摘要：防冻液是用于散装颗粒货物冬季运输防冻的有效手段，但喷洒在列车帮底的防冻液因挥发或重力导致其流失，结果使列车帮底出现冻煤现象。通过大量试验，本文介绍了防冻液的防冻原理，及挂壁防冻液的技术指标。并介绍了挂壁防冻液在平朔外运煤列车的应用效果和经济效益。
关键词：防冻液；冰点；粘度；冻煤
冬季铁路运输的煤炭和矿粉等散装颗粒物在车厢内易冻结，给冬季运输和卸车带来极大的困难，严重影响车辆周转，也给铁路、煤矿、港口和煤炭用户造成巨大经济损失。使用化学防冻液对解决冬季运输煤炭或颗粒状货物冻车问题十分有效。但由于防冻液本身的流体性质和受煤中所含水分的稀释，喷洒在车壁上的防冻液容易流失，造成列车帮底冻煤，卸车不完全，严重时需人工等其他方式处理，给卸车造成一定的麻烦。
因此，2012年12月油脂厂与平朔洗选中心合作，研制了一种挂壁防冻液。并在平朔外运煤列车试用两个月，不仅防冻效果明显，而且给平朔带来了巨大的经济效益。
1 防冻液发展现状
煤用防冻液使用方便、不受地区、场所的限制，具有能耗少、见效快等优点，已成为含水颗粒货物冬季运输防冻的重要手段。随着防冻液需求的增加，防冻液生产厂家也不断增多，但产品性能相差较大。
国内外关于防冻液的研究很多。中国于20世纪80年代初开始研制煤用防冻液，目前已研制成功SRA991、IMA901、IMA902等多种型号的防冻液，当气温在-15℃～-20℃时冻煤列车翻车自如，也可用螺旋卸煤机卸煤。根据防冻液组成成分可将其分为有机型和无机型两大类。从矿用煤炭防冻液的使用成本来讲，无机型防冻液成本较低，更有市场优势，市面上也多以该类产品为主。生产中该类产品也更侧重于配液后的冰点和防锈性能两个方面，具有自身特点。
2 挂壁型防冻液介绍
挂壁防冻液采用水溶性网状高分子材料，添加水溶性的油性材料和必要的无机盐复配而成。经雾化后喷洒到车厢壁上的可溶性油珠，以其高粘度和网状油性特点粘附于车壁，并能很好的隔离与其相邻的煤中所含的水分，从而起到防止车厢壁上冻煤。
2.1防冻液的防冻原理
化学防冻液本身具有较低的冰点，可作为水的冰点调节剂。防冻液与水接触时，通过改变冰的晶体结构，使冰晶的分子间结合力大大减弱，强度降低，从而起到防冻作用。化学防冻液就是以少量的化学物质加入到含水煤或颗粒状货物中，使其中水的冰点降低，在一般的低温环境下不会结冰，即使在较低的温度下结冰，但由于其冰晶的结构已发生了变化，冻结强度很弱，冻结物用较小外力就能破碎。
2.2挂壁防冻液的技术指标
根据山西省产品质量监督检验所的检验结果，挂壁防冻液的各项技术指标完全达到中华人民共和国铁道行业标准TB/T 3208-2008的相关要求。其主要技术指标如下表。
2.3挂壁防冻液性能测试
（1）防冻液对煤质的影响。煤炭科学研究院对煤炭加防冻液前后的煤质变化进行了检验。检验结果表明，在煤炭中加入防冻液对煤质没有影响。
（2）防冻液对人体的影响。北京市疾病预防控制中心用防冻液对家兔进行急性皮肤刺激性试验，未出现异常反应，未见除皮肤外其他毒性体征，结论为无刺激性。由此可见，人体接触防冻液无毒性。
（3）防冻液对环境的影响。铁道部产品质量监督检验中心安全卫生检验站对防冻液中重金属铅、砷、汞、镉、铬的含量进行了检验。检验结果均小于国家污水排放标准和农田灌溉水质标准，对环境无污染。
（4）防冻液冻结强度。防冻液对不同颗粒状的含水固体物品(如精矿粉、粉煤)具有降低冻结强度的效果，并随防冻液加入量的增大冻结强度降低。
3 试验研究
研究试验表明，能改变冰晶结构和降低冰点的化学物质很多。从应用效果、用量和经济的角度选择了有机物和无机物，根据协同作用机理以丙三醇为主要原料加无机盐复配成一种挂壁防冻液，并于现生产的乙二醇型防冻液做了对比试验。
3.1模拟挂壁试验
选取两块面积相等的铁板模拟车壁，参考选煤厂的喷洒量，将乙二醇型防冻液和挂壁防冻液同时等量喷洒在铁板上，记录环境温度、试验持续时间、挂壁量等数据，观察挂壁和防冻情况。
3.1.1.试验环境
试验地点：宇辰公司润滑油厂质检中心外（室外环境）
试验时间：2012年12月14日～15日
环境温度：12月14日（-17℃～-10℃）
12月15日（-18℃～-9℃）
3.1.2.试验现象及结论
（一）、在相同面积的铁板，喷洒相同量的挂壁防冻液和现生产防冻液，喷完10min后，现生产的防冻液挂壁47%，挂壁防冻液挂壁69%。对比说明挂壁防冻液的挂壁效果优于现生产的防冻液。其直接原因在于，挂壁防冻液的粘度大（约为现生产的防冻液的3倍），不易流失。
（二）、在试验中，喷洒现生产防冻液的铁板半小时后局部变干（流失和挥发所致），一小时后，铁板上的防冻液有效成分几乎全部挥发，而挂壁防冻液是由水溶性高分子化合物与无机盐复合而成，冰点极低，不易挥发，有效成分可以长时间保留。
3.2外运煤列车喷洒试验
从2012年1月开始，挂壁防冻液开始在平朔外运煤列车上喷洒试用，持续观察记录两个月。2012年1月13、14日对三列平朔外运煤列车的车厢帮底喷洒挂壁防冻液，一列作为对比车次，仍喷洒乙二醇型防冻液，发往秦皇岛港口和京唐港港口，卸车时现场观察冻车情况，记录当地气温，列车毛重、净重和皮重等数据。
3.2.1.试验相关数据及结论
从试验现象及记录数据可以看出，新研制的防冻液在挂壁及防止列车帮底冻煤方面效果突出。
根据两个月的试验观察，发现挂壁防冻液冰点低、粘附力强、性能稳定，能够很好的防止列车帮底冻煤，减少煤炭损失，有时甚至出现涨吨现象。统计数据如下表：
4 经济效益分析
为说明使用挂壁防冻液给公司带来的经济效益，从选煤厂统计了2012年和2012年1、2月份到港煤的盈亏吨数。如下表：
从上表的统计数据来看，挂壁防冻液的使用极大的改善了平朔运煤列车亏吨现象。使平朔公司的亏吨数由2012年1、2月份的21.9万吨降低到2012年1、2月份的8.7万吨，减少损失13.2万吨。外运煤按2012年冬季的平均价500元/吨计算，仅2012年的1、2月份减少经济损失6600万元，若加上清理煤车的人工费、占道费等罚款费用，则减少的经济损失远大于此。
5 结论
通过对挂壁防冻液的技术指标检测和两个月的连续试验，可以看出，对平朔外运煤喷洒挂壁防冻液能够很好的解决列车帮底冻煤现象，提高列车的运转周期，更重要的是每年可为公司减少近1亿元的经济损失。希望加大推广力度，在平朔各个选煤厂均使用挂壁防冻液，为公司煤炭顺利外运和节约成本做贡献。
参考文献:
[1] 王勇，唐晓东，防冻液的使用检测[J]．工程机械与维修,2004
[2] 胡艳霞。赵立仁，巍晓东．高效防冻液的应用研究[J]．国铁路,2006(10)
[3] 卢敦华，谢卫华等，防冻液的防腐性能研究[J]．腐蚀与防护,2003 (5):210-212
[4] 贾海筠，外运煤中防冻液最佳用量的探索[J]．2001
[5] 孙征，解决冻煤卸车的化学防冻剂[J]．铁道运输与经济1987 (7)：28-30．
论文作者:冯彦东,周进,刘晓光
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/29
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