八鋼工業(yè)廢水在燒結(jié)系統(tǒng)回用實(shí)踐

譚哲湘

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

鋼鐵工業(yè)既是用水大戶也是廢水排放大戶，在國家大力推進(jìn)節(jié)能減排的背景下，鋼鐵工業(yè)廢水的深度處理越來越受到重視。當(dāng)前，大部分鋼鐵企業(yè)均已建立了水循環(huán)處理系統(tǒng)，對(duì)鋼鐵工業(yè)廢水進(jìn)行處理并循環(huán)利用。但是，高濃縮倍數(shù)廢水中的鹽和氯離子等造成循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢以及微生物滋生等問題又給鋼鐵企業(yè)廢水的回收利用帶來新的難題。

鋼鐵工業(yè)廢水造成的污染主要有無機(jī)固體懸浮物污染、有機(jī)需氧物質(zhì)污染、化學(xué)毒物污染、重金屬污染、酸污染、熱污染等。其特點(diǎn)是廢水量大，污染面廣[1]。

新疆水資源緊缺，一直以來八鋼對(duì)企業(yè)廢水的回收利用非常重視，2018年在三臺(tái)燒結(jié)機(jī)配合使用鋼鐵工業(yè)廢水替代新水80.5萬m3，為降低廢水處理成本或提高廢水回用附加值、回收固廢、實(shí)現(xiàn)廢水低排放發(fā)揮了重要作用。

1 八鋼工業(yè)廢水的來源

八鋼工業(yè)廢水主要來源有軋鋼、煉鋼廢水，焦化廢水和高爐沖渣濃鹽水。

軋鋼產(chǎn)生的廢水包括：含堿廢水、含酸廢水、含油及乳化液廢水，每軋制1噸鋼板約排出廢水30～40m3，廢水中含氧化鐵皮約5000mg/L，油類物50～500mg/L，懸浮物100～1250mg/L，殘?jiān)?00～1500 mg/L。廢水經(jīng)混凝沉淀去除懸浮物及油類污染后，再經(jīng)冷卻處理以回用于生產(chǎn)。混凝沉淀出來的氧化鐵皮、懸浮物及油類輸送到燒結(jié)系統(tǒng)回收利用。

煉鋼產(chǎn)生發(fā)廢水含污染物成分波動(dòng)大，如氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐除塵污水，在同一爐鋼的不同吹煉期，廢水pH值在4～13，懸浮物在250～25000mg／L變化，經(jīng)混凝沉淀后的脫水循環(huán)使用，沉積在池底的污泥送往燒結(jié)，轉(zhuǎn)爐除塵廢水污泥含鐵約25%，加入燒結(jié)系統(tǒng)既可替代新水又可回收鐵元素等固廢。

軋鋼含油量高的廢水和煉鋼轉(zhuǎn)爐廢水約73萬m3，用罐車?yán)綗Y(jié)分廠廢水池配加到混合料中，目前燒結(jié)是唯一的處理大戶。

煉焦廢水在燒結(jié)系統(tǒng)也得到回收利用。焦化廢水含有高濃度的酚，以及多環(huán)芳烴和含硫、氮等有機(jī)化合物；還有大量除氨氮以外的無機(jī)物，如氰、硫、硫氫根等陰離子以及硅、鈣、鎂、鈉、鍺等陽離子。焦化廢水是一種公認(rèn)的難生物降解的工業(yè)廢水。焦化廢水一方面能導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，影響水生生物；另一方面廢水中大量有毒、有害物質(zhì)進(jìn)入水體、土壤后，通過食物鏈對(duì)動(dòng)、植物及人類健康危害極大[2]。

2 燒結(jié)回用工業(yè)廢水的途徑

八鋼燒結(jié)工序現(xiàn)有2×265m2+430m2燒結(jié)機(jī)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)燒結(jié)礦960萬t，所產(chǎn)燒結(jié)礦主要供應(yīng)三座2500 m3高爐和一座OY爐。設(shè)計(jì)年使用新水量247.2萬m3。

2×265m2燒結(jié)機(jī)廢水池容積108m3（6m×6m×3m），430m2燒結(jié)機(jī)廢水池容積180m3（10m×6m×3m）。高濃縮的廢水和沉淀濃縮后含有重金屬和微量油的廢水注入廢水池，廢水池設(shè)置了水位報(bào)警，根據(jù)水位確定注入廢水量。

2.1 軋鋼、煉鋼工業(yè)廢水用于活性石灰粉消化

軋鋼、煉鋼工序工業(yè)廢水加入燒結(jié)料流程：軋鋼、煉鋼工序產(chǎn)生廢水→罐車→廢水池→攪拌泵→水泵→調(diào)節(jié)閥→流量計(jì)→噴灑裝置。

燒結(jié)廢水池設(shè)置水位計(jì)與自來水閥門聯(lián)鎖，當(dāng)廢水不足時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水；噴灑裝置上設(shè)置了紅外線水分監(jiān)測儀，以廢水配加量為常量，通過反饋值自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)新水閥門以調(diào)整穩(wěn)定物料水分。生石灰消化使用全部煉鋼廢水及部分濕法除塵器回水，不足部分補(bǔ)充新水，廢水溫度在30℃～40℃。消化水補(bǔ)加量原則上為生石灰總量的50%。265m2燒結(jié)機(jī)配料新建廢水回水池、安裝2臺(tái)水泵、廢水流量計(jì)回水管道與老廢水池對(duì)接。在265m2燒結(jié)機(jī)配料B配1皮帶的9#倉、13#倉處各加裝一組分料器，在A配1皮帶11#倉處制作安裝一組分料裝置，以解決分料器開溝過淺、廢水配加量大時(shí)皮帶料過濕影響崗位的環(huán)境衛(wèi)生，同時(shí)封閉了生石灰消化產(chǎn)生的蒸汽。265m2燒結(jié)機(jī)配料廢水池和430m2燒結(jié)機(jī)配料混合廢水池加裝長軸攪拌泵及壓縮空氣管，通過攪拌廢水池廢水，改善因廢水沉積造成池容減小影響廢水使用的的問題。對(duì)A配料14#水幕除塵器、B15#水幕除塵器吸風(fēng)口百葉窗進(jìn)行了改造，降低水幕除塵器風(fēng)機(jī)故障率、增強(qiáng)吸塵點(diǎn)的吸塵效果，改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。

2.2 軋鋼、煉鋼工業(yè)廢水用于一次混合加水

一混過程中除添加新水外主要配加煉鋼廢水，一混后物料水分一般控制5.5%～6.5%，設(shè)置了紅外線水分監(jiān)測儀，以廢水配加量為常量，通過新水閥門調(diào)整穩(wěn)定物料水分。現(xiàn)場根據(jù)配料量的穩(wěn)定性修正水分設(shè)定值來穩(wěn)定物料水分。生產(chǎn)實(shí)踐表明，使用煉鋼回用廢水提高了小球比例（制?！?mm的小球比例）：煉鋼廢水粒度細(xì)，易粘結(jié)，品位較高，自然成球性強(qiáng)。煉鋼廢水中含鐵顆粒粒度組成一般小于0.045mm，又能均勻、高度分散到成球物料中，而且含有一定量的CaO和MgO，有一定的黏性等特點(diǎn)，所以能提高混合料粒度，隨著廢水量和濃度的增加，粒度也隨著提高。

2.3 濃鹽水用于二次制粒加水

二次制粒加水主要作用是對(duì)經(jīng)潤濕、混勻后的物料進(jìn)行強(qiáng)化制粒。通過圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械力與潤濕物料的粘連性形成3.0 mm～8.0 mm粒級(jí)的小球來改善燒結(jié)物料的粒度結(jié)構(gòu)和燒結(jié)過程料層的透氣性，最終達(dá)到增產(chǎn)降耗的目的。因此制粒過程中還需要補(bǔ)充一定的水分使小球長大以滿足燒結(jié)生產(chǎn)的需要。用焦化濃鹽水替換新水，經(jīng)制粒機(jī)后物料水分通常在6.5%～8.5%且物料水分穩(wěn)定保持時(shí)間越長越好，物料粒度大于3.0mm粒級(jí)量越多越好。

3 工業(yè)廢水在八鋼燒結(jié)系統(tǒng)回用的效果

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中采取節(jié)水降耗,對(duì)綜合排放廢水處理后回用利用是最經(jīng)濟(jì)、有效的措施。據(jù)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)外排廢水量約為企業(yè)新水用量的60%以上[3]，企業(yè)將這一部分廢水處理后作為凈循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)充水,大大提高了全廠水重復(fù)利用率,節(jié)水效果顯著。

八鋼燒結(jié)系統(tǒng)回用工業(yè)廢水取得成效：

（1）高濃縮的廢水和沉淀濃縮后含有重金屬和微量油的濃鹽水，加入到活性石灰粉消化和一次混合機(jī)中取得良好效益。鹽分和氯離子等指標(biāo)的高濃縮的濃鹽水在燒結(jié)得到回用后，大大降低廢水的排放。另外，工業(yè)廢水加入到燒結(jié)混合料后，利用燒結(jié)過程700～900℃的高溫將廢水中有機(jī)、有毒成分進(jìn)行熱氧化和熱分解，不僅實(shí)現(xiàn)無害化、低成本處理利用，熱氧化還可以為燒結(jié)過程提供熱量。廢水中的溶解鹽則通過除塵灰一同收集利用。煉鋼和軋鋼產(chǎn)生了大量的廢水，對(duì)廢水二次利用：一方面能提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、TFe品位；另一方面解決了環(huán)境污染降低了生產(chǎn)工序的成本[3]。

（2）在燒結(jié)一次混合圓筒側(cè)修建污泥池，通過在一次混圓筒中加裝廢水噴加裝置，將廢水噴加壓噴人一次混合圓筒進(jìn)料端混合料中；將該高溫廢水管道接人生石灰消化器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)用廢水消化生石灰。使用溫度達(dá)到80～90℃，大大提高了消化效果，能充分消化完所有的生石灰。充分利用生石灰消化后放出的熱量，一般能提高混合料溫度13～18℃。將濃度為15%～25%的轉(zhuǎn)爐廢水，加入一混圓筒及用于生石灰消化后，燒結(jié)混合料溫度提高到60～62℃，達(dá)到燒結(jié)工藝的要求[4]。生石灰消化溫度大幅提高，以消化器2#測溫點(diǎn)為例，消化溫度升高約10℃，小球制?！?mm的小球比例約提高20%。

（3）2018年通過改造，燒結(jié)系統(tǒng)使用煉鋼、軋鋼廢水合計(jì)386765m3，廢水中約含水90%、含固廢10%；即替代生產(chǎn)新水348088.5m3，回收鐵元素等固廢38676.5t，使用能源的濃鹽水71402.7 m3，取代新水 80.5 萬 m3。

（4）環(huán)保社會(huì)效益：通過現(xiàn)場的技術(shù)改進(jìn)和疑難點(diǎn)的攻關(guān)和創(chuàng)新，解決了制約廢水用量提高的關(guān)鍵點(diǎn)，穩(wěn)定了生產(chǎn)過程；減少污染，凈化了環(huán)境。鋼鐵工業(yè)廢水處理后的殘留物加入到燒結(jié)工序，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢水的回收利用。

4 燒結(jié)廢水回用工序還需改進(jìn)

為了進(jìn)一步提高八鋼廢水回收利用的效果，還需要對(duì)燒結(jié)現(xiàn)場存在的問題進(jìn)行改進(jìn)：由于265m2燒結(jié)系統(tǒng)配料白灰料倉設(shè)置在混勻料倉前方，冬季白灰消化蒸汽大，導(dǎo)致除塵風(fēng)管凍，配-1通廊環(huán)境差，加之皮帶清掃器磨損嚴(yán)重，皮帶粘料多，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大，導(dǎo)致廢水消化時(shí)斷時(shí)續(xù)，造成廢水使用日消耗量約900m3，430m2燒結(jié)系統(tǒng)配料投入生石灰消化廢水量一直不足，日消耗量約為700m3，該配料工藝還需要改進(jìn)。

265m2燒結(jié)系統(tǒng)配料混合廢水池、430m2燒結(jié)系統(tǒng)混合廢水池中廢水易沉積，造成池容減小影響廢水消耗的問題。

此外，目前工業(yè)廢水用汽罐車?yán)\(yùn)，運(yùn)輸成本高建議使用強(qiáng)度高、耐腐蝕的PE管輸送。針對(duì)濃度達(dá)25%煉鋼廢水在廢水池易沉淀，易堵塞管道、卡阻調(diào)節(jié)閥造成加水量波動(dòng)等問題，防廢水沉淀、防廢水堵塞也是需要解決的問題。

5 結(jié)語

為了充分利用廢水資源，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展，有必要對(duì)現(xiàn)有的污水處理工藝流程進(jìn)行優(yōu)化研究?？鐓^(qū)域、跨工序盡可能從廢水產(chǎn)生的源頭或處理過程的前步直接回用。例如，鋼鐵生產(chǎn)過程產(chǎn)生的高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣存在大量未反應(yīng)的生石灰等堿性氧化物，經(jīng)過沖渣后會(huì)溶入循環(huán)水中，導(dǎo)致循環(huán)水pH值升高，管道結(jié)垢。為了防止結(jié)垢，有時(shí)需加酸中和。可考慮將高堿度的沖渣循環(huán)水噴到燒結(jié)脫硫煙氣中，部分甚至全部替代外購脫硫劑，脫硫后堿度降低的廢水再直接或通過過濾返回沖渣水循環(huán)，可以降低沖渣水堿度，不需要加酸中和。用于燒結(jié)煙氣脫硫，減少脫硫劑消耗。

噸鋼減少1噸外排廢水，相應(yīng)減少1噸新水，減少等量的新水[5]，就可使八鋼減少外排水污染物總量，對(duì)于企業(yè)、社會(huì)都有顯著效益，特別是對(duì)于新疆干旱缺水地區(qū)，還可以緩解夏季供水不足等問題。鋼鐵工業(yè)廢水的綜合回收意義重大。