工业水处理药剂在钢铁企业的使用与研究

卢 迪

（凌源钢铁集团有限责任公司，辽宁 凌源 122500）

1 钢铁企业工业水处理药剂发展历程

与国外工业科技发达的国家相比，我国冷却水质发展时间比较短，起步比较晚，整体发展还存在很多技术限制。而国外对于工业水处理药剂的研究更早，在过去的几十年里已经成功完成了多次技术更新，目前已然形成了成熟且功能广泛的水处理药剂。水处理药剂逐渐替代了钢铁产业中使用的传统冷却水处理系统，有效解决水资源，有助于实现企业水资源的循环利用，体现出较高的环保价值与经济价值。从我国钢铁工业冷却水技术发展情况来看，其发展起步较晚，大约从九十年代末开始引进先进的冷却水处理设备以及配套的水处理技术，比如净循环系统、浊循环系统等。在多年的应用与研究中，我国科研人员逐渐取得了技术突破，再加上现代工业发展的环保性、持续性要求，各钢铁企业更加重视水循环系统的建设，这也为工业水处理药剂研究发展奠定了基础。直到1980 年，我国宝山钢铁已经自主研发水处理设备，该厂实际水循环率高达95%，为我国水处理技术发展拉开序幕。当前我国钢铁企业已然摆脱水处理药剂引进的局面，很多优秀的国有企业、研究院已经能够研制出性能稳定的水质稳定剂，并逐渐形成市场规模，能够供给大型钢铁企业生产应用。

2 工业水处理药剂类型与应用范围

经过市场调查与统计能够知道，目前我国钢铁行业中的水处理药剂根据其应用范围一般分为以下几种：①用于炼铁厂，炼铁过程中需要很多高温设备的支持，因此需要水处理药剂以及水处理系统，其中包括开路系统与半开路循环系统；②用于炼钢厂，炼钢厂中包含很多设备与水处理系统，比如污水净化系统、循环水冷却系统等；③用于热轧厂，水处理药剂通常应用于热轧净水系统、污泥处理系统等系统中，药剂类型包括凝聚剂、除油剂等。对于钢铁企业来说，其在钢铁生产与加工过程中也会涉及到多个水处理系统，再加上原料以及产品生产要求的差异，其所需水质也存在差异。比如，产量中等的炼铁厂一般每小时所需水循环量能够达到5560 平方米，以上水资源则通常被用于高炉封口冷却以及整体冷却处理。另外，其浊水循环系统每小时水量则为1560 平方米，以上就是炼铁厂主要设备的用水情况。而对于产量中等的热轧厂来说，其水资源则主要用于生产设备冷却，其间接冷却水循环系统用水量能够达到10100 平方米每小时，且随着生产规模的增加所需用水量也将增加。

3 工业水处理技术在钢铁企业中的应用情况

经过多年的技术、药剂研究发展，当前我国大型钢铁企业已经能够摆脱设备进口的局面，其中很多企业采取的是总承包的管理方式，直接由水处理供应商符合水处理药剂的供应、投加、分析以及监测工作，保障水循环系统的正常运行，同时还能够减少企业的工作量，解决传统药剂采购中的弊端。我国水处理供应商不仅能够为钢铁企业提供药剂，同时还负责进行水处理，根据钢铁企业的实际生产情况与处理需求调整水质稳定配方，改善水处理服务效果，有效解决水资源。

供应商全面服务模式已经得到市场的认可，当前很多大型钢铁企业都采取这样的采购处理方式。具体来说，钢铁企业为供应商提供自己生产相关工艺参数与技术指标，供应商则根据实际情况提供水处理服务，在保障钢铁企业正常生产的同时提高水资源利用率，降低公司运行成本，促进钢铁企业的持续发展。钢铁企业的水处理供应商一般会直接将办事处以及实验室建立在现场，能够及时收集现场信息，跟踪企业生产情况，并且随时调整水处理药剂的配方即剂量，同时还应当随时剂量水处理情况，制作成报表与钢铁企业管理人员进行对接，展示水处理药剂以及系统工作情况。这样的处理工作模式能够有效提高企业生产的效率，同时还能够辅助企业落实降本增益工作，提高各项资源的利用率。我国很多大型钢铁企业已经配备了综合污水处理系统与完善的污水处理设施，常见的污水处理系统包含混凝配水、絮凝沉淀、二次混凝、滤池多介质过滤、反渗透脱盐五个基本单元，每个单元的工艺流程都不同，但是每个单元的功能与处理效果都会对其他单元造成影响，因此，技术人员应该重视其中每个环节的工艺处理情况，严格控制出水水质，这样才能够提高最终的水质。此外，钢铁企业污水处理的效果还会受到药剂管理、水质监控以及水处理工艺技术的影响，技术人员应该立足于钢铁企业生产发展实际情况，在生产管理之前明确各个单元处理的水质目标，之后再根据具体的水质目标明确现场处理工艺与技术，引进配套的处理设备，这样才能够提升最终的处理效果。

4 钢铁企业工业水处理药剂的研究方向

4.1 耐高温发展趋势

传统的钢铁企业采取的水处理方法基本上都是化学处理方法，该方法应用时间比较久，但是并未取得长足的发展或者进步，整体上还存在一些应用弊端与问题，影响企业水处理的效果。再加上不同地区钢铁企业所用的原材料以及工艺存在较大的差异，所需水处理技术与方案也不同，这就需要技术人员认真研究，开发新的处理技术与工艺。当前应用较多且取得一定应用效果的就是水处理药剂，从本质上来讲，这也是一种化学处理方法，能够取得不错的处理效果，但该方法同样存在应用局限性，难以实现多种水处理化学品的协调应用，影响最终的处理效果。而当前大部分钢铁企业都有较多高温设备，由于生产设备产热量较大，因此冷却和降温处理已然成为钢铁企业发展的重要研究问题。再加上钢铁行业中使用的高热设备与普通工业生产设备不同，大多为高热流密度设备，甚至远超国家规范与标准。要想提高钢铁企业生产设备冷却效果，改善其生产情况，科研技术人员就应该专注于耐高温水处理药剂的研究，改善钢铁企业生产现状。

4.2 浊循环水处理系统

首先是洗涤浊循环水系统，就目前的情况来看，各钢铁企业的炼铁工艺以及炉料存在差异，最终产生的洗涤循环水水质成分并不统一，再加上矿石中的氧化钙在冷却塔中会出现大量流失的情况，进而导致管道出现结垢、堵塞的情况，影响正常生产与循环系统的运行。其次是转炉烟气净化洗涤浊循环系统的研究与发展，钢铁企业在转炉炼钢的过程中需要投入造渣剂石灰，而高温环境会导致部分石灰细粉被烟气带出，且在洗涤塔中反应生成二氧化钙，进而出现严重结垢现象，导致输水管道断面减少，水资源运送阻力增加，造成严重的资源浪费。钢铁企业为了维持正常的生产状态，往往需要在开炉之前清理喷嘴与管道，增加生产人员工作量。对于以上两种循环水系统来说，其都存在严重结垢的现象，影响正常生产活动的进行，对此，科研人员应当关注优质聚凝剂、分散剂以及除硬稳定剂的研发与生产，解决以上结垢问题，节约水资源，保障钢铁企业的正常生产。针对连铸及轧钢浊循环水系统来说，当前使用的处理系统中存在细小氧化铁皮悬浮物及循环水中油的去除问题。目前使用的水处理系统工艺包括沉淀、除油、过滤、冷却，其中主要使用的水处理药剂包括絮凝剂、助凝剂、除油剂等。当前我国市场中使用的絮凝剂种类主要有铝盐与铁盐，常见的助凝剂则一般为聚丙烯酞胺类高分子药剂(PAM)。但是就目前我国水处理药剂工艺来看，钢铁企业使用的国产PAM 相对分子质量较小，应用效果不佳，且还存在较大的环境隐患。对此，科研技术人员应该致力于开发高效絮凝剂、助凝剂以及除油剂，这样就能够有效解决循环水系统中存在的堵塞问题，提高钢铁生产的安全性以及水资源的利用率。

4.3 增强水处理剂科研力度

从目前情况来看，尽管我国水处理药剂相关技术与设备已经实现了自主研发，能够摆脱进口的局面，但是由于我国水处理技术发展时间较短，起步较晚，因此当前并未形成较大的科研生产规模，大多数投入市场的水处理药剂质量不足，相关系统设备的自动化、智能化程度较低，无法满足钢铁企业发展的需求。另外，当前各地政府对于水处理药剂研究工作重视程度不足，导致其相关科研经费投入较少，无法满足科研发展的需求。市场中存在部分技术研制与开发企业，但是这样的企业几乎无法与国外大型技术企业抗衡。国外有很多具备较高技术能力的企业，随着药剂市场的不断开放发展，国外公司已经与国内技术公司站在了统一起跑线上，如果国内药剂生产企业科研力量不足、产品质量较差，那么就会缺失核心竞争力，无法应对全球化的市场竞争。水处理药剂国内市场存在较多发展机会，国内技术生产企业应该抓住市场发展的好时机，不断开发先进技术，发挥出该市场的潜力。另外，国内技术生产企业对国外先进的技术应该抱着学习的心理，积极引进先进技术，实现自我研发，提升核心竞争力，促进国内水处理药剂市场的发展。

5 钢铁企业工业水处理药剂节水应用策略

无论是钢铁工业用水还是节水工作，其都涉及到多项水处理技术。另外，影响企业用水、节水效果的因素较多，比如节水技术、管理效果、技术设备、员工素养等。各种因素相互制约和影响，形成了最终的生产以及节水成果。因此，钢铁企业在开展生产管理工作时应该注意工作的系统性与整体性，综合考虑多种影响因素，学会发挥优势因素，提升生产管理的效率。要想强化钢铁企业节水效果，本文提出以下几个思路与渠道：①从源头上节水，即减少新水的用量。技术人员应该重视水循环系统的建设，采取先进的工艺与设备实现水的循环利用，比如 干熄焦、干法除尘、高炉冷却软水密闭循环等；②技术人员还应该建立完善的循环供水系统，取代传统的直流、半直流供水系统，这样就能够有效提高企业用水循环率。根据企业生产技术以及经营内容的不同，技术人员应当建立不同的循环系统，其中包括生活用水、工业用水、循环使用水、串级使用水等不同的水循环供水系统。只有在大循环中区分小的特色循环系统才能够实现对水资源的科学管理与控制，不断优化水资源的利用；③技术人员还应该关注钢铁企业污水处理系统，针对不同水质的污水采取不同的处理技术，实现水资源的合理应用。钢铁企业生产过程中必然产生污水，污水中含有油、悬浮物、有机物等物质。对此，技术人员应该根据污水处理的目标选择不同的处理工艺与药剂进行处理，满足污水处理的要求，实现水资源的优化利用；④技术人员还应该提高水资源循环管理技术，实现串级用水，提高水资源的重复利用率。钢铁企业在各个生产环节中对于所需水资源的水质需求是存在较大差异的，对此，技术人员可以将水资源处理后循环使用、串级使用，实现废水、污水资源化，提高水资源的利用率。

综上所述，钢铁企业在生产经营过程中需要大量的水资源，同时还会产生大量废水，要想实现企业持续发展，技术人员就应该重视水处理药剂研发问题，专注水处理药剂以及水循环系统设计研究，改善企业生产状况，提高水资源的利用率，降低钢铁企业生产经营的成本，促进企业的持续发展。