Оборотное водоснабжение на металлургическом предприятии
Металлургические предприятия потребляют огромное количество воды, большая часть которой идет на нужды технологических процессов. После использования в производственных целях, такая вода становится непригодной к дальнейшему применению, так как содержит немало различных загрязнений: органические и неорганические соединения, тяжелые металлы, токсические вещества и т. д. Сбрасывать загрязненную воду в городскую систему канализации нельзя, ибо предназначенные для очистки бытовых стоков системы не справляются с промышленными загрязнениями. Помимо этого, ежедневное потребление больших объемов воды для технологических нужд, несет с собой повышенные расходы для металлургических предприятий, которые нечем восполнить. В связи с этим, встает вопрос организации оборотного водоснабжения на предприятиях, которое поможет не только сократить потребление воды, а также даст возможность извлекать из нее вещества, которые можно направить на нужды производства. При переходе на оборотное водоснабжение, использование современных технологий позволяет не только минимизировать затраты на производство и сократить объемы сточных вод, а также создать полный рециклинг на основе следующих технологий:
- термическая утилизация твердых и жидких отходов производства;
- вакуумная дистилляция — опреснение воды;
- обратный осмос и ультрафильтрация — отделение макромолекулярных компонентов;
- электрофлотация — очистки воды от нерастворимых веществ.
Оборотным водоснабжением предприятия называют систему, которая позволяет практически полностью отказаться от забора воды или свести ее потребление к минимуму. Помимо этого, такие системы исключают образование сброса сточных вод в городскую канализацию или поверхностные водоемы. Подобная организация поставки воды для технологических нужд на металлургическом предприятии решает экологические, а также экономические задачи, сокращая до минимума потери ценных для производственного процесса компонентов. Поэтому большая часть таких предприятий в России давно перешли на частичное или полное оборотное водоснабжение. Однако, такой подход к минимизации производственных затрат несет с собой проблемы, связанные с постепенным ухудшением качества воды и засорению оборотных систем. Кроме этого, в процессе эксплуатации таких установок происходит ржавление очистного оборудования и инженерных систем. Но главной проблемой использования оборотного водоснабжения на металлургических предприятиях остается ухудшение качества гальванических покрытий в процессах обработки поверхности металла. Частичным решением данной проблемы становится установка на предприятии с гальваническим участком системы оборотного водоснабжения, частью которой являются установка обессоливания воды на основе фильтров смешанного действия.
Фильтры смешанного действия используются в оборотном водоснабжении металлургических предприятий для глубокого обессоливания воды. Процесс очистки в таких установках состоит из следующих чередующихся последовательно этапов:
- обессоливание воды;
- обратная промывка, а также отделение катионита и анионита;
- регенерация катионита раствором кислоты;
- регенерация анионита раствором щелочи;
- прямая промывка;
- смешение ионитов сжатым воздухом.
Ценность фильтров смешанного действия для глубокого обессоливания воды в оборотном водоснабжении металлургических предприятий в том, что все очистные процессы происходят в едином корпусе.
Вода в предприятиях цветной металлургии
Водооборот в среднем по отрасли составляет около 80%. В отличие от предприятий черной металлургии только 20 % всей используемой в отрасли воды расходуется для охлаждения. Для производства основных видов продукции, включая все переделы производства (добычу, обогащение руд, металлургию), требуется значительное количество воды.
Поскольку на предприятиях цветной металлургии создание замкнутых систем водоснабжения решается по аналогии с предприятиями черной металлургии и машиностроительной промышленности, то остановимся на рассмотрении только обогатительных фабрик.
Специфика работы обогатительных фабрик состоит в том, что вода в них используется в качестве реакционной среды, в которой проходят процессы отделения ценных минералов от пустой породы и разделения ценных минералов друг от друга. При обогащении сложных, особенно полиметаллических руд, использование оборотной воды связано с корректировкой ее ионного состава, изменением технологических режимов обогащения — корректировкой реагентных режимов по дозировке и номенклатуре флотореа- гентов, плотности пульпы.
Производство меди. В зависимости от свойств руды металл получают с помощью сухого или мокрого процесса. В возрастающих масштабах применяются гидрометаллургические процессы, которые обычно включают выщелачивание серной кислотой и электролиз, так как они дают возможность обрабатывать низкосортные руды и флотационные хвосты. В то же время при обработке растворов перед осаждением металла все большее применение находят ионообменные смолы и особенно жидкостная экстракция, поэтому в зависимости от обстоятельств или очищают растворы для получения товарного продукта, или обогащают истощенные выщелачивающие растворы.
Из медных стержней получают прокатный профиль, кабель, проволоку. Черновая обработка меди включает промывку поверхности металла водой; ценные оксиды меди остаются н виде суспензии и воде, и обычно их извлечение в зависимости от размеров частиц прямым осветлением, экстракцией в циклонах или механическим фильтрованием оказывается экономически оправданным. При волочении проволоку погружают в эмульсионные растворы, к составу которых предъявляются жесткие требования, что часто обусловливает необходимость их обработки.
При производстве некоторых типов электрических кабелей и подготовке поверхностей перед последующей окончательной обработкой применяют предварительное травление серной кислотой. Процесс травления приводит к одновременному образованию металлической меди в суспензии и сульфата меди в растворе. Травильные растворы обогащенные сульфатом меди, регенерируют с помощью электролиза, при котором медь выделяется на катодах. Сульфат меди, захваченный промывной водой, может быть извлечен также после концентрирования медина в катионитовых фильтрах, кислотный элюат которых рециркулирует через электролизер.
Производство никеля. Гидрометаллургические процессы в большинстве случаев используются для обработки бедных силикатных руд (гарнириты, латериты). В других случаях длительного времени применялось только выщелачивание аммиаком или карбонатом аммония. В настоящее время используются другие методы: выщелачивание серной кислотой (горячей и под давлением) и хлорирование.
Штейн также очищается методами гидрометаллургии с использованием двух основных способов выщелачивания — серной кислотой или хлоридами; в обоих случаях металл извлекается электролизом. Процесс с применением хлоридов включат очистку с помощью растворителей и (или) ионообменных смол, а также удаление сульфатов хлоридом бария. И в этом случае эффективность процесса может быть значительна повышена с помощью дополнительной очистки — фильтрования через песок, а при экстракции растворителем — коалесценцией и (или) адсорбцией на активном угле.
Производство цинка. Цинковую обманку обогащают методом флотации, что при водит к образованию больших объемов отработанной воды, содержащей истощенную руду и соли цинка в суспендированном или растворенном виде. Так как соли цинка токсичны и их необходимо осадить перед сбросом, воду подвергают обработке щелочными реагентами в осветлителях.
Вода после очистки доменных газов очищается в отстойниках со скребковыми механизмами, в некоторых случаях применяют рециркуляцию осадка. Вредное воздействие некоторых вторичных реакций ограничивается с помощью специальных устройств.
В гидрометаллургии сульфидные руды сначала подвергают обжигу и выщелачиванию серной кислотой, затем производят разделение твердой и жидкой фаз, осаждение других металлов (Си, Ni, Cd) с помощью цинковой пыли, раствор подвергают электролизу, в процессе которого собирают выделившийся на катоде цинк (при этом серная кислота рециркулирует). Возможно также применение экстракции растворителями. Обогащение бедных руд может быть достигнуто обработкой их аммиаком или каустической содой.
Производство алюминия. Производство алюминия включает экстракцию оксидов алюминия из бокситов с последующим электролизом оксида алюминия а расплаве криолита.
Оксид алюминия экстрагируется с помощью щелочного процесса Байера, который включает осветление при температуре 95 °С водного раствора алюмината натрия, содержащего в суспендированном виде оксиды железа и кремния.
Очистка раствора осуществляется в нескольких радиальных отстойниках со скребковыми механизмами. Осаждение красного шлама интенсифицируется введением специальных органических флокулянтов. Разложение алюмината натрия гидролизом и охлаждение до 50 °С приводит к осаждению оксида алюминия, который затем подвергается обжигу.
Электролиз оксида алюминия приводит к выделению больших объемов газа, содержащего различные количества S02, фторидов или фтористоводородной кислоты в зависимости от типа электролитической печи. Эти газы должны быть очищены, чтобы предотвратить загрязнение атмосферы; кислые или щелочные промывные воды нейтрализуют и возвращают в скрубберы для снижения потерь воды.
При плавлении алюминия и прокатке готовых изделий и полуфабрикатов вода используется для промывки, охлаждения и обезжиривания. В частности, применение эмульсий обусловливает необходимость разработки методов их очистки с целью повторного ее использования, а также методов очистки продувочных сбросов из загрязненных эмульсионных ванн.
Производство урана. Уран получают из руды выщелачиванием серной кислотой или щелочным детергентом. Экстракция на этой стадии влечет за собой отделение пустой породы от раствора, содержащего уран, путем осветления и фильтрования и химическую обработку с использованием одного из следующих методов:
- концентрирование на ионообменных смолах;
- экстракция растворителем (трибутилфосфатом или жидкими аминами);
- осаждение из элюата (от регенерации ионообменных смол) урана в виде уранатов аммония, кальция или магния и разделение обогащенного растворителя и отработанного раствора.
При кислотной обработке кислый выщелачивающий раствор после отделения от урана должен быть нейтрализован известью, а сульфат кальция осажден в отстойнике со скребковым механизмом.
Вода для металлургической промышленности
Предприятия металлургической промышленности потребляют большое количество высококачественно подготовленной воды. В основном, речь может идти об охлаждающей, технической, и также воде питьевого качества (например, для увлажнения воздуха, подаваемого в машинное отделение или цех).
Основное количество воды на металлургических заводах расходуется для охлаждения конструктивных элементов, агрегатов (доменных, сталеплавильных и нагревательных печей) и на конденсацию пара на воздуходувной и электрической станциях. Другая часть воды расходуется на охлаждение непосредственно оборудования и продукции (газа и металла), при этом вода и нагревается, и загрязняется. Небольшое количество воды расходуется на прочие мелкие нужды.
В качестве исходной воды используются в основном поверхностные источники, такие как реки, пруды, озера и т. д. Вода из таких источников требует эффективной предварительной и специальной очистки.
Особенно актуальной является потребность в обработке воды посредством мембранных технологий (например, методом обратного осмоса). Применение такого водоподготовительного оборудования позволяет резко снизить затраты на химреагенты, сброс продувочных вод и ремонт оборудования.
Для получения оптимального соотношения цены и качества предлагаемого оборудования по промышленной водоочистке и водоподготовке наши специалисты сравнивают различные технологии очистки воды, выясняют капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Основной целью на этом этапе является определение для клиента ориентировочных сроков возврата инвестированного капитала.
1. Источники воды для металлургических предприятий
городской (поселковый) водопровод;
поверхностные воды (реки, пруды, озера);
подземные воды (скважины);
морская вода.
2. Типовые технологические процессы и методы обработки воды для металлургии
| Удаление твердых и взвешенных частиц | коагуляция / сепарация / фильтрация |
| Обезжелезивание, удаление марганца и сероводорода | окисление с последующей фильтрацией |
| Умягчение воды | ионный обмен, мембранная сепарация |
| Обессоливание воды | мембранная сепарация / ионный обмен |
| Удаление растворенных газов | дегазация / химическое обескислороживание |
| Предотвращение биологических обрастаний | обработка воды специальными реагентами |
| Коррекция котловой воды | обработка воды специальными реагентами |
| Коррекция воды пароконденсатного тракта | обработка воды специальными реагентами |
| Кондиционирование воды систем теплоснабжения | обработка воды специальными реагентами |
| Кондиционирование воды систем холодного и горячего водоснабжения | обработка воды специальными реагентами 3. Оборудование для водоподготовки и кондиционирования воды: механические фильтры; 4. Химические продукты и технология обработки воды для теплоэнергетики Для обработки воды специальными реагентами используется широкий спектр продуктов и технологических программ компании Nalco. 5. Гарантии качества и безопасности 1) Сертификатами соответствия Госстандарта России (РСТ) на все основные типы производимого нами оборудования (в том числе на фильтры обезжелезивания, умягчения воды, удаления органических примесей, угольные и осадочные фильтры), а также установки обратного осмоса и ультрафиолетовые стерилизаторы воды. 2) Сертификатами пищевого применения для фильтрующих сред и соответствующих компонент оборудования. 3) Сертификатами пищевого применения для химических средств, применяемых для обработки и кондиционирования воды в пищевой промышленности. 4) Свидетельством СРО № 1148 от 05.03.2018 о допуске к работам, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства. 5) Сертификатом соответствия интегрированной системе менеджмента качества ГОСТ ISO 9001-2015 (ИСО 9001-2015); ГОСТ Р ИСО 14001-2007 (ИСО 14001:2004); ГОСТ Р 54934-2012 (OHSAS 18001:2007).  Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые  Штатное расписание. Унифицированная форма Т-3 Штатное |
