氧化鋁循環(huán)水的服務(wù)對(duì)象是燒成，蒸發(fā)，赤泥洗滌，氫氧化鋁洗滌，脫硅等工序，用于冷卻。真中蒸發(fā)工序用水占全部水量的60－70％。

　　氧化鋁循環(huán)水特點(diǎn)的具體表現(xiàn)是：高溫：循環(huán)上水溫度達(dá)35-45℃，循環(huán)下水溫度達(dá)45-58℃；高堿：PH=11-12，最高PH=14；高懸浮物：SS=400-600mg/l，最高達(dá)5000mg/l，低硬度：一般為7.5－14（CaCO₃）mg/l,最小為0。而且因?yàn)檠趸X循環(huán)水和氧化鋁生產(chǎn)朕系特別緊密，停水意味著停產(chǎn)。氧化鋁生產(chǎn)的連續(xù)性很強(qiáng)，所以，除非萬(wàn)不得己，一般不安排停產(chǎn)。就是說(shuō)靠停水大檢修來(lái)解決循環(huán)水中的問(wèn)題，不符合生產(chǎn)實(shí)際。目前的生產(chǎn)形勢(shì)是：國(guó)內(nèi)氧化鋁商品每年缺口約100萬(wàn)噸，各氧化鋁廠都在努力提高自己的產(chǎn)量，生產(chǎn)要求循環(huán)水發(fā)揮出更大的作用，可是，循環(huán)水的水質(zhì)得不到徹底改善，只能使結(jié)垢等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，一邊要求提產(chǎn)，一邊作用越來(lái)越小，所以，氧化鋁循環(huán)水己成為提產(chǎn)道路上的一只“攔路虎”。

　　上述水質(zhì)特點(diǎn)，造成循環(huán)上下水管道結(jié)垢嚴(yán)重，山西鋁廠投產(chǎn)10余年來(lái)，上水管最厚的結(jié)垢40mm以上，下水管道最厚的結(jié)垢達(dá)150mm以上，下水管道斷面己成“卵形”；閥門閘板及閘板槽，閥桿皆被垢厚厚的裹著，任憑操作機(jī)構(gòu)扳壞，閥桿變彎，閥門也紋絲不動(dòng)；冷卻塔上的水泥格板填料上也結(jié)垢嚴(yán)重，個(gè)別孔眼己被堵死，孔眼面積縮小30％，降溫效果很差；懸浮物（主要是料漿，灰塵，赤泥）大量沉積在調(diào)節(jié)池內(nèi)，冷卻塔下，調(diào)節(jié)池積泥體積己達(dá)調(diào)節(jié)池全部體積的60－70％，可調(diào)節(jié)的體積驟減；冷卻塔下的“搭盆”深1.8m，不出三個(gè)月，便被泥積滿。

　　由于結(jié)垢使循環(huán)下水管道輸水量減少，（上水管道還表現(xiàn)不明顯），檢查井內(nèi)水位普遍上升，水力坡度代替了設(shè)計(jì)坡度，管道全線水位升高，上游管段流速降低，結(jié)垢加快。歷次垢樣分析見(jiàn)表1。
 

表1  循環(huán)水系統(tǒng)垢樣分析（%）

時(shí)間	取樣地點(diǎn)	Al2O3	Fe2O3	CaO	Mgo	Na2O	SiO2	灼堿	其他
91.3	澄清池壁	46.32	0.08	12.85	1.63		1.20	35.23	2.69
91.3	冷卻塔配水槽	53.25	0.34	5.67	1.5		3.78	32.27	3.19
93.4	回水管內(nèi)	40.4	1.5	15	1.98	1.11	1.36	36.09
93.4	冷卻塔配水槽	58.6	0.75	2.75	0.90	0.36	1.70	33.14
98.1	塔下沉渣	13.31	6.53	33.29	1.55		16.9	28.32

　　綜合氧化鋁循環(huán)水的種種問(wèn)題，分析其根本原因有二，一是系統(tǒng)中有大量懸浮物（指礦漿，赤泥）存在；二是系統(tǒng)中有高堿度存在。

　　堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是用堿（NaOH或Na₂CO₃）處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁和堿反應(yīng)制成鋁酸鈉溶液。鋁酸鈉溶液經(jīng)分解析出氫氧化鋁，氫氧化鋁再經(jīng)過(guò)脫水，即可獲得氧化鋁。由于循環(huán)水在蒸發(fā)末效的冷凝器（氧化鋁行業(yè)習(xí)慣稱之為水冷器）中與循環(huán)母液中的含堿水蒸汽直接接觸，所以循環(huán)水中含堿在所難免。另外，在赤泥洗滌工序中常用一部分循環(huán)上水洗滌赤泥，減少赤泥的附液損失，這種做法倒可以保持循環(huán)水中的含鹽量在一定的水平上。

　　可見(jiàn)氧化鋁循環(huán)水中結(jié)垢主要有兩個(gè)原因，一是含懸浮物，二是含堿。而含堿是必然的，堿又是溶解物質(zhì)，不易被分離。所以說(shuō)減緩循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的首要手段和目標(biāo)是去除循環(huán)水中的懸浮物。

表2  各鋼鐵企業(yè)循環(huán)上水的懸浮物（mg/l）

首鋼高爐	寶鋼轉(zhuǎn)爐	上鋼二廠轉(zhuǎn)爐	上鋼三廠轉(zhuǎn)爐	寶鋼高爐	武鋼熱軌	寶鋼線材
47	60	27	103	37.5	50	60

4.1 予沉工藝

　　燒成窯周圍有大量灰塵侵人循環(huán)回水中，赤泥洗滌，氫氧化鋁洗滌等工序，免不了有料漿溢出，葉濾工序有沖洗地面的水，上述回水若沒(méi)有予沉措施，會(huì)使循環(huán)回水中懸浮物短時(shí)間升高幾倍甚至幾十倍，所以，應(yīng)該在上述工序的循環(huán)回水進(jìn)入下水道前，先搞一次予沉，既“清濁”分流，把懸浮物截留在源頭。只允許含懸浮物很少的上清液進(jìn)入下水道，如設(shè)旋流沉淀池，異向流斜板沉淀池，將沉淀池底流放出來(lái)的污泥就近回收。這樣做，可大大降低下水道的結(jié)垢速度，也能減輕循環(huán)水后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)，還能減少氧化鋁的流失。

　　赤泥回水在赤泥堆場(chǎng)沉淀過(guò)程中，因短流，異重流現(xiàn)象使赤泥回水中的懸浮物經(jīng)常在200——1000mg／l之間，最高達(dá)10g／l，象這么高的懸浮物很有必要在堆場(chǎng)附近設(shè)一級(jí)沉淀工藝，將懸浮物有效地去除，只回用上清液，保證懸浮物在 50—100mg/l，沉下來(lái)的泥就近返回堆場(chǎng)，也是一種予沉的做法。

4.2 計(jì)量槽

　　由于循環(huán)水中懸浮物太高，結(jié)垢性又強(qiáng)，孔板流量計(jì)，電磁流量計(jì)，超聲波流量計(jì)，阿牛巴流量計(jì)，渦街流量計(jì)在該系統(tǒng)中幾乎無(wú)法使用，而采用流量堰，如巴氏計(jì)量槽卻不失為一種有效的辦法，即使結(jié)垢可以及時(shí)清理。所以本工藝中在沉淀地前搞一次計(jì)量，為補(bǔ)充水（另外計(jì)量）和赤泥回水（可用三角堰計(jì)量）匯入回水后，計(jì)算混合比，監(jiān)視沉淀池的負(fù)荷提供依據(jù)。而在冷卻塔下來(lái)進(jìn)冷水泵前再搞一次計(jì)量，為計(jì)算冷卻塔蒸發(fā)量，循環(huán)上水量提供依據(jù)，加上水質(zhì)分析，整個(gè)處理工藝處于定量控制之中。而且，控制過(guò)程并不復(fù)雜。

4.3 快速混合工藝

　　在新水（自來(lái)水）或池泥回水補(bǔ)入沉淀池前，采用機(jī)械混合或者管道混合器快速混合。這樣的理由是：首先，補(bǔ)水中的硬度當(dāng)量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于循環(huán)水中的堿度當(dāng)量值，軟化反應(yīng)很完全，保證軟化效果。真次，現(xiàn)代混凝理論和實(shí)踐證明［4］加強(qiáng)加藥后的高梯度瞬時(shí)混臺(tái)，在極短時(shí)間內(nèi)、形成對(duì)初始顆粒碰撞積聚所需要的水流結(jié)構(gòu)，便于藥劑在水中迅速均勻擴(kuò)散，為凝聚劑創(chuàng)造適宜條件?？焖倩旌虾蠡厮芸爝M(jìn)入平流沉淀池，水流由紊流狀態(tài)驟然變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)，為絮體沉淀創(chuàng)造了條件，懸浮物便迅速沉降，有利于提高去除率。

　　當(dāng)然，還可以在沉淀池前考慮加藥措施，如高聚合度的無(wú)機(jī)絮凝劑對(duì)高PH，高懸浮物的沉淀有很好的強(qiáng)制作用。同時(shí)，鑒于水中懸浮物的粘結(jié)性，建議搞機(jī)械攪拌或壓縮空氣攪拌，因?yàn)檠趸X廠有壓縮空氣用來(lái)攪拌沉降槽，壓縮空氣來(lái)源比較方便。

4.4 采用平流沉淀工藝

　　山西鋁廠生產(chǎn)廢水處理站采用的工藝流程是平流沉淀后加斜板沉淀，廢水水質(zhì)和循環(huán)下水相類似，見(jiàn)表3，表4。分析其沉淀過(guò)程類似加藥沉淀，主要是水中有大量的含鋁化合物存在，廢水在下水道中己開始分層沉淀。經(jīng)過(guò)近三年的運(yùn)行，比較穩(wěn)定。除了出水懸浮物有待進(jìn)一步降低外，處理站內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)堵塞和構(gòu)筑物大量結(jié)垢現(xiàn)象，而現(xiàn)有的氧化鋁循環(huán)水處理站內(nèi)的澄清池，三角配水槽的出水孔（∮100直徑）、回流窗口、三角出水堰、排空管內(nèi)、排泥管內(nèi)到處掛著垢層，堵塞很頻繁，給運(yùn)行帶來(lái)困難。而百澄清池為旁路處理，不能徹底的去除水中懸浮物，系統(tǒng)耐沖擊能力差。這幾年鋼鐵企業(yè)的先進(jìn)做法是循環(huán)回水100％經(jīng)過(guò)沉淀處理。而平流沉淀池耐沖擊負(fù)荷，對(duì)懸浮物濃度的變化適應(yīng)性強(qiáng)，氧化鋁循環(huán)水經(jīng)常遭受生產(chǎn)不正常時(shí)的“跑渾”干擾，幾小時(shí)之內(nèi)懸浮物上升以百分比濃度計(jì)，真它池型耐沖擊就差些。因此，推薦采用大面積，大體積的平流沉淀池，操作簡(jiǎn)便，效果穩(wěn)定，緩沖能力強(qiáng)，兼有調(diào)節(jié)水量的功能?，F(xiàn)有的調(diào)節(jié)池因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間短，排泥功能差而被泥困擾。
 

表3  生產(chǎn)廢水處理站水質(zhì)分析（mg/l）

進(jìn)水SS率	出水SS	進(jìn)水含量	出水含鹽量	硬度	堿度	總鐵	Al	Ca	Mg	Cl	PH	SS去除
777	87	2536	2264	60	542	0.02	86	0.02	14	187	11	89%

表4  氧化鋁循環(huán)水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)字（mg/l）

懸浮物	硬度	總鐵	Al	SiO2	PH	含鹽量
400-600	25-80	14-35	800-2500	20-30	11-12	2000-6000

　　循環(huán)水的流程是一次系統(tǒng)工程，除改善處理站內(nèi)的設(shè)施，現(xiàn)場(chǎng)管理也很主要，具體如下：

　　5.1集中補(bǔ)水在循環(huán)水系統(tǒng)中避免多點(diǎn)補(bǔ)水，尤其是禁止補(bǔ)新水。因?yàn)樗泻瑝A，一遇新水則立 即發(fā)生軟化反應(yīng)，產(chǎn)生CaCO3沉淀?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)：凡是有新水排入循環(huán)水的管段，結(jié)垢則嚴(yán)重。 本流程推薦集中在平流沉淀池前補(bǔ)水，可使CaCO3在沉淀池中沉淀而后被去除。

　　5.2 封閉部分檢查井　

　　檢查并就是人孔（man hole）。在氧化鋁生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，從檢查井內(nèi)掉進(jìn)回水管道內(nèi)的雜物有：磚塊、石塊、編織袋（成品袋、堿袋），破井蓋、樹枝等。這些雜物體大且重，不易被水沖走，使水流受阻。流速減緩、結(jié)垢和沉積加劇。為此，建議在容易排進(jìn)雜物的地段，有選擇地封閉部分檢查井，做好隱蔽記錄，以備檢修時(shí)用?？捎行У胤乐闺s物泄入。謂之“扎緊籬笆”。

　　5.3 蒸發(fā)不合格水要回收利用

　　所謂蒸發(fā)不合格水是指來(lái)自蒸發(fā)器的蒸汽凝結(jié)水中含堿量超標(biāo)，不能回用到電站鍋爐中的那一部分水。這部分水實(shí)際造價(jià)相當(dāng)高，據(jù)測(cè)算高于5元／噸。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)榛赜靡巡豢赡?，所以常常排至循環(huán)下水中。筆者調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：蒸發(fā)不合格水占其總量的比例相當(dāng)大，約40--60％，所以建議設(shè)計(jì)或改造時(shí)，一定要考慮蒸發(fā)不合格水的處理和出路?；蛘咚蜔崴郏ㄒ紤]足夠的調(diào)節(jié)容積），或經(jīng)處理后二次利用，這部分水排入下水道，直接流走，帶走大量的熱量，大量的清潔水，造成浪費(fèi)。同時(shí)對(duì)下水管造成不良影響，若排入生活污水中，因?yàn)橛袎A且高溫，和污水中的硬度反應(yīng)，發(fā)生結(jié)垢；若排到循環(huán)回水中，使回水溫度升高，不利于水的冷卻。平時(shí)，這部分水排入下水道后，熱蒸汽給檢修工人下并檢查造成極大障礙。

　　5.4 禁止亂排堿液進(jìn)循環(huán)下水

　　平時(shí)，各種洗液，母液等堿液的跑冒滴漏和事故狀態(tài)下的臨時(shí)排放，都將大量的高堿高鋁液體排入循環(huán)下水中，循環(huán)水量調(diào)節(jié)失敗時(shí)，便溢流進(jìn)而排水管道，既造成生產(chǎn)損失，又造成環(huán)境污染。應(yīng)將這部分液體就近、就地回收，禁止亂排堿液進(jìn)循環(huán)下水。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中還發(fā)現(xiàn)，循環(huán)水中堿度過(guò)高 （pH＞12）時(shí)，由于水的粘度大大提高，使水中細(xì)小懸浮物長(zhǎng)期懸浮與水中得不到沉淀分離，影響出水懸浮物，例如，經(jīng)過(guò)72小時(shí)靜沉后的循環(huán)水中的懸浮物仍然高達(dá)110－170mg／L。

　　5.5 對(duì)循環(huán)回水管應(yīng)定期刮管

　　即使采納了上述建議，也難以避免循環(huán)水管道不結(jié)垢，實(shí)踐證明：對(duì)循環(huán)回水管道定期刮管，可及時(shí)將大而重的快狀物清除出來(lái)，還可避免管道因結(jié)垢太厚而影響管道輸水的能力，對(duì)保證循環(huán)回水管道輸水暢通，是一種有效的處理辦法。

　　隨著氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)氧化鋁循環(huán)水的認(rèn)識(shí)在不斷提高，本文推薦的氧化鋁循環(huán)水處理工藝流程，來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，具有簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)，可供兄弟廠家，設(shè)計(jì)單位參考，目的是技術(shù)交流，參與探討。愿更多的技術(shù)人員提出更好的方案，共同推進(jìn)氧化鋁循環(huán)水處理技術(shù)的發(fā)展。