關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（技術部），河北 遷安 064400）

水被認為是最重要的資源，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，是工業的血液，沒有水就不能生產，所以節約用水是鋼鐵企業的社會責任。氯離子是水中最為常見的一種陰離子，它是導致水質腐蝕性的主要因素，且氯離子容易在應力集中處富集，引起電化學腐蝕，對碳鋼及不銹鋼材質的設備造成損壞，嚴重時引起生產事故。根據《GB-T50050-2017-工業循環水處理設計規范》要求，循環水中氯離子含量控制在1000mg/L 以內，并配合緩蝕劑，以保證循環水系統穩定運行。

一、氯離子的來源及去向

（一）生產補水中的氯離子

鋼鐵廠是用水大戶，循環水系統每小時都需要補充生產新水，因冷卻塔蒸發的是純水，氯離子留在了系統中，需要排放部分循環水并補充生產新水，保證水質在標準范圍內。鋼鐵廠每天需要補充新水80000噸，新水中氯離子含量在40mg/L左右，因此每天補充到系統中的氯離子在3.2 噸。這些氯離子隨循環水排水進入排水系統。

（二）礦石中的氯離子

鋼鐵廠每天需要消耗鐵礦石、焦炭和煤，經過球團、燒結、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入除塵系統，其中燒結過程氯離子一部分進入除塵灰中，另一部分進入脫硫水系統中，煉鐵過程氯離子一部分進入除塵灰中，另一部分進入煤氣中，隨煤氣水封疏水進入排水系統。鋼鐵廠每天消耗鐵礦石37000噸、焦炭11000噸、煤5000噸，每天進入鋼鐵廠系統中氯離子38.9噸，其中進入水中氯離子6.8噸/天，剩余的氯在系統中循環。

（三）氯離子去向

氯離子進入水中共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生沉淀，處理成本高，工業生產上主要采用膜處理法，但是會產生一定量的濃鹽水。我公司排水全部進入污水處理廠，經過預處理和深度處理，生產中水、軟水再次回用，同時產生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/天的氯繼續回到循環水系統。

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，產生的濃鹽水只能內部循環，不能外排。

我公司屬于全流程鋼鐵廠，經過研究及對標，濃鹽水主要作為煉鐵沖渣和煉鋼燜渣的部分補水。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沒有出，氯離子在系統中越聚越多，最終會對設備產生嚴重影響。

（二）降低氯離子方法

從源頭上降低氯離子進入鋼鐵廠需要從礦石及水著手，但是礦石資源品位或者質量參數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，因此為了降低氯離子的進入，可以在雨季時大量收集雨水，雨水是由蒸氣凝結而成的，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，在各低洼處安裝設備，鋪設管路，將雨水統一收集起來，作為污水處理廠原水，經過幾年的總結，平均每年收集雨水量50 萬噸，且雨季期間，循環水排水的氯離子降低至300mg/L，但雨水收集與天氣直接相關，且雨季過后，氯離子還會升高，雨水收集只是治標不治本的方法。

（三）氯離子處理

由于膜處理法只是氯離子的轉移，并不能將氯離子固體化，所以氯離子的處理比較現實的一條出路就是蒸發結晶。但蒸發結晶同樣面臨成本問題，要想使蒸發結晶器穩定運行，需要對高氯廢水進行軟化除硬、降低懸浮物和降低COD、氨氮等的預處理，再加上蒸發結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，初期投資費用大且在鋼鐵廠中沒有先例，只有部分電廠為達到零排放使用。而且結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，制成工業等級的氯化鉀和氯化鈉，又會增加成本。在鋼鐵行業激烈競爭以及進入微利時期的情況下，氯離子的處理會對生產經營產生承擔更大負擔。

三、結論

（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新水補充水中帶來，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，只能在系統中循環，當富集到一定程度后會對鋼鐵廠的生產經營產生嚴重影響。

（二）氯離子處理的一條出路是蒸發結晶，但鋼鐵廠廢水由于成分復雜，蒸發結晶預處理難度大，蒸發結晶器的穩定運行風險大，需要科研機構和專家對氯離子進行研究，找到其他處理方法解決氯離子處理問題。