高效助滤剂在热轧浊环水处理中的应用

郭锋

（中海油天津化工研究设计院，天津300131）

高效助滤剂在热轧浊环水处理中的应用

郭锋

（中海油天津化工研究设计院，天津300131）

某钢厂热轧浊环水经常出现“铁红”现象，采用常规的化学加药絮凝沉降处理无法消除该现象。后经研究发现在高速过滤器进水前端投加高效助滤剂可以帮助过滤器截留超细氧化铁颗粒，提高过滤器的过滤能力，从而逐渐消除浊环水中的“铁红”现象，大幅改善水质。

热轧浊环；“铁红”现象；高效助滤剂；超细氧化铁颗粒

某大型钢厂热轧厂1549热轧生产线是一条混轧生产线，既轧普通钢，也轧不锈钢，年产热轧钢卷约135万t，其浊环水处理系统采用平流池+高速过滤器全过滤的方式进行降浊除悬处理，高速过滤器采用三层滤料过滤器。当生产线轧不锈钢时，高速过滤器的出水就会出现“铁红”现象，最高时总铁含量近15mg/L，经常影响最终产品质量。近年来，随着热轧生产工艺的精细化、产品的多元化，热轧浊环水系统变得越来越难处理。难处理的一个突出表现就是浊环水的“铁红”现象难以消除。所谓“铁红”现象就是大量超细的氧化铁颗粒呈胶体状稳定分散在水中，这些氧化铁颗粒聚集得越多，铁红现象就越严重，当氧化铁颗粒聚集到一定程度时，浊环水尤其是层流水会呈现出像红墨水一样的颜色，严重影响水质。铁红现象会使轧制的钢材产品表面产生缺陷，从而影响产品质量，故必须予以去除。

去除铁红现象的关键在于去除超细氧化铁颗粒。在热轧生产线中，尤其是在特种钢（如不锈钢、硅钢等）的轧制过程中，由于其钢种硬度大，钢坯与轧辊的摩擦较为剧烈，因此产生大量的细小的氧化铁颗粒，这些氧化铁颗粒粒径大多在10～50μm，有的系统小于10μm，有的系统甚至小于1μm，这些颗粒表面大都附带大量负电荷，颗粒之间相互排斥，形成稳定的胶体体系。这样稳定的胶体体系既难于自然澄清，也难于通过一般的混凝-絮凝-沉降方法除去，同时，也很容易穿透现有普遍采用的高速过滤器（如三层滤料过滤器）。随着循环水系统的浓缩，稳定存在于水中的超细氧化铁颗粒逐渐富集，导致铁红现象的出现，并且越来越严重。

1 高效助滤剂的介绍与研究

目前去除铁红现象的方法主要有两种，第一种是在高速过滤器（一般为三层滤料过滤器）后加装纤维类过滤器。纤维类滤料可透过缝隙小，吸附性强，能截留较多的氧化铁等微细颗粒，逐渐减轻循环水中的铁红现象。但是，纤维类滤料容易受到油污污染且不易再生，导致成本较高，一般只在小型特殊钢生产企业才使用。第二种方法是在不改变浊环水处理工艺流程的前提下，在进高速过滤器的循环水中加入过滤辅助剂，使稳定的细微颗粒胶体失稳从而逐渐聚集成能被高速过滤器截留的大颗粒而被除去。这是目前容易被接受和采用的方法。过滤辅助剂又叫助滤剂。

1.1 高效助滤剂的作用机理

助滤剂是一系列性能优良的阳离子相对高分子聚合物（相对分子质量在1万至2万），它能提供大量阳离子，吸附在带负电荷的氧化铁等细微颗粒上，使其所带的负电荷被中和而失稳，并逐渐聚集成可以被高速过滤器滤料截留的颗粒。当循环水通过高速过滤器时这些颗粒大部分被过滤掉，从而慢慢消除浊环水的铁红现象，并杜绝此类现象再次发生。助滤剂需具备以下几个特点：⑴具有很强的电中和能力，能中和“铁红”颗粒表面的负电荷，使其失稳；（2）具有很强的水溶性，不影响过滤器的反洗效率；（3）药剂本身不容易造成过滤器滤料的板结和过滤器的偏流；（4）药剂不会造成循环水的二次污染。

1.2 高效助滤剂的性质与应用经验

TS-52675助滤剂是本院自行研制的一个成熟的助剂产品，该产品为强阳离子聚电解质，外观无色至淡黄色液体，易溶于水、不易燃、凝聚力强、水解稳定性好、不成凝胶，对pH值变化不敏感，有抗氯性，安全，无毒，可在酸性、中性及碱性系统中使用，不会对日常运行所用的阻垢剂和杀菌剂等的效能产生影响，还可减少聚合硫酸铝、铁等无机混凝剂的使用量。

本品起初用于氧化铁红（颜料添加剂）生产中的过滤助剂，目的是为了提高氧化铁红产品的产率和脱水性，同时希望生产的污水含铁量和颜色越小越好。后来，在采油污水处理系统中被用做核桃壳过滤器的助滤剂，在板框过滤器和带式压滤机中用做助滤剂。随着热轧浊环水系统出现“铁红”的现象越来越多，助滤剂被越来越多用于高速过滤器（三层滤料过滤器）的过滤辅助剂，取得了良好的助滤脱色效果。

1.3 高效助滤剂的实验室研究

取该钢厂1549热轧现场浊环的水样，向水样中加入不同浓度的TS-52675助滤剂，均匀搅拌2min后用布式漏斗过滤，实验结果如表1所示

表1 TS-52675的助滤实验结果

由上表可以看出现场浊环水样经单纯的过滤处理后，效果十分不理想，无论是浊度还是铁含量下降的程度十分有限，水质完全达不到回用标准。而使用助滤剂后的水样，即使仅仅使用1×10-6%质量分数，再经过滤后也可以使浊度与铁含量大幅下降，充分说明了助滤剂的存在使水中的绝大部分氧化铁颗粒被截留。继续增加药剂浓度使用效果更好。但是2号与3号效果基本相同，再继续增加药剂浓度效果在慢慢变差，所以该钢厂1549热轧浊环水的助滤剂使用质量分数定为2×10-6%最为合适。

2 高效助滤剂的现场应用效果

助滤剂TS-52675的现场投加地点选择在过滤器的进水管，投加方式采用开孔安装注射阀，计量泵连续投加的方式，投加质量分数为2～3×10-6%（按过滤器的进水量计）。助滤剂在现场使用近两年，由于加入点选择合理，加入量控制适当，循环水中残留低，且对浊环水系统日常处理用的化学品（如阻垢分散剂、杀菌剂等）具有良好的配伍性，使浊环水质大幅改善，从未再发生过铁红现象，也没有出现滤料板结和过滤器偏流的现象。处理后的浊环水系统浊度一直维持在10NTU以下，大部分时间在5NTU以下，铁含量维持在1mg/L以下，大部分时间在0.5mg/L以下。

3 结论

3.1 TS-52675助滤剂具有高效的助滤作用，在高速过滤器进水前端投加能很好的中和带负电荷的细微颗粒使其聚集成可以被过滤器截留的颗粒，从而消除热轧浊环水系统的“铁红”现象。

3.2 针对该钢厂热轧浊环水系统的水质情况和水处理流程，TS-52675助滤剂的最佳使用质量分数为2×10-6%～3×10-6%。

Theapp lication of high efficient filter aiding agent in thewater treatmentofhot-rolling turbid circulating system

GUO Feng
(CNOOCTianjin ChemicalResearch&Design Institute,Tianjin 300131)

A factory’s hot-rolling turbid water circulating system often appears“red-corrosion”phenomenon and conventionalmethod of flocculation and sedimentation by adding chemicals cannoteliminate this phenomenon. After study,it is found thatadding high efficient filter aiding agent to the inflow ofhigh speed filters can help filters trapping ultrafine iron oxide particles and improve the filtering capacity of them.Then the“red-corrosion”phenomenon isvanished gradually and thewaterquality of turbid circulating system is improved significantly.

hot-rolling turbid circulating system；“red-corrosion”phenomenon；high efficient filter aiding agent；ultrafine iron oxide particles

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.014

TQ423.9

B

1008-1267（2015）04-0037-03

2015-03-20