<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).