СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ ОТ СТОЧНОЙ ВОДЫ
SCALE REMOVAL METHOD FROM WASTE WATER

Уровень техники
Настоящее изобретение в целом относится к отделению окалины от сточной воды в стане горячей прокатки или в конвертерной печи (BOF).
Непрерывное отделение отклонением (в дальнейшем CDS) представляет собой способ фильтрации для отделения загрязнений, таких как твердые вещества или частицы, из протекающего потока текучей среды. Установки CDS являются наиболее популярными устройствами, используемыми для очистки ливневой воды. Установки CDS включают в себя сетку, расположенную в верхнем участке, и грязеотстойник, расположенный в нижнем участке. Установки CDS отклоняют поток текучей среды так, чтобы он втекал в сепараторную камеру. Сетка удаляет загрязнения и позволяет текучей среде возвращаться в поток. Плавающие загрязнения удерживают в движении в сепараторной камере, так что они не засоряют сетку. Тяжелые загрязнения опускаются на дно грязеотстойника в камере.
В патенте США № 7 297 266 предположительно описано отделение частиц из потока текучей среды с использованием сетчатого устройства. Сетка отфильтровывает сравнительно большие частицы из потока текучей среды, когда поток текучей среды проходит из накопительной камеры резервуара на выход из резервуара. Сетка предпочтительно имеет такую форму, чтобы по существу соответствовать форме отклонителя, чтобы способствовать выравниванию потока текучей среды на участке удержания резервуара.
В патенте США № 7 465 391 предположительно описано устройство для отделения твердого вещества от потока жидкости с использованием непрерывного отделения отклонением. Устройство включает в себя цилиндрическую отделяющую панель, окружающую внутреннее пространство, которая сориентирована так, чтобы ее продольная ось была по существу вертикальной.
В сталелитейной промышленности известны станы горячей прокатки.
Также в сталелитейной промышленности известны конвертерные печи (BOF).
Раскрытие сущности изобретения
В настоящем изобретении предложено извлекать окалину из лотков в стане горячей прокатки или конвертерной печи, чтобы получить окалину, в меньшей степени загрязненную маслом.
В настоящем изобретении предложен способ сбора окалины из стана горячей прокатки или конвертерной печи, содержащий следующие этапы: транспортируют частицы окалины в сточной воде, выводят сточную воду из лотка стана горячей прокатки или конвертерной печи и отделяют частицы окалины от сточной воды с использованием сепаратора.
В настоящем изобретении предложен стан горячей прокатки, содержащий нагревательную печь для нагрева стальной слябовой заготовки, по меньшей мере, одну клеть для обработки стальной слябовой заготовки после нагревательной печи, лоток, соединенный по меньшей мере с одной клетью, переносящий частицы окалины и сточную воду, и сепаратор для отделения частиц окалины от сточной воды в лотке.
В настоящем изобретении также предложена конвертерная печь, содержащая сепаратор. Сепаратор может быть непосредственно соединен с осушающим устройством.
В настоящем изобретении также предложено применение сепараторов для отделения частиц окалины от сточной воды, и предпочтительно предложено использовать сепараторы песка или сепараторы непрерывного отделения отклонением для сбора окалины.
В настоящем изобретении также предложен способ модернизации стана, включающий в себя установку сепаратора в лотке. Также можно модернизировать конвертерную печь посредством установки сепаратора.
Способ также может включать в себя любые из следующих признаков, взятых по-отдельности или в сочетании:
собирают частицы окалины;
промывают собранную окалину;
осушают собранную окалину;
сточная вода протекает по лотку в виде турбулентного потока или с высокой скоростью;
сепаратор устанавливают после нагревательной печи, окалиноломателя, черновой клети, остужающей клети или чистовой клети;
сепаратор размещают в лотке;
сепаратор размещают до колодца;
оставшуюся сточную воду направляют дальше по стану горячей прокатки; и
оставшуюся сточную воду направляют к колодцу.
Стан горячей прокатки также может включать в себя любые из следующих признаков, взятых по-отдельности или в сочетании:
колодец расположен после лотка;
по меньшей мере одна клеть представляет собой окалиломатель, черновую клеть, остужающий или выходной рольганг или моталку;
промывочное устройство расположено после сепаратора; и
осушающее устройство расположено после сепаратора.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг. 1 показана блок-схема стана горячей прокатки, включающего в себя сепараторы, в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 показана другая блок-схема стана горячей прокатки, включающего в себя сепараторы, в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 3-6 показан сепаратор непрерывного отделения отклонением и виды потока в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 7-9 показан предпочтительный вариант осуществления сепаратора песка в соответствии с настоящим изобретением; и
на фиг. 10-11 показаны предпочтительные варианты осуществления конвертерных печей, включающих в себя сепаратор песка в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
В конвертерных печах (BOF), используемых в процессе производства стали, образуются побочные продукты, включающие в себя фильтровый кек и искровой шлам. Фильтровый кек обычно отправляют на полигон промышленных отходов. Искровой шлам зачастую перерабатывают.
Кроме того, станы горячей прокатки выпускают готовые стальные изделия из стальных полуфабрикатов, которые могут включать в себя слябовые заготовки, слитки, чушки и/или блюмные заготовки или любые другие длинномерные углеродистые изделия. Станы горячей прокатки нагревают стальные полуфабрикаты (слябовые заготовки в этом примере), прокатывают слябовые заготовки, чтобы они стали более длинными и более тонкими, а затем наматывают стальные листы для последующей обработки. Во время этого процесса образуются твердые отходы. Эти отходы, в дополнение к фильтровому кеку и искровому шламу, также известные как окалина, являются побочным продуктом при производстве готовых стальных изделий. Окалина богата железом, например, массовая доля железа обычно составляет более 70%. Окалина может представлять собой замечательный источник железа, если бы не была не загрязнена маслом, техническим жиром или иными загрязнениями. Тем не менее, высокая концентрация масла в окалине является основным препятствием для ее переработки на станах горячей прокатки. Масляная окалина может приводить к выбросам летучих органических соединений (в дальнейшем "VOC"), и ее нельзя использовать при производстве чугуна спеканием и в доменной печи. Масляная окалина может привести к неисправностям оборудования и возгораниям в рукавных пылеуловителях. Масляную окалину часто вывозят на полигоны промышленных отходов, что может быть дорогостоящим. В текущих рыночных условиях чистая окалина дороже масляной окалины на $20 за тонну. Чистую окалину можно брикетировать и использовать в процессе производства чугуна и стали. Окалину можно перерабатывать с выгодой. Следовательно, желательно разработать экономичную технологию отделения окалины от сточной воды BOF.
Окалина представляет собой слой оксидированного железа, который образуется на поверхности слябовой заготовки. Существует два типа окалины - основная и вторичная Основная окалина образуется в нагревательных печах, в то время как вторичная окалина образуется после нагревательных печей, например, в черновом и чистовом станах. Первичная окалина обычно чистая и не содержит масла, потому что все присутствовавшее масло сразу выгорает, как только температура в нагревательных печах поднимается примерно до 1200°С. Большая часть окалины является первичной окалиной, образовавшейся в нагревательных печах.
Толщина или масса образованных слоев окалины на поверхности стали меняется со временем:
где  - общая масса образовавшихся слоев окалины на поверхности стали, A - независящий от температуры коэффициент, относящийся к газовой атмосфере, T - температура, E -энергия активации, R - газовая постоянная, а t - прошедшее время.
В станах горячей прокатки стальные слябовые заготовки нагревают в нагревательных печах и транспортируют по линиям горячей прокатки к установкам для очистки от окалины. Установки для очистки от окалины удаляют первичную окалину со слябовых заготовок с помощью воды под давлением. Распылительные головки могут подавать на слябовые заготовки воду под давлением 1500 фунтов на квадратный дюйм. Расположенный далее окалиноломатель может быть использован для того, чтобы разрушить оставшуюся окалину. Для того чтобы счистить оставшуюся на поверхности ослабленную окалину, могут быть использованы сметающие распылители.
Затем слябовые заготовки прокатывают посредством черновых станов, обрубают и снова удаляют окалину, чтобы устранить вторичную окалину. Вторичная окалина представляет собой окалину, которая повторно образовалась после того, как слябовая заготовка вышла из печи, например, во время нахождения на черновом стане. Водяные сопла высокого давления счищают окалину с поверхности слябовых заготовок при их нахождении на черновом стане и после него. Затем слябовые заготовки проходят через чистовые станы, в которых сокращают толщину слябовых заготовок до требуемой толщины, после чего слябовые заготовки охлаждают, скручивают, и они готовы для транспортировки.
На протяжении процесса горячей прокатки присутствует масло и смазка. Подшипники смазывают смазкой, а гидравлические машины работают с жидкостями, содержащими масло. Рабочие валки также смазывают маслосодержащими смазками. Смазка и масло, вытекающие из механизмов и компонентов стана, попадают в охлаждающую воду, используемую во время процесса горячей прокатки, в результате чего образуется маслянистая сточная вода. Если эта маслянистая сточная вода переносит окалину, масло прилипает и покрывает поверхность частиц окалины, тем самым, загрязняя ее. Массовая доля присутствующего масла может составлять более 0,15%.
Необходимо иметь возможность отделять окалину от масла. Отделение окалины сократит затраты на очистку сточной воды стана горячей прокатки и затраты на вывоз на полигон промышленных отходов, благодаря снижению образования маслянистого шлама. Отделение также сократит затраты на очистку сточной воды BOF, а окалину BOF можно переработать с выгодой.
Возможные решения включают в себя предварительное отделение, заключительное отделение и отделение в ходе процесса. Предварительное отделение включает в себя устранение масла из процесса горячей прокатки или предотвращение попадания масла в сточную воду. Заключительное отделение включает в себя удаление масла из маслянистой окалины и шлама посредством термического удаления масла, извлечения растворителем или посредством интенсивной промывки. Отделение в ходе процесса включает в себя отделение частиц окалины от масла и сточной воды, когда сточная вода протекает с высокой скоростью по лоткам.
В обычной практике масло может покрывать частицы окалины тремя способами: (1) движение масла и окалины в колодцах в противоположном направлении; (2) извлечение осевшей окалины через маслянистую поверхность воды; и (3) инородные масляные вещества.
Отделение в ходе процесса обладает преимуществами по сравнению с обычной практикой. Изобретателями было установлено, что масло не может покрывать частицы окалины в турбулентной воде в лотках. В результате, если окалину собирать непосредственно из промывной воды, когда она движется с высокой скоростью, то окалина будет чистой и пригодной к переработке. Так что желательно извлекать чистую окалину из лотков во время отделения в ходе процесса. Используют избыточную энергию промывочной воды, так что для отделения окалины от масла не требуется дополнительной энергии. Более того, не требуется дополнительных мер по защите окружающей среды.
Изобретатели установили, что частицы окалины можно отделить от масла и сточной воды "в ходе процесса", когда сточная вода с высокой скоростью перемещается в лотках, следующим образом:
2
3
где c - концентрация масла в собранной окалине в виде массовой доли, h - (г/ммс) коэффициент, связанный с температурой и химическим составом сточной воды, u - содержание масла в сточной воде, выраженное в виде массовой доли, до того, как была собрана окалина,  - время контакта между частицами окалины и каплями масла до того, как была собрана окалина, а d (мм) и p (г/мм) - размер и плотность собранной окалины.
В первом примере окалина, собранная из промывной воды, чище, чем окалина, собранная обычными способами, когда окалину собирают из колодцев. Ячейка 1 представляет колодец, соединенный с центральным лотком. Ячейка 2 представляет колодец, соединенный с северным лотком, а ячейка 3 представляет колодец, соединенный с южным лотком. Концентрация масла в окалине из лотков примерно в 10 раз ниже, чем в окалине, собранной из колодцев, представленных ячейками 1-3.
Таблица 1. Концентрация масла в окалине (массовая доля, %)
Местоположение
Источник
05.05.2015
26.06.2015
15.07.2015
Среднее
Северный лоток
Чистовой стан
0,05
0,02
0,04
Центральный лоток
Чистовой стан
0,09
0,03
0,1
0,07
Южный лоток
Черновой стан
0,21
0,34
0,26
0,27
Ячейка 1 - центральный лоток
Чистовой стан
0,9
1,69
1,30
Ячейка 2 - северный лоток
Чистовой стан
0,31
0,23
0,27
Ячейка 3 - южный лоток
Черновой стан
5,15
5,15
Изобретатели также установили, что местоположение сепараторов в лотках для извлечения окалины является важным. Расположение сепараторов ближе к источнику обеспечивает сбор окалины со сравнительно низким содержанием масла, например, с массовой долей менее 0,15%. Для реализации этого процесса следует использовать высокоэффективные и экономичные сепараторы. Такие сепараторы могут представлять собой, например, сепараторы песка или CDS-сепараторы, тем не менее, также можно использовать сепараторы других типов.
Сепараторы должны быть эффективными, дешевыми простыми. Сепаратор должен быть способен захватывать частицы окалины из протекающей с высокой скоростью промывочной воды, не позволяя при этом маслу загрязнять захваченную окалину. Сепаратор не должен вызывать каких-либо дополнительных проблем, связанных с защитой окружающей среды.
Сепаратор песка может быть предпочтительным. Например, предпочтительным может быть сепаратор песка и пескоотделитель HeadCell от International Hydro. Этот сепаратор принимает сточную воду из лотков и отделяет сточную воду от окалины и летучих твёрдых веществ. Затем песок промывают и осушают. Сепаратор песка отделяет окалину от сточной воды и масла. После этого чистую окалину осушают, так что чистую окалину можно использовать на месте или продать. Затем сточные воды приносят масло и оставшийся поток в имеющийся колодец и систему очистки сточных вод.
Во втором примере маслянистую окалину промывали чистой, турбулентной водой. Смесь интенсивно перемешивали в течение пяти минут. Окалине дали осесть в течение 20 минут. Воду вылили, и проанализировали окалину на предмет содержания масла. Чистая, турбулентная вода удалила масло с окалины.
Таблица 2. Концентрация масла в окалине (массовая доля, %)
Колодец № 2. Перемешанная окалина
Перед промыванием
После промывания
0,7
0,51
0,54
0,38
В третьем примере в точке входа первого колодца была установлена просеивающая машина. Сточная вода поступает с высокой скоростью. Просеивающая машина выбирает из сточных вод окалину и сбрасывает ее на конвейер. Просеянная окалина дает около 30 000 NT/год с массовой долей масла менее 0,05%, тогда как массовая доля масла в непросеянной окалине составляет 0,4%, и она дает около 10 000 NT/год. Смесь просеянной и непросеянной окалины дает массовую долю масла 0,18%. Возможность получения чистой окалины сокращает издержки, связанные с маслянистой окалиной и вывозом на полигон промышленных отходов.
На фиг. 1 показан стан 100 горячей прокатки в соответствии с настоящим изобретением. Слябовые заготовки 110 поступают в нагревательные печи 10 для нагрева до требуемой температуры, например, 1200°С. Затем слябовые заготовки транспортируют в клети 12 первичных окалиноломателей для удаления окалины. Слябовые заготовки 110 проходят в черновые клети 14 и дальше в чистовые клети 16, прежде чем достигнуть остужающих клетей 18 и моталок 20. Рулонную сталь отправляют на дальнейшую обработку. Например, рулонная сталь может быть отправлена на холодную прокатку, травильные установки или отправлена на другой объект.
Оборотную воду 120 используют для промывки и удаления окалины со слябовых заготовок 110. Оборотную воду 120 также используют для охлаждения и защиты загрузочных валков и других деталей стана. При использовании для удаления окалины со слябовых заготовок скорость потока оборотной воды может лежать в диапазоне от 20000 до 40000 галлонов в минуту, и вода под давлением может сметать окалину со скоростью от 3 до 5 футов в секунду. Оборотная вода и окалина по лоткам 30, 32, 34, 36 проходят к колодцам 22, 24, 26, 28 для окалины, соответственно, где окалину отделяют от воды 120, так что ее можно собрать.
Колодцы 22, 24, 26, 28 являются очень широкими по сравнению с лотками 30, 32, 34, 36, так что скорость воды снижается, и компоненты, присутствующие в лотке оседают. Масло поднимается наверх, а окалина оседает на дно. Затем окалину обычно извлекают из колодцев. Необходимо извлекать окалину с осторожностью, чтобы не загрязнить ее маслом.
В соответствии с настоящим изобретением, окалину можно собрать из лотков 30, 32, 34, 36 до того, как она достигнет колодцев 22, 24, 26, 28. Изобретатели установили, что если собирать окалину непосредственно в лотках из протекающей воды, то можно собрать более чистую окалину. Изобретатели также установили, что если собирать окалину как можно ближе к источнику образования окалины, то это также позволит собрать более чистую окалину.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения для сбора окалины применяют сепараторы 40, 42, 44, 46, соединенные с лотками 30, 32, 34, 36. Сепараторы являются известными, и их применяют для очистки ливневой воды. Сепараторы отделяют жидкость от твердого вещества. Предпочтительными могут быть сепараторы HeadCell, производимые компанией International Hydro.
На фиг. 2 показано другое схематичное представление стана 101 горячей прокатки, включающего в себя сепараторы 40, 42, 44, 46, соединенные с лотками 30, 32, 34, 36, которые используют для сбора окалины в ходе процесса, во время осуществления горячей прокатки. Применяют те же ссылочные позиции, что и на фиг. 1, для обозначения аналогичных компонентов.
Сепараторы песка и CDS-сепараторы очищают различные потоки ливневой воды в большом диапазоне условий. В этих технологиях применяют несколько основных процессов очистки, чтобы удалить загрязнения из потоков ливневой воды, включая просеивание/фильтрацию с отклонением, концентрирование в завихрителе, диффузионное осаждение и отклонение потока.
На фиг. 3-6 показан сепаратор 40, например, CDS-сепаратор и виды потока. Сточная вода поступает в отклоняющую сепараторную камеру 204 по касательной через ввод 202, причем может быть выполнено несколько вводов 202. Ввод 202 расположен над цилиндрической сеткой 206, которая расположена над грязеотстойником 208 и отделена от него разделительной пластиной 210.
Поток вводят равномерно вдоль окружности сетки 206 из нержавеющей стали. В сепараторной камере 204 создается уравновешенное множество гидравлических сил, и оно обеспечивает непрерывно движущийся через поверхность 206 стальной сетки поток, не давая закупориваться отверстиям и устанавливая гидравлический режим, необходимый для отделения твердых веществ посредством непрерывного отделения отклонением и отделения концентрированием в завихрителе.
Сетки 206 отделяют твердое вещество, а в грязеотстойниках 208 собирают осаждающееся вещество под сепараторной камерой 204. В процессе непрерывного отделения отклонением образуется неподвижная зона 203 низкой энергии в центре вихревой камеры 204, что отличается от процесса вихревого отделения. В обычной основанной на гравитации вихревой системе скорость вращения увеличивается ближе к центру модуля. Зона спокойствия в CDS-устройстве делает возможным эффективное осаждение мелких частиц в намного более широком диапазоне скоростей потока, чем можно было бы достичь с использованием простого бака-отстойника с такой же занимаемой площадью. Частицы в отведенном потоке задерживают посредством камеры 204 отсеивания отклонением, и их удерживают в движении по кругу, которое уменьшается в центре модуля. Плотные частицы (удельный вес > 1) в конечном счете опускаются в грязеотстойник 208, расположенный под сепараторной камерой 204. Грязеотстойник 208 изолирован от сепараторной камеры 204 разделительной пластиной 210 на дне сепараторной камеры, которая создает плоскость гидравлического среза и минимизирует влияние промывания. Загрязнения, захваченные в грязеотстойнике 208, изолированы от высокоскоростных обводных потоков, проходящих через устройство, что предотвращает вымывание захваченных загрязнений.
Частицы окалины находятся под влиянием кругового движения потока технической воды 120 внутри камеры 204, который направляет частицы наружу к сетке 206. Сетка 206 не дает частицам окалины выходить из камеры 204. Направленные по касательной входящие потоки 120 вызывают вращательное движение в сепараторной камере 204, которое превышает скорость радиального потока через сетку 206. Непрерывное движение в сепараторной камере 204 гарантирует, что направленная по касательной сила, действующая на частицы, удерживает частицы во вращении, она больше, чем направленная радиально сила, создаваемая потоком через сетку.
Турбулентный пограничный слой на поверхности сетки 206 мешает небольшим частицам пересекать сетку 206. Конфигурация и ориентация сетки 206 заставляет частицы отклоняться к центру камеры, где расположена неподвижная зона (неподвижный центр) 203. Это сопротивление, создаваемое турбулентным пограничным слоем 205, и отклоняющее усилие помогают преодолеть центростремительные силы, оказываемые на вовлеченные частицы, находящиеся в сетчатой сепараторной камере 204. Этот турбулентный пограничный слой и отклоняющее усилие делает CDS-систему более эффективной в удерживании частиц по сравнению с вихревыми концентраторами с гладкими стенками. Для сравнения, основанные на действии гравитации вихревые концентраторы преимущественно полагаются на действие тороидальных сил для отделения твердых веществ от жидкостей в вихревой камере. Эти тороидальные силы в такой же или большей степени присутствуют в CDS-устройстве.
Очищенная вода проходит через всю цилиндрическую поверхность 206 сетки, а затем выходит из сепараторной камеры 204 через выпуск 212. Это очень большая площадь сечения потока, в результате чего на выходе получается очень низкая скорость. Эта низкая скорость выходного потока существенно увеличивает возможности фильтрации посредством CDS-процесса отделения твердых веществ по сравнению с базовым вихревым устройством с гладкой цилиндрической стенкой. Кроме неподвижной зоны 203 в центре вихревой сепараторной камеры 204 низкие скорости потока также возникают в кольцеобразных пространствах 207 за сеткой. Поток, проходящий через сепараторную сетку 206, является сильно рассеянным. После прохождения через поверхность сетки 206 в кольцеобразное пространство 207 поток имеет очень низкую скорость по сравнению со скоростью на входе 202, в сепараторной камере 204 и на выходе 212. В этом кольцеобразном пространстве 207 происходит спокойное оседание до того, как поток 120 пройдет под маслоуловитель 214 и выйдет из устройства 40.
Тороидальное движение потока в сепараторной камере CDS -устройства показано круглыми линиями потока (фиг. 5). Эти тороидальные гидродинамические силы перпендикулярны горизонтальному вращающемуся потоку на поверхности сетки 206 и способствуют перемещению частиц к центру 203 камеры 204 CDS-очистки, где впоследствии частицы оседают в грязеотстойнике 208.

На фиг. 7-9 показан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, который включает в себя применение сепаратора 40, который представляет собой сепаратор 300 песка. Сепаратор 300 песка может представлять собой, например, сепаратор HeadCell от Hydro International и другое соответствующее оборудование, включая, например, GritSnail и SpiraSnail от Hydro International.
Сепараторы 300 песка расположены в лотках 30, 32, 34, 36, см., например, сепараторы 40, 42, 44, 46 (фиг.1). Сепаратор 300 песка используют с осушающим устройством 316. Сепаратор 300 песка захватывает и удаляет мелкозернистые частицы, абразивные частицы и твердые вещества высокой плотности из сточной воды, включая богатую железом окалину.
Каждый сепаратор 300 песка включает в себя смещающий распределитель 310, в котором входящий поток (песок, летучие твердые вещества, масло и сточная вода) 302 поступает в сепаратор 300. Входящий поток 302 поступает на осаждающие лотки 308 по касательной через распределитель 310. Входящий поток 302 равномерно разделяют по различным лоткам 308, в результате чего образуется вращающийся поток и максимизируется контакт песка с поверхностью лотков 308. Песок 303 падает под действием гравитации в нижний собирающий грязеотстойник 306 на дне сепаратора 300. Очищенный выходящий поток 304 выходит из камеры через водослив, расположенный на стенке 312 камеры 301. Очищенный выходной поток 304 сточной воды несет масло и прочее в колодцы 22, 24, 26, 28 (фиг. 1) для обработки посредством системы очистки сточной воды.

Отделенный песок/окалина 303 выходит из сепаратора 300 через собирающий грязеотстойник 306, и их направляют в осушающее устройство 316 для осушения. На фиг. 9 показано осушающее устройство 316. Осушающее устройство может включать в себя устройства, производимые компанией Hydro International, например, GritSnail и SpiraSnail. Осушающее устройство 316 включает в себя резервуар 318, содержащий промытый песок из промывочного устройства 314. Конвейер 2326 перемещает песок 330 из резервуара 318. Конвейер включает в себя промывочные брызговики 322, выравниватель 324 песка, вальцовую систему 328 и мотор 320. Чистый сухой песок 330' выходит из осушающего устройства 316. Чистый сухой песок 330' можно использовать на месте или продавать по более высокой цене, чем загрязненный или маслянистый песок. Путем отделения чистой окалины от сточной воды в лотке можно получить чистую окалину, которую можно использовать на месте или продать. Кроме того, меньшее количество твердого вещества попадет в колодцы и систему очистки сточной воды, так что стоимость очистки снизится.

Сепараторы также могут быть встроены в конвертерные печи для очистки воды, используемой при производстве стали. В BOF сепараторы, например HeadCell, заменяют имеющиеся устройства отделения песка, что снижает издержки. Сепаратор HeadCell непосредственно присоединен к осушающему устройству, что устраняет необходимость в насосе.
На фиг. 10 показана BOF система 400, которая включает в себя BOF 402 и полную водяную систему очистки отходящего газа BOF. В системе такого типа отходящий газ BOF очищают только водой. Песок в сточной воде часто захватывают шламоуловителями 410 или гидроциклонными установками 408. Проблемы, связанные со шламоуловителями и гидроциклонными установками, заключаются в более низкой эффективности и отсутствии осушения. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения сепаратор 40 песка используют в BOF системе 400. Сепаратор 40 песка может заменить шламоуловители и/или гидроциклонные установки. Сепаратор 40 песка может извлекать песок из сточной воды и осушать этот песок. Таким образом, при применении сепаратора песка можно снизить количество отходов, отправляемых на свалку, а также преодолеть два недостатка, связанных со шламоуловителями и гидроциклонными установками.
На фиг. 11 показана BOF система 500, которая включает в себя BOF 502 и искровую систему 504 очистки сточной воды. Искрогаситель 504 охлаждает газы, выходящие из BOF 502 путем распыления воды в газах. Песок и другие отходы собирают и передают в очистители или трейлеры и в шлаковый ковш. В соответствии с настоящим изобретением сепаратор песка используют для очистки текущей турбулентной сточной воды. Сепаратор 40 песка способен более эффективно отделять чистую окалину от сточной воды, чем ранее известные.
Искровая очистка сточной воды может осуществляться в системах водяной-сухой очистки отходящего газа или в системах водяной очистки отходящего газа. Под искрогасителем 504 сточную воду собирают в контейнеры, такие как трейлеры или шлаковые ковши. Твердое вещество может оседать вниз, а вода перетекать. Через некоторое время контейнеры будут вывезены и где-то разгружены, чтобы осушить твердые вещества. Эта практика зачастую имеет низкую эффективность, высокую стоимость и приводит к загрязнению поверхности. Применение сепараторов 40 песка для замены контейнеров может дать преимущества, заключающиеся в более низкой стоимости, более высокой эффективности и целостности окружающей среды.
Авторы настоящего изобретения признают, что сепараторы, известные в области очистки ливневых вод и очистке сточных вод, могут быть модифицированы или оптимизированы для использования на станах горячей прокатки. Например, сепараторы должны быть приспособлены для крупномасштабного промышленного применения в сталелитейной промышленности. Количество окалины велико, и ее необходимо непрерывно перевозить, тогда как существующие сепараторы используют для очистки ливневых вод, и они не предназначены для непрерывного использования. Кроме того, нет необходимости беспокоиться насчет плавающих твёрдых частиц, обломков, которые плавают в верхней части потока. Более того, желательно, чтобы масло, которое загрязнило оборотную воду, продолжало вытекать вниз по течению с помощью оборотной воды. Накопление масла в сепараторе не требуется.
Компоненты сепаратора, включая сетку, должны быть оптимизированы для соответствия размеру окалины и для соответствия существующим лоткам. Окалина тяжелее песка, например, плотность окалины составляет около 5,0, а плотность песка - около 2,0. Компоненты сепаратора также должны использовать материалы, которые противостоят износу от воздействия окалины, масла и оборотной воды.
Настоящее изобретение также может быть включено в станы горячей прокатки для других металлических изделий, например медных и алюминиевых. Настоящее изобретение также включает в себя модернизацию существующего стана горячей прокатки или конвертерной печи путем размещения сепаратора в лотке стана.
Использование сепаратора в лотке для отделения песка и окалины от сточной воды сократит капитальные затраты и эксплуатационные расходы.
В предшествующем описании изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления и их примеры. Однако очевидно, что могут быть сделаны различные модификации и изменения, не отклоняясь от более широкой сущности и объема изобретения, изложенных в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно, описание и чертежи следует рассматривать как иллюстрацию, а не как ограничение.