本發(fā)明涉及一種合金材料，特別是涉及一種用阻垢的銅鎳釩觸媒合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)和民用冷卻循環(huán)系統(tǒng)、工業(yè)和民用熱水鍋爐、熱交換器和冷凝器、熱電廠等領(lǐng)域，在設(shè)備和管道內(nèi)部經(jīng)常受水垢的困擾，結(jié)垢往往使得管道堵塞、設(shè)備熱效率降低，甚者發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)事故，而傳統(tǒng)的物理清除法、化學(xué)清除法等，除垢效率低、對(duì)設(shè)備、本體管道有損傷，還伴隨著環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。各行業(yè)都在尋找一種更為節(jié)能、環(huán)保、有效的阻垢、除垢產(chǎn)品。
從循環(huán)管道中采集到的垢樣主要為各種無機(jī)物，水垢主要由碳酸鹽和硫酸鹽組成，典型的有碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂等。這種垢的形成一般會(huì)經(jīng)歷成核長(zhǎng)大的過程，先是少量垢核心在管道表面形成、附著，然后更多的其它成垢化合物在這些核心周圍聚集，成為更大的垢團(tuán)。對(duì)于水垢而言，結(jié)垢的首要因素就是溶解度處于過飽和狀態(tài)。過飽和濃度除了與溶解度有關(guān)外，還受熱力學(xué)、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)等諸多因素的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用阻垢的銅鎳釩觸媒合金，并公開其制備方法，這種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金在不改變?nèi)芤夯瘜W(xué)成分的前提下，使所接觸流體的靜電動(dòng)勢(shì)發(fā)生改變，通過觸媒材料改變流體靜電位，使流體產(chǎn)生極化現(xiàn)象，加快流體中水垢形成化學(xué)反應(yīng)的速度，使鈣鎂離子在較低濃度下即可形成水垢結(jié)晶，在流體中形成水垢懸浮物和顆粒，通過流體沖刷到冷卻水池中沉淀，并能使已在管壁沉積的垢逐漸脫落，達(dá)到防垢、除垢的功能。
本發(fā)明提供的一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其特征是：它包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九種金屬元素，各組分重量百分比為Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于總重量的45％，并且重量比滿足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，各組分金屬經(jīng)熔煉合成為α433面心晶體。
本發(fā)明提供的一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其特征是：它的制備方法如下：熔煉前先將木炭應(yīng)裝入密封的烘箱內(nèi)，在不低于800℃溫度下烘烤4h，待用時(shí)要注意防潮；稻草灰應(yīng)研碎成粉末狀，除去水分，徹底烘干，待用時(shí)也要注意防潮；將覆蓋劑干燥并去除其中的雜物；先將坩堝預(yù)熱至暗紅色，并在其底部加入20-40cm厚木炭；加入純銅，迅速升溫熔化后再加人回爐料，同時(shí)補(bǔ)加木炭，以保證合金液面不暴露在空氣中；回爐料熔化后，按重量百分比為Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，依次加入鎳、釩、鋅、錫、鉛、鋁、銻、錳，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于總重量的45％，并且重量比滿足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，Al∶V∶Sb∶Mn＝1∶(4.5～8.6)∶(1.2～3.5)∶(1.2～3.5)前一種金屬爐料完全熔化后，再加入下一種金屬，并不斷攪拌合金液；調(diào)整合金液溫度在1100～1150℃；出爐打渣，再加磷銅，進(jìn)行脫氧，均勻攪拌，并在合金液表面上撒一層稻草灰，調(diào)整合金液至工藝要求的1130～1180℃溫度后，迅速出爐澆注。
有益效果：本發(fā)明所述的配方和制備方法所獲得的銅鎳釩觸媒合金為α433面心晶體。它在不改變流體化學(xué)成分前提下，應(yīng)用先進(jìn)的弱電復(fù)合阻垢機(jī)理，阻止水垢的生成，并具有很強(qiáng)的溶解水垢能力。運(yùn)行過程不需要額外維護(hù)，無磁無電，不需要外加電源。當(dāng)流體中含有過量的自由電子時(shí)，垢鹽更易產(chǎn)生晶核，在溶液中形成垢鹽的懸浮物和顆粒，并在系統(tǒng)冷卻水池中沉積，從而減少系統(tǒng)中垢鹽的含量，產(chǎn)生一定溶垢效應(yīng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九種金屬元素，各組分重量百分比為Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于總重量的45％，并且重量比滿足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，各組分金屬經(jīng)熔煉合成為α433面心晶體。
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其制備方法如下：熔煉前先將木炭應(yīng)裝入密封的烘箱內(nèi)，在不低于800℃溫度下烘烤4h，待用時(shí)要注意防潮；稻草灰應(yīng)研碎成粉末狀，除去水分，徹底烘干，待用時(shí)也要注意防潮；將覆蓋劑干燥并去除其中的雜物；先將坩堝預(yù)熱至暗紅色，并在其底部加入20-40cm厚木炭；加入純銅，迅速升溫熔化后再加人回爐料，同時(shí)補(bǔ)加木炭，以保證合金液面不暴露在空氣中；回爐料熔化后，按重量百分比為Cu：55％～60％、Ni：10％～14％、V：0.4％～0.6％、Zn：16％～18％、Sn：3％～3.5％、Pb：10％～12％、Al：0.05％～0.1％、Sb：0.1％～0.2％、Mn：0.1％～0.2％，依次加入鎳、釩、鋅、錫、鉛、鋁、銻、錳，其中主要元素Sn、Ni、Zn、Pb的重量之和不大于總重量的45％，并且重量比滿足Sn∶Ni∶Zn∶Pb＝1∶(3.8～4.2)∶(5.0～5.5)∶(3.0～3.5)，Al∶V∶Sb∶Mn＝1∶(4.5～8.6)∶(1.2～3.5)∶(1.2～3.5)前一種金屬爐料完全熔化后，再加入下一種金屬，并不斷攪拌合金液；調(diào)整合金液溫度在1100～1150℃；出爐打渣，再加磷銅，進(jìn)行脫氧，均勻攪拌，并在合金液表面上撒一層稻草灰，調(diào)整合金液至工藝要求的1130～1180℃溫度后，迅速出爐澆注。
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金的制備方法中的磷銅為爐料重量的0.1％。
這種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金在不改變?nèi)芤夯瘜W(xué)成分的前提下，使所接觸流體的靜電動(dòng)勢(shì)發(fā)生改變，通過觸媒材料改變流體靜電位，使流體產(chǎn)生極化現(xiàn)象，加快流體中水垢形成化學(xué)反應(yīng)的速度，使鈣鎂離子在較低濃度下即可形成水垢結(jié)晶，在流體中形成水垢懸浮物和顆粒，通過流體沖刷到冷卻水池中沉淀，并能使已在管壁沉積的垢逐漸脫落，達(dá)到防垢、除垢的功能。
實(shí)施例1：
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九種金屬元素，各組分重量百分比為Cu：56％、Ni：12％、V：0.5％、Zn：16％、Sn：3.3％、Pb：11.8％、Al：0.07％、Sb：0.18％、Mn：余量。
將所述的銅鎳釩觸媒合金其磨成粉后裝于某一水處理系統(tǒng)的催化劑容器內(nèi)，在進(jìn)、出口處分別取樣檢測(cè)，水流量為2000m3/天，檢測(cè)結(jié)果如表1所示：
表1
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示：由于合金的電化學(xué)作用，Mg2+、Ca2+、SO42-和CO32-等易成垢離子的濃度均有上升，上升幅度在30％以上，表明水質(zhì)中不溶性的或微溶性的鹽類的溶解能力有提高，即具有較好的防垢除垢功能。
實(shí)施例2：
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九種金屬元素，各組分重量百分比為Cu：57％、Ni：11％、V：0.57％、Zn：17％、Sn：3.3％、Pb：10.8％、Al：0.08％、Sb：0.1％、Mn：0.15％。
將所述的銅鎳釩觸媒合金其磨成粉后裝于某一水處理系統(tǒng)的催化劑容器內(nèi)，在進(jìn)、出口處分別取樣檢測(cè)，水流量為2000m3/天，檢測(cè)結(jié)果如表2所示：
表2：
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示：由于合金的電化學(xué)作用，Mg2+、Ca2+、SO42-和CO32-等易成垢離子的濃度均有上升，上升幅度在30％以上，表明水質(zhì)中不溶性的或微溶性的鹽類的溶解能力有提高，即具有較好的防垢除垢功能。
實(shí)施例3：
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九種金屬元素，各組分重量百分比為Cu：57％、Ni：12.2％、V：0.5％、Zn：16.5％、Sn：3.2％、Pb：10.2％、Al：0.08％、Sb：0.17％、Mn：0.15％。
將所述的銅鎳釩觸媒合金其磨成粉后裝于某一水處理系統(tǒng)的催化劑容器內(nèi)，在進(jìn)、出口處分別取樣檢測(cè)，水流量為2000m3/天，檢測(cè)結(jié)果如表3所示：
表3：
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示：由于合金的電化學(xué)作用，Mg2+、Ca2+、SO42-和C032-等易成垢離子的濃度均有上升，上升幅度在30％以上，表明水質(zhì)中不溶性的或微溶性的鹽類的溶解能力有提高，即具有較好的防垢除垢功能。
實(shí)施例4：
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九種金屬元素，各組分重量百分比為Cu：58％、Ni：10％、V：0.5％、Zn：16.8％、Sn：3.4％、Pb：10.9％、Al：0.08％、Sb：0.15％、Mn：0.17％。
將所述的銅鎳釩觸媒合金其磨成粉后裝于某一水處理系統(tǒng)的催化劑容器內(nèi)，在進(jìn)、出口處分別取樣檢測(cè)，水流量為2000m3/天，檢測(cè)結(jié)果如表4所示：
表4：
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示：由于合金的電化學(xué)作用，Mg2+、Ca2+、SO42-和CO32-等易成垢離子的濃度均有上升，上升幅度在30％以上，表明水質(zhì)中不溶性的或微溶性的鹽類的溶解能力有提高，即具有較好的防垢除垢功能。
實(shí)施例5：
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種用于阻垢的銅鎳釩觸媒合金，其包括Cu、Ni、V、Zn、Sn、Pb、Al、Sb、Mn九種金屬元素，各組分重量百分比為Cu：59％、Ni：10％、V：0.4％、Zn：16.5％、Sn：3.2％、Pb：10.5％、Al：0.08％、Sb：0.15％、Mn：0.17％。
將所述的銅鎳釩觸媒合金其磨成粉后裝于某一水處理系統(tǒng)的催化劑容器內(nèi)，在進(jìn)、出口處分別取樣檢測(cè)，水流量為2000m3/天，檢測(cè)結(jié)果如表5所示：
表5：
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示：由于合金的電化學(xué)作用，Mg2+、Ca2+、SO42-和CO32-等易成垢離子的濃度均有上升，上升幅度在30％以上，表明水質(zhì)中不溶性的或微溶性的鹽類的溶解能力有提高，即具有較好的防垢除垢功能。
本發(fā)明所述的配方和制備方法所獲得的銅鎳釩觸媒合金為α433面心晶體。它在不改變流體化學(xué)成分前提下，應(yīng)用先進(jìn)的弱電復(fù)合阻垢機(jī)理，阻止水垢的生成，并具有很強(qiáng)的溶解水垢能力。運(yùn)行過程不需要額外維護(hù)，無磁無電，不需要外加電源。當(dāng)流體中含有過量的自由電子時(shí)，垢鹽更易產(chǎn)生晶核，在溶液中形成垢鹽的懸浮物和顆粒，并在系統(tǒng)冷卻水池中沉積，從而減少系統(tǒng)中垢鹽的含量，產(chǎn)生一定溶垢效應(yīng)。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。