优化碳酸钠软化法处理转炉烟气洗涤水的探讨与实践

齐娜1 ，何芳1，梁平2 ，王锋3

　　( 齐娜、梁平：湖北海力化工科技有限公司,湖北，武汉 430000;

　　何芳、王锋：华菱湘潭钢铁股份有限公司,湖南，湘潭，411100)

　　摘 要 目前，转炉烟气洗涤水主要采用絮凝—碳酸钠软化处理法，由于转炉在炼钢生产过程中，各个冶炼阶段所产生的烟气量和成分不同，转炉烟气除尘水水质也随之变化。本文主要研究不同的水质情况下，对碳酸软化法降低硬度的有效方法进行优化。水处理药剂选择取决于P碱与M-P碱的关系，药剂的用量取决与水量及循环水中硬度的含量。

　　关键词 转炉烟气洗涤水、镁硬、钙硬、。

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

　　转炉烟气洗涤水是氧气顶吹转炉在吹炼过程中产生的大量的高温浓尘烟气，采用湿法降温除尘过程中，烟气与水直接接触产生的产物。其形成过程可表示如下：

　　由于转炉在在炼钢生产过程中，各个冶炼阶段所产生的烟气量和成分不同，净化烟气的废水水质也随之变化。一般在吹炼过程时烟尘多，相应的废水中悬浮物质量浓度较高，一般为2000-5000mg/l。废水中的PH值也由冶炼方法的本身决定的，同时废水水温变化也较大，一般温升在10-20℃，因此转炉浊环水具有高温高浊的特点。根据转炉浊环水的特点，水处理的主要目的为降温、降浊、减少高温构件的结垢问题。从目前的水处理技术看，转炉烟气洗涤水的水处理共经历了以下几个阶段：

　　第一阶段——投加高效阻垢分散剂，避免形成硬垢;

　　第二阶段——投加高分子絮凝剂---投加高效阻垢分散剂,

　　第三阶段——形成了以絮凝----碳酸钠软化法---投加高效阻垢分散剂为主的药剂处理工艺，使得转炉浊环水系统水处理趋于成熟。在长期的运行过程中，碳酸钠软化法降低了结垢速率，设备在长期运行过程中结垢情况控制良好，但由于转炉烟气洗涤水的本身特征在很大程度上受生产过程中辅料的影响，因此使得碳酸钠软化法在特定的水环境中

　　受到一定限制。

　　1 影响碳酸钠软化法稳定运行的主要因素

　　水质稳定的前提是根据生产工艺和水质条件，因地制宜，对症下药。由于水质处理过程中处于动态平衡,受诸多因素影响，当平衡被打破时，水质不能满足要求，以下就对影响碳酸钠软化法的因素进行分析：

　　1.1 炼钢造渣辅料活性灰。铁水中的含硅量是决定活性灰用量的主要因素，含硅高，活性灰用量偏高。在吹氧时部分石灰还未与钢液接触就被吹出炉外，所以活性灰的性状应采用大块颗粒，不宜含粉状居多。主要因为活性灰中含有大量CaO等碱性物质，是制约硬度平衡的重要因素。

　　1.2 吹炼过程中形成的酸性物质：如CO2、SiO2等。CO2约占转炉烟气的成分的17%~22%(体积分数)。吹炼中期水温最高，烟气量最大，CO2、SiO2 等主要在吹炼前期形成的。

　　1.3 其他辅料：轻烧白云石、荧石、镁球等。

　　1.4 现场的水处理管理及投药管理等。本文主要就1.1、1.2影响因素进行实验分析与详细讨论。

　　2 现场实验及讨论

　　2.1镁硬高

　　某钢厂有三座30t转炉，Q=266--340 m3/h，保有水量约800 m3。转炉浊环水主要特征：pH偏低，钙硬与镁硬共存，镁硬偏高。

　　2.1.1指标控制要求：SS<100 mg/L，硬度<50mg/L;

　　2.1.2水质特点：8.0

　　补水特点：硬度在100-130 mg/L，镁硬15—30mg/L;

　　2.1.3持续时间：10个月;

　　2.1.4水质检验项目：pH、总硬、钙硬、镁硬、P碱、M-P碱;

　　2.1.5常规碳酸钠软化硬度法：投加加碳酸钠。缺点：虽然在一定程度上钙硬有所下降，但镁硬几乎不变。以下是投加碳酸钠后的数据;

　　2.1.7解决方法：a：投加片碱或粉状石灰，中和过量的HCO3-，使系统达到新的平衡。b：补水中大部分为HCO3-且镁硬偏低，可考虑适当排水。2.1.6根据日常检验数据分析原因如下：冶炼期间投加石灰量偏少，造渣选用的矿石含镁化合物较高，炼钢过程中使用酸性矿石，使系统pH偏低。

　　2.1.8水处理调试数据

　　(1)：投加粉状石灰法

　　结果与讨论：投加石灰乳后pH明显上升，钙硬与镁硬同时降低，石灰乳中含有OH-，中和水体中大量的HCO3-，生成CO32-;同时与系统中的Ca2+和自身引进的Ca2+反应生成沉淀CaCO3，OH-与Mg2+生成沉淀Mg(OH)2;水质浊度明显降低，pH偏高对降低硬度有利，但pH不宜过高。缺点：加药量大，一般需要多一组石灰加药设备，且加药设备易堵塞，投加药剂时耗时耗人力。如果烟气中酸性成分不断引入，则这种方法仅能维持一段时间。

　　(2)：投加片碱法

　　结果与讨论：投加后pH明显上升，钙硬与镁硬同时降低，片碱中含有OH-，中和水体中大量的HCO3-，生成CO32-;同时与系统中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀。水质浊度明显降低，pH偏高对降低硬度有利，但pH不宜过高。缺点：加药量大，药剂成本高，投加药剂时耗时耗人力。如果烟气中酸性成分不断引入，则这种方法仅能维持一段时间。结果与讨论：投加后pH明显上升，钙硬与镁硬同时降低，片碱中含有OH-，中和水体中大量的HCO3-，生成CO32-;同时与系统中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀。水质浊度明显降低，

　　pH偏高对降低硬度有利，但pH不宜过高。

　　(3)：排水法：

　　结果与讨论：排水前后pH变化不大，排水后钙硬略有上升，镁硬随之下降。可通过适当排水后辅以投加碳酸钠来降低总硬。具体的排水量应根据现场情况通过实验加以确定。过量排水则会影响药剂浓度，使硬度难以合格。

　　优点：省人力，不需要额外增加加药设备;

　　缺点：排水会污染周围环境。

　　2.2 钙硬高

　　某钢厂有四座30 t转炉，Q=780 m3/h，保有水量约1500m3。转炉浊环水主要特征：pH偏高，硬度很高，钙硬高达几百mg/L,其中镁硬几乎为0。

　　2.2.1指标控制要求：SS<100 mg/L;硬度<50mg/L。

　　2.2.2水质特点： pH在12左右，硬度在200—450mg/L，其中大部分硬度为钙硬。补水特点：硬度在240mg/L左右。

　　2.2.3持续时间：钙硬居高的情况不连续出现，每月10—20天不等。

　　2.2.4水质检验项目：pH、总硬、钙硬、镁硬、P碱、M-P碱。

　　2.2.5常规软化硬度法：投加碳酸钠。缺点：虽然在一定程度上钙硬有所下降，但效果不理想。

　　以下是投加碳酸钠后的数据

　　2.2.6根据日常检验数据分析原因如下：冶炼期间投加石灰量偏多，且活性石灰含粉尘较多，吹炼时粉状活性灰随烟气上升，CaO与CO2的平衡被破坏，与洗涤水反应后使得表观现象为水体表面漂浮有一层灰白状粉。通常水质检测表现为P>M-P，M-P非常低，且pH偏高， CO32-与OH-共存，大部分为OH-，Ca2+、 Mg2+与CO32-与OH-的平衡被破坏。

　　2.2.7解决方法：a：投加HCl与碳酸钠，中和过量的OH-，使系统达到新的平衡。b：投加碳酸氢钠。c：向系统中充CO2。

　　2.2.8水处理调试数据

　　(1)：投加适量HCL后投加碳酸钠，虽然实验室小试证明其可行性，但在现场调试过程中由于加酸的速度不足以中和来水中大量的OH-，调试失败。

　　(2)：投加碳酸氢钠。以下为实验室小试数据。

　　结果与讨论：将小试放大，这种情况对硬度降低较为明显有效，且见效时间较快。现场调试后证明此方法可行。HCO3-可中和掉过量的OH-，同时引进CO32-与Ca2+反应生成沉淀。但应注意碳酸氢钠投加不可过多。3 总结结果与讨论：将小试放大，这种情况对硬度降低较为明显有效，且见效时间较快。现场调试后证明此方法可行。HCO3-可中和掉过量的OH-，同时引进CO32-与Ca2+反应生成沉淀。但应注意碳酸氢钠投加不可过多。

　　3 总结

　　转炉烟气洗涤水是个复杂的系统，是循环水中处理难度较高的系统。用碳酸钠软化法处理转炉烟气除尘水水质，关键在于控制水中硬度与碱度的平衡，生产实践过程中可监控转炉浊环水的pH值，临界值根据现场的具体情况进行确定，一般认为9

　　(1)一般情况下投加碳酸钠即可很好的控制硬度与碱度的平衡，使得水系统平稳运行。

　　(2)pH小于9时，易发生镁硬偏高的情况，此时适当排水后辅助投加碳酸钠效果比较明显，但碳酸钠投加后不宜溢流，以免药剂流失。或投加石灰或片碱，其用量必须控制在合理范围内。

　　(3)pH超高或接近12时易出现钙硬很高的现象，此时使硬度快速降低的方法就是投加碳酸氢钠，中和水中过量的OH-，同时生成CO32-，同时，其用量必须控制在合理范围内。通过本次实验及现场的实际运行效果显示，针对不同的转炉烟气除尘水水质，采用的不同方法配合碳酸钠软化法，能有效地降低硬度。

　　参考文献

　　〔1〕炼钢转炉烟气回收利用技术。中国环比科学出版社，1991。

　　〔2〕循环冷却水处理手册。天津科学技术出版社，1991。

　　〔3〕3*90t转炉除尘循环水水处理技术改造与效果分析，2006。

　　〔4〕优化碳酸钠软化法处理转炉烟气洗涤水的探讨与实践，《节能水处理》2013。