硅酸盐垢的控制与治理
一、硅酸盐垢的形成及危害
许多水源都含有一定量的SiO2，特别是地下水、沙质地区河水、油井采出污水等一般SiO2含量都较高，当水中还含有一定量的Ca2+、Mg2+等离子时，使用这种水源的设备（如锅炉、热交换器等）经过长时间运行，不可避免地出现硅酸盐垢。有些设备用水尽管经过了软化处理，使Ca2+、Mg2+的浓度降到了很低水平，但是由于设备中存在铁的腐蚀产物，这样就会形成NaFe(SiO3)2类型的硅酸盐垢。对于循环水体系，在水的重复利用过程中，随着水分的蒸发，水中的溶解盐类、悬浮固体及非挥发性有机物的浓度也随之逐渐增大，这样使得结垢更为频繁发生。
与其他垢一样，硅酸盐垢的存在会降低设备热效率，同时会堵塞管线，使流体阻力增大，增加运行成本，严重时会发生爆管事故，垢下腐蚀也不可避免地产生，严重影响生产和安全。另外，与常见的碳酸盐垢不同，硅酸盐垢具有自身的复杂性，比如硅酸盐垢往往与其他垢共同存在，硅酸盐垢更结实，附着更牢固等，这也使得硅酸盐垢的控制与治理更为困难。
二、硅酸盐垢的控制与治理
对硅酸盐垢的控制可以从源头着手，首先考虑如何预防、控制硅酸盐垢的产生。硅酸盐垢主要是通过水源中的SiO2与Ca2+、Mg2+等离子形成的，所以通过大幅度降低水源中上述物质的浓度将会有效控制硅酸盐垢的形成。对于SiO2可以采用石灰软化等化学法使二氧化硅凝结，从而降低原水中的SiO2含量，而对于Ca2+、Mg2+离子则可以通过在如水中投加苛性钠等方法使形成Ca(OH)2及Mg(OH)2沉淀而除去，也可以通过离子交换树脂降低Ca2+、Mg2+离子浓度。然而通过原水前处理的方法，并不能将SiO2及Ca2+、Mg2+离子彻底消除，原水进入设备后经过长期运行仍然可能产生硅酸盐垢。这时可以在体系中投加一定量的缓蚀阻垢剂，其中缓蚀剂的作用是防止系统腐蚀，降低Fe3+浓度，从而降低NaFe(SiO3)2类型垢的生成，同时恰当的使用缓蚀剂，使得即使有少量硅酸盐垢存在时，垢也不会导致严重的腐蚀危害，当然对于循环水系统，一般为偏中性体系，主要为氧腐蚀，可以通过先升高温度，将水中大部分的溶解氧除去，然后添加少量还原剂比如亚硫酸钠除去剩余的氧，然后再加入缓蚀剂，这样效果会更理想。而阻垢剂则可以直接预防硅酸盐垢的生成，我们曾经以马来酸酐、丙烯酸、次亚磷酸钠、氨基磺酸按照一定比例组成阻垢剂，获得了很好的阻垢效果。
对于已经严重结垢的设备或管道，必须经过酸洗或碱洗的方法除去硅酸垢，由于硅酸盐垢不易直接溶解于盐酸溶液中，通常采用的是用2％~3%的苛性钠溶液清洗，但是经过我们的研究确定的是使用复合酸清洗剂进行清洗，这主要是由于我们发现硅酸垢往往与其他垢同时存在，尽管苛性钠对清除硅酸垢效果显著，但是对其他垢层清除效果不理想，考虑到盐酸是常用的清洗剂，它能和多种水垢和腐蚀产物形成可溶性盐，对各种垢类均具有较高等溶解速率和溶解能力，而氟酸对去除硅酸盐垢具有特殊效能，即使在低温、低浓度条件下，仍具有较好等溶解能力。所以我们采用HCl+HF这种复合酸进行清洗，效果非常显著，除垢率接近100％，复合酸洗过程中，为了避免酸液对设备产生腐蚀，我们添加了自行研制的酸洗缓蚀剂，这种缓蚀剂是我们利用湖北某氨基酸厂的氨基酸废液通过添加硫脲、六亚甲基四胺等一些助剂制备而成的，缓蚀性能优良，并且丝毫不影响酸洗速度，另外具有抑制发泡的性能。如果在酸洗过程中加入一定的促进剂，则可以显著加速除垢速度，在我们的研究中曾经加入少量以硫代硫酸钠、柠檬酸钠、甘油等按一定比例组成的促进剂，效果十分显著。
三、方案框图
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2013年8月11日
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