MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 2 1.1 Giới thiệu chung về công nghệ điện phân 2 1.1.1 Vai trò của ngành điện phân. 2 1.1.2 Lý thuyết quá trình điện phân. 2 1.1.3 Các quá trình điện cực. 3 1.4 Sự kết tinh điện hóa .Quá trình kết tủa kim loại và các yếu tố ảnh hưởng. 4 1.5 Nguồn điện phân 6 1.2 Giới thiệu chung về kẽm 6 1.2.1 Sơ lược về kẽm và lịch sử hình thành 6 b) Các nghiên cứu trước đây và tên gọi 9 1.2.2 Tính chất 10 a) Khả năng phản ứng 12 b) Hợp chất 14 1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 15 1.3.1 Lựa chọn công nghệ 15 1.3.2 Quy trình công nghệ 15 CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 24 2.1 Tính kích thước bể và các thông số cơ bản của dây chuyền 24 2.1.1 Tính kích thước bể 24 2.1.2 Tính toán số bể mạ 26 2.1.3 Tính kích thước của dây chuyền 28 2.1.4 Các thiết bị phụ trợ 29 2.2 CHỌN NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU 29 2.2.1 Cường độ dòng điện vào bể 30 2.2.2 Mật độ dòng thể tích 30 2.2.3 Tính điện thế bể 31 2.3 TÍNH TIÊU TỐN NƯỚC RỬA 32 2.4 XÁC ĐỊNH THÔNG GIÓ 34 2.4.1 Thể tích không khí cần hút khỏi mặt thoáng của bể 35 2.4.2 Phân luồng khí thải và chọn quạt 37 2.5 TIÊU TỐN KHÔNG KHÍ NÉN 38 2.6 TÍNH TIÊU TỐN ĐIỆN NĂNG 38 2.6.1 Điện năng tiêu thụ cho nguồn điện một chiều trong một ngày 39 2.6.2 Điện năng tiêu thụ cho cẩu 39 2.6.3 Điện năng tiêu thụ để chạy quạt hút gió 40 2.6.4 Điện năng để chiếu sáng trong một ngày 40 2.6.5 Điện năng tạo khí nén 40 2.7 TIÊU HAO HÓA CHẤT VÀ TIÊU HAO CATOT 41 2.7.1 Tiêu hao hóa chất 41 2.7.2 Tính tiêu hao anot 44 CHƯƠNG 3: PHẦN XÂY DỰNG, TỔ CHỨC SẢN XUẤT 46 3.1. PHẦN XÂY DỰNG 46 3.1.1. Đặc điểm chung 46 3.1.2. Đặc tính của xưởng mạ 46 3.2. AN TOÀN LAO ĐỘNG 49 3.2.1. Vệ sinh công nghiệp 49 3.2.2. Hệ thống xử lý nước thải 50 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
TỔNG QUAN
Giới thiệu chung về công nghệ điện phân
1.1.1 Vai trò của ngành điện phân
Trong ngành luyện kim, phương pháp điện phân đóng vai trò quan trọng, chiếm ưu thế trong quá trình luyện và tinh luyện kim loại Hầu hết các kim loại đều cần sử dụng điện phân để đạt được chất lượng tối ưu.
Luyện kim loại kiềm và kiềm thổ thường sử dụng phương pháp điện phân do tính hoạt động cao của chúng, khiến việc hoàn nguyên bằng hỏa luyện trở nên khó khăn Trong tự nhiên, các kim loại này tồn tại dưới dạng muối như NaCl, KCl, hoặc được chế biến thành NaOH, KOH Tất cả đều là các chất điện ly, cho phép thực hiện quá trình điện phân trực tiếp.
Luyện kim bằng phương pháp điện phân có ưu điểm chính:
+ Có thể luyện được những kim loại mà phương pháp hỏa luyện không thể luyện được.
+Có thể luyện được những quặng nghèo, quặng Oxit… đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn phương pháp khác.
+Dễ dàng thu hồi kim loại quý lẫn trong quặng.
+Cho sản phẩm kim loại có độ nguyên chất cao.
1.1.2 Lý thuyết quá trình điện phân
Hình 1 1 Sơ đồ điện hoá
Dung dịch điện ly gồm:
+ Thành phần cơ bản: gồm muối và hợp chất chứa ion của kim loại cùng 1 số hóa chất khác.
+Thành phần phụ gia: chất đệm và chống thụ động Anôt.
Chất đệm có vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của dung dịch trong quá trình điện phân, giúp đảm bảo tốc độ của kim loại tại Catot không bị thay đổi Đồng thời, chất đệm cũng có chức năng chống thụ động cho Anot.
Phân loại dung dịch điện ly: có 2 loại chính là:
+ Dung dịch muối nóng chảy.
Dựa vào đó cũng có các công nghệ điện phân khác nhau như:
+Điện phân trong dung dịch nước: luyện kẽm, tinh luyện Cu,Ni,Pb… + Điện phân trong muối nóng chảy: Sản xuất Nhôm, Magie, các kim loại đắt, hiếm…
1.1.2.3 Một số đặc điểm của dung dịch điên phân:
- Có độ dẫn điện cao giúp giảm tổn thất và làm cho quá trình diễn ra đồng đều.
- Độ pH phù thuộc chất điện phân.
- Nhiệt độ dung dịch không vượt quá nhiệt độ sôi.
1.1.3 Các quá trình điện cực
Anot là điện cực kết nối với cực dương của nguồn điện một chiều Trong quá trình điện phân, anot tham gia vào quá trình điện hóa (oxi hóa), được gọi là quá trình Anot, và được phân thành hai loại.
+Quá trình Anot không tan.
Bản chất của các quá trình xảy ra trên Anot là quá trình Oxi hóa. a) Trường hợp Anot tan.
Kim loại làm Anot bị Oxi hóa chuyển thành ion dương và tan vào trong dung dịch điện phân.
Các Cation kim loại sau đó đi về phía Catot và thực hiện hoàn nguyên trên bề mặt catot.
Cơ chế của quá trình Anot tan gồm 3 giai đoạn chính:
- Tách ion ra khỏi mạng tinh thể và chuyển điện tử vào mạng điện.
- Khuếch tán các Cation vào trong dung dịch. b) Trường hợp Anot không tan
Trên bề mặt Anot xảy ra quá trình Oxi hóa các Anion trong dung dịch:
Catot là điện cực âm trong nguồn điện một chiều, nơi diễn ra quá trình hoàn nguyên kim loại Tại catot, vật mạ hoặc kim loại tinh chế được đặt để thực hiện quá trình này trên bề mặt của nó.
Bản chất của các quá trình catot chính là sự khử các Cation thành kim loại:
Sự kết tinh điện hóa Quá trình kết tủa kim loại và các yếu tố ảnh hưởng
Trong công nghệ kết tủa kim loại Catot, cấu trúc tinh thể và hình dạng bên ngoài của kết tủa Catot có ý nghĩa rất lớn.
Việc lấy được một kết tủa đặc, chắc, nhẵn theo yêu cầu phụ thuộc vào quá trình kết tinh điện hóa Catot.
Quá trình kết tinh điện hóa 1 kim loại được xác định bởi quá trình tạo mầm và quá trình phát triển tinh thể.
Kết tủa có thể mịn hoặc thô, ảnh hưởng đến bề mặt Catot, nhẵn hay gồ ghề, tùy thuộc vào tốc độ tạo mầm và phát triển tinh thể Để đạt được kết tủa chất lượng cao, cần kiểm soát tốc độ này bằng cách điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng.
- Mật độ dòng điện và phân cực.
- Thành phần và nhiệt độ dung dịch.
- Chất hoạt tính bề mặt.
- Chủng loại các Catot mẫu.
- Sự tuần hoàn ding dịch.
1.4.1.1 Xem xét sự ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch: Đây là yếu tố ảnh hưởng phức tạp vì có ảnh hưởng nhiều tới tính chất dung dịch Tăng nhiệt độ sẽ cho phép dùng dung dịch có nồng độ cao hơn, tăng độ dẫn điễn của dung dịch, giảm nguy cơ thụ động Anot.
Các yếu tố đó làm tăng mật độ dòng điện giới hạn nên cho phép điện phân với mật độ dòng cao hơn.
1.4.1.2 Xem xét sự ảnh hưởng của tuần hoàn dung dịch
Trong quá trình điện phân, nồng độ ion kim loại tại catot giảm, dẫn đến hiện tượng phân cực nồng độ quá mức, gây ra nhiều vấn đề như không thể sử dụng mật độ dòng cao, chất lượng điện phân kém và nguy cơ cháy lớp mạ.
1.4.1.3 Sự ảnh hưởng của mật độ dòng điện:
Mật độ dòng điện cao tạo ra lớp mạ với tinh thể nhỏ, mịn, chắc chắn và đồng đều, nhờ vào việc tăng khả năng hình thành mầm Ngược lại, mật độ dòng điện thấp dẫn đến kết tủa thô và lớn.
Tuy nhiên, mật độ dòng cao quá lại không tốt vì lớp kim loại dễ bị gai, bị cháy.
Để nâng cao mật độ dòng điện, cần tăng mật độ dòng giới hạn, điều này có thể đạt được bằng cách tăng nhiệt độ, tăng nồng độ và cải thiện sự đối lưu của dung dịch Khi mật độ dòng giới hạn chỉ tạo ra bột kim loại, việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng.
Nguồn điện phân
Mật độ dòng là yếu tố quyết định đến chất lượng điện phân, ảnh hưởng trực tiếp đến độ mịn và độ gắn bám của sản phẩm Để đạt được hiệu quả tốt nhất, nguồn điện một chiều cung cấp cho bể điện phân cần có chất lượng cao, đảm bảo dòng điện ổn định và có khả năng điều chỉnh liên tục trong một khoảng rộng, đồng thời cung cấp mật độ dòng đủ lớn.
Tính chất tải điện phân:
Bể điện phân thuộc loại tải R-C-E với điện trở trong nhỏ, dẫn đến hằng số thời gian phóng và nạp của tụ rất nhỏ, do đó ảnh hưởng của tụ có thể coi là không đáng kể Hơn nữa, sức điện động E trong bể mạ thường nhỏ, cho phép chúng ta bỏ qua yếu tố này.
Để đạt được mật độ dòng lớn và độ bằng phẳng cao trong quá trình tải điện phân, cần đảm bảo rằng điện áp nguồn một chiều cũng phải thật sự ổn định và bằng phẳng.
Đây chính là yêu cầu thiết kế nguồn điện phân
Giới thiệu chung về kẽm
1.2.1 Sơ lược về kẽm và lịch sử hình thành
Kẽm (Zn) là nguyên tố kim loại chuyển tiếp với số nguyên tử 30, thuộc nhóm 12 trong bảng tuần hoàn Nó có tính chất hóa học tương tự như magiê, với ion có bán kính giống nhau và số oxy hóa +2 Là nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái Đất, kẽm có 5 đồng vị bền Quặng kẽm phổ biến nhất là sphalerit, chủ yếu được khai thác tại Úc, Canada và Hoa Kỳ Quy trình sản xuất kẽm bao gồm tuyển nổi quặng, thiêu kết và chiết tách bằng dòng điện Đồng thau, hợp kim của đồng và kẽm, đã được sử dụng từ thế kỷ X TCN tại Judea và thế kỷ VII TCN tại Hy Lạp cổ đại Kẽm nguyên chất được sản xuất quy mô lớn ở Ấn Độ vào thế kỷ XII, và người châu Âu chỉ biết đến kẽm kim loại vào cuối thế kỷ XVI Mỏ kẽm ở Rajasthan đã được khai thác từ thế kỷ VI TCN, với bằng chứng cổ xưa nhất về kẽm tinh khiết từ Zawar vào khoảng thế kỷ IX, nơi người ta sử dụng phương pháp chưng cất để tạo ra kẽm nguyên chất Các nhà giả kim thuật đã đốt kẽm trong không khí để tạo ra "len của nhà triết học" hay "tuyết trắng".
Andreas Sigismund Marggraf, nhà hóa học người Đức, đã tách được kẽm kim loại tinh khiết vào năm 1746 Năm 1800, Luigi Galvani và Alessandro Volta phát hiện các đặc tính điện hóa học của kẽm Kẽm chủ yếu được sử dụng làm lớp phủ chống ăn mòn trên thép, bên cạnh đó còn được ứng dụng trong pin kẽm và các hợp kim như đồng thau Nhiều hợp chất kẽm phổ biến như kẽm cacbonat và kẽm gluconat (bổ sung dinh dưỡng), kẽm chloride (chất khử mùi), kẽm pyrithion (dầu gội trị gàu), kẽm sulfide (sơn huỳnh quang), và kẽm methyl hay kẽm diethyl trong hóa hữu cơ tại phòng thí nghiệm.
Kẽm là khoáng vi lượng thiết yếu cho sức khỏe con người, đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của thai nhi và trẻ sơ sinh Thiếu kẽm ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người ở các nước đang phát triển, dẫn đến nhiều bệnh lý Ở trẻ em, thiếu kẽm gây chậm phát triển, phát dục trễ, tăng nguy cơ nhiễm trùng và tiêu chảy, khiến khoảng 800.000 trẻ em tử vong mỗi năm Các enzym liên kết với kẽm, như alcohol dehydrogenase, đóng vai trò sinh hóa quan trọng Tuy nhiên, tiêu thụ quá mức kẽm cũng có thể gây ra các vấn đề như hôn mê, bất động cơ và thiếu đồng.
1.2.1.2 Lịch sử a) Thời kỳ cổ đại
Trong thời kỳ cổ đại, các mẫu vật sử dụng kẽm không nguyên chất đã được phát hiện, cho thấy sự ứng dụng của kẽm trong chế tạo hợp kim Các loại quặng kẽm đã được sử dụng để sản xuất đồng thau, với sự xuất hiện từ vài thế kỷ trước khi kẽm được phát hiện dưới dạng nguyên tố riêng biệt Đặc biệt, đồng thau Palestin từ thế kỷ XIV TCN đến thế kỷ X TCN chứa tới 23% kẽm.
Sản xuất đồng thau ở Hy Lạp cổ đại bắt đầu từ thế kỷ VII TCN, với một số mẫu vật được phát hiện Các đồ trang trí bằng hợp kim có chứa 80-90% kẽm, cùng với chì, sắt, antimon và các kim loại khác, đã tồn tại khoảng 2.500 năm Một bức tượng nhỏ từ thời tiền sử, chứa 87,5% kẽm, được tìm thấy tại di chỉ khảo cổ Dacia ở Transilvania (nay là Romania).
Các viên thuốc cổ xưa nhất được chế tạo từ kẽm cacbonat hydrozincit và smithsonit, được sử dụng để điều trị đau mắt Những viên thuốc này đã được phát hiện trên tàu La Mã Relitto del Pozzino, bị đắm vào năm 140 TCN.
Người La Mã đã biết đến sản xuất đồ đồng thau từ khoảng năm 30 TCN, sử dụng công nghệ nấu calamin với than củi và đồng để tạo ra hợp kim Quá trình này giúp giảm lượng oxide kẽm và giữ lại kẽm tự do trong đồng, từ đó đúc và rèn thành nhiều loại đồ vật và vũ khí Một số tiền xu từ thời đại Công giáo của người La Mã được làm từ đồng thau calamin Tuy nhiên, ở phương Tây, kẽm lẫn tạp chất từ thời cổ đại thường bị bỏ đi do không được coi là có giá trị.
Bảng kẽm Bern là một tấm thẻ tạ ơn có niên đại tới thời kỳ Gaul La
Mã được làm từ hợp kim chủ yếu là kẽm, và một số văn bản cổ đại đã đề cập đến kim loại này Sử gia Hy Lạp Strabo, trong một đoạn văn từ thế kỷ IV TCN, nhắc đến "những giọt bạc giả" trộn với đồng để tạo ra đồng thau, có thể ám chỉ đến kẽm như một phụ phẩm trong quá trình nung chảy quặng sulfide Ngoài ra, Charaka Samhita, được cho là viết vào khoảng 500 TCN, đề cập đến một kim loại khi oxy hóa tạo ra pushpanjan, có thể là kẽm oxide.
Các mỏ kẽm ở Zawar, gần Udaipur, Ấn Độ, đã hoạt động từ thời đại Maurya vào cuối thiên niên kỷ 1 TCN, với việc nấu chảy và phân lập kẽm nguyên chất được thực hiện từ thế kỷ XII Khu vực này ước tính đã sản xuất khoảng vài triệu tấn kẽm kim loại và kẽm oxide từ thế kỷ XII đến thế kỷ XVI, trong đó có khoảng 60.000 tấn kẽm kim loại Tác phẩm Rasaratna Samuccaya, viết vào khoảng thế kỷ XIV, đề cập đến hai loại quặng chứa kẽm: một loại dùng để tách kim loại và loại còn lại phục vụ cho y học.
Kẽm, được gọi là Fasada trong y học Lexicon của vua Hindu Madanapala vào năm 1374, đã được công nhận là một kim loại quan trọng Kỹ thuật nung chảy và tách kẽm nguyên chất từ calamin bằng cách sử dụng len và các chất hữu cơ khác đã được phát triển ở Ấn Độ vào thế kỷ XIII Tuy nhiên, người Trung Quốc vẫn chưa nắm vững kỹ thuật này cho đến thế kỷ XVII.
Hình 1 2 Các ký hiệu giả kim thuật tương trưng cho kẽm
Các nhà giả kim thuật đã thu được kẽm oxide bằng cách đốt kẽm kim loại trong không khí, sử dụng lò ngưng tụ Loại kẽm oxide này được một số nhà giả kim thuật gọi là lana philosophica, có nghĩa là "len của các nhà triết học" trong tiếng Latin, vì nó được thu hồi từ búi len, trong khi những người khác lại đặt tên cho nó là nix album do giống như tuyết trắng.
Kẽm, được gọi là "zincum" bởi nhà giả kim Paracelsus người Thụy Sĩ, là một trong những kim loại quan trọng trong lịch sử.
Từ "zinken" xuất hiện trong quyển sách Liber Mineralium II được viết vào thế kỷ XVI, có thể bắt nguồn từ tiếng Đức [zinke], mang nghĩa "giống như răng, nhọn hoặc lởm chởm" do hình dạng của các tinh thể kẽm kim loại Ngoài ra, "zink" cũng có thể liên quan đến "giống như tin (thiếc)" vì mối liên hệ giữa chúng, trong đó từ zinn trong tiếng Đức có nghĩa là thiếc.
Ba Tư گنس seng nghĩa là đá Kim loại cũng có thể gọi là thiếc Ấn Độ, tutanego,calamin, và spinter
Nhà luyện kim người Đức Andreas Libavius đã nhận được một mẫu vật gọi là "calay" từ Malabar, thu được từ một tàu chở hàng bị bắt ở Bồ Đào Nha vào năm 1596 Ông đã mô tả các thuộc tính của mẫu vật này, có thể là kẽm Trong thế kỷ XVII và đầu thế kỷ XVIII, kẽm thường được nhập khẩu từ các nước phương Đông vào châu Âu, nhưng giá trị của nó rất cao vào thời điểm đó.
Kẽm có màu trắng xanh óng ánh và tính từ nghịch, nhưng kẽm thương mại thường có màu xám xỉn Kẽm có cấu trúc tinh thể sáu phương với phân bố tinh thể mỏng hơn sắt, trong đó mỗi nguyên tử kẽm có sáu nguyên tử gần nhất ở khoảng cách 265,9 pm và sáu nguyên tử khác ở khoảng cách lớn hơn 290,6 pm.
Kẽm kim loại cứng và giòn ở hầu hết cấp nhiệt độ nhưng trở nên dễ uốn từ
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Sản xuất kẽm bằng phương pháp điện phân anot tan từ nguyên liệu xỉ thải kẽm của nhà máy nhúng nóng kẽm
Sản xuất kẽm từ xỉ thải của các nhà máy kẽm nhúng nóng đang trở thành xu hướng phổ biến trong ngành mạ kẽm và sản xuất kẽm Phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu chất thải ra môi trường mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe con người, tránh ô nhiễm môi trường.
Nhiều nghiên cứu cho thấy quá trình hòa tách kẽm từ xỉ thải của nhà máy mạ kẽm nhúng nóng đạt hiệu suất thu hồi kẽm rất cao Sản phẩm kẽm sunfat thu được có độ tinh khiết cao, có thể tái sử dụng trong công nghệ mạ kẽm và làm phân bón vi lượng.
Sản xuất kẽm từ xỉ thải kẽm có nhiều phương pháp nhưng phương pháp điện phân anot tan là một phương pháp hữu hiệu
Chọn quy trình với dũng dịch kẽm sunphat (ZnSO4) để kẽm thu được có chất lượng cao hơn và ít độc hơn so với dung dịch khác
Hình 1 4 Sơ đồ công nghệ
Bề mặt chi tiết sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí và vận chuyển thường bị dính dầu mỡ, ngay cả một lượng nhỏ cũng đủ làm cho bề mặt trở nên kỵ nước, ngăn cản sự tiếp xúc với dung dịch tẩy và dung dịch mạ Việc tẩy sạch dầu mỡ và lớp oxit nhôm thụ động là cần thiết để tăng cường khả năng tiếp xúc của dung dịch hóa chất lên bề mặt sản phẩm trong các công đoạn tiếp theo.
Tẩy dầu mỡ cũng phải qua các công đoạn khác nhau
- Cơ chế đơn giản của quá trình tẩu dầu mỡ:
Các hạt dầu mỡ có nguồn gốc từ thực vật thường sử dụng các chất hoạt động bề mặt, là những hợp chất hữu cơ với mạch cacbon lớn và nhóm chức đặc biệt Những chất này có cấu trúc hai đầu: một đầu dễ tan trong hạt dầu mỡ và một đầu tan trong dung dịch Đầu tan trong hạt dầu mỡ giúp phân chia nhỏ các hạt dầu, giảm sức căng bề mặt và kéo các hạt dầu mỡ hòa tan vào dung dịch.
Phương pháp nhũ hóa thường được áp dụng cho các dầu mỡ có nguồn gốc từ khoáng vật, trong đó các hóa chất trong dung dịch tác động với các hạt dầu mỡ Quá trình này tạo ra các hạt nhũ, giúp chúng tách ra khỏi bề mặt sản phẩm và hòa vào dung dịch Khi các hạt nhũ tích tụ đủ nhiều trong dung dịch, có thể thực hiện việc chọn lọc và vớt chúng ra khỏi bể.
*Nguyên lý: Đầu tiên ta cho sản phẩm vào dung dịch AC có nồng độ 5,5 – 6,5 % Và AH
1 – 2% AC là dung dịch hỗn hợp của các axit vô cơ và hữu cơ, có tác dụng:
Làm sạch bụi bẩn và dầu mỡ trên bề mặt sản phẩm là bước đầu tiên quan trọng Tiếp theo, quá trình hoạt hóa và làm mềm bề mặt nhôm giúp sản phẩm trở nên hoạt động hơn, đóng vai trò quyết định trong các quy trình tẩy dầu, tẩy bóng và anod hóa sau này.
- 1 phần oxit nhôm tự nhiên cũng được tẩy sạch tại bể này
Sau khi rửa sạch sản phẩm, hãy ngâm chúng vào dung dịch kiềm với nồng độ khoảng 35 g/l Đây là giai đoạn quan trọng nhất, diễn ra quá trình tẩy dầu mỡ chủ yếu.
Sản phẩm sau khi cưa cắt và vận chuyển thường bị dính dầu mỡ và bụi bẩn, đồng thời hình thành lớp màng oxit nhôm mỏng, có khả năng bảo vệ kém trước các tác nhân ăn mòn Những vết dầu mỡ và bụi bẩn này tạo ra lớp ngăn cách, làm giảm hiệu quả của dung dịch xử lý lên bề mặt sản phẩm, từ đó ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng bám dính của lớp sơn.
Dầu mỡ dùng để bôi trơn trong quá trình cắt chủ yếu có hai loại: dầu động vật, thực vật và dầu khoáng Việc sử dụng hóa chất kiềm hoặc axit giúp phá vỡ các liên kết trong phân tử dầu, làm nhỏ hạt dầu và tách chúng khỏi bề mặt sản phẩm Cả hai loại hóa chất này đều có khả năng tẩy sạch bề mặt, nhưng hiện nay, các nhà máy đang ưu tiên sử dụng bể tẩy dầu kiềm Nguyên lý cơ bản của quá trình xử lý này là tối ưu hóa hiệu quả tẩy rửa và bảo vệ bề mặt sản phẩm.
+ Với các loại dầu mỡ có nguồn gốc động, thực vật:
Chất tẩy dầu chứa các chất hoạt động bề mặt, là những hợp chất có khối lượng phân tử lớn và cấu trúc phân cực Một đầu phân cực của chúng tương tác với các nhóm chức của phân tử dầu, trong khi đầu còn lại tương tác với dung dịch hóa chất Nhờ đó, chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của dầu, tạo cầu liên kết giữa dầu và dung dịch hóa chất, giúp dầu dễ dàng tách ra khỏi bề mặt sản phẩm và hòa tan vào dung dịch.
Hóa chất tẩy dầu chứa hydroxyt và cacbonat kiềm, có khả năng phản ứng với các phân tử dầu mỡ qua quá trình xà phòng hóa, tạo ra dung dịch xà phòng.
Dưới tác động của kiềm, các phân tử dầu mỡ sẽ trải qua quá trình xà phòng hóa, tách rời khỏi bề mặt dung dịch Phản ứng này tạo ra các chất tẩy rửa mới, có khả năng làm sạch hiệu quả bề mặt sản phẩm nhôm.
- Với các loại dầu mỡ có nguồn khoáng vật:
Trong dung dịch chất tẩy dầu, các chất nhũ hóa đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nhũ với các phân tử dầu, giúp phân chia dầu thành những hạt nhỏ hơn Quá trình này làm giảm độ bám dính của dầu lên bề mặt sản phẩm, đồng thời với khối lượng riêng nhỏ, các hạt dầu sẽ được tách ra khỏi sản phẩm và hòa vào dung dịch hóa chất.
Sau khi loại bỏ dầu và tạp chất bẩn trên bề mặt sản phẩm, lớp oxit nhôm lưỡng tính và nhôm kim loại sẽ tương tác với dung dịch kiềm, nước và oxi thông qua các phản ứng đặc trưng.
Phản ứng giữa Al(OH)3 và NaOH tạo ra NaAlO2 và nước, đồng thời giải phóng khí hydro Khi khí hydro tách ra khỏi bề mặt sản phẩm, nó thoát ra khỏi dung dịch, tạo ra bọt trên bề mặt, làm tăng tốc độ các phản ứng xà phòng hóa và nhũ hóa Một lượng bột nhôm sẽ kết tủa và lắng xuống đáy bể, và bột này sẽ được loại bỏ trong quá trình lắng cặn và vệ sinh đáy bể.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Tính kích thước bể và các thông số cơ bản của dây chuyền
2.1.1.1 Chiều dài trong của bể
L T : Chiều dài trong của bể (mm) n 1 : Số khung ( số đơn vị tải )
L 1 : Kích thước khung treo theo chiều dài bể (mm)
L 2 : Kích thước giữa các khung (mm)
L 3 : khoảng cách giữ thành bể và cạnh khung
Ta có tương ứng các giá trị như sau: n1 = 10 ; L1 = 250 mm ; L2 0
LT = 10.250 + (10-1).30+2.50 = 2870(mm) Để dễ gia công và vận hành bể ta chọn LT = 3000 (mm)
2.1.1.2 Chiều rộng trong của bể
W T : chiều rộng trong của bể (mm)
W 1 : kích thước lớn nhất của vật mạ theo chiều rộng bể (mm)
W 2 : khoảng cách giữa anot và vật mạ tại điểm gần anot nhất (mm)
W 3 : khoảng cách giữa thành bể và catot (mm) n 2 : Số cầu catot (chiếc) d: chiều dày catot (mm)
Chọn chiều dày của anot là d = 6 mm
WT = 6 + 2.450 + 2.5006 mm Để cho dễ gia công ta chọn kích thước chuẩn là WT = 1100 mm
2.1.1.3 Chiều cao trong của bể
H T : chiều cao bên trong của bể (mm)
H 1 : chiều cao khung chưa kể móc treo (mm)
H 2 : khoảng cách từ đáy bể đến cạnh dưới của khung (mm)
H 3 : chiều cao chất điện giải từ cạnh trên của khung trở lên
H 4 : khoảng cách từ mặt thoáng dung dịch đến miệng bể (mm)
Quy chuẩn được : HT = 1200 mm
Thể tích của bể được tính theo công thức sau :
V = LT.WT.HT ( lít ) Trong đó :
V là thể tích của bể (lít)
Thể tích bể chứa dung dịch thực là:
Vdd = LT.WT.(HT – H4) (TLTK3 – T19) = 3465 (lít)
2.1.2 Tính toán số bể mạ
Pn-Kế hoạch sản xuất ngày: 500 (kg) p x – Năng suất của một bể
Catot thu hồi kẽm: Tấm nhôm (200 x 800 x 6 mm)
Hiệu suất dòng catot: Hc = 91%
Diện tích catot thu hồi kẽm là:
S = 2.h.(a+b) +a.b = 2.0,8.(0,2+0,006) + 0,2.0,006 = 0,3308 (m 2 ) q Zn = M Zn n F (TLTK5 – T7) n: số mol trao đổi F: hằng số faraday
MZn: Khối lượng mol của kẽm q Zn = M Zn n F = 65,38
Xưởng làm việc 1 ca/ ngày, 8 giờ/ca Thời gian chuẩn bị và kết thúc công việc hàng ngày là 0,5 giờ
Thời gian làm việc thực tế : 8-0,5=7,5 (giờ)
Khối lượng kẽm thu được sau 7,5h điện phân là: Δ g Zn =D c S q zn t H c = 600.0,3308.1,22.7,5.0,91 = 1652,64 (g)
Năng suất thu hồi kẽm của 1 bể là: ( bể 10 khung, mỗi khung 1 catot) p x = Δ g Zn Số khung =¿1652,64 10 = 16526,4372 (g) = 16,526 (kg)
2.1.2.2 Số bể gia công các khâu khác
Với các bể nước rửa ta chọn sau mỗi quá trình ra công sẽ có 2 bể rửa nước
Số bể tẩy dầu : 2 bể
Vậy tổng số bể tính được là : Δ N = 6 bể
Bảng 2 1 Số đơn nguyên và thời gian gia công quy trình điện phân thu hổi kẽm
TT Bước công nghệ Thời gian công tại bước đó, phút
Tổng số bể trong quy trình: 38 bể chia làm 2 hàng mỗi hàng 19 bể
2.1.3 Tính kích thước của dây chuyền
2.1.3.1 Tính chiều dài của dây chuyền
Chiều dài của dây chuyền được tính theo công thức :
Trong đó : n 1 : là số bể có cùng kích thước, n 1 n 2 : là số khe hẹp không có máng hút giữa các bể, n 2 = 18
L t : là chiều rộng trong của bể, L t = 1100, mm
L tl : là chiều rộng của khu vực tháo lắp gá, L tl = 2000,mm ΔLL 2 : là chiều rộng của khe hẹp giữa các bể ΔLL 2 = 100, mm
2.1.3.2 Chiều rộng của dây chuyền
Chiều rộng của dây chuyền tự động được tính toán theo công thức sau :
L 1 : là chiều dài trong bể, do bể ghép 2 nên L 1 = 6000 mm
W 1 : khoảng cách từ vách trong bể đến mặt ngoài của dãy trụ làm giá đỡ bộ tự hành, W 1 = 655 mm
W 2 : Khoảnh cách từ mép trong của bể đến mép ngoài diện tích thao tá ,
2.1.4 Các thiết bị phụ trợ
Bảng 2 2 Thông số kĩ thuật của máy bơm, lọc
Tên M50 Máy ép lọc khung bản
Bề mặt lọc 4 m 2 Điện áp đầu vào 220V 220V
Vật liệu khung Gang đúc Cao su chịu axit
Trong lượng máy 230kg Áp lực buồng bơm Max 8 bar
Kiểu bơm Cánh quạt Bánh răng tectolit
CHỌN NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU
Để cung cấp nguồn điện một chiều cho các bể mạ và bể điện phân, hiện nay thường sử dụng bộ chỉnh lưu bán dẫn thay vì máy phát Trong dự án này, chúng ta sử dụng chỉnh lưu làm mát bằng dầu Khi lựa chọn nguồn điện một chiều, cần xem xét các yếu tố như cường độ dòng điện (I) và điện thế bể (U) Mỗi bể nên được trang bị một chỉnh lưu riêng Nếu dòng điện yêu cầu vượt quá công suất của chỉnh lưu, có thể chọn nguồn lớn hơn hoặc sử dụng hai hoặc ba bộ chỉnh lưu để cung cấp điện cho bể.
2.2.1 Cường độ dòng điện vào bể
Dòng điện lý thuyết Ilt vào bể tính theo công thức:
D a – Mật độ dòng điện anot giới hạn (A/dm 2 ) y- Đơn vị tải y = 0,3308 10 = 3,308
Dòng điện thực tế Itt vào bể tính theo công thức:
Bảng 2 3 Tổng hợp dòng điện vào bể
2.2.2 Mật độ dòng thể tích
Dòng điện trong dung dịch điện giải sẽ làm tăng nhiệt độ của dung dịch (hiệu ứng Jun), do đó, khi thiết kế dây chuyền, cần quy định rõ mật độ dòng thể tích cho các bể anode.
V dd là thể tích dung dịch trong bể V dd = 3465 lít
I là cường độ dòng điện vào bể, A
Bể điện phân : iv = 0,68 (A/lít)
2.2.3 Tính điện thế bể Điện thế các bể tính theo công thức
Ult=(1+ β ) [(Ea-Ec) + (1+ α ).IR] (V) (TLTK 3 – 36)
I- Cường độ dòng vào bể β -Hệ số xét đến tổn hao điện tại chỗ tiếp xúc
Ea, Ec-Điện thế anot, catot E a = -0,60, E c = -0,78 α -Hệ số xét tới sự tổn thất điện thế trong dung dịch do bọt
Trong đó: l - Khoảng cách giữa các điện cực χ -Độ dẫn điện của dung dịch χ = 0,10 y- Phụ tải của bể
Bảng 2 4 Tính toán điện thế các bể l (cm) y
Bảng 2 5 Tổng hợp dòng điện và điện thế của bể điện phân
Bể điện phân Dòng(A) Thế(V) 2381,76 37,2528
Từ các kết quả của bảng 2.4 và bảng 2.5 về điện thế bể, cường độ dòng điện ta chọn chỉnh lưu làm lạnh bằng dầu để làm nguồn một chiều
Bảng 2 6 Thông số chỉnh lưu
Công suất tương ứng với mỗi bể điện phân của chỉnh lưu là:
TÍNH TIÊU TỐN NƯỚC RỬA
Nước vô cùng quan trọng trong công nghiệp mạ, chủ yếu dùng để rửa vật mạ.Thông thường cứ 1 m 2 sản phẩm phải cần đến 2 m 3 nước
Còn lượng nước pha chế dung dịch chiếm phần rất nhỏ trong tổng lượng nước tiêu thụ của xưởng và không dùng thường xuyên
Mức nước tiêu tốn Q (lít/giờ) cho bất kỳ một cách nào cũng được xác định theo công thức sau:
Q: là lượng nước rửa , lít/giờ q: là lượng dung dịch bám theo một đơn vị diện tích hàng mạ, lít/m 2 n: là số bể (lần) rửa
F: là diện tích bề mặt rửa trong một giờ, m 2 /giờ
K: tiêu chuẩn độ sạch sau khi rửa, đánh giá bằng số lần giảm nồng độ của cấu tử chính dủa dung dịch bám theo hàng mạ sau khi rửa
Với: C 0 là nồng độ cấu tử chính trong dung dịch bám theo hàng mạ trước khi mạ, g/lít
C gh là nồng độ giới hạn cho phép của cấu tử chính trong nước sau khi rửa,g/lít
Chọn q = 0,2 với mạ treo chờ ráo 5 giây
Nhận thấy, trước khi rửa vật đã qua 1 bể thu hồi thì lượng cần rửa Q sẽ phải nhân thêm với 0,4
Bảng 2 7 Lượng nước tiêu thụ của dây chuyền (1 dãy)
Trước khi rửa là bước
Sau khi rửa là bước q (l/m 2 )
Rửa sau tẩy dầu mỡ q √ n K F Lắp hàng
Rửa sau điện phân q √ n K F Điện phân
Diện tích bề mặt rửa nhúng 1 giờ trong một bể là:
XÁC ĐỊNH THÔNG GIÓ
Xưởng mạ điện, điện phân là nơi sản xuất có nhiều khí độc hại phát sinh từ các bể tẩy và bể mạ Để đảm bảo điều kiện làm việc an toàn, cần trang bị quạt thông gió hai chiều và miệng hút cục bộ để loại bỏ các chất độc hại từ bề mặt dung dịch Trong dây chuyền mạ, mỗi bể được trang bị 2 miệng hút dọc theo miệng bể, với khe hút cố định, cho phép hút 2 hoặc 3 bể cùng một lúc, nhằm giảm thiểu rủi ro cho người lao động.
Bảng 2 8 Đặc tính khí độc trong phân xưởng
Bể Dung dịch Đặc điểm của các chất độc hại Điện phân H 2 SO 4 Hơi H 2 SO 4 , khí sản phẩm
2.4.1 Thể tích không khí cần hút khỏi mặt thoáng của bể
L 0 : là thể tích riêng phần không khí cần hút khỏi bể (m 3 /h)
H 1 – Khoảng cách từ mặt thoáng của dung dịch đến miệng bể, 150 mm
K ΔLt : là hệ số xét đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa dung dịch và phòng làm việc
K đ : là hệ số xét đến độ độc hại và cường độ bốc hơi của chất độc hại,
K 1 : là hệ số xét đến cách thức hút
K 1 = 1,0 cho hút hai bên miệng bể, không thổi
K 2 = 1,2 hệ số xét đến ảnh hưởng của khuấy dung dịch bằng khí nén, sôi sủi bọt
K 3 = 0,75 hệ số xét đến tác dụng che phủ của các vật nổi trên mặt thoáng(Không xét)
K 4 = 0,5 hệ số xét đến tác dụng che phủ của lớp bọt nổi lên trên mặt thoáng
Các chỉ số chọn là dựa vào các bảng sau:
Bảng 2 9 Hệ số K∆t do chênh lệch nhiệt độ giữa dung dịch và không khí trong phòng
Hiệu số nhiệt độ không khí và dung dịch
Không thổi, chắn đậy… Có thổi, có chắn,
Bảng 2 10 Hệ số xét đến độ độc hại và cường độ bốc hơi của chất độc hại
Từ hai bảng 2.9 và 2.10 ta tổng hợp được bảng sau:
Bảng 2 11 Thể tích riêng phần không khí cần hút Lo trong các bể
STT Bể cần hút khí độc
Thể tích riêng phần không khí cần hút khỏi bể là 269,99.30 = 8099,65 m 3 /h
Bảng 2 12 Thể tích cần hút trong L trong bể
Bể cần hút khí độc
2.4.2 Phân luồng khí thải và chọn quạt Để tiện cho việc thi công và lắp đặt, đồng thời đáp ứng các điều kiện về khí thải ta gộp 2 luồng khí của dây chuyền sản xuất thành 1 luồng:
Tổng lượng khí thải là 9007,075 (m 3 /h)
Chọn quạt có các thông số sau:
Năng suất: 11500 m 3 /h Áp suất toàn phần: 117,5 pa
TIÊU TỐN KHÔNG KHÍ NÉN
Trong xưởng, không khí nén được dùng để khuấy các dung dịch mạ, dung dịch tẩy rửa, điện phân
Tiêu tốn khí nén để khuấy 1 lít dung dịch ở mức vừa phải là 1 lít/phút
Mà thể tích của dung dịch trong mỗi bể: 3465 lít
Thời gian làm việc 8h/ngày lượng tiêu thụ khí trong bể:
Vkhí nén = 3465.32 = 110880 lít/phút = 110,88 m 3 /phút
Lưu lượng máy nén khí = Tổng lưu lượng thiết bị sử dụng ( m 3 /min) x Hệ số tổn thất đường ống(1.2) x Hệ số thời gian(0.9) (TLTK 9)
Lưu lượng máy nén = 110,88.1,2.0,9 9,75 m 3 /phút
Khi chọn máy nén khí trục vít công suất 100KW, cần lưu ý rằng lưu lượng khí nén đạt khoảng 18 m³/phút với áp lực 7 bar Nên lựa chọn át-tô-mát 3 pha có dòng điện 300A và cáp điện có tiết diện từ 100-150 mm² Đường kính ống đầu ra nên là 60 mm Tổng số lượng máy nén khí cần chọn là khoảng 16 máy.
TÍNH TIÊU TỐN ĐIỆN NĂNG
Điện năng tiêu tốn cho: chạy nguồn điện một chiều, Chạy các động cơ điện, chạy quạt thông gió, đun nóng các bể, chiếu sáng, máy lạnh,…
2.6.1 Điện năng tiêu thụ cho nguồn điện một chiều trong một ngày
W 1 = P cl K n T η ( Wh) (TLTK3 – 54) Trong đó:
P cl : là công suất chỉnh lưu (kW)
K: là hệ số sử dụng thiết bị (%) n: là số chỉnh lưu cùng loại công suất
T: là thời gian làm việc của chỉnh lưu (h) η: là hệ số hữu ích của chỉnh lưu (%)
- Bể điện phân : Pcl = 90 kw
- Số chỉnh lưu cùng loại công suất n = 30
Hệ số sử dụng thiết bị : K = 0,96 Điện năng tiêu thụ cho 1 chỉnh lưu là:
2.6.2 Điện năng tiêu thụ cho cẩu
Dây truyền được trang bị 2 cẩu hai đầu hoạt động luân phiên, mỗi cẩu có 2 động cơ điện với công suất 1,5 kW Do thời gian sử dụng cẩu chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ quá trình gia công, hệ số sử dụng thiết bị được xác định là K=0,2.
Lấy hiệu năng sử dụng động cơ điện là 60% Điện năng tiêu thụ cho 2 cẩu trên: W2 = 4.1,5.0,6.15,5.0,2 = 11,16 kW
2.6.3 Điện năng tiêu thụ để chạy quạt hút gió
W 3 = n.P q T/η, kWh (TLTK3 – 54) Trong đó: n: là số quạt có cùng công suất
P q : là công suất của quạt η: là hệ số hữu ích của quạt %
T: là thời gian làm việc của thiết bị
Dựa vào các thông số kỹ thuật của quạt gió đã chọn, chúng ta có thể tính toán được điện năng tiêu thụ Do các quạt đều có chỉ số tương đồng, việc này trở nên đơn giản hơn.
2.6.4 Điện năng để chiếu sáng trong một ngày
S: là diện tích cần chiếu sáng, S = 640 m 2
0,015 là định mức công suất chiếu sáng, kW/m 2
T: là thời gian làm việc thực tế
K: hệ số giữa tỷ số giữa thời gian chiếu sáng và thời gian thực tế sản xuất,
2.6.5 Điện năng tạo khí nén
Tiêu thụ điện năng = (Tổng công suất máy x 0.756 x số giờ )÷ hiệu suất của động cơ (TLTK 8)
Sử dụng 16 máy tương tứng với 16.6,6 = 92,4kWh
Bảng 2 13 Tiêu thụ điện năng cho các khâu trong 1 ngày
Khâu tiêu thụ điện năng kWh
Cho nguồn điện một chiều 21600
Tổng điện năng tiêu thụ trong một ngày 21833,3
TIÊU HAO HÓA CHẤT VÀ TIÊU HAO CATOT
2.7.1.1 Tổn thất hóa chất để hoàn thành kế hoạch
Tiêu hao hóa chất để hoàn thành kế hoạch bao gồm:
Tiêu hao để hình thành lớp mạ
Tiêu hao do mất dung dịch theo vật mạ vớt ra
Tiêu hao do dung dịch cuốn theo khí hút thông gió
Tiêu hao do lọc dung dịch, điều chỉnh, thay thế chuyển đổi dung dịch
Tiêu hao hóa chất bị phân hủy.
Tiêu hao hóa chất cho 1m² lớp mạ điện hoặc mạ hóa học không bị ảnh hưởng bởi chiều dày lớp mạ, mà chủ yếu phụ thuộc vào độ phức tạp của hình dạng vật mạ.
Tiêu hao của một cấu tử x được xác định theo công thức sau:
K: là hệ số do kiểu thiết bị quy định
K = 0,8 đối với mạ treo thủ công
A: là tổn thất dung dịch theo vật mạ vớt ra, l/m 2
B: là tổn thất dung dịch theo không khí hút, l/m 2
C: mức tổn thất do lọc, chuyển đổi, điều chỉnh, l/m 2 c: là nồng độ của cấu tử đó có trong dung dịch, g/l Độ phức tạp về hình dạng của vật mạ chia thành ba nhóm như sau: Vật mạ phẳng, hình ống không có ren
Vật mạ có thiết kế khe nối và kẹp dính, cùng với nhiều lỗ đột dập giúp chứa đọng dung dịch hiệu quả Tuy nhiên, vật này cũng có khe rãnh sây và những phần khó rửa, dẫn đến việc tích tụ nhiều dung dịch.
Bảng 2 14 Định mức tổn thất dung dịch
Bước quy trình A B C ml/m 2 ml/m 2 ml/m 2
Lượng tổn thất hóa chất để hoàn thành kế hoạch
Qx = Hx Pn/1000, kg (TLTK 3 – 58)
P n : là kế hoạch sản xuất, P n = 0,3308.10.30 = 99,24 m 2 /ngày.
Hx: là hóa chất tiêu hao (cấu tử)
Bảng 2 15 Lượng hóa chất tổn thất để hòa thành kế hoạch
Hóa chất Nồng độ H x P n Q x g/l g/m 2 m 2 kg
2.7.1.2 Lượng hóa chất tiêu tốn lúc đầu
Trong đó: c: là nồng độ của cấu tử x trong dung dịch, g/l
V: là thể tích của bể, lít
K: là hệ số đổ đầy bể, K = 0,8
Bảng 2 16 Lượng hoá chất tiêu tốn ban đầu cho pha chế dung dịch
Bước quy trình Cấu tử Nồng độ V.K H m g/l kg
Tẩy dầu AC 40 2772 110,98 Điện phân ZnSO 4 250 2772 693
1,06: Hệ số xét đến các tổn hao công nghệ như tạot hành mùn, bám vào khung treo,… γ – trọng lượng riêng của kim loại mạ (kẽm) γ Zn = 6999 kg/m 3
H a =1,06 γ = 1,06 6999 = 7418,94 kg/m 3 Lượng anot tiêu tốn hàng năm (Qa) để hoàn thành kế hoạch sản xuất là:
Q a = H a δ P n /1000, kg, (TLTK3 – T59) δ – Chiều dày lớp mạ δ = g d s (TLTK5 – CT59 – T21) δ = g d s = 6999.0,3308 1,65264 = 7,138.10 -4 m = 0,07138cm
Pn: là kế hoạch sản xuất, Pn = 99,24 m 2 /ngày.
Lượng anot cho bể lúc ban đầu
H a ' =n K a K 2 L t H t γ d /1000 ,kg (TLTK3 – T60) n – Số cầu anot(catot)
K 1 = 0,6-0,7, Hệ số ken đầy anot theo chiều dài bể
K 2 = 0,8, hệ số được tính từ tỷ số giữa chiều dài anot và chiều cao bể
L t H t – Chiều dài và chiều cao của bể d – Chiều dày anot(catot) d = 6mm = 1000 6 m γ – trọng lượng riêng của kim loại anot(catot) (kẽm) γ Zn = 6999 kg/m 3
Bảng 2 17 anot tiêu hao và ban đầu
H a , kg Điện phân Xỉ kẽm 0,0713
PHẦN XÂY DỰNG, TỔ CHỨC SẢN XUẤT
- Xưởng có tính độc hại cao, khả năng gây ỗ nhiễm môi trường lớn cả về nước thải và khí thải
- Nhu cầu sử dụng điện, nước
- Độ ồn lớn có tính thường xuyên
Vì vậy địa điểm xây dựng xưởng mạ phải đạt yêu cầu sau:
Xưởng mạ cần được đặt ở vị trí khô ráo, thoáng mát và cuối hướng gió trong khu vực nhà máy, đồng thời phải cách xa khu dân cư Xung quanh xưởng nên được bố trí hành lang cây xanh để tạo không gian trong lành và thân thiện với môi trường.
- Vị trí xưởng gần với các sông để tiện cung cấp nước và xử lý nước thải
3.1.2 Đặc tính của xưởng mạ
Xưởng mạ bao gồm khu vực chính dùng cho sản xuất và lắp đặt thiết bị, cùng với khu vực phụ phục vụ cho các công trình như kho, nhà vệ sinh và phòng thí nghiệm, tổng diện tích phụ chiếm 120% diện tích chính.
Với công xuất thiết kế tạo ra sản phẩm lên đến 500kg, xưởng thuộc quy mô vừa
Bố trí thiết bị với kết cấu nhà xưởng như sơ đồ khu vực chính:
Hình 3 1 Sơ đồ cấu trúc của xưởng
Có 2 dãy thiết bị song song với nhau, gồm:
Dây chuyền mạ treo bao gồm 38 bể thẳng, được chia thành 2 dãy với mỗi dãy có 19 bể Hệ thống cũng đi kèm với các thiết bị phụ trợ như quạt hút gió, bộ chỉnh lưu cho các bể và máy tạo khí nén.
Các lối đi trong dây chuyền sản xuất và nhà xưởng bao gồm đường đi ở đầu và cuối dây chuyền, khu vực phía trong hai bên thiết bị phụ trợ để công nhân có thể kiểm tra thiết bị, cùng với lối đi chính trong xưởng.
Lối đi chính chiếm 6m Lối đi này dành cho khâu gá hàng và pallet chứa hàng cần gia công
Lối giữa dãy phụ trợ và dã dây chuyền rộng 3 m, được sử dụng để lắp đặt đường hút gió vào quạt, hệ thống ống dẫn nước rửa và nước sạch cho bể, cũng như đường ống khí và đường điện 1 chiều cho chỉnh lưu và sửa chữa thiết bị Lối đi sau dãy phụ trợ rộng 2 m, phục vụ cho công nhân kiểm tra thiết bị Tổng chiều rộng của xưởng là 20 m.
Theo chiều dài của xưởng:
Từ lối đi đến dầu dây chuyền: diện tích này dành cho việc luân chuyển hàng hóa, hóa chất
Khoảng cách từ cột đến dây chuyền 2m, lối này để đảm bảo thông thoáng, tạo hành lang đi quanh dây chuyền
Tổng chiều dài xưởng là 32m Đây mới là khu vưc sản xuất chính
Nhà xưởng chính rộng 20m, dài 32m, diện tích là 640m 2 Ngoài ra còn khu vực của phòng thí nghiệm và các phòng chức năng khác
Bố trí mặt bằng được chia thành các khu vực khác nhau, chiếm phần lớn là các khu kiểm tra sản phẩm và chứa sản phẩm
Thuộc loại độc hại, vì thế xây tường bao quanh ngoài cột, nhịp nhà 12m,nhịp cột 6m, cao 3 – 5 m dạng mái vòm
Các phòng thay đồ, phòng thí nghiệm, kho tách riêng khỏi dây chuyền sản xuất
Xưởng làm việc với chế độ thời gian như sau:
Số ca trong ngày: 1 ca
Số giờ làm mỗi ca: 8 giờ
Thiết bị vận hành liên tục theo giờ làm việc của nhà xưởng
Ngày nghỉ của công nhân viên: chủ nhật
Bố trí nhân công ở các vị trí sản xuất trực tiếp:
Vị trí nạp liệu: 6 công nhân, bao gồm kiểm tra hàng mộc, treo hàng lên gá và đưa lên dây chuyền
2 công nhân vận hành thiết bị dây chuyền
4 công nhân tháo gỡ hàng
Hết ca sản xuất, các công nhân trong ca chuyển hàng vào kho hoặc QC sản phẩm sau sản xuất
Trong các bể điện của dây chuyền sản xuất, khí độc thường phát sinh, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người lao động Do đó, việc lắp đặt hệ thống thông gió hút độc và trao đổi không khí với bên ngoài là rất cần thiết, nhằm đảm bảo cung cấp đủ khí sạch cho phân xưởng.
Để đảm bảo công nhân làm việc hiệu quả, phân xưởng cần được cung cấp đủ ánh sáng Do đó, việc lắp đặt hệ thống cửa chiếu sáng tự nhiên hoặc trang bị hệ thống chiếu sáng nhân tạo là rất cần thiết, nhằm duy trì mức độ ánh sáng đầy đủ cho phân xưởng trong mọi điều kiện ngoại cảnh.
Hệ thống thoát nước trong phân xưởng cần được kiểm tra và vệ sinh định kỳ để ngăn ngừa tình trạng nước thải ứ đọng Trước khi đưa vào hệ thống thoát nước của nhà máy, nước thải phải được xử lý đúng cách.
Phân xưởng điện cần được đặt ở vị trí cuối hướng gió chủ đạo của nhà máy để giảm thiểu khí thải và nhiệt độ Để cải thiện điều kiện môi trường xung quanh, việc trồng nhiều cây xanh là rất quan trọng, giúp điều hòa nhiệt và tăng cường chất lượng không khí.
Công nhân và cán bộ cần tuân thủ nghiêm ngặt nội quy vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động tại nhà máy và trong từng phân xưởng.
+ Khi công nhân làm việc phải mặc quần áo bảo hộ lao động đúng quy định
Để đảm bảo an toàn điện, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về điện Các thiết bị sử dụng điện 220V hoặc 380V phải được cách điện an toàn Khu vực sử dụng điện cần khô ráo, tránh ẩm ướt để giảm nguy cơ tai nạn Ngoài ra, cầu dao điện, cầu chì, công tắc và nút khởi động cần có nắp bảo hiểm hoặc che chắn an toàn.
+ Trước khi vận hành máy phải kiểm tra kỹ, khi có sự cố phải báo cáo để kịp thời xử lý đúng quy định
Để đảm bảo an toàn, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về phòng chống cháy nổ Mỗi phân xưởng phải được trang bị bình chữa cháy và tất cả cán bộ công nhân cần phải tham gia tập huấn về phòng cháy chữa cháy.
Khi pha chế dung dịch hóa chất, cần tuân thủ các quy định an toàn như không hút thuốc, bật quạt hút trước khi bắt đầu, và đảm bảo sử dụng đầy đủ trang bị bảo hộ lao động Việc chấp hành đúng nội quy an toàn là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe khi tiếp xúc với hóa chất.
3.2.2 Hệ thống xử lý nước thải
Nhà xưởng cần thiết lập hệ thống xử lý nước thải để bảo vệ môi trường Để tăng hiệu quả và tiết kiệm, nước thải sẽ được dẫn đến khu vực xử lý riêng, nơi thực hiện quy trình tuần hoàn hồi lưu nước Đồng thời, cần phân tách đường nước rửa để thu hồi dung dịch một cách hiệu quả.
Hình 3 2 Hệ thống xử lý nước thái của xưởng
Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất:
Nước thải sản xuất phân luồng thành 2 dòng thải:
- Nước thải sau khi rửa dầu mỡ
- Nước thải sau khi công đoạn điện phân
Tại bể điều chỉnh pH, dòng thải được sục khí để trộn đều Thiết bị giám sát pH sẽ tự động điều chỉnh bơm định lượng NaOH hoặc H2SO4 nhằm duy trì pH trong khoảng 8,5-9.
