препарат для зимней уборки городских и автомобильных дорог

Формула изобретения

Препарат для зимней уборки городских и автомобильных дорог, содержащий твердую смесь хлорида металла и фосфатной ингибирующей добавки, отличающийся тем, что в качестве фосфатной добавки он содержит двузамещенные фосфаты щелочных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид натрия - 97,5-98,5

Двузамещенные фосфаты щелочных металлов - Остальноел

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к препаратам, применяемым, в частности, для предотвращения и удаления снежноледяных покровов на дорогах.

Известен препарат для удаления снежноледяных покровов на основе хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, содержащий в качестве фосфатной ингибирующей добавки дигидроортофосфаты щелочноземельных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлориды щелочных и щелочноземельных металлов - 20-98

Дигидроортофосфаты щелочноземельных металлов - 0,1-12

Вода и инертные примеси (CaSО₄, SrSCO₄) - Остальное

(а.с.482488, МКи.2 С 09 К 3/18, заявл.26.11.71, опубл.25.09.76, Б.И. 35) (1).

Недостатком препарата является его высокая коррозионная активность по отношению к металлам. Так, в случае использования твердой смеси компонентов (пример 1) вследствие значительно более низкой скорости растворения дигидроортофосфатов щелочноземельных металлов по сравнению с хлоридами металлов (табл. I) начало коррозии от попадания хлоридов на металлическую поверхность имеет место до образования пассивирующей пленки, образующейся за счет использования фосфатной ингибирующей добавки.

Кроме того, вследствие очень низкой растворимости дигидроортофосфата кальция (табл. II) введение его в препарат не оказывает существенного влияния на снижение угнетающего действия хлоридов металлов на растения (Справочник химика 2 ч., изд-во "Химия", Л., 1965 г., стр.146) (3).

В случае использования жидкого препарата (пример 3) за счет дополнительного количества воды, образующейся от таяния льда, концентрация ингибитора снизится до предела, когда его защитная функция практически перестает действовать. Как показали лабораторные исследования, при концентрации фосфатной добавки в смеси ниже 0,8% процесс коррозии идет активно, то есть не хватает ингибитора для пассивирования металлической поверхности.

Известен препарат для зимней уборки городских и автомобильных дорог, содержащий водный раствор хлорида металла и фосфатную добавку, отличающийся тем, что в качестве хлорида металла он содержит хлористый магний, а в качестве фосфатной добавки - суперфосфат или динатрийфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлористый магний - 20-40

Суперфосфат или динатрийфосфат - 0,6-0,2

Вода - Остальное

(а.с. 1249057, Мкл.4 С 09 К 3/18, заявл. 07.08.84, опубл. 07.08.86, Б.И. 29) (2).

Недостатком препарата является сравнительно высокая коррозионнная активность к металлическим поверхностям авто- и электротранспорта.

Как и все хлориды металлов, хлорид магния является активатором коррозии металлических поверхностей авто- и электротранспорта, причем в отличие от хлорида натрия, попадая на металлическую поверхность, образует кристаллы, под которыми начинается процесс коррозии. Кроме того, при использовании водного раствора происходит дополнительное разбавление и снижение концентрации фосфатной добавки в смеси "лед-соль". При содержании фосфатной добавки в смеси 0,8% и ниже, ее ингибирующее действие прекращается (табл.III).

Недостатком использования водных растворов является также тот факт, что вязкость таких растворов при температуре ниже ^oС в два-три раза выше, чем при 25-30^oС в условиях приготовления раствора. При попадании раствора на отдельные чистые ото льда и снега участки дорожного покрытия образуется скользкая "пленка", вследствие чего ухудшается сцепление с дорожным покрытием (Коррозия под действием теплоносителей, хладоагентов и рабочих тел. Химия, Л., 1988, с. 302-304) (4).

В качестве прототипа нами использован препарат по а.с. 482488 (вариант твердой смеси, пример 1).

Технической задачей заявляемого изобретения является снижение коррозионной активности препарата при одновременном уменьшении угнетающего действия на растения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что препарат, содержащий хлорид металла и фосфатную добавку в твердом виде, содержит в качестве фосфатной добавки двузамещенные фосфаты щелочных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид натрия - 97,5-99,2

Двузамещенные фосфаты щелочных металлов - Остальное

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. При использовании двузамещенных фосфатов щелочных металлов (динатрийфосфата, дикалийфосфата или их смеси в соотношении 1:1) пассивирование металлических поверхностей начинается сразу же при попадании на них солянофосфатной ледяной смеси, т.к. скорость растворения динатрийфосфата и дикалийфосфата выше, чем у хлорида натрия (табл.I). Это приводит к снижению коррозионной активности препарата. Попадание раствора на около- дорожные газоны позволяет за счет применения динатрийфосфата поддерживать содержание подвижных форм фосфора на среднем уровне, а при применении дикалийфосфата внести в почву еще один полезный компонент (калий), что в итоге снижает угнетающее воздействие на растения антигололедного препарата на основе хлорида натрия.

Испытания на коррозию проводились по стандартной методике на лабораторных стендовых установках и в промышленных условиях.

Готовили раствор препарата, по концентрации компонентов близкий к реальному после плавления снежно-ледяных образований на дорогах (исходя из норм расхода - 150 г препарата на 1 м² поверхности дороги). Образец погружался в приготовленный раствор на 6 часов, затем вынимался и сушился в течение 18 часов. Испытания велись 30 суток.

Второй режим испытаний состоял в смачивании образцов раствором в течение 30 сек с последующим высушиванием (1 час), при восьми циклах ежесуточно. Все испытания проводились параллельно при t=203^oC.

Кроме того, при проведении промышленного эксперимента на проспекте Славы Московского района Санкт-Петербурга на дорожном полотне около бордюра были установлены металлические щитки-пробники на контрольном и экспериментальном участках, которые после 3 месяцев испытаний были исследованы на подверженность коррозии.

Вещественный состав образцов изучался с помощью энергетического спектрометра LINK AN 10000/S85 (Великобритания), объединенного с РЭМ. Как показали результаты исследований, при применении в качестве ингибитора коррозии ДКФ и/или ДНФ уменьшается толщина окисляемой пленки (оксида железа) на металлических поверхностях на 40-50%. Ингибитор выполняет пассивирующую роль, замедляя процесс коррозии.

Пример 1. 1 т раствора хлористого магния (бишофита) состава, мас.%: MgCl₂ - 30, вода и инертные примеси - 70, смешивают с динатрийфосфатом (суперфосфатом) - 1,5%, что составляет 15 кг (5% от сухого вещества), и получают препарат, следующего состав, кг: MgCl₂ - 300; Na₂HPО₄ - 15; вода и инертные примеси - 685.

Пример 2. 1 т смеси хлоридов щелочно-земельных и щелочных металлов состава, вес. %: CaCl₂ - 40; NaCl - 50; вода - 10, смешивают с 70 кг двойного суперфосфата, содержащего дигидроортофосфат кальция в количестве 55,3 кг. Получают твердый продукт следующего состава, вес. %: CaCl₂ - 37; NaCl - 47; Ca(H₂PО₄)₂ - 5, вода и примеси - остальное.

Пример 3. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с динатрийфосфатом (ДНФ) в количестве 0,2%, что составляет 2 кг, и получают препарат, содержащий следующий состав, вес. %: поваренной соли - 99,8; ДНФ - 0,2.

Пример 4. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с динатрийфосфатом в количестве 0,5%, что составляет 5 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: техническая поваренная соль (ТПС) - 99,5; ДНФ - 0,5.

Пример 5. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 0,8% динатрийфосфата, что составляет 8 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: техническая поваренная соль - 99,2 и ДНФ - 0,8.

Пример 6. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 1,5% динатрийфосфата, что составляет 15 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: ТПС - 98,5; ДНФ - 1,5.

Пример 7. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 2,5% динатрийфосфата, что составляет 25 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: ТПС - 97,5 и ДНФ - 2,5.

Пример 8. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 3,5% динатрийфосфата, что составляет 35 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: ТПС - 96,5 и ДНФ - 3,5.

Пример 9. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 1% динатрийфосфата и 1% дикалийфосфата (ДКФ), что составляет соответственно по 10 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: ТПС - 98; ДНФ - 1 и ДКФ - 1.

Пример 10. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 0,8% дикалийфосфата, что составляет 8 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: ТПС - 99,2 и ДКФ - 0,8.

Пример 11. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 1,5% дикалийфосфата, что составляет 15 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: ТПС - 98,5 и ДКФ - 1,5.

Пример 12. 1 т технической поваренной соли (ТПС) смешивают с 2,5 дикалийфосфата, что составляет 25 кг, и получают препарат следующего состава, вес. %: ТПС - 97,5 и ДКФ - 2,5.

Результаты экспериментов представлены в табл.III.

Представленные в таблице результаты исследований и испытаний подтверждают предпосылки того, что применение твердых смесей предпочтительнее использования водных растворов, т.к. экономится расход фосфатной добавки и снижается стоимость антигололедного препарата.

Уменьшение содержания фосфатной добавки ниже 0,8% значительно снижает ее действие на металлические поверхности и приводит к увеличению поверхности коррозии.

При повышении содержания фосфатной добавки выше 2,5% повышается стоимость препарата, но скорость пассивации не повышается, т.к. количество ингибитора хватает для покрытия металлической поверхности фосфатной пленкой.

Применение дикалийфосфата позволяет повысить качество воздействия фосфатной добавки как пассиватора (т.к. калий сам является ингибитором, а в соединении с фосфатом повышается ингибирующее действие) и снизить угнетающее воздействие хлора на растения при попадании его в почву газонов, т.к. калий в подвижной форме является полезным компонентом, повышающим вегетацию и рост растений, кустарников и деревьев.

Применение динатрийфосфата и, особенно, дикалий-фосфата, имеющих рН щелочной, близкий к нейтральному (8-10), в сравнении с мононатрийфосфатом, двойным суперфосфатом, тринатрийфосфатом, имеющими или кислую, или резкощелочную среду, позволяет в сточных канализационных водах иметь рН, соответствующий предельно допустимым, установленным ГУП "Водоканал".