申请日2015.12.18
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号C02F5/14; C02F5/08; C02F5/10; C02F5/02
摘要
本发明公开了一种用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，这种复合药剂由软化剂、絮凝剂、阻垢分散剂组成，其中软化剂为碳酸钠或氢氧化钠，絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺，阻垢分散剂由三聚磷酸钠、羟基亚乙基二膦酸、聚环氧琥珀酸、多氨基多醚基亚甲基膦酸和水组成;针对转炉浊环水高碱度、高浓缩倍数、高水温、水质变化大的实际情况，采用本发明复合试剂可以防止转炉浊环水文丘里喉口、冷却塔填料、泵叶轮等易结垢部位尽量少结垢，以保证钢铁厂炼钢除尘系统长周期稳定运行，大大节约工业耗水量和运行费用，具有良好的社会、环保、经济效益。
权利要求书
1.一种用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，其特征在于：包括软化剂、絮凝剂、阻垢分散剂，其中软化剂为碳酸钠或氢氧化钠，絮凝剂为分子量1400~1600万的阴离子聚丙烯酰胺，阻垢分散剂的组成物及质量百分比为三聚磷酸钠8~12%、羟基亚乙基二膦酸8~12%、聚环氧琥珀酸8~12%、多氨基多醚基亚甲基膦酸8~12%、水52~68%。
2.根据权利要求1所述的用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，其特征在于：日软化剂干重质量g︰日循环水量体积m3为7~21。
3.根据权利要求1或2所述的用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，其特征在于：软化剂采用冲击式添加的方式投入到转炉浊环水中。
4.根据权利要求1所述的用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，其特征在于：日絮凝剂干重质量g︰日循环水量体积m3为0.1~0.2。
5.根据权利要求1或4所述的用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，其特征在于：絮凝剂采用连续投加的方式投入到转炉浊环水中。
6.根据权利要求1所述的用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，其特征在于：日阻垢分散剂质量g︰日循环水量体积m3为1~3。
7.根据权利要求1或6所述的用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂，其特征在于：阻垢分散剂采用连续投加的方式投入到转炉浊环水中。
说明书
用于炼钢转炉浊环水处理的复合水质稳定剂
技术领域
本发明涉及一种适用于炼钢转炉浊环水水质稳定处理的复合水质稳定剂。
背景技术
转炉烟气是转炉在冶炼过程中产生的、主要是由石灰、石灰石、白云石和铁的氧化物组成的粉尘。转炉烟气一般通过洗涤水湿法除尘处理后，送至烟囱燃烧后排放，而洗涤水则通过高架明槽排入沉淀池，经过混凝沉淀及冷却塔冷却后循环使用，该水被称为转炉浊环水。
转炉浊环水水质由于受到炼钢原料和工况等因素的多重影响，水质极不稳定，其成分和性质随着冶炼周期变化而变化，该水具有碱性大，悬浮物含量高、硬度大、高温易结垢等特点。含钙、镁的石灰、石灰石、白云石和含铁的氧化物等物料不可能完全用于造渣，一部分会进入到水中，使转炉浊环水成为结垢型水质，水质稳定难度较大。
由于石灰和白云石进入使水的pH及硬度升高，同时烟气中含有一定量的CO2气体，与溶于水中的氧化钙发生反应，易生成碳酸钙，从而导致浊环水系统极易结垢，可能发生的反应如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
Ca(OH)2+2CO2→Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3+2H2O
Ca(HCO3)2→CaCO3+H2O+CO2
Mg2++CO32-→MgCO3
Mg2++2OH-→Mg(OH)2;
上述化学反应贯穿于转炉烟气洗涤过程的始终，即使系统经过混凝沉淀后，过饱和的CaCO3和铁氧化物也很容易附着在转炉浊环系统文丘里喉口、冷却塔填料、泵叶轮处成垢，当前国内外对转炉烟气净化浊环水采用的主要措施有：(1)投加软化剂，使钙、镁离子转化为碳酸钙、碳酸镁或者氢氧化镁沉淀而得到去除，降低浊环水硬度;(2)投加絮凝剂，强化碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、铁氧化物沉淀过程，不再结垢;(3)投加阻垢分散剂，使水中过饱和的碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁、铁氧化物等发生晶格畸变，同时发挥阻垢分散剂络合增容，各成分之间协同增效等功效，缓解水质结垢。
尽管投加软化剂(纯碱和片碱)、絮凝剂、阻垢分散剂作为保持转炉浊环水水质稳定的基本方法得到共识，但是如果絮凝剂的选用不当，主要是絮凝剂的剂型(阴离子、阳离子、非离子)和分子量选用不合适、阻垢分散剂配伍不合理，或者只是考虑了阻止污垢中的单一成分，没有考虑污垢组分的复杂性，就会最终导致水质稳定效果差。
现在的实际情况是钢铁行业效益下滑，无力购买杂质含量低、品质好的矿石，加之各厂的操作管理水平差距很大，导致冶炼的工况差异较大，进入到水中的钙、镁离子的含量也有很大的差别，在浊环水成垢物质碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、铁氧化物大量存在情况下，如果水质稳定药剂使用不合理，导致污垢附着在回水管等空间，除尘水量就会减少，转炉烟气洗涤过程中，水气比就会失衡，当水量减少到一定程度，除尘效率急剧下降，烟囱排黄烟，造成烟气事故性排放。有些时候一天甚至一个班(8小时)就不得不停炉采用高压水枪清洗易结垢部位，这就随之带来工人劳动强度大、非正常停车时间延长，劳动环境差、水耗量增大等弊病。
故研发一种适用于炼钢物料差异大，工况差异大，进入到水中的钙、镁离子的含量差别大的转炉浊环水复合水质稳定剂，以解决转炉浊环水的水质稳定问题，进而减轻工人劳动强度、减少非事故停车时间，降低吨钢水耗就显得十分必要了，这对炼钢乃至冶金行业的浊环水稳定处理也具有普遍意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于炼钢转炉浊环水水质稳定处理技术，使该技术可以适用于物料差异大、转炉工况变化幅度大，进入到水中的钙、镁离子的含量变化幅度也较大的转炉浊环水处理;其机理首先经过软化剂使钙、镁离子得到沉淀，投加絮凝剂增强混凝沉淀效果，去除绝大部分碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、铁氧化物等成垢物质，对于剩余在水质的碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、铁氧化物，采用高效复合阻垢分散剂，进一步有效控制结垢，稳定水质，这样三管齐下，就可以达到稳定转炉浊环水的目的。
为达到上述目的，本发明采用一种适用于转炉浊环水的复合药剂，其由软化剂、絮凝剂、阻垢分散剂组成;其中软化剂为碳酸钠或氢氧化钠，絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺，阻垢分散剂的组成物及质量百分比为三聚磷酸钠8~12%、羟基亚乙基二膦酸8~12%、聚环氧琥珀酸8~12%、多氨基多醚基亚甲基膦酸8~12%、水52~68%。
所述软化剂碳酸钠，主要是和钙、镁反应，使进入到水中的含钙、镁物料沉淀下来，同时生成氢氧化钠，氢氧化钠和二氧化碳再反应成为碳酸钠，补充碳酸钠，主要是补充系统因为排水和排泥而损失的钠盐;而氢氧化钠，是在局部形成氢氧根高浓度，氢氧根和镁离子反应生成氢氧化镁，达到去除镁离子目的，同时氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠，可以进一步降低钙离子。
其反应式为：Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3+2NaOH
2NaOH+CO32-→NaCO3+2OH-
Mg2++2OH-→Mg(OH)2
Mg2++CO32-→MgCO3
当水中镁离子高于60mg/L(以CaCO3计)时，投加氢氧化钠，其余情况下，投加碳酸钠;日软化剂干重用量与日循环水量的质量(g)体积(m3)比为7~21，通常日循环水量为5000~7500m3。
所述软化剂采用冲击式添加的方式投入到转炉浊环水中。
采用本发明的复合水质稳定剂，炼钢转炉浊环水的pH为9.3~11范围内，使用软化剂后，钙离子控制在小于80mg/L(以CaCO3计)，镁离子控制在小于100mg/L(以CaCO3计)，总硬度控制在小于150mg/L(以CaCO3计)，可以保证系统结垢控制在较理想范围之内。
所述的聚丙烯酰胺是阴离子型絮凝剂，其分子量为1400~1600万，主要功能是把成垢物质碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、铁氧化物等沉淀下来，通过沉淀池排泥把成垢物质去除，达到稳定浊环水的目的;日絮凝剂干重用量与日循环水量的质量(g)体积(m3)比为0.1~0.2，絮凝剂采用连续投加的方式投入到转炉浊环水中。
所述日阻垢分散剂与日循环水量的质量(g)体积(m3)比为1~3，阻垢分散剂是采用连续投加的方式投入到转炉浊环水中。
所述阻垢分散剂中的三聚磷酸钠，和羟基亚乙基二膦酸复配，能较好的防止钙、镁垢的生成，同时具有分散铁氧化物的作用。
所述阻垢分散剂中的羟基亚乙基二膦酸，主要发挥其络合增容作用和晶格畸变作用来抑制钙、镁垢的形成，同时发挥其缓蚀成膜作用，达到减缓腐蚀的效果。
所述阻垢分散剂中的聚环氧琥珀酸主要是发挥其在高碱度、高硬度、高温条件下表现出优良的阻垢分散性，与羟基亚乙基二膦酸有很好的协同作用。
所述阻垢分散剂中的多氨基多醚基亚甲基膦酸主要发挥其在碱性条件下，高钙、高碱、高浓缩倍数的水质中，其具有的较高钙容忍度，和阻垢分散剂聚环氧琥珀酸复配以后，效果更好。
本发明的关键之处在于，通过合理选用软化剂加入量来使系统中钙镁离子沉淀下来;进而采用合适剂型和分子量的絮凝剂增强混凝沉淀效果，沉淀系统中的碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、铁氧化物等成垢物质。对于剩余在水中的碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、铁氧化物等沉淀，采用阻垢分散剂发挥促使钙镁晶格畸变、络合增容、协同增效等作用，以达到稳定水质的目的。