[发明专利]用于高温高pH值循环水的阻垢分散增效剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高温高pH值循环水中的阻垢分散增效剂及其制备方法，即为冶炼行业熔融钢渣热闷循环水水质稳定的处理技术，特别是适用于高pH值（≥12）、高温的钢渣热闷循环水处理的阻垢分散增效剂。

背景技术

钢铁工业是资源、能源消耗最多的行业之一，在冶炼过程势必产生大量的钢铁渣。每炼一吨铁约产生0.34吨高炉渣，每炼一吨钢约产生0.12吨的钢渣。随着钢铁工业的快速发展，钢铁渣的数量随之增加，钢铁渣的“零排放”成为钢铁工业走循环经济道路，实现可持续发展的重要问题。近几年来，由中冶建筑研究总院和中国京冶工程技术有限公司研发出的第三代钢渣余热自解热闷处理工艺技术和设备，成功解决了钢渣不稳定的现象，实现了钢渣的“零”排放。该技术入选2009年国家先进污染防治示范技术名录，已在新余中冶环保资源开发有限公司、九江中冶环保资源开发有限公司、鞍钢鲅鱼圈新炼钢、本溪钢铁（集团）有限责任公司、唐山国丰钢铁有限公司、首钢京唐钢铁公司（曹妃甸）、日照钢铁公司等企业推广应用。该技术是将液态钢渣倾翻在热闷装置内，盖上盖自动化喷水，水遇热渣产生蒸汽，消解钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁，钢渣粉化后变稳定。钢渣中废钢充分回收，尾渣可100%用于生产建筑材料、建材制品和道路材料，实现钢渣“零排放”。

熔融钢渣热闷处理水循环系统，由于钢渣热闷工艺用水蒸发量大，钢渣中的游离氧化钙消解反应部分进入循环水，导致钢渣热闷出水呈“高水温、高硬度、高碱度、高pH”的特性，系统极易产生结垢。目前的循环水系统在运行的过程中，输水泵、输水管道和热闷盖上的喷嘴会由于结垢而堵塞，从而影响到正常的生产。以某钢渣热闷循环水系统为例，蒸发水量占总用水量的60%～70%，钢渣热闷回水pH值为11.70～13.20，总硬为700～900mg/L（以CaCO₃计），系统结垢主要发生在离心泵叶轮和输水管道中，一般情况下，水泵运行半个月必须停机人工清除污垢，水泵叶轮垢的厚度达1～2mm。鉴于循环水系统运行的这些问题，发明单位经过研究，在钢渣热闷处理水循环系统中加入阻垢分散剂，分散水中难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢，以解决系统的结垢问题。其中该阻垢分散剂由水处理领域常用的并在市场上即可获得的阻垢分散剂单体复配而成。

在阻垢处理过程中，发现当pH值大于12时，单纯阻垢分散剂的阻垢效率偏低，不能达到生产正常运行的要求，因此开发了低浓度下就能大幅提高阻垢分散剂的阻垢效率的阻垢分散增效剂。

发明内容

本发明用于高温高pH值循环冷却水中的阻垢分散增效剂，能够有效满足在高水温、高pH值（≥12）、饱和硬度条件下，对循环水系统的阻垢要求，并由GB/T16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定-碳酸钙沉积法》，对其对于阻垢分散的增效效果进行评价，具有良好的阻垢分散增效作用。

本发明用于高温高pH值循环水的阻垢分散增效剂的制备方法，首先由缩合反应合成有机多胺缩合物，形成增效剂主剂，主剂在酸性条件下与少量表面活性剂十二烷基酚聚氧乙烯醚复配后制得本发明的增效剂。该增效剂在50℃～90℃范围内、pH值≥12条件下的饱和硬度循环水有良好的阻垢分散增效作用，且用量少，并生产方便。产品合成温度在80℃以下，反应易于控制，基本没有三废排放。

本发明的一种用于高温高pH值循环水的阻垢分散增效剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）合成有机多胺缩合物；

（2）将合成的有机多胺缩合物复配混合表面活性剂制成所述阻垢分散增效剂。

其中，所述步骤（1）具体包括如下步骤：

(1a)将摩尔比为1：0.5-1.2：0.5-1.5:0.5-1.5的4-乙基-1,3-四氢噻唑-2-硫酮、甲醛、苯胺和六次甲基四胺加入乙醇溶液中，乙醇溶液的重量为4-乙基-1,3-四氢噻唑-2-硫酮、甲醛、苯胺和六次甲基四胺4种组分的总重量的1-1.5倍；

(1b)在步骤（1a）中得到的混合溶液中加入所述4种组分总重量5%-20%的盐酸作为催化剂，将加入所述盐酸的混合溶液加热到70-80℃进行回流反应25-70分钟；

（1c）将步骤（1b）中得到的混合溶液降温到28-35℃，然后在其中加入上述4种组分总重量15-25%的氯化苄，回流反应25-60分钟，然后冷却至室温。

其中，所述步骤（1b）中的温度为78℃，回流反应时间为40分钟；所述步骤（1c）中的温度30℃，回流反应时间为30分钟。