钢铁企业焦化厂脱硫废液回用处理过程研究

支月芳

（邯郸钢铁集团邯宝焦化厂，河北 邯郸 056000）

钢铁企业冶金中多采用焦化材料，但在金属冶炼过程中会产生很多有害气体。焦化块在高温炼化的过程中变为可燃材料，在焦化块燃烧的过程会产生有害气，这种气体中硫元素在高温催化后生出H2S，H2S对人体产生一定的危害，一旦被冶金工人吸入体内容易出现气体中毒情况。因此一定要进行有害气体处理保障生产人员的安全[1]。传统的焦化脱硫方式非常有效并且脱硫成本很低，但在脱硫过程中会产生脱硫废液。脱硫废液一般直接丢弃处理，但现代工业生产要秉承环保理念，脱硫废液可以进行回收利用。

脱硫废液还可以作为燃料使用，直接将脱硫废液和冶金材料一起放入冶炼炉中进行二次燃烧使用，冶金材料中的硫含量增加，燃烧效率降低。还会导致设备损坏。脱硫废液的液体含量很高，直接喷洒在材料上会增加材料的含水量。冶金材料的运输需要使用运输车，运送在钢铁企业会堆积在冶金塔中，脱硫废液含有腐蚀性，时间长了会腐蚀运货的车辆和存储材料的货仓。掺杂了脱硫废液的材料会产生积液污染环境，影响冶金厂的整洁美观[2]。本文以炼钢工业为例，将设计一种合理处理脱硫废液的方式，保证在脱硫废液二次回用的时候符合环保标准。

1 焦化厂脱硫的废液回用处理

现阶段常用的气体脱硫废液处理的技术中，比较有效的是提盐法和沉淀法。按照现阶段钢铁企业的生产原理，脱硫废液分为贫液和冷凝液，两种脱硫废液的组成成分和各成分的含量如表1所示。

结合表1中脱硫废液的组成成分和成分占比，我们可以看出中脱硫废液COD的含量是最高的，贫液中的COD含量是冷凝液的两倍多。根据这一特征，采用化学沉淀的方式进行脱硫废液处理。处理的流程如图1所示：

表1 组成及成分分析

图1 脱硫废液处理流程

化学沉淀方式可以使COD快速沉淀，但通过方法优化，化学药剂的投入量很低，不会对环境造成二次污染。脱氰药剂的使用加快了脱硫废液处理中脱氰步骤的效率，可以降低整体处理流程的时间。脱硫废液是碱性的液体，是炼钢产业中污染性最强的工业废液。除了引言中提到的高腐蚀性，还因液体密度较高，在流动的过程中会导致排液管堵塞和损坏，基于上述脱硫废液危害的特点进行脱硫废液回用处理方法的重新设计。

1.1 进行脱硫废液脱色

脱硫废液脱色的方法采用调节池活性炭脱色，为避免活性炭吸附过程中产生设备堵塞问题，同时提高活性炭的脱色利用率。将传统的脱硫废液脱色流程进行优化，在脱色液中加入脱色调整剂。在脱色液中加入(NH4)2SO4溶液降低溶液的pH值。原本的脱色液的调整时间为12h，反应时间过长，将调整系数下降0.05，脱色液的调整时间缩短为4h。使用金属脱色柱代替原来的一次性脱色柱[3]，降低脱硫废液脱色的成本。在吸附脱色之前将活性炭进行活性炭压滤，增加脱色压滤液泵的数量。将活性炭放置在脱硫废液中，加热金属脱色柱直到脱色柱的温度达到100℃，在活性炭压滤过程中保持温度不变。将脱色液中加入0.3%的压滤活性炭通过压力泵运送到反应池中等待脱硫废液脱色。

脱硫废液的S含量通过国标法测定，同时通过浊度反映渗透出水水质，浊度采用浊度仪测定(美国Hach公司2100N型号)，硫代硫酸铵浓度采用碘滴定法测定(上海雷磁自动电位滴定仪刎一4A型号)，硫氰酸铵浓度采用分光光度法测定(上海棱光紫外可见分光光度计Q滔4型号)。

1.2 优化结晶浓缩工艺

脱色后的脱硫废液在进行浓缩的过程中，在传统的浓缩方法中，搪瓷制作的加热釜在腐蚀作用下会被损坏。脱硫废液腐蚀容器和设备产生漏液问题。首先浓缩釜的容量进行缩减，在缩减容量的同时增厚内壁的厚度。这样浓缩釜每次接触的脱硫废液的量减少，脱硫废液的腐蚀度降低，釜壁的抗腐蚀性增加。容器改良之后加热釜的受热面积增加，传热系数是原来的1.5倍。有条件的情况下，加热釜的材料也可以更换，更换成不易生锈的不锈钢材料[4]。虽然单次的脱硫废液浓缩量降低了，但是延长了设备的使用寿命，脱硫废液的日处理量不会大幅度降低，降低了加热釜和浓缩釜的更换频率，总体上计算降低了浓缩成本。

通过泵送的方式将脱色后的脱硫废液运送到浓缩釜处，每次进行15 m3的脱硫废液浓缩处理。在加热的过程中调节浓缩釜中的真空度，对浓缩后的脱色液进行检验，合格的放入反应池进行下一步反应。

结晶提盐是化学沉淀方式的关键步骤，结晶设备的优劣影响结晶提盐的质量。结晶的操作原理是降温冷却，要求结晶环境保持低温状态。降温冷却浓缩液的温度环境控制在25℃以下，在反应池中使用卧螺离心机对浓缩液进行离心分离，在分离过程中降低周边环境温度到20℃，在反应池中浓缩液结晶温度保持匀速降低，在第一批浓缩液结晶快要完成结晶时候，加入等量的第二批浓缩液。全程将温度控制在20℃以下，在结晶后期将反应池中的循环水的温度也降低[5]，将整个反应池的温度都降低，低温水的流量在温度25℃的时候保持在15±1m3/h，当反应池的温度降低到20℃以下时候要降低低温水的流速，每个小时水流降低2.5 m3。防止温度很低的情况下水循环速度过高导致结晶体抱团。

1.3 离心分离结晶体中的氰硫物质

实现结晶体中的固液分离需要使用离心机，最终留下固态物质。使用卧螺离心机进行晶体离心。将反应池中压滤液进行降温处理分离出NH4，剩余晶体可达到高度提纯。离心机分离出的液体可以再次进行结晶处理和提纯，将提盐后的晶体进行脱氰溶解，在溶解过程中提高温度让晶体慢慢融化，但升温的过程要匀速且缓慢减少蒸发浪费，加入脱氰和脱硫的药剂等待发生生化反应。在整个过程中加热设备的温度不能超过85℃，高温虽然会加快反应，但过高的温度也会破坏脱硫废液中其他物质。

2 测试分析

为了验证本文设计的脱硫废液回用处理方法，可以做到有效地对脱硫废液进行环保处理，使用本文设计的处理方法与传统的HPF脱硫工艺处理方法、PDS脱硫法进行比较，比较有害物质的处理效果和处理时间。

2.1 实验准备

对比实验采用某钢铁炼化产生的脱硫废液，经过初步检测脱硫废液中的硫含量为5.84%。实验中所需要的实验试剂和实验设备如表2。

表2 实验设备与试剂

实验采用电解实验法检验三种处理方法处理过的脱硫废液的各物质的含量。电解实验的电解槽运作过程的示意图如图2所示。

图2 电解槽电解示意图

根据电解槽的电解液的含量放入适量的处理后的样品，将搅拌器放在电解池中，调节为中等转速，等待电流强度达到一定强度将转速调节为运转，检测处理后的样品的硫物质含量，计算脱硫率，公式如下：

W为脱硫率，a为处理之前的样品的硫含量，b为经过处理之后样品中的硫含量。

2.2 实验结果与分析

基于上述实验方法分别用本文的方法和传统的HPF脱硫工艺处理方法、PDS脱硫法进行脱硫废液的处理，处理后的样品的脱硫率结果如表3。

表3 脱硫率对比

实验结果如表3所示，本文设计的方法的脱硫率是三种方法中最高的。脱硫率越高意味着脱硫废液回用率越高。

3 结语

本文设计的焦化厂脱硫废液回用处理方法，在处理过后的液体可以喷洒在可燃物上变为燃烧材料。结晶体分离出来的母液可以进行二次结晶，处理过程中使用的化学试剂不会对环境造成污染，处理后的脱硫废液的回用率很高。将脱硫废液进行资源化处理，预沉降槽可有效降低进膜的固含量，保证了脱硫过程的高通量运行；对钢铁企业解决污染物的处理问题起到指导作用。