关于钢铁厂水中氯离子来源、去向以及处理方法的探讨
水被认为是最重要的资源,且我国人均水资源占有率排在世界末段,属于贫水国家,水对于钢铁厂来说,是工业的血液,没有水就不能生产,所以节约用水是钢铁企业的社会责任。氯离子是水中最为常见的一种阴离子,它是导致水质腐蚀性的主要因素,且氯离子容易在应力集中处富集,引起电化学腐蚀,对碳钢及不锈钢材质的设备造成损坏,严重时引起生产事故。根据《GB-T50050-2017-工业循环水处理设计规范》要求,循环水中氯离子含量控制在1000mg/L以内,并配合缓蚀剂,以保证循环水系统稳定运行。
一、氯离子的来源及去向
(一)生产补水中的氯离子
钢铁厂是用水大户,循环水系统每小时都需要补充生产新水,因冷却塔蒸发的是纯水,氯离子留在了系统中,需要排放部分循环水并补充生产新水,保证水质在标准范围内。钢铁厂每天需要补充新水80000吨,新水中氯离子含量在40mg/L左右,因此每天补充到系统中的氯离子在3.2吨。这些氯离子随循环水排水进入排水系统。
(二)矿石中的氯离子
钢铁厂每天需要消耗铁矿石、焦炭和煤,经过球团、烧结、炼铁、炼钢、轧钢冶炼钢材。在冶炼过程中,因矿石、焦炭和煤中含有各种盐类如氯化钾、氯化钠等,这些氯离子随烟气进入除尘系统,其中烧结过程氯离子一部分进入除尘灰中,另一部分进入脱硫水系统中,炼铁过程氯离子一部分进入除尘灰中,另一部分进入煤气中,随煤气水封疏水进入排水系统。钢铁厂每天消耗铁矿石37000吨、焦炭11000吨、煤5000吨,每天进入钢铁厂系统中氯离子38.9吨,其中进入水中氯离子6.8吨/天,剩余的氯在系统中循环。
(三)氯离子去向
氯离子进入水中共10吨/天,每天排水量25000吨,排水中氯离子含量400mg/L,因氯离子只与银离子产生沉淀,处理成本高,工业生产上主要采用膜处理法,但是会产生一定量的浓盐水。我公司排水全部进入污水处理厂,经过预处理和深度处理,生产中水、软水再次回用,同时产生3000吨/天的浓盐水,氯离子含量2400mg/L,氯离子7.2吨/天,其余2.8吨/天的氯继续回到循环水系统。
二、高氯废水在钢铁厂中的使用及处理方法
(一)在废水零排放的要求下,产生的浓盐水只能内部循环,不能外排。因我公司属于全流程钢铁厂,经过研究及对标,浓盐水主要做为炼铁冲渣和炼钢焖渣的部分补水。但水渣和钢渣做为下一道工艺的原料,对氯离子的含量也有严格的要求。因此为保证水渣、钢渣氯离子合格,增加料场洒水和混料用水,保证了浓盐水全部消耗。但是也造成了钢铁厂的氯离子只有进没有出,氯离子在系统中越聚越多,最终会对设备产生严重影响。
(二)降低氯离子方法
从源头上降低氯离子进入钢铁厂需要从矿石及水着手,但是矿石资源品位或者质量参数中均不涉及氯含量要求,而水是重要的资源,用什么水,用多少水,怎么用水钢铁没有话语权,因此为了降低氯离子的进入,可以在雨季时大量收集雨水,雨水是由蒸气凝结而成的,水中离子包括氯离子含量低,因此我公司特别重视下雨期间雨水的收集,在各低洼处安装设备,铺设管路,将雨水统一收集起来,做为污水处理厂原水,经过几年的总结,每年平均收集雨水量50万吨,且雨季期间,循环水排水的氯离子降低至300mg/L,但雨水收集与天气直接相关,且雨季过后,氯离子还会升高,雨水收集只是治标不治本的方法。
(三)氯离子处理
由于膜处理法只是氯离子的转移,并不能将氯离子固体化,所以氯离子的处理比较现实的一条出路就是蒸发结晶。但蒸发结晶同样面临成本问题,要想使蒸发结晶器稳定运行,需要对高氯废水进行软化除硬、降低悬浮物和降低COD、氨氮等的预处理,再加上蒸发结晶需要消耗大量的蒸汽或电能,吨水处理成本在100元左右,处理成本高,初期投资费用大且在钢铁厂中没有先例,只有部分电厂为达到零排放使用。而且结晶后的盐类属于杂盐,如果要资源化利用,就需要对杂盐精制处理,制成工业等级的氯化钾和氯化钠,又会增加成本。在钢铁行业激烈竞争以及进入微利时期的情况下,氯离子的处理会对生产经营产生承担更大负担。
三、结论
(1)钢铁厂中氯离子来源主要为铁矿石、焦炭和煤等矿石中以及生产新水补充水中带来,并且由于废水零排放和大气治理,氯离子在钢铁厂中没有外排出口,只能在系统中循环,当富集到一定程度后会对钢铁厂的生产经营产生严重影响。
(2)氯离子处理的一条出路是蒸发结晶,但钢铁厂废水由于成分复杂,蒸发结晶预处理难度大,蒸发结晶器的稳定运行风险大,需要科研机构和专家对氯离子进行研究,找到其他处理方法解决氯离子处理问题。
本文来源:《魅力中国》:https://www.zzqklm.com/w/wy/25805.html
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