北欧製鉄ソリューション、革新的脱水・ろ過システムで水処理コスト35%削減

ミルスケールを水と共に輸送することで、製鉄所は継続的なリサイクルループを確立し、労働コストを削減、フットプリントを縮小、ノンストップ運転を支援します。

北欧の製鉄所——アウトクンプのスウェーデン・アベスタ施設を含む——が、ノルディック・ウォーターのソリューション（スクリュードゥウォーター、ラメラセパレーター、ダイナサンドフィルター）を採用しています。

現在の環境規制は、北欧の製鉄所にプロセス水を排水前に浄化・処理することを義務付けています。クローズドループシステムが理想的ですが、実用的な運営では依然としてブリードと処理が必要です。

ミルスケールは粗大、重量、研磨性
製鉄では、熱間圧延と鋳造でプラント規模に応じて毎時100〜10,000立方メートルの水を使用します。鋼が鋳造作業を離れると、水による冷却と切断でミルスケール——数ミクロンから拳大までの粒子を持つ酸化鉄——が発生します。高密度（4.9〜5.2 g/cm³）で研磨性があります。

従来、この粗大材料はピットに集められ、クレーンやチェーンスクレーパーで排出され、微粒子と油を分離する大型沈殿池で処理されます。定期的な逆洗砂フィルターがミクロンサイズの材料と残留油を除去します。このアプローチは労働集約的、スペースを消費、保全負荷が高く、レトロフィットが高コストです。

回収と処理は環境課題を提示
歴史的に、作業員がレール上のバケツでミルスケールを手作業で運搬し、狭く粉塵っぽい環境での危険な作業でした。現代の製鉄所は安全改善、コスト削減、より厳しい環境法の遵守を迫られ、自動化ソリューションへのシフトを推進しています。

新しいアプローチ
ノルディック・ウォーター（旧アクセル・ジョンソン・エンジニアリング）とメッツォ・ミネラルズ（旧サラ・インターナショナル）が、メイン生産エリアに隣接するスケールピットを不要にする連続フローシステムを先駆けました。これにより粉塵を減らし、作業条件を改善、貴重なプラントスペースを解放します。

スラリー輸送のため、床レベルのポンプとサンプアセンブリが設計されました。2台のセミサブマーシブルポンプ——1台はスタンバイ——が水-スケール混合物を移送。入口のスクレイパーバスケットが2.5〜5cmの異物をトラップ。サンプは急勾配の壁と低プロファイルで堆積を防止。工業用ゴムホースがポンプラインを保護、直線部では鋼管を使用。

ポンプハウスとインペラには高クロム合金鋼を使用。研磨性スラリーにもかかわらず、摩耗部品は重研削作業で1年以上、より微細なスケールでは10年以上持続します。

適切なポンプ選定が重要
主要選定基準には、衝撃を吸収する剛性シャフトとベアリング、流量変動への不感性、エアブロッキング耐性、ドライラン能力、サンプ堆積物を解放できるボトムインペラが含まれます。

ノルディック・ウォーターはメッツォのVTセミサブマーシブルポンプを選択。ユニットは完全にリフトアップ可能で検査容易、シーリングウォーター不要。最大モデルは1,500 m³/h（4,400 gpm）を最大3 bar（45 psi）で処理。浅いサンプ用の完全潜水型バリエントも利用可能。

落下地点からスケールをポンプで移送することで、圧延エリアのピットが不要になり、代替スケール除去戦略が可能になります。

スラリーから粗大スケールを除去
主な3オプション：スクリュードゥウォーター、磁気分離器、サイクロンセパレーター。サイクロンセパレーターは摩耗による性能低下と大型異物への耐性が低く、追加の下流処理が必要。磁気分離器は大型ユニット必要（多くのサイトに不向き）または短い接触距離による摩耗増大に悩まされます。

スクリュードゥウォーターが推奨
ノルディック・ウォーターの推奨ソリューションは大型スクリュードゥウォーター——沈殿タンクとスクリューコンベアで沈殿物を脱水するもの。鉱物処理では一般的ですが、製鉄所での使用は比較的新しいです。

設計により、メンテナンス中も連続運転可能：フィード継続中にスクリューをリフトアップし数時間運転可能。

スクリューは100µm以上の粒子をほぼ100%除去。脱水スケールは粒子サイズ分布により2〜8%水分のドリップドライ材料として排出。

マッドガードが油と浮遊物をトラップ、オイルスキマーが油を除去。オーバーフローに一部油が残るが、水質は輸送用水として再利用可能。冷却用には別途処理が必要な場合あり。

スケール用の最初のスクリュードゥウォーター——そして最初のダイナサンドフィルター——は1980年にアベスタ（現アウトクンプ・ステンレス）に設置、続いてオバコ・スチール、ファンディア、SSAB、ドイツ、オーストリア、フランスの複数製鉄所に導入。

「ノルディック・ウォーター/メッツォシステムで全体の水処理投資を35%削減できました」とアベスタプロジェクトマネージャーのニルス・アルベルトソン氏。

デュウォーター内部にクロスカレント・ラメラパックを搭載し、沈殿面積を100 m²に拡大、単一ユニットでほぼ2,000 m³/h（8,800 gpm）のフィードフローをサポート。オーストリア・リンツのヴェスト・アルピーヌが7台運用。

スクリュードゥウォーターは100〜300 ppmの固形分濃度を供給、従来の静的フィルターには高すぎるが、ノルディック・ウォーターのダイナサンド連続フィルターの容量内。

ダイナサンドによる連続ろ過
ダイナサンドフィルターはカウンターフロー原理を採用：水が下部ディストリビューターから入り、砂層を上向きに通過し、上部から排出。エアリフトポンプが底部から汚れた砂を抽出、少量の清水で洗浄し、清潔な砂を層に戻すことで、フィルターを中断なく運転可能にします。

主な利点：可動部品なし、圧力損失微小（<0.1 bar）、リンス水流量はフィードの5〜7%のみ。ろ過水は残留固形分と油<5〜10 ppmで、ほとんどのリサイクルまたはブリード要件を満たします。研磨用には凝集剤、低負荷フィード、活性炭層でより高純度達成可能。

ミルスケールでは、砂層を通過するろ過速度は25 m/h（10 gpm/ft²）。最大ユニットDST 50は5 m²（54 ft²）面積で123 m³/h（550 gpm）処理。フィルターはバッテリー配置可能；16台で2,000 m³/h（8,800 gpm）処理、メッツォSD 60-200スクリュードゥウォーターの容量と一致。

ダイナサンドからのリンス水は通常、従来のシックナー（2 m/h、0.8 gpm/ft²）へ送られます。シックナーのオーバーフローはフィルターフィードポンプへ戻り、アンダーフローはスルースバルブで排出、45〜65%固形分達成。ポリマーはシックナーでのみ使用、ポンプ、スクリュードゥウォーター、砂フィルターでは不使用。ラメラセパレーターも最近の設置で同機能を果たしています。