炼铁过程废气、废水的治理及冶金炉渣的综合利用

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1、炼铁过程废气、废水的治理及冶金炉渣的综合利用摘 要:随着社会对环境要求越加的严厉，炼铁过程产生的各种废物不可以在直接排放，要充分的对其处理、回收、利用，最大可能的减少污染呢，对可回收的合理利用，已达到减少成本的目的。此文就炼铁过程废气治理、废水治理及冶金炉渣的综合利用做了透彻的分析。关键词：废气 废水 治理 冶金炉渣 利用Copious exhaust gas treatment, wastewater and utilization of metallurgical slag Speciality: metallurgical engineering 07 level three class

2、 name: Lu ChuanSummary: as social requirements more stringent, ironmaking process of each waste not in direct emissions, to take their processing, collection, use, and the maximum possible reduction of pollution, the reasonable use of recyclable, has reached the objective of reducing costs. This art

3、icle is copious exhaust gas treatment, wastewater treatment and metallurgical slag utilization has done a thorough analysis.Key words: Emissions Waste water Governance Metallurgical slag Recycling一 废气治理（一）炼铁厂废气的来源及特点 炼铁厂的废气主要来源于以下的工艺环节：高炉原料、燃料及辅助原料的运输、筛分、转运过程中将产生粉尘；在高炉出铁时将产生一些有害废气，该废气主要包括粉尘、一氧化碳、二氧化

4、硫和硫化氢等污染物；高炉煤气的放散以及铸铁机铁水浇注时产生含尘废气和石墨碳的废气。 （二）炼铁厂废气的治理技术 炉前矿槽的除尘 炼铁厂炉前矿槽的除尘，主要是要解决高炉烧结矿、焦炭、杂矿等原料燃烧在运输、转运、卸料、给料及上料时产生的有害粉尘。控制该废气的粉尘的根本措施是严格控制高炉原料燃烧的含粉量，特别是烧结矿的含粉量。此外，针对不同产尘点的设备可设置密闭罩和抽风除尘系统。密闭罩根据不同的情况采取局部密闭罩（如皮带机转运点）、整体密闭罩（如振动筛）或大容量密闭罩（如在上料小车的料坑处）。除尘器可采用袋式除尘器等。 高炉出铁场除尘 高炉在开炉、堵铁口及出铁的过程中将产生大量的烟尘。为此，在诸如出

5、铁口、出渣口、撇渣器、铁沟、渣沟、残铁罐、摆动流嘴等产尘点设置局部加罩和抽风除尘的一次除尘系统；在开、堵铁口时，出铁场必须设置包括封闭式外围结构的二次除尘系统。除尘器可采用滤袋除尘器等。图116是出铁场烟气处理工艺流程。 碾泥机室除尘高炉堵铁口使用的炮泥由碳化硅、粉焦、粘土等粉料制成。在各种粉料的装卸、配料、混碾、装运的过程中将产生大量的粉尘。治理这些废气可设置集尘除尘系统，除尘设备可采用袋式除尘器收集粉尘。图117是碾泥机室除尘工艺流程图。二 废水治理、概述 炼铁工艺是将原料（矿石和熔剂）及燃料（焦炭）送入高炉，通入热风，使原料在高温下熔炼成铁水，同时产生炉渣和高炉煤气。炼铁产生的高炉渣，经

6、水淬后成水渣，用于生产水泥等制品，是很好的建筑材料。炼铁厂包含有高炉、热风炉、高炉煤气洗涤设施、鼓风机、铸铁机、冲渣池等，以及与之配套的辅助设施。 1.废水的来源 高炉和热风炉的冷却、高炉煤气的洗涤、炉渣水淬和水力输送是主要的用水装置，此外还有一些用水量较小或间断用水的地方。以用水的作用来看，炼铁厂的用水可分为：设备间接冷却水；设备及产品的直接冷却水；生产工艺过程用水及其他杂用水。随之而产生的废水也就是间接冷却废水、设备或产品的直接冷却废水及生产工艺过程中的废水。炼铁厂生产工艺过程中产生的废水主要是高炉煤气洗涤水和冲渣废水。2.废水的水量和水质 炼铁厂的所有给水，除极少量损失外，均转为废水，所

7、以用水量基本上与废水量相当。高炉煤气洗涤水是炼铁厂的主要废水，其特点是水量的，悬浮物含量高，含有酚、氰等有害物质，危害大，所以它是炼铁厂具有代表性的废水。3.废水处理的技术路线 主要的处理技术有：悬浮物的去除；温度的控制；水质稳定；沉渣的脱水与利用；重复用水等五方面内容。 （1）悬浮物的去除 炼铁厂废水的污染，以悬浮物污染为主要特征，高炉煤气洗涤水悬浮物含量达10003000mg/L，经沉淀后出水悬浮物含量应小于150mg/L。鉴于混凝药剂近年来得 到广泛应用，高炉煤气洗涤水大多采用聚丙烯酰胺与铁盐并用，都取得良好效果。 （2）温度的控制 用水后水温升高，通称热污染，循环用水而不排放，热污染不

8、构成对环境 吧的破坏。但为了保证循环，针对不同系统的不同要求，应采取冷却措施。炼铁厂的几种废水都产生温升，由于生产工艺不同，有的系统可不设冷却设备，如冲渣水。水温度的高低，对混凝沉淀效果以及解垢与腐蚀的程度均有影响。设备间接冷却水系统应设冷却塔，而直接冷却水或工艺过程冷却系统，则应视具体情况而定。(3)水质稳定 水的稳定性是指在输送水过程中，其本身的化学成分是否起变化，是否引起腐蚀或结垢的现象。既不结垢也不腐蚀的水称为稳定水。 控制碳酸盐解垢的方法如下：酸化法 酸化法是采用在水中投加硫酸或者盐酸，利用CaSO4、CaCl3的溶解度远远大于CaCO的原理，防止结垢。石灰软化法在水中投入石灰乳，利

9、用石灰的脱硬作用，去除暂时硬度，使水软化。药剂缓垢法 加药稳定水质的机理是在水中投加有机磷类、聚羧酸型阻垢剂，利用它们的分散作用，晶格畸变效应等优异性能，控制晶体的成长，使水质得到稳定。最常用的水质稳定剂有聚磷酸钠、NTMP(氮基膦酸盐)、EDP(乙醇二膦酸盐)和聚马来酸酐等。（）沉渣的脱水与利用 炼铁厂的沉渣主要是高炉煤气洗涤水沉渣和高炉渣，都是用之为宝、弃之为害的沉渣。高炉水淬渣用于生产水泥，已是供不应求的形势，技术也十分成熟。高炉煤气洗涤沉渣的主要成分是铁的氧化物和焦炭粉，将这些沉渣加以利用，经济效益十分可观，同时也减轻了对环境的污染。（）重复用水 应该指出，悬浮物的去除、温度的控制、水

10、质稳定和沉渣的脱水与利用是保证循环用水必不可少的关键技术，一环扣一环，哪一环解决不好，循环用水都是空谈。它们之间又不是孤立的，互相联系，互相影响，所以要坚持全面处理，形成良性循环。（二）、高炉煤气洗涤水的处理 高炉煤气洗涤工艺及废水性质从高炉引出的煤气称荒煤气，先经过重力除尘，然后进入洗涤设备。煤气的洗涤和冷却是通过在洗涤塔和文氏管中水、气对流接触而实现的。由于水与煤气直接接触，煤气中的细小固体杂质进入水中，水温随之升高，一些矿物质和煤气中的酚、氰等有害物质也被部分地溶入水中，形成了高炉煤气洗涤水。2高炉煤气洗涤水处理工艺流程高炉煤气洗涤水处理工艺主要包括沉淀(或混凝沉淀)、水质稳定、降温(有

11、炉顶发电设施的可不降温)、污泥处理四部分。沉淀去除悬浮物采用辐射式沉淀池为多，效果较好。国内采用的工艺流程有如下几种。 (1)石灰软化碳化法工艺流程 洗涤煤气后的污水经辐射式沉淀池加药混凝沉淀后，出水的80送往降温设备(冷却塔)，其余20的出水泵往加速澄清池进行软化，软化水和冷却水混合流人加烟井，进行碳化处理，然后泵送回煤气洗涤设备循环使用。从沉淀池底部排出泥浆，送至浓缩池进行二次浓缩，然后送真空过滤机脱水。浓缩池溢流水回沉淀池，或直接去吸水井供循环使用。瓦斯泥送人贮泥仓，供烧结作原料。 (2)投加药剂法工艺流程 洗涤煤气后的废水经沉淀池进行混凝沉淀，在沉淀池出口的管道上投加阻垢剂，阻止碳酸钙

12、结垢，同时防止氧化铁、二氧化硅、氢氧化锌等结合生成水垢，在使用药剂时应调节pH值。为了保证水质在一定的浓缩倍数下循环，定期向系统外排污，不断补充新水，使水质保持稳定。 (3)酸化法工艺流程 从煤气洗涤塔排出的废水，经辐射式沉淀池自然沉淀(或混凝沉淀)，上层清水送至冷却塔降温，然后由塔下集水池输送到循环系统，在输送管道上设置加酸口，废酸池内的废硫酸通过胶管适量均匀地加入水中。沉泥经脱水后，送烧结利用。 (4)石灰软化药剂法工艺流程 本处理法采用石灰软化(2030的清水)和加药阻垢联合处理。由于选用不同水质稳定剂进行组合配方，达到协同效应，增强水质稳定效果。 （三）、高炉冲渣废水处理 高炉渣水淬方

13、式分为渣池水淬和炉前水淬两种，高炉冲渣废水一般指炉前水淬所产生的废水。因为循环水质要求低，所以经渣水分离后即可循环，温度高一些不影响冲渣，因而，在冲渣水系统中，可以设计成只有补充水、而无排污的循环系统。渣水分离的方法有以下几种： 1渣滤法将渣水混合物引质一组滤池内，由渣本身作滤料，使渣和水通过滤池将渣截流在池内，并使水得到过滤。过滤后的水悬浮物含量很少，且在渣滤过程中，可以降低水的暂时硬度，滤料也不必反冲洗，循环使用比较好实现。但滤池占地面积大，一般都要几个滤池轮换作业，并难以自动控制，因此渣滤法只适用于小高炉的渣水分离。2槽式脱水法(RASA拉萨法) 将冲渣水用泵打人一个槽内，槽底、槽壁均用

14、不锈钢丝网拦挡，犹如滤池，但脱水面积远远大于滤池，故占地面积较少。脱水后的水渣由槽下部的阀门控制排出，装车外运；脱水槽出水夹带浮渣，一并进入沉淀池，沉淀下的渣再返回脱水槽，溢流水经冷却循环使用。 3转鼓脱水法(INBA印巴法) 将冲渣水引至一个转动着的圆筒形设备内，通过均匀的分配，使渣水混合物进入转鼓， 由于转鼓的外筒是由不锈钢丝编织的网格结构，进入转鼓内的渣和水很快得到分离。水通过渣和网，从转鼓的下部流出；渣则随转鼓一道做圆周运动。当渣被带到圆周的上部时，依靠自重落至转鼓中心的输出皮带机上，将渣运出，实现水与渣的分离。由于所有的渣均在转鼓内被分离，没有浮渣产生，不必再设沉淀设施，极大地提高了

15、效率，这是先进的渣水分离设备。三 冶金炉渣的综合利用 高炉炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的熔融硅酸盐类物质;高炉冶炼时，从炉顶加入铁矿石、燃料(焦炭)以及熔剂等，当炉内温度达到14001500时，物料熔化变成液相，在液相中浮在铁水上的熔渣，通过铁口经主铁沟撇渣器分离或渣口排出，这就是高炉炉渣。高炉炉渣是由脉石、灰分、熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成的，是一种易熔混合物。高炉炉渣的处理方式主要有以下三种：高温炉渣自然冷却变成为坚硬的干渣;用水淬将高温液态炉渣击碎，变成为松散的水渣;用蒸汽或压缩空气将高温液态炉渣击散，变成为蓬松的渣棉。高炉水渣是综合利用的好方法，先进的高炉水渣已经100%得到利用

16、。目前，冲制水渣的工艺设备均能保证水渣的质量，玻璃化程度可以达到90%95%，水渣平均粒度为0.23.0mm，水渣含水15%。高炉水渣的主要用途如下：(1)生产矿渣水泥。水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可显示出水硬胶凝性能，是优质的水泥原料。水渣既可以作为水泥混合料使用，也可以制成无熟料水泥。矿渣硅酸盐水泥，是用硅酸盐水泥熟料与水渣再加入3%5%的石膏混合磨细，或者分别磨后再加以混合均匀而制成的。矿渣硅酸盐水泥简称为矿渣水泥。在磨制矿渣水泥时，高炉炉渣的掺入量对水泥的抗压强度影响不大，而对抗拉强度的影响更小，所以其掺入量可以加入到占水泥重量的20%85%。这样

17、，对提高水泥质量，降低水泥生产成本是十分有利的。石膏矿渣水泥，是将干燥的水渣和石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰按照一定的比例混合磨细或者分别磨细后再混合均匀所得到的一种水硬性胶凝材料。在配制石膏矿渣水泥时，高炉水渣是主要的原料，一般配入量可高达80%左右。这种石膏矿渣水泥成本较低，具有较好的抗硫酸盐侵蚀和抗渗透性，适用于混凝土的水工建筑物和各种预制砌块。石灰矿渣水泥，是将干燥的水渣、生石灰或消石灰以及5%以下的天然石膏，按照适当的比例配合磨细而成的一种水硬性胶凝材料。石灰的掺入量一般为10%30%，它的作用是激发水渣中的活性成分，生成水化铝酸钙和水化硅酸钙。石灰掺入量太少，水渣中的活性成分难以充分激

18、发;掺入量太多，则会使水泥凝结不正常、强度下降。石灰矿渣水泥可用于蒸汽养护的各种混凝土预制品，水中、地下、路面等的无筋混凝土和工业与民用建筑砂浆。(2)生产矿渣砖和湿碾矿渣混凝土制品矿渣砖，用水渣加入一定量的水泥等胶凝材料，经过搅拌、成型和蒸汽养护而成的砖叫做矿渣砖。用87%92%水渣，5%8%水泥，加入3%5%的水混合，所生产的砖其强度可达到10MPa左右，能用于普通房屋建筑和地下建筑。此外，将高炉矿渣磨成矿渣粉，按重量比加入40%矿渣粉和60%的水渣，再加水混合成型，然后再在100110MPa的蒸汽压力下蒸压6h，也可得到抗压强度较高的砖。湿碾矿渣混凝土，是以水渣为主要原料制成的一种混凝土

19、。它的制造方法是将水渣和激发剂(水泥、石灰和石膏)放在轮碾机上加水碾磨制成砂浆后，与粗骨料拌和而成。湿碾矿渣混凝土的各种物理力学性能，如抗拉强度、弹性模量、耐疲劳性能和钢筋的黏结力均与普通混凝土相似。而其主要优点在于具有良好的抗水渗透性能，可以制成不透水性能很好的防水混凝土;具有很好的耐热性能，可以用于工作温度在600以下的热工工程中，能制成强度达50MPa的混凝土。此种混凝土适宜在小型混凝土预制厂生产混凝土构件，但不适宜在施工现场浇筑使用。(3)用于隔热填料。可代替硅澡土用于隔热填料，节约成本。(4)生产矿渣微粉。高炉水渣经过超细磨，可作为生产矿渣微粉的主要原料。目前，有的把高炉水渣细磨后作

20、为处理SO2的烟气吸收剂。参考文献：1杨华明钢渣资源化的现状与前景矿产综合利用，1999，(3)：36392Hisashi Yamada，et a1A fundmental research on phosphorUS removal by using slagWater Research，1986，20(5)：54755734国家环保总局国家标准GB8978-19885 6杨华明钢渣资源化的现状与前景矿产综合利用，1999，(3)：36397Hisashi Yamada，et a1A fundmental research on phosphorUS removal by using sla

21、gWater Research，1986，20(5)：5475578Sakadevan K and Bavor H J . Phosphate adsorption characteristics ofsoils ,slags and zeolite to be used as substrates in constructed wetlandsystems. Wat Res ,1998 ,32 (2) :393 3999Srivastava S K,et al. Removal of lead and chromium by activated slaga blast - furnace waste. Journal of Environmental Engineering ,1997 (5) :461 468