Noordse Staalmolen Oplossing Verlaagt Waterbehandelingskosten met 35% met Innovatieve Ontwaterings- & Filtratiesystemen

Door malmschaal samen met water te transporteren, vestigen staalmolen een continue recyclingslus die arbeidskosten verlaagt, de voetafdruk vermindert, en non-stop operatie ondersteunt.

Noord-Europese molens — inclusief Outokumpu's Avesta, Zweden faciliteit — hebben Nordic Water's oplossingen geadopteerd, met schroef-ontwaterders, lamella-scheidingsapparaten, en DynaSand-filters.

Huidige milieuregulaties verplichten Noord-Europese staalmolen om proceswater te reinigen en te behandelen voordat het gelost wordt. Hoewel een gesloten-lus systeem ideaal is, vereisen praktische operaties nog steeds bloeding en behandeling.

Malmschaal is grof, zwaar en abrasief
In staalproductie gebruiken warm walzen en gieten water met snelheden variërend van 100 kubieke meter per uur tot 10.000 kubieke meter per uur, afhankelijk van plantgrootte. Naarmate staal de gietoperaties verlaat, produceert afkoeling en snijden met water malmschaal — ijzeroxiden wier deeltjes variëren van een paar micron tot vuistgrootte. Ze zijn dicht (4,9–5,2 g cm⁻³) en abrasief.

Traditioneel wordt dit grove materiaal verzameld in putten, geleegd door kraans of ketting-schrapers, en verwerkt in grote bezinkbakken die fijne deeltjes en olie scheiden. Periodieke back-washed zandfilters verwijderen dan de micron-grootte materialen en residuele olie. De benadering is arbeidsintensief, ruimteverruimend, en onderhoudszwaar, wat retrofits duur maakt.

Verzameling en verwerking presenteren milieuitdagingen
Historisch haalden werknemers malmschaal handmatig in emmers op rails, een gevaarlijke taak in krappe, stoffige omgevingen. Moderne molens moeten veiligheid verbeteren, kosten verlagen, en striktere milieuwetten halen, wat de shift naar geautomatiseerde oplossingen drijft.

Nieuwe benaderingen
Nordic Water (voorheen Axel Johnson Engineering) en Metso Minerals (voorheen Sala International) waren pioniers in een continu-stroom systeem dat de noodzaak voor een schaalput naast het hoofproductiegebied elimineert. Dit vermindert stof, verbetert werkomstandigheden, en vrijwaarde waardevolle plantruimte.

Om de slurry te transporteren, werd een vloerniveau-pomp en sump-assemblage ontworpen. Twee semi-gedompelde pompen — een in standby — verplaatsen het water-schaal mengsel. Een schrofbak aan de invoer vangt vreemde voorwerpen tussen 2,5 cm en 5 cm. De sump heeft steile wanden en een laag profiel om opbouw te voorkomen. Industriële rubberen slangen beschermen de pomplijn, terwijl rechte secties staalpiping kunnen gebruiken.

Hoog-chroom legerstaal construert de pomphuis en wiekel. Ondanks de abrasieve slurry, duren slijtageonderdelen meer dan een jaar op zware ruwwerk en meer dan een decennium op fijner schaal.

De juiste pomp vinden is cruciaal
Belangrijke selectiecriteria omvatten een stijve as en lagers om schok te absorberen, flow-variatie ongevoeligheid, luchtblokkage-tolerantie, droog-draai capaciteit, en een bodem-wiekel die sump-afzettingen kan vrijmaken.

Nordic Water koos Metso's VT semi-gedompelde pomp. De eenheid is volledig tillbaar voor inspectie en vereist geen afdichtingswater. De grootste modellen hanteren 1.500 m³ u⁻¹ (4.400 gpm) bij maximaal 3 bar (45 psi). Een volledig gedompelde variant is beschikbaar voor ondiepe sumps.

Door schaal weg te pompen van het valpunt, elimineert het systeem de noodzaak voor een walz-gebied put en ontgrendelt alternatieve schaal-verwijderingsstrategieën.

Grof schaal uit de slurry verwijderen
Drie hoofopties bestaan: schroef-ontwaterders, magnetische scheiders, en cyclonen. Cyclonen lijden onder slijtage-geïnduceerde prestatieverlies en zijn minder tolerant voor grote vreemde voorwerpen, wat additionele downstream-behandeling vereist. Magnetische scheiders hebben ofwel grote eenheden nodig (ons geschikt voor veel sites) of lijden onder verhoogde slijtage door korte contactafstanden.

Schroef-ontwaterder is bevorzugd
Nordic Water's voorkeursoplossing is een grote schroef-ontwaterder — een bezinkbak gekoppeld aan een schroeftransporteur die afgezette materialen ontwatert. Hoewel gebruikelijk in mineralenverwerking, is het gebruik in staalmolen relatief nieuw.

Het ontwerp staat continue operatie tijdens onderhoud toe: de schroef kan getild worden terwijl voeding urenlang doorgaat.

De schroef verwijdert bijna 100% van deeltjes boven 100 µm. De ontwaterde schaal komt als drip-droog materiaal met 2-8% vocht, afhankelijk van deeltjesgrootteverdeling.

Een modderwacht vangt olie en andere drijvende materialen; een olieskimmer verwijdert de olie. Hoewel enige olie in de overflow blijft, is de waterkwaliteit geschikt voor hergebruik als transportwater. Koel-specifieke behandeling kan daarna vereist zijn.

De eerste schroef-ontwaterder — en de eerste DynaSand-filter — voor schaal werd geïnstalleerd bij Avesta (nu Outokumpu Stainless) in 1980, gevolgd door Ovako Steel, Fundia, SSAB, en diverse molen in Duitsland, Oostenrijk, en Frankrijk.

"Het Nordic Water/Metso-systeem bespaarde 35% in algehele waterbehandelingsinvestering," zei Avesta projectmanager Nils Albertsson.

Een cross-currents lamella-pak gemonteerd in de ontwaterder vergroot de bezinkingsoppervlakte tot 100 m², ondersteunend een voedsstroom van bijna 2.000 m³ u⁻¹ (8.800 gpm) in een enkele eenheid. Voest Alpine in Linz, Oostenrijk, opereert zeven dergelijke eenheden.

De schroef-ontwaterder levert vaste concentraties van 100-300 ppm, te hoog voor conventionele statische filters maar goed binnen de capaciteit van Nordic Water's DynaSand continue filter.

Continue filtratie met DynaSand
De DynaSand-filter gebruikt een counter-flow-principe: water komt de lagere distributor binnen, reist omhoog door een zandbed, en verlaat bovenaan. Een air-lift-pomp haalt vervuilde zand van de bodem, wast het in een kleine schone-waterstroom, en retourneert schoon zand naar het bed, wat de filter operationeel houdt zonder onderbreking.

Belangrijke voordelen omvatten geen bewegende delen, verwaarloosbare drupdruk (<0,1 bar), en een spoelwaterstroom van slechts 5-7% van de voer. Het filtraat bevat <5-10 ppm residuele vastestoffen en olie, wat voldoet aan de meeste recycling- of bloedingsvereisten. Voor polishing kunnen coagulanten, lagere voerbelasting, of geactiveerde-koolstofbedden gebruikt worden om hogere zuiverheid te bereiken.

Met malmschaal bereiken filtratiesnelheden 25 m u⁻¹ (10 gpm ft⁻²) door het zandbed. De grootste eenheid, DST 50, heeft een 5 m² (54 ft²) oppervlakte en verwerkt 123 m³ u⁻¹ (550 gpm). Filters kunnen in een batterij gerangschikt worden; zestien eenheden hanteren 2.000 m³ u⁻¹ (8.800 gpm), matching de capaciteit van Metso's SD 60-200 schroef-ontwaterder.

Het spoelwater van DynaSand wordt meestal naar een conventionele verdikker gestuurd die opereert op 2 m u⁻¹ (0,8 gpm ft⁻²). De verdikker's overflow keert terug naar de filter-voerpompen; de underflow, gelost via een sluice-klep, bereikt 45-65% vastestoffen. Polymeren worden alleen in de verdikker gebruikt, niet in pompen, schroef-ontwaterders, of zandfilters. Lamella-scheidingsapparaten hebben dezelfde functie met succes vervuld in recente installaties.