[发明专利]一种利用不锈钢冷轧酸洗废水制备铸造用保护渣的方法

说明书

技术领域

本发明属于不锈钢冷轧酸洗废水的综合利用技术领域，特别涉及一种以化学还原-分段沉淀工艺处理不锈钢冷轧酸洗废水产生的后段污泥为原料，制备铸造用保护渣的方法。

背景技术

在不锈钢冷轧板卷的表面处理过程中，会排放大量酸洗废水，其中T.Fe、Cr⁶⁺、T.Cr、Ni²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、F^-、SS等污染物含量高、危害大，必须经过治理达标后才允许排放。

出于技术成熟、运行成本和维护方便等的考虑，目前对不锈钢冷轧酸洗废水的治理工艺主要为化学还原-沉淀法，即多路酸洗废水经调节池混合后，采取多级化学还原(还原剂多采用NaHSO₃、Na₂SO₃、FeSO₄等)和多级中和(中和剂一般为石灰乳)的方式将各种污染物转移至冷轧污泥中，废水经达标后外排。此工艺的缺点在于：为了确保出水达标，往往需要投加过量的石灰乳，这会导致冷轧污泥产量大、成分复杂，处理和处置难度大，对其处理的综合成本颇高，并且上述的处理过程中容易产生二次污染，因而此类混合污泥被认定为危险废物(中国国家危险废物目录中编号为HW17)。例如，酸洗废水量为100m³/h的一家不锈钢企业，混合污泥的产量即超过1.5万t/a，这些污泥无法厂内利用，每年外委处理、处置的费用高达五六百万元。

为了解决冷轧污泥难以利用的问题，人们曾提出了多种方法，但都遇到了这样或那样的问题。例如，中国专利公开号为CN1451495A及CN101066826所记载的污泥固化处理成本高、体积大，存放日久Cr⁶⁺、Ni²⁺等重金属的浸出浓度会超过限定值；中国专利公开号为CN1935709所记载的污泥烧砖过程中会发生Cr³⁺的二次氧化，挥发出的氟蒸汽会对周围生境造成恶劣影响，(例如，杭州某地的龙井茶叶产量，因附近小砖窑过多而减产一半)，国家已明令禁止冷轧污泥的此类处置途径；中国专利公开号为CN1061948所记载的污泥用作水泥配料即便掺量很小，也容易引起周围空气污染、回转窑窑口结壳、风门处结垢腐蚀等问题，甚至会影响到原有工艺的顺行；中国专利公开号为CN1272408、CN101058436、CN101066827、CN101070564以及CN1827802均予以记载的污泥分步浸出或高温焙烧回收重金属元素设备复杂、工艺流程长、成本较高，会发生废水废渣的处置及能耗问题；中国专利公开号为CN1733628与CN101092662所记载的污泥与熔剂、燃料还原焙烧后得到合金块返回冶金工序代价高昂，不具有经济性，毕竟污泥中的重金属含量有限，同时污泥中的低熔点物质特别是Na₂O和K₂O对高炉十分有害；此外，污泥简易填埋会对地下水和周围土壤造成污染，而污泥安全填埋成本高昂，一般企业难以长期支付。

针对混合冷轧污泥难以处理，近来人们针对冷轧酸洗废水的源头，提出了一些新的思路：中国专利公开号为CN101096276公开了一种不锈钢酸洗废水中铬、镍盐的提取方法，通过酸液浸取虽能提取部分含铬、镍盐产物，但整个湿法过程药剂费用高、排放的大量滤渣难以有效利用，且重金属浓缩液还存在二次污染的问题；中国专利公开号为CN 1418831A公开了两段法处理有机金属酸性废水的方法，其实质是将中和段与絮凝段分开进行，克服一段中和的不足，该技术的污泥仍是混合污泥，难以回用。

因此，冷轧混合污泥作为行业固体废物处置的难点，其利用途径必须基于源头减量、废水处理过程优化、污泥分类回收和资源化利用三个方面展开，综合考虑技术的经济性、环保性和可靠性。

与此同时，发明人注意到保护渣是钢水铸造工艺过程中必需使用的辅助材料，它对铸坯或铸锭的质量有着重要的影响，每吨钢约需要0.5kg。目前，保护渣原料都是通过采用成分稳定的矿物质(石灰石、萤石、石英、石墨等)和化工物质(水泥、炭黑、硼砂、碳酸锂、纯碱等)经生产而得到。例如，现在普遍使用的预熔型保护渣，就是将几种原料混合后高温熔化、水淬、磨细成为预熔基料，再根据各种保护渣的性能要求，在预熔基料中配入适当的矿物原料调整成分、性能，再经造粒、干燥、筛分处理制得保护渣成品，售价高达2000元/吨。