KR102509856B1 - 폐수로부터 밀 스케일을 분리하는 방법 - Google Patents

폐수로부터 밀 스케일을 분리하는 방법 Download PDF

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Abstract

열간 압연기로부터 밀 스케일을 수집하는 방법이 제공된다. 열간 압연기는 수로를 포함한다. 상기 방법은 폐수 중 밀 스케일 입자들을 이송하는 단계, 열간 압연기의 수로에서 폐수를 회수하는 단계 및 분리기를 사용하여 폐수로부터 밀 스케일 입자들을 분리하는 단계를 포함한다. 열간 압연기 및 열간 압연기를 개조하는 방법이 또한 제공된다.

Description

폐수로부터 밀 스케일을 분리하는 방법
본 발명은 일반적으로 열간 압연기들 또는 기본 산소로들 ("BOF") 에서 폐수로부터 밀 스케일을 분리하는 것에 관한 것이다.
연속 편향 분리 (continuous deflective separation, 이하, "CDS") 는 유동하는 유체 스트림으로부터 고형물들 또는 미립자 물질과 같은 오염물들을 분리하기 위한 여과 방법이다. CDS 유닛들은 빗물 처리에 가장 많이 사용되는 장치들이다. CDS 유닛들은 상단 섹션에 스크린을 포함하고 하단 섹션에는 섬프를 포함한다. CDS 유닛들은 유체 스트림 유입을 분리실로 편향시킨다. 스크린은 오염 물질들을 제거하고 유체가 스트림으로 되돌아 갈 수 있도록 한다. 떠다니는 고형물들은 분리실에서 계속 움직이므로 스크린을 막지 않는다. 무거운 고형물들은 분리실의 섬프 바닥에 내려 앉는다.
미국 특허 제 7,297,266 호는 스크린 장치를 사용하여 유체 스트림으로부터 입자들을 분리하는 것을 공개적으로 개시하고 있다. 스크린은 유체 스트림이 탱크의 저장실로부터 탱크 출구로 통과함에 따라 유체 스트림으로부터 비교적 큰 미립자들을 여과한다. 스크린은 바람직하게는 탱크의 유지 섹션 내의 유체 유동의 원활함을 돕기 위해 전환기(diverter)의 형상과 실질적으로 일치하도록 형성된다.
미국 특허 제 7,465,391 호는 연속적인 편향 분리를 사용하여 액체 스트림으로부터 고형 물질을 분리하는 장치를 공개적으로 개시하고 있다. 상기 장치는 실질적으로 수직인 종축을 갖도록 배향된 내부 공간을 둘러싸는 원통형 분리 패널을 포함한다.
열간 압연기들은 철강 산업에서 공지되어 있다.
기본 산소로 ("BOF") 또한 철강 산업에서 공지되어 있다.
본 발명은 열간 압연기 또는 기본 산소로 내에서 수로(flume)으로부터 밀 스케일을 회수하여 오일 오염이 적은 밀 스케일을 회수하는 것을 제공한다.
본 발명은 열간 압연기 또는 기본 산소로에서 밀 스케일을 수집하는 방법으로서, 밀 스케일 입자들을 폐수 내에서 이송하는 단계, 열간 압연기 또는 기본 산소로의 수로로부터 폐수를 회수하는 단계, 분리기를 사용하여 폐수로부터 밀 스케일 입자들을 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명은 강 슬래브를 재가열하기 위한 재가열로와, 재가열로의 하류에서 강 슬래브를 처리하기 위한 적어도 하나의 스탠드와, 밀 스케일 입자들과 폐수를 이송하는 적어도 하나의 스탠드에 연결된 수로와, 수로 내의 폐수로부터 밀 스케일 입자들을 분리하기 위한 분리기를 포함한다.
본 발명은 또한 분리기를 포함하는 기본 산소로를 제공할 수 있다. 분리기는 탈수 장치에 직접 연결될 수 있다.
본 발명은 또한 분리기들을 사용하여 폐수로부터 밀 스케일 입자들을 분리하는 것을 제공하고, 바람직하게는 밀 스케일을 수집하기 위해 그릿(grit) 분리기들 또는 연속 편향 분리 분리기들을 사용하여 제공한다.
본 발명은 추가로 분리기를 상기 수로에 배치하는 것을 포함하는 압연기의 개조 방법을 제공한다. 기본 산소로는 또한 분리기를 새로 장착할 수 있다.
상기 방법은 또한 다음 특징들 중 임의의 것을 단독으로 또는 조합하여 포함 할 수 있다 :
밀 스케일 입자들을 수집하는 단계;
수집된 밀 스케일을 세척하는 단계;
수집된 밀 스케일을 탈수시키는 단계;
폐수는 수로에서 난기류 또는 고속으로 주행하는 특징;
분리기는 재가열로, 스케일 브레이커, 조압연(roughing) 스탠드, 냉각 스탠드 또는 마무리(finishing) 스탠드의 하류에 제공되는 특징;
분리기는 수로에 위치하는 특징;
분리기는 피트의 상류에 위치하는 특징;
열간 압연기의 하류로 잔류 폐수를 배향시키는 단계; 및
잔류 폐수는 피트로 보내지는 특징.
열간 압연기는 또한 다음 특징들 중 임의의 것을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다 :
수로의 하류 피트;
적어도 하나의 스탠드는 스케일 브레이커, 조압연 스탠드, 냉각 스탠드, 마무리 스탠드, 냉각 및 런아웃(run out) 테이블 또는 코일러인 특징;
분리기의 하류의 세척 장치; 및
분리기 하류의 탈수 장치.
본 발명의 바람직한 실시예는 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 분리기들을 포함하는 열간 압연기의 개략도를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 분리기들을 포함하는 열간 압연기의 다른 개략도를 도시한다.
도 3 내지 도 6 은 본 발명에 따른 연속 편향 분리 분리기 및 유동 패턴을 도시한다.
도 7 내지 도 9 는 본 발명에 따른 그릿 분리기의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 10 및 도 11 은 본 발명에 따른 그릿 분리기를 포함하는 기본 산소로들의 바람직한 실시예들을 도시한다.
제강 공정에서 사용되는 기본 산소로들 ("BOF") 은 필터 케이크 및 스파크 박스 슬러리를 포함하는 부산물들을 발생시킨다. 필터 케이크는 일반적으로 매립지로 보내진다. 스파크 박스 슬러리는 자주 운송된다.
또한, 열간 압연기들은 슬래브들, 잉곳들, 빌렛들 및/또는 블룸들 또는 임의의 다른 긴 탄소 제품을 포함할 수 있는 강 반제품들로부터 강 완성된 제품을 생산한다. 열간 압연기는 강 반제품들 (이 예에서는 슬래브들) 을 재가열하고 슬래브들을 압연하여 슬래브들이 길고 얇은 상태가 되도록 한 다음 하류 처리를 위해 강판들의 길이를 감는다. 이 공정에서 고형 폐기물이 생성된다. 이 폐기물은 그릿이나 밀 스케일로도 알려진 필터 케이크 및 스파크 박스 슬러리 외에 완제품들의 부산물이다. 밀 스케일에는 철이 풍부하며, 예를 들어 전형적으로 70 중량% 이상의 철을 함유하고 있다. 밀 스케일은 오일, 그리스 또는 다른 이물질(tramp)로 오염되지 않으면 탁월한 철 자원이 될 수 있다. 그러나, 압연기에서의 높은 오일 농도는 열간 압연기들에서 압연기를 재활용하는데 있어 큰 장애물이다. 기름진 밀 스케일은 휘발성 유기 화합물 (이하 "VOC") 배출 위반들을 유발할 수 있으며 소결 및 고로 제철에 사용할 수 없다. 기름진 밀 스케일은 장비 고장과 백하우스 화재들을 유발할 수 있다. 기름진 밀 스케일은 종종 값 비싼 매립지들에서 처리된다. 현재 시장 상황에 따르면, 깨끗한 밀 스케일의 가격은 기름진 밀 스케일의 가격보다 20 달러/톤 만큼 더 높다. 깨끗한 밀 스케일은 제철 및 제강 공정에서 연탄처리되어 사용될 수 있다. 그릿 또는 밀 스케일을 재활용 하여 이익을 얻을 수 있다. 결과적으로, BOF 폐수로부터 그릿을 분리하는 비용 효율적인 기술을 개발하는 것이 바람직하다.
밀 스케일은 슬래브 표면에 형성되는 산화된 철층이다. 밀 스케일은 1 차 스케일 및 2 차 스케일의 두 가지 유형들이 있다. 1 차 밀 스케일은 재가열로들에서 형성되는 반면, 2 차 밀 스케일은 재가열로들의 하류 (예 : 조압연 및 마무리 밀들) 에 형성된다. 약 1200 ℃ 인 재가열로들의 온도로 인해 존재하는 임의의 오일이 즉시 연소되기 때문에 1 차 스케일은 일반적으로 깨끗하고 오일이 없다. 대부분의 밀 스케일은 재가열로들에서 형성된 1 차 스케일이다.
강 표면에 형성된 스케일 층의 두께 또는 질량은 시간에 따라 변한다:
Figure 112018021472324-pct00001
여기서, △m 은 강 표면 상에 형성된 밀 스케일 층들의 총 질량, A 는 가스 분위기에 관련된 온도-독립 계수, T는 온도, E 는 활성화 에너지, R 은 가스상수, t 는 경과된 시간이다.
열간 압연기들에서, 강 슬래브들은 재가열로들에서 재가열되고 열간 압연 트레인들을 통해 스케일 제거 유닛들로 이송된다. 스케일 제거 장치는 가압된 물로 슬래브들에서 1 차 스케일을 제거한다. 스프레이 헤더들은 슬래브들에 1500 psi 의 가압수를 뿌릴 수 있다. 하류 스케일 브레이커 롤러는 남아있는 모든 스케일을 깨는데 사용될 수 있다. 스윕 스프레이들은 표면에 남아있는 임의의 다른 느슨한 스케일을 제거하는데 사용될 수 있다.
슬래브들은 그 다음 조압연기들에 의해 압연되고, 절단된 후 다시 스케일 제거되어 2 차 스케일을 제거한다. 2 차 스케일은 슬래브가 노를 빠져 나간 후에, 예를 들어 조압연기에 있는 시간 동안에, 다시 생성된 스케일이다. 고압 수 제트 노즐은 조압연하는 동안 및 후에 슬래브들 표면에 있는 스케일을 세척한다. 슬래브들은 이어서 슬래브들의 두께를 원하는 게이지로 줄이는 마무리 밀을 통과한 후 슬래브들은 냉각되고 코일로 감기고 운송 준비가 된다.
오일 및 그리스는 열간 압연 공정 전체에 존재한다. 베어링은 그리스로 윤활되고 유압 기계들은 오일이 함유된 유체들로 작동한다. 작업 롤들은 또한 오일 함유 윤활제들로 윤활된다. 기계 및 밀 부품들에서 누출된 그리스 및 오일은 열간 압연 공정에서 사용되는 냉각수로 유입되어 기름진 폐수가 된다. 이 기름진 폐수가 밀 스케일을 운반하면, 오일은 밀 스케일 입자들의 표면에 달라 붙어 코팅되어 밀 스케일을 오염시킨다. 오일은 0.15 중량% 보다 많은 양으로 존재할 수 있다.
그릿 또는 밀 스케일을 오일로부터 분리할 수 있어야 한다. 그릿 또는 분쇄 스케일의 분리는 기름진 슬러지 생성 감소로 인한 열간 강 밀 폐수 처리 비용 및 매립 비용을 절감할 수 있다. 분리는 또한 BOF 폐수 처리 비용을 줄이고 BOF 그릿은 재활용되어 이익을 낼 수 있다.
가능한 해결책들은 공정 전 분리, 공정 후 분리 및 공정 중 분리를 포함한다. 공정 전 분리에는 열간 압연 공정에서 오일을 제거하거나 오일이 폐수로 들어가는 것을 방지하는 것이 포함된다. 공정 후 분리에는 열적 탈유, 용매 추출 또는 강력한 세척에 의한 슬러지 및 기름진 밀 스케일로부터 제거한 오일이 포함된다. 공정 중 분리에는 폐수가 고속으로 수로로 흐르는 동안 오일 및 폐수에서 밀 스케일 입자들을 분리하는 것이 포함된다.
통상적인 관행은 오일이 밀 스케일 입자들을 코팅하는 3 가지 가능성을 제공한다 : (1) 피트들에서 오일과 밀 스케일 사이의 카운터 이동; (2) 기름진 물 표면들에 걸쳐 가라 앉은 밀 스케일을 파내기; 및 (3) 기름진 이물질들.
공정 중 분리는 통상적인 관행에 비해 장점을 포함한다. 본 발명자들은 밀 스케일 입자들이 수로들의 난류 물중에서 오일로 피복되는 것을 방지한다는 것을 발견했다. 결과적으로, 수로의 물이 고속으로 움직이는 동안 수로의 물에서 밀 스케일이 직접 수집된다면, 밀 스케일은 청결하고 재생가능할 것이다. 따라서 공정 중 분리 과정에서 수로들로부터 깨끗한 밀 스케일을 추출하는 것이 바람직하다. 수로물의 초과 에너지가 사용되므로 밀 스케일을 오일과 분리하기 위해 추가 에너지가 필요하지 않다. 또한 추가 환경 보호 조치들이 필요하지 않다.
발명자들은 폐수가 다음 식에 의해 높은 속도로 수로에서 이동하는 동안 "공정 중"의 오일 및 폐수로부터 밀 스케일 입자들을 분리할 수 있다는 것을 발견했다 :
Figure 112018021472324-pct00002
여기서, c 는 수집된 밀 스케일에서의 오일 농도 (%wt), h (g/㎟.s) 는 폐수의 온도 및 화학 물질에 관련된 계수, u 는 스케일을 수집하기 전의 폐수 중의 오일 함량 (%), τ 는 스케일을 수집하기 전에 스케일 입자와 유적 사이의 접촉 시간 (s), d (㎜) 및 p (g/㎣) 는 수집된 스케일의 크기와 밀도이다.
제 1 실시예에서, 수로의 물로부터 수집된 스케일은 스케일이 피트로부터 수집되는 종래의 방법들에 의해 수집된 스케일보다 깨끗하다. 박스 1 은 중앙 수로에 연결된 피트를 나타낸다. 박스 2 는 북쪽 수로에 연결된 피트를 나타내고 박스 3 은 남쪽 수로에 연결된 피트를 나타낸다. 수로들로부터 밀 스케일에서의 오일 농도는 박스 1 ~ 박스 3 으로 나타낸 피트들에서 수집한 스케일보다 약 10 배 낮다.
Figure 112018021472324-pct00003
본 발명자들은 또한 밀 스케일의 회수를 위한 수로들에서 분리기들의 위치가 중요하다는 것을 발견했다. 분리기들을 소스에 더 가깝게 위치시킴으로써 오일 함량이 충분히 낮은, 예를 들어 0.15 중량% 미만의 밀 스케일을 수집할 수 있다. 이 공정을 실행하기 위해서는 매우 효율적이고 경제적인 분리기들을 사용해야 한다. 이러한 분리기들은 예를 들어 그릿 분리기들 또는 CDS 분리기들일 수 있지만, 다른 유형의 분리기들 또한 사용될 수 있다.
분리기들은 효과적이고 저렴하며 간단해야 한다. 분리기는 고속 수로의 물로부터 밀 스케일 입자들을 포획할 수 있어야 하고 오일은 포획된 밀 스케일을 오염시키지 않아야 한다. 분리기는 임의의 추가적인 환경 문제들 또는 우려들을 불러 일으키지 않아야 한다.
그릿 분리기가 바람직할 수 있다. 예를 들어, International Hydro 사의 HeadCell® 그릿과 샌드 분리기가 선호될 수 있다. 이 분리기는 수로들로부터 폐수를 받아 그릿 또는 밀 스케일 및 휘발성 고형물들에서 폐수를 분리한다. 그릿이 그 다음에 세척되고 탈수된다. 그릿 분리기는 폐수와 오일에서 밀 스케일을 분리한다. 깨끗한 밀 스케일은 탈수되어 깨끗한 밀 스케일을 내부적으로 사용하거나 판매할 수 있다. 그런 다음 폐수는 오일과 잔류 흐름을 기존의 피트 및 폐수 처리 시스템으로 보낸다.
제 2 실시예에서, 기름진 밀 스케일을 깨끗한 난류의 물로 세척하였다. 혼합물을 5 분 동안 강하게 교반하였다. 스케일을 20 분 동안 침전시켰다. 물을 쏟아 내고 오일에 대하여 스케일을 분석하였다. 깨끗한 난류의 물이 스케일에서 오일을 제거하였다.
Figure 112018021472324-pct00004
제 3 실시예에서는 제 1 피트의 진입 지점에 스캘퍼(scalper) 머신을 설치하였다. 폐수는 고속으로 유입된다. 스캘퍼는 폐수에서 스케일을 뽑아 내고 스케일을 컨베이어에 쏟아 붓는다. 스캘퍼 피트 스케일은 약 30,000 NT/년 를 생산하고 오일 함량은 0.05 % 미만이며 피트 스케일은 0.4 중량% 의 오일 함량을 가지며 약 10,000 NT/년 를 생산한다. 스캘퍼 피트 스케일과 피트 스케일의 혼합물은 0.18 중량% 오일 함량을 나타냈다. 깨끗한 밀 스케일을 회수하는 능력은 기름진 밀 스케일 및 매립지들과 관련된 비용을 줄인다.
도 1 은 본 발명에 따른 열간 압연기 (100) 를 도시한다. 슬래브 (110) 는 원하는 온도, 예를 들어 1200 ℃ 까지 재가열하기 위해 재가열로들 (10) 로 진입한다. 슬래브들은 그 다음에 스케일 제거를 위해 1 차 스케일 브레이커 스탠드들 (12) 로 이송된다. 슬래브 (110) 는 냉각 스탠드들 (18) 및 코일러들 (20) 에 도달하기 전에 조압연 스탠드들 (14) 로 이어지고 마무리 스탠드 (16) 위로 계속된다. 감긴 강은 추가 가공을 위해 보내진다. 예를 들어, 감긴 강은 냉각 롤러들, 피클러들(picklers) 또는 다른 시설로 운송될 수 있다.
플랜트 재활용 수 (120) 는 슬래브들 (110) 를 세척 및 제거하기 위해 사용된다. 플랜트 재활용 수 (120) 는 또한 로딩 롤들 및 다른 압연기 구성품들을 냉각 및 보호하는데 사용된다. 슬래브를 스케일 제거하기 위해 사용하는 경우 플랜트 재활용 수 유량은 분당 20,000 에서 40,000 갤런의 범위일 수 있으며 압축된 물은 초당 3 ~ 5 피트의 비율로 스케일을 날려버릴 수 있다. 플랜트 재활용 수 및 스케일은 수로들 (30, 32, 34, 36) 을 통해 스케일 피트들 (22, 24, 26, 28) 에 각각 운반되어 스케일이 물 (120) 로부터 분리되어 스케일을 수집할 수 있게 한다.
피트들 (22, 24, 26, 28) 은 수로들 (30, 32, 34, 36) 과 비교할 때 매우 넓기 때문에 물 속도가 감소하고 수로 내의 성분이 침전한다. 오일은 상단으로 올라 가고 스케일은 바닥으로 내려간다. 통상적으로, 스케일은 그 다음에 피트들로부터 회수된다. 오일로 스케일을 오염시키지 않고 스케일을 회수하려면 주의를 기울여야 한다.
본 발명에 따르면, 스케일이 피트들 (22, 24, 26, 28) 에 도달하기 전에 수로들 (30, 32, 34, 36) 로부터 스케일이 수집될 수 있다. 본 발명자들은 물이 흐르는 동안 수로들에서 스케일을 직접 수집하는 것이 더 깨끗한 스케일을 수집한다는 것을 발견했다. 본 발명자들은 또한 가능한 한 스케일의 형성 소스에 가까운 스케일을 수집하는 것이 보다 깨끗한 스케일을 수집한다는 것을 발견했다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 수로들 (30, 32, 34, 36) 에 연결된 분리기들 (40, 42, 44, 46) 은 스케일을 수집하는데 사용된다. 분리기들은 알려져 있으며 빗물 처리에 사용된다. 분리기들은 고형 물질에서 액체를 분리한다. International Hydro 사의 HeadCell® Grit 분리기들이 바람직하다.
도 2 는 열간 압연기 (101) 의 다른 개략도를 도시하는데, 열간 압연기 (101) 는 열간 압연기 작동 중에 "공정 중"의 스케일을 수집하는데 사용되는 수로들 (30, 32, 34, 36) 에 연결된 분리기들 (40, 42, 44, 46) 을 포함한다. 도 1에서 사용된 동일한 도면 부호들은 유사한 구성품들을 나타내기 위해 사용된다.
그릿 분리기들 및 "CDS" 분리기들은 빗물의 광범위한 흐름 및 조건들을 처리한다. 이러한 기술들은 편향 스크리닝/여과, 소용돌이 농도, 확산 정착 및 배플을 포함하여 매우 작은 풋 프린트로 빗물에서 오염 물질들을 제거하기 위해 여러 가지 기본 정화 처리 공정들을 사용한다.
또한, 도 3 내지 도 6 은 분리기 (40), 예를 들어 CDS 분리기 및 유동 패턴을 도시한다. 폐수는 유입구 (202) 를 통해 접선 방향으로 편향 분리 챔버 (204) 로 진입하고, 다수의 유입구들 (202) 이 제공될 수 있다. 입구 (202) 는, 섬프 (208) 위에 위치되고 분리 슬랩 (210) 에 의해 분리되는 원통 스크린 (206) 위에 위치된다.
흐름은 스테인리스 강 스크린 (206) 의 원주를 따라 매끄럽게 도입된다. 균형잡힌 한 세트의 유압들이 분리 챔버 (204) 에서 생성되고 강 스크린 표면 (206) 을 가로 질러 연속적인 유동들을 제공하여 구멍들의 막힘을 방지하고, 연속 편향 분리 및 소용돌이 농도 분리를 통해 고형물들을 분리하는데 필요한 유압 연대를 수립한다.
스크린들 (206) 은 고형 물질을 분리하고 섬프들 (208) 은 분리실 (204) 아래에 성막 재료의 저장을 수용한다. 연속적인 편향 분리 공정은 분리실 (204) 의 중심에 저 에너지 무부하 영역 (203) 을 생성하고, 이는 전형적인 와류 분리 공정과 다르다. 단순 중력 기반 와류 시스템에서 회전 속도들은 유닛의 중심에 가깝게 증가한다. CDS 유닛의 정지 구역은 동일한 풋 프린트에서 간단한 침전조를 사용하여 얻을 수 있는 것 보다 훨씬 넓은 유속 범위에서 미세 입자들의 효과적인 침전을 가능하게 한다. 전환된 처리 흐름 내의 입자들은 편향 스크리닝 챔버 (204) 에 의해 유지되고 유닛의 중심에서 감소하는 원형 운동으로 유지된다. 고밀도 입자들 (비중 > 1) 은 궁극적으로 분리실 (204) 아래에 위치한 섬프 (208) 에 침전된다. 섬프 (208) 는 분리 챔버의 바닥에서 분리 슬래브 (210) 에 의해 분리실 (204) 로부터 격리되어 있고, 이는 유압 전단 평면을 형성하고 스코어링 (scouring) 의 영향을 최소화한다. 섬프 (208) 에서 포획된 오염 물질들은 포획된 오염 물질들의 스코어링 손실을 방지하는 유닛을 통과하는 고속 바이 패스로부터 격리된다.
밀 스케일 입자들은 챔버 (204) 내부의 플랜트 물 흐름 (120) 의 원형 운동에 의해 영향을 받아 입자들을 스크린 (206) 을 향해 외측으로 가압한다. 스크린 (206) 은 밀 스케일 입자들이 챔버 (204) 외부로 이동하는 것을 방지한다. 접선 방향 유입 (120) 은 분리실 (204) 내의 회전 운동을 유발하여 스크린 (206) 을 통한 반경 방향의 유속을 초과하도록 균형을 이룬다. 분리실 (204) 의 연속 운동은 입자들에 대한 접선 방향의 힘이 입자들을 회전 상태로 유지하고 스크린을 통한 유동에 의해 생성되는 반경 방향 힘보다 큰 것을 보장한다.
스크린 면 (206) 에서의 난류 경계층은 작은 입자들이 스크린 (206) 을 가로 지르는 것을 방해한다. 스크린 (206) 의 구성 및 배향은 입자들이 정지 구역 (정체된 코어) (203) 이 존재하는 스크린 챔버의 중심쪽으로 편향되도록 한다. 난류 경계층 (205) 에 의해 생성된 이 임피던스 및 편향력은 차폐된 분리실 (204) 내에 포위된 비말 동반된 입자들에 가해지는 원심력들을 극복하는 것을 돕는다. 이 난류 경계층과 편향력은 CDS 시스템이 고전적인 매끄러운 벽면의 소용돌이 농축기들과 비교하여 입자들을 보다 효과적으로 유지한다. 이와 비교하여 중력 기반의 매끄러운 벽 소용돌이 농축기들은 주로 소용돌이 챔버에서 액체들과 고형물들을 분리하기 위해 토로이드 힘에 의존한다. 이러한 토로이드 힘들은 CDS 유닛 내에서 동등하거나 더 큰 크기로 존재한다.
처리된 물은 전체 스크린 원통 표면 영역 (206) 을 통해 이동한 다음 출구 (212) 를 통해 분리실 (204) 을 빠져 나간다. 이것은 매우 큰 유속 영역이며 매우 낮은 출구 속도들을 초래한다. 이 낮은 언더 플로우 속도는 CDS 고형물들 분리 공정의 분리 능력을 기본 매끄러운 원통 벽면의 와류 (vortexing) 유닛의 분리 능력 이상으로 크게 향상시킨다. 소용돌이 분리실 (204) 의 중심에 있는 정지 구역 (203) 이외에, 스크린의 뒤쪽의 환형 공간 (207) 에도 낮은 유속들이 발생한다. 분리 스크린 (206) 을 통과하는 유동은 크게 분산된다. 스크린 표면 (206) 을 환형 공간들 (207) 내로 가로 지른 후에, 유동은 입구 (202), 분리실 (204) 및 출구 (212) 속도들과 비교하여 매우 낮은 속도를 갖는다. 흐름 (120) 이 오일 배플 (214) 아래로 이동하고 유닛 (40) 을 나가기 전에 이 환상 공간 (207) 에서 정지 침전이 발생한다.
CDS 유닛의 분리실 내의 토로이드 유동 운동은 원형 유동 라인들로 도시된다 (도 5). 이러한 토로이드 유동힘들은 스크린면 (206) 에서의 수평 회전 유동에 수직이고 입자들이 CDS 처리실 (204) 의 중심 (203) 으로 이동하는 것을 돕고, 여기서 입자들은 후에 섬프 (208) 로 침전한다.
또한, 도 7 내지 도 9 는 그릿 분리기 (300) 인 분리기 (40) 를 사용하는 것을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 그릿 분리기 (300) 는 예를 들어 Hydro International 사의 HeadCell® 및 Hydro International 사의 GritSnail® and SpiraSnail® 를 포함하는 다른 관련된 가공 설비가 될 수 있다.
그릿 분리기들 (300) 은 예를 들어, 분리기들 (40, 42, 44, 46) (도 1) 를 참조하여, 수로들 (30, 32, 34, 36) 에 위치된다. 그릿 분리기 (300) 는 탈수 장치 (316) 와 함께 사용된다. 그릿 분리기 (300) 는 철 풍부 밀 스케일을 포함하는 폐수로부터 깨끗한 것을 포획하고 미세 그릿, 마멸물 및 고밀도 고형물들을 제거한다.
각 그릿 분리기 (300) 는 유입류 (그릿, 휘발성 고형물들, 오일 및 폐수) (302) 가 분리기 (300) 에 들어가는 변위 헤더 (310) 를 포함한다. 유입류 (302) 는 분배 헤더 (310) 를 통해 접선 방향으로 침전 트레이들 (308) 에 진입한다. 유입류 (302) 는 회전 유동 패턴을 설정하고 트레이들 (308) 의 표면 영역에서 그릿의 접촉을 최대화하는 상이한 트레이들 (308) 사이에서 균등하게 분할된다. 그릿 (303) 은 중력을 통해 분리기 (300) 의 하부에서 언더플로우 수집 섬프 (306) 로 떨어진다. 상기 그릿 제거된 유출물 (304) 은 챔버 (301) 의 벽 (312) 상에 위치한 위어 (weir) 를 통해 챔버를 떠난다. 상기 그릿 제거된 유출 폐수 (304) 는 폐수 처리 시스템에 의한 처리를 위해 피트들 (22, 24, 26, 28) (도 1) 로의 하류로 오일 및 다른 흐름을 운반한다.
분리된 그릿/밀 스케일 (303) 은 수집 섬프 (306) 를 통해 분리기 (300) 를 나가고 탈수 장치 (316) 로 보내어 탈수된다. 도 9 는 탈수 장치 (316) 를 도시한다. 탈수 장치에는 GritSnail® 및 SpiraSnail® 과 같은 Hydro International 사에서 제조한 장치가 포함될 수 있다. 탈수 장치 (316) 는 세척 장치 (314) 로부터 세척된 그릿을 수용하는 탱크 (318) 를 포함한다. 컨베이어 (326) 는 탱크 (318) 로부터 그릿 (330) 을 이동시킨다. 컨베이어는 세정 스프레이 바들 (322), 그릿 레벨러 (324), 테일 롤 린스 (tailroll rinse) (328) 및 모터 (320) 를 포함한다. 깨끗한 건조 그릿 (330') 은 탈수 장치 (316) 로부터 배출된다. 깨끗한 건조 그릿 (330') 은 내부적으로 사용되거나 오염된 또는 기름진 그릿보다 높은 가격들로 판매될 수 있다. 수로의 폐수에서 깨끗한 밀 스케일을 분리함으로써 깨끗한 밀 스케일을 생성하거나 내부에서 사용하거나 판매할 수 있다. 또한, 고형물이 피트들 및 폐수 처리 시스템으로 덜 이동하므로 처리 비용이 절감된다.
분리기들은 제강 폐수를 분리하기 위해 기본 산소로들에 포함될 수 있다. BOF에서, 분리기들 및 예를 들어, HeadCell® 분리기는 기존의 그릿 분리 장치를 대체하여 비용을 절감한다. HeadCell® 분리기는 탈수 장치에 직접 연결되므로 펌프가 필요 없다.
도 10 은 BOF (402) 및 완전한 습식 BOF 오프 가스 세척 시스템을 포함하는 BOF 시스템 (400) 을 도시한다. 이러한 종류의 시스템에서 BOF 오프 가스는 물로만 세척된다. 폐수의 그릿은 종종 디실터들 (desilters;410) 또는 하이드로 사이클론 (408) 을 통해 포획된다. 디실터들 및 하이드로 사이클론들의 문제점들은 효율이 낮고 탈수가 부족하다는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그릿 분리기 (40) 가 BOF 시스템 (400) 에 사용된다. 그릿 분리기 (40) 는 디실터 및/또는 하이드로 사이클론들을 대체할 수 있다. 그릿 분리기 (40) 는 폐수로부터 그릿을 추출하고 그릿을 탈수할 수 있다. 따라서 그릿 분리기를 사용하면 매립지로 가져 오는 폐기물의 양을 줄이고 디실터들 및 하이드로 사이클론들과 관련된 두 가지 단점들을 극복할 수 있다.
도 11 은 BOF (502) 및 스파크 박스 폐수 처리 (504) 를 포함하는 BOF 시스템 (500) 을 도시한다. 스파크 박스 (504) 는 가스들에 물을 분무함으로써 BOF (502) 로부터 방출된 가스들을 냉각시킨다. 그릿 및 기타 폐기물은 일반적으로 수집되어 정화기들 또는 트레일러들 및 슬래그 포트들로 이송된다. 본 발명에 따르면, 그릿 분리기는 흐르는 난류 폐수를 처리하기 위해 사용된다. 그릿 분리기 (40) 는 이전에 공지된 폐기물을 수집하는 것보다 더 효과적으로 폐수로부터 깨끗한 스케일을 분리할 수 있다.
스파크 박스 폐수 처리는 습식 - 건식 오프 가스 세척 시스템들 또는 완전한 습식 오프 가스 세척 시스템들이 될 수 있다. 스파크 박스 (504) 아래에서, 폐수는 현재 트레일러들 또는 슬래그 포트들과 같은 용기들로 수집된다. 고형물들이 침전되고 물이 넘칠 수 있다. 언젠가 후에, 용기들은 운반되어 고형물들을 배출하기 위해 어딘가에 버려질 것이다. 이러한 관행은 종종 낮은 효율, 높은 비용 및 지저분한 바닥 환경으로 끝난다. 용기들을 교체하기 위해 그릿 분리기들 (40) 을 사용하는 것은 보다 낮은 비용, 더 높은 효율 및 환경 무결성의 이점들을 가질 수 있다.
본 발명자들은 빗물 처리 및 주거 폐수 처리에서 공지된 분리기들이 열간 압연기들에서의 사용을 위해 변형되거나 최적화될 수 있다는 것을 인식한다. 예를 들어, 분리기들은 철강 산업에서 대규모 산업 적용을 위해 적용되어야 한다. 스케일의 양은 많고 연속적으로 운송해야 하지만 현재 분리기들은 폭풍같은 사건들을 처리하는데 사용되며 연속 사용의 대상이 아니다. 또한, 흐름의 상단으로 떠다니는 부유가능한 폐기물들에 대해 걱정할 필요가 없다. 또한, 플랜트 재활용 수를 오염시킨 오일은 플랜트 재활용 수와 함께 하류로 계속 흘러 나가는 것이 바람직하다. 오일 축적은 분리기에서 바람직하지 않다.
스크린을 포함하는 분리기의 구성품은 스케일 크기를 수용하고 기존의 수로들을 수용하도록 최적화되어야 한다. 밀 스케일은 모래보다 무겁고, 예를 들어 스케일의 밀도는 약 5.0 이고 모래의 밀도는 약 2.0 이다. 분리기의 구성품들은 밀 스케일, 오일 및 플랜트 재활용 수로 마모되는 것을 방지하는 재료들도 활용해야 한다.
본 발명은 또한 구리 및 알루미늄과 같은 다른 금속 제품들을 위한 열간 압연기들에 포함될 수 있다. 본 발명은 또한 분쇄기의 수로에 분리기를 배치함으로써 기존의 열간 압연기 또는 기본 산소로를 개선하는 것을 포함한다.
수로에서 분리기를 사용하여 폐수로부터 그릿 및 밀 스케일을 분리하면 자본 비용들 및 운영 비용들이 감소될 것이다.
전술한 명세서에서, 본 발명은 특정 예시적인 실시예들 및 그 실시예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 이하의 청구 범위에 기재된 본 발명의 보다 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형들 및 변경들이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미라기보다는 예시적인 방식으로 간주되어야 한다.

Claims (17)

  1. 수로(flume)를 포함하는 열간 압연기로부터 밀 스케일을 수집하는 방법으로서,
    폐수 내 밀 스케일 입자들을 이송하는 단계,
    상기 열간 압연기의 수로에서 상기 폐수를 회수하는 단계, 및
    상기 수로내의 분리기를 사용하여 상기 폐수로부터 상기 밀 스케일 입자들을 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 폐수는 난류이고, 수로에서 고속으로 주행하고,
    상기 폐수는 상기 분리기의 분리 챔버에 접선 방향으로 진입하고,
    상기 분리기는 스크린을 이용하여 상기 밀 스케일 입자들이 상기 분리 챔버 외부로 이동하는 것을 방지하고,
    상기 스크린의 면에는 난류 경계층이 형성되어 상기 밀 스케일 입자들이 상기 스크린을 가로지르는 것을 방지하는, 밀 스케일을 수집하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀 스케일 입자들을 수집하는 단계를 더 포함하는, 밀 스케일을 수집하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    수집된 밀 스케일을 탈수시키는 단계를 더 포함하는, 밀 스케일을 수집하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리기는 재가열로, 스케일 브레이커, 조압연 스탠드, 냉각 스탠드 또는 마무리 스탠드의 하류에 제공되는 것인, 밀 스케일을 수집하는 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 열간 압연기에서 폐수를 하류로 배향시키는 단계를 더 포함하는, 밀 스케일을 수집하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 폐수는 피트로 더 배향되는, 밀 스케일을 수집하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    하기 식에 따라 상기 밀 스케일이 상기 폐수로부터 분리되는 것인, 밀 스케일을 수집하는 방법.
    Figure 112018021472324-pct00005
    ;
    c 는 수집된 밀스케일에서의 오일 농도 (중량%);
    h (g/mm2,s)는 계수;
    u 는 밀 스케일이 수집되기 전의 폐수 내 오일 함량 (중량 %);
    τ 는 스케일이 수집되기 전 스케일 입자들과 유적 사이의 접촉 시간;
    d (mm) 및 p (g/mm3) 은 수집된 스케일의 크기 및 밀도.
  12. 열간 압연기로서,
    강 슬래브를 재가열하기 위한 재가열로,
    상기 재가열로의 하류에서 상기 강 슬래브를 처리하기 위한 적어도 하나의 스탠드,
    밀 스케일 입자들 및 폐수를 이송하는 상기 적어도 하나의 스탠드에 연결되는 수로, 및
    폐수로부터 밀 스케일 입자들을 분리하기 위한 상기 수로 내의 분리기를 포함하고,
    상기 폐수는 난류이고, 수로에서 고속으로 주행하고,
    상기 분리기는 CDS 분리기이고,
    상기 CDS 분리기는 상기 폐수가 접선 방향으로 진입하는 분리 챔버 및 상기 밀 스케일 입자들이 상기 분리 챔버 외부로 이동하는 것을 방지하는 스크린을 포함하고,
    상기 스크린의 면에는 난류 경계층이 형성되어 상기 밀 스케일 입자들이 상기 스크린을 가로지르는 것을 방지하는, 열간 압연기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수로의 하류에 피트를 더 포함하는, 열간 압연기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스탠드는 스케일 브레이커, 조압연 스탠드, 냉각 스탠드, 마무리 스탠드, 냉각 및 런아웃 테이블 또는 코일러인, 열간 압연기.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 분리기의 하류에 세척 장치를 더 포함하는, 열간 압연기.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 분리기의 하류에 탈수 장치를 더 포함하는, 열간 압연기.
  17. 수로를 포함하는 열간 압연기의 개조 방법으로서,
    수로에 폐수로부터 밀 스케일 입자들을 분리하기 위한 분리기를 놓는 단계를 포함하고,
    상기 폐수는 난류이고, 수로에서 고속으로 주행하고,
    상기 분리기는 CDS 분리기이고,
    상기 CDS 분리기는 상기 폐수가 접선 방향으로 진입하는 분리 챔버 및 상기 밀 스케일 입자들이 상기 분리 챔버 외부로 이동하는 것을 방지하는 스크린을 포함하고,
    상기 스크린의 면에는 난류 경계층이 형성되어 상기 밀 스케일 입자들이 상기 스크린을 가로지르는 것을 방지하는, 상기 열간 압연기의 개조 방법.
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