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環保杠桿撬動新型融雪劑發展進程

放大字體  縮小字體 發布日期:2010-11-11  來源:中國混凝土網  作者:中國工控網
核心提示:環保杠桿撬動新型融雪劑發展進程
     南京工業大學理學院周忠海,2008年我國南方地區遭遇重大冰雪災害.雪災期間,交通部僅在京珠高速公路湖南、廣東結冰路段就噴灑了5000多噸融雪鹽.此外,中部地區的武漢市和河南省也都分別拋撒了3000和4300余噸融雪劑……據相關研究表明,融雪鹽可使意外傷害事故降低88.3%,這也是各國面對大雪和路面結冰狀況多選擇融雪劑除雪的最重要原因。但是雪災過后,大雪“后遺癥”很快就凸現出來:飲用水污染、道路與橋梁金屬部件被嚴重腐蝕、道旁樹木與綠化帶出現枯萎發黃……各種問題接踵而至。由于不少城市融雪劑的播撒大多由人工完成,在數量控制方面較為隨意,選擇的品種仍多為成本低廉的工業鹽,由此導致各種環境問題也就不足為奇。所以,正確選擇和科學使用融雪劑需要引起公眾的足夠重視。
   
       目前,國內外融雪劑的發展歷程大致經歷了氯鹽型、非氯鹽型(無機或有機鹽、胺、醇)以及氯鹽與非氯鹽混合型等三個階段。氯鹽型融雪劑主要包括氯化鈉、氯化鈣氯化鎂及其與防腐阻銹劑的混合物。氯化鈉是目前被普遍使用的道路融雪劑具有融雪速度快、成本低等特點。但其溶角時吸熱、腐蝕性強,施用后對土壤、水和植被都有嚴重的負面影響。加拿大溫莎大學科研人員研究表明:氯化鈉與一定比例的磷酸鹽混合,作為融雪劑同樣具有高效和經濟性但其對建筑材料和土壤植被仍具有一定負西影響。氯化鈣也被稱為熱鹽,通常在極低的溫度下使用。其優點是溶解時放熱,尤其是無水氯化鈣,熔解熱大,融雪效果明顯。但不足的是,一般工業用氯化鈣純度不高,質量分數僅為70%左右,為達到較好的融雪效果,必須通過煅燒脫去結晶水,且在貯存時必須與空氣隔絕,因此其制造與貯存成本較高。此外,使用結果證明,氯化鈣同樣存在腐蝕性,對環境的負面影響僅比氯化鈉略輕。
  

       鄭州大學王小光等科研人員研究發現:不同氯鹽的混合具有冰點降低的加和效應。在此基礎上,他們又以冰點降低理論、金屬防腐理論、植物傷害機理為依據,研制出了以氯化鈣和氯化鎂為主要成分的PSA系列融雪劑。鄭州大學的許秀成教授等提出新型“環境友好、作物營養型融雪劑”概念,設計開發出了環境友好、作物營養型融雪劑“KCI-MgCl2-Lux”。(Lux是一種由尿素及親水型表面活性劑以及硝酸鹽等所組成的低熔點、高滲透性的“樂喜復合物”),實驗結果表明。該融雪劑符合北京市關于環保型融雪劑的規定標準,且在價格上具有一定的優勢。

  非氯鹽型“百花齊放”

  1)醋酸鹽類融雪劑20世紀80年代末90年代初,美國DOT公司研制出了CMA(醋酸鈣鎂鹽)融雪劑,其原料來自城市垃圾中的纖維素廢物和含碳酸鎂的石灰石。CMA為固體,與氯化鈉的使用方法相同,優點是對環境無害,不影響動植物生長,對金屬的腐蝕性較小,對混凝土無破壞性。然而,CMA固體顆粒小、密度低,操作時易產生粉塵,撒播時容易被吹出路面,此外,CMA較高的成本也限制了其大規模使用。此后,美國的Gancy A.B.在CMA融雪劑的基礎上研制出了限制鎂含量的醋酸鈣系列融雪劑。1992年德國赫徹斯特股份公司研發出了一種融雪劑,并申請專利,其主要組成為15%~70%(質量分數)的乙酸鉀、乙酸鈉或兩者的混合物。

  (2)利用造紙廢液生產復合融雪劑國外科研人員利用造紙廢液生產出了LMWBL復合融雪劑,其原料來源于牛皮紙漿生產過程中產生的黑色液體,該液體富含碳酸鈉、多種有機酸鹽以及由木質纖維素衍生物所構成的復雜混合物。此融雪劑的冰點為-37℃,是一種適用于高寒地區的無氯融雪除冰劑。

  (3)利用糧食作物生產融雪劑,美國內布拉斯加大學科研人員報道了一種以高粱為原料,利用高壓反應器制取乙酰丙酸的方法.后者可被轉化為環境友好型道路融雪劑。其生產過程分為兩個階段:首先,高粱(谷粒中主要含淀粉)在強酸條件下,淀粉中的戊糖和己糖被轉化成呋喃衍生物,經過高溫(>2000(])分解,其可被進一步降解為乙酰丙酸,乙酰丙酸與碳酸鹽反應生成對應的有機鹽,進而充當融雪劑。此方法具有一定的環保和經濟性。此外,我國交通部項目“公路除雪及安全技術”也對環保型融雪劑進行了一定程度的開發,研究人員提出了采用玉米秸稈等原料生產環保型融雪劑新方法。

  (4)利用酒生產的副產物生產融雪劑。張天德(專利號:1611561)利用酒生產中的副產物--液體甲基葡萄糖甙為主要原料,將酒精糟或糟液、廢紙漿與天然碳酸鈣礦粉、硅石粉等混合,發明出了一種無毒無腐蝕的環保型融雪劑,其活性成分是在發酵期間沉積下來的可溶物。此外,來自美國紐約州和加利福利亞州的科研人員(USPatent:7045076)發明了一種新型防腐蝕型融雪劑,其原料采用的是酒副產物釀造濃縮液、蒸餾濃縮液和濃縮玉米漿。

  (5)利用酯、糖副產物生產融雪劑我國科研人員(專利號:1600830)以甲基葡萄糖甙母液為主要原料,經脫醇、脫色精制,再配以二乙二醇或三乙二醇等,經混合攪拌配制成一種環保型融雪劑。美國肯塔基州喬治敦的科研人員(US Patent:6416684)利用糖蜜脫糖加工過程中的廢棄物發明了一種新型融雪劑,此類融雪產品利用廢棄物有效解決了成本和環境污染,但是其融雪效果一般,與傳統的鹽類融雪劑相比有明顯不足,在生產上也相對復雜,故并未被廣泛應用。

  (6)其他非氯鹽類融雪劑,中國科學院海洋研究所與青島市市政養護管理處聯合開發出了一種名為“衛生變色化雪凈”的新型融雪劑,其主要成分是部分海洋和陸地植物的提取液。河北工業大學和河北省宣大高速公路管理處共同研制出一種“無腐蝕復合融雪劑”產品,其生產及使用過程環保無害、工藝新穎、性價比高。來自美國密歇根的Kris A.等科研人員(USPatent:6287480),配置出了一種低腐蝕性的融雪劑.其主要組成為三水琥珀酸鉀、三水琥珀酸銨、三水琥珀酸鈉,一般以單一組分或混合組成,由于其成本相對較高,并未廣泛使用。位于北海道的日本油脂公司開發出了以甘油和醋酸為主要成分的新型融雪劑,該融雪劑凝固點低,由于低溫下甘油的粘稠性增大,施撒后作用時間長。

  混合型 各取優勢,(1)氯化物和非氯化物混合型,瑞典國家公路交通研究院科研人員結合氯化鈉與CMA的優點,將兩者按照一定比例混合,制成了一種新型融雪劑,雖然在成本和腐蝕性方面得到了進步,但是其溶解性存在不足。天津渤海化工有限責任公司天津堿廠的韓春蘭等(專利號:1417283)采用氯化鈣、尿素、重過磷酸鈣、硫脲、葡萄糖酸鈉等原料研制出一種新型復合融雪劑,它對碳鋼的腐蝕破壞較小,并具有吸水放熱,冰點低,對環境影響小,融雪效率高等特點.(2)氯化物、緩蝕劑(阻銹劑)和非氯化物混合型天津市昌昊化工股份合作公司李臻等人(專利號:1488703)發明了一種由氯化鎂和氯化鈉兩種物質或氯化鎂、氯化鈉和硫酸鎂三種物質組成的復合型防銹融雪劑,原料來自化工廠制溴廢液和副產工業鹽或高低溫鹽,并加入了具有防銹作用的偏硅酸鈉,意圖減少施用過程中對道路和建筑的破壞;蘭州金陵石化有限責任公司的王國強等(專利號:1594486)發明了一種以氯化鈣為主料,尿素、亞硝酸鈉、硫酸鉀為輔助原料的混合型融雪劑,此融雪產品對環境影響較小,融雪效率高,并且含有植物生長所需的營養元素,具有較好的推廣前景。

  雖然融雪劑產品種類繁多,性質各不相同,但是在使用過程中通常以成本為首要考量因素,所以具備高效率和低腐蝕特點的產品,往往由于生產成本較高,限制了其廣泛使用,所以,今后環保高效價廉的融雪劑產品開發和生產過程優化仍將是產業發展的核心問題。焦爐氣甲烷化制合成天然氣具備工西南化工研究設計院研究完成的“焦爐氣甲烷化制合成天然氣技術”通過鑒定。這標志著我國焦爐氣甲烷化制合成天然氣關鍵技術獲重大突破,并完全具備工業化條件。該項目產業化后,可開辟焦爐氣高效利用新途徑,不僅能以‘化’帶‘焦’,帶動焦化和能源產業技術進步,還能解決焦爐氣排放造成的環境污染和資源浪費問題。 

       我國是目前世界最大的焦炭生產、消費和出口國,有大、中、小型焦化企業2000多家。其中.1/3產能在鋼鐵聯合企業,2/3在獨立焦化企業。獨立焦化企業每年副產焦爐氣891億ms,除回爐加熱自用、民用和生產合成氨或甲醇外,每年放散的焦爐氣約200億m。,其熱值超過“西氣東輸”一期工程的天然氣熱值,既污染環境,又造成能源的巨大浪費。為此,西南院的科技人員先后完成了該項目的小試、模試和1000m3/h焦爐氣規模的中試,對焦爐氣的凈化一甲烷化一分離系統進行了集成與開發,申報了4項發明專利。專家認為,該技術成果主要有四大創新點:催化劑同時具備完成甲烷化、脫氧和多碳烴轉化三個功能;多級串聯、氣體循環、蒸汽回收等甲烷化工藝流設備和防止催化劑中毒;實現了焦爐氣凈化、甲烷化以及變壓吸附氣體分離成套技術的集成創新,在制合成天然氣的同時還可得到99.99%的氫。專家預測,100萬t/a的焦化裝置副產的焦爐氣甲烷化后,可產生10304萬m3/a壓縮天然氣。根據周邊情況還可副產99.99%以上的氫,并副產5.8萬t蒸汽,年產值可達1.75億元。我國每年若回收200億m3焦爐氣,可得到70億~80億m3,壓縮天然氣。相當于520萬-590萬t汽油。 
 
 
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