關(guān)于鋼鐵廠水中氯離子來源、去向以及處理方法的探討

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(rèn)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(zé)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(xué)腐蝕，對碳鋼及不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備造成損壞，嚴(yán)重時(shí)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(jì)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(yùn)行。

一、氯離子的來源及去向

（一）生產(chǎn)補(bǔ)水中的氯離子

鋼鐵廠是用水大戶，循環(huán)水系統(tǒng)每小時(shí)都需要補(bǔ)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(bǔ)充生產(chǎn)新水，保證水質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。鋼鐵廠每天需要補(bǔ)充新水80000噸，新水中氯離子含量在40mg/L左右，因此每天補(bǔ)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(jìn)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(tuán)、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(jìn)入除塵系統(tǒng)，其中燒結(jié)過程氯離子一部分進(jìn)入除塵灰中，另一部分進(jìn)入脫硫水系統(tǒng)中，煉鐵過程氯離子一部分進(jìn)入除塵灰中，另一部分進(jìn)入煤氣中，隨煤氣水封疏水進(jìn)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(jìn)入鋼鐵廠系統(tǒng)中氯離子38.9噸，其中進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(biāo)，濃鹽水主要作為煉鐵沖渣和煉鋼燜渣的部分補(bǔ)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(yán)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(jìn)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(yán)重影響。

（二）降低氯離子方法

從源頭上降低氯離子進(jìn)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(jìn)入，可以在雨季時(shí)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(biāo)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(shí)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(yùn)行，需要對高氯廢水進(jìn)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(fèi)用大且在鋼鐵廠中沒有先例，只有部分電廠為達(dá)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(jìn)入微利時(shí)期的情況下，氯離子的處理會對生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生承擔(dān)更大負(fù)擔(dān)。

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(bǔ)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(dāng)富集到一定程度后會對鋼鐵廠的生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生嚴(yán)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(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大，需要科研機(jī)構(gòu)和專家對氯離子進(jìn)行研究，找到其他處理方法解決氯離子處理問題。