CN110872152B

CN110872152B - 高炉煤气洗涤水复合阻垢剂及其制备与使用方法

Info

Publication number: CN110872152B
Application number: CN201911203806.XA
Authority: CN
Inventors: 段建峰; 王晓燕; 谭勇
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: CN110872152A

Abstract

本发明公开了一种高炉煤气洗涤水复合阻垢剂，由分别配置的分散剂S和阻垢剂P组成，所述分散剂S包括如下质量百分比的组分：聚甲基丙烯酸钠1％～3％，羧甲基纤维素3％～5％，藻酸钠5％～8％，十二烷基磷酸钠0.5％～2％，余量为水；所述阻垢剂P包括如下质量百分比的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠6％～8％，S‑羧乙基硫代琥珀酸5％～8％，聚天冬氨酸3％～5％，乙二胺四亚甲基膦酸4％～6％，四甲基草酸铵5％～8％，4‑羟丁基丙烯酸酯3％～6％，余量为水。本发明同时公开了该复合阻垢剂的制备与使用方法。该复合阻垢剂对高炉煤气洗涤水阻垢率可达96％以上，产生稳定的阻垢作用。

Description

高炉煤气洗涤水复合阻垢剂及其制备与使用方法

技术领域

本发明涉及一种阻垢剂，特别是指一种高炉煤气洗涤水复合阻垢剂及其制备与使用方法。

背景技术

高炉炼铁过程中会产生大量的高炉煤气，其含有大量的灰尘和可燃性成分，通过气、水接触洗去高炉煤气中的有害物质产生的废水即为高炉煤气洗涤水。在高炉煤洗洗涤循环使用过程中会富集大量的含有Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃ ^2-、SO₄ ^2-、F^-等成垢离子，导致水管、冷却塔和水池壁结垢。在高炉煤气洗涤水中常见的是CaCO₃垢、CaSO₄垢、氟化物、并含有少量的BaSO₄垢等。在结垢的同时，也会形成一些腐蚀产物，如FeCO₃、FeS、Fe(OH)₂、Fe₂O₃等。易结垢部位主要集中在水管内壁、冷却塔壁腔、排水泵等。水管内的结垢导致排水管本体结垢严重，严重影响了排水管及排水泵的使用的寿命，同时结垢也影响高炉煤气洗涤水处理系统的稳定和正常进行。

循环水使用的防垢技术有三种，分别是物理法、过程法和化学法。物理法是应用物理方法，通过一定的物理作用，产生特定功能抑制垢的形成，常用的方法包括超声波防垢和磁场防垢技术等；过程法是通过改变或控制某些水处理过程条件来破坏或减少垢的生成机会；化学法是通过加入化学防垢剂，利用防垢剂的络合增溶、分散、晶格畸变等作用阻止垢的形成。这三种方法，化学防垢技术因其效果好、应用范围广、使用灵活等优点，在水处理行业应用广泛。

根据《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)，循环水水质指标为：钙硬、甲基橙碱度之和不高于1100mg/L(以碳酸钙计)，高炉煤气洗涤水水质指标规定为：电导率≤3000μs/cm，而目前国内部分钢铁厂高炉采用湿式除尘法，湿法除尘造成煤气洗涤水具有高盐、高碱度、高硬度水质特点，其电导率可高达20000μs/cm，硬度可达700-800mg/L(以碳酸钙计)，甲基橙碱度达到2000-5000mg/L(以碳酸钙计)，钙硬与甲基橙碱度之和远超过1100mg/L标准。

在一般水质条件下，传统化学阻垢药剂均可以达到80％以上的阻垢率，而在目前高盐、高碱度、高硬度的水质条件下，传统化学阻垢药剂主要存在下述不足：一是阻垢率偏低，难以达到80％的阻垢率，进而容易导致高炉煤气洗涤水系统结垢严重；二是性质不稳定、作用时间短，在实际使用时，每天都需要向水处理系统中注入阻垢剂，增加了人力成本；三是为缓解高盐、高碱度、高硬度特点的高炉煤气洗涤水系统内管道、设备结垢，需对系统进行排污，阻垢率低会增加管道结垢、设备结垢，导致系统的排污频次和排污量增大，同时由于高炉煤气洗涤水中含有大量的无机氨氮和氰化物，后续也增加了对排污水中的氨氮和氰化物的治理运行成本。

因此，有必要开发一种适用于高盐、高碱度、高硬度特点的高炉煤气洗涤水阻垢剂，以解决阻垢率低、高运行成本、管壁结垢导致水泵及管道损坏的问题，从而保障高炉煤气洗涤水系统的稳定运行和正常处理作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高盐、高碱度、高硬度水质特点、阻垢率高的高炉煤气洗涤水复合阻垢剂及其制备与使用方法。

为实现上述目的，本发明所提供的高炉煤气洗涤水复合阻垢剂，由分别配置的分散剂S和阻垢剂P组成，其中，所述分散剂S包括如下质量百分比的组分：聚甲基丙烯酸钠1％～3％，羧甲基纤维素3％～5％，藻酸钠5％～8％，十二烷基磷酸钠0.5％～2％，余量为水(分散剂S总量为100％)；所述阻垢剂P包括如下质量百分比的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠6％～8％，S-羧乙基硫代琥珀酸5％～8％，聚天冬氨酸3％～5％，乙二胺四亚甲基膦酸4％～6％，四甲基草酸铵5％～8％，4-羟丁基丙烯酸酯3％～6％，余量为水(阻垢剂P总量为100％)。本发明中阻垢剂P的组成中含有大量能和废水中的Ca、Mg离子产生可溶性络合物作用的化合物，如：S-羧乙基硫代琥珀酸、聚天冬氨酸、乙二胺四亚甲基膦酸、四甲基草酸铵、4-羟丁基丙烯酸酯等，使废水中的Ca、Mg离子最大限度地不产生沉淀。

本发明同时提供了前述复合分散剂的制备方法，按分散剂S的组分配比，将水以外的组分混合后，溶于水中，配成溶液，所得溶液即为分散剂S；按阻垢剂P的组分配比，将水以外的组分混合后，溶于水中，得到阻垢剂P。

本发明进一步提供了前述复合分散剂的使用方法，先将分散剂S投加至高炉煤气洗涤水中，间隔一定时间后，再将阻垢剂P投加至高炉煤气洗涤水中。

优选地，所述分散剂S和阻垢剂P投加质量比为1：(10～20)。

优选地，所述分散剂S和阻垢剂P的投加时间间隔为5～20min。

优选地，每吨高炉煤气洗涤水投加的分散剂S为10～20g，阻垢剂P为100～400g。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明复合阻垢剂通过将分散剂S和阻垢剂P分别配置使用，使各阻垢成分之间能取长补短，产生协同作用，提高了针对高炉煤气洗涤水的阻垢率和稳定性。

3)分散剂S在水中的溶解分散需要一定的时间，将两者加以分开投放，更有利于阻垢剂P在水中及管道均匀地滞留附着。

3)分散剂S能够使阻垢剂P性能稳定，能更多更均匀地吸附滞留在水管壁中，并缓慢释放阻垢剂，使水管管壁在一定周期内一直存在阻垢剂，无需多次添加阻垢剂，就可使水管达到延缓结垢的目的，延长了供水管道的使用周期。

4)通过减少管道结垢、设备结垢，可减少系统的排污频次和排污量，同时由于高炉煤气洗涤水中含有大量的无机氨氮和氰化物，因此也减少了需要处理的含氨氮和氰化物废水量，降低了后续对排污水中的氨氮和氰化物治理的成本。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

1)取聚甲基丙烯酸钠1g、羧甲基纤维素3g、藻酸钠5g、十二烷基磷酸钠0.5g，将上述物质混合后溶于90.5g去离子水中，即得100g分散剂S；

2)取乙二胺四甲叉膦酸钠6g、S-羧乙基硫代琥珀酸5g、聚天冬氨酸3g、乙二胺四亚甲基膦酸4g、四甲基草酸铵5g、4-羟丁基丙烯酸酯3g，将上述物质混合，溶于74g去离子水中，即得100g阻垢剂P；

3)向每吨高炉煤气洗涤水中加入10g分散剂S；

4)5分钟后，再向该高炉煤气洗涤水加入100g阻垢剂P；

5)实验测得，该阻垢剂对高炉煤气洗涤水的阻垢率为95.1％。阻垢率的测定采用GB/T16632-2008《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》，下同。

6)将该复合阻垢剂按前述投加方式在某高炉煤气洗涤水系统进行实际运行试验，系统平均管检周期由试验前的30天延长到75天，对高炉煤气洗涤水产生了稳定的阻垢作用，减少了高炉煤气洗涤水系统中运行成本。

实施例2

1)取聚甲基丙烯酸钠3g、羧甲基纤维素5g、藻酸钠8g、十二烷基磷酸钠2g，将上述物质混合后溶于82g去离子水中，即得100g分散剂S；

2)取乙二胺四甲叉膦酸钠8g、S-羧乙基硫代琥珀酸8g、聚天冬氨酸5g、乙二胺四亚甲基膦酸6g、四甲基草酸铵8g、4-羟丁基丙烯酸酯6g，将上述物质混合合，溶于56g去离子水中，即得100g阻垢剂P；

3)向每吨高炉煤气洗涤水中加入10g分散剂S；

4)10分钟后，再向该高炉煤气洗涤水加入150g阻垢剂P；

5)实验测得，该阻垢剂对高炉煤气洗涤水的阻垢率为97.3％。

6)将该复合阻垢剂按前述投加方式在某高炉煤气洗涤水系统进行实际运行试验，系统平均管检周期由试验前的30天延长到90天，可见其对高炉煤气洗涤水产生了稳定的阻垢作用，减少了高炉煤气洗涤水系统中运行成本。

实施例3

1)取聚甲基丙烯酸钠：2g、羧甲基纤维素4g、藻酸钠7g、十二烷基磷酸钠1g，将上述物质混合后溶于86g去离子水中，即得100g分散剂S；

2)取乙二胺四甲叉膦酸钠：7g、S-羧乙基硫代琥珀酸6g、聚天冬氨酸4g、乙二胺四亚甲基膦酸6g、四甲基草酸铵5g、4-羟丁基丙烯酸酯6g，将上述物质混合，溶于66g去离子水中，即得100g阻垢剂P；

3)向每吨高炉煤气洗涤水中加入20g分散剂S后；

4)20分钟后，再向该高炉煤气洗涤水加入200g阻垢剂P；

5)实验测得，该阻垢剂对高炉煤气洗涤水的阻垢率为96.2％。

6)将该复合阻垢剂按前述投加方式在某高炉煤气洗涤水系统进行实际运行试验，系统平均管检周期由试验前的30天延长到80天，对高炉煤气洗涤水产生了稳定的阻垢作用，减少了高炉煤气洗涤水系统中运行成本。

实施例4

1)取聚甲基丙烯酸钠3g、羧甲基纤维素5g、藻酸钠6g、十二烷基磷酸钠1.5g，将上述物质混合后溶于84.5g去离子水中，即得100g分散剂S；

2)取乙二胺四甲叉膦酸钠：6g、S-羧乙基硫代琥珀酸8g、聚天冬氨酸3g、乙二胺四亚甲基膦酸7g、四甲基草酸铵7g、4-羟丁基丙烯酸酯5g,将上述物质混合合，溶于64g去离子水中，即得100g阻垢剂P；

3)向每吨高炉煤气洗涤水中加入10g分散剂S；

4)10分钟后，再向该高炉煤气洗涤水加入120g阻垢剂P；

5)实验测得，该阻垢剂对高炉煤气洗涤水的阻垢率为96.9％。

6)将该复合阻垢剂按前述投加方式在某高炉煤气洗涤水系统进行实际运行试验，系统平均管检周期由试验前的30天延长到85天，对高炉煤气洗涤水产生了稳定的阻垢作用，减少了高炉煤气洗涤水系统中运行成本。

实施例5

1)取聚甲基丙烯酸钠2g、羧甲基纤维素4g、藻酸钠6g、十二烷基磷酸钠3g，将上述物质混合后溶于85g去离子水中，即得100g分散剂S；

2)取乙二胺四甲叉膦酸钠6g、S-羧乙基硫代琥珀酸8g、聚天冬氨酸5g、乙二胺四亚甲基膦酸6g、四甲基草酸铵6g、4-羟丁基丙烯酸酯5g，将上述物质混合合，溶于64g去离子水中，即得100g阻垢剂P；

3)向每吨高炉煤气洗涤水中加入10g分散剂S；

4)10分钟后，再向该高炉煤气洗涤水加入200g阻垢剂P；

5)实验测得，该阻垢剂对高炉煤气洗涤水的阻垢率为97.1％。

6)将该复合阻垢剂按前述投加方式在某高炉煤气洗涤水系统进行实际运行试验，系统平均管检周期由试验前的30天延长到90天，对高炉煤气洗涤水产生了稳定的阻垢作用，减少了高炉煤气洗涤水系统中运行成本。

Claims

1.一种高炉煤气洗涤水复合阻垢剂，其特征在于：由分别配置的分散剂S和阻垢剂P组成，所述分散剂S包括如下质量百分比的组分：聚甲基丙烯酸钠1％～3％，羧甲基纤维素3％～5％，藻酸钠5％～8％，十二烷基磷酸钠0.5％～2％，余量为水；所述阻垢剂P包括如下质量百分比的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠6％～8％，S-羧乙基硫代琥珀酸5％～8％，聚天冬氨酸3％～5％，乙二胺四亚甲基膦酸4％～6％，四甲基草酸铵5％～8％，4-羟丁基丙烯酸酯3％～6％，余量为水。

2.一种如权利要求1所述高炉煤气洗涤水复合阻垢剂的制备方法，其特征在于：按分散剂S的组分配比，将水以外的组分混合后，溶于水中，配成溶液，所得溶液即为分散剂S；按阻垢剂P的组分配比，将水以外的组分混合后，溶于水中，得到阻垢剂P。

3.一种如权利要求1所述高炉煤气洗涤水复合阻垢剂的使用方法，其特征在于：先将分散剂S投加至高炉煤气洗涤水中，间隔一定时间后，再将阻垢剂P投加至高炉煤气洗涤水中。

4.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于：所述分散剂S和阻垢剂P投加质量比为1：(10～20)。

5.根据权利要求3或4所述的使用方法，其特征在于：所述分散剂S和阻垢剂P的投加时间间隔为5～20min。

6.根据权利要求3或4所述的使用方法，其特征在于：每吨高炉煤气洗涤水投加的分散剂S为10～20g，阻垢剂P为100～400g。