貴溪冶煉廠廢水除氟工藝的優(yōu)化改造實踐

楊 帥，鐘瑞晨

（江西銅業(yè)股份有限公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

近年來隨著國家對于環(huán)保的重視程度不斷加強，工業(yè)廢水排放指標也日漸嚴格。對于傳統(tǒng)冶煉行業(yè)，除了嚴格控制排放水中常見的銅、砷、鉛等重金屬離子之外，一些非金屬離子如氟也有嚴格控制。近幾年江西銅業(yè)股份有限公司貴溪冶煉廠（以下簡稱貴溪冶煉廠）生產(chǎn)中冶煉煙氣中氟離子含量不斷上升，并最終溶解于廢水中成為污染源。冶煉煙氣中氟離子含量高不僅會腐蝕制酸系統(tǒng)管道和設(shè)備，同時還會對環(huán)境造成巨大危害。貴溪冶煉廠硫酸車間于2019年增設(shè)3套廢水除氟系統(tǒng)，以進一步降低工廠排放水氟離子含量。

1 原有廢水除氟工藝

貴溪冶煉廠原有廢水除氟工藝流程見圖1。

圖1 原有廢水除氟工藝流程示意

經(jīng)過石膏工序處理后90%的氟得到去除，石膏濾液中ρ(F)在50 mg/L左右。將石膏濾液泵入除氟分配槽，通過閥門控制進入除氟反應(yīng)槽中液體流量，添加一定比例的硫酸鋁、消石灰及聚丙烯酰胺絮凝劑（PAM）參與反應(yīng)，經(jīng)過吸附、絡(luò)合、絮凝達到最終除氟的目的[1-2]。經(jīng)濃密機沉降后的上清液送入集水槽收集，再送至新中和及電化學(xué)工序進行進一步深度處理，處理廢水最終通過車間排口排放。

貴溪冶煉廠硫酸車間排水平均氟含量指標見表1。

表1 硫酸車間排水平均氟含量指標

2 存在問題

2.1 原料使用量大幅度增加

在廢水除氟處理中，石膏濾液pH值在4.0左右，呈酸性。在硫酸鋁除氟過程中，主要靠生成大比表面積無定形的氫氧化鋁吸附氟離子并最終通過絡(luò)合沉降除氟，因此氫氧化鈣主要用于調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值，生產(chǎn)中其用量大幅度增加。另外，在鋁鹽絮凝除氟過程中需添加PAM助力沉降，以達到深度除氟的目的，導(dǎo)致PAM用量也有一定程度的增加。除氟系統(tǒng)運行前后原料消耗量對比見表2。

表2 除氟系統(tǒng)運行前后原料消耗量對比

2.2 系統(tǒng)結(jié)垢嚴重

由于在整個廢水除氟過程中不斷存在吸附作用產(chǎn)生絡(luò)合沉淀，系統(tǒng)無防結(jié)垢處理措施，反應(yīng)槽、攪拌槳及溜槽等設(shè)備極易發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。當系統(tǒng)處理量過大或所添加PAM濃度偏高時結(jié)垢速率更快[3]。系統(tǒng)垢體的硬度大、厚度高，導(dǎo)致整個廢水除氟系統(tǒng)處理能力不斷下降，需頻繁降低處理量甚至停車進行人工清垢，一方面人工清垢導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，另一方面除氟系統(tǒng)的處理能力降低使硫酸系統(tǒng)生產(chǎn)效率下降。

2.3 現(xiàn)場管理繁瑣

貴溪冶煉廠對于生產(chǎn)現(xiàn)場管理有嚴格的要求，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象是現(xiàn)場管理的一大癥結(jié)。廢水除氟系統(tǒng)結(jié)垢造成溜槽溢流，生產(chǎn)現(xiàn)場跑、冒、滴、漏現(xiàn)象嚴重。崗位人員需經(jīng)常對于生產(chǎn)現(xiàn)場進行清理打掃，無形中增加崗位工勞動強度，不利于自動化高效生產(chǎn)。

3 工藝優(yōu)化改進措施

為了解決廢水除氟處理系統(tǒng)存在的問題，技術(shù)人員提出以下解決方案：

1）考慮到在除氟反應(yīng)過程中用以調(diào)節(jié)pH值的Ca(OH)2消耗量最大，適當提高反應(yīng)前端溶液pH值可減少Ca(OH)2的用量。同時加入不溶的添加物即晶種形成晶核[4]，從而促進沉淀，減少PAM的用量。

2）硫酸車間所使用循環(huán)水中添加有阻垢劑，阻垢劑能破壞垢體晶體的增長，降低Ca2+、Mg2+等離子結(jié)垢速度從而大大降低結(jié)垢的可能。

采取以下優(yōu)化改進措施：

1）引入新建300 kt/a銅冶煉環(huán)集脫硫系統(tǒng)的脫硫液（pH值大于13）和熔煉環(huán)集脫硫系統(tǒng)脫鹽水（pH值大于13）至除氟分配槽。

2）將部分預(yù)處理濃密機底泥和中和濃密機底泥作為晶種送入除氟分配槽。

3）將一部分循環(huán)水送入除氟分配槽和pH值調(diào)整槽。

優(yōu)化改進后廢水除氟工藝流程見圖2。

圖2 優(yōu)化改進后廢水除氟工藝流程示意

4 運行效果

2020年1月優(yōu)化改造后，廢水除氟系統(tǒng)試運行一段時間，取得了較好的效果。

1）引入新建300 kt/a銅冶煉環(huán)集脫硫系統(tǒng)脫硫液、熔煉環(huán)集脫硫脫鹽水后，整個廢水除氟系統(tǒng)反應(yīng)前端溶液pH值得到提升，一定程度上降低了消石灰的使用量。將預(yù)處理濃密機底泥和中和濃密機底泥送至除氟分配槽后，使得沉淀更快，減少了PAM的添加量。經(jīng)測算可節(jié)約外購原料消耗10%左右，實現(xiàn)了現(xiàn)有資源再利用。

2）將硫酸車間循環(huán)水引入除氟分配槽和pH調(diào)整槽，清垢頻次降低，整個系統(tǒng)能長時間維持高效率生產(chǎn)運行狀態(tài)。同時，垢體硬度大幅減小，便于清除，減少了人工清垢時間，人工清垢成本節(jié)約21萬元/a。

3）生產(chǎn)現(xiàn)場跑、冒、滴、漏問題得到解決，符合現(xiàn)場管理要求，便于車間管理。同時崗位工勞動強度降低。

5 結(jié)語

廢水除氟處理系統(tǒng)是近兩年貴溪冶煉廠廢酸廢水區(qū)域新建系統(tǒng)，試運行后還有許多生產(chǎn)問題有待解決。此次優(yōu)化改造從原料資源循環(huán)利用角度出發(fā)，引入原料資源至除氟系統(tǒng)實現(xiàn)資源循環(huán)再利用，在保證生產(chǎn)效果的同時有效解決了生產(chǎn)問題，并且降低了生產(chǎn)成本，這一優(yōu)化改造思路值得在以后技術(shù)改造中借鑒使用。