РЕАГЕНТНАЯ ОБРАБОТКА В «ГРЯЗНОМ» ОБОРОТНОМ ЦИКЛЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ СТАНА 2500 ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ОАО «ММК

Наиболее крупными потребителями воды, а, следовательно, и источниками образования значительных количеств загрязненных сточных вод (до 90% общего количества сточных вод) на металлургических предприятий являются станы горячего проката [1].

В прокатном производстве ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») образуется значительное количество шлама, содержащего в своем составе промасленную окалину, которая редко находит свое применение в дальнейшем производстве и просто накапливается в Западном и Восточном карьерах горы Магнитной [2]. По своему составу шламы неоднородны, они содержат от 10 до 95 % окалины, от 10 до 50 % маслонефтепродуктов и от 3 до 80 % воды. Отходы представляют серьезную экологическую угрозу, загрязняя атмосферу, грунтовые воды и почву.

Данная проблема стоит остро не только в городе Магнитогорске и Челябинской области, но в других городах и областях России, а также по всему миру. Сотни тысяч тонн замасленной окалины содержат шламонакопители крупнейших заводов металлургии.

Решить экологическую проблему возможно при дальнейшей переработке шлама на агломерационном производстве. Для предприятия экономический интерес представляет железо, содержащееся в количестве до 70 % в шламе «грязного» оборотного цикла стана 2500 горячей прокатки ЛПЦ-4 ОАО «ММК». Однако, повышенное содержание влаги и большое количество масла в шламе затрудняет его переработку [3].

Шламовые сточные воды «грязного» оборотного цикла стана 2500 горячей прокатки ЛПЦ-4 ОАО «ММК» проходят очистку от маслонефтепродуктов и окалиносодержащих загрязнений на водоочистном оборудовании. В его состав входит первичный отстойник (яма окалины), два двухсекционных горизонтальных отстойника с бункерами для обезвоживания шлама и две маслосборных установки.

Шламовая насосная станция перекачивает шламовые стоки от стана 2500 горячей прокатки на первичный отстойник, где происходит осаждение крупнодисперсной окалины, которая в дальнейшем выгружается в бункер для обезвоживания шлама с последующим вывозом в цех подготовки аглошихты горно-обогатительного производства.

Шламовые сточные воды после отстаивания в первичном отстойнике по водоводам подаются насосными агрегатами шламовой насосной станции в приемные (распределительные) камеры двух горизонтальных отстойников для очистки их от взвешенных веществ и масел.

После осаждения в горизонтальных отстойниках шлам сгребается скребковым механизмом в приямки, откуда «грейферным» краном выгружается в бункер обезвоживания. Масла с поверхности сточных вод собираются скребковым механизмом в установку улавливания масла. Собранное масло периодически откачивается и отправляется на регенерацию.

Стан 2500 горячей прокатки ЛПЦ-4 ОАО «ММК» эксплуатируется с 1960 г., в настоящее время его оборудование физически изношено. В связи с чем шлам образующийся при очистке сточных вод от стана характеризуется повышенным содержанием влаги и нефтемаслопродуктов.

Одним из способов интенсификации процесса обработки шламов для последующего их использования в подготовке аглошихты горно-обогатительного производства является реагентная обработка.

На примере шламовых стоков «грязного» оборотного цикла стана 2500 горячей прокатки были проведены исследования влияния мест (точек) ввода реагентов на качество обезвоженного шлама.

В качестве реагентов применялись порошковый флокулянт Nalco 9601 и жидкий органический коагулянт Nalco 8103 plus, изготовленный на основе высокоактивного полимера средневысокой молекулярной массы с основным действующим веществом поли (DADMAC) 10 – 30 %. Эти реагенты по данным производителя позволяют улучшить осаждение взвешенных веществ, коагуляцию шлама, предотвратить налипание масла на окалину, повысить эффективность работы водоочистного оборудования, а также снизить содержание масла в окалине.

Исследования проводились в 2 этапа. На 1 этапе были выбраны следующие точки ввода:

1 точка – точка ввода порошкового флокулянта Nalco 9601 перед горизонтальным отстойником №2 (1 секция). Режим обработки производился постоянно, в виде 0,2 % раствора, доза – 0,25 мг/дм³ с расходом обрабатываемой воды ≈ 2 500 м³/ч;

2 точка – точка ввода жидкого органического коагулянта Nalco 8103 plus в яме окалины, входящей в состав шламовой насосной станции. Режим обработки производился постоянно, доза составляла 0,8 – 1,0 мг/дм³. Расход обрабатываемой воды в яме окалины составлял ≈ 10 000 м³/ч;

3 точка – точка ввода коагулянта Nalco 8103 plus в приемной камеру насосной станции №23, осуществляющей подачу осветленной воды на стан. Режим обработки производился постоянно, доза составляла 0,8 – 1,0 мг/дм³. Расход обрабатываемой воды в приемной камере насосной станции №23 ≈ 6 000 м³/ч.

Эффективность применения реагентов оценивалась по показателям качества шлама (содержание влажности, нефтепродуктов), образующегося на горизонтальных отстойниках.

Принципиальная схема точек ввода реагентов представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема точек ввода реагентов на 1 этапе

Анализ результатов 1 этапа показал, что среднее значение показателя влажности шлама, образующегося на горизонтальных отстойниках очистных сооружений стана 2500 горячей прокатки за 1 полугодие 2016 г. составило 31,25 %, что ниже показателя за 2015 г. на 7 % (33,44 %) и близко к нормируемому – 20 – 30 %. Однако, содержание масла в шламе увеличилось с 11,11 % в 2015 г. до 13,88 % в 1 полугодии 2016 г. Также было выявлено ухудшение качества оборотной воды по сравнению с данными 2015 г. Увеличилось содержание нефтепродуктов в осветленной воде с 8,2 мг/дм³ до 24,3 мг/дм³ после горизонтального отстойника №1 и с 11,0 мг/дм³ до 24,2 мг/дм³ после горизонтального отстойника №2 (норма 5 – 10 мг/дм³). Возросло содержание взвешенных веществ в осветленной воде с 30 мг/дм³ до 56 мг/дм³ после первого отстойника и с 37 мг/дм³ до 56 мг/дм³ после второго отстойника (требуемая норма не более 50 мг/дм³).

Ухудшение качества осветленной воды связано с ее нестабильной реагентной обработкой. Т.к. исследования проводились в зимний период, обеспечить устойчивую постоянную работу насосного оборудования не представлялось возможным, ввиду перемерзания подающих трубок малого диаметра и невозможности обеспечения своевременной доставки реагента Nalco 8103 plus в насосную станцию №23.

Во 2 полугодии 2016 г. на 2 этапе исследований был выполнен перенос точки дозирования реагента Nalco 8103 plus на шламовую насосную станцию – в яму окалины (рисунок 2).

Рисунок 2. Принципиальная схема точек ввода реагентов на 2 этапе

Режим обработки производился постоянно с дозой 0,8 – 1,0 мг/дм³ и активным веществом поли (DADMAC) 10 – 30%.

В результате исследований 2 этапа получили увеличение среднего значения показателя влажности шлама, образующегося на горизонтальных отстойниках очистных сооружений стана 2500 горячей прокатки на 3 % по сравнению с показателями 2015 г. и на 10 % относительно 1 этапа. Содержание масла в шламе также увеличилось на 35 % по сравнению с показателями 2015 г. и на 8 % относительно 1 этапа.

Проведенные исследования показали, что введение реагентов Nalco 8103 plus и Nalco 9601 не привело к снижению влажности и уменьшению содержания маслонефтепродуктов в шламе по сравнению с данными 2015 г. Изменение мест ввода данных реагентов также не дало положительных результатов.

Анализ результатов исследований показал необходимость поиска дальнейших решений по улучшению показателей шлама для его последующего использования в качестве вторичного сырья с целью повышения экологической и экономической выгоды для ОАО «ММК».

Список литературы:

1. Аксенов В.И., Ладыгичев М.Г., Ничкова И.И., Никулин В.А., Кляйн С.Э., Аксенов Е.В. Водное хозяйство промышленных предприятий: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1 / Под ред. В.И. Аксенова. − М: Теплотехник, 2005. − 640 с.
2. Доступ – агентство новостей. Новости Челябинска и области (Магнитогорск, Златоуст, Миасс, Копейск, Озерск, Южноуральск). [Электронный ресурс] // ММК вернет в производство железосодержащие отходы: сайт. – URL: https://dostup1.ru/economics/MMK-vernet-v-proizvodstvo-zhelezosoderzhaschie-othody_86016.html (дата обращения: 17.03.2017).
3. Малашенкова А.В. Усовершенствование технологии подготовки и утилизации замасленной окалины прокатного производства: Автореф. дис. магистра. − Донецк, 2007 – 12 с.