Bài giảng Sản xuất sạch hơn chuyên đề: Mạ kim loại

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN ĐỂ PHÂN TÍCH Vấn đề tiêu thụ tài nguyên: - Tài nguyên nước: trong công nghệ mạ điện nước được sử dụng chủ yếu ở các công đoạn: rửa, tẩy rit, rửa sau mạ, trong

Trang 1

CHÀO MỪNG CÔ VÀ CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH

CỦA NHÓM 6

Trang 2

NHÓM 6

THÀNH VIÊN: NGUYỄN VĂN LINH

NINH THỊ THANH HÀ NGUYỄN HOÀNG HIỆP ĐẶNG THỊ HỒNG HẠNH NGUYỄN THỊ HÀ

NGÔ VĂN HÙNG

MẠ KIM LOẠI

Trang 6

TỔNG QUAN

Tác động của ngành mạ

Chất thải Các nguy cơ tiềm

tàng

Kiềm (hydroxide) Ăn mòn Nước thải Làm sạch, khắc

axit Axít (Nitơ, Lưu

huỳnh, axit

clohydric, axit

flohydric)

Ăn mòn Nước thải Làm sạch, khắc

axit, ngâm tẩy, nhúng làm sáng

Trang 7

Xyanua Độc Bể mạ, dung dịch bám theo

ra, nước rửa, bùn, nước thải khác

Mạ, làm sạch bằng tang quay, bóc lớp mạ, xử lý nhiệt, tẩy gỉ

Cromat Độc Bể mạ, dung dịch bám theo

ra, nước rửa, bùn, nước thải khác và khí mù

Mạ, crôm hoá, khắc axit

Nước Nước rửa, nước bám theo ra,

bể xử lý, khí thải (bay hơi), nước làm mát, xả đáy lò hơi

Ở rất nhiều quy trình

Trang 8

1 MẠ ĐIỆN

* Mạ điện là một quá trình điện phân, ở đó một bề mặt kim loại sẽ được phủ một lớp kim loại khác qua quá trình điện phân Hoạt động mạ điện chủ yếu ứng dụng với các dạng mạ

vô cơ cho các bề mặt với mục đích chống gỉ, tạo độ cứng, chống mòn, tạo đặc tính chống rạn nứt, dẫn điện hoặc nhiệt, hoặc để trang trí Các kim loại và hợp kim thường được dùng trong mạ điện là đồng (đồng-kẽm), cát-mi, crôm, đồng đỏ, vàng, nickel, bạc, thiếc, và kẽm.

Trang 9

1 MẠ ĐIỆN

Sơ đồ thiết bị mạ:

Trang 10

2 A-NỐT HÓA

* A-nốt hóa là một quá trình điện phân biến bề mặt kim loại thành một lớp phủ không hòa tan ô-xít Mạ a-nốt tạo ra lớp bảo vệ chống ăn mòn, các bề mặt trang trí, làm nền để sơn

hoặc cho các quy trình tạo lớp phủ bề mặt khác, đồng thời tạo

ra các đặc tính cơ khí cũng như điện đặc thù

* Nhôm là vật liệu thường được dùng nhiều nhất trong mạ nốt Các quy trình a-nốt hóa nhôm gồm: a-nốt a-xít chromic, a-nốt a-xít sulfuric, và anốt boric-sulfuric

Trang 11

a-2 A-NỐT HÓA

* Sau khi a-nốt hóa các chi tiết sẽ được rửa kỹ và đi qua một quá trình bịt lỗ để nâng cao tính chống ăn mòn của lớp phủ bề mặt Các chất phủ kín này thường là: a-xít

chromic, Nguyên liệu đầu vào – A-xít, chất phủ bề mặt

• Phát thải khí – khí chứa ion kim loại và hơi a-xít

• Nước thải từ quy trình – chất thải a-xít

• Chất thải rắn/nguy hại – Các dung dịch đã dùng, bùn xử

lý nước thải, và các mạt kim loại

Trang 12

2 A-NỐT HÓA

Quy trình a-nốt hóa

Trang 13

2 A-NỐT HÓA

STT Yếu tố liên

quan đến SXSH

Trọng số

Công đoạn

Làm sạch

Khắc mòn tẩy axit

Tẩy rỉ A-nốt

hóa

Nhuộm màu

1 Lượng nước

thải, dịch thải

Lãng phí Trung

bình

Trung bình

Trang 14

3 MẠ KẼM NHÚNG NÓNG

* Mạ kẽm là một quy trình tạo lớp

phủ bề mặt bằng kẽm cho thép đã

được chuẩn bị không sử dụng kỹ

thuật điện phân Trong tất cả các kỹ

thuật tạo bề mặt phổ biến cho thép

Trang 15

3 MẠ KẼM NHÚNG NÓNG

Quy trình

Trang 16

3 MẠ KẼM NHÚNG NÓNGSTT Yếu tố liên

Tẩy dầu mỡ

Rửa Khắc ăn

mòn

Xục sơ bộ Nhúng vào

kẽm nóng chảy

Trung bình

Vừa Lãng phí

Trang 17

*Phương pháp mạ kẽm lạnh

* Mạ kẽm lạnh là phương pháp phủ một lớp mạ kẽm lỏng

tương tự như bạn sơn ở nhiệt độ bình thường Khi đó, mạ

kẽm lạnh sẽ sử dụng áp dụng khí nén để thổi dung dịch lỏng thành chùm các hạt kẽm bắn vào bề mặt kim loại cần xi mạ Khi đó, trong dung dịch mạ kẽm cùng với phụ gia sẽ bám

chắc chắn vào bề mặt kim loại và chúng sẽ khô cứng lại trong vài giờ sau đó.

* Với những ưu điểm của công nghệ mạ kẽm lạnh là giải

pháp tối ưu để xi mạ thi công cho những vật liệu kim loại

ngoài công trường, khi đó lớp mạ kẽm sẽ giúp nâng cao tính năng mòn cho kim loại một cách hiệu quả nhất.

Trang 18

4 SƠN TĨNH ĐIỆN

* Sơn tĩnh điện là việc phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần che phủ Có 2 loại chất dẻo phổ biến là nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn

* Các vật liệu thích hợp để sơn tĩnh điện là thép, nhôm, thép mạ kẽm, magie, nhôm, kẽm và đồng thau Sơn tĩnh điện được sử dụng vì mục đích thương mại đối với rất nhiều sản phẩm kim loại từ cỡ nhỏ đến cỡ trung bình, bao gồm những bộ đồ gá đèn chiếu sáng, vỏ thiết bị, các thiết bị ngoài trời, các kệ giá, và khung cửa sổ,

Trang 19

• Ưu thế chính của phương pháp sơn tĩnh điện là không

dùng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và vì thế

mà không cần đến các thiết bị phân hủy VOC tốn kém như lò thiêu hoặc các thiết bị hấp thụ carbon

• Hiệu quả của các hệ thống phun bột cao hơn nhiều so

với phun dung môi hoặc nước Sau khi phun, lượng bột không bám vào chi tiết có thể được thu hồi và tái sử

dụng

• So với các kỹ thuật phun ướt, phun tĩnh điện đạt được

độ bao phủ lớn hơn vì bột có thể phủ lên tất cả các góc cạnh và bề mặt của chi tiết không trực diện với súng

phun

Trang 20

Trang 21

STT Yếu tố liên quan

Phun sơn tĩnh điện

1 Lượng nước thải,

Trang 22

5 PHỦ PHI KIM

* Các đặc điểm của quy trình này bao gồm:

• Nguyên liệu đầu vào: kim loại và a-xít

• Khí thải: khí mang ion kim loại và hơi a-xít

• Nước thải: các muối kim loại, a-xít, và các

chất thải từ kim loại phôi

• Chất thải rắn/nguy hại: dung dịch đã dùng hết, bùn xử lý nước thải, và kim loại phôi

Trang 23

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN ĐỂ PHÂN TÍCH

Mạ kim loại: Mạ điện

* Bước đầu tiên là bước loại bỏ các chất bẩn dính trên bề mặt chi tiết kim loại

(dầu, mỡ, đất v.v )

* Tùy loại chi tiết cần mà có thể cần phải đánh bóng sơ bộ trước khi mạ Kim loại

phôi thường được nhúng vào một dung dịch a-xít để tẩy như là bước làm sạch cuối cùng Có thể dùng rất nhiều loại a-xít nhúng:

• A-xít đơn: a-xít ni-tơ-ríc 50% tại nhiệt độ bình thường

• A-xít kép: a-xít sulfuric 15% nhúng 2 phút ở nhiệt độ 82°C, rửa qua, và sau đó

nhúng vào dung dịch a-xít ni-tơ-ríc 50%

• A-xít hỗn hợp: a-xít ni-tơ-ríc 75% hòa với a-xít hydrofluoric 25%

Cũng có thể đặt vào một thùng tẩy điện sử dụng dòng điện ngược chiều để loại bỏ

ô-xi và dầu, mỡ hoặc bụi bẩn còn sót lại

Trang 24

Vấn đề tiêu thụ tài nguyên:

- Tài nguyên nước: trong công nghệ mạ điện nước được sử dụng chủ

yếu ở các công đoạn: rửa, tẩy rit, rửa sau mạ, trong các dịch mạ…

- Tiêu thụ điện: Cung cấp năng lượng cho các máy móc, thiết bị, động cơ… và các thiết bị phụ trợ: chiếu sáng, thông gió…

- Tiêu thụ tài nguyên khoáng sản: Sử dụng các nguyên liệu đầu vào

cho ngành mạ: Crom, Niken, đồng… ngoài ra còn có than đá, dầu

DO, FO đều là các tài nguyên hữu hạn trên trái đất, có giá trị kinh tế cao.

Nhận xét: vấn đề cấp bách nhất là việc tiêu thụ năng lượng điện và

tài nguyên khoáng sản vì đây là yếu tố chủ đạo, xuyên suất quá trình

mạ điện.

Trang 25

Vấn đề Thành phần môi trường Mức độ tác động

Môi trường nước Nước thải chứa các thành phần

kim loại nặng, axit, kiềm, chất hoạt động bề mặt, các dung môi,

PH và các ion kim loại

Ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng đến sự tồn tại, phát triển của các loài động thực vật, vi sinh vật , sự tích lũy kim loại nặng

là nguyên nhân gây ra các bệnh: ung thư, ngộ độc…

Môi trường đất Nước thải chứa kim loại nặng

Chất thải rắn, bùn thải

Thay đổi đặc tính của đất, ảnh hường đến chất lượng nước ngầm và đời sống, sự phát triển của các sinh vật khác trong khu vựcMôi trường không khí Do bột mài, bụi kim loại gây nên Làm giảm khả năng hô hấp của thực vật,

khi lắng xuống nguồn nước sẽ làm nguồn nước bị ô nhiễm và đi vào cơ thể sinh vật theo chuỗi thức ăn

Gây ra các bệnh về phổi, tim mạch, da liễu

Chất thải rắn Phát sinh từ quá trình làm sạch

sản phẩm mạCác thùng chứa dịch mạCặn kim loại từ nước thải, dịch mạ

Tác động lên tất cả thành phần môi trường: đất, nước, không khí, sức khỏe con người

và sinh vật

Vấn đề môi trường:

Trang 26

Quy trình mạ điện

Trang 27

Mô tả quy trình công nghệ mạ điện:

- Rửa: loại bỏ các chất bụi bẩn, dầu mỡ bám trên vật liệu cần mạ trước

khi tẩy rỉ Có thể dùng xà phòng hay các chất hoạt động bề mặt để đạt hiệu quả tốt hơn.

- Tẩy rỉ: được tiến hành sau khi đã làm sạch chi tiết cần mạ, chi tiết cần

mạ thường có lớp ôxít bên ngoài, lớp oxit này sinh ra khi đánh bóng xong không bôi dầu hay để ngoài không khí lâu ngày bị oxi hóa Nếu trước khi mạ mà không tẩy lớp oxit này thì lớp mạ sẽ không bám chắc, khi sử dụng hay va chạm sẽ bị bong ra Vì vậy cần tẩy sạch lớp oxit trước khi mạ.

- Mạ: phôi mạ sau khi tẩy sạch bề mặt, được rửa sạch bằng nước và đưa

đến bể mạ, tùy vào vật liệu, nhu cầu, mục đích cần mạ mà chúng ta mạ lên chúng các lớp kim loại khác nhau

- Sấy, để khô sản phẩm.

Trang 28

1 Rửa 1 Năng lượng

Kiềm Vật liệu

Năng lượng thất thoát Dịch rửa đã dùng

Lớp rỉ kim loại Vật liệu sau rửa

2 Tẩy rỉ Axit

Vật liệu sau rửa

Dịch tẩy đã dùng Hơi axit

Kim loại cần mạ

3 Mạ Chất làm bóng

Năng lượng

KL muối Kim loại cần mạ

Dịch mạ đã dùng Năng lượng thất thoát Kim loại sau khi mạ

Kim loại sau khi mạ

Vật liệu đã mạ Nước thải

Bùn thải

Xác định các yếu tố đầu vào đầu ra:

Trang 29

Trọng số

Công đoạn

Rửa 1 Tẩy rỉ Mạ Rửa 2

1 Lượng nước thải,

Trang 30

Trong ngành mạ kim loại bằng phương pháp mạ điện có 4 công đoạn chính,

để tìm ra công đoạn lãng phí nhất thì nhóm chúng tôi đã xác định, lựa chọn

các yếu tố liên quan đến sản xuất sạch hơn như lượng nước thải, chi phí bảo

vệ môi trường, năng lượng và cho điểm về khả năng đối với sản xuất sạch

hơn Mỗi yếu tố được cho điểm riêng rẽ để phản ánh độ chính xác, quan

trọng

Qua bảng trên cho chúng ta nhận thấy được công đoạn “ Mạ” là công đoạn

gây lãng phí nhất.

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Nguyên nhân:

-Sự lặp lại các lỗi mang tính hệ thống

-Do hoạt động mạ kim loại xảy ra trong quá trình có sự tham gia

c-của các điện tích, chúng chuyển động hỗn loạn nên khó khăn trong

việc kiểm soát độ bám dính, phản ướng của chúng.

-Chưa quan tâm đến công tác bảo dưỡng, bảo trì quản lý nội vi

-Hiệu suất sử dụng máy móc thấp

-Tâm lý sợ rủi ro khi thực hiện các cải tiến thay đổi thói quen

Ý thức chấp hành

Trang 34

STT Giải pháp SXSH Yêu cầu kỹ

Tiết kiệm hằng năm không xác định được

Giảm lượng dịch thải

Cải thiện môi trường làm việc

Chuyển từ khắc phục sự cố sang phòng ngừa

Sử dụng chất tạo bọt ở bể

điện phân axit nhằm làm

giảm diện tích bề mặt dung

dịch tiếp xúc với không khí

giảm sự bốc hơi của hóa

chất

Hướng dẫn cho công nhân chịu trách nhiệm

Giảm được chi phí hóa chất

Giảm phát thải hơi độc do axit bay hơi

Công nhân vận hành

Vệ sinh bể xử lý thường

xuyên

không Tiết kiệm hằng

năm không xác định được

Giảm tiêu hao năng lượng, phát thải

Tránh lượng hóa chất bị dư

bằng phương pháp ước tính

lượng cần thiết vừa đủ

không Không cần đầu tư

Giảm lượng dịch thải dư và thải ra môi trường

Do công nhân vận hành thực hiện

Trang 35

Để hóa chất vào các thùng kín, đậy nắp tránh rơi vãi, đổ

Không cần đầu tư

Giảm được chi phí

Giảm lượng hóa chất rơi vãi

Do quản lý giám sát việc thực hiện

Thay vì đong hóa chất thủ công

chuyển sang để vào các thùng chứa định mức, lắp vòi tháo

Giảm gây ô nhiễm và hao hụt do dơi vãi

Vòi phụ thuộc vào lưu lượng, đặc điểm hóa chất

Kiểm tra vật mạ trước khi mạ

không Không cần

đầu tư

Giảm lãng phí hóa chất

Trang 36

Thay đổi nguyên liệu đầu vào

Thay đổi chất tẩy rửa bằng cách tẩy cơ học

không Không cần

đầu tư

Giảm dịch thải thải ra môi trường Giảm hàm lượng các chất hữu cơ, kim loại

nặng trong dịch thải

Thay đổi các dịch

mạ cần nhiều năng lượng điện phân bằng các dịch mạ thông thường, sử dụng ít năng lượng

không Tiết kiệm

hằng năm không xác định được

Giảm chi phí sản xuất Giảm tải lượng ô nhiễm

Trang 37

Kiểm soát vận hành quy trình

Trước khi tiến hành tẩy,

rửa cần phải tiến hành xác

đinh lượng PH của dung

dịch

Thiết bị đo PH, giấy quỳ tím

Tiết kiệm hằng năm không xác định

Giảm hóa chất

sử dụng và tải lượng ô nhiêm

Các cơ sở thường thêm với liều lượng ước lượng dựa vào kinh

nghiệmThường xuyên kiểm tra,

điều chỉnh van cấp nước

vào các bể đảm bảo đủ

sản xuất

Tiết kiệm sử dụng tài nguyênHạn chế phát thải nước thải

Sử dụng vòi phun áp lực

lớn khi rửa

Vòi phun áp lực lớn

Đầu tư 15 triệuTiết kiệm hằng năm không xác định được

Giảm lượng nước thải phát sinh

Giá mỗi vòi phun 1,5 triệu

Lắp đồng hồ nước xác

định lượng nước đã dùng

Đồng hồ đo Đầu tư 10 triệu

Kiểm soát tốt hơn việc vận hành quy trìnhGiảm sử dụng nước

Trang 38

Cải tiến thiết bị

Sử dụng các bể chứa dịch mạ, tẩy bằng các

bể có kết cấu, hình dạng, kích thước tương ứng với vật liệu

Hình dáng, kết cấu chi tiết

Giảm lượng

sử dụng hóa chất

Giảm lượng dịch thải phát sinh

Thay vì rửa thông thường chuyển sang dùng vòi rửa áp lực cao

Không xác định được

Tiết kiệm nước

Giảm phát sinh nước thải

Tăng công suất , hiệu suất mạ bằng phương pháp hóa học, sử dụng các chất xúc tác giúp quá trình diễn ra nhanh hơn

Máy đo Chi phí hằng

năm 50 triệu/

năm

Giảm thời gian xử líXác định được thành phần dịch mạ, tẩy, rửa

Trang 39

Thay đổi công nghệ

Thay đổi việc rửa kim loại thủ công bằng phương pháp

tự động

Động cơ

Bể rửa Phụ tùng: bánh răng, trục, con lăn

Chi phí hoạt động hằng năm

30 triệu/năm

Giảm nhân công Giảm lượng nước tiêu thụ

Giảm thời gian

xử lý

Tuần hoàn/tái sử dụng/thu hồi

Tuần hoàn lượng nước thải

đã qua xử lý cho khu vực không quan trọng

Trạm, khu xử lý nước thải

Giảm lượng nước sạch sử dụng

Nước có thể được

sử dụng vào rửa dụng cụ, lau sàn…

Thu hồi năng lượng tỏa ra, phát ra phục vụ sản xuất, sinh hoạt

Giảm việc sử dụng năng lượng

Thu hồi, tái sử dụng các vật liệu mạ bị lỗi

Giảm phát thải chất thải rắn

Toàn bộ công nhân

Cải tiến sản phẩm

Tránh sử dụng kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp

Phân loại, sàng lọc ngay từ đầu

Giảm hàm lượng kim loại nặng trong dung dịch

Trang 40

Giải pháp Tính khả thi Tổng

điểm

Kết luận Cao (5đ) Trung bình

nghệ

x 1 Không khả

thi Tuần hoàn/tái

Trang 41

Giải pháp:

- Quản lí nội vi và vận hành sản xuất:

Bố trí hợp lý hệ thống thu gom dịch thải, nước thải

Tách riêng các dòng thải để tăng khả năng thu hồi, tái sử dụng, xử lý

Thực hiện lọc liên tục hay tách bùn thường xuyên để tăng thời gian sử dụng dung dịch Tăng cường công tác đào tạo, huấn luyện công nhân viên về vận hành công nghệ cũng như về SXSH trong sản xuất.

- Kiểm soát quá trình tốt hơn:

Định kì kiểm tra các máy móc, thiết bị và bảo dưỡng chúng, ghi chép lại các kết quả để làm tài liệu

Nghiên cứu, đánh giá các mối nguy trong sản xuất

- Tái chế, tái sử dụng:

Thu gom, tái chế các kim loại mạ dư thừa, các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn

Tận thu năng lượng thất thoát sử dụng vào mục đích khác trong sản xuất, sinh hoạt

Tái sử dụng các dịch mạ bằng cách loại bỏ các ion kim loại

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	2,91 MB