一种缓蚀剂及其应用

摘要

本发明公开了一种缓蚀剂，其包含硼酸盐，碱金属盐和/或碱，稀土元素的盐，以及多元有机羧酸盐；所述的多元有机羧酸盐为碳原子数为6或7的有机羧酸盐。本发明还公开了上述缓蚀剂在炼钢密闭循环冷却水系统中作为金属缓蚀剂的应用。本发明的缓蚀剂对常用的金属材质都有很好的缓蚀效果，且可用于密闭循环冷却水系统的金属缓蚀；并且其对环境和人体友好。

权利要求

1.一种缓蚀剂，其特征在于：其包含硼酸盐，碱金属盐和/或碱，稀土元素的盐，以及多元有机羧酸盐；所述的多元有机羧酸盐为碳原子数为6或7的有机羧酸盐；所述的硼酸盐为硼酸钠、硼酸钾和硼酸锌中的一种或多种；所述的硼酸盐的含量为质量百分比10-20%；

所述的稀土元素的盐中的稀土元素为镧、镨、铈、钕、钐和钆中的一种或多种；所述的稀土元素的盐中的阴离子为硝酸根、硫酸根或醋酸根。

2.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的硼酸钠为四硼酸钠或八硼酸钠。

3.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的碱金属盐为碳酸钠、碳酸镁和碳酸钾中的一种或多种；所述的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

4.如权利要求1或3所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的碱金属盐和/或碱的含量为质量百分比25-35%。

5.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的稀土元素的盐为硝酸铈、硝酸镧和硝酸镨中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的稀土元素的盐的含量为质量百分比0.1-2%。

7.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的多元有机羧酸盐为苯甲酸钠、柠檬酸钠、己二酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或多种。

8.如权利要求1或7所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的多元有机羧酸盐的含量为质量百分比40-60%。

9.如权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的缓蚀剂中还包含钼酸盐、钨酸盐和唑类化合物中的一种或多种。

10.如权利要求9所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾和钼酸铵中的一种或多种；所述的钨酸盐为钨酸钠、钨酸铵和钨酸钾中的一种或多种。

11.如权利要求9或10所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的钼酸盐和/或钨酸盐的含量为0.5-2%。

12.如权利要求9所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的唑类化合物为甲基苯骈三氮唑、苯骈三氮唑和巯基苯并噻唑中的一种或多种。

13.如权利要求9或12所述的缓蚀剂，其特征在于：所述的唑类化合物的含量为

2%-4%。

14.如权利要求1所述的缓蚀剂在炼钢密闭循环冷却水系统中作为金属缓蚀剂的应用。

说明书

一种缓蚀剂及其应用

技术领域

[0001] 本发明具体的涉及一种缓蚀剂及其应用。

背景技术

[0002] 钢铁行业中的炼钢工序大量使用高温设备，如LF炉、氧枪、副枪、结晶器、连铸设备等，这些设备目前大多数采用密闭软水循环冷却，由于软水的腐蚀性强，设备长期在高温条件下和软水接触，易发生腐蚀，从而影响换热效果。因此密闭软水系统一般需投加缓蚀剂来控制系统腐蚀，并调节pH值在碱性条件下运行。

[0003] 目前，国内诸多企业使用的缓蚀剂配方主要有：铬酸盐配方、亚硝酸盐配方、硅酸盐配方、钼酸盐配方和磷系配方等。较老的铬酸盐配方虽然缓蚀效果好、价格便宜，但其毒性较大，污染环境，已被国内外禁止使用；经典的亚硝酸盐配方，由于其致癌作用，使用受到限制；硅酸盐配方对水质要求较高，控制不好易产生硅酸盐垢，很难去除[李增补申请的《用于软水密闭循环冷却系统的硅系缓蚀剂》(申请号95117456)专利]；钼酸盐配方无毒，不污染环境，但成本高，不便推广使用。而磷系配方一方面由于磷的排放会造成当地水域的富营养化，另一方面，磷系配方常与锌复配使用，而软水系统的pH值一般在8-10左右，锌易沉积，从而失去缓蚀效果，所以在软水密闭系统不宜采用此配方[王大中等人申请的《闭路循环冷却水处理的硅系缓蚀剂》(申请号89106699)专利]。

[0004] 当前，国内外软水密闭系统缓蚀剂的发展方向是开发环境友好型缓蚀剂，因此，诸多药剂被开发应用到水处理配方中来，稀土元素在水处理中的研究并不多见。有人研究了稀土铈(IV)离子和钼酸钠在盐酸介质中对冷轧钢产生明显的缓蚀协同效应，最大缓蚀率可达90％左右[木冠南，李向红等，稀土铈离子和钼酸钠在盐酸溶液中对冷轧钢的缓蚀协同效应，化学学报，2004，62(24)：2386-2390]，王炜首次在将稀土元素应用于敞开式循环冷却水处理配方中[申请号为200510026890的专利《中央空调冷却水复合水处理剂》]，但稀土元素应用于密闭循环冷却水系统的配方并未见报道。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供了一种与现有技术完全不同的缓蚀剂。本发明的缓蚀剂对常用的金属材质都有很好的缓蚀效果，且可用于密闭循环冷却水系统的金属缓蚀；并且其对环境和人体友好。

[0006] 因此，本发明涉及一种缓蚀剂，其包含硼酸盐，碱金属盐和/或碱，稀土元素的盐，以及多元有机羧酸盐。

[0007] 其中，所述的硼酸盐可为本领域常用的硼酸盐，较佳的为硼酸钠、硼酸钾和硼酸锌中的一种或多种，优选硼酸钠。所述硼酸钠较佳的为四硼酸钠或八硼酸钠。硼酸盐的含量可为常规含量，较佳的为质量百分比10-20％。

[0008] 所述的碱金属盐可为本领域常用的碱金属盐，较佳的为碳酸钠、碳酸镁和碳酸钾中的一种或多种，优选碳酸钠。所述的碱可为本领域常用的碱，较佳的为氢氧化钠和/或氢氧化钾，优选氢氧化钠。所述的碱金属盐和/或碱的含量可为常规含量，较佳的为质量百分比为25-35％。

[0009] 所述的稀土元素的盐可为本领域常用的可溶于水的稀土元素的盐，其中的稀土元素较佳的为镧系元素，如镧、镨、铈、钕、钐和钆中的一种或多种，优选镧、镨和铈中的一种或多种。所述的稀土元素的盐中的阴离子较佳的为硝酸根、硫酸根或碳酸根。总体来讲，所述的稀土元素的盐优选硝酸铈、硝酸镧和硝酸镨中的一种或多种。所述的稀土元素的盐的含量可为常规含量，较佳的为质量百分比0.1-10％，更佳的为0.1-2％。

[0010] 所述的多元有机羧酸盐为碳原子数在6或7的有机羧酸盐，较佳的为苯甲酸钠、柠檬酸钠、己二酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或多种。所述的多元有机羧酸盐的含量可为常规含量，较佳的为质量百分比40-60％。

[0011] 本发明中，较佳的，所述的缓蚀剂中还可包含钼酸盐、钨酸盐和唑类化合物中的一种或多种。

[0012] 其中，所述的钼酸盐可为本领域常用的钼酸盐，较佳的为钼酸钠、钼酸钾和钼酸铵中的一种或多种，优选钼酸钠。所述的钨酸盐可为本领域常用的钨酸盐，较佳的为钨酸钠、钨酸铵和钨酸钾中的一种或多种，优选钨酸钠。钼酸盐和/或钨酸盐的含量可为常规含量，较佳的为0.5-2％。

[0013] 所述的唑类化合物可为本领域常用的唑类化合物，较佳的为甲基苯骈三氮唑、苯骈三氮唑和巯基苯并噻唑中的一种或多种，优选甲基苯骈三氮唑和/或苯骈三氮唑。所述的唑类化合物的含量可为常规含量，较佳的为2-4％。

[0014] 本发明的缓蚀剂中，还可包含本领域常规的添加剂，如硫酸钠等。

[0015] 本发明的缓蚀剂的制备可采用常规的物理混合方法，如将各种原料称量好，依次投加至搅拌釜，搅拌混合均匀即可。

[0016] 本发明进一步涉及上述缓蚀剂在炼钢密闭循环冷却水系统中作为金属缓蚀剂的应用。

[0017] 本发明中，上述各优选技术特征在不违背本领域常识的前提下可任意组合，即得本发明的各较佳实例。

[0018] 除特殊说明外，本发明涉及的原料和试剂均市售可得。

[0019] 本发明的积极进步效果在于：

[0020] 1、本发明的缓蚀剂不含亚硝酸盐、铬酸盐、无机磷酸盐、有机磷酸盐或硅酸盐等对环境和人体有害的物质，对环境友好。

[0021] 2、本发明所使用的稀土元素对环境无污染，对于开发稀土元素在水处理中配方中的应用具有十分重要的意义。

[0022] 3、本发明的缓蚀剂对常用的金属材质，如碳钢、不锈钢、紫铜或黄铜等都有很好的缓蚀效果。

[0023] 4、本发明的缓蚀剂可用于密闭循环冷却水系统的金属缓蚀。

附图说明

[0024] 图1为效果实施例2中涉及的炼钢软水密闭循环冷却系统工艺流程图。

具体实施方式

[0025] 下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

[0026] 实施例1

[0027] 缓蚀剂配方制备：将75mg八硼酸钠，75mg碳酸钠，75mg氢氧化钠，2.5mg硝酸镧，150mg苯甲酸钠，100mg柠檬酸钠，2.5mg钼酸钠，20mg 5-甲基苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0028] 实施例2

[0029] 缓蚀剂配方制备：将60mg四硼酸钠，100mg碳酸钠，75mg氢氧化钾，0.5mg硝酸镨，150mg苯甲酸钠，100mg葡萄糖酸钠，4.5mg钼酸钠，10mg苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0030] 实施例3

[0031] 缓蚀剂配方制备：将60mg四硼酸钠，75mg碳酸钠，75mg氢氧化钠，2.5mg醋酸铈，150mg柠檬酸钠，125mg葡萄糖酸钠，2.5mg钼酸钠，10mg5-甲基苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0032] 实施例4

[0033] 缓蚀剂配方制备：将100mg四硼酸钠，50mg碳酸钠，100mg氢氧化钠，2.5mg硝酸铈，225mg苯甲酸钠，7.5mg钨酸钠，15mg 5-甲基苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0034] 实施例5

[0035] 缓蚀剂配方制备：将50mg八硼酸钠，75mg碳酸钾，50mg氢氧化钠，5mg硝酸钕，150mg苯甲酸钠，150mg葡萄糖酸钠，2.5mg钼酸钠，2.5mg钨酸钠，5mg苯骈三氮唑，10mg
5-甲基苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0036] 实施例6

[0037] 缓蚀剂配方制备：将100mg硼酸钾，125mg碳酸钾，50mg氢氧化钠，10mg硝酸钐，100mg苯甲酸钠，100mg柠檬酸钠，5mg钼酸钠，7.5mg苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0038] 实施例7

[0039] 缓蚀剂配方制备：将75mg四硼酸钠，100mg碳酸钠，50mg氢氧化钠，7.5mg硝酸镧，200mg苯甲酸钠，37.5mg葡萄糖酸钠，5mg钼酸钠，5mg钨酸钠，10mg苯骈三氮唑，10mg 5-甲基苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0040] 实施例8

[0041] 缓蚀剂配方制备：将50mg八硼酸钠，75mg碳酸镁，50mg氢氧化钾，5mg醋酸镧，150mg己二酸钠，150mg葡萄糖酸钠，2.5mg钼酸钾，2.5mg钨酸铵，5mg巯基苯并噻唑，10mg
5-甲基苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0042] 实施例9

[0043] 缓蚀剂配方制备：将75mg硼酸钾，100mg碳酸钾，50mg氢氧化钠，7.5mg硝酸镧，200mg苯甲酸钠，37.5mg葡萄糖酸钠，5mg钼酸铵，5mg钨酸钾，10mg苯骈三氮唑，10mg 5-甲基苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0044] 实施例10

[0045] 缓蚀剂配方制备：将100mg硼酸锌，125mg碳酸钠，50mg氢氧化钠，10mg硫酸铈，100mg苯甲酸钠，100mg柠檬酸钠，7.5mg(5mg)钼酸钠，2.5mg硫酸钠，7.5mg苯骈三氮唑，溶解于1L水中，即为本发明缓蚀剂。

[0046] 对比实施例：

[0047] 去除硝酸镧，余同实施例1的配方

[0048] 效果实施例1 A3碳钢、紫铜挂片腐蚀试验

[0049] 试验水质：取某钢铁厂炼钢软水密闭循环冷却系统补水，分析数据如下：

[0050] pH：7.1浊度：7NTU总硬度：8mg/L总铁：0.2mg/L

[0051] 参照国家标准GB/T18175-2000，采用上述实施例1-4及对照实施例的缓蚀剂和实验水质在实验室进行旋转挂片试验，在恒温水浴锅中，40℃±1℃，转速75转/分，运行72小时进行腐蚀试验，实验结果见下表：

[0052] 表1药剂缓蚀率测试效果

[0053]

[0054] 效果实施例2现场应用

[0055] 某钢铁厂炼钢软水密闭循环冷却水系统，共有5个独立的子系统，用户分别为氧3 3
枪、副枪、结晶器、LF及连铸设备。循环水量3500m/h，补水量11.5m/h，工艺流程图见附图1，水质稳定处理采用实施例4配方，药剂投加浓度500mg/L，通过计量泵投加在回水管道上，在旁路挂片器安装碳钢和铜挂片，水处理效果现场挂片监测数据如下表分析：

[0056] 表2挂片腐蚀速率

[0057]

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