노르딕 제철소 솔루션으로 수처리 비용 절감

물과 함께 밀 스케일을 운반하여 지속적인 재활용 루프를 생성하면 많은 수동 처리가 필요 없고 기존 솔루션보다 적은 공간에서 연속 작동이 가능하여 비용이 절감됩니다. 스웨덴 아베스타에 있는 Outokumpu의 공장과 같은 북유럽의 제분소는 나사 탈수기, 라멜라 분리기 및 Dynasand 필터를 기반으로 하는 솔루션을 위해 Nordic Water로 눈을 돌리고 있습니다.

오늘날, 엄격한 환경 규정에 따라 북유럽의 기업은 폐수를 강과 하수구로 방류하기 전에 정화해야 합니다. 이상적으로는 모든 공정 용수가 폐쇄 루프에서 재활용되어야 합니다. 실제로는 "출혈"하고 치료해야 합니다.

밀 스케일은 거칠고 무거우며 연마성이 있습니다.
철강 생산에서 열간 밀링 및 주조는 작업 규모에 따라 시간당 100입방미터에서 시간당 10,000입방미터 사이의 속도로 물을 사용합니다. 강철이 주조 작업을 떠날 때 물로 냉각 및 절단하면 밀 스케일(산화철)이 생성됩니다. 밀 스케일 입자는 몇 미크론에서 주먹 크기까지 다양합니다. 또한 무겁고 마모성이 있습니다. (밀도는 입방 센티미터당 4.9 ~ 5.2g). 전통적으로 이 거친 재료는 크레인이나 체인 스크레이퍼로 비우기 위해 구덩이에 수집됩니다. 거대한 침전지는 미세먼지와 기름을 분리합니다. 주기적으로 역세척된 모래 필터 배터리는 최종적으로 마이크론 크기의 물질과 잔류 오일을 제거합니다.

그러나 이러한 접근 방식은 수처리의 전체 비용을 증가시키고 이에 따라 제분소의 운영 비용을 증가시키는 몇 가지 단점이 있습니다. 첫째, 작업은 수동 처리가 필요하며 자동화할 수 없습니다. 둘째, 대야와 구덩이에는 상당한 공간이 필요합니다. 셋째, 유지비용이 많이 든다. 마지막으로, 수처리를 업그레이드하기 위해 기존 플랜트를 개조할 때 이 접근 방식은 추가 공간을 찾아야 합니다.

수집 및 처리는 환경 문제를 야기합니다.
밀 스케일 수집은 작업 환경에 특히 문제가 될 수 있습니다. 1970년대 초반까지만 해도 작업자들은 레일에 서 있는 양동이에 스케일을 모아 손으로 옮겼습니다. 이것은 비좁고 시끄럽고 먼지가 많은 조건에서 불쾌한 작업이었습니다.

작업 환경을 개선하고 전체 비용을 절감하며 보다 엄격한 환경 법규를 준수하기 위해 제철소에 대한 요구가 증가함에 따라 여러 제철소에서 수처리 전문업체 Nordic Water로 눈을 돌렸습니다. 스웨덴에 본사를 둔 이 회사는 고급 고액 분리 제품과 산업 공정 용수 및 폐수 처리를 위한 턴키 솔루션을 제공합니다.

새로운 접근 방식
Nordic Water(이전 Axel Johnson Engineering)와 Metso Minerals(이전 Sala International)가 신기술을 개척했습니다. 스웨덴 Hofors에 있는 SKF 그룹의 일부인 Ovako Steel AB는 이러한 회사에 지속적인 물 흐름에서 스케일을 제거하는 데 도움을 줄 것을 요청했습니다. 이를 통해 주 생산지와 가까운 곳에 스케일 피트가 필요하지 않고 먼지가 줄어들면서 작업 환경이 개선되었습니다. 그러나 스케일과 물 슬러리는 운송이 필요했습니다.

바닥 수준의 펌프 및 섬프 배열은 슬러리를 멀리 운반하는 수단을 제공하도록 설계되었습니다. 2개의 반잠수식 펌프(하나는 대기용)로 물과 스케일 혼합물을 이동합니다. 유입구의 스크랩 바구니는 2.5~5cm 이상의 이물질과 스케일을 걸러냅니다. 섬프는 벽이 쌓이지 않도록 설계되었습니다. 펌프 하우스 너비의 약 두 배에 달하는 바닥 면적이 있는 가파르게 경사진 벽이 있는 작습니다. 마모를 방지하기 위해 산업용 고무 호스는 펌프 라인과 펌프를 연결하지만 강철 파이프는 직선 부분에 사용할 수 있습니다.

펌프 하우스와 임펠러에는 고크롬 합금강이 사용됩니다. 슬러리의 거칠음에도 불구하고 마모 부품은 거친 황삭 작업에서도 1년 이상 지속됩니다. 더 미세한 규모에서 마모 부품은 10년 이상 지속될 수 있습니다.

적절한 펌프 찾기
펌프 선택이 중요했으며 다음 기준이 확인되었습니다.
• 가장 무거운 물체의 충격을 견디는 견고한 샤프트 및 베어링
• 유량 변동에 둔감
• 공기 막힘에 둔감
• 건조한 상태로 달리는 능력
• 바닥 임펠러 또는 리턴 스프레이 구멍으로 섬프 침전물을 방출하는 기능.

Nordic Water는 이 작업을 위해 반잠수식 펌프 유형 Metso VT를 선택했습니다. 전체 펌프는 검사를 위해 들어올릴 수 있으며 밀봉 물이 필요하지 않습니다.

이 유형의 가장 큰 펌프는 최대 3bar(제곱인치당 45파운드)의 압력에서 시간당 1,500입방미터(분당 4,400갤런)의 유량을 처리합니다. 샤프트 길이가 섬프 깊이에 비해 충분하지 않은 경우 완전히 잠수할 수 있는 변형을 사용할 수 있습니다.

스케일이 떨어지는 지점에서 스케일을 펌핑하면 밀링 영역에 스케일 피트가 필요하지 않으며 스케일 제거에 대한 대안이 생깁니다.

슬러리에서 거친 스케일 제거
슬러리 처리를 위해 스크류 탈수기, 자기 분리기 및 사이클론의 세 가지 옵션이 제공됩니다. 사이클론의 단점은 마모로 인한 성능 저하와 큰 이물질에 대한 내성이 적다는 것입니다. 또한, 유출물은 추가 처리가 필요합니다. 자기 분리기는 자석과 스케일 사이의 접촉 거리가 짧기 때문에 큰 분리기가 필요하거나(규모의 경제가 허용하는 경우에만 적합) 마모가 증가합니다.

나사식 탈수기 선호
Nordic Water가 선호하는 솔루션은 대형 스크류 탈수기입니다. 이것은 기본적으로 물질이 침전되는 침전조이며 스크류 컨베이어가 침전된 스케일을 제거하고 탈수합니다. 수년 동안 광물 처리에 사용되었지만 제철소에 적용한 것은 비교적 최근의 일입니다.

공급 흐름이 몇 시간 동안 계속되는 상태에서 서비스를 위해 나사를 들어 올릴 수 있으므로 유지 관리 중에도 연속 작동이 가능합니다.

나사는 100미크론 이상의 스케일 물질을 거의 100% 제거합니다. 탈수된 스케일은 입자 크기 분포에 따라 수분이 2~8% 미만인 점적 건조 물질입니다.

머드 가드는 부유물 제거를 위해 탈수기와 함께 제공된 오일 스키머로 제거되는 오일 및 기타 부유 물질을 가둡니다. 범람에는 여전히 기름이 남아 있지만 수질은 수송용으로 재사용하기에 충분합니다. 냉각 목적을 위해 추가 처리가 필요합니다.

최초의 스크류 탈수기와 스케일용 DynaSand 필터는 1980년 Avesta(오늘날 Outokumpu Stainless)에 설치되었습니다. 이후 빠르게 Ovako Steel, Fundia, SSAB 및 독일의 여러 공장에 설치되었습니다. 오스트리아와 프랑스.

Avesta 프로젝트 매니저인 Nils Albertsson은 “Nordic Water/Metso 시스템을 사용하여 전체 수처리 투자를 35% 절약했습니다.

탈수기에 장착된 횡류 라멜라 팩은 풀 면적을 증가시켜 100제곱미터의 총 침전 면적(또는 구덩이 등가물)을 제공하여 시간당 2,000입방미터(분당 8,800갤런)에 가까운 공급 흐름을 허용합니다. 하나의 단위. 이 크기의 7개 유닛은 오스트리아 린츠의 Voest Alpine에서 운영됩니다.

스크류 탈수기는 100~300ppm 범위의 고체 농도를 제공합니다. 이는 허용 가능한 역세척 빈도로 기존 규모의 폐수 시스템에 정적 필터를 공급하기에는 너무 높지만 Nordic Water에서 제조한 Dynasand 연속 필터의 용량 범위 내에 있습니다.

DynaSand를 사용한 연속 여과
DynaSand 필터에서 오염된 모래는 필터 베드에서 지속적으로 제거되고 여과 과정을 중단하지 않고 세척 및 재활용됩니다. DynaSand 필터는 역류 원리를 기반으로 합니다. 처리할 물은 장치의 하단에 있는 입구 분배기를 통해 유입되고 모래층을 통해 위쪽으로 흐르면서 청소된 후 상단의 여액 배출구를 통해 배출됩니다. 갇힌 불순물을 포함하는 모래는 공기 리프트 펌프를 통해 장치의 테이퍼진 바닥 부분에서 상단의 모래 와셔로 운반됩니다. 모래 청소는 펌프 자체에서 시작되며, 여기에서 먼지 입자는 난류 혼합 작용에 의해 모래 입자에서 분리됩니다. 오염된 모래는 펌프 배출구에서 세탁기 미로로 유출되어 소량의 깨끗한 물로 세척됩니다. 불순물은 세척수 배출구를 통해 배출되고 깨끗한 모래 알갱이(더 무거움)는 모래 바닥에 남아 있습니다. 결과적으로 침대는 장치를 통해 지속적으로 아래쪽으로 움직입니다. 따라서 정수 및 모래 세척이 모두 연속적으로 이루어지므로 필터가 중단 없이 계속 사용할 수 있습니다.

따라서 필터는 움직이는 부품이 없고 제어 밸브가 없으며 0.1bar(1.5psi) 미만의 낮은 압력 강하에서 작동합니다. 헹굼수 흐름은 공급 흐름의 5~7%에서 작동합니다. 여과된 물에는 500~10ppm 미만의 잔류 고형물과 오일이 포함되어 있어 재활용 또는 배출에 대한 대부분의 요구 사항을 충족합니다. 연마 목적을 위해 필터는 응고제의 지원으로 작동될 수 있으며, 공급 부하가 낮거나 활성탄을 필터 베드로 사용하여 원하는 순도의 여액을 생성할 수 있습니다.

밀 스케일에서 작동하면 필터 베드를 통해 시간당 25미터(제곱피트당 분당 10갤런)의 여과율이 가능합니다. 따라서 5제곱미터(54제곱피트) 필터 면적이 있는 가장 큰 필터 장치인 DST 50은 123m3/h(550gpm)의 용량을 제공합니다. Dynasand 필터는 배터리 레이아웃으로 배열할 수 있습니다. 16개의 필터가 함께 2,000m3/h(8,800gpm)의 유량을 제공하며, 이는 Metso Minerals의 스크류 탈수기 모델 SD 60-200의 용량과 일치합니다.

Dynasand 필터의 헹굼 물은 일반적으로 시간당 약 2미터(제곱피트당 분당 0.8갤런)의 표면 하중으로 작동하는 기존 농축기에 농축됩니다. 증점제 오버플로는 필터 공급 펌프로 되돌아갑니다. 언더플로는 수문 밸브 시스템을 통해 배출되어 45~65%의 고형물 농도를 허용합니다. 폴리머는 이 증점제에 사용해야 하지만 펌프, 스크류 탈수기 또는 모래 필터 시스템의 다른 부분에는 사용해서는 안 됩니다. 라멜라 분리기는 일부 최근 설치에서 동일한 목적으로 성공적으로 사용되었습니다.