CN102701498A - 一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法及装置 - Google Patents

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王弢
冯志新
郑浩
杜德印
韩克鸿
昌亮
巢富哲
解志彪
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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法及装置，其特征在于，将PH调节、曝气和MnO2除铁这三种手段结合运用，使水淬槽中的Fe2+快速氧化为Fe3+，再由锰砂吸附，快速降低连退炉水淬槽水中Fe2+含量，最终达到除铁目的。与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构设计合理，运行稳定可靠，实现了连退炉水淬槽除盐水水质在线快速自清洁功能，将三种技术手段合成，成功消除了水淬槽内除盐水中的Fe(OH)3絮状物，改善了水质，防止冷轧带钢表面产生锈蚀，同时实现水淬槽内除盐冷却水的循环使用，节省大量的除盐水用量，降低了生产成本，实现水资源的清洁再利用。

Description

一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法及装置
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种采用PH法、曝气法与锰砂除铁法的带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法及装置。
背景技术
连退炉区水淬槽是连退炉内带钢冷却降温的最后一个环节。带钢需要通过两个水槽。除盐水从第一个水槽用溢流的方式流入第二个水槽进行循环，水面高度发送器和水面高度开关保证了水槽中水面的高度。
水淬槽采用除盐水冷却带钢，除盐水的冷却是靠在换热器中通入净环水进行热交换实现的。槽内除盐水温度大于90度，冷却后为40度，PH值为6.5。除盐水的循环采用水泵，按照其下游的流量开关控制其流量，除盐水降温后再利用水泵注入回水淬槽内，形成循环。
经过生产实践观察统计，发现在连退炉区水淬槽处的锈蚀是连退机组不合格品产生的主要缺陷之一，造成大量现货或废品。长时间连续运行的钢板会导致水淬槽中除盐水颜色发黄，并且水中的黄色悬浮微粒会附着在与水接触的带钢、槽体内壁、冷却器翅片和沉没辊表面上，且随时间逐步恶化。经化验，水中含有大量的二价铁和三价铁离子以及其氢氧化物胶体，经过一段时间的积累后，胶体逐渐长大形成絮状物，附着在水淬槽沉没辊表面，再反印到带钢表面产生网格锈。对带钢表面质量影响很大，产生大量废品。同时，水中该絮状物附着冷却器翅片上，造成翅片堵塞，影响散热。
由于水淬槽中的除盐水来水指标控制较好，电导率在10us以下，杂质较少，水淬槽内所有材质经过排查均为SU304不锈钢，因此铁离子来源并非槽内设备产生，而是钢板经由炉前清洗工艺后表面的残铁（清洗工艺要求残铁值小于10mg/m3）在进入水淬槽初期与氧气、高温除盐水以及水蒸气混合物反应产生。反应方程式如下：
Fe + O2 + H2O —— Fe2+ + (OH)-
Fe + O2 + H2O —— Fe3+ + (OH)-
由于水淬槽内PH值为6.5，在此ph值下，二价铁离子能够部分水解，即大部分都以离子形式存在于水中，而三价铁少部分以离子形式存在于水中，大部分形成Fe(OH)3胶体，最终成为黄绣，
按照工业水处理的除铁工艺，我们使用工业锰砂除铁器用于去除水中的铁，效果不好。主要原因一是常规工业水处理的除铁工艺要求时间长，使得Fe(OH)3胶体能够完全吸附在锰砂表面，且当原水中含铁量较大时才有比较明显的处理效果，而连续退火炉除铁工艺周期要求短，工艺要求迅速反应，且水淬槽除盐水水中含铁量不大，不能使用常规水处理工艺。二是水淬槽除盐水中由于PH值和温度原因，相当一部分铁以二价铁形式存在，采用常规的除铁器工艺，需要使得二价铁能够在锰砂的催化作用下完成氧化成三价铁氢氧化物胶体，这在水淬槽的快速除铁周期的要求下也是不适合的，这就造成了大部分的二价铁未经处理又回到水淬槽中，同水中溶解氧逐步氧化，再次形成氢氧化铁胶体，产生网格锈。因此已有的成熟的除铁工艺并不适用于连退水淬槽除盐水的除铁净化。
目前采取的措施：1）连退炉正常生产时，水淬槽连续小流量补充新的脱盐水，排放黄色铁锈水；2）每次炉区停车、起车后，手动排放水淬槽水至出口活套地沟，防止水黄而导致网格状锈蚀；3）生产厚度在1.5mm（含1.5mm）以上的厚料时，炉区水淬槽采取大流量放水及补水的方式来改善水质；4）每次检修时对槽体及辊系进行清洗；5）槽内沉没辊更换，下线打磨除锈后，再重新使用。
上述方法不但浪费水能源，而且只能起到暂时缓解作用，效果并不稳定，不能从根本上解决槽内水质问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法及装置，克服了现有技术中的不足，可以大幅度、快速降低连退炉水淬槽水中二价铁离子等各类污染物的含量，使除铁后的除盐水在水淬槽内实现循环净化使用，实现水资源的清洁再利用。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法，将PH调节、曝气和MnO2除铁这三种手段结合运用，使水淬槽中的Fe2+快速氧化为Fe3+，再由锰砂吸附，快速降低连退炉水淬槽水中Fe2+含量，其具体操作步骤如下：
1）向水淬槽中加入NH3·H2O调节PH值，使水淬槽内的PH值在7～7.5的范围内，此PH值有利于Fe2+氧化成Fe3+，形成Fe(OH)3胶体被后序设备除去；
2）将水与压缩空气混合后通入锰砂除铁器内，压缩空气压力为6-8Bar、流量不少于20升/分，通过向水中提供充足氧气作为氧化剂，使得Fe2+转化为Fe3+，进而再全部转化为方便去除的Fe(OH)3胶体；
3）水中的Fe(OH)3胶体被锰砂除铁器中MnO2颗粒吸附，最终达到除铁目的。
所述锰砂除铁器中MnO2的含量不低于40%。
一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理装置，包括净化管道、锰砂除铁器和电控气动阀，在净化管道上设有PH值检测装置，锰砂除铁器前级设有气水混合器，锰砂除铁器的底部设有压缩空气入口。
与现有技术相比，本发明的优点是：
结构设计合理，运行稳定可靠，实现了连退炉水淬槽除盐水水质在线快速自清洁功能，将三种技术手段合成，成功消除了水淬槽内除盐水中的Fe(OH)3絮状物，改善了水质，完全避免了冷轧带钢表面产生的网格黄绣，同时实现水淬槽内除盐冷却水的循环使用，节省大量的除盐水用量，降低了生产成本，实现水资源的清洁再利用。
附图说明
图1是本发明水处理装置结构示意图；
图2是本发明除锈状态结构示意图；
图3是本发明反冲洗状态时结构示意图。
图中：1-净化管道  2-阀  3-阀  4-排水阀  5-锰砂除铁器6-电控气动阀  7-气水混合器  8-电控气动阀  9-电控气动阀  10-电控气动阀  11-电控气动阀  12-电控气动阀  13-水淬槽  14-PH值检测装置  15 -电控气动阀  16-电控气动阀  17-泵组  18-冷却回路
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理装置实施例结构示意图，包括由净化管道1、锰砂除铁器5和气水混合器7构成的净化回路，水淬槽13的冷却回路18与净化回路分别是各自运行的，泵组17分别向净化回路和冷却回路供水，净化管道1与水淬槽13底部的进水口通过阀2和阀3相连，净化管道1上设有PH值检测装置14，用于实时检测水中的PH值，满足水处理的要求，锰砂除铁器5的底部设有压缩空气入口与压缩空气管道之间依次通过电控气动阀6、电控气动阀9相连，锰砂除铁器5前级设有气水混合器7。
一般工况下，每天开启净化回路半个小时即可清除水中铁锈，每月一次对除铁器进行反冲洗即可恢复除铁器中锰砂活性。
水淬槽13中除盐水正常循环时，电控气动阀8、电控气动阀9和电控气动阀10关闭，泵组17将除盐水从水淬槽13引出经冷却回路18冷却后返回水淬槽13中，净化回路不工作。
见图2，启动净化回路除锈时，水路中，电控气动阀8、阀2、阀3和电控气动阀12打开，电控气动阀10关闭；气路中，电控气动阀9、电控气动阀15打开，电控气动阀6关闭，压缩空气与除盐水进入气水混合器7中，充分混合后由上方进入锰砂除铁器5内，实现曝气和吸附除锈，锰砂除铁器5的出水由底部经电控气动阀12、阀2和阀3返回水淬槽13中。
见图3，本发明净化回路进行反冲洗时，水路中，电控气动阀8、阀2、阀3和电控气动阀12关闭，电控气动阀10、电控气动阀11、电控气动阀16打开；气路中，电控气动阀9、电控气动阀6打开，电控气动阀15关闭，排水阀4打开，将污水排入地沟。
本发明的水处理方法，是将PH调节、曝气和MnO2除铁这三种手段结合运用，将水淬槽中的Fe2+快速氧化为Fe3+，再由锰砂吸附，快速降低连退炉水淬槽水中Fe2+含量，其具体操作步骤如下：
1）向水淬槽中加入NH3·H2O调节PH值，使水淬槽内的PH值在7～7.5的范围内，此PH值有利于Fe2+氧化成Fe3+，形成Fe(OH)3胶体被后序设备除去；
2）将水与压缩空气混合后通入锰砂除铁器内，压缩空气压力为6-8Bar、流量不少于20升/分，通过向水中提供充足氧气作为氧化剂，使得Fe2+转化为Fe3+，进而再全部转化为方便去除的Fe(OH)3胶体；
3）水中的Fe(OH)3胶体被锰砂除铁器中MnO2颗粒吸附，最终达到除铁目的。
为了保证对Fe(OH)3胶体的吸附效果，锰砂除铁器中MnO2的含量不低于40%。
实施例使用前后悬浮物和铁离子含量的变化情况，见表1：
表1
悬浮物/mg/L 铁离子含量/mg/L
标准（设计对脱盐水的要求） 微量（trace） 少量(minim)
本发明处理前（从水淬槽内抽出的水） 3 0.23
本发明处理后（从锰砂除铁器抽出的水） ＜1 0.03

Claims (3)

1.一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法，其特征在于，将PH调节、曝气和MnO2除铁这三种手段结合运用，使水淬槽中的Fe2+快速氧化为Fe3+，再由锰砂吸附，快速降低连退炉水淬槽水中Fe2+含量，其具体操作步骤如下：
1）向水淬槽中加入NH3·H2O调节PH值，使水淬槽内的PH值在7～7.5的范围内，此PH值有利于Fe2+氧化成Fe3+，形成Fe(OH)3胶体被后序设备除去；
2）将水与压缩空气混合后通入锰砂除铁器内，压缩空气压力为6-8Bar、流量不少于20升/分，通过向水中提供充足氧气作为氧化剂，使得Fe2+转化为Fe3+，进而再全部转化为方便去除的Fe(OH)3胶体；
3）水中的Fe(OH)3胶体被锰砂除铁器中MnO2颗粒吸附，最终达到除铁目的。
2.根据权利要求1所述的一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理方法，其特征在于，所述锰砂除铁器中MnO2的含量不低于40%。
3.实现权利要求1方法所述的一种带有自洁功能的连退炉水淬槽水处理装置，包括净化管道、锰砂除铁器和电控气动阀，其特征在于，在净化管道上设有PH值检测装置，锰砂除铁器前级设有气水混合器，锰砂除铁器的底部设有压缩空气入口。
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