煤炭运输防冻剂与融雪剂标准技术指标对比分析

沈 栋

(1. 煤炭科学技术研究院有限公司，北京 100013；2. 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京 100013)

0 引 言

随着煤炭入洗率的逐步提高，经洗选后的精煤含有一定的水分，受煤种和洗选工艺影响则水分一般为6.5%～20%，在冬季铁路运输过程中会发生冻车现象，影响列车运输效率，故需喷洒防冻剂避免冻车的发生[1]。2008年，铁路行业标准TB/T 3208—2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》[2]发布实施，有效规范煤炭运输防冻剂产品的技术标准，为提高煤炭运输防冻剂产品的技术水平及规范应用起到积极的作用。随着近年煤炭行业发展的变化,对煤炭运输防冻剂及作业规范提出新的更高要求,特别是煤炭运输防冻剂对煤质指标(如氯元素、氮元素)的影响,现行煤炭运输防冻剂行业标准尚未考虑防冻剂组分对煤质的影响。

煤炭运输防冻剂与融雪剂的组分及性能要求较为相似，国内融雪剂标准体系经过近20多年的探索与实践，历经初版、再版已编制出一套较为完善的融雪剂技术标准体系。基于此，笔者开展了煤炭运输防冻剂与融雪剂标准对比分析，总结煤炭运输防冻剂与融雪剂标准具体技术指标的异同，以便为煤炭运输防冻剂标准的修订提供参考。

1 煤炭运输防冻剂与融雪剂标准体系

根据产品组分融雪剂主要分为氯化物和非氯化物两类。氯化物类的典型成分为氯化钠、氯化钙、氯化镁的一种或几种，非氯化物类成分包括醋酸钾、醋酸钠、甲酸钾、乙醇、乙二醇等[3-4]。煤炭运输防冻剂尚未对产品组分进行规定，但市面上主要为氯化物类，近些年也出现了对非氯化物类防冻剂的需求[5-6]，其典型的原材料及性能与融雪剂非常相似，其标准体系的技术指标可以相互借鉴。

1.1 融雪剂标准体系

2012年北京市质量监督局修订并发布了DB11/T 161—2012《融雪剂》[7]，相比DB11/T 161—2002，对碳钢腐蚀率提出更高的要求，规定碳钢腐蚀率≤0.11 mm/a，同时也规定了植物种子相对受害率、皮肤刺激性、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等技术要求。2015年我国交通运输部出台了交通运输行业标准JT/T 973—2015《路用非氯有机融雪剂》[8]，规定了氯化物质量分数不超过1.0%且乙醇和乙二醇质量分数不超过0.5% 的非氯有机融雪剂的技术要求。2017年国家标准GB/T 23851—2017《融雪剂》[9]在GB/T 23851—2009《道路除冰融雪剂》的基础上，结合北京市地方标准DB11/T 161—2012和交通运输行业标准JT/T 973—2015完成修订，是目前我国融雪剂行业适用性最普遍的标准。

1.2 煤炭运输防冻剂标准体系

煤炭运输防冻剂所执行的铁路行业标准TB/T 3208—2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》自发布以来已运行15 a未进行修订，仅2020年国家铁路局发布铁路行业标准TB/T 3208—2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》第1号修改单，主要对黏度(20 ℃)指标进行修改，从2.00～9.00 mPa·s提升至6.00～15.00 mPa·s以实现防冻剂更好地挂壁，缓减车厢侧壁冻煤残留。煤炭运输防冻剂各技术指标及参数与融雪剂国标对比见表1。

2 标准技术指标对比分析

根据关键指标优先、技术指标为主、使用方法为辅的原则,同时考虑煤炭运输防冻剂与融雪剂使用场景差异,从产品外观、融雪防冻性能、金属腐蚀性、防冻液成分、作业面损伤、使用作业技术规范等方面比对煤炭运输防冻剂与融雪剂标准技术指标。

2.1 产品外观

融雪剂国家标准规格融雪剂的外观为颗粒或片状固体、浅色均一液体，并基于固体产品提出固体水分、固体溶解速度及水不溶物等技术指标。煤炭运输防冻剂标准规定了液态产品的技术指标，未对防冻剂的溶质性状提出明确的要求，仅要求防冻液无明显刺激性气味。

2.2 融雪防冻性能

融雪防冻是融雪剂与煤炭运输防冻剂的最基本性能，融雪剂国家标准不仅对冰点提出明确的要求，考虑到冰点不一定可以完全反映融雪剂的融雪能力，在此基础上对相对融雪化冰能力也提出了要求。考虑到使用区域的气温差异，冰点指标要求供需双方协商，并根据融雪剂使用浓度时溶液的冰点不同分型，冰点在-10.0 ～-15.0 ℃的融雪剂为I型，冰点小于-15.0 ℃的融雪剂为Ⅱ型，要求2种类型融雪剂的相对融雪化冰能力均要求≥90%，但对照物不同，I型以氯化钠为对照物，Ⅱ型以二水氯化钙为对照物。煤炭运输防冻剂标准仅对冰点进行规定，且规定相对具体，要求冰点≤-46 ℃。

2.3 金属腐蚀性

目前，融雪剂与煤炭运输防冻剂的主要原材料为氯化钠、氯化钙等氯化物，溶于(雪)水后经电离会产生腐蚀性离子，如氯离子会破坏金属表面钝化层、强化腐蚀介质通道、降低界面电阻及进一步加速在潮湿环境下的电化学腐蚀，故金属腐蚀性须得到重视。根据防冻液可能接触到列车的材质，煤炭运输防冻剂标准规定“参照机械行业标准JB/T 7901—1999《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》，在室温下静置168 h后防冻液对金属钢、铜、铝的腐蚀性均应≤0.05 mm/a”[10]，但未明确钢、铜、铝的型号。而融雪剂国标规定“参照国家标准GB/T 18175—2014《水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》[11]，使用浓度下的融雪剂溶液在40 ℃持续旋转(试片线速度为0.35m/s)48 h，对20号碳钢腐蚀率应≤0.11 mm/a”，未对金属铜和铝的腐蚀率提出相应的要求。鉴于融雪剂对电动汽车等汽车底盘等腐蚀严重[12]，明确融雪剂对铝合金等金属的腐蚀率显得很有必要。

2.4 防冻液成分

煤炭运输防冻剂标准尚未考虑防冻液对煤质的影响，故未对防冻液的成分进行规定，而融雪剂国家标准为了适应不同区域对融雪剂的不同需求，特别是市内重要路段及生态涵养区对环保型无氯融雪剂的需求，将融雪剂组分氯含量进行分级要求，规定氯含量≤1.0%时，为非氯化物类，氯含量>1.0%时，为氯化物类。融雪剂北京地标还对亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量进行规定，要求亚硝酸盐氮含量≤0.006%，硝酸盐氮含量≤0.05%。在重金属含量控制方面，煤炭运输防冻剂与融雪剂均已对典型的重金属含量进行明确的规定。

2.5 作业面损伤

煤炭运输防冻剂主要喷洒于列车车厢底部及车厢四周表面，因此，煤炭运输防冻剂标准规定了防冻剂对铁路车辆用橡胶以及对铁路货车用醇酸漆的影响指标，要求防冻剂对铁路车辆用橡胶以及对铁路货车用醇酸漆均无影响。融雪剂主要用于道路融雪化冰，但现行国家标准未对融雪剂对沥青路面、混凝土及路牙砖等提出明确的要求，而河北地标DB13/T 1411—2017 《公路融雪剂》[13]明确规定了融雪剂对水泥混凝土腐蚀指标，要求对水泥混凝土质量腐蚀≤1.0，对水泥混凝土强度腐蚀≤5.5。

2.6 使用作业技术规范

融雪剂与煤炭运输防冻剂的产品技术性能与冰雪状态、煤质含水量及环境温度等因素关联较大,其使用方法影响产品性能的高效发挥。煤炭运输防冻剂标准规定防冻液应采用专用的喷洒装置使喷洒出的防冻液形成水柱型的细雨状,避免喷洒的液体成雾状;装车前需将防冻液喷洒于空车底部、四面车帮内侧,装车时向煤炭中喷洒足量的防冻液;防冻液的喷洒量要根据当时环境(装车点、卸车点或沿途等)温度和煤炭的含水量决定。融雪剂国标未对融雪剂使用作业提出相应的要求,但部分地区已根据当地的气候特征通过单独制定融雪剂的作业技术规程进行作业规范,如山西地标DB14/T 1740—2018《公路除雪融雪作业技术规程》[14]和新疆地标DB65/T 4330—2021《公路融雪剂使用技术规范》[15]。

3 结 论

(1)国内融雪剂标准制定相对较早，国家标准及北京地标均根据运行期间的经验总结以及行业发展进行了再版，目前融雪剂标准已相对完善。部分地区亦根据当地的气候特征在作业规范方面制定相应的技术规程，但对金属腐蚀性的要求相对单一，仅对碳钢腐蚀率提出相应的控制要求。

(2)煤炭运输防冻剂所适用标准已运行15 a 且尚未进行再版，随着煤炭行业近年发展，煤炭运输防冻剂标准已具备再版修订的必要性，完善煤炭运输防冻剂标准对煤炭的分级利用具有重要意义。

(3)经与融雪剂标准技术指标对比,对煤炭运输防冻剂标准制修订提出以下建议:根据煤炭运输防冻液含水量通常大于60%,用户为节约运输成本一般采购固态组分的防冻剂,在现场与水配制成防冻液后再进行喷洒作业,故建议增加固态防冻剂的质控指标;根据不同用煤客户对煤质指标的控制,建议增加防冻剂对煤质指标的影响,通过控制防冻剂的组分含量进而降低防冻剂对煤质指标的影响,如对氯元素含量进行分级控制;为了实现不同实验室之间的对比,建议明确金属腐蚀性的金属试片型号。