TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ MÔN HỌC CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN Tên chuyên đề TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI DÒNG THẢI VÀ CÁC CHẤT THẢI QUAN TRỌNG.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG - - CHUYÊN ĐỀ MƠN HỌC CÁC Q TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN Tên chun đề: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI DÒNG THẢI VÀ CÁC CHẤT THẢI QUAN TRỌNG Giáo viên hướng dẫn : Nhóm AKL : Lớp Khóa : : Đinh Bách Khoa Bùi Vân Anh Phạm Quang Khánh Đỗ Thị Lương Công nghệ môi trường K49 Hà Nội 10/2006 Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” MỤC LỤC CHƯƠNG 0: KHÁI QT VỀ CƠNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CƠNG NGHỆ MẠ ĐIỆN 1.1 Vai trò giai đoạn hoàn thiện bề mặt: .7 1.2 Các phương pháp đề xuất để hoàn thiện bề mặt: .7 1.3 Khái quát mạ điện: .8 1.3.1 Bảng suất số sở mạ điện Việt Nam năm 1998 .8 1.3.2 Bảng lượng tiêu thụ số công ty năm 1998 1.3.3 Bảng độc tính số hố chất sử dụng cơng nghệ mạ điện: 11 PHẦN I : QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BỀ MẶT 13 2.1 Chương 1: Gia công bề mặt kim loại phương pháp học 13 2.1.1 Các loại gia công học 13 2.1.2 Vật liệu mài đánh bóng : 14 2.1.3 Thành phần thuốc đánh bóng cho kim loại hợp kim : 14 2.1.4 Chuẩn bị : 15 2.2 Chương 2: Gia cơng bề mặt phương pháp hóa học điện hóa 17 2.2.1 Tẩy dầu mỡ hóa học điện hóa .17 2.2.1.1Tẩy dầu mỡ dung môi hữu 17 2.2.2 Tẩy dầu mỡ hóa học 17 2.2.3 Tẩy dầu mỡ điện hóa 19 2.2.4 Tẩy siêu âm .19 2.2.5 Tẩy gỉ hóa học điện hóa .19 2.2.6 Hoạt hóa bề mặt : .22 2.2.7 Thụ động tạm thời : 23 2.2.8 Tẩy bóng hóa học điện hóa : 23 PHẦN II: MẠ 24 3.1 MẠ KẼM THIẾC CHÌ CADIMI .25 3.2 MẠ ĐỒNG VÀ MẠ KỀN 27 3.3 MẠ CROM, COBAN, SẮT 28 3.4 MẠ KIM LOẠI QUÝ 28 3.5 MẠ HỢP KIM .30 PHẦN III:HOÀN THIỆN BỀ MẶT VÀ XỬ LÝ Ô NHIỄM,ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP MÔI TRƯỜNG 35 4.1 LỜI MỞ ĐẦU PHẦN III 35 4.2 Hoàn thiện lớp mạ kim loại: 36 4.3 Kiểm tra chất lượng lớp mạ: 37 4.3.1 Kiểm tra hình dáng bên ngoài: 37 4.3.2 Đo chiều dày lớp mạ: 38 4.3.2.1 Phương pháp tia dòng dung dịch: 38 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Công nghệ môi trườngK49 Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” 4.3.2.2 Phương pháp tia dòng thể tích 38 4.3.2.3 Phương pháp vật lý : 38 4.3.2.4 Phương pháp mẫu bị phá huỷ: 38 4.3.3 Đo độ xốp lớp mạ: 38 4.3.4 Đo độ kín lớp nhơm oxit: 38 4.3.5 Đo độ bền ăn mòn mạ kim loại: .38 4.3.6 Đo độ gắn bám lớp mạ: .38 4.3.6.1 Phương pháp gạch khía: 39 4.3.6.2 Phương pháp bẻ gập: 39 4.3.6.3 Phương pháp nung nóng: 39 4.3.6.4 Đo độ cứng lớp mạ: 39 Ô NHIỄM TRONG CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN: .39 5.1 Ô nhiễm nhiệt: .39 5.2 Ô nhiểm tiếng ồn: 39 5.3 Ơ nhiễm khí thải: 39 5.3.1 Nguồn gốc gây nhiễm khơng khí: 39 5.3.2 Phương pháp xử lý khí thải: .40 5.3.2.1 Thơng gió cho xưởng mạ:để kiểm soát axit cromit kiềm thoát trinh mạ 40 5.3.2.2 Thiết kế để thơng gió cho xưởng mạ: 40 5.3.2.3 Thơng gió cho phịng máy mài đánh bóng: 41 5.3.2.4 Thơng gió cho phịng phun cát phun bi kim loại 41 5.3.2.5 Hệ thống ống thơng gió: 41 5.4 Ô nhiễm từ chất thải rắn: 42 5.4.1 Nguồn gốc chất thải rắn: 42 5.4.2 Phương pháp xử lý chất thải rắn: 42 5.5 Ô nhiễm nước thải nước rửa: 43 5.5.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm nước 43 5.5.2 Lưu lượng thành phần chất ô nhiễm đặc trưng nước thải ngành mạ điện: 43 5.5.3 Công nghệ xử lý nước thải Việt Nam: 44 5.5.4 Bảng số ô nhiễm kim loại nặng nước thải mạ điện .44 5.5.5 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải mạ điện: .45 5.5.6 Phân loại loại nước thải mạ điện: 45 5.5.6.1 Đặc điểm nước thải chứa xyanua: .45 5.5.6.2 Các phương pháp làm xyanua chất thải: 46 5.5.6.2.1 Làm nước thải xyanua phương pháp hóa học: 46 5.5.6.2.1.1 Oxy hoá xyanua dùng hợp chất Clo .46 5.5.6.2.1.2 Ôxy hoá xyanua FeSO4 .46 5.5.6.2.1.3 Khử độc nước thải KMnO4: thích hợp cho suất nhỏ trang thiết bị vận hành đơn giản đắt KmnO4 cao .47 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” 5.5.6.2.2 Làm nước thải xyanua phương pháp điện hoá 47 5.5.6.3 Đối với nước thải chứa Cr6+ Ni2+: 48 5.5.6.3.1 Phương pháp khử - kết tủa hóa học: 48 5.5.6.3.1.1 Sơ đồ xử lý nước thải kim loại nặng phương pháp kết tủa: .49 5.5.6.3.1.2 Loại bỏ Cr3+ Ni2+ dạng kết tủa: .49 5.5.6.4 Xử lý cation kim loại nặng nước thải: .50 5.5.6.4.1 Phương pháp trao đổi ion: 50 5.5.6.4.1.1 Cách tiến hành phương pháp trao đổi ion: 50 5.5.6.4.1.2 Ưu điểm: 51 5.5.6.4.1.3 Nhược điểm: 52 5.5.6.5 Làm nước thải kiềm-axit: 52 5.5.6.6 Phương pháp điện hóa: 52 5.5.6.6.1 Ưu điểm: .52 5.5.6.6.2 Nhược điểm: .52 5.5.6.7 Phương pháp sinh học: 53 5.5.6.7.1.1 Nhược điểm: 53 5.5.6.8 Phương pháp hấp phụ 53 5.5.6.8.1.1 Nguyên tắc: 53 5.5.6.8.1.2 Nhược điểm: 53 5.5.7 Đối với nước rửa thu hồi: nước rửa thu hồi dùng để bổ xung vào bể mạ cạn ( bể có đun nóng), trường hợp khơng cần hết cần tổ chức tách triết kim loại khỏi nước rửa thu hồi phương pháp: nội điện phân, điện phân dịng ngồi, chưng cất… 54 5.5.7.1 Xử lý nước rửa thu hồi: 55 5.5.7.1.1 Phương pháp nội điện phân: 55 5.5.7.1.2 Phương pháp điện phân dịng ngồi: 55 5.5.7.1.3 Phương pháp chưng cất: .55 5.5.8 SO SÁNH VỀ HIỆU QUẢ VÀ GIÁ THÀNH CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 55 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỚI GIÚP GIẢM THIỂU VÀ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG CÔNG NGHÊ MẠ ĐIÊN TỐT HƠN .56 6.1 SẢN XUẤT SẠCH HƠN : 56 6.1.1.1.1 Sản xuất kiểm sốt nhiễm: 57 6.1.2 Lợi ích SXSH(sản xuất hơn): 57 6.1.3 33 giải pháp sản xuất với công nghệ mạ điện: 57 6.2 Đối với nước rửa thu hồi: 60 6.2.1 Dùng hệ thống tẩy rửa Drag-in/drag-out: .60 6.2.2 Dùng hệ thống tẩy rửa ngược dòng: 61 6.2.3 Dùng dung dich rửa nước: 61 6.3 Đối với chất thải rắn: 61 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” 6.3.1 phương pháp xử lý chất thải rắn công nghiệp: 61 6.3.1.1 Cơ học: 61 6.3.1.2 Nhiệt +cơ : 62 6.3.1.3 Hoá lý: 62 6.3.1.4 Sinh học: 62 6.3.1.5 Chưng cất: 62 6.3.1.6 Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh: 62 6.4 Đối với kim loại quý hiếm: .63 6.4.1 Dùng thiết bị thu hồi đại: 63 6.4.2 Thu hồi bạc vàng từ dung dich cũ, hỏng: 63 6.4.2.1 Thu hồi bạc từ dung dịch mạ cũ, hỏng: .63 6.4.2.2 Thu hồi vàng từ dung dịch cũ, hỏng: 64 6.5 Một số phương hướng xử lý nước thải nước rửa mới: 64 6.5.1 Thăm dò khả xử lý kim loại nặng Ni2+, Zn2+ đá ong: .64 6.5.2 Nghiên cứu xử lý niken, kẽm,đồng, chì, môi trường nitrat vỏ ngao: .65 6.5.3 Xử lí nước thải bằng phương pháp tuần hoàn tự nhiên 65 6.5.3.1 Nguyên tắc:của hệ thống dựa hoạt động của các vi sinh vật có sẵn tự nhiên nhằm phân huỷ các hợp chất hữu .66 6.5.3.2 Ứng dụng: 66 6.5.3.3 Ưu điểm : 66 6.5.4 Hệ thống xử lý nước thải xi mạ theo mơ hình hợp khối tự động: 66 6.5.5 Xử lý nước thải cánh đồng lau sậy (phù hợp với vùng đất rộng) 67 6.5.5.1 Nguyên tắc: 67 6.5.5.2 Kết quả: .67 6.5.5.3 Ứng dụng: 68 6.5.5.4 Ưu điểm: 68 6.5.5.5 Liên hệ: Công ty cổ phần AE Tồn Tích Thiện, 45 Hàng Bún, Hà Nội, ĐT/Fax:04.7164656 68 6.6 Đề giải pháp quản lý chất độc hại(như xuanua): 69 6.7 Kết luận phần III: 70 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO .72 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” LỜI MỞ ĐẦU -Mạ điện nghành công nghiệp quan nhằm bảo vệ va trang trí bề mặt kim loại.Mạ điện ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt việc sản xuất đồ dân dụng -Q trình mạ điện có phần chính: +phần I : chuẩn bị bề mặt trước mạ +phần II : mạ +phần III: hoàn thiện bề mặt xử lý củng đề giải pháp mơi trường -Tuỳ theo sở thích khả người mà nhóm AKL phân cơng đảm nhiệm phần sau: +phần I : Đỗ Thị Lương +phần II : Bùi Vân Anh +phần III: Phạm Quang Khánh -Việc lựa chọn kiến thức,số lượng mức độ thích hợp vừa đảm bảo tính lẫn tính đại việc khó khăn,bị hạn chế trình độ,kinh nghiệm thế,chuyên đề mạ kim loại chắn không tránh khởi hạn chế thiếu sót -Nhóm AKL mong nhận sư đóng góp ý kiến thầy Đinh Bách Khoa Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” thầy cô khác ý kiến cúa người xung quanh đế chuyên đề ngày hoàn thiện ứng dụng vào thực tế Nhóm AKL xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 0: KHÁI QT VỀ CƠNG NGHỆ MẠ KIM LOẠI VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN 1.1 Vai trị giai đoạn hồn thiện bề mặt: -Theo thống kê cho thấy, năm việc ăn mòn gây thiệt hại 3-5% tổng giá trị quốc dân nước Ăn mịn khơng làm giảm hiệu xuất sản xuất,ảnh hưởng xấu đến giao thông, giảm hiệu suất tin cậy thiết bị, gây tai nạn lao động, ảnh hưởng tới môi trường 1.2 Các phương pháp đề xuất để hồn thiện bề mặt: +Hợp kim hóa:tạo vật liệu bền băng cách nhờ chất dễ bị thụ động hóa mơi trường xâm thực Ni,Co,Ti +Bảo vệ điện hóa:bằng cách dung kim loại phụ +Dùng lớp phủ bảo vệ: Lớp phủ phi kim: +Sơn(có sơn điện di,sơn tĩnh điện) +Tráng men(vơi đị gơm sứ…) +Phốtphát hóa(như bảo vệ cột điện ngồi trời ) +Ngoai cịn dùng thủy tinh,hay nitrat hóa để bảo vệ trang trí kim loại… Lớp phủ kim loại:các phương pháp mạ kim loại: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” +mạ nóng(như tráng hay nhiều lớp kim loại bên ) +phun kim loại:phun kim loại điều kiện nhiệt độ cao hay plasma(2.500-8000 0C),chủ yêu dùng việc mạ chi tiết tàu vũ trụ,hàng không,tên lửa +mạ điện:là phương pháp hay dùng sản xuât đồ phục vụ dân dụng cách kết tủa kim loại bề mặt lớp phủ có tính chât mong muốn 1.3 Khái quát mạ điện: -Năm 1085,nhà hoá học Luigi v.Brugnatelli lần đàu tiên công nghệ mạ điện -Năm 1940,khi nghành điện tử đời nghành mạ điện phát triển mạnh mẽ -Ở Việt nam,công nghệ mạ điện phát triển mạnh vài chục năm tiếp thu kỹ thuật nhiều nước giới 1.3.1 Bảng suất số sở mạ điện Việt Nam năm 1998 Thứ tự Tên sơ Loại hình sản phẩm Lượng sản phẩm mạ (m2/năm) Công ty khóa Khóa,bản lề loại 15.000 Minh Khai Nhà máy Các dụng cụ điện 1.300 khí xuất phụ tùng xe đạp Xí nghiệp điện Quạt điện loại 34.000 Thống Nhất 10 Nhà máy khí chinh xác Nhà máy kim Hà Nơi Nhà máy khí Ngũ Hiêp Cơng ty Kim Khí Thăng Long Cơng ty khóa Việt Tiệp Nhà máy phụ tùng Groshi Thăng Long Công ty dụng Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Quạt máy bơm thủy lực Kim khâu tay,khâu máy Gim đóng bao bì 3.000 Bếp dầu vỏ đèn cao áp 27.000 Khóa loại 30.000 Phụ tùng tô, xe máy 30.000 Dụng cụ cắt đo 3.000 1.000 800 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” cụ cắt đo lường lường khí 11 Công ty xe đạp, Phụ tùng xe máy,xe 23.000 xe máy Đống Đa đạp 12 Nhà máy xe đạp, Phụ tùng xe đạp, xe 55.537 xe máy Nam Hà máy -Tuy nhiên,mạ điện nghành tiêu thụ hoá chất ,nước lượng lớn 1.3.2 Bảng lượng tiêu thụ số công ty năm 1998 Tên sở Sản phẩm Nguyên liệu, nhiên liệu Công ty dụng cụ Loại Số Loại Số lượng khí xuất lượng(chiếc ) Phụ tùng xe 219.705 Thép 306.500 kg máy Hóa chât 46.820 kg Dụng cụ cầm 685.705 Than 36 Điện 1.596.060 tay kWh Nước 87.600 m3 Cơng ty khí Quạt điện 44.000 Dây đồng 12.000 kg Thép 90.000 kg xác số Bơm 1.800 Sơn 3.500 kg Nước 7.200 m3 thủy lực Phụ tùng 166 Điện 150.000 kWh Dầu FO 7.200 lít xe máy Phụ tùng 1465 Than 12.000 kg xe đạp Dầu mỡ 150 kg -Các sở mạ điện công nghiệp thường tổ chức sản xuất nơi mặt chật hẹp, công nghệ thiết bị lạc hậu sở có mặt hẹp bất lợi việc khắc phục ô nhiễm khơng thể thực với sở có mặt tương đối thuận lợi việc xử lý nhằm giảm thiêủ nhiễm với chi phí thấp vận hành đơn giản khơng chiếm nhiều diện tích đòi Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Công nghệ môi trường- Chuyên đề “MẠ KIM LOẠI” hỏi có tính ưu tiên-Mạ điện ngành thải mơi trường nhiều chất thải khí(CrO3 gấp lần ,NiO gấp 3.5 lần,H2SO4 gấp 1.5 lần),lỏng rắn Các nguồn gây ô nhiễm công nghệ mạ điện Cơng đoạn Mài thơ Mài tinh Quay bóng khơ Quay bóng ướt Các chất thải Bụi bột mài, bụi kim loại, SiO2, Cr2O3, silic Bụi, mùn cưa, dầu hôi, bột mài, oxit kim loại, oxit sắt, oxit đồng oxit crom Bột kim loại, H2SO4, chất hoạt động bề mặt, Tẩy dầu mỡ dung Các chất dầu mỡ môi hữu dung môi hữu sử dụng cặn kim loại Tẩy dầu mỡ điện hoá Nước thải có độ axit cao, kiềm cao Tẩy rỉ hoá học Dung dịch axit cao 10%, muối kim loại nặng, axit Mạ kẽm Nước thải có độ pH cao, có chứa nhiều kẽm, muối xianua, muối amoni, chất hoạt động bề mặt, xút, sơđa, khí thoát từ bể mạ, H2, HCN Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội K49 Tác hại Gây bệnh mắt, phổi, da Bụi rác ảnh hưởng đến môi trường Nước thải axit, cặn thải kim loại, gây ô nhiễm nguồn nước Hơi axit, khí hidro dễ gây bệnh đường hơ hấp Là chất dễ gây cháy nổ, bay tạo độc tố cho công nhân Nước thải gây độc tố nhiễm Khí độc axit gây cay mắt, có tác động lên da, nước thải có pH thấp axit ăn mòn hàm lượng muối sắt, đồng cao Nước thải có chứa nhiều kim loại độc, chủ yếu kẽm, xianua, amoni, gây ô nhiễm môi trường tác động lên người công nhân viêm da Công nghệ môi trường- 10