鋼鐵企業(yè)焦化廠脫硫廢液回用處理過(guò)程研究

支月芳

（邯鄲鋼鐵集團(tuán)邯寶焦化廠，河北 邯鄲 056000）

鋼鐵企業(yè)冶金中多采用焦化材料，但在金屬冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多有害氣體。焦化塊在高溫?zé)捇倪^(guò)程中變?yōu)榭扇疾牧希诮够瘔K燃燒的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生有害氣，這種氣體中硫元素在高溫催化后生出H2S，H2S對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害，一旦被冶金工人吸入體內(nèi)容易出現(xiàn)氣體中毒情況。因此一定要進(jìn)行有害氣體處理保障生產(chǎn)人員的安全[1]。傳統(tǒng)的焦化脫硫方式非常有效并且脫硫成本很低，但在脫硫過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生脫硫廢液。脫硫廢液一般直接丟棄處理，但現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)要秉承環(huán)保理念，脫硫廢液可以進(jìn)行回收利用。

脫硫廢液還可以作為燃料使用，直接將脫硫廢液和冶金材料一起放入冶煉爐中進(jìn)行二次燃燒使用，冶金材料中的硫含量增加，燃燒效率降低。還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。脫硫廢液的液體含量很高，直接噴灑在材料上會(huì)增加材料的含水量。冶金材料的運(yùn)輸需要使用運(yùn)輸車(chē)，運(yùn)送在鋼鐵企業(yè)會(huì)堆積在冶金塔中，脫硫廢液含有腐蝕性，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)腐蝕運(yùn)貨的車(chē)輛和存儲(chǔ)材料的貨倉(cāng)。摻雜了脫硫廢液的材料會(huì)產(chǎn)生積液污染環(huán)境，影響冶金廠的整潔美觀[2]。本文以煉鋼工業(yè)為例，將設(shè)計(jì)一種合理處理脫硫廢液的方式，保證在脫硫廢液二次回用的時(shí)候符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

1 焦化廠脫硫的廢液回用處理

現(xiàn)階段常用的氣體脫硫廢液處理的技術(shù)中，比較有效的是提鹽法和沉淀法。按照現(xiàn)階段鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)原理，脫硫廢液分為貧液和冷凝液，兩種脫硫廢液的組成成分和各成分的含量如表1所示。

結(jié)合表1中脫硫廢液的組成成分和成分占比，我們可以看出中脫硫廢液COD的含量是最高的，貧液中的COD含量是冷凝液的兩倍多。根據(jù)這一特征，采用化學(xué)沉淀的方式進(jìn)行脫硫廢液處理。處理的流程如圖1所示：

表1 組成及成分分析

圖1 脫硫廢液處理流程

化學(xué)沉淀方式可以使COD快速沉淀，但通過(guò)方法優(yōu)化，化學(xué)藥劑的投入量很低，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。脫氰藥劑的使用加快了脫硫廢液處理中脫氰步驟的效率，可以降低整體處理流程的時(shí)間。脫硫廢液是堿性的液體，是煉鋼產(chǎn)業(yè)中污染性最強(qiáng)的工業(yè)廢液。除了引言中提到的高腐蝕性，還因液體密度較高，在流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致排液管堵塞和損壞，基于上述脫硫廢液危害的特點(diǎn)進(jìn)行脫硫廢液回用處理方法的重新設(shè)計(jì)。

1.1 進(jìn)行脫硫廢液脫色

脫硫廢液脫色的方法采用調(diào)節(jié)池活性炭脫色，為避免活性炭吸附過(guò)程中產(chǎn)生設(shè)備堵塞問(wèn)題，同時(shí)提高活性炭的脫色利用率。將傳統(tǒng)的脫硫廢液脫色流程進(jìn)行優(yōu)化，在脫色液中加入脫色調(diào)整劑。在脫色液中加入(NH4)2SO4溶液降低溶液的pH值。原本的脫色液的調(diào)整時(shí)間為12h，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將調(diào)整系數(shù)下降0.05，脫色液的調(diào)整時(shí)間縮短為4h。使用金屬脫色柱代替原來(lái)的一次性脫色柱[3]，降低脫硫廢液脫色的成本。在吸附脫色之前將活性炭進(jìn)行活性炭壓濾，增加脫色壓濾液泵的數(shù)量。將活性炭放置在脫硫廢液中，加熱金屬脫色柱直到脫色柱的溫度達(dá)到100℃，在活性炭壓濾過(guò)程中保持溫度不變。將脫色液中加入0.3%的壓濾活性炭通過(guò)壓力泵運(yùn)送到反應(yīng)池中等待脫硫廢液脫色。

脫硫廢液的S含量通過(guò)國(guó)標(biāo)法測(cè)定，同時(shí)通過(guò)濁度反映滲透出水水質(zhì)，濁度采用濁度儀測(cè)定(美國(guó)Hach公司2100N型號(hào))，硫代硫酸銨濃度采用碘滴定法測(cè)定(上海雷磁自動(dòng)電位滴定儀刎一4A型號(hào))，硫氰酸銨濃度采用分光光度法測(cè)定(上海棱光紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)Q滔4型號(hào))。

1.2 優(yōu)化結(jié)晶濃縮工藝

脫色后的脫硫廢液在進(jìn)行濃縮的過(guò)程中，在傳統(tǒng)的濃縮方法中，搪瓷制作的加熱釜在腐蝕作用下會(huì)被損壞。脫硫廢液腐蝕容器和設(shè)備產(chǎn)生漏液?jiǎn)栴}。首先濃縮釜的容量進(jìn)行縮減，在縮減容量的同時(shí)增厚內(nèi)壁的厚度。這樣濃縮釜每次接觸的脫硫廢液的量減少，脫硫廢液的腐蝕度降低，釜壁的抗腐蝕性增加。容器改良之后加熱釜的受熱面積增加，傳熱系數(shù)是原來(lái)的1.5倍。有條件的情況下，加熱釜的材料也可以更換，更換成不易生銹的不銹鋼材料[4]。雖然單次的脫硫廢液濃縮量降低了，但是延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，脫硫廢液的日處理量不會(huì)大幅度降低，降低了加熱釜和濃縮釜的更換頻率，總體上計(jì)算降低了濃縮成本。

通過(guò)泵送的方式將脫色后的脫硫廢液運(yùn)送到濃縮釜處，每次進(jìn)行15 m3的脫硫廢液濃縮處理。在加熱的過(guò)程中調(diào)節(jié)濃縮釜中的真空度，對(duì)濃縮后的脫色液進(jìn)行檢驗(yàn)，合格的放入反應(yīng)池進(jìn)行下一步反應(yīng)。

結(jié)晶提鹽是化學(xué)沉淀方式的關(guān)鍵步驟，結(jié)晶設(shè)備的優(yōu)劣影響結(jié)晶提鹽的質(zhì)量。結(jié)晶的操作原理是降溫冷卻，要求結(jié)晶環(huán)境保持低溫狀態(tài)。降溫冷卻濃縮液的溫度環(huán)境控制在25℃以下，在反應(yīng)池中使用臥螺離心機(jī)對(duì)濃縮液進(jìn)行離心分離，在分離過(guò)程中降低周邊環(huán)境溫度到20℃，在反應(yīng)池中濃縮液結(jié)晶溫度保持勻速降低，在第一批濃縮液結(jié)晶快要完成結(jié)晶時(shí)候，加入等量的第二批濃縮液。全程將溫度控制在20℃以下，在結(jié)晶后期將反應(yīng)池中的循環(huán)水的溫度也降低[5]，將整個(gè)反應(yīng)池的溫度都降低，低溫水的流量在溫度25℃的時(shí)候保持在15±1m3/h，當(dāng)反應(yīng)池的溫度降低到20℃以下時(shí)候要降低低溫水的流速，每個(gè)小時(shí)水流降低2.5 m3。防止溫度很低的情況下水循環(huán)速度過(guò)高導(dǎo)致結(jié)晶體抱團(tuán)。

1.3 離心分離結(jié)晶體中的氰硫物質(zhì)

實(shí)現(xiàn)結(jié)晶體中的固液分離需要使用離心機(jī)，最終留下固態(tài)物質(zhì)。使用臥螺離心機(jī)進(jìn)行晶體離心。將反應(yīng)池中壓濾液進(jìn)行降溫處理分離出NH4，剩余晶體可達(dá)到高度提純。離心機(jī)分離出的液體可以再次進(jìn)行結(jié)晶處理和提純，將提鹽后的晶體進(jìn)行脫氰溶解，在溶解過(guò)程中提高溫度讓晶體慢慢融化，但升溫的過(guò)程要?jiǎng)蛩偾揖徛郎p少蒸發(fā)浪費(fèi)，加入脫氰和脫硫的藥劑等待發(fā)生生化反應(yīng)。在整個(gè)過(guò)程中加熱設(shè)備的溫度不能超過(guò)85℃，高溫雖然會(huì)加快反應(yīng)，但過(guò)高的溫度也會(huì)破壞脫硫廢液中其他物質(zhì)。

2 測(cè)試分析

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的脫硫廢液回用處理方法，可以做到有效地對(duì)脫硫廢液進(jìn)行環(huán)保處理，使用本文設(shè)計(jì)的處理方法與傳統(tǒng)的HPF脫硫工藝處理方法、PDS脫硫法進(jìn)行比較，比較有害物質(zhì)的處理效果和處理時(shí)間。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

對(duì)比實(shí)驗(yàn)采用某鋼鐵煉化產(chǎn)生的脫硫廢液，經(jīng)過(guò)初步檢測(cè)脫硫廢液中的硫含量為5.84%。實(shí)驗(yàn)中所需要的實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)設(shè)備如表2。

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑

實(shí)驗(yàn)采用電解實(shí)驗(yàn)法檢驗(yàn)三種處理方法處理過(guò)的脫硫廢液的各物質(zhì)的含量。電解實(shí)驗(yàn)的電解槽運(yùn)作過(guò)程的示意圖如圖2所示。

圖2 電解槽電解示意圖

根據(jù)電解槽的電解液的含量放入適量的處理后的樣品，將攪拌器放在電解池中，調(diào)節(jié)為中等轉(zhuǎn)速，等待電流強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測(cè)處理后的樣品的硫物質(zhì)含量，計(jì)算脫硫率，公式如下：

W為脫硫率，a為處理之前的樣品的硫含量，b為經(jīng)過(guò)處理之后樣品中的硫含量。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

基于上述實(shí)驗(yàn)方法分別用本文的方法和傳統(tǒng)的HPF脫硫工藝處理方法、PDS脫硫法進(jìn)行脫硫廢液的處理，處理后的樣品的脫硫率結(jié)果如表3。

表3 脫硫率對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，本文設(shè)計(jì)的方法的脫硫率是三種方法中最高的。脫硫率越高意味著脫硫廢液回用率越高。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的焦化廠脫硫廢液回用處理方法，在處理過(guò)后的液體可以噴灑在可燃物上變?yōu)槿紵牧稀＝Y(jié)晶體分離出來(lái)的母液可以進(jìn)行二次結(jié)晶，處理過(guò)程中使用的化學(xué)試劑不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，處理后的脫硫廢液的回用率很高。將脫硫廢液進(jìn)行資源化處理，預(yù)沉降槽可有效降低進(jìn)膜的固含量，保證了脫硫過(guò)程的高通量運(yùn)行；對(duì)鋼鐵企業(yè)解決污染物的處理問(wèn)題起到指導(dǎo)作用。