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        關(guān)于鋼鐵廠水中氯離子來源、去向以及處理方法的探討

        2020-12-07 07:56:21韓書鵬
        魅力中國 2020年33期

        韓書鵬

        (唐山燕山鋼鐵有限公司(技術(shù)部),河北 遷安 064400)

        水被認為是最重要的資源,且我國人均水資源占有率排在世界末段,屬于貧水國家,水對于鋼鐵廠來說,是工業(yè)的血液,沒有水就不能生產(chǎn),所以節(jié)約用水是鋼鐵企業(yè)的社會責任。氯離子是水中最為常見的一種陰離子,它是導(dǎo)致水質(zhì)腐蝕性的主要因素,且氯離子容易在應(yīng)力集中處富集,引起電化學腐蝕,對碳鋼及不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備造成損壞,嚴重時引起生產(chǎn)事故。根據(jù)《GB-T50050-2017-工業(yè)循環(huán)水處理設(shè)計規(guī)范》要求,循環(huán)水中氯離子含量控制在1000mg/L 以內(nèi),并配合緩蝕劑,以保證循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

        一、氯離子的來源及去向

        (一)生產(chǎn)補水中的氯離子

        鋼鐵廠是用水大戶,循環(huán)水系統(tǒng)每小時都需要補充生產(chǎn)新水,因冷卻塔蒸發(fā)的是純水,氯離子留在了系統(tǒng)中,需要排放部分循環(huán)水并補充生產(chǎn)新水,保證水質(zhì)在標準范圍內(nèi)。鋼鐵廠每天需要補充新水80000噸,新水中氯離子含量在40mg/L左右,因此每天補充到系統(tǒng)中的氯離子在3.2 噸。這些氯離子隨循環(huán)水排水進入排水系統(tǒng)。

        (二)礦石中的氯離子

        鋼鐵廠每天需要消耗鐵礦石、焦炭和煤,經(jīng)過球團、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼冶煉鋼材。在冶煉過程中,因礦石、焦炭和煤中含有各種鹽類如氯化鉀、氯化鈉等,這些氯離子隨煙氣進入除塵系統(tǒng),其中燒結(jié)過程氯離子一部分進入除塵灰中,另一部分進入脫硫水系統(tǒng)中,煉鐵過程氯離子一部分進入除塵灰中,另一部分進入煤氣中,隨煤氣水封疏水進入排水系統(tǒng)。鋼鐵廠每天消耗鐵礦石37000噸、焦炭11000噸、煤5000噸,每天進入鋼鐵廠系統(tǒng)中氯離子38.9噸,其中進入水中氯離子6.8噸/天,剩余的氯在系統(tǒng)中循環(huán)。

        (三)氯離子去向

        氯離子進入水中共10噸/天,每天排水量25000噸,排水中氯離子含量400mg/L,因氯離子只與銀離子產(chǎn)生沉淀,處理成本高,工業(yè)生產(chǎn)上主要采用膜處理法,但是會產(chǎn)生一定量的濃鹽水。我公司排水全部進入污水處理廠,經(jīng)過預(yù)處理和深度處理,生產(chǎn)中水、軟水再次回用,同時產(chǎn)生3000 噸/天的濃鹽水,氯離子含量2400mg/L,氯離子7.2 噸/天,其余2.8 噸/天的氯繼續(xù)回到循環(huán)水系統(tǒng)。

        二、高氯廢水在鋼鐵廠中的使用及處理方法

        (一)在廢水零排放的要求下,產(chǎn)生的濃鹽水只能內(nèi)部循環(huán),不能外排。

        我公司屬于全流程鋼鐵廠,經(jīng)過研究及對標,濃鹽水主要作為煉鐵沖渣和煉鋼燜渣的部分補水。但水渣和鋼渣作為下一道工藝的原料,對氯離子的含量也有嚴格的要求。因此為保證水渣、鋼渣氯離子合格,增加料場灑水和混料用水,保證了濃鹽水全部消耗。但是也造成了鋼鐵廠的氯離子只有進沒有出,氯離子在系統(tǒng)中越聚越多,最終會對設(shè)備產(chǎn)生嚴重影響。

        (二)降低氯離子方法

        從源頭上降低氯離子進入鋼鐵廠需要從礦石及水著手,但是礦石資源品位或者質(zhì)量參數(shù)中均不涉及氯含量要求,而水是重要的資源,用什么水,用多少水,怎么用水鋼鐵沒有話語權(quán),因此為了降低氯離子的進入,可以在雨季時大量收集雨水,雨水是由蒸氣凝結(jié)而成的,水中離子包括氯離子含量低,因此我公司特別重視下雨期間雨水的收集,在各低洼處安裝設(shè)備,鋪設(shè)管路,將雨水統(tǒng)一收集起來,作為污水處理廠原水,經(jīng)過幾年的總結(jié),平均每年收集雨水量50 萬噸,且雨季期間,循環(huán)水排水的氯離子降低至300mg/L,但雨水收集與天氣直接相關(guān),且雨季過后,氯離子還會升高,雨水收集只是治標不治本的方法。

        (三)氯離子處理

        由于膜處理法只是氯離子的轉(zhuǎn)移,并不能將氯離子固體化,所以氯離子的處理比較現(xiàn)實的一條出路就是蒸發(fā)結(jié)晶。但蒸發(fā)結(jié)晶同樣面臨成本問題,要想使蒸發(fā)結(jié)晶器穩(wěn)定運行,需要對高氯廢水進行軟化除硬、降低懸浮物和降低COD、氨氮等的預(yù)處理,再加上蒸發(fā)結(jié)晶需要消耗大量的蒸汽或電能,每噸水處理成本在100 元左右,處理成本高,初期投資費用大且在鋼鐵廠中沒有先例,只有部分電廠為達到零排放使用。而且結(jié)晶后的鹽類屬于雜鹽,如果要資源化利用,就需要對雜鹽精制處理,制成工業(yè)等級的氯化鉀和氯化鈉,又會增加成本。在鋼鐵行業(yè)激烈競爭以及進入微利時期的情況下,氯離子的處理會對生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生承擔更大負擔。

        三、結(jié)論

        (一)鋼鐵廠中氯離子來源主要為鐵礦石、焦炭和煤等礦石中以及生產(chǎn)新水補充水中帶來,并且由于廢水零排放和大氣治理,氯離子在鋼鐵廠中沒有外排出口,只能在系統(tǒng)中循環(huán),當富集到一定程度后會對鋼鐵廠的生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生嚴重影響。

        (二)氯離子處理的一條出路是蒸發(fā)結(jié)晶,但鋼鐵廠廢水由于成分復(fù)雜,蒸發(fā)結(jié)晶預(yù)處理難度大,蒸發(fā)結(jié)晶器的穩(wěn)定運行風險大,需要科研機構(gòu)和專家對氯離子進行研究,找到其他處理方法解決氯離子處理問題。

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