sản xuất sạch hơn trong sản xuất phân bón npk

Hiện nay với sự đầu tư về công nghệ, thiết bị hiện đại ngành sản xuất phân bón đã tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng với chất lượng ngày càng được nâng cao, ngoài việc đáp ứng được nhu cầu th

Mục lục

Trang

mục các từ viết tắt

Sản xuất sạch hơn được biết đến như một tiếp cận giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn thông qua việc sử dụng nguyên nhiên liệu có hiệu quả hơn Việc áp dụng sản xuất sạch hơn không chỉ giúp các doanh nghiệp cắt giảm chi phí sản xuất, mà còn đóng góp vào việc cải thiện hiện trạng môi trường, qua đó giảm bớt chi phí xử lý môi trường

Hiện nay với sự đầu tư về công nghệ, thiết bị hiện đại ngành sản xuất phân bón

đã tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng với chất lượng ngày càng được nâng cao, ngoài việc đáp ứng được nhu cầu thiết yếu trong ngành trồng trọt mà còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho nông dân

Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì nguồn chất thải cuối đường ống cũng tăng nhanh Vi vậy một quy trình SXSH trong quá trình sản xuất

là một điều cần thiết

Nhăm hưởng ứng lời kêu gọi trong những chương trình hợp tác Quốc Tế về bảo

vệ môi trường chúng ta cần có những biện pháp hữu ích nhằm làm cải thiện các vấn đề môi trường toàn cầu cũng như trong một quốc qia,việc sử dụng quy trình SXSH cũng

là một biện pháp nhằm giảm thiểu mức tối đa lượng chất thải ra sau một quá trình sản xuất

Với bài tiểu luận về Sản xuất sạch hơn trong sản xuất phân bón NPK như là một minh chứng cho việc áp dụng SXSH trong quá trình sản xuất nhằm giảm thải chất thải

ra môi trường, góp phần bảo vệ môi trường

Phần I: Tổng quan I.1 Sản xuất sạch hơn

Mọi quá trình sản xuất công nghiệp đều sử dụng một lượng nguyên liệu và năng lượng ban đầu để sản xuất ra sản phẩm mong muốn Bên cạnh sản phẩm, quá trình sản xuất đồng thời sẽ phát sinh ra chất thải Khác với cách tiếp cận truyền thống về môi trường là xử lý các chất thải đã phát sinh, sản xuất sạch hơn (SXSH) hướng tới việc tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên

SXSH là tiếp cận phòng ngừa chất thải, để các nguyên nhiên liệu đi vào sản phẩm với tỉ lệ cao nhất có thể trong phạm vi khả thi kinh tế, qua đó giảm thiểu được các phát thải và tổn thất nguyên liệu và năng lượng ra môi trường từ ngay trong quá trình sản xuất

Sản xuất sạch hơn không những giúp doanh nghiệp sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả hơn, mà còn đóng góp vào việc cắt giảm chi phí thải bỏ và xử lý các chất thải Bên cạnh đó, việc thực hiện sản xuất sạch hơn thường mang lại các hiệu quả tích cực về năng suất, chất lượng, môi trường và an toàn lao động

Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc UNEP định nghĩa:

Sản xuất sạch hơn là việc áp dụng liên tục chiến lược phòng ngừa tổng hợp về môi trường vào các quá trình sản xuất, sản phẩm và dịch vụ nhằm nâng cao hiệu suất sinh thái và giảm thiểu rủi ro cho con người và môi trường

Đối với quá trình sản xuất: sản xuất sạch hơn bao gồm bảo toàn nguyên liệu

và năng lượng, loại trừ các nguyên liệu độc hại, giảm lượng và độc tính của tất cả các chất thải ngay tại nguồn thải

Đối với sản phẩm: sản xuất sạch hơn bao gồm việc giảm các ảnh hưởng tiêu

cực trong suốt chu kỳ sống của sản phẩm, từ khâu thiết kế đến thải bỏ

Đối với dịch vụ: sản xuất sạch hơn đưa các yếu tố về môi trường vào trong

thiết kế và phát triển các dịch vụ

Sản xuất sạch hơn tập trung vào việc phòng ngừa chất thải ngay tại nguồn bằng cách tác động vào quá trình sản xuất Việc thực hiện SXSH có thể bắt đầu với các giải pháp không đòi hỏi đầu tư cao như việc tăng cường quản lý sản xuất, kiểm soát quá trình sản xuất đúng theo yêu cầu công nghệ, thay đổi nguyên liệu, cải tiến thiết bị hiện

có Sau đó có thể thực hiện các giải pháp thay đổi thiết bị hay công nghệ, là các giải pháp này có tiềm năng tiết kiệm nguyên vật liệu năng lượng lớn nhưng đòi hỏi đầu tư cao

Ngoài ra, các giải pháp liên quan đến tuần hoàn, tận thu, tái sử dụng chất thải, hay cải tiến sản phẩm cũng là các giải pháp sản xuất sạch hơn

Như vậy, không phải giải pháp sản xuất sạch hơn nào cũng cần chi phí Trong trường hợp cần đầu tư, có nhiều giải pháp sản xuất sạch hơn có thời gian hoàn vốn

dưới 1 năm Việc áp dụng sản xuất sạch hơn yêu cầu xem xét, đánh giá lại hiện trạng sản xuất hiện có một cách có hệ thống để lượng hóa các tổn thất, đề xuất các cơ hội cải thiện và theo dõi kết quả đạt được Sản xuất sạch hơn là một tiếp cận mang tính liên tục và phòng ngừa

I.2 Hiện trạng sản xuất phân bón NPK

Trên thế giới, tỷ lệ sản xuất các loại phân NPK ngày càng tăng do tính hợp lí và tiện dụng của loại phân này Năm 1994, tổng số phân NPK sản xuất ra chiếm 29% tổng số phân hóa học các loại, trong đó phân NPK dạng 1 hạt chiếm khoảng 14% (46 triệu tấn) và phân NPK dạng trộn thô chiếm khoảng 15% (50 triệu tấn) Năm 2005, tỷ

lệ sản xuất phân NPK tăng lên chiếm khoảng 35% tổng số phân hóa học được sản xuất

ra (tương ứng khoảng 140 triệu tấn), trong đó phân 1 hạt chiếm khoảng 16% và phân dạng trộn thô chiếm khoảng 19% tổng số phân hóa học sản xuất ra

Ở Việt Nam, đầu những năm 90 của thế kỉ trước, lượng phân NPK tiêu thụ khoảng 250.000 – 350.000 tấn/năm, và chủ yếu là nhập từ nước ngoài Sau những năm

1996, 1997 lượng tiêu thụ phân NPK tăng lên mau chóng, đặc biệt là khu vực phía Nam với sự ra đời của hàng loạt nhà máy sản xuất phân bón NPK Tới năm 2007, lượng phân NPK tiêu thụ ở Việt Nam lên tới 1,7 triệu tấn Năm 2009, năng lực sản xuất phân NPK tại Việt Nam đạt 2,5 triệu tấn

Theo Hiệp hội Phân bón Việt Nam, Việt Nam hiện có gần 300 cơ sở sản xuất phân bón NPK khác nhau, trong đó có trên 150 đơn vị cơ sở sản xuất nhỏ với thiết bị lạc hậu với các sản phẩm NPK kém chất lượng Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam (TCTHCVN) là đơn vị có sản lượng sản xuất phân bón cung cấp cho thị trường lớn nhất của cả nước Hiện nay, năng lực sản xuất phân NPK của TCTHCVN khoảng 1,8 triệu tấn/năm, dự kiến đạt 4 triệu tấn/năm trong thời gian tới, đáp ứng cơ bản nhu cầu trong nước Sản lượng phân bón NPK trên toàn quốc được thể hiện trong hình bên

Các loại phân bón NPK ở Việt nam hiện được chia thành 2 loại:

• Phân NPK dạng 1 hạt (hay còn gọi là phân 1 màu – hiện chiếm khoảng 67% tổng lượng phân NPK tiêu thụ)

• Phân NPK dạng trộn thô (hay còn gọi là phân nhiều màu, thường được gọi là phân 3 màu – hiện chiếm khoản 33% tổng lượng phân NPK tiêu thụ)

Các công ty sản xuất phân NPK trong nước đã đặc biệt chú trọng việc đa dạng hóa sản phẩm, đã sản xuất được hơn 500 chủng loại phân NPK phù hợp với thổ nhưỡng ở từng vùng, từng loại cây trồng Năng lực sản xuất của các công ty được nâng cao nhờ đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị, từng bước cơ giới hóa và tự động hóa quá trình sản xuất

Việt Nam sử dụng 2 công nghệ sản xuất phân NPK chính là công nghệ vê viên hơi nước thùng quay và công nghệ tạo hạt kiểu đĩa Có tới 70% các doanh nghiệp sử dụng công nghệ tạo hạt kiểu đĩa, chủ yếu là tại các doanh nghiệp phía bắc

Tính tới đầu năm 2009, năng lực sản xuất phân NPK bằng công nghệ hơi nước thùng quay tại các công ty theo thứ tự về tổng công suất như sau: Công ty Việt Nhật, Bình Điền, Miền Nam, Ba Con cò, Hóa Chất Cần Thơ, Năm Sao với tổng công suất đạt trên 1,2 triệu tấn

Chất lượng sản phẩm phân NPK nước ta hiện nay tương đương với sản phẩm cùng loại của các nước trong khu vực Tuy nhiên, phần lớn nguyên liệu để sản xuất phân NPK là nhập ngoại nên vấn đề cạnh tranh về giá cả vẫn còn gay gắt Bụi và tiêu hao năng lượng cũng là các vấn đề môi trường cần quan tâm đối với quá trình sản xuất phân bón NPK Việc áp dụng sản xuất sạch hơn sẽ giúp các doanh nghiệp kiểm soát được đường đi và lượng nguyên liệu, phát thải, đồng thời có cơ sở dữ liệu để ra được quyết định đầu tư phù hợp với nhu cầu sản xuất

Phần II: Quy trình sản xuất phân NPK II.1 Các quá trình cơ bản trong sản xuất NPK

Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất NPK được chia thành 07 công đoạn chính là nghiền nguyên liệu, phối trộn nguyên liệu, vê viên tạo hạt, sấy, sàng, làm nguội và đóng bao sản phẩm

Hình 1 Công nghệ sản xuất phân NPK

II.1.1 Nghiền nguyên liệu

Nguyên liệu ban đầu cho sản xuất NPK hầu hết tồn tại ở dạng hạt bao gồm các nguyên liệu chính sau:

• Nguyên liệu chứa đạm (N): amôn sunfat, urê, Di Amôn Photphát, Amôn Clorua

• Nguyên liệu chứa lân (P): supe photphat đơn, phân lân nung chảy, DAP, MAP, Phốtphorite

• Nguyên liệu chứa Kali: Kali clorua, Kali Sunphát

Mục đích của quá trình nghiền nguyên liệu nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về độ mịn (<2mm) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vê viên tạo hạt đồng thời sản phẩm sau này có hình thức đẹp, tăng độ cứng cũng như bảo đảm đồng đều các thành phần trong hạt phân và đảm bảo chất lượng phân

Nguyên liệu được nghiền bằng máy nghiền búa, sau đó được băng tải vận chuyển nạp vào các phễu chứa liệu theo từng loại riêng biệt Trong quá trình này có phát sinh bụi, bụi từ lúc cấp liệu vào máy nghiền, và phát sinh ở băng tải sau nghiền

II.1.2 Phối trộn nguyên liệu

Mục đích của quá trình này là trộn đều các nguyên liệu trước khi đưa sang công đoạn vê viên, tạo hạt nhằm đảm bảo tỷ lệ giữa các thành phần dinh dưỡng trong hạt phân Các loại nguyên liệu như Urê, SA (Sunfat Amôn), supe phôtphat đơn, DAP (Diamon Phosphate), KCl, phụ gia tùy theo yêu cầu về tỷ lệ thành phần dinh dưỡng của sản phẩm mà chúng được trộn với tỷ lệ phối liệu khác nhau

Các loại nguyên liệu được dùng cân điện tử tự động hoặc cân thủ công để xác định khối lượng từng loại sau đó được đưa vào thùng trộn Thùng trộn thường ở dạng thùng quay, đặt nghiêng, có mục đích là đảo trộn đều các nguyên liệu, đảm bảo nguyên liệu được trộn đều với nhau trước khi đưa sang công đoạn vê viên, tạo hạt

Quá trình vận chuyển nguyên liệu trên băng tải sau khi cân vào thùng trộn có phát sinh bụi

II.1.3 Vê viên tạo hạt

Mục đích của quá trình này là tạo các hạt có kích thước mong muốn (2-5mm), có thành phần dinh dưỡng và kích thước hạt đồng đều, có độ ẩm thích hợp (4,5-6%) để tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tiếp theo

Hỗn hợp nguyên liệu sau khi đã trộn đều được băng tải đưa xuống máy vê viên dạng đĩa quay hoặc thùng quay Thông thường đĩa vê viên được đặt nghiêng một góc khoảng 40-50o so với phương ngang Nước được đưa vào thiết bị này bằng vòi phun nhằm tạo độ ẩm thích hợp cho nguyên liệu Tại đây, nhờ lực ly tâm và trọng lực của các nguyên liệu, độ ẩm do nước đưa vào, các hạt NPK dần dần được hình thành

Quá trình tạo hạt được phân ra ba giai đoạn chính:

Các hạt nhỏ sau sàng được tuần hoàn lại cũng có khả năng tạo mầm, chính các hạt này giúp quá trình hình thành mầm nhanh hơn và nhiều hơn

Quá trình hạt trưởng thành được tiến triển như sau: các hạt nhỏ khi chuyển động vào vị trí phun nước, sẽ được tạo một lớp ngoài ẩm (vị trí này thường nằm thấp hơn vị trí hạt bắt đầu lăn xuống một chút – khoảng 1/5 đường kính thiết bị)

Sau đó khi lăn xuống phần đáy thiết bị sẽ được bám thêm 1 lớp bột nguyên liệu, hạt theo lực ma sát, lực li tâm sẽ lăn lên trên phía đỉnh thiết bị, quá trình lăn do hạt quay theo nhiều chiều vì vậy lớp bột bị ép chặt vào hạt, khi hạt lăn vào khu phun nước quá trình như trình bày trên tiếp tục xảy ra, như vậy hạt ngày càng to lên, và có xu hướng nổi lên trên bề mặt hỗn hợp, và tự trào ra ngoài thiết bị

Như vậy quá trình cấp liệu là liên tục, cấp nước là liên tục và bán thành phẩm tạo

Máy sấy thùng quay thường hoạt động theo nguyên lý sấy xuôi chiều: khí nóng

và sản phẩm đi cùng chiều với nhau trong thùng sấy

Khí nóng được cấp từ hệ thống lò hơi đốt than hoặc dầu FO thông qua hệ thống quạt hút và quạt đẩy Khí nóng dùng để sấy NPK có nhiệt độ khoảng 250-300oC (sấy trực tiếp) Nhờ thùng quay được đặt nghiêng và bên trong thùng có lắp các cánh đảo nên các hạt NPK được đảo đều và chuyển dần về cuối thùng sấy

Khi ra khỏi thùng sấy, NPK có nhiệt độ là 80-90oC và độ ẩm đạt 2-4% Dòng khí nóng sau khi trao đổi nhiệt với NPK sẽ hạ xuống còn khoảng 110oC và mang theo nhiều bụi (và khí độc hại) Sau khi sấy NPK được đưa sang công đoạn sàng

Hình 2 Thiết bị sấy thùng quay

II.1.5 Sàng

Mục đích của công đoạn này là loại bỏ các hạt phân có kích thước không mong muốn (quá nhỏ hoặc quá to) Sản phẩm NPK sau khi sấy đến độ ẩm 2-4% được qua băng tải rót lên sàng Sàng được động cơ chuyền chuyển động qua cơ cấu rung lệch tâm Sàng có cấu tạo gồm 02 lớp, lớp trên có kích thước mắt sàng là 5mm và lớp dưới

là 2mm

Các hạt NPK có kích thước lớn hơn 5mm được giữ lại trên mặt sàng và chuyển sang máy nghiền búa (nghiền nhỏ) để đưa quay lại thùng trộn Các hạt có kích thước nhỏ hơn 2mm thì rơi xuống dưới mắt sàng và qua hệ thống băng tải quay về công đoạn

vê viên tạo hạt lại Còn lại các hạt đạt kích thước đạt yêu cầu từ 2-5mm nằm ở giữa 02 mặt sàng được đưa vào thiết bị làm nguội

II.1.6 Làm nguội

Sản phẩm NPK sau quá trình sàng phân loại có nhiệt độ khoảng 70-80oC và kích thước 2-5mm, độ ẩm 2-4% được đưa vào thiết bị làm nguội có dạng thùng quay Thùng quay được thiết kế đặt nghiêng, sản phẩm chuyển dịch từ đầu thùng (cửa vào) đến cuối thùng (cửa ra) Không khí được quạt hút vào thùng và đi ngược chiều với sản phẩm và làm hạ nhiệt độ của sản phẩm từ 70-80oC xuống còn 30oC

Khí sau khi ra khỏi thùng làm nguội cũng chứa lượng lớn bụi sản phẩm Do trong quá trình sấy, hạt NPK được tích nhiệt nên quá trình bay hơi nước tiếp tục xảy ra tại băng tải sau sấy, tại sàng bán thành phẩm và tại thiết bị làm nguội để ra sản phẩm cuối cùng có độ ẩm 0,6 – 1,5% (theo chuẩn quốc tế là 0,6 – 0,8%)

II.2 Sử dụng nguyên liệu và vấn đề môi trường

Hình 3 Nguyên liệu đầu vào và phát thải trong nhà máy sản xuất phân NPK

II.2.1 Tiêu thụ nguyên nhiên liệu

Việc lựa chọn nguyên liệu phụ thuộc vào tính chất đất đai, cây trồng, tổng hàm lượng dinh dưỡng trong sản phẩm, trình độ công nghệ….Đặc biệt phải quan tâm đến khả năng cho phép phối trộn trực tiếp các nguyên liệu đó với nhau để không làm thất

thoát hoặc suy giảm hiệu lực (cũng như tạo ra các phản ứng hoặc tương tác phụ làm giảm chất lượng sản phẩm) của các thành phần dinh dưỡng

Các thông số yêu cầu về chất lượng, kích thước hạt, độ ẩm, công dụng của sản phẩm phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu, đặc tính công nghệ sản xuất, các quy chuẩn áp dụng cho sản phẩm do vậy khó để đưa ra so sánh về hiệu quả sử dụng nguyên nhiên liệu của các nhà máy

Tuy nhiên, từ sản xuất thực tế của các nhà máy tại Việt Nam hiện nay, có thể so sánh định mức sử dụng nguyên nhiên liệu Bảng 1 mô tả các định mức sử dụng nguyên nhiên liệu khác nhau tại Việt Nam

Tên nguyên liệu Đơn vị trung bìnhMức Công nghệtốt nhấtNguyên liệu chính (SA: 20%N, Urê:

46%N, DAP: 17,5%N; 46%P2O5; Supe lân

16,5% P2O5 hữu hiệu, Supe lân 8% P2O5

hữu hiệu) và Phụ gia

Kg 1.020 - 1.060 1.010 - 1.030

Bảng 1 Nguyên nhiên liệu cho sản xuất 1 tấn NPK

Với định mức điện hiện nay thì các công nghệ tiên tiến khâu cấp liệu được tự động hóa, các khâu khác cũng được cơ giới hóa và tự động hóa cao, trong khi đó một

số khác thì còn làm thủ công hay cấp liệu bằng bánh răng định lượng Ngoài ra, nhà máy có công suất càng lớn thì tiêu hao điện trên một đơn vị sản phẩm càng giảm Mức tiêu thụ nguyên liệu chính và phụ gia ớ các nhà máy có sự chênh lệch do nguyên liệu thất thoát trong quá trình sản suất (chủ yếu là thất thoát dạng bụi ở hầu hết các công đoạn) Công nghệ vê viên tạo hạt kiểu hơi nước thùng quay ít thất thoát bụi hơn công nghệ vê viên tạo hạt kiểu đĩa do trong công nghệ vê viên kiểu thùng quay, quá trình vê viên được thực hiện trong thiết bị kín còn vê viên kiểu đĩa là thiết bị hở Tiêu thụ nguyên liệu và năng lượng trong quá trình sản xuất NPK được thể hiện cụ thể dưới đây:

II.2.1.1 Nguyên liệu chính

Các nhà máy phân bón tại Việt Nam, phân bón NPK được sản xuất từ các loại phân đơn sau:

• Nguyên liệu chứa đạm (N): amôn sunfat, urê, Di Amôn Photphát, Amôn Clorua

• Nguyên liệu chứa lân (P): supe photphat đơn, phân lân nung chảy, DAP, MAP, Phốtphorite

• Nguyên liệu chứa Kali: Kali clorua, Kali Sunphát

Ngoài các nguyên liệu chính, các chất phụ gia cũng là thành phần không thể thiếu Trong sản xuất NPK, chất phụ gia không đơn thuần chỉ là chất độn mà còn có

các tác dụng như cải thiện tính chất hóa lý của sản phẩm (độ bền hạt, độ bóng và màu sắc ngoại quan của sản phẩm, khả năng hút ẩm và kết khối… Các phụ gia thường được sử dụng là cao lanh, bột sepentin, than bùn, dolomit…

Trong quá trình sản xuất, nguyên liệu thất thoát chủ yếu là bụi ở hầu hết các công đoạn Lượng bụi phát sinh có thể được thu hồi từ 5-20kg/tấn sản phẩm tùy thuộc công nghệ ở mỗi nhà máy Lượng bụi này vừa gây ô nhiễm môi trường không khí vừa gây thất thoát nguyên liệu đầu vào

Vì vậy cần có các biện pháp thu hồi bụi giảm định mức tiêu thụ nguyên liệu đầu vào đồng thời cải thiện môi trường làm việc

II.2.1.2 Tiêu thụ tài nguyên

 Điện

Quá trình sản xuất NPK sử dụng điện để chạy máy móc bao gồm: băng chuyền, máy vê viên, tạo hạt, sàng, máy nghiền búa, máy trộn, thiết bị làm nguội kiểu thùng quay…Điện năng tiêu thụ dao động từ 25-40 kWh/tấn sản phẩm Do các công nghệ khác nhau nên mức tiêu thụ điện năng cũng khác nhau

Một số nhà máy có cấp liệu tự động, các khâu khác cũng được cơ giới hóa và tự động hóa cao, trong khi đó vẫn có một số công ty khác thì làm thủ công hay cấp liệu bằng bánh răng định lượng

Tuy nhiên, đối với các nhà máy hiệu suất vê viên thấp, tỷ lệ các hạt có kích thước trên và dưới sàng cao (>5mm và <2mm) thì tiêu tốn điện năng lớn và ngược lại

Nguyên nhân là do công nghệ tốt các hạt có kích thước đồng đều hơn, tỷ lệ các hạt có kích cỡ quá lớn hoặc quá nhỏ thấp (20-40%) còn đối với công nghệ trung bình hiện nay là 30-50%

II.2.2 Các vấn đề về môi trường

Trong sản xuất NPK, vấn đề ô nhiễm môi trường từ quá trình sản xuất chủ yếu là bụi (bụi nguyên liệu, bụi sản phẩm) và khí thải Bụi phát sinh trong sản xuất NPK ở hầu hết các công đoạn sản xuất và đây là đặc thù của ngành công nghiệp sản xuất NPK

Khí thải gồm CO2, SO2, NOx, CO, bụi lò phát sinh từ quá trình đốt dầu FO cung cấp nhiệt cho công đoạn sấy NPK

Với nguồn phát sinh nước thải, nước phát sinh từ công đoạn xử lí bụi và khí thải phát sinh Lượng nước này có thể để lắng và sử dung tuần hoàn lại, bùn nhão phơi khô

và được tuần hoàn lại thiết bị trộn Chất thải rắn chỉ có các loại bao bì chứa các nguyên liệu, sản phẩm bị hư hỏng, rơi vãi Các vấn đề môi trường trong ngành NPK theo công đoạn sản xuất được thể hiện trong bảng 2

Công đoạn Tiêu hao/Thải/Phát thải Các vấn đề môi trường

Gây ồn và mùi cho khu vực xung quanh và người lao động

Gây ồn và mùi cho khu vực xung quanh vàngười lao động

Vê viên, tạo hạt

Tiêu tốn năng lượng (điện)

Sử dụng nước

Sử dụng các phụ gia Phát sinh tiếng ồn Phát thải bụi

Ô nhiễm bụi, NH3, NOx ảnh hưởng tới chất lượng môi trường không khí

Gây ồn và mùi cho khu vực xung quanh và người lao động

Sấy

Tiêu tốn nhiệt (dầu FO) Phát sinh tiếng ồn Phát thải bụi Phát sinh khí thải (từ quá trình đốt dầu FO)

Ô nhiễm bụi, NH3, NOx ảnh hưởng tới chất lượng môi trường không khí

Gây ồn và mùi cho khu vực xung quanh và người lao động

Làm nguội ••Tiêu tốn năng lượng (điện)

Phát thải bụi

Ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí xung quanh và môi trường lao động

Gây tiếng ồn

Đóng bao

sản phẩm ••Tiêu tốn năng lượng (điện) Phát thải bụi

Ô nhiễm bụi, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí

Gây ồn và mùi

Bảng 2 Các vấn đề môi trường ở nhà máy sản xuất NPK

II.2.1 Bụi và khí thải

Bụi phát sinh từ các quá trình sau:

 Chuẩn bị nguyên liệu (nghiền nguyên liệu và nghiền tuần hoàn): Nguyên liệu ban đầu hầu hết có độ ẩm thấp, khi phối trộn với nhau theo phương pháp cơ học sẽ gây ra lượng bụi đáng kể, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người công nhân

 Sấy: Đây là nguồn phát sinh bụi và khí thải có hại như SOx, CO, trong dây chuyền sản xuất NPK Khí thải này cũng cuốn theo bụi sản phẩm từ máy sấy Nhiên liệu đốt cho lò sấy thùng quay là dầu DO Ngoài ra trong quá trình sấy do sự thăng hoa của phân đạm sẽ sản sinh ra khí NH3

 Sàng: Là công đoạn phát sinh ra nhiều bụi nhất do các hạt nhỏ và khô bị làm tung lên

 Làm nguội: Bụi sản phẩm bị cuốn ra môi trường theo dòng không khí làm mát sau khi

ra khỏi thiết bị làm nguội thùng quay

 Đóng bao sản phẩm: Sản phẩm được chứa trong xilô được tháo xuống bao phát sinh bụi

 Hệ thống băng tải: Đây là nguồn bề mặt phát sinh bụi Có thể kiểm soát nguồn phát thải này bằng cách che các băng tải và hút bụi từ băng tải

1 Nghiền, phối trộn Bụi mg/m3 230 - 350

Bảng 3 Đặc trưng bụi trong nhà máy sản xuất NPK

II.2.2 Nước thải

Nước thải phát sinh chủ yếu từ quá trình xử lý khí thải Tại tháp hấp thụ, nước có tác dụng hấp thu bụi Tuy nhiên lượng nước thải này có thể tái sử dụng triệt để bằng cách cho tuần hoàn lại ở công đoạn tạo hạt trong dây chuyền vê viên nên không thải ra môi trường

II.2.3 Chất thải rắn

Ngành sản xuất phân bón NPK làm phát sinh chất thải rắn bao gồm một số loại đơn giản, chủ yếu là bùn cặn sinh ra do quá trình xử lý nước thải và khí thải, bụi thu hồi từ hệ thống khí thải và được tái sử dụng lại, và bán thành phẩm phân NPK rơi vãi xuống nền trong quá trình vận chuyển bằng băng tải, quá trình vê viên, thành phẩm khi đóng bao

Các loại chất thải rắn này nếu không có biện pháp thu gom và xử lý hợp lý sẽ là nguồn gây thất thoát nguyên vật liệu đáng kể đồng thời gây ô nhiễm môi trường Do vậy việc áp dụng các biện pháp sản xuất sạch hơn để tận thu nguồn nguyên liệu thất thoát và giảm chi phí xử lý chất thải là cần thiết Ngoài ra còn một số dạng phát sinh như bao bì chứa nguyên vật liệu hoặc nguyên liệu kém phẩm chất

Phần III: Sản xuất sạch hơn trong sản xuất phân bón NPK III.1 Tiềm năng của sản xuất sạch hơn

Công nghệ sản xuất phổ biến hiện nay là công nghệ vê viên kiểu đĩa Quy trình sản xuất theo phương pháp trộn là khá đơn giản, tiêu tốn ít năng lượng, các dòng thải phát sinh không nhiều, chủ yếu chỉ là bụi nguyên liệu và sản phẩm

Khâu quan trọng nhất trong dây chuyền sản xuất là khâu vê viên tạo hạt, nó quyết định đến năng suất, độ đồng đều cỡ hạt của cả dây chuyền Hiệu suất của vê viên tạo hạt bằng thiết bị đĩa quay ở Việt nam chi đạt khoảng 50 - 70%, có nghĩa là từ 30 - 50% phối liệu lại đưa lại công đoạn trước gây lãng phí nhân công, năng lượng và làm tăng giá thành sản phẩm

Do đó, các cơ hội SXSH trong báo cáo này sẽ tập trung chủ yếu công đoạn vê viên, tạo hạt, ngoài ra sẽ có xem xét tới công đoạn sàng và sấy sản phẩm Quá trình vê viên tạo hạt trên thiết bị dạng đĩa là quá trình liên kết giữa các hạt mịn ở độ ẩm cao khi chúng lăn không trượt trên mặt phẳng nghiêng

Năng suất thiết bị và hiệu suất tạo hạt phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:

• Độ mịn của nguyên liệu

• Độ ẩm của nguyên liệu và tính chất vật lý của chúng

• Góc nghiêng của đĩa

• Tốc độ quay của đĩa

• Đường kính, chiều cao của đĩa

• Tính chất của vật liệu chế tạo đĩa quay

STT Hạng mục Hiện trạng Lợi ích khả thi khi áp dụng SXSH

1 Nguyên liệu

- Bụi thất thoát khoảng 5-15% (5- 5%/ tấn sản phẩm) nếu không có hệ thống thu hồi bụi

- Giảm tiêu thụ nguyên liệu 5-15%

- Giảm ô nhiễm không khí do bụi

2 Năng lượng - Hạt loại bỏ sau sàng tuần hoàn lại lớn 30-50% trong khi các nhà máy

tốt hiện nay là 20-40%

- Giảm tiêu thụ điện, nhiệt 10-20% khi nâng cao hiệu suất vê viên, tạo hạt

3 Khí thải

- Bụi, mùi tại các khu vực sản xuất

do hệ thống thu hồi và xử lý bụi và khí chưa tốt Hệ thống phối trộn, đóng bao

thủ công

- Giảm bụi, mùi

Bảng 4 Tiềm năng SXSH trong sản xuất NPK

III.2 Cơ hội sản xuất sạch hơn

III.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu tốt

Việc chọn lựa nguyên liệu hợp cách cũng như xác định đúng trọng lượng nguyên liệu phối trộn sẽ làm giảm tỷ lệ vỡ khi tạo hạt Kiểm soát khâu chuẩn bị nguyên liệu theo đơn phối trộn hỗ trợ doanh nghiệp xác định lợi ích cụ thể theo tỷ lệ hạt vỡ

III.2.2 Phun ẩm trong công đoạn phối trộn

Trong quá trình phối trộn các loại nguyên liệu có thể phun ẩm để tạo mầm hạt, cho công đoạn vê viên tạo hạt nhằm giảm thời gian vê viên tạo hạt, nâng cao hiệu suất

vê viên tạo hạt Đồng thời quá trình phun ẩm sẽ làm giảm phát tán bụi trong công đoạn này và công đoạn vê viên tạo hạt

Sử dụng tuần hoàn nước xử lý khí để sử dụng cho quá trình này để tận dụng nhiệt trong nước rửa khí để nâng nhiệt cho quá trình phối liệu nâng cao hiệu suất tạo hạt và tận thu các chất dinh dưỡng trong nước xử lý khí

III.2.3 Tối ưu hóa tốc độ quay của đĩa và độ nghiêng của đĩa

Nguyên tắc của việc tạo hạt là dựa trên 03 lực cơ bản:

III.2.4 Thay đổi vật liệu chế tạo đĩa vê viên, tạo hạt

Thông thường vật liệu dùng để chế tạo đĩa vê viên tạo hạt được làm từ thép CT3 Sau một thời gian sử dụng bề mặt trong của đĩa bị ăn mòn và bị nhám Trong quá trình tạo hạt, các hạt được hình thành một phần là do quá trình lăn trượt trên bề mặt đĩa Vì vậy, khi bề mặt đĩa bị nhám, sẽ gây nên hiện tượngnguyên liệu bị dính chặt và kết khối trên bề mặt đĩa, làm giảm khả năng lăn trượt, từ đó làm giảm hiệu suất tạo hạt

Với giải pháp thay thế vật liệu chế tạo đĩa từ thép CT3 sang thép inox, sẽ tránh được hiện tượng ăn mòn và giữ cho bề mặt đĩa luôn phẳng, ma sát thấp, thuận lợi cho quá trình lăn trượt của vật liệu

Ví dụ: Công ty Supe photphat và hóa chất Lâm Thao sản xuất NPK với công suất

150.000 tấn/năm sau khi đã thực hiện giải pháp thay đổi, tối ưu hóa máy vê viên đĩa

Lượng sản phẩm tạo thành tăng khi hiệu suất tạo hạt tăng từ 60% lên 75% là:

(0,75-0,6) x 150.000 tấn/năm = 22.500 tấn/năm

Lượng dầu FO để sấy sản phẩm giảm 8kg/tấn sản phẩm Như vậy lượng dầu FO tiết kiệm trong 1 năm là:

8kg/tấn x 22.500 tấn/năm = 180.000 kg/năm

Giá mua dầu FO là 1.800 đồng/kg

Như vậy, số tiền thu được do giảm tiêu thụ dầu FO trong 01 năm là:

1.800 đồng/kg x 180.000kg/năm = 324.000.000 đồng/năm

III.2.5 Khống chế độ ẩm thích hợp

Nếu độ ẩm của phối liệu quá cao trong quá trình vê viên tạo hạt, sẽ gây hiện tượng kết khối lớn, đồng thời làm cho phối liệu trở nên bết, dính vào thành thiết bị đĩa gây cản trở cho quá trình tạo hạt Ngược lại, khi phối liệu quá khô, sẽ làm cho khả năng kết dính giữa các hạt trở nên khó khăn Do đó, phải điều chỉnh độ ẩm thích hợp cho phối liệu trong quá trình vê viên Theo các nghiên cứu thực tế, độ ẩm tối ưu nhất cho quá trình này là từ 4 - 6% khi đó sẽ cho hiệu quả vê viên cao nhất

III.2.6 Điều chỉnh độ nhớt chất kết dính (nước)

Điều chỉnh độ nhớt của chất kết dính theo cách đơn giản nhất là thay đổi nhiệt độ của nó (nước) Khi nhiệt độ của nước càng cao thì độ nhớt càng giảm Độ nhớt càng giảm thì kích thước hạt tạo thành càng lớn Có thể tận dụng nước nóng từ quá trình xử

lý khí trong quá trình sấy để tuần hoàn lại công đoạn này Lợi ích của quá trình này là không tiêu tốn năng lượng nâng nhiệt độ của nước, do tận dụng nhiệt từ khí thải của quá trình sấy, giảm lượng nước tiêu thụ và nước thải

III.2.7 Thu hồi bụi

Bụi từ khí thải quá trình sấy, quá trình sàng và quá trình làm nguội được thu hồi bằng cyclon và tiếp tục được thu hồi trong tháp hấp thụ kiểu sủi bọt làm nguyên liệu tuần hoàn về công đoạn vê viên, tạo hạt Ở các công đoạn nghiền, vê viên tạo hạt, đóng bao cần lắp các chụp hút để thu hồi bụi làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất

III.2.8 Tuần hoàn các hạt kích thước nhỏ trong công đoạn sàng

Các hạt có kích thước dưới sàng (<2mm) được tuần hoàn lại công đoạn vê viên, tạo hạt Các hạt này có vai trò là các mầm tạo hạt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình

vê viên, tạo hạt nhanh và hiệu suất vê viên được nâng cao

III.2.9 Thay đổi bao bì sản phẩm

Hiện nay, sản phẩm của nhiều cơ sở sản xuất NPK vẫn được đóng gói trong bao

bì một lớp PP Do đặc điểm khí hậu miền Bắc nước ta có độ ẩm cao nên khi sản phẩm NPK mặc dù đã được sấy khô, xếp lưu kho trong thời gian dài sẽ xảy ra hiện tượng hút

ẩm vào sản phẩm do bao bì không kín, làm cho sản phẩm bị đóng bánh, khó sử dụng

Để khắc phục tình trạng trên, nên sử dụng các loại bao bì hai lớp PP, PE hoặc bao

PP tráng PE, sẽ làm giảm khả năng hút ẩm vào sản phẩm

III.2.10 Thay đổi phương pháp đóng bao

Hiện nay, một số nhà máy đóng bao thủ công nên phát sinh nhiều bụi Có thể thay đổi phương pháp đóng bao thủ công bằng đóng bao tự động nhằm giảm phát sinh bụi sản phẩm gây lãng phí và giảm ô nhiễm không khí

III.3 Thực hiện đánh giá SXSH

Theo nguyên tắc cơ bản, mọi nguyên nhiên vật liệu được sử dụng trong quá trình sản xuất, nếu không nằm lại trong sản phẩm sẽ bị thải ra môi trường, dưới dạng này hoặc dạng khác Việc triển khai đánh giá SXSH một cách bài bản sẽ giúp giảm thiểu khối lượng nguyên nhiên vật liệu sử dụng một cách hữu hiệu nhất, đồng thời có thể tăng được năng suất lao động, hiệu suất, chất lượng sản phẩm và tiết kiệm chi phí xử

Bước 4: Chọn lựa các giải pháp SXSH

Bước 5: Thực hiện các giải pháp SXSH

Bước 6: Duy trì SXSH

III.3.1 Bước 1: Chuẩn bị

Mục đích của bước này nhằm:

- Thành lập được nhóm đánh giá SXSH

- Thu thập số liệu sản xuất làm cơ sở dữ liệu ban đầu

- Tìm kiếm các biện pháp cải tiến đơn giản nhất, hiệu quả nhất và có thể thực hiện ngay

III.3.1.1 Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm đánh giá SXSH

Việc thành lập nhóm đánh giá SXSH là rất cần thiết khi triển khai Chương trình đánh giá SXSH Các thành viên của nhóm là cán bộ của doanh nghiệp trực tiếp thực hiện nếu đã qua đào tạo và có thể có sự hỗ trợ triển khai của chuyên gia bên ngoài Thành phần của nhóm sẽ phụ thuộc vào quy mô của doanh nghiệp, bao gồm đại diện Lãnh đạo, quản đốc, trưởng phòng, ban và nhóm các chuyên gia triển khai phụ được thành lập tùy theo thời điểm Với doanh nghiệp nhỏ, nhóm có thể chỉ gồm đại diện lãnh đạo và quản đốc phụ trách các công việc phân xưởng chính sản xuất NPK Các thành viên trong nhóm phải họp định kỳ, trao đổi cởi mở, có tính sáng tạo, được phép xem xét, đánh giá lại quy trình công nghệ và quản lý hiện tại cũng như đủ năng lực áp dụng triển khai các ý tưởng SXSH

Ví dụ: thông tin của công ty TNHH sản xuất phân bón X

Tên công ty: Công ty TNHH sản xuất phân bón X

Đội trưởng Đội trưởng Phó đội trưởng

Ủy viên

Ủy viên

Ủy viênNgoài ra, nhóm còn có các thành viên hỗ trợ là một số kỹ thuật viên công đoạn, tài vụ, thống kê, chuyên trách an toàn vệ sinh lao động, công nhân ở vị trí thực hiện

có liên quan…

Thông tin sản xuất cơ bản của công ty

Sản phẩm chính CS thiết kế (tấn/năm) Công suất thực (tấn/năm)

Nguyên nhiên liệu sử dụng

Nguyên liệu chính Tấn/ năm Hoá chất Tấn/ năm

Lưu huỳnh Vôi bột Chất khác

47115

Nước và năng lượng Khối lượng Thiết bị và phụ trợ Công suấtNước cấp

Nước tự khai thác

Than

Dầu cho nồi hơi

Dầu cho máy phát

Điện lưới

Điện tự sinh

3.006 m3 / năm 1.023m3 / năm 2.459 tấn / năm

45 tấn / năm

39 tấn / năm105.343,6 Kwh / năm 583,56 Kwh / năm

Nồi hơi dầu 1 Nồi hơi dầu 2 Nồi hơi than 1 Nồi hơi than 2 Máy phát điện

0,023 tấn / giờ 0,033 tấn / giờ 0,104 tấn / giờ 0,115 tấn / giờ 5,682 Kw / giờ

Bảng 5 Các thông tin cơ bản

Nhóm đánh giá SXSH sẽ bắt đầu quá trình đánh giá bằng việc thu thập các thông tin sản xuất cơ bản của doanh nghiệp để cùng phân tích với các thành viên trong

nhóm

III.3.1.2 Nhiệm vụ 2: Phân tích các công đoạn và xác định lãng phí

Khi đã có đầy đủ thông tin cơ bản về doanh nghiệp, nhóm đánh giá SXSH nên tiến hành thống nhất quy trình sản xuất hiện tại bằng cách liệt kê lại các công đoạn sản xuất chính, cụ thể là phối trộn nguyên liệu, vê viên tạo hạt, sấy, sàng, làm nguội và đóng bao sản phẩm Thực hiện nhiệm vụ này, nhóm cần đi khảo sát lại thông tin cũng như tìm ra các cơ hội cải tiến dễ thấy, dễ làm để làm điểm khởi đầu cho đánh giá Đây

là cơ hội để rà soát lại quy trình sản xuất, thống nhất đường đi của nguyên vật liệu và đánh giá lại các tổn thất

Việc khảo sát được tiến hành bằng cách đi tham quan các phân xưởng sản xuất theo quy trình công nghệ, từ khâu nhập nguyên liệu đến bao gói sản phẩm, tham quan các phân xưởng phụ trợ như khu nồi hơi, hệ thống điện

Việc khảo sát này cần phải mang ý nghĩa tích cực, đây không phải là cơ hội để nhóm SXSH phê bình hay chỉ trích thực tế sản xuất Các ý kiến đưa ra cuộc khảo sát nên mang tính xây dựng và gợi mở cho việc thực hiện các nhiệm vụ tiếp theo

Trong quá trình khảo sát, nhóm cần ghi lại các thông tin chính sau:

- Đầu vào và đầu ra của mỗi công đoạn Đối với đầu ra, cần ghi rõ dạng phát thải

là rắn (R), lỏng (L) hay khí (K) (Hình 4)

- Các quan sát về lãng phí nguyên vật liệu tại mỗi công đoạn Đây là các quan sát ban đầu, nhóm sẽ tiếp tục khai thác các cơ hội cải tiến Đối với các doanh nghiệp sản xuất NPK, việc quản lý nội vi cũng là một trong những nguyên nhân quan trọng dẫn đến tổn thất nguyên vật liệu và năng lượng (Ví dụ: Xem Bảng 6)

- Chi phí cho nguyên vật liệu cơ bản, ghi lại giá nguyên vật liệu chính sử dụng

để làm cơ sở tính toán tiếp theo (Ví dụ: Xem Bảng 7)