钢铁冶炼的行业背景

钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业，包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业，是国家重要的原材料工业之一。此外，由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。

2010年我国粗钢产量 6.33 亿吨，占全世界粗钢产量的 47％，表观消费量5.95 亿吨，是名符其实的生产、消费大国。但与世界钢铁强国相比，我国钢铁业仍存在着能耗高、布局不合理、集中度低等一系列深层次问题。据测算，2010年，重点钢铁企业总能耗同比增长了15.2%！

因此，钢铁行业的政策调控不可避免，节能减排技术的提高也是必然的，将为水质分析仪器的全面、深化应用带来新的机遇。

钢铁冶炼的生产过程

现代钢铁厂的生产过程包括材选、烧结、炼铁、炼钢（连铸）、轧钢等生产工艺 。钢铁厂废水主要来源于生产工艺过程用水、设备与产品冷却水、  烟气洗涤和场地冲洗等，但70％的废水还是源于冷却用水。

钢铁冶炼中的水质检测

钢铁企业过程用水概览

钢铁厂生产过程中水的作用主要有：设备和产品的冷却（冷却循环水），热力供蒸汽（锅炉），除尘洗涤和工艺用水（如轧钢除磷等）。

1、原水处理成为新水：原水ph调整（ph），除蚀（悬浮物），脱硬（硬度）；

2、新水处理为过滤水：过滤池（悬浮物2mg/L，平均1mg/L）；

3、软水处理：取决于原水的硬度，碱度和处理后的水质要求，软水的大用户是转炉炼钢冷却用水；

4、纯水处理：纯水处理工艺取决于原水的含盐量，阴阳离子性质，有离子交换设备和反渗透设备，处理后水质标准，出水测（钠）（电导率）和（二氧化硅）；

钢铁冶炼中各种水的定义

原水：是指从自然水体或城市给水管渠获得的新水；

工业新水：经过混凝沉淀或者澄清处理（包括药剂软化或粗脱盐处理）后，达到规定水质标准的水；

过滤水：在工业新水水质基础上经过过滤处理后，达到规定水质标准的水；

软水：通过离子交换法，反渗透，电渗析处理，使硬度达到规定指标的水；

纯水：采用物理，化学法除去水中的盐类，剩余含盐量很低的水统称为纯水（剩余含盐量低于 1mg/L ，电导率为 0.3 10us/cm）；

含油废水：包括从各种用油工艺、设备中排出的含有较高油分和杂质的废水，以及例如从轧钢、连铸等直接冷却循环水系统排出的含有油分的废水；

回用水：将各单元排放的工业废水或者含有生活污水的工业废水集中处理达到回用标准的水；

钢铁冶炼中各种水的主要用途

原水：主要用来制取工业用水，当水源符合卫生标准时，也可以用来制取生活饮用水；

工业新水：主要作为敞开式循环冷却水系统的补充水；

过滤水：主要作为软水，纯水等处理设施的原料水，水处理药剂，酸碱的稀释用水，主体工艺设备各种仪表的冷却水；

软水：对硬度限制较严，工业新水不能满足要求的循环冷却水系统，如大型高炉体循环冷却水系统，连铸结晶器循环冷却水系统，小型低压锅炉给水等；

纯水：大中型中低压锅炉给水，特大型高炉，大型连铸机闭路循环冷却水系统的补充水，高质量钢材表面处理用水；

回用水：废水处理后再利用，冲洒水和添加水，补充水，绿化用水等

钢铁厂工艺流程以及产生的废液

选矿：主要产生废水和废渣污染。由于硫、铁元素会生成硫酸盐，呈酸性废水，且多含有高浓度悬浮物、多种金属离子、选矿药剂等。

烧结：是将铁矿石粉末、染料（焦粉和无烟煤）和熔剂（石灰石）按一定比例配料混匀烧结成块，冷却后制成炼铁的原料。烧结废水主要来自湿式除尘排水、冲洗地面水、设备冷却水排水。除尘水和冲洗水悬浮物含量高，净化后可循环使用；冷却水水温高，一般应回收重复使用。

炼铁：是把铁矿石、溶剂、焦炭，按一定比例填入高炉内，熔炼成生铁，同时产生炉渣和高炉煤气的生产工艺。产生的废水主要是高炉煤气洗涤水和冲渣废水。废水水质特点水温较高，悬浮物浓度大，可高达1000-3000毫克/升。

炼钢：是将铁水经过脱碳，除杂质及添加金属等配料然后冷却变成钢坯，废水包括设备间接冷却水。水温高，未受污染；设备和产品的直接冷却废水。含有大量氧化铁和少量润滑油脂处理后可循环利用；除尘废水、冲渣废水。

轧钢：是将钢坯热轧或冷轧成为成品，成品形式主要是板、管、线、型材等轧钢分热轧和冷轧。热轧和冷轧产品过程中需要大量直接冷却水，冲洗钢材和设备，热轧废水含大量氧化铁和油，水温高，水量大。经冷却、除油、过滤、沉淀处理后，可循环利用。 冷轧废水中主要污染物有油（包括乳化液）、酸碱、和铬离子，应分流处理注意回收利用。

各种水质参数的测定目的

悬浮物和浊度：造成设备淤积堵塞，污垢附着，生物繁殖和腐蚀等水质障碍；

总溶解固体：循环冷却水的腐蚀速度，污垢附着速度与TDS正相关，TDS 越高，电导率越高，用膜法制取脱盐水时，是重要指标；

硬度：硬度高的水，会在温度升高时在传热面上沉积结垢，对于锅炉给水、冷却水危害极大（高温是钢铁工业中一大特点）控制钙硬度（碳酸钙的溶解度最小）；

铁：胶态铁受热会沉积在换热器表面，形成不致密的不连接的污垢层，造成局部腐蚀，三价铁有磁性形成污垢很难清理，二价铁是晶种，加速碳酸钙结晶，聚磷酸盐冷却水系统中，二价铁与磷酸根结合生成磷酸亚铁垢，铁细菌的营养元，生锈瘤；

碱度：结垢成分是碳酸钙和氢氧化镁的水中，碱度是成垢阴离子，要控制，碱度过高会使碳钢变脆。锅炉用水碱度高会造成碱脆腐蚀，引起汽水共沸，降低蒸汽质量；

氯离子：加速碳钢不锈钢等冷却设备的腐蚀，是腐蚀阴离子。是水源选择和原水处理关键因素，各间接冷却水系统的水质控制药剂，对氯离子量有要求，直接冷却水系统不能使用水质控制药剂，氯离子含量过高（500mg/L）造成工艺配管设备紧固螺栓的严重锈蚀；

硫酸根离子：产生硫酸钙沉积，是硫酸盐还原菌的营养源，在水的使用中要注意杀菌；

硅：循环冷却水、纯水制取对二氧化硅含量需控制，硅酸盐有腐蚀作用，硬度高的水，硅酸镁沉积，循环冷却水中不超过150mg/L （二氧化硅计）；

电导率：总含盐量与氯离子含量大致线性关系，可以用电导率对氯离子含量进行监测；