優(yōu)化碳酸鈉軟化法處理轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水的探討與實(shí)踐

齊娜1 ，何芳1，梁平2 ，王鋒3

　　( 齊娜、梁平：湖北海力化工科技有限公司,湖北，武漢 430000;

　　何芳、王鋒：華菱湘潭鋼鐵股份有限公司,湖南，湘潭，411100)

　　摘 要 目前，轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水主要采用絮凝—碳酸鈉軟化處理法，由于轉(zhuǎn)爐在煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)冶煉階段所產(chǎn)生的煙氣量和成分不同，轉(zhuǎn)爐煙氣除塵水水質(zhì)也隨之變化。本文主要研究不同的水質(zhì)情況下，對(duì)碳酸軟化法降低硬度的有效方法進(jìn)行優(yōu)化。水處理藥劑選擇取決于P堿與M-P堿的關(guān)系，藥劑的用量取決與水量及循環(huán)水中硬度的含量。

　　關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水、鎂硬、鈣硬、。

Optimization of sodium carbonate softening treatment of converter gas washing water exploration and practiceQI Na1，HeFang1，Ling Ping2, Wang Feng3(QINa,LiangPing.Hubei Haili Chemical Technology Co., Ltd. Hubeiwuhan, 430000 china ;HeFang,WangFeng. Hunan Valin Xiangtan Iron and Steel Co., Ltd. (XISC)hunanxiangtan 411100 china)

Abstract: At present, the major chemistry treatmeng way of washing water of converter smoke is sodiumcarbonate softening, but in different phases of steel making proceduce,the water quality vary with the changeof the components and amount of converter gas.This article mainly study the optimization of the sodium carbonate softening methods to reduce the general hardness in different situations.It’s decided by the relatis of P andM-P basicity to select the watetreatmedicine .The amount of pharmacy isalso determined by the circulation flow rate and the general hardness.

　　Keyword: Washing water of converter smoke; calcium Hardness; magnesium Hardness;

　　0 引言

　　轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在吹煉過(guò)程中產(chǎn)生的大量的高溫濃塵煙氣，采用濕法降溫除塵過(guò)程中，煙氣與水直接接觸產(chǎn)生的產(chǎn)物。其形成過(guò)程可表示如下：

　　由于轉(zhuǎn)爐在在煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)冶煉階段所產(chǎn)生的煙氣量和成分不同，凈化煙氣的廢水水質(zhì)也隨之變化。一般在吹煉過(guò)程時(shí)煙塵多，相應(yīng)的廢水中懸浮物質(zhì)量濃度較高，一般為2000-5000mg/l。廢水中的PH值也由冶煉方法的本身決定的，同時(shí)廢水水溫變化也較大，一般溫升在10-20℃，因此轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水具有高溫高濁的特點(diǎn)。根據(jù)轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水的特點(diǎn)，水處理的主要目的為降溫、降濁、減少高溫構(gòu)件的結(jié)垢問(wèn)題。從目前的水處理技術(shù)看，轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水的水處理共經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

　　第一階段——投加高效阻垢分散劑，避免形成硬垢;

　　第二階段——投加高分子絮凝劑---投加高效阻垢分散劑,

　　第三階段——形成了以絮凝----碳酸鈉軟化法---投加高效阻垢分散劑為主的藥劑處理工藝，使得轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)水處理趨于成熟。在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，碳酸鈉軟化法降低了結(jié)垢速率，設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中結(jié)垢情況控制良好，但由于轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水的本身特征在很大程度上受生產(chǎn)過(guò)程中輔料的影響，因此使得碳酸鈉軟化法在特定的水環(huán)境中

　　受到一定限制。

　　1 影響碳酸鈉軟化法穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素

　　水質(zhì)穩(wěn)定的前提是根據(jù)生產(chǎn)工藝和水質(zhì)條件，因地制宜，對(duì)癥下藥。由于水質(zhì)處理過(guò)程中處于動(dòng)態(tài)平衡,受諸多因素影響，當(dāng)平衡被打破時(shí)，水質(zhì)不能滿足要求，以下就對(duì)影響碳酸鈉軟化法的因素進(jìn)行分析：

　　1.1 煉鋼造渣輔料活性灰。鐵水中的含硅量是決定活性灰用量的主要因素，含硅高，活性灰用量偏高。在吹氧時(shí)部分石灰還未與鋼液接觸就被吹出爐外，所以活性灰的性狀應(yīng)采用大塊顆粒，不宜含粉狀居多。主要因?yàn)榛钚曰抑泻写罅緾aO等堿性物質(zhì)，是制約硬度平衡的重要因素。

　　1.2 吹煉過(guò)程中形成的酸性物質(zhì)：如CO2、SiO2等。CO2約占轉(zhuǎn)爐煙氣的成分的17%~22%(體積分?jǐn)?shù))。吹煉中期水溫最高，煙氣量最大，CO2、SiO2 等主要在吹煉前期形成的。

　　1.3 其他輔料：輕燒白云石、熒石、鎂球等。

　　1.4 現(xiàn)場(chǎng)的水處理管理及投藥管理等。本文主要就1.1、1.2影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析與詳細(xì)討論。

　　2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及討論

　　2.1鎂硬高

　　某鋼廠有三座30t轉(zhuǎn)爐，Q=266--340 m3/h，保有水量約800 m3。轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水主要特征：pH偏低，鈣硬與鎂硬共存，鎂硬偏高。

　　2.1.1指標(biāo)控制要求：SS<100 mg/L，硬度<50mg/L;

　　2.1.2水質(zhì)特點(diǎn)：8.0

　　補(bǔ)水特點(diǎn)：硬度在100-130 mg/L，鎂硬15—30mg/L;

　　2.1.3持續(xù)時(shí)間：10個(gè)月;

　　2.1.4水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目：pH、總硬、鈣硬、鎂硬、P堿、M-P堿;

　　2.1.5常規(guī)碳酸鈉軟化硬度法：投加加碳酸鈉。缺點(diǎn)：雖然在一定程度上鈣硬有所下降，但鎂硬幾乎不變。以下是投加碳酸鈉后的數(shù)據(jù);

　　2.1.7解決方法：a：投加片堿或粉狀石灰，中和過(guò)量的HCO3-，使系統(tǒng)達(dá)到新的平衡。b：補(bǔ)水中大部分為HCO3-且鎂硬偏低，可考慮適當(dāng)排水。2.1.6根據(jù)日常檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析原因如下：冶煉期間投加石灰量偏少，造渣選用的礦石含鎂化合物較高，煉鋼過(guò)程中使用酸性礦石，使系統(tǒng)pH偏低。

　　2.1.8水處理調(diào)試數(shù)據(jù)

　　(1)：投加粉狀石灰法

　　結(jié)果與討論：投加石灰乳后pH明顯上升，鈣硬與鎂硬同時(shí)降低，石灰乳中含有OH-，中和水體中大量的HCO3-，生成CO32-;同時(shí)與系統(tǒng)中的Ca2+和自身引進(jìn)的Ca2+反應(yīng)生成沉淀CaCO3，OH-與Mg2+生成沉淀Mg(OH)2;水質(zhì)濁度明顯降低，pH偏高對(duì)降低硬度有利，但pH不宜過(guò)高。缺點(diǎn)：加藥量大，一般需要多一組石灰加藥設(shè)備，且加藥設(shè)備易堵塞，投加藥劑時(shí)耗時(shí)耗人力。如果煙氣中酸性成分不斷引入，則這種方法僅能維持一段時(shí)間。

　　(2)：投加片堿法

　　結(jié)果與討論：投加后pH明顯上升，鈣硬與鎂硬同時(shí)降低，片堿中含有OH-，中和水體中大量的HCO3-，生成CO32-;同時(shí)與系統(tǒng)中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成沉淀。水質(zhì)濁度明顯降低，pH偏高對(duì)降低硬度有利，但pH不宜過(guò)高。缺點(diǎn)：加藥量大，藥劑成本高，投加藥劑時(shí)耗時(shí)耗人力。如果煙氣中酸性成分不斷引入，則這種方法僅能維持一段時(shí)間。結(jié)果與討論：投加后pH明顯上升，鈣硬與鎂硬同時(shí)降低，片堿中含有OH-，中和水體中大量的HCO3-，生成CO32-;同時(shí)與系統(tǒng)中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成沉淀。水質(zhì)濁度明顯降低，

　　pH偏高對(duì)降低硬度有利，但pH不宜過(guò)高。

　　(3)：排水法：

　　結(jié)果與討論：排水前后pH變化不大，排水后鈣硬略有上升，鎂硬隨之下降?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)排水后輔以投加碳酸鈉來(lái)降低總硬。具體的排水量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以確定。過(guò)量排水則會(huì)影響藥劑濃度，使硬度難以合格。

　　優(yōu)點(diǎn)：省人力，不需要額外增加加藥設(shè)備;

　　缺點(diǎn)：排水會(huì)污染周?chē)h(huán)境。

　　2.2 鈣硬高

　　某鋼廠有四座30 t轉(zhuǎn)爐，Q=780 m3/h，保有水量約1500m3。轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水主要特征：pH偏高，硬度很高，鈣硬高達(dá)幾百mg/L,其中鎂硬幾乎為0。

　　2.2.1指標(biāo)控制要求：SS<100 mg/L;硬度<50mg/L。

　　2.2.2水質(zhì)特點(diǎn)： pH在12左右，硬度在200—450mg/L，其中大部分硬度為鈣硬。補(bǔ)水特點(diǎn)：硬度在240mg/L左右。

　　2.2.3持續(xù)時(shí)間：鈣硬居高的情況不連續(xù)出現(xiàn)，每月10—20天不等。

　　2.2.4水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目：pH、總硬、鈣硬、鎂硬、P堿、M-P堿。

　　2.2.5常規(guī)軟化硬度法：投加碳酸鈉。缺點(diǎn)：雖然在一定程度上鈣硬有所下降，但效果不理想。

　　以下是投加碳酸鈉后的數(shù)據(jù)

　　2.2.6根據(jù)日常檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析原因如下：冶煉期間投加石灰量偏多，且活性石灰含粉塵較多，吹煉時(shí)粉狀活性灰隨煙氣上升，CaO與CO2的平衡被破壞，與洗滌水反應(yīng)后使得表觀現(xiàn)象為水體表面漂浮有一層灰白狀粉。通常水質(zhì)檢測(cè)表現(xiàn)為P>M-P，M-P非常低，且pH偏高， CO32-與OH-共存，大部分為OH-，Ca2+、 Mg2+與CO32-與OH-的平衡被破壞。

　　2.2.7解決方法：a：投加HCl與碳酸鈉，中和過(guò)量的OH-，使系統(tǒng)達(dá)到新的平衡。b：投加碳酸氫鈉。c：向系統(tǒng)中充CO2。

　　2.2.8水處理調(diào)試數(shù)據(jù)

　　(1)：投加適量HCL后投加碳酸鈉，雖然實(shí)驗(yàn)室小試證明其可行性，但在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中由于加酸的速度不足以中和來(lái)水中大量的OH-，調(diào)試失敗。

　　(2)：投加碳酸氫鈉。以下為實(shí)驗(yàn)室小試數(shù)據(jù)。

　　結(jié)果與討論：將小試放大，這種情況對(duì)硬度降低較為明顯有效，且見(jiàn)效時(shí)間較快?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后證明此方法可行。HCO3-可中和掉過(guò)量的OH-，同時(shí)引進(jìn)CO32-與Ca2+反應(yīng)生成沉淀。但應(yīng)注意碳酸氫鈉投加不可過(guò)多。3 總結(jié)結(jié)果與討論：將小試放大，這種情況對(duì)硬度降低較為明顯有效，且見(jiàn)效時(shí)間較快。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后證明此方法可行。HCO3-可中和掉過(guò)量的OH-，同時(shí)引進(jìn)CO32-與Ca2+反應(yīng)生成沉淀。但應(yīng)注意碳酸氫鈉投加不可過(guò)多。

　　3 總結(jié)

　　轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，是循環(huán)水中處理難度較高的系統(tǒng)。用碳酸鈉軟化法處理轉(zhuǎn)爐煙氣除塵水水質(zhì)，關(guān)鍵在于控制水中硬度與堿度的平衡，生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中可監(jiān)控轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水的pH值，臨界值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況進(jìn)行確定，一般認(rèn)為9

　　(1)一般情況下投加碳酸鈉即可很好的控制硬度與堿度的平衡，使得水系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

　　(2)pH小于9時(shí)，易發(fā)生鎂硬偏高的情況，此時(shí)適當(dāng)排水后輔助投加碳酸鈉效果比較明顯，但碳酸鈉投加后不宜溢流，以免藥劑流失。或投加石灰或片堿，其用量必須控制在合理范圍內(nèi)。

　　(3)pH超高或接近12時(shí)易出現(xiàn)鈣硬很高的現(xiàn)象，此時(shí)使硬度快速降低的方法就是投加碳酸氫鈉，中和水中過(guò)量的OH-，同時(shí)生成CO32-，同時(shí)，其用量必須控制在合理范圍內(nèi)。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行效果顯示，針對(duì)不同的轉(zhuǎn)爐煙氣除塵水水質(zhì)，采用的不同方法配合碳酸鈉軟化法，能有效地降低硬度。

　　參考文獻(xiàn)

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