八鋼工業廢水在燒結系統回用實踐

譚哲湘

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

鋼鐵工業既是用水大戶也是廢水排放大戶，在國家大力推進節能減排的背景下，鋼鐵工業廢水的深度處理越來越受到重視。當前，大部分鋼鐵企業均已建立了水循環處理系統，對鋼鐵工業廢水進行處理并循環利用。但是，高濃縮倍數廢水中的鹽和氯離子等造成循環水系統的腐蝕、結垢以及微生物滋生等問題又給鋼鐵企業廢水的回收利用帶來新的難題。

鋼鐵工業廢水造成的污染主要有無機固體懸浮物污染、有機需氧物質污染、化學毒物污染、重金屬污染、酸污染、熱污染等。其特點是廢水量大，污染面廣[1]。

新疆水資源緊缺，一直以來八鋼對企業廢水的回收利用非常重視，2018年在三臺燒結機配合使用鋼鐵工業廢水替代新水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、實現廢水低排放發揮了重要作用。

1 八鋼工業廢水的來源

八鋼工業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，殘渣800～1500 mg/L。廢水經混凝沉淀去除懸浮物及油類污染后，再經冷卻處理以回用于生產。混凝沉淀出來的氧化鐵皮、懸浮物及油類輸送到燒結系統回收利用。

煉鋼產生發廢水含污染物成分波動大，如氧氣頂吹轉爐除塵污水，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，經混凝沉淀后的脫水循環使用，沉積在池底的污泥送往燒結，轉爐除塵廢水污泥含鐵約25%，加入燒結系統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爐廢水約73萬m3，用罐車拉到燒結分廠廢水池配加到混合料中，目前燒結是唯一的處理大戶。

煉焦廢水在燒結系統也得到回收利用。焦化廢水含有高濃度的酚，以及多環芳烴和含硫、氮等有機化合物；還有大量除氨氮以外的無機物，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的難生物降解的工業廢水。焦化廢水一方面能導致水體富營養化，影響水生生物；另一方面廢水中大量有毒、有害物質進入水體、土壤后，通過食物鏈對動、植物及人類健康危害極大[2]。

2 燒結回用工業廢水的途徑

八鋼燒結工序現有2×265m2+430m2燒結機，設計年產燒結礦960萬t，所產燒結礦主要供應三座2500 m3高爐和一座OY爐。設計年使用新水量247.2萬m3。

2×265m2燒結機廢水池容積108m3（6m×6m×3m），430m2燒結機廢水池容積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，廢水池設置了水位報警，根據水位確定注入廢水量。

2.1 軋鋼、煉鋼工業廢水用于活性石灰粉消化

軋鋼、煉鋼工序工業廢水加入燒結料流程：軋鋼、煉鋼工序產生廢水→罐車→廢水池→攪拌泵→水泵→調節閥→流量計→噴灑裝置。

燒結廢水池設置水位計與自來水閥門聯鎖，當廢水不足時實現自動補水；噴灑裝置上設置了紅外線水分監測儀，以廢水配加量為常量，通過反饋值自動跟蹤調節新水閥門以調整穩定物料水分。生石灰消化使用全部煉鋼廢水及部分濕法除塵器回水，不足部分補充新水，廢水溫度在30℃～40℃。消化水補加量原則上為生石灰總量的50%。265m2燒結機配料新建廢水回水池、安裝2臺水泵、廢水流量計回水管道與老廢水池對接。在265m2燒結機配料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、廢水配加量大時皮帶料過濕影響崗位的環境衛生，同時封閉了生石灰消化產生的蒸汽。265m2燒結機配料廢水池和430m2燒結機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A配料14#水幕除塵器、B15#水幕除塵器吸風口百葉窗進行了改造，降低水幕除塵器風機故障率、增強吸塵點的吸塵效果，改善現場作業環境。

2.2 軋鋼、煉鋼工業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%，設置了紅外線水分監測儀，以廢水配加量為常量，通過新水閥門調整穩定物料水分。現場根據配料量的穩定性修正水分設定值來穩定物料水分。生產實踐表明，使用煉鋼回用廢水提高了小球比例（制粒≥3mm的小球比例）：煉鋼廢水粒度細，易粘結，品位較高，自然成球性強。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，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經潤濕、混勻后的物料進行強化制粒。通過圓筒轉動產生的機械力與潤濕物料的粘連性形成3.0 mm～8.0 mm粒級的小球來改善燒結物料的粒度結構和燒結過程料層的透氣性，最終達到增產降耗的目的。因此制粒過程中還需要補充一定的水分使小球長大以滿足燒結生產的需要。用焦化濃鹽水替換新水，經制粒機后物料水分通常在6.5%～8.5%且物料水分穩定保持時間越長越好，物料粒度大于3.0mm粒級量越多越好。

3 工業廢水在八鋼燒結系統回用的效果

鋼鐵企業生產過程中采取節水降耗,對綜合排放廢水處理后回用利用是最經濟、有效的措施。據統計鋼鐵企業外排廢水量約為企業新水用量的60%以上[3]，企業將這一部分廢水處理后作為凈循環系統補充水,大大提高了全廠水重復利用率,節水效果顯著。

八鋼燒結系統回用工業廢水取得成效：

（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中取得良好效益。鹽分和氯離子等指標的高濃縮的濃鹽水在燒結得到回用后，大大降低廢水的排放。另外，工業廢水加入到燒結混合料后，利用燒結過程700～900℃的高溫將廢水中有機、有毒成分進行熱氧化和熱分解，不僅實現無害化、低成本處理利用，熱氧化還可以為燒結過程提供熱量。廢水中的溶解鹽則通過除塵灰一同收集利用。煉鋼和軋鋼產生了大量的廢水，對廢水二次利用：一方面能提高燒結礦的產量、TFe品位；另一方面解決了環境污染降低了生產工序的成本[3]。

（2）在燒結一次混合圓筒側修建污泥池，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料端混合料中；將該高溫廢水管道接人生石灰消化器內，實現用廢水消化生石灰。使用溫度達到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%的轉爐廢水，加入一混圓筒及用于生石灰消化后，燒結混合料溫度提高到60～62℃，達到燒結工藝的要求[4]。生石灰消化溫度大幅提高，以消化器2#測溫點為例，消化溫度升高約10℃，小球制粒≥3mm的小球比例約提高20%。

（3）2018年通過改造，燒結系統使用煉鋼、軋鋼廢水合計386765m3，廢水中約含水90%、含固廢10%；即替代生產新水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）環保社會效益：通過現場的技術改進和疑難點的攻關和創新，解決了制約廢水用量提高的關鍵點，穩定了生產過程；減少污染，凈化了環境。鋼鐵工業廢水處理后的殘留物加入到燒結工序，實現了工業廢水的回收利用。

4 燒結廢水回用工序還需改進

為了進一步提高八鋼廢水回收利用的效果，還需要對燒結現場存在的問題進行改進：由于265m2燒結系統配料白灰料倉設置在混勻料倉前方，冬季白灰消化蒸汽大，導致除塵風管凍，配-1通廊環境差，加之皮帶清掃器磨損嚴重，皮帶粘料多，操作工勞動強度大，導致廢水消化時斷時續，造成廢水使用日消耗量約900m3，430m2燒結系統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。

265m2燒結系統配料混合廢水池、430m2燒結系統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，目前工業廢水用汽罐車拉運，運輸成本高建議使用強度高、耐腐蝕的PE管輸送。針對濃度達25%煉鋼廢水在廢水池易沉淀，易堵塞管道、卡阻調節閥造成加水量波動等問題，防廢水沉淀、防廢水堵塞也是需要解決的問題。

5 結語

為了充分利用廢水資源，實現廢水零排放，降低生產成本，實現鋼鐵工業綠色發展，有必要對現有的污水處理工藝流程進行優化研究。跨區域、跨工序盡可能從廢水產生的源頭或處理過程的前步直接回用。例如，鋼鐵生產過程產生的高爐渣、轉爐渣存在大量未反應的生石灰等堿性氧化物，經過沖渣后會溶入循環水中，導致循環水pH值升高，管道結垢。為了防止結垢，有時需加酸中和。可考慮將高堿度的沖渣循環水噴到燒結脫硫煙氣中，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，可以降低沖渣水堿度，不需要加酸中和。用于燒結煙氣脫硫，減少脫硫劑消耗。

噸鋼減少1噸外排廢水，相應減少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，對于企業、社會都有顯著效益，特別是對于新疆干旱缺水地區，還可以緩解夏季供水不足等問題。鋼鐵工業廢水的綜合回收意義重大。