<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE VOOR HET VERWIJDEREN VAN IJZEROXIDE UIT EEN WATERSTROOM AFKOMSTIG VAN EEN OPPERVLAKTEREINIGING VAN STAALSLABS. onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van ijzeroxide uit een waterstroom in een staal producerende industrie.
Ze vindt vooral toepassing in de staalindustrie, in het bijzonder bij de zuivering van reinigingswater afkomstig van een oppervlaktereiniging van staalslabs.
Tijdens de produktieproces van staal worden de gegoten staalslabs in een doorstootoven gegloeid teneinde de mechanische eigenschappen van het staal geschikt te maken voor het daarop volgende warmwalsen.
Door het gloeiproces in de doorstootoven wordt op het oppervlak van de slabs echter een relatief dikke ijzeroxidehuid gevormd. Daar deze oxidehuid de kwaliteit van de uit de slab gewalste staalplaat ongunstig beïnvloedt, wordt deze, na het gloeiproces in de doorstootoven en voor het warmwalsproces verwijderd door middel van een bespuiting met water op zeer hoge druk.
Het reinigingswater wordt hierdoor verontreinigd met de losgespoten ijzeroxideschilfers, waarvan de granulometrie zich van vrij grove deeltjes met enkele millimeter doorsnede tot zeer fijne deeltjes met slechts enkele micrometer doorsnede uitstrekt. Ook in de metallurgie beoogt men gesloten processtromen.
Daarom streeft men het verontreinigd spuitwater te zuiveren door de ijzeroxidschilfertjes te scheiden, en beide terug in het proces van de staalproduktie te brengen. Opdat het reinigingswater, na verwijdering van het ijzeroxide, herbruikt kan worden, om de staalslabs onder hoge druk af te spuiten, moet alle ijzeroxidescnilfertjes, zelfs de heel fijne deeltjes ervan volledig verwijderd worden. Ijzeroxide is immers zeer
<Desc/Clms Page number 2>
abrasief en het veroorzaakt enorme slijtage aan de spuitmonden van de hoge drukreinigers gebruikt voor de oppervlaktereiniging van de staalslabs. Het reinigingswater wordt tevens beladen met olie tijdens de voorbereiding van de staalslabs.
Deze moet ook worden verwijderd aangezien anders een accumulatie optreedt. De debieten van het reinigingswater die dienen te worden behandeld zijn zeer hoog en bedragen over het algemeen meerdere duizenden m3 per uur.
Tegenwoordig steunt de methode om enerzijds de olie en anderzijds het ijzeroxide uit het reinigingswater te scheiden op gravitaire decantatie. Het verontreinigd water wordt in grote bezinkingsbekkens opgevangen, waar enerzijds de bovendrijvende olielaag afgeskimd wordt, en anderzijds het ijzeroxide zich op de bodem van de bezinkingstank afzet. Eventueel worden polyelectrolyten toegevoegd om de decantatie te verbeteren. De heldere waterfaze is niet altijd volledig vrij van ijzeroxide ondanks de urenlange bezinking. Na de bezinking blijft nog een gedeelte van het fijne ijzeroxideslib in suspensie in het water, waardoor de waterstroom niet voldoende gezuiverd wordt.
Het bezonken ijzeroxide wordt door middel van onderwaterpompen uit de bezinkingsbekkens gepompt en vervolgens verzameld in een aparte bekken. In dit aparte bekken krijgt men een accumulatie van het afgescheiden ijzeroxide met een watergehalte van meer dan 50 gewichts-% water t. o. v. het totaal gewicht. Door zijn gehalte aan fijne deeltjes en zijn vlokkige structuur die aan de polyelectrolyte-additie te wijten is, kan het aangedikte ijzeroxideslib niet voldoende ontwaterd worden om in een hoogoven gevoerd te worden.
Uitgaande van in de siderurgie bestaande installaties die met bezinkingsbekken uitgerust zijn, worden ongeveer
<Desc/Clms Page number 3>
90 gew.-% van het water door bezinking van ijzeroxide ontdaan en blijven enkel 10 gew.-% water dat met het aangedikte slib afgetapt wordt, van het ijzeroxide af te scheiden.
Onderhavige uitvinding stelt zich als dubbel doel het ijzeroxide volledig uit het reinigingswater van een oppervlaktereiniging in de staalindustrie te verwijderen zodat het helder water aan voorgeschreven normen beantwoordt en het aangedikte ijzeroxideslib dat nog meer dan 30 gew.-% water bevat tot een watergehalte van ten hoogste 15 gew.-% te ontwateren, opdat het in de hoogoven als grondstof voor de ruwijzerproductie kan gevoerd worden.
Dit wordt verwezenlijkt volgens de uitvinding doordat men ten minste een deel van een verontreinigde waterstroom van het aanwezige ijzeroxide volledig zuivert door het reinigingswater van het ijzeroxide slib te scheiden met behulp van een magnetisch veld, bij voorkeur met behulp van natte magnetische separatoren.
In het boek "Magnetic Methods for the Treatment of Minerals", 1987, ELSEVIER : Amsterdam NL, blz. 201- 203 van J. SVOBODA, zijn natte magnetische trommelseparatoren omschreven, die in de ertsveredeling worden toegepast. Zij dienen vooral voor het sorteren van ferromagnetische ertsen uit een waterstroom of een slib. Maar tot nu toe heeft niemand eraan gedacht deze apparaten te gebruiken in een waterzuiveringsinstallatie, meer bepaald als alternatieve scheidingsmethode ter vervanging van een bezinkingsbekken of en klaarfiltratie, om het aanwezige ijzeroxide volledig van een waterstroom of een aangedikte ijzeroxideslib te verwijderen, of vanuit een andere gezichtshoek gezien, om het ijzeroxideslib te ontwateren van helder water.
In een bijzondere uitvoeringsvorm kan de natte magnetische separator een der volgende reeds bekende
<Desc/Clms Page number 4>
apparaten zijn : - een magnetische separator met statische magneetluchtspleet van het type IRSID-FORRER ; een trommelseparator ; een schijfseparator ;
EMI4.1
een omschreven in IEEE Transactions on magnetics, vol. 17, n 6,
November 1981, New-York US, pages 3299-3301.
Volgens een bijzonderheid van de uitvinding wordt het reinigingswater, na verwijdering van het ijzeroxide herbruikt, om opnieuw de staalslabs onder hoge druk af te spuiten zonder dat verhoogde slijtage op de mondstukken van de hogedrukreinigers optreedt.
Deze en andere kenmerken en bijzonderheden van de werkwijze en zuiveringsinstallatie volgens de uitvinding, worden onderlijnd in de hiervolgende nauwkeurige beschrijving waarin verwezen wordt naar de hierbij gevoegde tekeningen, die schematisch en niet beperkend, een mogelijke verwezenlijking van de werkwijze en installatie volgens de uitvinding afbeelden.
Deze tekeningen zijn : - figuur 1 : een blokschema van een eerste uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding ; figuur 2 : een blokschema van een alternatieve uitvoering van de werkwijze volgens de uitvin- ding ; - fiquur 3 : een zijaanzicht van een natte magnetische trommelafscheider ;
<Desc/Clms Page number 5>
- fiquur 4 : een dwarse doorsnede van een IRSID-
FORRER separator ; figuur 5 : een zijaanzicht van een schijfseparator, en - fiquur 6 : een zijaanzicht van een transportbandseparator.
In deze figuren verwijzen dezelfde referentietekens naar gelijke of gelijkaardige elementen.
Zoals afgebeeld in figuur 1, beoogt de werkwijze volgens de uitvinding het volledig verwijderen van alle ijzeroxideschilfertjes 1 en-microdeeltjes uit een waterstroom 2 afkomstig van een mechanische schoonbijtinstallatie 3 waar staalslabs met behulp van hoge drukreinigers van hun oxidehuid worden ontdaan.
De ijzerschilfertjes 1 die zich in het reinigingswater in suspensie bevinden, bezitten een granulometrie gaande van grove deeltjes met enkele millimeter doorsnede tot zeer fijne deeltjes met slechts enkele micrometer doorsnede. Zowel de fijne deeltjes als de grove deeltjes zijn ferromagnetisch van aard. Het magnetische aantrekkingscoefficient hangt nochtans van de samenstelling van het ijzeroxide af, zoals blijkt uit de volgende tabel :
Verbinding Aantrekkingscoefficient
Ijzer (referentie) 100
Magnetiet Fe 40. 18
Hematiet Fie"03 1. 32
De uitvinding stelt een zuiveringsmethode voor die alle oxidedeeltjes uit het water, ongeacht hun grootte, dit in tegenstelling tot de bezinking, waarbij
<Desc/Clms Page number 6>
steeds een gedeelte van zeer fijne ijzeroxidedeeltjes in het water achterblijven.
Een onverwacht voordeel van het procédé bestaat erin dat de grove delen met hoge magnetische susceptibiliteit de magnetisch veld gradienten beinvloeden en de magnetische aantrekkingskracht op de fijne deeltjes verhogen.
Hierdoor wordt het mogelijk het ijzeroxide volledig uit het reinigingswater te verwijderen. Het procédé levert helder water dat aan voorgeschreven normen beantwoordt.
Voorbeeld 1
De debieten die moeten worden behandeld zijn van de grootorde van duizenden m3 per uur. Uitgaande van de in de siderurgie bestaande installaties wordt een werkwijze in twee stappen voorgesteld, om het aanwezige ijzeroxide uit het reinigingswater volledig te verwijderen : 10 Opvang van het verontreinigd water afkomstig uit een mechanische oppervlaktereiniging 3 voor staalslabs in een of meerdere bezinkingsbekkens 4. Door natuurlijke decantatie, eventueel met behulp van polyelektrolyten ter bevordering van de decantatie, wordt een scheiding bekomen tussen een bovendrijvende olielaag, een propere waterfaze en het bezonken ijzeroxide. De olielaag wordt afgeskimd en apart behandeld, zoals reeds algemeen bekend.
Ongeveer 90 % van het water wordt door bezinking van het ijzeroxide ontdaan en wordt de verder te behandelen waterstroom verbonden aan het slib 5 beperkt tot maximaal 10 % van het totaaldebiet. De waterfaze 6 krijgt voldoende tijd om uit te klaren, zodat al het ijzeroxide eruit verwijderd is.
20 Het ingedikte ijzeroxideslib 5 dat nog meer dan 30 gew.-% water bevat, wordt uit het bezinkingsbekken 4
<Desc/Clms Page number 7>
gepompt en in een natte magnetische separator 6 behandeld. Een magnetisch veld van 100 tot 50. 000 Oersted (8. 103 tot 40. 105 At/rn) trekt alle ijzeroxidedeeltjes samen tegen een deel van de separatoren. Door de magnetische aantrekkingskracht die tot vijf maal hoger kan liggen dan de zwaartekracht wordt het slib 5 ontwaterd. Het watergehalte van het magnetisch afgescheiden residu 7 wordt naar 15 gew.-% herleid. Het procédé laat toe voorgeschreven vereiste opgelegd aan zowel het reinigingswater als het afgescheiden ijzeroxide residu 7 te bereiken en bijvoorbeeld het teruggewonnen ijzeroxide residu 7 in de hoogoven als grondstof voor de ruwijzerproductie te gebruiken.
Volgens de uitvinding zuivert men ten minste een deel van een verontreinigde waterstroom, bij voorbeeld het ingedikte slib, door het aanwezige ijzeroxide volledig van het reinigingswater te scheiden met behulp van een magnetisch veld, bij voorkeur met behulp van natte magnetische separatoren.
In een bijzondere uitvoeringsvorm kan de natte magnetische separator een der volgende reeds bekende apparaten zijn : - een magnetische separator met statische magneet-
EMI7.1
luchtspleet van het type IRSID-FORRER (figuur 3) - trommelseparator (figuur 4) ;- een schijfseparator (figuur 5) ; - een transportbandseparator (figuur 6).
Volgens een bijzonderheid van de uitvinding wordt het reinigingswater, na verwijdering van het ijzeroxide herbruikt, om opnieuw de staalslabs onder hoge druk af te spuiten zonder dat verhoogde slijtage op de mondstukken van de hoge drukreinigers optreedt.
Tijdens het proces van het gloeien. in de doorstootoven worden de staalslabs oppervlakkig
<Desc/Clms Page number 8>
geoxideerd. De oxidatielaag die bij de heersende temperatuur ontstaat (theoretisch boven ca. 400 C) bestaat vooral uit magnetiet, met als structuurformule Fe. Magnetiet is het enige ijzeroxide met ferromagnetische eigenschappen. Het is op deze eigenschap dat wordt gesteund om het oxide uit het reinigingswater te verwijderen.
De magnetische separatie die gebeurt op het ingedikte ijzeroxideslib is kwantitatief en dus perfect : het magnetische veld van de separator scheidt alle ijzeroxidedeeltjes uit het water, ongeacht hun grootte.
Dit in tegenstelling tot gravitaire decantatie, waarbij steeds een gedeelte van het zeer fijne oxide in het water achterblijft.
Het afgescheiden ijzeroxide is relatief droog.
Met een watergehalte kleiner dan 15 gew.-% is de ijzeroxidemassa niet kleverig. Hierdoor kan het ijzeroxide eventueel gemakkelijk verder ontwaterd worden vooraleer recyclage ervan als grondstof voor de ruwijzerproductie in de hoogoven.
Voorbeeld 2
In het geval geen bezinkingsbekken wordt ingeschakeld als eerste stap in het proces, kan de totale waterstroom in principe rechtstreeks worden behandeld met behulp van magnetische separatoren 6. Dit is echter economisch interessant wanneer de debieten kleiner zijn dat 100 m3 per uur (figuur 2).
<Desc / Clms Page number 1>
METHOD FOR REMOVING IRON OXIDE FROM A WATER STREAM FROM A SURFACE CLEANING OF STEEL SLABS. the present invention relates to a method for removing iron oxide from a water stream in a steel producing industry.
It is mainly used in the steel industry, in particular in the purification of cleaning water from surface cleaning of steel slabs.
During the steel production process, the cast steel slabs are annealed in a blow-through furnace to render the mechanical properties of the steel suitable for subsequent hot rolling.
However, due to the annealing process in the jet furnaces, a relatively thick iron oxide skin is formed on the surface of the slabs. Since this oxide skin adversely affects the quality of the steel sheet rolled from the slab, it is removed after the annealing process in the blow-through furnaces and before the hot rolling process by spraying with water at very high pressure.
As a result, the cleaning water is contaminated with the iron oxide chips that have been sprayed off, the granulometry of which ranges from relatively coarse particles with a diameter of a few millimeters to very fine particles with a diameter of only a few micrometers. Closed process flows are also intended in metallurgy.
Therefore, the aim is to purify the contaminated spray water by separating the iron oxide flakes, and to return both to the steel production process. In order for the cleaning water, after removal of the iron oxide, to be reused, to spray off the steel slabs under high pressure, all iron oxide flakes, even the very fine particles thereof, must be completely removed. After all, iron oxide is very
<Desc / Clms Page number 2>
abrasive and it causes tremendous wear on the nozzles of the high pressure cleaners used for the surface cleaning of the steel slabs. The cleaning water is also loaded with oil during the preparation of the steel slabs.
It must also be removed as otherwise an accumulation will occur. The flow rates of the cleaning water to be treated are very high and generally amount to several thousands of m3 per hour.
Nowadays, the method of separating the oil on the one hand and the iron oxide on the other from the cleaning water relies on gravity decantation. The contaminated water is collected in large settling basins, where on the one hand the supernatant oil layer is skimmed off, and on the other hand the iron oxide deposits on the bottom of the settling tank. Polyelectrolytes are optionally added to improve decantation. The clear water phase is not always completely free of iron oxide despite the hours of settling. After settling, part of the fine iron oxide sludge remains in suspension in the water, as a result of which the water flow is not sufficiently purified.
The settled iron oxide is pumped out of the settling basins by means of submersible pumps and then collected in a separate basin. In this separate basin an accumulation of the separated iron oxide with a water content of more than 50% by weight of water t is obtained. o. v. the total weight. Due to its content of fine particles and its flaky structure due to the polyelectrolyte addition, the thickened iron oxide sludge cannot be dewatered enough to be fed into a blast furnace.
Assuming installations in steel industry equipped with settling basins, approx
<Desc / Clms Page number 3>
90% by weight of the water is depleted of iron oxide by settling and only 10% by weight of water that is drained with the thickened sludge remains to separate from the iron oxide.
The present invention has the dual aim of completely removing the iron oxide from the cleaning water of a surface cleaning in the steel industry, so that the clear water meets the required standards and the thickened iron oxide sludge containing more than 30% by weight of water to a water content of at most Dewatering 15% by weight, so that it can be fed into the blast furnace as raw material for pig iron production.
This is achieved according to the invention by completely purifying at least a part of a contaminated water flow of the iron oxide present by separating the cleaning water from the iron oxide sludge by means of a magnetic field, preferably using wet magnetic separators.
Wet magnetic drum separators used in ore processing are described in the book "Magnetic Methods for the Treatment of Minerals", 1987, ELSEVIER: Amsterdam NL, pp. 201-203 of J. SVOBODA. They mainly serve for sorting ferromagnetic ores from a water stream or sludge. But until now, no one has thought of using these devices in a water treatment plant, in particular as an alternative separation method to replace a settling basin or ready filtration, to completely remove the iron oxide present from a water stream or a thickened iron oxide sludge, or from another angle of view seen, to dewater the iron oxide sludge from clear water.
In a special embodiment, the wet magnetic separator can be one of the following already known
<Desc / Clms Page number 4>
devices are: - a magnetic separator with static magnetic air gap of the type IRSID-FORRER; a drum separator; a disk separator;
EMI4.1
one described in IEEE Transactions on magnetics, vol. 17, n 6,
November 1981, New York US, pages 3299-3301.
According to a special feature of the invention, the cleaning water, after removal of the iron oxide, is reused to spray off the steel slabs again under high pressure without increased wear on the nozzles of the high-pressure cleaners.
These and other features and peculiarities of the method and purification plant according to the invention are underlined in the following precise description which refers to the accompanying drawings, which schematically and non-limitingly illustrate a possible implementation of the method and plant according to the invention.
These drawings are: - figure 1: a block diagram of a first embodiment of the method according to the invention; Figure 2: a block diagram of an alternative embodiment of the method according to the invention; - liquidator 3: a side view of a wet magnetic drum separator;
<Desc / Clms Page number 5>
- liquidation 4: a transverse section of an IRSID
FORRER separator; figure 5: a side view of a disc separator, and - figure 6: a side view of a conveyor belt separator.
In these figures, like reference characters refer to like or like elements.
As shown in figure 1, the method according to the invention aims to completely remove all iron oxide flakes 1 and microparticles from a water flow 2 from a mechanical clean-up installation 3 where steel slabs are stripped of their oxide skin with the aid of high-pressure cleaners.
The iron chips 1 which are in suspension in the cleaning water have a granulometry ranging from coarse particles with a few millimeters in diameter to very fine particles with only a few micrometers in diameter. Both the fine particles and the coarse particles are ferromagnetic in nature. However, the magnetic attraction coefficient depends on the composition of the iron oxide, as shown in the following table:
Connection Attraction coefficient
Iron (reference) 100
Magnetite Fe 40. 18
Hematite Fie "03 1. 32
The invention proposes a purification method that removes all oxide particles from the water, regardless of their size, in contrast to the sedimentation, where
<Desc / Clms Page number 6>
part of very fine iron oxide particles always remain in the water.
An unexpected advantage of the process is that the coarse particles with high magnetic susceptibility influence the magnetic field gradients and increase the magnetic attraction to the fine particles.
This makes it possible to completely remove the iron oxide from the cleaning water. The process provides clear water that meets prescribed standards.
Example 1
The flow rates to be treated are of the order of thousands of m3 per hour. Based on the installations existing in ironworks, a two-step method is proposed to completely remove the iron oxide present from the cleaning water: 10 Collection of the contaminated water from a mechanical surface cleaning 3 for steel slabs in one or more settling basins 4. By natural decantation, possibly with the aid of polyelectrolytes to promote the decantation, a separation is obtained between a supernatant oil layer, a clean water phase and the settled iron oxide. The oil layer is skimmed off and treated separately, as is already generally known.
About 90% of the water is removed from the iron oxide by settling and the water flow to be further treated connected to the sludge 5 is limited to a maximum of 10% of the total flow rate. The water phase 6 is given sufficient time to clarify, so that all the iron oxide is removed.
20 The thickened iron oxide sludge 5, which still contains more than 30% by weight of water, is removed from the settling basin 4
<Desc / Clms Page number 7>
pumped and treated in a wet magnetic separator 6. A magnetic field of 100 to 50,000 Oersted (8.13 to 40.105 At / rn) contracts all iron oxide particles against some of the separators. Sludge 5 is dewatered due to the magnetic attraction which can be up to five times higher than gravity. The water content of the magnetically separated residue 7 is reduced to 15% by weight. The process makes it possible to achieve the prescribed requirement imposed on both the cleaning water and the separated iron oxide residue 7 and, for example, use the recovered iron oxide residue 7 in the blast furnace as raw material for the pig iron production.
According to the invention, at least a part of a contaminated water flow, for example the thickened sludge, is purified by completely separating the iron oxide present from the cleaning water by means of a magnetic field, preferably by means of wet magnetic separators.
In a special embodiment, the wet magnetic separator can be one of the following already known devices: - a magnetic separator with a static magnet -
EMI7.1
IRSID-FORRER air gap (figure 3) - drum separator (figure 4) - a disc separator (figure 5); - a conveyor belt separator (figure 6).
According to a special feature of the invention, the cleaning water, after removal of the iron oxide, is reused to spray off the steel slabs again under high pressure without increased wear on the nozzles of the high pressure cleaners.
In the process of annealing. the steel slabs become superficial in the blow-through furnaces
<Desc / Clms Page number 8>
oxidized. The oxidation layer that arises at the prevailing temperature (theoretically above approx. 400 C) mainly consists of magnetite, with the structural formula Fe. Magnetite is the only iron oxide with ferromagnetic properties. It is on this property that it is relied on to remove the oxide from the cleaning water.
The magnetic separation that occurs on the thickened iron oxide sludge is quantitative and therefore perfect: the magnetic field of the separator separates all iron oxide particles from the water, regardless of their size.
This is in contrast to gravity decantation, in which part of the very fine oxide always remains in the water.
The separated iron oxide is relatively dry.
With a water content of less than 15% by weight, the iron oxide mass is not tacky. This makes it possible to easily dehydrate the iron oxide further before recycling it as a raw material for pig iron production in the blast furnace.
Example 2
In case no settling basin is switched on as the first step in the process, the total water flow can in principle be treated directly using magnetic separators 6. However, this is economically interesting when the flow rates are less than 100 m3 per hour (figure 2).