陳萬(wàn)福

（山東鋼鐵集團(tuán)有限公司研究院，山東 濟(jì)南 250101）

1 前言

鋼鐵冶金工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的含油污泥，含油污泥不加以處理直接排放，不僅對(duì)環(huán)境造成重大污染，而且造成有用資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。隨著科學(xué)的發(fā)展，含油污泥的處理技術(shù)不斷進(jìn)步，但目前還缺乏成熟、穩(wěn)妥可靠的綜合處理技術(shù)。

在軋鋼生產(chǎn)中，冷軋含油、乳化液污泥主要來(lái)自軋機(jī)機(jī)組、磨輥間和帶鋼脫脂機(jī)組以及各機(jī)組的油庫(kù)排水等，經(jīng)過(guò)化學(xué)法處理的產(chǎn)物，其體積約占處理污水體積的0.5%～1%，而污泥的處理費(fèi)用約占整個(gè)水處理費(fèi)用的10%～20%。隨著企業(yè)生產(chǎn)能力的提高，用水量增大，污泥的排放量也相應(yīng)增加。含油污泥的共同特點(diǎn)是：成分復(fù)雜，屬于較穩(wěn)定的多相體系；油包水（W/0）、水包油（0/W）、懸浮固體雜質(zhì)為主要成分；黏度較大，乳化充分，沉降十分困難，脫水效果差。

2 國(guó)內(nèi)外含油污泥處理技術(shù)

美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家從70年代初期就開(kāi)始研究處理含油污泥的方法和工藝，尤其是美國(guó)，在較為充分地研究了含油污泥組成、結(jié)構(gòu)以及特性的基礎(chǔ)上，研制出了多種含油污泥處理新工藝。20 世紀(jì)80 年代末，我國(guó)開(kāi)始探索研究處理處置含油污泥的技術(shù)，在研究技術(shù)水平上與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距。

國(guó)內(nèi)外處理含油污泥的方法一般有：焚燒法、生物處理法、熱洗滌法、溶劑萃取法、化學(xué)破乳法、固液分離法、焦化法、含油污泥調(diào)剖、含油污泥綜合利用、氣浮技術(shù)（鞍鋼）、制型焦煉焦（太鋼）等。由于含油污泥的成分復(fù)雜、性質(zhì)各異、處理難度大，許多方法都存在著一些問(wèn)題，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用很不適合。如焚燒法耗能大、易產(chǎn)生二次污染，油資源也沒(méi)得到回收利用；生物處理法需歷時(shí)41 d 才能將97%的石油烴生物降解，同樣油資源也沒(méi)有得到回收利用；溶劑萃取法存在的問(wèn)題是流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，處理費(fèi)用高，只對(duì)含大量難降解有機(jī)物的含油污泥適用；化學(xué)破乳法對(duì)乳化嚴(yán)重的含油污泥需另加破乳劑和加熱；固液分離法對(duì)于含油高、污染嚴(yán)重的含油污泥的油回收率低，所以這些方法未能在國(guó)內(nèi)有效地普及應(yīng)用。

某公司外委有資質(zhì)的單位處理的冷軋乳化液污泥產(chǎn)量約300 t/a。該油泥是在冷軋帶鋼的軋制和清洗過(guò)程中，產(chǎn)生大量的含鐵油泥，呈黑色漿狀，具有明顯的流動(dòng)性，給裝載外運(yùn)處理帶來(lái)了很大困難。油泥組成為水、油、鐵粉，其余為灰塵等固體物，含有大量具有高回收價(jià)值的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)冷軋段油脂多為礦化的軋制油，可生化降解性差、處理難度大、環(huán)境毒害大，目前全部委托外部有資質(zhì)的專業(yè)公司處理，每年需要支付處理費(fèi)用超過(guò)100萬(wàn)元。

3 焦?fàn)t配加冷軋乳化液污泥煉焦技術(shù)工藝

含有污泥的處理技術(shù)很多，但是均不能達(dá)到資源化利用。焦?fàn)t配加乳化液污泥煉焦技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合，充分利用現(xiàn)有的配加焦油渣設(shè)備，將乳化液污泥按照一定的比例與煉焦煤混合后進(jìn)入焦?fàn)t中，進(jìn)而形成焦炭供高爐冶煉使用。該技術(shù)不需額外增加設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，成本低，見(jiàn)效快，效率高，綠色環(huán)保，完全符合減量化、無(wú)害化、資源化的原則。

3.1 冷軋乳化液含油污泥的性能分析

選取了某公司的冷軋乳化液污泥及焦油渣，采用低溫?zé)o氧裂解的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)焦油渣及乳化液的裂解后的固態(tài)產(chǎn)物、氣態(tài)產(chǎn)物及熱重等進(jìn)行分析。焦油渣、乳化液污泥的原樣分析、熱解渣分析、熱解氣體分析分別見(jiàn)表1～3。由表1～3 數(shù)據(jù)可知，乳化液含油污泥的原樣性能與現(xiàn)在配加的焦油渣性能有很大的相似，不同點(diǎn)是乳化液含油污泥裂解后的固態(tài)產(chǎn)物中含F(xiàn)e、Cr 及As 元素高于焦油渣，這些元素存在，不會(huì)對(duì)焦炭質(zhì)量產(chǎn)生影響。

表1 焦油渣、乳化液污泥原樣分析

表2 焦油渣、乳化液污泥熱解渣分析

表3 焦油渣、乳化液污泥熱解氣體分析 %

含油污泥樣品以10 ℃/min 的升溫速率升溫至900 ℃的TG 和DTG 曲線如圖1 所示。從圖1 中可知，含油污泥在惰性氣氛下的失重曲線較為相似。隨著溫度的升高，含油污泥中乳化水首先開(kāi)始蒸發(fā)，因此出現(xiàn)了100 ℃左右的失重峰；當(dāng)溫度從200 ℃升高至500 ℃，大部分有機(jī)揮發(fā)分在這個(gè)階段析出；而500 ℃之后，熱重曲線基本達(dá)到穩(wěn)定，這說(shuō)明含油污泥基本完成熱解，剩下主要為熱解殘?jiān)?/p>

圖1 乳化液污泥的TG和DTG曲線

3.2 焦?fàn)t配加冷軋乳化液污泥煉焦技術(shù)工藝流程

根據(jù)對(duì)焦油渣和冷軋乳化液污泥的性能分析可知，利用現(xiàn)有的配加焦油渣的設(shè)備，處理冷軋乳化液含有污泥是可行的。現(xiàn)有的配加焦油渣工藝流程如圖2 所示。構(gòu)建配加冷軋乳化液含有污泥的工藝流程如圖3所示。

圖2 某鋼鐵公司焦化處理污泥、焦油渣工藝流程

圖3 某鋼鐵公司冷軋污泥配加流程

4 焦?fàn)t配加冷軋乳化液污泥煉焦鐵桶試驗(yàn)

4.1 配加與煤餅制作

取40 kg煉焦煤平均分成4份，1號(hào)樣不加入乳化液油泥，2號(hào)樣加入乳化液油泥100.3 g，3號(hào)樣加入乳化液油泥100.6 g，4 號(hào)樣加入乳化液油泥200.1 g；分別代表不配加乳化液油泥，乳化液油泥配加比例1%，配加比例2%的情況。加入油泥后將乳化液油泥與煉焦煤攪拌混合均勻。

4.2 裝煤與熄焦裝桶

試驗(yàn)時(shí)將煤樣分3次裝入模具內(nèi)，每次搗固50次，將搗固好的煤餅，模擬推焦方法推入鐵桶內(nèi)，煤餅與鐵桶留有一定間隙裝煤結(jié)束，把桶蓋用鐵絲固定在鐵桶上。

將按前述步驟裝好的鐵桶埋入工業(yè)焦?fàn)t煤餅的上部，埋放時(shí)盡量置于煤餅中部，防止壓塌煤餅出焦時(shí)，鐵桶隨工業(yè)焦?fàn)t焦炭從焦側(cè)一同推出，熄焦后推入涼焦臺(tái)。試驗(yàn)時(shí)需迅速找到鐵桶，并立即澆注冷水進(jìn)行二次熄焦。如鐵桶中的焦炭在熄焦車上未完成熄焦過(guò)程，易導(dǎo)致焦炭被氧化，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.3 焦炭性能檢測(cè)

焦炭進(jìn)行灰分、內(nèi)水分、揮發(fā)分、硫分、反應(yīng)強(qiáng)度、反應(yīng)性的性能檢測(cè)。配加冷軋污泥前后焦炭成分變化見(jiàn)表4。

表4 配加冷軋污泥前后焦炭成分變化

5 焦?fàn)t配加乳化液煉焦技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析及鐵桶試驗(yàn)效果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，某鋼廠每天消耗煉焦煤4 000 t，軋線油泥每天產(chǎn)量約1 t，采用每?jī)蓚€(gè)月集中10 d，每天8 h的消納方法。每天處理量約6 t，油泥在煉焦煤中的占比約0.5%。

5.1 工藝流程

在冷軋乳化液污泥池采用料斗裝存方式，運(yùn)輸?shù)浇够瘡S污泥緩沖槽，然后通過(guò)螺旋輸送泵，將乳化液污泥打到煤粉運(yùn)輸?shù)钠希c煤粉一起進(jìn)入雙軸攪拌器，在強(qiáng)力攪拌的作用下，使得乳化液污泥與煤粉均勻混合，再通過(guò)皮帶輸送到煤倉(cāng)內(nèi)，利用裝煤車將混合好的煤粉裝入焦?fàn)t內(nèi)煉焦。

5.2 應(yīng)用效果

焦?fàn)t配加冷軋乳化液污泥后，控制合適的比例，不會(huì)對(duì)焦炭質(zhì)量產(chǎn)生影響，現(xiàn)場(chǎng)的焦炭實(shí)物與不配加時(shí)焦炭外觀也沒(méi)有明顯區(qū)別，具體檢測(cè)結(jié)果如表5。

表5 焦?fàn)t配加冷軋乳化液油泥焦炭質(zhì)量分析 %

5.3 應(yīng)用遇到的問(wèn)題

工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，開(kāi)始階段經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)螺旋輸送泵堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致乳化液污泥配加不均勻，主要原因是乳化液儲(chǔ)存過(guò)程中混有雜物。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，一是要求冷軋?jiān)趦?chǔ)存時(shí)要保持乳化液污泥干凈，二是在污泥緩沖槽加裝過(guò)濾設(shè)施。另外，因乳化液污泥具有一定的流動(dòng)性，運(yùn)輸時(shí)采用敞口式料斗，出現(xiàn)撒漏現(xiàn)象，在敞口處增設(shè)了可滑動(dòng)密封的裝置，很好地解決了該問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）焦?fàn)t配加冷軋乳化液污泥煉焦技術(shù)充分與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合，利用現(xiàn)有的設(shè)備，將乳化液污泥按照一定的比例與煉焦煤混合后進(jìn)入焦?fàn)t中，進(jìn)而形成焦炭供高爐冶煉使用。該技術(shù)不需額外增加設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，成本低，見(jiàn)效快，效率高，綠色環(huán)保，完全符合減量化、無(wú)害化、資源化的原則。

（2）通過(guò)鐵桶試驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，焦?fàn)t配加乳化液污泥比例在合理的范圍內(nèi)，煉焦后焦炭質(zhì)量幾乎沒(méi)有影響。

（3）采用焦?fàn)t配加乳化液污泥煉焦技術(shù)，乳化液污泥達(dá)到100%利用，不需要再外委處理，生成產(chǎn)品達(dá)到100%全資源化利用，無(wú)廢棄物產(chǎn)生，不產(chǎn)生二次污染，該項(xiàng)工藝技術(shù)為鋼鐵工業(yè)冷軋乳化液污泥處理開(kāi)辟了一條全新的內(nèi)部資源化、高值化利用途徑。