貴溪冶煉廠廢水除氟工藝的優化改造實踐

楊 帥，鐘瑞晨

（江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

近年來隨著國家對于環保的重視程度不斷加強，工業廢水排放指標也日漸嚴格。對于傳統冶煉行業，除了嚴格控制排放水中常見的銅、砷、鉛等重金屬離子之外，一些非金屬離子如氟也有嚴格控制。近幾年江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠（以下簡稱貴溪冶煉廠）生產中冶煉煙氣中氟離子含量不斷上升，并最終溶解于廢水中成為污染源。冶煉煙氣中氟離子含量高不僅會腐蝕制酸系統管道和設備，同時還會對環境造成巨大危害。貴溪冶煉廠硫酸車間于2019年增設3套廢水除氟系統，以進一步降低工廠排放水氟離子含量。

1 原有廢水除氟工藝

貴溪冶煉廠原有廢水除氟工藝流程見圖1。

圖1 原有廢水除氟工藝流程示意

經過石膏工序處理后90%的氟得到去除，石膏濾液中ρ(F)在50 mg/L左右。將石膏濾液泵入除氟分配槽，通過閥門控制進入除氟反應槽中液體流量，添加一定比例的硫酸鋁、消石灰及聚丙烯酰胺絮凝劑（PAM）參與反應，經過吸附、絡合、絮凝達到最終除氟的目的[1-2]。經濃密機沉降后的上清液送入集水槽收集，再送至新中和及電化學工序進行進一步深度處理，處理廢水最終通過車間排口排放。

貴溪冶煉廠硫酸車間排水平均氟含量指標見表1。

表1 硫酸車間排水平均氟含量指標

2 存在問題

2.1 原料使用量大幅度增加

在廢水除氟處理中，石膏濾液pH值在4.0左右，呈酸性。在硫酸鋁除氟過程中，主要靠生成大比表面積無定形的氫氧化鋁吸附氟離子并最終通過絡合沉降除氟，因此氫氧化鈣主要用于調節反應pH值，生產中其用量大幅度增加。另外，在鋁鹽絮凝除氟過程中需添加PAM助力沉降，以達到深度除氟的目的，導致PAM用量也有一定程度的增加。除氟系統運行前后原料消耗量對比見表2。

表2 除氟系統運行前后原料消耗量對比

2.2 系統結垢嚴重

由于在整個廢水除氟過程中不斷存在吸附作用產生絡合沉淀，系統無防結垢處理措施，反應槽、攪拌槳及溜槽等設備極易發生結垢現象。當系統處理量過大或所添加PAM濃度偏高時結垢速率更快[3]。系統垢體的硬度大、厚度高，導致整個廢水除氟系統處理能力不斷下降，需頻繁降低處理量甚至停車進行人工清垢，一方面人工清垢導致生產成本增加，另一方面除氟系統的處理能力降低使硫酸系統生產效率下降。

2.3 現場管理繁瑣

貴溪冶煉廠對于生產現場管理有嚴格的要求，跑、冒、滴、漏現象是現場管理的一大癥結。廢水除氟系統結垢造成溜槽溢流，生產現場跑、冒、滴、漏現象嚴重。崗位人員需經常對于生產現場進行清理打掃，無形中增加崗位工勞動強度，不利于自動化高效生產。

3 工藝優化改進措施

為了解決廢水除氟處理系統存在的問題，技術人員提出以下解決方案：

1）考慮到在除氟反應過程中用以調節pH值的Ca(OH)2消耗量最大，適當提高反應前端溶液pH值可減少Ca(OH)2的用量。同時加入不溶的添加物即晶種形成晶核[4]，從而促進沉淀，減少PAM的用量。

2）硫酸車間所使用循環水中添加有阻垢劑，阻垢劑能破壞垢體晶體的增長，降低Ca2+、Mg2+等離子結垢速度從而大大降低結垢的可能。

采取以下優化改進措施：

1）引入新建300 kt/a銅冶煉環集脫硫系統的脫硫液（pH值大于13）和熔煉環集脫硫系統脫鹽水（pH值大于13）至除氟分配槽。

2）將部分預處理濃密機底泥和中和濃密機底泥作為晶種送入除氟分配槽。

3）將一部分循環水送入除氟分配槽和pH值調整槽。

優化改進后廢水除氟工藝流程見圖2。

圖2 優化改進后廢水除氟工藝流程示意

4 運行效果

2020年1月優化改造后，廢水除氟系統試運行一段時間，取得了較好的效果。

1）引入新建300 kt/a銅冶煉環集脫硫系統脫硫液、熔煉環集脫硫脫鹽水后，整個廢水除氟系統反應前端溶液pH值得到提升，一定程度上降低了消石灰的使用量。將預處理濃密機底泥和中和濃密機底泥送至除氟分配槽后，使得沉淀更快，減少了PAM的添加量。經測算可節約外購原料消耗10%左右，實現了現有資源再利用。

2）將硫酸車間循環水引入除氟分配槽和pH調整槽，清垢頻次降低，整個系統能長時間維持高效率生產運行狀態。同時，垢體硬度大幅減小，便于清除，減少了人工清垢時間，人工清垢成本節約21萬元/a。

3）生產現場跑、冒、滴、漏問題得到解決，符合現場管理要求，便于車間管理。同時崗位工勞動強度降低。

5 結語

廢水除氟處理系統是近兩年貴溪冶煉廠廢酸廢水區域新建系統，試運行后還有許多生產問題有待解決。此次優化改造從原料資源循環利用角度出發，引入原料資源至除氟系統實現資源循環再利用，在保證生產效果的同時有效解決了生產問題，并且降低了生產成本，這一優化改造思路值得在以后技術改造中借鑒使用。