付乾坤 ，楊大正 ，侯勇 ，田威 ，徐鵬飛 ，高恩運(yùn)

（1.鞍鋼股份有限公司熱軋帶鋼廠，遼寧 鞍山 114021；2.鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009；3.鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山 114021；4.鞍山鋼鐵集團(tuán)公司安環(huán)部，遼寧 鞍山 114009）

鋼坯熱軋時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行高壓水除鱗，還需對(duì)輥道、軋輥、矯直機(jī)前輥和直輥、分段剪后輥等進(jìn)行水冷。軋鋼消耗的潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂進(jìn)入濁環(huán)系統(tǒng)，其與鋼坯軋制過(guò)程中脫落的氧化鐵皮和灰塵等粘附在一起形成含油濁水。這種濁水經(jīng)提升泵提升至平流池入水端后經(jīng)配水渠進(jìn)入平流沉淀池，沉淀后形成熱軋油泥。噸鋼油耗大的熱軋線產(chǎn)生的熱軋油泥因含油率高，需要除油方可回收利用，傳統(tǒng)的熱軋油泥處理方法是焙燒或加藥清理，存在處理成本高和產(chǎn)生二次污染的問(wèn)題。另一方面，濁環(huán)水系統(tǒng)中的懸浮物和含油量分別為1 000～1 500 mg/L 和 30～80 mg/L，濁水中的細(xì)氧化鐵皮、懸浮物和油易堵塞噴嘴，導(dǎo)致過(guò)濾器濾料板結(jié)和惡化水質(zhì)，甚至?xí)斐杀伒仁鹿?，?yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)順行。熱軋濁環(huán)水中的浮油和分散油約占總含油量的60%～80%，乳化油和溶解油約占20%～40%，均較難去除。國(guó)內(nèi)外研究人員結(jié)合企業(yè)特點(diǎn)就如何降低濁環(huán)水系統(tǒng)中的懸浮物和含油量進(jìn)行了很多探索和技術(shù)改進(jìn)，希望將平流池出水懸浮物和含油量分別控制在20～30 mg/L和 5～10 mg/L。

本文介紹的熱軋濁環(huán)水?dāng)嚢铓飧》ú粌H凈化濁環(huán)水水質(zhì)，而且還能有效降低熱軋油泥的含油率，使其作為燒結(jié)原料循環(huán)利用，廢油也被煉油廠回收利用。解決了困擾鋼鐵行業(yè)多年的環(huán)資難題，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，在國(guó)內(nèi)外具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 傳統(tǒng)熱軋濁環(huán)水處理方法的缺點(diǎn)

（1）一次或二次沉淀法

用一個(gè)或兩個(gè)旋流沉淀池來(lái)完成除油和去除氧化鐵皮。該方法占地小，運(yùn)行管理方便，但去油和去除氧化鐵皮效果較差。

（2）一次沉淀二次混凝沉淀法

濁環(huán)水經(jīng)一次鐵皮坑沉淀、旋流沉淀池沉淀的同時(shí)，再加藥去油和去除氧化鐵皮。該方法工藝簡(jiǎn)單，但懸浮物去除能力有限。

（3） 一旋、二平、三過(guò)濾法

濁環(huán)水經(jīng)旋流井去除粗顆粒氧化鐵皮，再經(jīng)平流池二次沉淀去除浮油和部分細(xì)顆粒氧化鐵皮后，平流池出水經(jīng)過(guò)濾罐中的濾料過(guò)濾，或用高速過(guò)濾器、磁濾方式進(jìn)一步凈化水質(zhì)。該方法比前兩種方法水質(zhì)有所提高，但浮油回收效率低、出水效果不好、過(guò)濾器濾料易板結(jié)和堵塞，需要經(jīng)常更換濾料，嚴(yán)重影響水質(zhì)，影響生產(chǎn)和軋鋼質(zhì)量。

（4）纖維球過(guò)濾法

該方法有效降低水中懸浮物和含油量，但需要更換成本較高的濾料。

（5）加藥稀土磁盤(pán)過(guò)濾法

該方法通過(guò)向熱軋濁環(huán)水中投加藥劑，由稀土磁盤(pán)把氧化鐵皮和藥劑捕捉的油分和懸浮物吸到磁盤(pán)上脫附，再處理這些含油和藥劑的鐵泥。如汪穎報(bào)道了采用管道混合器加PAM（0.25 mg/L）和 PAC（0.55 mg/L），使懸浮物從 500～1 000 mg/L降為30 mg/L，油含量從40～100 mg/L降低到5 mg/L以下。該方法雖然能使水質(zhì)得到有效改善，但投資和藥劑成本較高，而且含油和藥劑鐵泥需要進(jìn)一步無(wú)害化處理，加藥還影響到浮油的回收利用。

（6）加藥氣浮法

該方法是向平流池濁環(huán)水中加藥，再用氣浮方法去除水中的懸浮物和油。如閆繼寧報(bào)道了向1 060 mm×150 mm×275 mm的氣浮池加入PFS混凝劑30 mg/L，調(diào)整壓力溶氣氣浮參數(shù)，凈化水質(zhì)。該方法能有效降低水中懸浮物和含油量，適合對(duì)出水水質(zhì)要求高時(shí)采用，但存在投資大、運(yùn)行成本高和平流池底泥和廢油難處理問(wèn)題。

以上處理工藝均沒(méi)有兼顧提高平流池出口水質(zhì)和降低平流池底熱軋油泥含油率的研究。

2 攪拌氣浮法優(yōu)勢(shì)及工作機(jī)理

2.1 攪拌氣浮法優(yōu)勢(shì)

利用攪拌器或管道攪拌器產(chǎn)生的攪拌力，使得平流池入水中的細(xì)氧化鐵皮表面附著的部分油膜剝離至水中，然后通過(guò)高效溶氣裝置產(chǎn)生的微米級(jí)小氣泡將水中的油分（浮油和分散油）和懸浮物上浮至平流池表面，從而降低了平流池出水的含油量和懸浮物，同時(shí)也降低了沉入平流池底部鐵泥的含油率。

與傳統(tǒng)氣浮法相比，攪拌氣浮法是通過(guò)氣浮方法去除水中的油分和懸浮物，充分考慮了水中細(xì)氧化鐵皮表面油分的去除。

2.2 工作機(jī)理

表面附有油膜的懸浮物和油滴具有憎水性，它們對(duì)水分子的引力小于水分子間的引力，當(dāng)它們趨近微細(xì)氣泡時(shí)，在表面張力的作用下與微氣泡粘附在一起，總比表面能降低。微細(xì)氣泡與以上懸浮物和油滴的共聚體的密度小于水的密度，密度差產(chǎn)生的浮力使共聚體上浮至水面，這可從傳統(tǒng)的氣浮理論得到解釋。進(jìn)入平流池的濁水中含有表面附有油膜的細(xì)氧化鐵皮、懸浮物和油滴。濁環(huán)水中的浮油附著在細(xì)氧化鐵皮表面，在進(jìn)水?dāng)_動(dòng)和機(jī)械攪拌力的作用下部分油膜被剝離至水中。當(dāng)平流池中通入大量微細(xì)氣泡并均勻分散在溶氣水中，絕大多數(shù)表面附有油膜的懸浮物和被從細(xì)氧化鐵皮表面剝離至水中的油滴粘附微細(xì)氣泡后，快速上浮在水面形成穩(wěn)定的含微氣泡的浮油層。因此，攪拌氣浮法在降低平流池出水懸浮物和水中含油量的同時(shí)，也降低了平流池沉淀底泥的含油率。

3 攪拌氣浮法的應(yīng)用

鞍鋼股份有限公司熱軋帶鋼廠（以下簡(jiǎn)稱“熱軋廠”）1780生產(chǎn)線濁環(huán)水處理系統(tǒng)有4個(gè)平流池，總循環(huán)水量為12 000 m/h。平流池是傳統(tǒng)的三段式（旋流-沉淀-過(guò)濾）熱軋濁環(huán)水處理系統(tǒng)的一個(gè)單元，因傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)和擴(kuò)大產(chǎn)能等原因使得噸鋼油耗較高，加上1700生產(chǎn)線反沖洗水匯入1780生產(chǎn)線濁環(huán)水系統(tǒng)，2015年該廠1780生產(chǎn)線平流池產(chǎn)出油泥干基含油率高達(dá)16.1%，致使全鐵含量很高的鐵泥無(wú)法循環(huán)利用，只能通過(guò)更換濾料等方法維持生產(chǎn)。在不加藥的情況下把平流池出水懸浮物和水中含油量控制在40 mg/L和10 mg/L以下。

3.1 攪拌氣浮法工藝流程

為了降低平流池排出的熱軋油泥含油率并改善平流池出水水質(zhì)，開(kāi)展了平流池在線攪拌氣浮除油中試試驗(yàn)。圖1為熱軋廠1780生產(chǎn)線平流池?cái)嚢铓飧》鞒虉D。利用熱軋廠大修時(shí)機(jī)，在平流池入水端增加攪拌器和一次釋放器，在平流池適當(dāng)位置增加二次釋放器，增加回流泵、儲(chǔ)氣罐和溶氣裝置，溶氣裝置產(chǎn)生的溶氣水通過(guò)釋放器釋氣。

圖1 熱軋廠1780生產(chǎn)線平流池?cái)嚢铓飧》üに嚵鞒蘁ig.1 Flow for Dissolution Air Flotation Used by Horizontal Tank in 1780 Production Line of Hot Rolled Mill

3.2 應(yīng)用效果

對(duì)比2016年和2017年相同日期氣浮法改造前后平流池出口水中懸浮物和含油量情況。圖2為改造前、后平流池出口水中懸浮物和含油量的對(duì)比。由圖2（a）看出，改造后后平流池出口水中懸浮物含量總體上低于改造前。經(jīng)計(jì)算，改造前平流池出口水中懸浮物29.26 mg/L，改造后降至21.52 mg/L。由圖2（b）看出，改造前平流池出口水中含油量波動(dòng)較大，甚至超過(guò)限值9 mg/L，而改造后低于限值。計(jì)算得知，改造前平流池出水含油量為8.10 mg/L，氣浮后水含油量為7.82 mg/L。

圖2 改造前、后平流池出口水中懸浮物和含油量的對(duì)比Fig.2 Comparison of Suspended Solids and Oil Content at Outlet of Horizontal Tank before and after Upgrading

自2017年2月熱軋廠1780生產(chǎn)線平流池應(yīng)用攪拌氣浮法穩(wěn)定運(yùn)行至今，每年回收1.72萬(wàn)t平流池鐵泥并作為燒結(jié)原料利用，每年回收1 849 t廢油作為煉油企業(yè)原料利用，為企業(yè)節(jié)省大量的處置費(fèi)，年創(chuàng)效1.13億元。減排二氧化碳、降低濁環(huán)系統(tǒng)過(guò)濾罐維護(hù)成本、提高鋼材表面質(zhì)量，投資僅為蒸餾法的十分之一、轉(zhuǎn)底爐法的千分之一，處理過(guò)程環(huán)保、無(wú)二次污染，高度自動(dòng)化、運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)需增加定員。

4 建議

在對(duì)三段式除油平流池出水水質(zhì)要求不高（如懸浮物小于40 mg/L和水中油含量為9 mg/L）的情況下，可采用攪拌氣浮法。平流池出口水中浮油大部分被浮至平流池表面，但是，少量乳化油和溶解油仍在水中，氣浮法難以去除。如果企業(yè)對(duì)濁環(huán)水質(zhì)提出更高要求，則建議同時(shí)采用加藥和攪拌氣浮法。

5 結(jié)語(yǔ)

平流池?cái)嚢铓飧》ㄌ幚頍彳垵岘h(huán)水可以降低平流池出口水中懸浮物和含油量，回收利用平流池底熱軋油泥中的鐵泥和廢油。鞍鋼股份有限公司熱軋帶鋼廠采用該方法后，平流池出口水中懸浮物由29.26 mg/L降至21.52 mg/L，水中含油量由8.10 mg/L降至7.82 mg/L。回收熱軋油泥中的鐵泥和廢油并節(jié)省企業(yè)處置費(fèi)每年創(chuàng)效1.13億元。當(dāng)對(duì)平流池出口水質(zhì)要求較高時(shí)，可同時(shí)采用加藥和攪拌氣浮法。