A solução da usina siderúrgica nórdica reduz os custos de tratamento de água

O transporte de escama de moinho com água para criar um ciclo de reciclagem contínuo reduz os custos, eliminando muito do manuseio manual e permitindo a operação contínua em menos espaço do que as soluções tradicionais. As fábricas no norte da Europa, como a fábrica da Outokumpu em Avesta, na Suécia, têm recorrido à Nordic Water para soluções baseadas em desidratadores de parafuso, separadores de lamela e filtros Dynasand.

Hoje, regulamentações ambientais rígidas exigem que as empresas do norte da Europa limpem a água usada do processo antes de lançá-la em rios e esgotos. Idealmente, toda a água do processo deve ser reciclada em um circuito fechado; na prática, ele precisa ser “sangrado” e tratado.

A escala do moinho é grossa, pesada e abrasiva
Na produção de aço, a moagem a quente e a fundição usam água a taxas entre 100 metros cúbicos por hora e 10.000 metros cúbicos por hora, dependendo da escala da operação. À medida que o aço sai das operações de fundição, o resfriamento e o corte com água produzem incrustações (óxidos de ferro). As partículas em escala de moinho variam de alguns mícrons até o tamanho de um punho. Eles também são pesados ​​e abrasivos. (Densidade 4,9 a 5,2 gramas por centímetro cúbico). Tradicionalmente, esse material grosso é coletado em poços para serem esvaziados por guindastes ou raspadores de corrente. Enormes bacias de sedimentação separam os finos e o óleo. Periodicamente, as baterias retro-lavadas de filtros de areia finalmente removem o material de tamanho mícron e o óleo residual.

Essa abordagem, no entanto, tem várias desvantagens que aumentam os custos gerais de tratamento de água e, portanto, o custo de operação da fábrica. Primeiro, a operação requer manuseio manual e não pode ser automatizada. Em segundo lugar, as bacias e fossas requerem bastante espaço. Terceiro, os custos de manutenção são altos. Finalmente, ao reformar uma usina existente para atualizar o tratamento de água, essa abordagem exige que se encontre espaço adicional.

A coleta e o processamento apresentam desafios ambientais
A coleta de escama de moinho pode ser particularmente problemática para o ambiente de trabalho. No início da década de 1970, os trabalhadores coletavam depósitos de depósitos em baldes sobre trilhos e os moviam manualmente. Esta foi uma tarefa desagradável em condições apertadas, barulhentas e empoeiradas.

Conforme as demandas das siderúrgicas aumentam para melhorar o ambiente de trabalho, reduzir os custos gerais e cumprir a legislação ambiental mais restritiva, várias usinas recorrem ao especialista em tratamento de água Nordic Water. Com sede na Suécia, esta empresa oferece produtos avançados de separação sólido-líquido, bem como soluções turn-key para água de processos industriais e tratamento de águas residuais.


Novas abordagens
Novas tecnologias foram lançadas pela Nordic Water (anteriormente Axel Johnson Engineering) e Metso Minerals (anteriormente Sala International). A Ovako Steel AB, parte do Grupo SKF em Hofors, Suécia, convocou essas empresas para ajudar a remover a incrustação em um fluxo contínuo de água. Isso eliminou a necessidade de um poço de incrustação próximo à produção principal e reduziu a poeira, melhorando o ambiente de trabalho. No entanto, a escala e a pasta de água precisavam de transporte.

Uma disposição de bomba e reservatório no nível do chão foi projetada para fornecer os meios para transportar a lama. Duas bombas semissubmersíveis (uma para reserva) movem a mistura de água e incrustação. Uma cesta de sucata na entrada captura escala e objetos estranhos com mais de 2,5 a 5 centímetros. O reservatório é projetado para evitar o acúmulo de paredes; é pequeno, com paredes íngremes e uma área inferior com cerca de duas vezes a largura da casa da bomba. Para resistir ao desgaste, mangueiras de borracha industriais conectam a linha da bomba e a bomba, embora tubos de aço possam ser usados ​​em seções retas.


Aço com alta liga de cromo é usado na casa da bomba e no impulsor. Apesar da aspereza da lama, as peças de desgaste duram mais de um ano, mesmo em trabalhos de desbaste difícil. Em uma escala mais precisa, as peças de desgaste podem durar mais de 10 anos.

Encontrar a bomba certa é fundamental
A escolha da bomba foi crucial e os seguintes critérios foram identificados:
• Eixo e rolamentos rígidos para suportar o choque dos objetos mais pesados
• Variação de fluxo insensível
• Bloqueio de ar insensível
• Capacidade de secar
• Capacidade de liberar depósitos no reservatório com um impulsor inferior ou orifícios de pulverização de retorno.

Nordic Water escolheu a bomba semissubmersível tipo Metso VT para esta tarefa. A bomba inteira pode ser elevada para inspeção e não requer água de selagem.

As maiores bombas desse tipo operam com um fluxo de 1.500 metros cúbicos por hora (4.400 galões por minuto) a pressões de até 3 bar (45 libras por polegada quadrada). Uma variante totalmente submersível pode ser usada quando o comprimento do eixo é insuficiente para a profundidade do reservatório.

O bombeamento da escama para longe do ponto onde ela cai elimina a necessidade de um poço de incrustação na área de moagem e abre para alternativas de remoção de incrustação.

Removendo incrustações grosseiras da lama
Três opções se apresentam para o tratamento de lama:um desaguador de parafuso, separador magnético e ciclone. As desvantagens do ciclone incluem a degradação do desempenho devido ao desgaste e o fato de ser menos tolerante a grandes objetos estranhos. Além disso, o efluente requer processamento adicional. O separador magnético tem uma curta distância de contato entre o ímã e a escala, o que exige grandes separadores (adequados apenas onde as economias de escala permitem) ou resulta em maior desgaste.

De preferência desaguador de parafuso
A solução preferida da Nordic Water é um grande desidratador de parafuso. Este é basicamente um tanque de sedimentação onde o material sedimenta e um transportador helicoidal remove e desidrata a incrustação depositada. Embora usado por muitos anos no tratamento de minerais, a aplicação em usinas siderúrgicas é bastante recente.

A operação contínua também durante a manutenção é possível, pois a rosca pode ser levantada para manutenção com o fluxo de alimentação ainda por várias horas.

O parafuso remove quase 100 por cento do material da escala acima de 100 mícrons. A escala desidratada é um material que seca por gotejamento com menos de 2 a 8 por cento de umidade, dependendo da distribuição do tamanho das partículas.

Um guarda-lama retém o óleo e outro material flutuante, que é removido com o coletor de óleo fornecido com o desaguador para a remoção dos produtos flutuantes. O óleo ainda está presente no transbordamento, mas a qualidade da água é suficiente para ser reutilizada como transporte. Para fins de resfriamento, é necessário tratamento adicional.

O primeiro desaguador de parafuso e também os primeiros filtros DynaSand para incrustação foram instalados em Avesta (hoje Outokumpu Inox) em 1980. Foi rapidamente seguido por instalações em Ovako Steel, Fundia, SSAB e, posteriormente, em várias fábricas na Alemanha, Áustria e França.

“O uso do sistema Nordic Water / Metso economizou 35% no investimento geral em tratamento de água”, disse o gerente de projeto da Avesta, Nils Albertsson.

Um pacote de lamela de corrente cruzada montado no desidratador aumenta a área da piscina para dar uma área de sedimentação total (ou equivalente do poço) de 100 metros quadrados, permitindo um fluxo de alimentação de cerca de 2.000 metros cúbicos por hora (8.800 galões por minuto) em uma unidade. Sete unidades desse tamanho operam na Voest Alpine em Linz, Áustria.

O desaguador de parafuso oferece concentrações de sólidos na faixa de 100 a 300 partes por milhão. Isso é muito alto para alimentar os filtros estáticos nos sistemas de efluentes de escala tradicional com frequência de retrolavagem aceitável, mas está dentro da capacidade do filtro contínuo Dynas fabricado pela Nordic Water.

Filtragem contínua com DynaSand
No filtro DynaSand, a areia contaminada é continuamente removida do leito do filtro, lavada e reciclada sem interrupção do processo de filtração. O filtro DynaSand é baseado no princípio de contrafluxo. A água a ser tratada é admitida pelo distribuidor de entrada na parte inferior da unidade e é limpa à medida que flui para cima pelo leito de areia, antes de ser descarregada pela saída do filtrado na parte superior. A areia contendo as impurezas presas é transportada da seção inferior cônica da unidade por meio de uma bomba de ar para o lavador de areia na parte superior. A limpeza da areia começa na própria bomba, na qual as partículas de sujeira são separadas dos grãos de areia pela ação turbulenta da mistura. A areia contaminada escorre da saída da bomba para o labirinto do lavador, onde é lavada por uma pequena vazão de água limpa. As impurezas são descarregadas pela saída da água de lavagem, enquanto os grãos de areia limpa (mais pesados) ficam retidos no leito de areia. Como resultado, a cama está em constante movimento descendente através da unidade. Assim, a purificação da água e a lavagem da areia ocorrem continuamente, permitindo que o filtro permaneça em serviço sem interrupção.

Assim, o filtro opera sem peças móveis, sem válvulas controladas e com baixa queda de pressão, inferior a 0,1 bar (1,5 psi). O fluxo de água de enxágue opera em 5 a 7 por cento do fluxo de alimentação. A água filtrada contém menos de 5 a 10 partes por milhão de sólidos residuais e óleo, satisfazendo a maioria das demandas de reciclagem ou sangria. Para fins de polimento, o filtro pode ser operado com o suporte de coagulantes, com uma carga de alimentação menor ou com carvão ativado como leito de filtro, o que produzirá filtrados de praticamente qualquer pureza desejada.

A operação em escala de moinho permite uma taxa de filtração de 25 metros por hora (10 galões por minuto por pé quadrado) através do leito do filtro. Assim, a maior unidade de filtro, o DST 50 com uma área de filtro de 5 metros quadrados (54 pés quadrados), oferece uma capacidade de 123 m3 / h (550 gpm). Os filtros Dynasand podem ser dispostos em um layout de bateria. Dezesseis filtros juntos servirão a um fluxo de 2.000 m3 / h (8.800 gpm), correspondendo à capacidade do desaguador de parafuso modelo SD 60-200 da Metso Minerals.

A água de enxágue dos filtros Dynasand é normalmente concentrada em um espessante convencional operando com uma carga de superfície de cerca de 2 metros por hora (0,8 galões por minuto por pé quadrado). O excesso do espessante é devolvido às bombas de alimentação do filtro. O underflow é descarregado através de um sistema de válvula de eclusa para permitir uma alta concentração de sólidos de 45 a 65 por cento de sólidos. Os polímeros devem ser usados ​​neste espessante, mas em nenhuma outra parte do sistema de bombas, desaguador de parafuso ou filtros de areia. Os separadores de lamela têm sido usados ​​com sucesso para o mesmo propósito em algumas instalações recentes.