冶炼烟气制酸废酸废水处理中水综合利用

张涛，杨德鑫，李娜，李林建，李志铎

(广西金川有色金属有限责任公司化工厂，广西防城港 538100)

冶炼烟气制酸废酸废水处理中水综合利用

张涛，杨德鑫，李娜，李林建，李志铎

(广西金川有色金属有限责任公司化工厂，广西防城港 538100)

介绍了广西金川有色金属有限责任公司化工厂1 600 kt/a硫酸装置废酸废水处理系统产出化工中水回用情况。将化工中水用作药剂制备水、石膏离心机和压缩机用水、净化补水、取样冷却水、锅炉定排冷却水等，实现了化工中水大比例回用。化工中水中硫酸盐、钠盐、Ca2+、Mg2+、Cl－含量不断富集将制约中水进一步再利用。

硫酸生产 冶炼烟气 净化 污酸 中和水 综合利用

在火法冶炼过程中，精矿中的杂质组分在高温条件下大多进入冶炼烟气中。含SO2的冶炼烟气常规治理工艺是生产硫酸，冶炼烟气中的砷、氟、氯、铜、锌、铁、镉、汞等杂质进入制酸系统，对制酸系统后续干吸、转化等工序的设备、催化剂、成品酸、尾气达标排放等方面影响较大，特别是砷和氟的影响较大［1］。因此，在制酸系统需设置净化工序，通过稀酸循环洗涤将冶炼烟气中砷、氟、重金属等有害杂质洗涤下来进入洗涤污酸中;受砷、氟、SO3、重金属不断富集的影响，洗涤污酸需定期排放开路［2］。冶炼烟气制酸装置需配套设置废酸废水处理系统，对上述开路外排的污酸、酸性废水进行中和处理，从而产生大量的中和水(这里称化工中水)。冶炼企业化工中水资源化回收利用既能大量排污费用，又能减少新水消耗，具有极佳的经济效益和环保效益。

1 化工中水回用情况

广西金川有色金属有限公司(以下简称金川有色)1 600 kt/a铜冶炼烟气制酸装置配套的废酸废水处理系统包括废酸处理和废水处理两部分，其中废酸处理设计能力为1 200 t/d，废水处理设计产出化工中水2 500 t/d;化工中水水质要达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467—2010)直接排放水要求。

实际运行过程中，化工中水pH值、As、Cu、Zn、Pb、悬浮物等主要指标均能长期达标，中水ρ(F)平均值一般能控制在10 mg/L以下;由于金川有色化工中水全部为园区内回用，因此中水氟含量满足GB 25467—2010企业间接排放口标准，化工中水整体水质较好。

该项目设计建设时，化工中水设计的去向为冶炼系统冲渣、选矿渣包缓冷使用;但实际运行过程中，由于渣缓冷喷淋管道硫酸盐结晶及动力中水的大量回用，冶炼系统冲渣、选矿渣包缓冷使用化工中水量远低于设计值。因此，化工中水回用去向需要再开发攻关。

2 化工中水再利用

根据金川有色装置特点，化工中水新的回用途径包括废酸废水处理系统和制酸系统内部回用，以及缓存处理等。

2.1 废酸废水处理系统内部回用

通过对废酸废水处理系统内部各用水点的实际用水量及水质要求等参数的核定计算，最终确定4条化工中水再利用路线。

1)用作药剂制备用水。原设计硫化钠、铁盐、PAM、铝盐、石灰石、生石灰等药剂的溶液制备均使用生产新水，设计满负荷新水用量约为450 m3/d。新设置中水池出口至上述药剂制备槽的加水管路(与生产新水管相互备用)，利用自产化工中水制备各种药剂溶液。

2)用作石膏离心机用水。原设计3台石膏离心机滤网洗涤水均为生产新水，设计满负荷新水用量约300 m3/d。新设置中水池出口至离心机清洗水箱的补水管道，并设置浮球阀自动补水(与生产新水管相互备用)，利用自产化工中水进行石膏离心机工作时的滤网洗涤。

3)用作压滤机用水。原设计5台立式板框压滤机(2台硫化渣压滤机、3台中和渣压滤机)滤布洗涤水均为生产新水，冲洗后直接排入区域地沟，设计满负荷新水用量约为150 m3/d。新设置中水池至各压滤机清洗水站的补水管道，并设置浮球阀自动补水(与生产新水管相互备用)，利用自产化工中水进行压滤机工作时的滤布洗涤。

4)用作区域地面、车辆轮胎等冲洗用水。在项目设计建设时，废酸废水处理系统未设计配置区域脱硫石膏、中和石膏等固体渣渣库、外运装车地面、平面运输车辆轮胎等的冲洗用水。实际生产时，上述用水点最多可消耗生产新水用量约为30 m3/d。新设置中水池出口至各冲洗水点的中水管道，利用自产化工中水进行区域地面、车辆轮胎的冲洗。

2.2 制酸系统内部回用

1)用作净化工艺补水。制酸系统原设计净化工艺补水为生产新水，补入位置为二级动力波洗涤器，设计满负荷新水用量约为800 m3/d。新设置中水池出口至净化工序二级动力波洗涤器的加水管路，设置自动阀进行生产操作切换(与生产新水管相互备用)，将化工中水作为补充水源。

2)用作硅酸钠药剂加水。原设计净化工序硅酸钠药剂稀释补水为生产新水，设计满负荷新水用量约为40 m3/d。新设置中水池出口至净化工序硅酸钠稀释槽的加水管路(与生产新水管相互备用)，将化工中水作为补充水源。

3)用作取样冷却水。原设计干吸2台HRS进口锅炉取样冷却水为生产新水，设计满负荷新水用量约为30 m3/d。新设置中水池出口至干吸工序取样冷却器的进水管路(与生产新水管相互备用)，将化工中水作为冷却水源。

4)用作锅炉定期排污冷却水。原设计转化工序4台锅炉排污扩容器冷却水为生产新水，设计满负荷新水用量约为120 m3/d。新设置中水池出口至转化工序锅炉排污扩容器的加水管路(与生产新水管相互备用)，将化工中水作为冷却水源。

2.3 化工中水缓存与再平衡

为确保各生产系统中化工中水的最大化回用，在化工生产系统设置了中水缓存池(存储量约3 000 m3)。在生产系统化工中水回用量较小时，产出的化工中水被临时储存至中水缓存池中;在回用量较大时，缓存池存储的中水可最大化满足对中水回用的需求，较好地发挥了中水再利用的储存和平衡作用。

3 化工中水回用新途径探讨

在经过上述化工中水回用的综合改进后，废酸废水系统产出化工中水被大量回用，节约了生产新水消耗，但目前金川有色化工中水仍有部分盈余，亟需开发新的利用途径。结合企业的实际用水情况及工业园区实际，可以考虑以下新途径。

1)园区绿化用水。目前，广西金川工业园区绿化用水均为生产新水，但根据产出化工中水的指标情况，该中水可以满足绿化用水需求;因此，可考虑将现有园区的绿化用新水改造为中水，以节约大量的生产新水。

2)与其他水质混合后回用。考虑到化工中水含硫酸盐且钠盐、Cl－含量高等因素，可考虑将化工中水与园区动力生产废水处理后的中水(水质较好、Cl－含量低)按照一定比例混合，在确保混合水质较好的情况下再回用。

3)喷淋蒸发耗。目前，化工产出中水虽已大比例被回用至生产系统，但化工中水仍有盈余;因此，可考虑在中水存储池及附近建设专门的中水喷淋蒸发装置，以最大化消耗中水，减少化工中水盈余量。

4 化工中水回用存在问题

经过对化工废酸废水处理系统、制酸系统内部用水点的中水回用改造，化工中水被大量回用至化工生产系统;但随着产出化工中水的不断回用、再循环，化工中水回用陆续出现了杂质富集问题，主要表现在两方面:

1)化工中水中的部分杂质组分缓慢富集，特别是化工中水Cl－含量不断升高，ρ(Cl－)最高时已达2 g/L;由此，回用化工中水所接触的碳钢、不锈钢设备已经陆续出现了腐蚀情况，Cl－的去除、开路和控制问题已经越来越迫切和必要。

2)因工艺设计原因，化工中水的硫酸盐、Ca2+、 Mg2+含量较高;随着化工中水大比例地不断回用，硫酸盐、Ca2+、Mg2+含量不断升高。由此，化工中水回用点的管道结垢、堵塞等问题已经陆续凸显，亟待解决。

5 结语

金川有色废酸废水处理系统工艺流程顺畅，系统整体运行平稳。在经过不断的改进优化后，化工中水已经被大比例回用至生产系统不同用水点，但仍存在系统Cl－富集、水质硬度高等问题，后续对Cl－富集、水质硬度高等问题合理、经济的攻关解决已开始推进。

［1］蒋少军，俞守业，梅建辉.我国硫酸工业废水处理技术综述［J］.硫酸工业，2007(2):8－12.

［2］林德生.污酸处理工艺及配套设备的开发与应用［J］.硫酸工业，2012(1):49－50.

Comprehensive utilization of neutralized water from waste acid wastewater treatment in smelting gas sulphuric acid production

ZHANG Tao，YANG Dexin，LI Na，LI Linjian，LI Zhiduo
(Chemical Plant，Guangxi Jinchuan Nonferrous Metals Co.，Ltd.，Fangchenggang，Guangxi，538100，China)

Utilization of chemical neutralization water from waste acid and wastewater treatment system in 1 600 kt/a sulphuric acid in Guangxi Jinchuan Nonferrous Metals Co.Chemical Plant are introduced.The chemical neutralization water is used as a medicament preparation water，Gypsum centrifuge and compressor water，purifying water，sample cooling water and boiler fixed cooling water.The concentration of sulfate，sodium salt，Ca2+，Mg2+and Cl－in water will continue to be enriched for reuse.

sulphuric acid production;smelting off-gas;purification;waste acid;neutralized wate;comprehensive utilization

TQ111.16

B

1002－1507(2017)02－0021－03

2016－09－30。

张涛，男，广西金川有色金属有限公司化工厂主管工程师，主要从事冶炼烟气制酸、废酸废水处理生产技术管理。电话:18677009101;E-mail:hgzhangtao@jnmc.com。