Air Tertutup di Hot Rolling Mill: Scale Pit, Oil Separator, dan Filtrasi yang Menjaga >90% Daur Ulang

Di balik kilatan baja merah membara, hot rolling mill menyemburkan campuran berat mill scale (oksida besi/Fe), minyak/hidrolik, dan padatan halus ke sirkuit air pendingin. Pabrik yang efisien menanganinya dengan sirkuit tertutup (closed-loop) yang memisahkan air “kontak” (menyentuh strip panas) dari “non‑kontak” (pendinginan mesin/penukar panas), lalu memurnikannya berulang melalui scale pit, pemisah minyak, dan filtrasi sebelum dipakai lagi (ResearchGate).

Di loop kontak, semprotan bertekanan tinggi mendinginkan strip sekaligus menggelontor scale; aliran baliknya turun gravitasi ke scale pit (bak pengendapan awal). Praktik ini sudah baku di hot mill dan terdokumentasi luas lintas fasilitas (EPA) (ResearchGate). Kedua loop membuang “blowdown” seperlunya untuk menahan akumulasi garam, sementara >90% air diresirkulasikan; kebutuhan air baku turun jadi hanya beberapa m³ per ton baja (ResearchGate) (MDPI) (IWA Publishing).

Arsitektur loop kontak dan non‑kontak

Desain standar memisahkan loop kontak (semprotan pendingin/penyemprot descaling) dan non‑kontak (pendinginan mesin/lubrikasi) dengan penanganan berbeda (ResearchGate). Air loop kontak melewati scale pit untuk mengendapkan scale berat, lalu tahap pemisahan minyak; loop non‑kontak bersirkulasi melalui penukar panas dan menara pendingin terbuka dengan blowdown minimal (MDPI).

Scale pit berfungsi sebagai sedimentasi awal di mana scale (padatan berat) turun dalam kondisi tenang. Studi EPA menunjukkan hot mill mengalirkan air kembali ke bak ini; proporsi scale sendiri lazimnya sekitar ~3% dari output pabrik berdasarkan berat, meskipun bervariasi antar pabrik (EPA). Pada limpasan dari scale pit, pemisahan minyak kontinu/semikontinu diperlukan untuk mengangkat pelumas/hidrolik yang mengapung (EPA). Unit oil‑water separator modern (mis. tipe pelat bergelombang) lazim ditempatkan sedekat mungkin ke sumber.

Pengendapan scale dan pemisahan minyak

Setelah scale pit, air umumnya melalui satu atau lebih clarifier/decanter untuk menurunkan TSS (padatan tersuspensi) sebelum tahap berikutnya (ResearchGate) (EPA). Di titik ini, skimming minyak otomatis menjaga agar pelumas tidak bersirkulasi. Desain dari perusahaan seperti ArcelorMittal menekankan bahwa mill scale kaya Fe (>70% Fe) bernilai sebagai produk samping, namun scale yang terkontaminasi minyak tidak bisa dipakai ulang (TREA patent). Satu paten terbaru mencatat scale berminyak memicu kebakaran baghouse yang mahal dan berujung pembuangan ke landfill, sedangkan scale bersih mendapat premi harga (~$20/ton lebih tinggi) untuk reuse (TREA patent).

Menggerakkan/memompa minyak justru memecahnya jadi droplet kecil sehingga lebih sulit disisihkan; karena itu, “remove the oil as close to the source as possible” untuk mencegah degradasi peralatan (Oil Skimmer). Di tahap ini, clarifier berbasis pengendapan bisa dipadukan dengan unit clarifier komersial agar beban padatan ke filtrasi berikutnya menurun.

Rangkaian pengolahan dan unit filtrasi

Jalur baku menurut EPA: (a) sedimentasi padatan berat, (b) skimming minyak, (c) flokulasi atau filtrasi pasir laju tinggi untuk fines, (d) inhibitor korosi/biocide, dan (e) fine filter on‑line (EPA). Praktiknya, sesudah pemisahan minyak, air dijalankan ke klarifikasi atau filtrasi (sering ditambah polielektrolit) guna menangkap partikulat halus (EPA) (MDPI). Satu proses hot strip mill melaporkan: “Used roll‑cooling water is treated by decantation, sand filtration, then cooled in evaporative towers,” sebelum resirkulasi (MDPI).

Sesudah itu, multi‑media filter atau cartridge filter (sering tipe self‑cleaning) menyaring partikel hingga kisaran 50–100 mikron agar tidak mencapai header semprot. Untuk pra‑treatment granular, media pasir silika pada filtrasi pasir lazim dipakai; tahap “security filtration” bisa memakai cartridge filter dengan housing higienis seperti 316L stainless housing ketika mensyaratkan higienitas tinggi (MDPI).

Filtrasi lanjutan, UF/RO, dan pendinginan

Untuk target daur ulang sangat tinggi atau menuju ZLD, sistem lanjutan menambahkan UF (ultrafiltration, membran untuk menahan koloid) sebelum RO (reverse osmosis, membran tekanan tinggi) sebagai tahap polishing (MDPI) (ResearchGate). Di tingkat produk, opsi ini sejalan dengan unit UF sebagai pretreatment dan paket RO/NF/UF untuk pemurnian lanjutan.

Filtrat kembali ke tangki resirkulasi/bak pendingin, lalu ke menara pendingin terbuka. Penurunan suhu tipikal sekitar ~15°C, misalnya dari ~45°C ke ~30°C (ResearchGate). Sirkuit tertutup yang dirancang baik “menutup” kehilangan dengan makeup terkontrol, menjaga semprot beroperasi kontinu pada ~5–6,5 bar (ResearchGate).

Contoh desain: dua loop kontak—satu (1.400 m³/jam) dari reheating furnace melalui hot stands hingga coilbox, dan satu lagi dari coilbox ke run‑out table—keduanya mengalir ke scale pit, lalu decanter dua tahap, oil skimmer, filter multimedia, dan menara pendingin (drop 45°C→30°C) (ResearchGate). Loop non‑kontak (~1.200 m³/jam) memakai menara pendingin terbuka dan filtrasi ringan. Contoh rekayasa di Italia menspesifikasi kecepatan alir pipa ~1,5 m/detik dengan kapasitas cadangan ~20% (ResearchGate) (ResearchGate).

Pencegahan fouling pada nozzle dan peralatan

Menghilangkan scale dan minyak krusial untuk mencegah nozzle fouling (sumbatan). Studi EPA 1979 menemukan deposit penyumbat bernuansa Fe ketika pemisahan minyak gagal; satu “Case II” menganalisis komposisi ~68% Fe dan ~19% komponen karbon (LOI, indikasi materi yang hilang saat pemijaran) (EPA). Fouling semprotan digambarkan sebagai “masalah utama” pada air resirkulasi di mill (EPA).

Sumber USGS mencatat bahwa TSS tinggi dari descaling plus minyak harus dikendalikan atau nozzle akan tersumbat. Jika orifis menyempit, pola semprotan jadi tidak seragam, pendinginan tidak merata, dan kualitas produk turun; instrumen yang tersumbat juga dapat memberi pembacaan suhu keliru (Oil Skimmer) (EPA). Minyak juga membentuk film di permukaan heat exchanger dan memicu slime mikrobiologis.

Rekomendasi EPA mencakup penggunaan dispersant non‑polutan dan microbiocide untuk menghindari nozzle‑plugging serta menempatkan oil‑water separator pada overflow scale pit (EPA) (EPA). Paket kimia tertutup dapat mencakup dispersant, biocides, dan corrosion inhibitors, sedangkan pemisahan minyak dilakukan di unit oil removal.

Kinerja, penghematan air, dan monetisasi residu

Investasi pada sirkuit tertutup memberi penghematan air dramatis. Banyak pabrik baja modern mencapai daur ulang **>90–98%**. Di Tiongkok, produsen besar melaporkan reuse keseluruhan pabrik ~95% setelah memasang pengolahan komprehensif (IWA Publishing). Proyek Tianjin Seamless mencapai ~94,1% total plant water recycling dan 97,1% reuse di loop (IWA Publishing).

Selama dekade terakhir, intensitas air segar per ton baja turun dari puluhan meter kubik menjadi hanya beberapa. Data nasional menunjukkan Tiongkok memangkas air segar dari ~36 ke ~2,45 m³/ton baja antara 1980–2020, sementara tingkat reuse naik dari ~61% ke ~98% (IWA Publishing). Target serupa kini membimbing pabrik baru untuk berada di <5 m³ make‑up per ton baja (MDPI) (MDPI).

Dampak finansialnya riil: menekan pengambilan air baku dan debit limbah mengurangi biaya dan risiko izin. Pemasok skimmer menegaskan pabrik bisa “sell their recovered oil” (menjual minyak yang dipulihkan)—menciptakan arus pendapatan—dan melaporkan “immediate improvement” efisiensi serta downtime lebih rendah setelah memasang skimmer kontinu (Oil Skimmer). Mill scale bersih (>70% Fe) dapat dibriquet dan dipakai ulang di tanur tinggi; sebaliknya, scale berminyak harus dibuang ke landfill dengan biaya tambahan dan dapat memancarkan VOC serta merusak peralatan, sementara scale bersih menghasilkan ~+$20/ton dan menghindari pembuangan (TREA patent). Studi EPA lainnya menegaskan reuse ekstensif juga di cold rolling mill (EPA).

Konteks regulasi dan implementasi lokal

Di Indonesia, kerangka regulasi air limbah industri terus berkembang; analisis 2025 menilai meski perangkat hukum ada, penegakan kerap lemah dan implementasi terfragmentasi (MDPI). Mengadopsi closed‑loop reuse secara proaktif membantu produsen baja memenuhi ambang mutu efluen (mis. PermenLHK untuk BOD, minyak, dan padatan) dan membangun kredensial keberlanjutan. Minimasi debit—idealnya mendekati nol—mengurangi risiko ketidakpatuhan sekaligus biaya operasional.