硅酸鹽垢的控制與治理
一、硅酸鹽垢的形成及危害
許多水源都含有一定量的SiO2，特別是地下水、沙質地區河水、油井采出污水等一般SiO2含量都較高，當水中還含有一定量的Ca2+、Mg2+等離子時，使用這種水源的設備（如鍋爐、熱交換器等）經過長時間運行，不可避免地出現硅酸鹽垢。有些設備用水盡管經過了軟化處理，使Ca2+、Mg2+的濃度降到了很低水平，但是由于設備中存在鐵的腐蝕產物，這樣就會形成NaFe(SiO3)2類型的硅酸鹽垢。對于循環水體系，在水的重復利用過程中，隨著水分的蒸發，水中的溶解鹽類、懸浮固體及非揮發性有機物的濃度也隨之逐漸增大，這樣使得結垢更為頻繁發生。
與其他垢一樣，硅酸鹽垢的存在會降低設備熱效率，同時會堵塞管線，使流體阻力增大，增加運行成本，嚴重時會發生爆管事故，垢下腐蝕也不可避免地產生，嚴重影響生產和安全。另外，與常見的碳酸鹽垢不同，硅酸鹽垢具有自身的復雜性，比如硅酸鹽垢往往與其他垢共同存在，硅酸鹽垢更結實，附著更牢固等，這也使得硅酸鹽垢的控制與治理更為困難。
二、硅酸鹽垢的控制與治理
對硅酸鹽垢的控制可以從源頭著手，首先考慮如何預防、控制硅酸鹽垢的產生。硅酸鹽垢主要是通過水源中的SiO2與Ca2+、Mg2+等離子形成的，所以通過大幅度降低水源中上述物質的濃度將會有效控制硅酸鹽垢的形成。對于SiO2可以采用石灰軟化等化學法使二氧化硅凝結，從而降低原水中的SiO2含量，而對于Ca2+、Mg2+離子則可以通過在如水中投加苛性鈉等方法使形成Ca(OH)2及Mg(OH)2沉淀而除去，也可以通過離子交換樹脂降低Ca2+、Mg2+離子濃度。然而通過原水前處理的方法，并不能將SiO2及Ca2+、Mg2+離子徹底消除，原水進入設備后經過長期運行仍然可能產生硅酸鹽垢。這時可以在體系中投加一定量的緩蝕阻垢劑，其中緩蝕劑的作用是防止系統腐蝕，降低Fe3+濃度，從而降低NaFe(SiO3)2類型垢的生成，同時恰當的使用緩蝕劑，使得即使有少量硅酸鹽垢存在時，垢也不會導致嚴重的腐蝕危害，當然對于循環水系統，一般為偏中性體系，主要為氧腐蝕，可以通過先升高溫度，將水中大部分的溶解氧除去，然后添加少量還原劑比如亞硫酸鈉除去剩余的氧，然后再加入緩蝕劑，這樣效果會更理想。而阻垢劑則可以直接預防硅酸鹽垢的生成，我們曾經以馬來酸酐、丙烯酸、次亞磷酸鈉、氨基磺酸按照一定比例組成阻垢劑，獲得了很好的阻垢效果。
對于已經嚴重結垢的設備或管道，必須經過酸洗或堿洗的方法除去硅酸垢，由于硅酸鹽垢不易直接溶解于鹽酸溶液中，通常采用的是用2％~3%的苛性鈉溶液清洗，但是經過我們的研究確定的是使用復合酸清洗劑進行清洗，這主要是由于我們發現硅酸垢往往與其他垢同時存在，盡管苛性鈉對清除硅酸垢效果顯著，但是對其他垢層清除效果不理想，考慮到鹽酸是常用的清洗劑，它能和多種水垢和腐蝕產物形成可溶性鹽，對各種垢類均具有較高等溶解速率和溶解能力，而氟酸對去除硅酸鹽垢具有特殊效能，即使在低溫、低濃度條件下，仍具有較好等溶解能力。所以我們采用HCl+HF這種復合酸進行清洗，效果非常顯著，除垢率接近100％，復合酸洗過程中，為了避免酸液對設備產生腐蝕，我們添加了自行研制的酸洗緩蝕劑，這種緩蝕劑是我們利用湖北某氨基酸廠的氨基酸廢液通過添加硫脲、六亞甲基四胺等一些助劑制備而成的，緩蝕性能優良，并且絲毫不影響酸洗速度，另外具有抑制發泡的性能。如果在酸洗過程中加入一定的促進劑，則可以顯著加速除垢速度，在我們的研究中曾經加入少量以硫代硫酸鈉、檸檬酸鈉、甘油等按一定比例組成的促進劑，效果十分顯著。
三、方案框圖
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2013年8月11日
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