CN203307142U - 一种钢渣热闷循环水处理装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钢渣热闷循环水处理装备，包括一级气液反应池(3)、平流沉淀池(4)、二级气液反应池(5)以及pH调节控制装置；其中一级气液反应池(3)连通平流沉淀池(4)，平流沉淀池(4)连通二级气液反应池(5)；其中pH调节控制装置能够自动调节通入的二氧化碳的流量。本实用新型的目的在于解决钢渣热闷循环水结垢问题。

Description

一种钢渣热闷循环水处理装备

技术领域

本实用新型涉及一种钢渣热闷循环水处理装备，即治炼行业熔融钢渣热闷循环水水质稳定的处理装备，特别是二氧化碳(CO₂)用于钢渣热闷循环水水质稳定的处理装备。

背景技术

钢铁工业是资源、能源消耗最多的行业之一，在治炼过程势必产生大量的钢铁渣。每炼一吨铁约产生0.34吨高炉渣，每炼一吨钢约产生0.12吨的钢渣。随着钢铁工业的快速发展，钢铁渣的数量随之增加，钢铁渣的“零排放”成为钢铁工业走循环经济道路，实现可持续发展的重要问题。近几年来，钢渣余热自解热闷处理工艺技术和设备，成功解决了钢渣不稳定的现象，实现了钢渣的“零”排放。该技术是将液态钢渣倾翻在热闷装置内，盖上盖自动化喷水，水遇热渣产生蒸汽，消解钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁，钢渣粉化后变稳定。钢渣中废钢充分回收，尾渣可100%用于生产建筑材料、建材制品和道路材料，实现钢渣“零排放”。

熔融钢渣热闷处理水循环系统，由于钢渣热闷工艺用水蒸发量大，钢渣中的游离氧化钙消解反应部分进入循环水，导致钢渣热闷出水呈“高水温、高硬度、高碱度、高pH”的特性，系统极易产生结垢。目前的处理工艺主要是以去除悬浮物为目的，以平流沉淀池为主体的处理工艺，对成垢离子很难达到好的去除效果。该系统在运行的过程中，输水泵、输水管道和热闷盖上的喷嘴会由于结垢而堵塞，从而影响到正常的生产。以某钢渣热闷循环水系统为例，蒸发水量占总用水量的60%～70%，钢渣热闷回水中pH值为11.70～12.10，总硬度(以CaCO₃计)为700～900 mg/L，系统结垢主要发生在离心泵叶轮和输水管道中，一般情况下，水泵运行半个月必须停机人工清除污垢，水泵叶轮垢的厚度达1～2mm。

发明内容

针对现有钢渣热闷循环水处理装备，本实用新型提供一种热闷循环水水质稳定的处理装备。本实用新型的目的是克服现有装备不足，解决钢渣热闷循环水水质不稳定，尤其循环水系统结垢的问题。

本实用新型池及一种钢渣热闷循环水处理装备，包括一级气液反应池3、平流沉淀池4、二级气液反应池5以及pH调节控制装置；其中一级气液反应池3连通平流沉淀池4，平流沉淀池4连通二级气液反应池5；一级气液反应池3中通入钢渣热闷循环水2和二氧化碳(CO₂)；二级气液反应池5中通入二氧化碳；其中pH调节控制装置包括pH取样泵11、pH计12、pH控制器7以及远程控制调节阀门8；二级气液反应池5的重碳酸化出水6首先经过pH取样泵11送入到pH计12，pH计12将测量的重碳酸化出水的pH值信号送入到pH控制器7，如果pH值高于或低于pH控制器7中存储的阈值，则pH控制器7将信号反馈到给远程控制调节阀门8，调节通入的二氧化碳流量。

其中，二氧化碳和钢渣热闷循环水2在一级气液反应池3中进行反应，钢渣热闷循环水中的成垢离子发生沉淀反应，反应生成沉淀通过平流沉淀池4去除，未完全去除的成垢离子通过二级气液反应池5发生重碳酸化反应溶解。

其中，一级气液反应池3安装有通入二氧化碳的穿孔曝气管9以及隔流板10；二级气液反应池5只安装通入二氧化碳的穿孔曝气管9。

其中，一级气液反应池3池液位高度不超过2.5 m，反应时间8-12分钟，优选10分钟；二级气液反应池5液位高度不超过2.5 m，反应时间 1-3分钟，优选2分钟。

本实用新型还涉及一种钢渣热闷循环水处理装备，包括一级气液反应池3、平流沉淀池4以及pH调节控制装置；其中一级气液反应池3连通平流沉淀池4，一级气液反应池通入2和二氧化碳；其中pH调节控制装置包括pH取样泵11、pH计12、pH控制器7以及远程控制调节阀门8；平流沉淀池4的沉淀出水6’首先经过pH取样泵11送入到pH计12，pH计将测量的沉淀出水6’的pH值信号送入到pH控制器7，如果pH值高于或代于pH控制器中存储的阈值，则pH控制器将信号反馈到给远程控制调节阀门8，调节通入的二氧化碳(CO₂)流量。

其中，二氧化碳(CO₂)和钢渣热闷循环水在一级气液反应池3中进行反应，钢渣热闷循环水中的成垢离子发生沉淀反应，反应生成沉淀通过平流沉淀池4去除。

其中，一级气液反应池3安装有通入二氧化碳的穿孔曝气管9以及隔流板10。

二氧化碳(CO₂)气体和钢渣热闷循环水在气液反应池中进行反应，钢渣热闷循环水中的钙镁离子发生沉淀反应，热闷循环水pH降低。反应生成沉淀通过平流沉淀池去除。沉淀池出水pH较高，通过二级气液反应池进一步降低pH，从而降未完全沉淀的碳酸钙溶解。重碳酸化出水通过pH取样泵，pH计，和pH控制器将信号反馈到远程控制调节阀门，调节通入的CO₂流量，从而达到自动控制。所述远程控制调节阀门为可调电磁阀。

一级气液反应池内安装穿孔曝气管和隔流板，反应池液位高度不超过2.5 m，反应时间8-12分钟，优选10分钟。当CO₂气体通过穿孔管和钢渣热闷循环水接触后立即反应，生成细微的碳酸钙题粒， 随着反应的进行，水中的钙离子浓度降到最低，然后固液混合液进入平流沉淀池进行沉淀。一级反应池内安装隔流板，隔流板可以确保CO₂和钢渣热闷循环水完全反应而不会出现短流现象。二级气液反应池只安装穿孔曝气管，CO₂气体通过穿孔管与沉淀池出水进一步反应，未沉淀完全的碳酸钙发生重碳酸化反应溶解，反应时间 1-3分钟，优选2分钟，水体pH进一步降低，循环水完全澄清。

该处理工艺方法的原理为；

钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁在热闷过程中发生如下反应：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

MgO+ H₂O→Mg(OH)₂

形成的Mg(OH)₂沉淀，基本上附着在钢渣上很少进入到钢渣热闷回水井中；部分Ca(OH)₂进入钢渣热闷回水井中。通入CO₂后，与Ca(OH)₂成垢离子的反应为：

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃↓+H₂O

CO₃ ^2-+CO₂+H₂O→2HCO₃ ^-

一级气液反应池发生第一步反应，水体中的钙离子变成沉淀，pH、硬度和碱度降低，成垢离子得以去除；二级气液反应池发生第二步反应，水中未沉淀完全的碳酸根离子发生重碳酸化反应，使得出水pH进一步降代，水质澄清。

本装备和传统处理钢渣热闷循环水方法相比，具有如下优点：(1)和传统加酸法相比，能够使成垢离子沉淀，处理效果好，而且不会引进SO₄ ^2-，Cl^-，这样对整个管道系统的腐蚀性明显降低。(2)可以直接在现有的热闷循环水处理构筑物上改造实现，节省成本。(3)仅通过投加CO₂就可以达到水质的稳定，不需要再加入水稳药剂。(4)CO₂的通入量采用重碳酸化出水pH反馈调节自动化控制。自动控制反馈pH值(阈值)为8.00。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的钢渣热闷循环水处理装备示意图；

图2是本实用新型实施例2的钢渣热闷循环水处理装备示意图；

图3是一级、二级气液反应池示意图

具体实施方式

实施例1

如图1所示，该实施例1中的钢渣热闷循环水处理装备，包括一级气液反应池3、平流沉淀池4以及pH调节控制装置；其中一级气液反应池3连通平流沉淀池4；其中，二氧化碳(CO₂)气体和钢渣热闷循环水2在一级气液反应池3中进行反应，钢渣热闷循环水中的成垢离子发生沉淀反应，反应生成沉淀通过平流沉淀池4去除；其中pH调节控制装置包括pH取样泵11、pH计12、pH控制器7以及远程控制调节阀门8；平流沉淀池4的沉淀出水6’首先经过pH取样泵11送入到pH计12，pH计12将测量的沉淀出水6’的pH值信号送入到pH控制器7，如果pH值高于或低于pH控制器中存储的阈值，则pH控制器将信号反馈到给远程控制调节阀门8，调节通入的CO₂气体流量。

如图1，3所述，一级气液反应池内安装穿孔曝气管9和隔流板10，反应池液位高度不超过2.5 m，反应时间8-12min，优选10min。当CO₂气体1通过穿孔管和钢渣热闷循环水接触后立即反应，生成细微的碳酸钙题粒， 随着反应的进行，水中的钙离子浓度降到最低，然后固液混合液进入平流沉淀池4进行沉淀，沉淀时间为1小时。

CO₂气体1和钢渣热闷循环水2在气液反应池3中进行反应，钢渣热闷循环水中的钙镁离子发生沉淀反应，热闷循环水pH降低。反应生成沉淀通过平流沉淀池4去除，平流沉淀池4的沉淀出水6’通过pH取样泵，pH计，和pH控制器7将信号反馈到远程控制调节阀门8，调节通入的CO₂流量，从而达到自动控制。

处理前钢渣热闷回水井中回水pH值为11.89，水温为63℃，总硬度(以CaCO₃计，以下同)为760.32 mg/L，OH^-碱度为584.45 mg/L，CO₃ ^2-碱度115.62 mg/L，溶解性总固体1740 mg/L，电导率为3400 μs/cm，悬浮物浓度150 mg/L；

处理后：出水pH值为8.36，总硬度为84.08 mg/L，CO₃ ^2-碱度为21.60 mg/L，HCO₃ ^-碱度为32.40 mg/L，溶解性总固体为220 mg/L，电导率为455 μs/cm。

实施例2

如图2所示，该装备，包括一级气液反应池3、平流沉淀池4、二级气液反应池5以及pH调节控制装置；其中一级气液反应池3连通平流沉淀池4，平流沉淀池4连通二级气液反应池5；其中，CO₂气体和钢渣热闷循环水2在一级气液反应池3中进行反应，钢渣热闷循平水中的成垢离子发生沉淀反应，反应生成沉淀通过平流沉淀池4去除，未完全去除的成垢离子通过二级气液反应池5发生重碳酸化反应溶解；其中pH调节控制装置包括pH取样泵11、pH计12、pH控制器7以及远程控制调节阀门8；二级气液反应池5的重碳酸化出水6首先经过pH取样泵11送入到pH计12，pH计12将测量的重碳酸化出水的pH值信号送入到pH控制器7，如果pH值高于或低于pH控制器7中存储的阈值，则pH控制器7将信号反馈到给远程控制调节阀门8，调节通入的CO₂气体流量。

如图2所示， CO₂气体1和钢渣热闷循环水2在气液反应池3中进行反应，钢渣热闷循环水中的钙镁离子发生沉淀反应，热闷循环水pH降低。反应生成沉淀通过平流沉淀池4去除。沉淀池出水pH较高，通过二级气液反应池5进一步降低pH，从而降未完全沉淀的碳酸钙溶解。重碳酸化出水6通过pH取样泵，pH计，和pH控制器7将信号反馈到远程控制调节阀门8，调节通入的CO₂流量，从而达到自动控制。

如图2，3所述，一级气液反应池内安装穿孔曝气管9和隔流板10，反应池液位高度不超过2.5 m，反应时间8-12min，优选10min。当CO₂气体1通过穿孔管和钢渣热闷循环水接触后立即反应，生成细微的碳酸钙题粒， 随着反应的进行，水中的钙离子浓度降到最低，然后固液混合液进入平流沉淀池4进行沉淀，沉淀时间为1小时。二级气液反应池5只安装穿孔曝气管9，CO₂气体1通过穿孔管9与沉淀池出水进一步反应，未沉淀完全的碳酸钙发生重碳酸化反应溶解，反应时间 1-3分钟，优选2分钟，水体pH进一步降低，循环水完全澄清。

处理前钢渣热闷回水pH值为11.98，水温67℃，总硬度为837.64 mg/L，OH^-碱度为675.05mg/L，CO₃ ^2-碱度183.61 mg/L，溶解性总固体1853 mg/L，电导率为3590 μs/cm，悬浮物浓度254 mg/L。

处理后，出水pH值为7.84，总硬度为113.31 mg/L，CO₃ ^2-碱度为21.60 mg/L，HCO₃ ^-碱度为112.33 mg/L，溶解性总固体为272 mg/L，电导率为551 μs/cm。

Claims (7)

1.一种钢渣热闷循环水处理装备，包括一级气液反应池（3）、平流沉淀池（4）、二级气液反应池（5）以及pH调节控制装置；其中一级气液反应池（3）连通平流沉淀池（4），平流沉淀池（4）连通二级气液反应池（5）；一级气液反应池（3）中通入钢渣热闷循环水(2)和二氧化碳；二级气液反应池（5）中通入二氧化碳；其中pH调节控制装置包括pH取样泵（11）、pH计(12)、pH控制器(7)以及远程控制调节阀门(8)；二级气液反应池(5)的重碳酸化出水(6)首先经过pH取样泵(11)送入到pH计(12)，pH计(12)将测量的重碳酸化出水的pH值信号送入到pH控制器(7)，如果pH值高于或低于pH控制器(7)中存储的阈值，则pH控制器(7)将信号反馈到给远程控制调节阀门(8)，调节通入的二氧化碳流量。 

2.根据权利要求1所述的一种钢渣热闷循环水处理装备，其特征在于，其中，一级气液反应池（3）安装有通入二氧化碳的穿孔曝气管（9）以及隔流板（10）；二级气液反应池（5）只安装通入二氧化碳的穿孔曝气管（9）。 

3.根据权利要求1所述的一种钢渣热闷循环水处理装备，其特征在于，其中，一级气液反应池（3）池液位高度不超过2.5m，反应时间8-12分钟；二级气液反应池（5）液位高度不超过2.5m，反应时间1-3分钟。 

4.一种钢渣热闷循环水处理装备，包括一级气液反应池（3）、平流沉淀池（4）以及pH调节控制装置；其中一级气液反应池（3）连通平流沉淀池（4），一级气液反应池通入钢渣热闷循环水(2)和二氧化碳；其中pH调节控制装置包括pH取样泵（11）、pH计（12）、pH控制器（7）以及远程控制调节阀门（8）；平流沉淀池（4）的沉淀出水（6’）首先经过pH取样泵（11）送入到pH计（12），pH计将测量的沉淀出水（6’）的pH值信号送入到pH控制器（7），如果pH值高于或低于pH控制器中存储的阈值，则pH控制器将信号反馈到给远程控制调节阀门（8），调节通入的二氧化碳流量。 

5.根据权利要求4所述的一种钢渣热闷循环水处理装备，其特征在于，其中，一级气液反应池（3）安装有通入二氧化碳的穿孔曝气管（9）以及隔流板（10）。 

6.根据权利要求4所述的一种钢渣热闷循环水处理装备，其特征在于，其中，一级气液反应池（3）池液位高度不超过2.5m，反应时间8-12分钟。 

7.根据权利要求1-6之一所述的一种钢渣热闷循环水处理装备，其特征在于，所述远程控制调节阀门（8）为可调电磁阀。 

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