Скандинавское решение сталелитейного завода сокращает затраты на водоочистку на 35% инновационными системами обезвоживания и фильтрации

Транспортируя мельничный нагар вместе с водой, сталелитейные заводы устанавливают непрерывный цикл переработки, который сокращает затраты на труд, уменьшает фуутпринт и поддерживает бесперерывную операцию.

Североевропейские заводы — включая объект Outokumpu Avesta в Швеции — приняли решения Nordic Water, включающие винтовые обезвоживатели, ламеллярные сепараторы и фильтры DynaSand.

Текущие экологические регуляции требуют, чтобы североевропейские сталелитейные заводы очищали и обрабатывали процессную воду перед сбросом. Хотя замкнутая система идеальна, практические операции все равно требуют слива и обработки.

Мельничный нагар — крупный, тяжелый и абразивный
В сталелитейном производстве горячее прокатное и литейное производство используют воду со скоростью от 100 кубических метров в час до 10 000 кубических метров в час, в зависимости от размера завода. Когда сталь покидает литейные операции, охлаждение и резка водой производят мельничный нагар — оксиды железа, частицы которых варьируются от нескольких микрон до размеров с кулак. Они плотные (4.9–5.2 г/см³) и абразивные.

Традиционно этот крупный материал собирают в ямах, опорожняют кранами или цепными скреперами и обрабатывают в больших отстойниках, разделяющих мелкие частицы и масло. Периодические обратно‑промываемые песочные фильтры затем удаляют микронные материалы и остаточное масло. Подход трудоемкий, потребляющий пространство и требующий интенсивного обслуживания, делая ретробиты затратными.

Сбор и обработка представляют экологические вызовы
Исторически рабочие вручную вывозили мельничный нагар в ведрах на рельсах, опасная задача в тесных, пыльных условиях. Современные заводы должны улучшать безопасность, сокращать затраты и соответствовать более строгим экологическим законам, двигая переход к автоматизированным решениям.

Новые подходы
Nordic Water (ранее Axel Johnson Engineering) и Metso Minerals (ранее Sala International) стали пионерами непрерывного потока системы, устраняющей необходимость в яме для нагара рядом с основной производственной зоной. Это снижает пыль, улучшает рабочие условия и освобождает ценное заводское пространство.

Для транспорта суспензии был спроектирован насосно‑сунный комплекс на уровне пола. Два полупогружных насоса — один в резерве — перемешивают водно‑нагарную смесь. Корзинка для улова на входе ловит чужие объекты между 2.5 см и 5 см. Сумп имеет крутые стены и низкий профиль для предотвращения накопления. Промышленные резиновые шланги защищают насосную линию, в то время как прямые участки могут использовать стальные трубы.

Высокохромистая легированная сталь конструирует насосный дом и рабочее колесо. Несмотря на абразивную суспензию, износоустойчивые детали служат более года на тяжелых грубых обязанностях и более десятилетия на более мелком нагаре.

Поиск правильного насоса критичен
Ключевые критерии отбора включали жесткий вал и подшипники для поглощения ударов, нечувствительность к вариациям потока, толерантность к воздушным блокировкам, способность к сухому ходу и нижнее рабочее колесо, которое может освобождать отложения в сумпе.

Nordic Water выбрал полупогружной насос VT Metso. Блок полностью подъемный для инспекции и не требует усадочной воды. Крупнейшие модели обрабатывают 1500 м³/ч (4400 гал/мин) до 3 бар (45 psi). Полностью погружной вариант доступен для мелких сумпов.

Накачивая нагар от точки падения, система устраняет необходимость в яме прокатной зоны и разблокирует альтернативные стратегии удаления нагара.

Удаление крупного нагара из суспензии
Существует три основных варианта: винтовые обезвоживатели, магнитные сепараторы и циклоны. Циклоны страдают от потери производительности из‑за износа и менее толерантны к крупным чужим объектам, требуя дополнительной нисходящей обработки. Магнитные сепараторы нуждаются либо в крупных блоках (неподходящих для многих сайтов), либо страдают от увеличенного износа из‑за коротких контактных дистанций.

Винтовой обезвоживатель предпочтителен
Предпочтительное решение Nordic Water — крупный винтовой обезвоживатель — отстойник, соединенный с винтовым конвейером, обезвоживающим осевшее материал. Хотя распространен в минеральной переработке, его использование в сталелитейных заводах относительно ново.

Дизайн позволяет непрерывную операцию во время обслуживания: винт может быть поднят, пока подача продолжается несколько часов.

Винт удаляет почти 100% частиц выше 100 мкм. Обезвоженный нагар выходит как капающе‑сухой материал с 2‑8% влажности, в зависимости от распределения размеров частиц.

Грязезащитный экран улавливает масло и другие плавающие материалы; маслосъемник удаляет масло. Хотя некоторое масло остается в переливе, качество воды подходит для повторного использования как транспортная вода. Охлаждение‑специфическая обработка может потребоваться после.

Первый винтовой обезвоживатель — и первый фильтр DynaSand — для нагара был установлен в Avesta (ныне Outokumpu Stainless) в 1980 году, за которым последовали Ovako Steel, Fundia, SSAB и несколько заводов по Германии, Австрии и Франции.

«Система Nordic Water/Metso сэкономила 35% в общих инвестициях в водоочистку», — сказал менеджер проекта Avesta Нильс Альбертссон.

Перекрестный ламеллярный пакет, смонтированный в обезвоживателе, увеличивает площадь отстойки до 100 м², поддерживая скорость подачи почти 2000 м³/ч (8800 гал/мин) в едином блоке. Voest Alpine в Линце, Австрия, эксплуатирует семь таких блоков.

Винтовой обезвоживатель доставляет твердые концентрации 100‑300 ppm, слишком высокие для конвенциональных статических фильтров, но хорошо в пределах способностей непрерывного фильтра DynaSand Nordic Water.

Непрерывная фильтрация с DynaSand
Фильтр DynaSand использует контр‑поток принцип: вода входит через нижний дистрибутор, движется вверх через песочное слое и выходит сверху. Воздушно‑подъемный насос извлекает загрязненный песок снизу, промывает его в небольшой потоке чистой воды и возвращает чистый песок в слой, держа фильтр операционным без прерывания.

Ключевые преимущества включают отсутствие движущихся частей, пренебрежимое падение давления (<0.1 бар) и расход промывочной воды всего 5‑7% от подачи. Фильтрат содержит <5‑10 ppm остаточных твердых частиц и масла, соответствуя большинству требований переработки или слива. Для полировки можно использовать коагулянты, более низкие нагрузки подачи или активированные углеродные слои для достижения более высокой чистоты.

С мельничным нагаром скорости фильтрации достигают 25 м/ч (10 гал/мин/фут²) через песочный слой. Крупнейший блок, DST 50, имеет площадь 5 м² (54 фут²) и обрабатывает 123 м³/ч (550 гал/мин). Фильтры могут быть размещены в батарее; шестнадцать блоков обрабатывают 2000 м³/ч (8800 гал/мин), соответствующую способности винтового обезвоживателя Metso SD 60‑200.

Промывочная вода от DynaSand обычно отправляется в конвенциональный утолщитель, работающий на 2 м/ч (0.8 гал/мин/фут²). Перелив утолщителя возвращается к насосам подачи фильтра; подстилка, сбрасываемая через шлюзовой клапан, достигает 45‑65% твердых. Полимеры используются только в утолщителе, не в насосах, винтовых обезвоживателях или песочных фильтрах. Ламеллярные сепараторы успешно выполняли ту же функцию в недавних установках.