八钢工业废水在烧结系统回用实践

谭哲湘

（新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂）

钢铁工业既是用水大户也是废水排放大户，在国家大力推进节能减排的背景下，钢铁工业废水的深度处理越来越受到重视。当前，大部分钢铁企业均已建立了水循环处理系统，对钢铁工业废水进行处理并循环利用。但是，高浓缩倍数废水中的盐和氯离子等造成循环水系统的腐蚀、结垢以及微生物滋生等问题又给钢铁企业废水的回收利用带来新的难题。

钢铁工业废水造成的污染主要有无机固体悬浮物污染、有机需氧物质污染、化学毒物污染、重金属污染、酸污染、热污染等。其特点是废水量大，污染面广[1]。

新疆水资源紧缺，一直以来八钢对企业废水的回收利用非常重视，2018年在三台烧结机配合使用钢铁工业废水替代新水80.5万m3，为降低废水处理成本或提高废水回用附加值、回收固废、实现废水低排放发挥了重要作用。

1 八钢工业废水的来源

八钢工业废水主要来源有轧钢、炼钢废水，焦化废水和高炉冲渣浓盐水。

轧钢产生的废水包括：含碱废水、含酸废水、含油及乳化液废水，每轧制1吨钢板约排出废水30～40m3，废水中含氧化铁皮约5000mg/L，油类物50～500mg/L，悬浮物100～1250mg/L，残渣800～1500 mg/L。废水经混凝沉淀去除悬浮物及油类污染后，再经冷却处理以回用于生产。混凝沉淀出来的氧化铁皮、悬浮物及油类输送到烧结系统回收利用。

炼钢产生发废水含污染物成分波动大，如氧气顶吹转炉除尘污水，在同一炉钢的不同吹炼期，废水pH值在4～13，悬浮物在250～25000mg／L变化，经混凝沉淀后的脱水循环使用，沉积在池底的污泥送往烧结，转炉除尘废水污泥含铁约25%，加入烧结系统既可替代新水又可回收铁元素等固废。

轧钢含油量高的废水和炼钢转炉废水约73万m3，用罐车拉到烧结分厂废水池配加到混合料中，目前烧结是唯一的处理大户。

炼焦废水在烧结系统也得到回收利用。焦化废水含有高浓度的酚，以及多环芳烃和含硫、氮等有机化合物；还有大量除氨氮以外的无机物，如氰、硫、硫氢根等阴离子以及硅、钙、镁、钠、锗等阳离子。焦化废水是一种公认的难生物降解的工业废水。焦化废水一方面能导致水体富营养化，影响水生生物；另一方面废水中大量有毒、有害物质进入水体、土壤后，通过食物链对动、植物及人类健康危害极大[2]。

2 烧结回用工业废水的途径

八钢烧结工序现有2×265m2+430m2烧结机，设计年产烧结矿960万t，所产烧结矿主要供应三座2500 m3高炉和一座OY炉。设计年使用新水量247.2万m3。

2×265m2烧结机废水池容积108m3（6m×6m×3m），430m2烧结机废水池容积180m3（10m×6m×3m）。高浓缩的废水和沉淀浓缩后含有重金属和微量油的废水注入废水池，废水池设置了水位报警，根据水位确定注入废水量。

2.1 轧钢、炼钢工业废水用于活性石灰粉消化

轧钢、炼钢工序工业废水加入烧结料流程：轧钢、炼钢工序产生废水→罐车→废水池→搅拌泵→水泵→调节阀→流量计→喷洒装置。

烧结废水池设置水位计与自来水阀门联锁，当废水不足时实现自动补水；喷洒装置上设置了红外线水分监测仪，以废水配加量为常量，通过反馈值自动跟踪调节新水阀门以调整稳定物料水分。生石灰消化使用全部炼钢废水及部分湿法除尘器回水，不足部分补充新水，废水温度在30℃～40℃。消化水补加量原则上为生石灰总量的50%。265m2烧结机配料新建废水回水池、安装2台水泵、废水流量计回水管道与老废水池对接。在265m2烧结机配料B配1皮带的9#仓、13#仓处各加装一组分料器，在A配1皮带11#仓处制作安装一组分料装置，以解决分料器开沟过浅、废水配加量大时皮带料过湿影响岗位的环境卫生，同时封闭了生石灰消化产生的蒸汽。265m2烧结机配料废水池和430m2烧结机配料混合废水池加装长轴搅拌泵及压缩空气管，通过搅拌废水池废水，改善因废水沉积造成池容减小影响废水使用的的问题。对A配料14#水幕除尘器、B15#水幕除尘器吸风口百叶窗进行了改造，降低水幕除尘器风机故障率、增强吸尘点的吸尘效果，改善现场作业环境。

2.2 轧钢、炼钢工业废水用于一次混合加水

一混过程中除添加新水外主要配加炼钢废水，一混后物料水分一般控制5.5%～6.5%，设置了红外线水分监测仪，以废水配加量为常量，通过新水阀门调整稳定物料水分。现场根据配料量的稳定性修正水分设定值来稳定物料水分。生产实践表明，使用炼钢回用废水提高了小球比例（制粒≥3mm的小球比例）：炼钢废水粒度细，易粘结，品位较高，自然成球性强。炼钢废水中含铁颗粒粒度组成一般小于0.045mm，又能均匀、高度分散到成球物料中，而且含有一定量的CaO和MgO，有一定的黏性等特点，所以能提高混合料粒度，随着废水量和浓度的增加，粒度也随着提高。

2.3 浓盐水用于二次制粒加水

二次制粒加水主要作用是对经润湿、混匀后的物料进行强化制粒。通过圆筒转动产生的机械力与润湿物料的粘连性形成3.0 mm～8.0 mm粒级的小球来改善烧结物料的粒度结构和烧结过程料层的透气性，最终达到增产降耗的目的。因此制粒过程中还需要补充一定的水分使小球长大以满足烧结生产的需要。用焦化浓盐水替换新水，经制粒机后物料水分通常在6.5%～8.5%且物料水分稳定保持时间越长越好，物料粒度大于3.0mm粒级量越多越好。

3 工业废水在八钢烧结系统回用的效果

钢铁企业生产过程中采取节水降耗,对综合排放废水处理后回用利用是最经济、有效的措施。据统计钢铁企业外排废水量约为企业新水用量的60%以上[3]，企业将这一部分废水处理后作为净循环系统补充水,大大提高了全厂水重复利用率,节水效果显著。

八钢烧结系统回用工业废水取得成效：

（1）高浓缩的废水和沉淀浓缩后含有重金属和微量油的浓盐水，加入到活性石灰粉消化和一次混合机中取得良好效益。盐分和氯离子等指标的高浓缩的浓盐水在烧结得到回用后，大大降低废水的排放。另外，工业废水加入到烧结混合料后，利用烧结过程700～900℃的高温将废水中有机、有毒成分进行热氧化和热分解，不仅实现无害化、低成本处理利用，热氧化还可以为烧结过程提供热量。废水中的溶解盐则通过除尘灰一同收集利用。炼钢和轧钢产生了大量的废水，对废水二次利用：一方面能提高烧结矿的产量、TFe品位；另一方面解决了环境污染降低了生产工序的成本[3]。

（2）在烧结一次混合圆筒侧修建污泥池，通过在一次混圆筒中加装废水喷加装置，将废水喷加压喷人一次混合圆筒进料端混合料中；将该高温废水管道接人生石灰消化器内，实现用废水消化生石灰。使用温度达到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热量，一般能提高混合料温度13～18℃。将浓度为15%～25%的转炉废水，加入一混圆筒及用于生石灰消化后，烧结混合料温度提高到60～62℃，达到烧结工艺的要求[4]。生石灰消化温度大幅提高，以消化器2#测温点为例，消化温度升高约10℃，小球制粒≥3mm的小球比例约提高20%。

（3）2018年通过改造，烧结系统使用炼钢、轧钢废水合计386765m3，废水中约含水90%、含固废10%；即替代生产新水348088.5m3，回收铁元素等固废38676.5t，使用能源的浓盐水71402.7 m3，取代新水 80.5 万 m3。

（4）环保社会效益：通过现场的技术改进和疑难点的攻关和创新，解决了制约废水用量提高的关键点，稳定了生产过程；减少污染，净化了环境。钢铁工业废水处理后的残留物加入到烧结工序，实现了工业废水的回收利用。

4 烧结废水回用工序还需改进

为了进一步提高八钢废水回收利用的效果，还需要对烧结现场存在的问题进行改进：由于265m2烧结系统配料白灰料仓设置在混匀料仓前方，冬季白灰消化蒸汽大，导致除尘风管冻，配-1通廊环境差，加之皮带清扫器磨损严重，皮带粘料多，操作工劳动强度大，导致废水消化时断时续，造成废水使用日消耗量约900m3，430m2烧结系统配料投入生石灰消化废水量一直不足，日消耗量约为700m3，该配料工艺还需要改进。

265m2烧结系统配料混合废水池、430m2烧结系统混合废水池中废水易沉积，造成池容减小影响废水消耗的问题。

此外，目前工业废水用汽罐车拉运，运输成本高建议使用强度高、耐腐蚀的PE管输送。针对浓度达25%炼钢废水在废水池易沉淀，易堵塞管道、卡阻调节阀造成加水量波动等问题，防废水沉淀、防废水堵塞也是需要解决的问题。

5 结语

为了充分利用废水资源，实现废水零排放，降低生产成本，实现钢铁工业绿色发展，有必要对现有的污水处理工艺流程进行优化研究。跨区域、跨工序尽可能从废水产生的源头或处理过程的前步直接回用。例如，钢铁生产过程产生的高炉渣、转炉渣存在大量未反应的生石灰等碱性氧化物，经过冲渣后会溶入循环水中，导致循环水pH值升高，管道结垢。为了防止结垢，有时需加酸中和。可考虑将高碱度的冲渣循环水喷到烧结脱硫烟气中，部分甚至全部替代外购脱硫剂，脱硫后碱度降低的废水再直接或通过过滤返回冲渣水循环，可以降低冲渣水碱度，不需要加酸中和。用于烧结烟气脱硫，减少脱硫剂消耗。

吨钢减少1吨外排废水，相应减少1吨新水，减少等量的新水[5]，就可使八钢减少外排水污染物总量，对于企业、社会都有显著效益，特别是对于新疆干旱缺水地区，还可以缓解夏季供水不足等问题。钢铁工业废水的综合回收意义重大。