冶金三废的污染与治理.doc

1、河北职业技术学院宣钢分院毕业论文题 目： 冶金三废的污染与治理专 业： 冶金 班 级： 学生姓名： 韩亚文 指导教师： 二 O 一一 年 十 月 十七 日2摘要冶金工业主要由烧结、炼铁、炼钢以及轧钢等生产工序组成。在生产产品的同时，产生大量含有各种有害物质的“三废”和噪声，进入环境，造成污染。烟气治理，减少粉尘排放一直是钢铁工业冶金保护的主要目标之一；废水治理，保护水资源，特别注意生产过程水的循环与串联利用；废渣的处理与综合利用和噪声治理。关于钢铁污染，钢铁行业权威专家坦言，钢铁工业各生产工序，除了生产出需要的金属及加工成材料外，同时还排出大量的废气、废水和固体废物（炉渣等） 。这不仅浪费资源

2、和能源，而其对环境造成严重污染，直接危害人民身体健康。冶金工业是我国国民经济建设的支柱产业，同时也是环境重要的污染源，为了促进冶金工业的绿色健康发展以及环境保护事业的进步，所以我们要致力于发展绿色冶金。关键词：工业三废 绿色冶金AbstractMetallurgical industry is mainly composed of sintering, ironmaking, steelmaking and steel rolling production processes. In the production of products at the same time, resulting

3、in a large number of contain various harmful substances and noise, “three wastes“ into the environment, pollution.Flue gas treatment, reducing dust emission has been the iron and Steel Industrial Metallurgical protection is one of the main goals; waste water management, water resources protection, s

4、pecial attention is given to the production process of water circulation and the series use; waste disposal and comprehensive utilization and noise control.About iron and steel industry pollution, authoritative experts say, iron and steel industry in the production process, in addition to produce th

5、e needed metal processing and material, but also from the large amount of waste gas, waste water and solid waste ( slag ). This is not only a waste of resources and energy, which cause serious pollution to the environment, endanger people directly is healthy.The metallurgical industry is economy of

6、our country countryman to build pillar industry, but also the important environment pollution sources, in order to promote the healthy development of metallurgical industry of green environmental protection as well as the cause of progress, so we are committed to the development of green metallurgy.

7、Key words: industrial waste green metallurgy3前 言冶金工业主要由烧结、炼铁、炼钢以及轧钢等生产工序组成。在生产产品的同时，产生大量含有各种有害物质的“三废”和噪声，进入环境，造成污染。烟气治理，减少粉尘排放一直是钢铁工业冶金保护的主要目标之一；废水治理，保护水资源，特别注意生产过程水的循环与串联利用；废渣的处理与综合利用和噪声治理。关于钢铁污染，钢铁行业权威专家坦言，钢铁工业各生产工序，除了生产出需要的金属及加工成材料外，同时还排出大量的废气、废水和固体废物（炉渣等） 。这不仅浪费资源和能源，而其对环境造成严重污染，直接危害人民身体健康。目前我国钢

8、铁工业的主要污染主要有以下几个方面：废水污染。钢铁工业是用水的大户，用水量占全国工业用水的19%，废水排放量占全国工业废水排放量的11.3%。钢铁工业废水含多种污染物，其中含有大量的挥发酚、氟化物、石油类、悬浮物、砷、铅等有害物质。空气污染。是指空气中污染物的浓度达到了有害的程度。污染物有固态、液态、气态，乳酸五、有害气体等。空气污染对人体健康、植物生长等都有很大影响，二氧化硫大量排放，会造成“酸雨” ，破坏树木，植物生长缓慢，甚至枯萎枝叶脱落。钢铁渣污染。从矿山开采、金属冶炼到加工制造都有废渣产生，如废石、尾矿、冶炼渣、粉尘、污泥等都是固体废弃物，渣对环境的污染是通过大气，水及固体废弃物本身

9、三种途径造成的。除了上述污染外，钢铁工业噪声的污染也不能忽视，会影响人们的正常生活、损伤听觉、诱发多种疾病、降低劳动生产效率，甚至引发事故。由于现在的我们生存的环境日益恶化,严重影响我们的生活和健康,我们所使用的食物本身存在影响我们身体健康的物质,我们呼吸的大气已经变得浑浊,是我们很多人以及功能患上了呼吸系统疾病,人类以及动所引用的水也是不纯净的了,纠其根本原因是人类破坏的结果,为了我们的健康,为了我们的地球,保护好我们的环境,每一个人类都有一份不可推卸的责任,作为一名冶金工作者,我们应该从我们的自身做起,我们要在我们的工作中保护好人类赖以生存的环境,冶金工程对环境的污染有以下三个方面的影响:

10、废水.废气.废渣,我们冶金工作者要在这几个方面治理好我们的环境,从我们的身边做起.4目录一. 冶金废水 51.1 冶金废水分类 51.2 轧钢和炼铁废水的处理 61.3 循环用水和水质稳定 71.4 展望 7二. 冶金废气 82.1 治理废气意义 82.2 冶金废气排放对大气污染的危害 82.3 钢铁工业废气的特点 92.4 废气的处理 92.5.治理现状 132.6 工业废气处理的意义 14三. 冶金废渣 143.1 冶金废渣的定义 143.2 废渣的分类及其处理 153.2.1 高炉渣 153.2.2 钢渣 163.2.3 有色金属渣 163.2.4 赤泥 17四. 绿色冶金 19五. 结

11、束语 20六.参考文献 20七. 致谢 215一、冶金废水1.1 冶金废水分类冶金工业产品繁多，生产流程各成系列，排放出大量废水，是污染环境的主要废水之一。冶金废水的主要特点是水量大、种类多、水质复杂多变。按废水来源和特点分类，主要有:冷却水,酸洗废水，除尘和煤气、烟气洗涤废水，冲渣废水以及由生产工艺中凝结、分离或溢出的废水等。1.1.1 冷却水的处理 冷却水在冶金废水中所占的比例最大。钢铁厂的冷却水约占全部废水的 70。冷却水分间接冷却水和直接冷却水。间接冷却水，如高炉炉体、热风炉、热风阀、炼钢平炉、转炉和其他冶金炉炉套的冷却水，使用后水温升高，未受其他污染，冷却后，可循环使用。若采用汽化冷

12、却工艺,则用水量可显著减少,部分热能可回收利用。直接冷却水，如轧钢机轧辊和辊道冷却水、金属铸锭冷却水等，因与产品接触，使用后不仅水温升高，水中还含有油、氧化铁皮和其他物质，如果外排，会对水体造成淤积和热污染，浮油会危害水生生物。处理方法是先经粗颗粒沉淀池或水力旋流器，除去粒度在 100 微米以上的颗粒,然后把废水送入沉淀池沉淀，除去悬浮颗粒；为提高沉淀效果，可投加混凝剂和助凝剂；水中浮油可用刮板清除。废水经净化和降温后可循环使用。冷轧车间的直接冷却水，含有乳化油，必须先用化学混凝法、加热法或调节pH 值等方法，破坏乳化油，然后进行上浮分离，或直接用超过滤法分离。所收集的废油可以再生，作燃料用。

13、1.1.2 酸洗废水的处理 轧钢等金属加工厂都产生酸洗废水，包括废酸和工件冲洗水。酸洗每吨钢材要排出 12 米废水,其中含有游离酸和金属离子等。如钢铁酸洗废水含大量铁离子和少量锌、铬、铅等金属离子。少量酸洗废水,可进行中和处理并回收铁盐;较大量的则可用冷冻法、喷雾燃烧法、隔膜渗析法等方法回收酸和铁盐或分离回收氧化铁。若采用中性电解工艺除氧化铁皮，就不会出酸洗废水。但电解液须经过滤或磁分离法处理，才能循环使用。1.1.3 洗涤水的处理 冶金工厂的除尘废水和煤气、烟气洗涤水，主要是高炉煤气洗涤水、平炉和转炉烟气洗涤水、烧结和炼焦工艺中的除尘废水、有色冶金炉烟气洗涤水等。这类废水的共同特点是：含有大

14、量悬浮物，水质变化大,水温较高。每生产一吨铁水要排出 24米高炉煤气洗涤废水，水温一般在 30以上，悬浮物含量为 6003000 毫克升,6主要是铁矿石、焦炭粉和一些氧化物。废水中还含有剧毒的氰化物以及硫化物、酚、无机盐和锌、镉等金属离子。氰化物含量因炼生铁和锰铁而不同，分别为 0.12 毫克升和 2040 毫克升。废水中的氰化物可用氯、漂白粉或臭氧等把氰化物氧化为氰酸盐,也可投加硫酸亚铁,使氰化物成为无毒的亚铁氰化物，还可用塔式生物滤池或曝气池等进行生物处理。高炉煤气洗涤水水量大，用上述方法处理氰化物很不经济，因此，大多是用沉淀池澄清废水，然后循环使用。生产特种生铁（如锰铁等）的高炉烟气洗涤

15、水中的悬浮物难以沉降,通常要用混凝剂进行混凝沉淀。除沉淀法外,还可采用磁凝聚法、磁滤法和高梯度磁力分离法处理。沉渣经真空过滤或压力过滤脱水并烘干后，可作为烧结的原料。高炉烟气洗涤水，用高炉的水淬粒化炉渣进行过滤，既可去除悬浮物，又可降低水的硬度，有利于水质稳定，是一种经济有效的方法。炼钢的平炉、转炉都产生烟气洗涤废水，每炼一吨钢要排出 26 米废水,水质由于炼钢工艺不同，或同一炉钢处于冶炼过程的不同时间，差别很大，通常 pH 值为 612，水温 4060,悬浮物 200010000 毫克升,还含有氟化物、硝酸盐等。这种废水处理方法是先用水力旋流器或其他粗颗粒分离器除去 60 微米以上的大颗粒，

16、然后通过沉淀池沉淀，除去悬浮的细颗粒。由于颗粒细小以及水的热对流，自然沉淀效果不好，因此要投加混凝剂，或用磁凝聚法，有时兼用磁凝聚法和高分子絮凝剂，经济而效果较好。废水澄清后可循环使用。沉淀的污泥经脱水、干燥后可作烧结原料，或制成球团作炼钢冷却剂。1.2 轧钢和炼铁废水的处理轧钢直接冷却水和炼铁、炼钢烟气洗涤水的共同特点是所含的悬浮物主要是铁的氧化物。去除这些悬浮物，除了用通常的沉淀方法外，还可用磁性圆盘和高梯度磁过滤的方法处理，磁性圆盘和磁过滤在处理系统中可单独使用，也可组合使用。1 冲渣水的处理 冶金工厂的冲渣水，水温高，水中含有很多悬浮物和少量金属离子，应过滤、冷却后循环使用。2 炼焦废

17、水的处理 黑色冶金业中的焦化厂每生产一吨焦炭,约产生 0.250.50 米含有酚、苯、焦油、氰化物、硫化物、吡啶等有害物质的废水，通常称为含酚废水。含酚废水经处理后，可掺入高炉烟气洗涤水或作为冷却水使用（见含酚废水处理） 。3 有色冶金废水的处理 铜、铅、锌等重金属冶炼厂，有含重金属离子的废水，主要来自洗涤冶炼烟气、湿法冶炼和冲洗设备等。由于矿石中除了要提炼的主金属外，还伴有多种有色金属，7因此，有色金属冶炼厂的废水常常同时含有多种金属离子和有害物质。治理措施是：加强生产管理，减少废水量，回收有用金属。通常采用的处理方法是石灰中和法，主要是控制废水的 pH 值，使重金属离子变成氢氧化物沉淀下来

18、；或采用硫化法，向废水中通入硫化氢，使重金属离子变成重金属硫化物后加以提取；砷和氟等有害物质可与钙离子生成难溶的化合物而沉淀分离出来。此外，还可以采用离子交换法、浮选法、反渗透法、隔膜电解法等回收有用金属，净化废水。铝、镁等轻金属冶炼厂用湿法洗涤烟气产生含氟废水，含氟量在 70 毫克升以上，可投加石灰乳，以回收利用氟化钙；也可用电渗析等方法净化废水，循环使用。1.3 循环用水和水质稳定 循环用水是冶金废水治理的一项重要措施。冶金废水的循环使用率在逐年提高，国外一些先进的钢铁厂已达到 9598。炼一吨钢通常用 100200 吨水,只须补充新水 210 吨。而水的循环使用必须根据水质特点，进行水质

19、稳定处理（见水质稳定技术） 。间接冷却水通常要向水中投加阻垢剂、防蚀剂或调整 pH 值等方法。必须从循环系统外排的水，可作为直接冷却水的补充水。冶炼炉烟气净化洗涤水的水质稳定问题很复杂,必须分别处理。如炼铁高炉煤气洗涤水,每洗涤一次，硬度增加一度（德国度）以上，必须进行软化，再循环使用；也可用炉渣过滤的方法，在除去悬浮物的同时，降低硬度；或在沉淀前进行预曝气，除去水中所含的二氧化碳，使碳酸钙析出并在沉淀池中除去。1.4 展望 冶金废水治理发展的趋向是：发展和采用不用水或少用水及无污染或少污染的新工艺、新技术，如用干法熄焦，炼焦煤预热，直接从焦炉煤气脱硫脱氰等。发展综合利用，从废水废气中回收有用

20、物质和热能，减少物料燃料流失。企业内各种用水根据不同的水质要求，综合平衡，串流使用，同时改进水质稳定措施，不断提高水的循环利用率。发展适合冶金废水特点的新的处理工艺和技术，如用磁法处理钢铁废水，具有效率高、占地少、操作管理简便等优点二、冶金废气2.1 治理废气意义 工业废气是当今世界主要的环境污染源。如何治理工业废气是当今一个世界性的难题。发展中国家目前通常是放任地排放工业废气。工业区上空，终日乌烟滚滚，遮天蔽日。周围农作物大幅度减产，居民们呼吸艰难、疾病丛生。发达国家则是通常采用把烟囱砌高的办法，通过高空排放稀释来减轻工业废气8对当地的集中污染。工业废气中的有毒、有害物质成分主要有二氧化硫、

21、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等类物质。其中对人体、对自然环境最具杀伤力的是二氧化硫。大气的污染物，无论是颗粒状污染物或是气体状污染物，都有能够在大气中扩散、污染面广的特点，这就是说，大气污染带有区域性和整体性的特征。正因为如此，大气污染的程度要受到该地区的自然条件、能源构成、工业结构和布局、交通状况以及人口密度等多种因素的影响。在本文以后所论述的各种治理技术只是对点污染源排放的污染物进行治理，不能解决区域性的大气污染问题。对于区域性大气污染问题，必须通过采取综合防治的措施加以解决。2.2.冶金废气排放对大气污染的危害1 硫氧化物和氮氧化物：硫氧化物和氮氧化物在冶金废气中占据很大部分，硫氧 化物

22、和氮氧化物在空气中被再次氧化生成 SO3 等酸性物极易与水汽生成硫酸雾或硫酸雨。此外 SO2 不但对人的呼吸道有强烈的刺激性，它对植物还会产生漂白的斑点、抑制生长、损害叶片和降低产量。2 碳的氧化物：正因为燃料燃烧使大气中的二氧化碳浓度不断增加，破坏了自然界二氧化碳的平衡，以至可能引发“温室效应”致使地球气温上升。3 有颗粒物：有强烈刺激性。高浓度接触，严重损害粘膜、上呼吸道、眼睛及皮肤。中毒表现有烧灼感、咳嗽、喘息、气短、喉炎、头痛、恶心和呕吐等，严重的话还会导致肺癌.2.3 钢铁工业废气的特点废气排放量大，污染面广1 钢铁企业的废气污染源集中在炼铁，炼钢，烧结，焦化等冶炼工业窑炉，设备集中

23、，规模庞大，全国 40 个行业中，废气排放量在 100 万立方米以上的 76 大户中，钢铁企业既有 14 户，占 18.4%。2 烟气颗粒细，吸附力强钢铁企业冶炼过程中排放的多为氧化铁烟尘，其粒径在 1 以下占多数。由于尘粒细，比表面积大，吸附力强，易成为吸附有害气体的载体。3 废气温度高，治理难度大由于烟气温度高，对管道材质、构建结构，以及净化设备的选择均有特殊要求；烟气的冷却技术难度大，设备投资高;高温烟气中含硫、含水、含、一氧化碳，使烟气在净化处理时，必须妥善处理好“露点”及防火、防暴问题。所以这些特点，构成了高温烟气治理中的艰巨性和复杂性。4 烟气阵法性强，无组织排放。95 废气具有回

24、收价值钢铁生产排出的废气中，高温烟气的余热可以通过热能回收装置转换为蒸汽或电能；炼焦及炼铁、炼钢过程中产生的煤气，已成为钢铁企业主要燃料，并可外公使用；各废气净化过程中所收集的尘泥，绝大部分含有氧化铁成分，可采用各种方式回收利用。2.4.废气的处理 从炉顶排出的煤气（又称荒煤气），其温度为 150300，含有粉尘约1040g/m。高炉煤气虽然是一种良好的气体燃料，但其中含有大量的灰尘，不经处理，用户就不能直接使用，因为煤气中的灰尘不仅会堵塞管道和设备，还会引起耐火砖的渣化和导热性变坏，甚至污染环境。同时从炉顶排出的煤气还含有饱和水，易降低煤气的发热值，煤气温度较高，管道输送也不安全。因此，高炉

25、煤气需经除尘降温脱水后才能使用。高炉煤气中的灰尘主要来自矿石和焦炭中的粉末，含有大量的含铁物质和含炭物质，回收后可以作为烧结原料加以利用。高压高炉中的煤气压力能，可采用余压透平发电加以利用。煤气中灰尘的清除程度，应根据用户对煤气的质量要求和可能达到的技术条件而定。一般工业燃烧器要求煤气含有粉尘要小于 510mg/m。因此，煤气中的含尘量应清除到 510mg/m。为了降低煤气中的饱和水，提高煤气的发热值，煤气温度应降至 40以下。 除尘设备可分为三类：（1）粗除尘设备：除去颗粒在 10060um 及以上大颗粒粉尘的除尘设备。常采用重力除尘器，旋风除尘器，效率可达 70%80%（2）半精细除尘设备

26、：能出去粒径大于 20um 粉尘的设备，常采用洗涤塔、一级文氏管、一次布袋除尘等，效率可达 85%90%，除尘后煤气含尘量降至 0.8g/m3 以下。（3）精细除尘设备：能除去粒径小于 20um 粉尘的除尘设备，常采用电除尘设备、二级文氏管，、二次布袋除尘等，除尘后煤气含尘量降至 10mg/m3 以下。其中，重力除尘器，旋风除尘器及布袋除尘器等在除尘过程中不加水，为干式除尘设备。洗涤塔、一级文氏管、二级文氏管等在除尘设备在除尘过程加水清洗，属于湿式除尘设备，电除尘属于干湿两用设备。1 粗除尘重力除尘器是荒煤气进行除尘的第一步除尘装置，其工作原理是：经下降管流出的荒煤气从重力除尘器设备的上部进入

27、，沿中心导入管下降，在中心导入管出口处流10向突然倒转 180向上流动，流速也突然降低，荒煤气中的灰尘因惯性和重力的作用而离开气流，沉降到重力除尘器的底部，通过清灰阀和螺旋出灰器定期排出。重力除尘器的尺寸主要是直筒部分的直径和高度，除尘器的尺寸越大，煤气在除尘器里流动的速度越小，除尘效率也越高。除尘器的直径必须保证气流在除尘器中的流速不得超过 0.61.0m/s，除尘器的直筒高度主要决定煤气在除尘器内的停留时间，一般要保证煤气停留时间为 1215s。为了便于清灰，除尘器的底步做成锥形，其倾角不小于 50，除尘器的外壳一般采用厚为 612mm 的 Q235 钢板焊接而成。2 半精细除尘:常用的半

28、精细除尘设备是洗涤塔和一级文氏管。洗涤塔属湿法除尘，效率可达 80%85%。洗涤塔有两个作用，一个是冷却，把煤气冷却到 40以下，另一个作用就是除尘，可使煤气的含尘量降到 1.0g/m3 以下。洗涤塔的工作原理是：煤气自洗涤塔下部入口进入，自下而上运动时，遇到自上而下喷洒的水滴，煤气中的灰粒与水进行碰撞而被水吸收。同时煤气中携带的灰尘被水滴湿润，灰尘彼此凝聚成大颗粒，由于重力作用，这些大颗粒灰尘便离开煤气流随水一起流向洗涤塔下部，由塔底水封排走。与此同时，煤气和水进行热交换，煤气温度降低，最后，经冷却和洗涤后的煤气由塔顶部管道导出。常用的洗涤塔为空心式洗涤塔。空心式洗涤塔塔内布满水雾，在塔下部

29、设 23 层气格栅，每层相互错开 45，使煤气主流均匀分布在整个塔内截面上。除尘器的外壳一般采用 612mm 厚的 Q235 钢板焊接而成。筒体直径与高度可以根据煤气在洗涤塔内的平均流速和停留时间来计算，一般取1.52.5m/s 及 1015s，压力损失为 80200pa。洗涤塔的排水机构，常压高炉可采用水封排水，水封高度与煤气压力相适应，不小于 29.4kPa。溢流文氏管：它由煤气入口管、溢流水箱、收缩管、喉口和扩张管等组成，工作时溢流水箱中的水不断的沿溢流口流入收缩段，保持收缩段至喉口连续的存在一层水膜，当高速煤气流通过喉口时与水激烈冲击，使水雾化，雾化水与煤气充分接触，使粉尘颗粒湿润聚合并随水排出，同时起到降低煤气温度的作用，其排水机构与洗涤塔相同。3 精细除尘：精细除尘设备有文氏管（二级）、静电除尘器、布袋除尘器等。二级文氏管的除尘原理与溢流文氏管相同，只是煤气通过喉口的流速更大，水和煤气的扰动也更为剧烈，因此，能使更细颗粒的灰尘被湿润而凝聚并与煤气分离，文