Solusi Pabrik Baja Nordic Memotong Biaya Pengolahan Air hingga 35% dengan Sistem Dewatering dan Filtrasi Inovatif

Dengan mengangkut mill scale bersama dengan air, pabrik baja menciptakan lingkaran daur ulang berkelanjutan yang menghemat biaya tenaga kerja, mengurangi footprint, dan mendukung operasi nonstop.

Pabrik Eropa Utara—termasuk fasilitas Avesta, Swedia milik Outokumpu—telah mengadopsi solusi Nordic Water, dengan screw dewaterers, lamella separators, dan DynaSand filters.

Regulasi lingkungan saat ini mewajibkan pabrik baja Eropa Utara membersihkan dan mengolah air proses sebelum dibuang. Sementara sistem closed-loop adalah ideal, operasi praktis masih memerlukan bleeding dan treatment.

Mill scale kasar, berat dan abrasif
Dalam produksi baja, hot milling dan casting menggunakan air dengan laju 100 meter kubik per jam hingga 10.000 meter kubik per jam, tergantung pada ukuran pabrik. Saat keluar dari operasi casting, cooling dan cutting dengan air menghasilkan mill scale—oksida besi yang partikelnya berkisar dari beberapa mikron hingga ukuran tinju. Mereka padat (4.9–5.2 g cm⁻³) dan abrasif.

Tradisional, bahan kasar ini dikumpulkan di lubang, dikosongkan oleh crane atau chain-scrapers, dan diproses dalam basin endapan besar yang memisahkan fines dan minyak. Sand filter yang dicuci secara periodik kemudian menghapus material berukuran mikron dan minyak sisa. Pendekatan ini intensif tenaga kerja, mengonsumsi ruang, dan berat pemeliharaan, sehingga retrofit mahal.

Koleksi dan pemrosesan menantang lingkungan
Secara historis, pekerja secara manual mengangkut mill scale dalam ember pada rel, tugas berbahaya di lingkungan sempit dan berdebu. Pabrik modern harus meningkatkan keselamatan, menghemat biaya, dan memenuhi hukum lingkungan yang lebih ketat, yang mendorong pergeseran ke solusi otomatis.

Pendekatan baru
Nordic Water (dahulu Axel Johnson Engineering) dan Metso Minerals (dahulu Sala International) mempioneer sistem aliran berkelanjutan yang menghilangkan kebutuhan akan scale pit di sebelah area produksi utama. Ini mengurangi debu, meningkatkan kondisi kerja, dan membebaskan ruang pabrik yang berharga.

Untuk mengangkut slurry, sebuah pompa lantai dan rangkaian sump dirancang. Dua semi-submersible pumps—satu standby—menggerakkan campuran air-scale. Sebuah scrap basket di inlet menangkap benda asing antara 2,5 cm dan 5 cm. Sump memiliki dinding curam dan profil rendah untuk mencegah tumpukan. Selang karet industri melindungi garis pompa, sedangkan bagian lurus dapat menggunakan pipa baja.

Baja alloy chromium tinggi digunakan untuk pembuatan pump house dan impeller. Meskipun slurry abrasif, bagian aus tahan lebih dari satu tahun pada tugas roughing berat dan lebih dari satu dekade pada scale yang lebih halus.

Menemukan pompa yang tepat krusial
Kriteria seleksi kunci termasuk shaft dan bearing yang kaku untuk menyerap kejut, ketidaksensitifan variasi aliran, toleransi blokir udara, kemampuan dry-run, dan impeller bawah yang dapat melepaskan deposit sump.

Nordic Water memilih Metso’s VT semi-submersible pump. Unit ini sepenuhnya dapat diangkat untuk inspeksi dan tidak memerlukan sealing water. Model terbesar menangani 1.500 m³ h⁻¹ (4.400 gpm) dengan tekanan hingga 3 bar (45 psi). Variant fully submersible tersedia untuk sump dangkal.

Dengan memompa scale dari titik jatuh, sistem ini menghilangkan kebutuhan akan pit di area milling dan membuka strategi penghapusan scale alternatif.

Menghapus kasar scale dari slurry
Tiga opsi utama ada: screw dewaterers, magnetic separators, dan cyclones. Cyclones menderita kehilangan performa akibat aus dan kurang toleran terhadap benda asing besar, yang memerlukan treatment downstream tambahan. Magnetic separators membutuhkan unit besar (tidak cocok untuk banyak situs) atau menderita aus yang meningkat karena jarak kontak pendek.

Screw dewaterer disukai
Solusi pilihan Nordic Water adalah screw dewaterer besar—tangki endapan yang dikombinasikan dengan screw conveyor yang dewatering material yang mengendap. Meskipun umum dalam pengolahan mineral, penggunaannya di pabrik baja relatif baru.

Desainnya memungkinkan operasi berkelanjutan selama pemeliharaan: screw dapat diangkat sementara feed berlanjut selama beberapa jam.

Screw menghapus hampir 100 persen partikel di atas 100 µm. Scale yang di-dewatering muncul sebagai material kering dengan 2–8 persen kelembaban, tergantung pada distribusi ukuran partikel.

Sebuah mud guard menangkap minyak dan bahan mengapung lainnya; sebuah oil skimmer menghapus minyak. Sementara beberapa minyak tetap dalam overflow, kualitas air cocok untuk digunakan kembali sebagai air transportasi. Treatment khusus cooling mungkin diperlukan setelahnya.

Screw dewaterer pertama—dan DynaSand filter pertama—untuk scale dipasang di Avesta (sekarang Outokumpu Stainless) pada tahun 1980, diikuti oleh Ovako Steel, Fundia, SSAB, dan beberapa pabrik di Jerman, Austria, dan Prancis.

“Sistem Nordic Water/Metso menghemat 35 persen investasi pengolahan air keseluruhan,” kata manajer proyek Avesta Nils Albertsson.

Sebuah lamella pack cross-current yang dipasang di dewaterer meningkatkan luas endapan hingga 100 m², mendukung feed flow hampir 2.000 m³ h⁻¹ (8.800 gpm) dalam satu unit. Voest Alpine di Linz, Austria, mengoperasikan tujuh unit semacam itu.

Screw dewaterer menghasilkan konsentrasi padat 100–300 ppm, terlalu tinggi untuk filter statis konvensional tetapi well within capacity DynaSand continuous filter milik Nordic Water.

Filtrasi berkelanjutan dengan DynaSand
DynaSand filter menggunakan prinsip counter-flow: air memasuki distributor bawah, berjalan ke atas melalui lapisan pasir, dan keluar di atas. Sebuah air-lift pump mengekstrak pasir yang kotor dari bawah, mencuci dalam aliran air bersih kecil, dan mengembalikan pasir bersih ke lapisan, menjaga filter tetap beroperasi tanpa gangguan.

Keuntungan kunci termasuk tidak ada bagian bergerak, tekanan jatuh yang tidak đáng (<0.1 bar), dan aliran air cuci hanya 5–7 persen dari feed. Filtrat mengandung <5–10 ppm residual padat dan minyak, memenuhi kebutuhan recycling atau bleed sebagian besar. Untuk polishing, coagulants, feed load yang lebih rendah, atau activated-carbon beds dapat digunakan untuk mencapai kelembahan lebih tinggi.

Dengan mill scale, laju filtrasi mencapai 25 m h⁻¹ (10 gpm ft⁻²) melalui lapisan pasir. Unit terbesar, DST 50, memiliki luas 5 m² (54 ft²) dan memproses 123 m³ h⁻¹ (550 gpm). Filter dapat diatur dalam battery; enam belas unit menangani 2.000 m³ h⁻¹ (8.800 gpm), mencocokkan kapasitas Metso’s SD 60-200 screw dewaterer.

Air cuci dari DynaSand biasanya dikirim ke thickener konvensional yang beroperasi pada 2 m h⁻¹ (0.8 gpm ft⁻²). Overflow thickener kembali ke pompa feed filter; underflow, dikeluarkan melalui sluice valve, mencapai 45–65 persen padat. Polymers hanya digunakan di thickener, bukan di pompa, screw dewaterers, atau sand filters. Lamella separators telah berhasil melakukan fungsi yang sama di instalasi terbaru.