加入所述搅拌釜中搅拌6分钟，使阻锈剂充分溶解；将0.15重量份的氢氧化钠加入至所述搅拌釜中，搅拌12分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得该混合物的ph值为6，向所述反应釜中加入0.15重量份氢氧化钠，搅拌12分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得上述混合物的ph为8，即制得ph为8的所述防冻剂。
67.实施例四
68.将300重量份水和750重量份二水氯化钙加入至搅拌釜中，搅拌10分钟，使得所述二水氯化钙充分溶解；将0.4重量份甘油加入至所述搅拌釜中搅拌4分钟，使得甘油与搅拌釜内液体混合均匀，再将0.3重量份羧甲基纤维素和350重量份水加入至上述反应釜中搅拌10分钟，使羧甲基纤维素充分溶解；将50重量份阻锈剂(35重量份亚硝酸钠和15重量份二甲基乙醇胺)和500重量份水加入所述搅拌釜中搅拌7分钟，使阻锈剂充分溶解；将0.15重量份的氢氧化钠加入至所述搅拌釜中，搅拌12分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得该混合物的ph值为8，继续将上述混合物搅拌10分钟，即可制得ph为8的所述防冻剂。
69.实施例五
70.将300重量份水和750重量份二水氯化钙加入至搅拌釜中，搅拌11分钟，使得所述二水氯化钙充分溶解；将0.5重量份甘油加入至所述搅拌釜中搅拌3分钟，使得甘油与搅拌釜内液体混合均匀，再将0.4重量份羧甲基纤维素和350重量份水加入至上述反应釜中搅拌11分钟，使羧甲基纤维素充分溶解；将45重量份亚硝酸钠和400重量份水加入所述搅拌釜中搅拌6分钟，使亚硝酸钠充分溶解；将0.1重量份的氢氧化钠加入至所述搅拌釜中，搅拌11分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得该混合物的ph值为6，向所述反应釜中加入0.1重量份氢氧化钠，搅拌11分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得上述混合物的ph为8，即制得ph为8的所述防冻剂。
71.实施例六
72.将300重量份水和750重量份二水氯化钙加入至搅拌釜中，搅拌10分钟，使得所述二水氯化钙充分溶解；将0.4重量份甘油加入至所述搅拌釜中搅拌4分钟，使得甘油与搅拌釜内液体混合均匀，再将0.4重量份羧甲基纤维素和350重量份水加入至上述反应釜中搅拌10分钟，使羧甲基纤维素充分溶解、甘油与搅拌釜内液体混合均匀；将45重量份亚硝酸钠和430重量份水加入所述搅拌釜中搅拌5分钟，使亚硝酸钠充分溶解；将0.1重量份的氢氧化钠加入至所述搅拌釜中，搅拌10分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得该混合物的ph值为6，向所述
反应釜中加入0.15重量份氢氧化钠，搅拌10分钟，使氢氧化钠充分溶解，测得上述混合物的ph为9，即制得ph为9的所述防冻剂。
73.防冻剂性能测试
74.将实施例一～实施例六制得的防冻剂按照tb/t 32083208
‑
2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》第1号修改单的标准进行测试，不同重量份组分下各数据的测试表，如表一所示。
75.表一
[0076][0077][0078]
由上述测试结果可见，该防冻剂达到tb/t 32083208
‑
2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》第1号修改单的各技术指标，符合要求。
[0079]
挂壁性能测试
[0080]
在
‑
10℃的测试温度下，将实施例一～实施例六制得的的防冻剂按照中国专利《一种铁路运输煤炭防冻液挂壁性能的测试装置及其使用方法》(cn111323327a)及《一种增强铁路煤炭运输防冻剂挂壁性能的复合添加剂》(cn110951460a)中的方法对其进行挂壁性能的测试，测试基片材质为5083
‑
h321铝合金，有效高度为400mm，防冻液样品质量为2.0g，针头为5号针头。具体测试情况如表二所示：
[0081]
表二
[0082]
实施例通过速率(mm/s)残留率(％)实施例一19.7460实施例二19.0262实施例三17.6265实施例四18.1164实施例五17.7465实施例六18.8663
[0083]
防冻剂施用量的筛选
[0084]
为节约防冻剂以及指导实际施用，我们把按实施例一所制得的防冻剂进行施用量的筛选，筛选方法为分别取不同重量的所述防冻剂，均匀喷洒于4个相同的铝合金板(材质为5083
‑
h321，大小1m
×
1m)的表面，然后在4个喷洒了防冻剂的钢板表面均匀喷洒防冻剂使用量10％的水(按重量计)，将上述铝合金板竖直悬挂，置于
‑
10℃的环境中保持10分钟，分
别观测结冰情况以及防冻剂底部聚集情况，筛选数据如表三所述：
[0085]
表三
[0086][0087]
如表三所述，所述防冻剂的施用量在200g/m2时就可以达到很好的防冻效果，而且200g/m2的施用量时也能减少防冻剂的浪费。
[0088]
本技术各实施例所制得的防冻剂，在使用时将防冻剂均匀喷洒于运载煤炭的车厢内壁及底部，将煤炭装载于喷洒所属防冻剂的车厢即可；另外，在使用时也可根据当地气温等条件适当增加或减少水的加入比例，以节约防冻剂的使用。
[0089]
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的范围。