甘肃白银有色金属第三冶炼厂循环冷却水处理技术方案

1、甘肃白银有色金属第三冶炼厂循环水处理 第一章 水稳实验及结论一、概述甘肃白银有色金属第三冶炼厂共有污水处理站、清循环冷却水、浊循环冷却水、硫酸循环冷却水四个系统。现对清、浊、硫酸三个循环系统的水处理提供合格的水质稳定剂，保证设备使用寿命和循环水系统的稳定运行；达到节约水资源，减少废水排放；降低运行成本，提高运行效率，提高经济效益的目的。由此，我司技术服务部中心实验室将据贵司用水户使用的黄河水（预处理）和污水处理站处理后的水质情况、以及类似企业使用情况和以往经验来确定各循环水系统药剂种类及使用浓度。二、各系统水质分析数据（表一）：分析项目单位补充水循环水硫酸、清循环浊循环清循环浊循环硫酸循环ph

2、7.877.98.826.618.79浊度mg/l4.44.59.74.82.2总碱度mg/l1654018040180氯离子mg/l33.84344.5测出1110537钙离子mg/l136160166326123电导率us/cm51660064755803940总磷mg/l未测出-未0.420.27硬度mg/l20421526213311321 三、净环水水稳实验（清循环、硫酸循环）针对甘肃白银有色金属第三冶炼厂水质和现场要求，我们模似现场水质，运用动、静态模拟试验考察了不同药剂浓度情况下的阻垢和缓蚀性能，以了解各药剂的最佳使用浓度及范围。其具体内容如下：1 静态阻垢试验（鼓泡法）参照中华

3、人民共和国化工行业标准hg/t202491之标准。1.1 方法提要冷却水中的结垢，通常是由于水中的碳酸氢钙在受热和曝气条件下分解，生成难溶解的碳酸钙垢而引起的，其反应式可以表示为：ca(hco3)2caco3+co2+h2o本方法以含有ca(hco3)2的配制水和水处理药剂制备成试液（模拟冷却水）。为了模拟冷却水在换热器中受热和在冷却塔中曝气两个过程，本方法在升高了的温度下，向试液中鼓入一定流量的空气，以带走其中的二氧化碳，使上述反应式的平衡向右侧移动，促使碳酸氢钙加速分解为碳酸钙，试液迅速达到其自然平衡ph，然后测定试液中钙离子的稳定浓度，钙离子的稳定浓度愈大，则该药剂的阻垢性能愈好。1.2

4、 试验条件1.2.1 试验水质：按循环水质配制，将ca2+提高到500g/l（即浓缩4.0倍）、碱度300 mg/l做强化实验，ph值不调，另配po435mg/l测定阻碳酸钙垢和磷酸钙垢的能力。1.2.2 试验药剂：阻垢缓蚀剂zt-305a和阻垢缓蚀剂zt-305b 20mg/l、30mg/l、40mg/l、50mg/l、60mg/l。按商品浓度（100%）计，称取试样2g，分别移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，即该溶液为2mg/ml的试液。1.2.3 试验温度： 501.2.4 试验时间： 持续10小时1.3 阻垢试验测定：取7只500ml三颈烧瓶，另取水样（1.2.1）450ml

5、7份，分别移入7只烧瓶中，其中一只空白，另六只分别加入a、b阻垢缓蚀剂20mg/l、30mg/l、40mg/l、50mg/l、60mg/l将烧瓶浸入501的恒温水浴中，同时鼓入空气，经10小时后，停止鼓入空气取出烧瓶，放至室温，用蒸馏水补至原始水位刻度，测水中稳定钙离子含量。1.4 阻垢率试验结果1.4.1 浓缩倍数4.0倍时的阻垢率见表二表二：阻caco3和ca3（po4）2垢率试验结果药剂型号20mg/l30mg/l40mg/l50mg/l60mg/l阻caco3垢率 (%)阻垢缓蚀剂zt-305a与zt-305b各加量83.687.588.889.895.3ca3（po4）2 垢率 (%

6、)81.986.688.989.393.21.5 结论讨论从表三结果可知：阻垢缓蚀剂zt-305a和阻垢缓蚀剂zt-305b在强化循环水质的情况下，各投加40mg/l以上时，阻垢率均大于80%。阻垢缓蚀剂a、b在系统中均有良好的阻垢分散效果，完全可以满足该系统的要求。2 缓蚀性能的测定（旋转挂片法）参照中华人民共和国化工行业标准hg/t215991之标准执行。2.1 方法提要旋转挂片腐蚀试验方法是在实验室给定条件下，用试片质量损失计算出腐蚀率和缓蚀率来评定药剂的缓蚀性能。2.2 试片（hg51526）：a3，不锈钢。2.3 试验条件2.3.1 水质：根据表二水质浓缩4.0倍配制，另加入so42

7、：200mg/l，cl：150mg/l 。2.3.2 温度：5012.3.3 试片线速度：0.400.02mm/s2.3.4 试液体积与试片面积比：30ml/cm22.3.5 试片上端与试液面的距离：应大于2cm2.3.6 试验周期：12 h2.3.7 试验药剂： 阻垢缓蚀剂zt-305a与阻垢缓蚀剂zt-305b各投加量 20mg/l、30mg/l、40mg/l、50mg/l、60mg/l。 2.4 试验方法根据以上条件，调试好旋转挂片仪，依据开机步骤进行运行旋转挂片腐蚀试验法。2.5 腐蚀率试验结果的表示和计算：adt87.6w腐蚀率（mm/a）=式中：w试片腐蚀前后减少质量mg；t试验时

8、间，d;a试片面积cm2；d金属密度，g/cm3（碳钢7.85，不锈钢7.92）2.6 试验结果2.6.1旋转挂片腐蚀试验结果见表三：药剂名称投加浓度（mg/l）挂片号材 质腐蚀率mm/a缓蚀率%阻垢缓蚀剂zt-305azt-305b（各半）20215#a30.011971.1729#不锈钢0.0003172.6641#黄铜0.0003071.7630216#a30.007982.4022#不锈钢0.0002481.4144#黄铜0.0002481.6240217#a30.007594.8521#不锈钢0.000293.9547#黄铜0.0001890.0650218#a30.006496.5

9、922#不锈钢0.0001698.1649#黄铜0.0001798.1260214#a30.005798.3728#不锈钢0.0001498.4642#黄铜0.0001498.89不加药时，a3钢腐蚀率为0.3133mm/a，黄铜腐蚀率0.0096mm/a，不锈钢腐蚀率0.0097 mm/a。0090.096mm/a，表三： 腐蚀结果2.7 结果讨论从表三试验结果可知：阻垢缓蚀剂zt-305a和阻垢缓蚀剂zt-305b各投加25 mg/l投加量时，其腐蚀率在国标gb500502007工业循环冷却水处理设计规范中所规定的指标之内：a3碳钢腐蚀率0.075mm/a不锈钢腐蚀率0.005mm/a其缓

10、蚀率均在80%以上，因此，我们在后步动态试验和其它试验中，对阻垢缓蚀剂均选用40-50mg/l投加量进入试验。根据甘肃白银有色金属第三冶炼厂水质，我司系列阻垢缓蚀剂具有较强的缓蚀性能，其腐蚀率均控制在国标之内，完全可以适应其循环水系统。3 动态模拟试验参照中华人民共和国化工行业标准hg/t216091之标准执行。3.1 方法提要冷却水动态模拟试验在实验室给定条件下，用常压下饱和水蒸汽或热水加热换热器，模拟生产现场的流速、流态、水质，金属材质，换热强度冷却水进出口温度等主要参数，以评定水稳剂阻垢和缓蚀性能。3.2 试验条件3.2.1 试验水质：表二模拟水试管与试片材质：a3，不锈钢 、黄铜试管规

11、格：10510mm表面积120cm2试片规格：型标准试片，表面积28.00cm23.2.3 工艺参数3.2.3.1 ph值范围：7.09.03.2.3.2 阻垢缓蚀剂a含量控制范围： 4555mg/l阻垢缓蚀剂b含量控制范围： 4555mg/l3.2.3.3 水流速：0.81.0m/s3.2.3.4 冷却水进口温度：383.2.3.5冷却水出口温度：643.2.3.6 换热强度：8104千卡/平方米小时3.2.3.7 试验周期：7天3.3 试验步骤按动态装置操作规程运行3.4 停车后的观察 试片光洁，无点蚀坑蚀痕迹，将试片和试管一同作污垢附着量和腐蚀率试验。3.5 结果的表示与计算3.5.1

12、腐蚀率按下式计算： kg b = atd式中：k3.65103g试样腐蚀减少的质量，gt试验时间，da试样腐蚀面积，cm2d金属密度g/cm3 (a3：7.85，不锈钢：7.92，铜8.91 )3.5.2 污垢附着量按下式计算：30 ( g2 g3 ) atmcm = 式中：g2试验管试验后的质量，mg；g3试验管试验前的质量，mg；a 试验管内表面的面积，cm2；t 试验时间，d。5.5.3 污垢化学成份含量按hg5602、hg51603、hg51604、hg51605、hg51606和hg51607规定的测定方法进行。5.5.4 动态模拟试验结果（见表四）表四：动态模拟试验结果(浓缩倍数大

13、于3.5倍)配方结果项目空 白阻垢缓蚀剂a+b各40mg/l年污垢热阻值（千卡/平方米时）12.051043.01105污垢附着量（mg/cm2月）26.062.15腐蚀率mm/aa3试片平均值0.35630.0163不锈钢试片平均值0.01270.0025黄铜试片平均值0.01420.0035a3试管平均值0.36010.0192不锈钢试管平均值0.01700.0027黄铜试管平均值0.01650.00285.5.5 结果讨论通过动态模拟试验结果（表四数据）可知：a和b阻垢缓蚀剂在各加量40mg/l， a3钢腐蚀率0.0161mm/a，不锈钢腐蚀率0.0025mm/a，污垢附着为2.15mc

14、m，其阻垢和缓蚀效果是十分理想的，各项指标都在设计规范控制范围内，gb500502007工业循环冷却水处理设计规范控制指标：a3钢腐蚀率0.075mm/a铜、不锈钢腐蚀率0.005mm/a年污垢热阻值：4104m2h/kcal污垢附着量（mcm）15mg/cm2月细菌总数：1105个/ml（冬）5105个/ml（夏）6、结论通过各种试验筛选验证，采用阻垢缓蚀剂zt-305a 与阻垢缓蚀剂zt-305b 各25mg/l，可完全适用于甘肃白银有色金属第三冶炼厂净环水系统。四、浊环水水稳实验1、静态阻垢试验：为了模拟现场水质，在试验过程中，人为地自来水中加入caci2、nahco3和经干燥处理的其他

15、钢铁公司现场烟尘，配水后ca2+为306.8mg/l，hco3为13.5mmol/l，悬浮物为150mg/l，不同加药量的试验在恒温502的水浴锅上保温20小时，冷却后化验水中剩余ca2+，通过下式计算阻垢率：c-ba-b阻垢率(%)= 100式中：a试验前配水ca2+浓度(mg/l)b空白ca2+浓度(mg/l)c试验后剩余ca2+浓度(mg/l)在静态试验配方筛选中进行了多轮多组试验，其数据较多，限于篇幅，只列举两组数据，供参考，试验结果见表一。试验表明：a和b均有优异的阻垢分散性能，当其投加浓度58mg/l时，阻垢分散效果理想，符合要求，我们现场选用a为阻垢分散剂作工业化试验。表五序号配

16、方药剂浓度（mg/l）剩余ca 浓度(mg/l)阻垢率（%）1b0165.32b5398.3274.013b6300.5675.594b7302.3386.845b8304.2789.216b9306.2691.18.7b10306.8193.368a0165.39a5298.8374.3710a6300.9575.8711a7303.0687.3612a8305.2688.9113a9306.692.9214a10306.7994.992、烟尘含量对阻垢的影响试验配水ca2+为302.4mg/l，hco-3为13mmol/l,a为8mg/l，每杯加入不同量的烟尘在45的水浴锅上恒温20小时，

17、冷却后化验ca2+浓度，计算阻垢率，考察水中烟尘不稳定的情况下对a阻垢效果的影响，结果见表六：表六：对a钢的阻垢结果序 号阻垢分散剂a浓度(mg/l)悬浮物(mg/l)剩余ca浓度(mg/l)阻垢率（%）100158.32850300.8288.9138100300.6985.8148150299.4681.9658200299.9972.7868250283.6166.76从上述试验可以看出，在a浓度一定的情况下，随着烟尘量的递增，阻垢率在递减，也就是该烟尘量多少对a的阻垢性能有一定的影响，原因在于污泥对药剂有一定的吸附能力，使得药效减弱，通过下面一组试验，我们就会更进一步地掌握污泥对药剂定

18、量的吸附情况，为现场投药提供依据。3、污泥对药剂的吸附试验试验配水含a为8mg/l，分析后每杯中加入不同量经干燥处理的烟尘，在室温180转/分的条件下搅拌2小时。在停止搅拌前5分钟加入一定量的高分子絮凝剂使其絮凝沉淀，10分钟后取上清液，测定a剩余量，按下式计算吸附率：e-e1e吸附率（%）= 100式中：e加烟尘前的水中a含量（mg/l）e1加烟尘后的水中剩余a含量（mg/l）表七：烟尘对药剂的吸附试验结果序号a(mg/l)悬浮物(mg/l)剩余mg/l吸附率（%）1815009.3613.32820008.8118.13825008.6120.3上述试验结果表明，烟尘对药剂有吸附作用，随着

19、烟尘量的增加，吸附率也在增高，相应的药剂浓度就在降低，必须影响药剂的阻垢能力。4、混凝试验针对浊环系统存在着含尘量大，悬浮物高的问题及工艺特点，我们先用高分子絮凝剂，利用其电中和及吸附架桥原理，使微小的烟尘很快形成较大的颗粒下沉而被去除，结果见表七。试验条件：水质：自来水加入3000mg/l经干燥处理的其它钢铁公司现场烟尘。试验温度：常温。转速：100转/分进行3分钟，30转/分进行2分钟。方法：按以上转速搅拌完毕后静止10分钟，取上清液测悬浮物含量。表八：不同浓度的高分子絮凝剂对悬浮物混凝效果药剂浓度（mg/l）00.20.50.81.01.5悬浮物（mg/l）220128102855045

20、上述试验表明，所用高分子絮凝剂具有很好的混凝作用，当其投加量在1mg/l时，能满足该循环水系统的生产要求。5、结论高分子絮凝剂1.0mg/l时，zt-303阻垢分散剂投加浓度在58mg/l时，该循环冷却水系统的各项经济技术指标均能达到和优于国标gb50050-2007工业循环冷却水处理设计规范中所规定的标准。通过以上试验可知：当阻垢分散剂zt-303投加58mg/l时，其阻垢率超过85%，腐蚀率小于0.075mm/a，污垢附着量均在4mg/cm2月以下，zt系列药剂完全适应于甘肃白银有色金属第三冶炼厂浊环水系统的水处理。第二章 循环冷却水系统正常运行方案一、熔炼车间清循环冷却水系统处理技术方案

21、1清循环系统工艺及参数循环水量（m3/h）1365保有水量（m3）10810补水量（m3/h）25温升（）10浓缩倍数3.54.0工作制度连续材质紫铜、碳钢 系统工艺：清循环系统主要供熔炼炉设备、熔炼炉、通风、燃气等及板式换热器二次设备冷却水。水使用后仅温度升高，水质未受污染。各用户用后水的利用余压上冷却塔，经冷却后回到主循环泵站冷水池，再用泵供用户循环使用。系统设有旁滤设施和水质稳定装置。过滤器反洗排水集中统一处理。2、日常加药处理方案（一）系统分析循环水结垢倾向较大前文根据系统所采用的工业新水水质进行循环水水质倾向预测计算，引用如下：浓缩倍数稳定指数（rsi）判断标准水质倾向判断1.0（补

22、充新水）6.22rsi6 结垢rsi6 稳定rsi6 腐蚀较稳定1.54.49结垢3.03.72结垢4.03.32严重结垢由上表可以看出尽管补充新水相对稳定，但进入循环体系经浓缩后将不可避免地产生结垢倾向。系统冷却负荷较大这些用户的换热器内部的水温会大大高于系统回水平均值，局部区域的结垢倾向将更为严重。本系统冷却用户较多、形式多样，所涉及的金属材质也较复杂，不同腐蚀电位的金属置于同一水系统环境中更易产生电偶腐蚀。（二）缓蚀阻垢方案药剂使用浓度及用量zt-305a阻垢缓蚀剂与zt-305b阻垢缓蚀剂的投加浓度为25mg/l。每样投加量：基础用药量以保有水量计算： 10810401000 425（

23、kg）（a425公斤 b425公斤，共850公斤）每天投加量以补充水量计算：2524401000 25（kg）（a25公斤 b25公斤，共50公斤）（三）杀菌剥离方案zt-408剥离剂以保有水量计算投加浓度：70mg/l；每两月投加量：10810701000 750（kg）（四）水质控制指标及水处理效果1.循环冷却水的日常水质监控项目及指标如下（按国标）：水质项目单位控制指标分析频率ph值7.09.21次/天浊度ntu201次/天电导率us/cm20001次/天碱度mg/l5001次/天硬度mg/l8001次/天ca2+mg/l6001次/天cl-mg/l2001次/天浓缩倍数3.54.01次

24、/天2验收标准采用国标gb50050-2007循环冷却水处理设计规范a3碳钢腐蚀率0.075mm/a不锈钢、铜蚀腐率0.005mm/a油含量5mg/l污垢热阻值1.7210-43.4410-4m2.k/w异养菌总数5105个/ml浓缩倍数45.53. 清循环系统正常运行年用药量（330天计）：名 称数量（t）单价(元)金额（元）zt-305a阻垢缓蚀剂a8.251150094875zt-305阻垢缓蚀剂b8.25980080850zt-408剥离剂4.5900040500合 计21.00216225二、熔炼车间浊循环水处理方案（一）系统概述熔炼炉除尘水主要用于洗涤机、湍球塔除尘、熔炼收尘、中碎

25、冷却收尘等，（二）系统主要相关工艺参数（1）工艺参数循环水量 1070m3/h 保有水量 8475 m3系统材质 碳钢 补充水量 约35m3/h （2）一般工艺流程洗涤机 湍球塔 焙炼收尘 中碎冷却收尘搅拌桶两台沙浆泵 溢流 浊循环热水池新建两台立式泵 冷却圆筒新建24米及原18米浓缩池 浊循环清水池浊循环泵 经冷却塔冷却塔给水泵浊循环冷水池 （三）系统工艺及水质特征及其危害 根据其它同类企业现场情况分析来看, 由于熔炼吹氧时产生大量含尘烟气中，经气水接触进入循环除尘水，造成除尘污染严重，悬浮物高，烟气温度也极高，是典型的低碱(p碱度)、高硬、高悬浮物水质，如不及时处理或处理不好会导致回供水管

26、线，水泵的结垢，降低通水量，影响除尘效率和水量平衡，严重时会影响生产。（四）正常运行加药处理（另间断投加软化剂）我们通过以往经验，参考有关方面的资料，及静、动态模拟试验，我们分析制订了适用于甘肃白银有色金属第三冶炼厂炼钢转炉煤气洗涤水系统工艺条件和水质控制方案，混凝剂投加1.0mg/l，分散剂投加浓度在58mg/l，另间断投加软化剂该循环冷却水系统的各项经济技术指标均能达到和优于国标gb50050-2007工业循环冷却水处理设计规范中所规定的标准。8mg/lv(1)基础投药：1000分散剂基础投加量以保有水量计算：（kg）= = 75(kg)在生产正常运行时，循环水中应维持分散剂58mg/l，

27、为了确保此浓度，除了根据补排水量连续均匀加药外，还应根据化验结果调节临时补加量，具体方法如下：60082418%24小时加药量的计算方法：10001000每天投加量以补充水量计算：（kg）=352430 + =25（kg）称取zt-303分散剂25 kg，倒入盛有100kg自来水的配药槽中，再加自来水至满。(2)连续投药：假设加药槽的容积为1m3，则开计量泵以694ml/分的流量将配制好的药液均匀投加到循环水中。(3)临时补加：（11.06-5.53x）v当化验循环水中总磷（以po3-4计）低于2.0mg/l时，应采取临时补加措施，补加量按下式计算：1000补加量（kg）=式中：x水中有机磷酸

28、盐含量mg/lv保有水量（m3）(4)絮凝剂zt-414的投加以循环水量计：zt-414絮凝剂是阴离子聚丙烯酰胺，经验表明，投加1.0mg/l时即可使ss100mg/l10701.0241000投加量kg/天= =25kg分次称取25kgzt-414絮凝剂投入加药槽中溶解，以计量泵连续均匀地打入浓缩池进口，24小时加完。(5) zt-419软化剂的投加（控制钙离子含量低于100mg/l） （160-50）v24106软化剂投加量kg/天= = 100kg 1000100软化剂在浊环水回水搅拌槽中加入，间断投加，每天一至两次，作用是使水中钙离子浓度降低，保证在100mg/l以下。以上是依据补水量

29、为30m3/h计算，实际操作中如浊环水中钙离子不在范围以内，可适当调整用量。此类水尽量不外排，保证密闭循环，这是我们在多个冶金厂实践的经验。 （六）水质控制指标及水处理目标值（1）循环冷却水的正常水质控制指标如下：ss100mg/lzt-303含量=58mg/lca2+100mg/l（2）验收标准采用国标gb50050-2007循环冷却水处理设计规范a3碳钢腐蚀率0.075mm/a不锈钢、铜蚀腐率0.005mm/a油含量5mg/l污垢热阻值1.7210-43.4410-4m2.k/w异养菌总数5105个/ml浓缩倍数3.54.0（还可提高）3. 浊循环系统正常运行年用药量（330天计）：名 称

30、数量（t）单价(元)金额（元）zt-303阻垢分散剂8.25980080850zt-414絮凝剂8.2516000132000zt-408剥离剂4.5900040500zt-419软化剂33.03200105600合 计54.00358950三、硫酸循环冷却水系统处理技术方案1清循环系统工艺及参数循环水量（m3/h）560保有水量（m3）4435补水量（m3/h）16温升（）46浓缩倍数3.54.0工作制度连续材质不锈钢、紫铜、碳钢 2、日常加药处理方案（一）系统分析循环水结垢倾向较大前文根据系统所采用的工业新水水质进行循环水水质倾向预测计算，引用如下：浓缩倍数稳定指数（rsi）判断标准水质倾向判断1.0（补充新水）6.22rsi6 结垢rsi6 稳定rsi6 腐蚀较稳定1.54.49结垢3.03.72结垢4.03.32严重结垢由上表可以看出尽管补充新水相对稳定，但进入循环体系经浓缩后将不可避免地产生结垢倾向。系统冷却负荷