转炉浊环水处理技术实践

          前言 

　　转炉烟气除尘污水是指纯氧顶吹的高温烟气洗涤废水。脱磷转炉在炼钢过程中，钢水沸腾及钢水表面气液物质与空气反应溅起大量细小金属颗粒，使部分铁和铁的氧化物呈悬浮状，并随转炉风机的抽力随高温混合气体一起被抽出，然后进入设有两级文氏管的除尘系统，并且转炉在加冷料过程中零散的细小微粒也被转炉烟气带入烟道。含有金属颗粒和各种气体的转炉煤气经过文氏管时，转炉煤气和水雾结合，使水二次雾化成小的水珠，水珠和转炉煤气互相接触、撞击，不断凝结成较大的水帘，将转炉煤气里的灰尘除掉，同时降低烟气温度。伴随大量固体、气体物质进入水体，形成转炉浊环水。 

　　唐山不锈钢有限责任公司一期工程有80t转炉1座，转炉浊环水循环量550t／h，回收含铁污泥1.5万t／a。 　 

　　1　转炉烟气除尘污水处理特点 　 

　　1.1转炉浊环水水质随转炉炼钢周期的变化波动范围很大，其悬浮物的变化范围在几百mg／L到几千mg／L之间，转炉浊环水中所含颗粒较细，单靠斜板沉淀器自身重力沉淀很难在短时间内将悬浮物降到50mg／L以下。 

　　1.2转炉浊环水中含有的较大粗颗粒，很容易造成排泥管道堵塞、水泵叶轮磨损严重、压泥网带寿命短，给后面斜板沉淀器带来较大的水力冲击压力，转炉浊环水处理须优先解决较大粗颗粒预分离问题。 

　　1.3转炉炼钢时需投加大量白灰造渣，大量白灰面进入浊环水中，使浊环水的PH值达到12～13，总硬度达到400mg／L(以CaCO3计)，高硬度、高碱度的转炉浊环水在循环过程中很容易使管道、叶轮、冷却塔填料、文氏管等结垢，需要定期检修，将垢片清除，水质严重恶化时需将转炉浊环水直接外排，补充新水。 

　　1.4转炉污泥粒度细、物料粘，采用带式压滤机脱水，通常效率较高，但污泥含水率较高，药耗高，滤带寿命短，维修工作量大。 　　 

　　2　转炉烟气除尘污水处理内容 　 

　　转炉浊环水的处理目的是循环回用，因此要实现稳定的循环利用，最终达到闭路循环，其沉淀污泥含铁量高，经脱水后回用。转炉浊环水处理关键：首先在于悬浮物的去除；二是要解决水质稳定问题；三是污泥的脱水与回用。 

　　2.1粗颗粒预分离 

　　转炉浊环水经高架水流槽首先进入V＝80m3，＝650mm的粗颗粒分离器，利用倾角为60度的螺旋输送机，将分离器底部沉淀的粗颗粒物质提升，与浊环水分离后输送到外部储料斗里，汽车定期外运综合利用。采用粗颗粒分离装置，可使半径大于0.05mm以上的颗粒90％均得到沉淀，沉淀的大颗粒由底部放置的无轴螺旋叶片将其沿着u型槽的底部将沉淀物提升至水面以上分离出机外。 　　 

　　2.2磁凝聚与药絮凝复合处理 

　　转炉浊环水悬浮物含量高，而且粒径又小，其粒径大多在1～30μm之间，单靠斜板自然沉淀的处理方法，很难达到浊环水的水质要求，须采用加药絮凝使悬浮物粒径增大，加快其沉淀速率。但仅靠加药絮凝不能使浊环水中大部分悬浮物形成絮凝体，并且絮凝体松散，如水量波动会造成解聚现象；单靠磁凝聚则使絮体松散，不能抱团。转炉浊环水中含有大量四氧化三铁和三氧化二铁等铁的氧化物，铁的氧化物在一定的磁场中有降低自由磁能的趋势，使微粒发生磁聚和磁吸现象，转炉浊环水中铁的氧化物含量高达60％。采用预磁、加药絮凝处理工艺，磁絮凝体密度大，絮凝效果好。转炉浊环水经电磁凝聚器进行预磁后，浊环水中的铁的氧化物颗粒粒产生磁效应，再在斜板沉淀器内投加质量比为1：2000的阴离子聚丙烯酰胺，使浊环水中带有磁性和非磁性的氧化物质产生絮凝和凝聚作用，带磁的铁的氧化物在沉淀器中与阴离子聚丙烯酰胺互相碰撞吸引凝结成较大的絮凝团，提高了沉淀效果。这样可使出水中的悬浮物含量降低到50mg／L以下，可以正常循环使用。 　　 

　　2.3水质稳定 

　　转炉浊环水中除了要降低水的悬浮物外，最重要的是去除浊环水中的阳离子Ca2+和Mg2+，降低水的硬度。由于转炉炼钢过程中必须投加白灰，在吹氧时部分石灰粉尘还未与钢液接触就被吹出炉外，随烟气一道进入除尘系统，因此，除尘污水中Ca2+含量相当多，它与溶入水中的CO2反应，致使除尘污水中的暂时硬度较高，水质不稳定。采用回水冷却后加阻垢剂的方法，在螯合、分散的作用下，能较成功地防垢、除垢。 

　　投加降硬剂(Na2CO3)也是一种可行的水质稳定方法，最终形成CaCO3沉淀。化学反应如下： 

　　CaO+H2O　Ca(OH)2 

　　Na2CO3+Ca(OH)2　CaCO3+NaOH 

　　而形成的NaOH与水中的CO2作用又生成Na2CO3，从而在循环反应的过程中，使得到再生。可见降硬剂起到缓冲溶液作用，既能和浊环水中的白灰反应以降低硬度，其副产物NaOH又能吸收转炉煤气中的CO2而循环再生，但有一点是整个系统必须保持密闭，浊环水不得外排而打破系统平衡。 

　　在运行过程中投加缓蚀阻垢剂，与浊环水中剩余的Ca2+形成稳定的高分子络合物，阻止其与CO32+反应。 　 

　　2.4污泥的脱水与回用 

　　经沉淀的污泥必须进行处理与回用，否则转炉污水密闭循环利用的目标就无法实现。转炉浊环泥含铁高达70％，具有很高的利用价值。日常采用板框压滤机进行污泥脱水，工作流程是：絮凝沉淀的泥浆首先通过泥浆泵输送到板框压滤机的层层箱体里，进料压力使滤液穿过滤布，固体被滤布截留并形成滤饼，随着进泥的不断进行，箱体间压力不断升高，滤室内逐渐被滤饼填满，进料压力达到最大并长期保持不变，关闭进料阀，从压泥板端不断吹气，最大限度地降低含水率，当不再有滤液流出时，停止吹气，给箱体泄压，将干的滤饼(含水率约为21％)卸落。 

　　一部分泥浆采用送烧结工艺，即将含水率70％～80％的泥浆，用泥浆泵直接送至烧结一次混合机内拌料，既降低烧结水耗，又可增加烧结料铁等含量，实现含铁污泥的综合利用。 　　 

　　3　结束语 　　 

　　3.1在转炉炼钢吹炼过程中，部分粉状白灰还来不及与钢水反应，就随转炉煤气飘出炉外进入烟道，被雾状水吸收进入浊环水系统。在白灰上料前用振动筛筛掉细小的白灰粉末，既能降低浊环水中悬浮物和水的PH值，又可减少设备、管道结垢现象。 

　　3.2系统应保持密闭，尽可能减少排污量，否则系统中平衡的Na+随排污而流失，破坏系统平衡，且适量加入一些钠盐。 

　　3.3实践表明，白灰随浊环水进入斜板沉淀器后不是立即全部反应成Ca(OH)2，而是伴随悬浮物沉淀后逐渐生成Ca(OH)2，造成浊环水的硬度升高，因此必须及时排除沉淀器底部泥浆，对降低浊环水的悬浮物和硬度非常重要。 

　　3.4增加加药装置，保持各种加药的连续性，并且溶药罐容积应足够大，以满足药剂配制所需钝化时间。