Nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất ắc quy tích điện khô để nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết kiệm nguyên vật liệu

BO CONG THUONG TONG CONG TY HOA CHAT VIET NAM CONG TY C6 PHAN AC QUY TIA SANG BAO CAO KET QUA NGHIEN CUU KHOA HOC i: “ Nghién cite cdi tién cong nghé sdn xudt de quy tich nhằm nâng cao chat luong sdn phém va tiét kiém nguyén vật liệu” Chit nhigm dé tai: KS Hoà Quang Nam Thành viên tham gia: KS Phạm Hoàng Kim, KS Trần Huy Thắng 'Th§ Tơ Vâu Thành, K5 Nguyễn Xn Long KS Nguyén Thị Nga, KS Bài Thọ Hùng Đơn vị thực hiện: — Công ty Cổ phẩn Ác quy Tia síng Địa chỉ: Thời gian thực hiện: Đại lộ Tơn Đức Thắng, Thành phố Hải phòng Bắt đầu tháng nam 2007 Kết thúc tháng 12 năm 2007 HAI PHONG 2007 MỤC LỤC Danh mục Stt 20, 22 Dah 222 23 243.1 Bee Mục lục Tổng quan Cơ sở pháp lý/ xuất xứ Tính cấp thiết mục tiêu nghiên cứu để tài Tính cấp thiết để tài Mục tiêu nghiên cứu bao gồm Phạm vi nội dung nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu áp dụng để tài Nội dung nghiên cứu bao gồm 24 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 3.1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu Thực nghiệm 3.11 Nguyên tắc chung 3.12 Mơ tả tóm tắt phương pháp 32 33 3.3.1: Ä 5c Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu sử dụng cho nghiên cứu Kết nghiên cứu thảo luận Cách tiến hành Kết nghiên cứu 3.3.2.1 Kết nghiên cứu phương pháp trộn cao Na 33253 3.3.2.4 3.3.3 so dely 33.52 31334 34 aa: 35.1 ki 3.3, Kết nghiên cứu chế độ ù sấy cực sau trất cao Kết nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hoá thành Kết kiểm tra trọng lượng cực Kết kiểm tra chất lượng ắc quy: Kết thí nghiệm với ắc quy xe máy Kết thí nghiệm với ắc quy tơ Kết thí nghiệm với ắc quy kía khí Kết áp dụng sản xuất đại trà Hiệu mặt kinh tế, Hiệu tiết kiệm NVL Hiệu sử dụng thiết bị Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục TONG QUAN 2.1 CƠ SỞ PHÁP LÝ/ XUẤT XỨ CỦA ĐỀ TÀI: - Căn Quyết định số 3474/QĐ-BCN ngày 05/12/2006 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp việc giao kế hoạch Khoa học công nghệ năm 2007 cho đơn vị - Căn Hợp đồng Nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ số: 13.07 RD/HĐ-KHCN ngày 24/01/2007 Bộ Công nghiệp Công ty Cổ phần ắc quy Ta sáng 2.2 TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2.2.1 Tính cấp thiết đề tài Sản xuất ắc quy chì-axit bao gồm nhiều trình cơng nghệ thiết bị khác cho loại sản phẩm ắc quy chất lượng khác Các nhà sản xuất nghiên cứu ắc quy giới không ngừng quan tâm nghiên cứu cải tiến công nghệ thiết bị sản phẩm ắc quy ngày tốt hơn, rẻ hơn, đa dạng hơn, suất cao Tuy kết nghiên cứu nhiều lý thường không công bố công bố cách khơng đẩy đủ nên việc tham khảo khó khăn Vi tim quan trọng việc cải tiến công nghệ chất lượng ắc quy iệc tăng suất, hạ giá thành sản phẩm nên năm qua Cơng ty ắc quy thuộc Tổng Cơng ty Hố chất Việt nam Công ty Cổ phần Đia-Ắc quy Miễn nam (INACO) Công ty Cổ phản Ắc quy Tia sáng (TIBACO) tiến hành nhập ngoại nhiều thiết bị n tiến tiến hành nghiên cứu cải tiến công nghệ để khai thác ưu điểm hệ thống máy nhập Với Công ty Cổ phần Ac quy Tỉa sáng: năm 2006 nhập loạt thiết bị tiên tiến bao gồm: Hệ thống máy nghiền bột chì Italia, Hệ thống máy trộn trất cao đúc sườn cực Mỹ, Hệ thống máy ù sấy tự động liên doanh Trung quốc-Ttalia „.v Nên việc nghiên cứu cải tiến cơng nghệ ngồi ý nghĩa nâng cao chất lượng sản phẩm dc quy cịa có ý aghia lớn khai thác ưu điểm hệ thống thiết bị mà khơng phải nhập cơng aghệ từ nước ngồi, tiết kiệm điện năng, nguyên vật liệu tăng lực sản xuất, hạ giá thành sản phẩm 2.2.2 Mục tiêu nghiên cứu cửa đề tài : Trên sở thiết bị nhập có, chúng tơi tiến hành nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất ắc quy tích điện khơ Cơng ty Cổ phần ắc quy Tia sáng nhằm: + Nâng cao chất lượng sản phẩm ắc quy vượt > 3% tiêu chuẩn Việt nam TCVN4472-1993 số tiêu khởi động, dung lượng chế độ phóng điện 20giờ, tuổi thọ, tự phó ng + Giảm > 10% nguyên vật liệu cho đơn vị sản phẩm + Tăng lực sản xuất-tiêu thụ Công ty từ 175.000KWh/năm 2006 lên 250.000KWb/năm 2007 Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Nghiên cứu thay đổi cơng thức trộn cao chì với máy trộn cao Mỹ - Nghiên cứu thay đổi công nghệ ù-sấy cực với máy ù sấy tự động - Nghiên cứu thay đổi chế độ hoá thành nhằm nâng cao lực thiết bị 2.3 PHAM VIVA NOI DUNG NGHIEN CUU: 2.3.1 Phạm vỉ nghiên cứu áp dụng đề tài: Đề tài nghiên cứu triển khai áp dụng Phân xưởng cực Công ty Có phần ắc quy Tỉa sáng Phân xưởng cực dây chuyển sản xuất Công ty Cỏ phần ắc quy: Tia sáng có nhiệm vụ sản xuất cực ắc quy để cung cấp cho Phân xưởng lắp ráp ắc quy Cơng ty, gồm2 Xưởng chính: + Xưởng 1: có nhiệm vụ chế tạo cực sống, diện tích xưởng S, = 72m x 18m = 1296mẺ, xưởng lắp đặt Hệ thống máy nghiên bột chì Italia, Hệ thống trộn-trắt cao USA, Hệ thống máy ủ-sấy tự động liên doanh Trung quốc- Tralia, máy đúc sườn cực USA, Hàn quốc Đài loan + Xưởng 2: có nhiệm vụ hố thành cực sống thành cực chía, rửa axit cực sau hố thành, sấy khơ cất thành cực đơn, diện tích xưởng S, = 72m x 18m =1296 mổ, xưởng lắp đặt 13 day thùng hoá thành cao su cứng Ebonit (mối dãy có 52 thùng chứa dung dịch axit Sutfuric lỗng để điện phân hố thành cực) hệ thống máy nạp điện hoá thành đảo chiêu kỹ thuật số tự động Hàn quốc/Trung quốc hệ thống thiết bị rửa, sấy cực sau hoá thành Đài loan 2.3.2 Nội dung nghiên cứu bao gồm: Sử dụng thiết bị cải tiến kỹ thuật có Phân xưởng cực như: Maý chế tạo bột chì Italia, Máy trộn trát cao USA, Máy ủ sấy cực sau trất cao, Máy nạp điện kỹ thuật số, Hệ thống tuần hoàn dung dịch , Hệ thống tuần hoàn nước làm nguội dãy hoá thành, hệ thống hút sử lý mù axit.v.v tiến hành nghiên cứu xác lập thông số kỹ thuật công nghệ công đoạn sản xuất cho 43 chùng loại cực có Cơng ty Tiến hành lắp ráp bình ắc quy, kiểm tra thử nghiệm theo Tiêu chuẩn Việt nam tiêu chuẩn Ngành 'Yêu cầu: © Đạt mục tiêu đề tài chất lượng ắc quy > 5% tiêu chuẩn Việt nam TCVN4472-1993 số tiêu dung lượng khởi động, dung lượng chế độ phóng điện 20giờ, tuổi thọ, tự phóng © - Giảm > 10% ngun vật liệu cho đơn vị sản phẩm Công nghệ ỏp dng c vo sn xut ca Cụng ty đâ _ Tăng lực sản xuất — tiêu thụ Công ty từ 175.000KWh/năm 2006 lên 250.000KWh/năm 2007 2.4 TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NGỒI NƯỚC: Nhìn chung q trình sản xuất ắc quy chì-axit theo cơng nghệ cực trát cao tóm tất sau: Chì kim ) nghiên thành loại có độ tinh khiết cao (99,98 + bột Bột chì đạt tiêu chuẩn kỹ thuật (về 99,99%Pb độ mịn, độ oxy hoá, tỷ trọng ) phối trộn với phụ gia ( Barium sulfat, Lignin, Axit humic, #iber block, Carbon.v.v ), nước khống chất dung dịch axít sulfuric dé tạo thành cao chì có độ dẻo cần thiết Cao chì đạt tiêu chuẩn trát lên sườn chì hợp kim Chì-Angtimon với ắc quy tích điện khơ Chì-Canxi với ắc quy kín khí, Lá cực trất xong đem ủ - sấy để tăng độ Oxy hod làm khơ, sau chúng đem điện phân hoá thành đồng điện chiều dung dịch axít sulfuric lỗng để tạo hai loại cực dương (PbO,) âm (Pb xốp) phân biệt Lá cực sau hố thành rửa axít, sấy khơ đem lắp bình ắc quy cực đúc 2.4.1 Quá trình trộn cao dé ché tao cao chi: Bot chì tạo từ máy nghiên bột chì (alia) đạt tiêu chuẩn kỹ thuật phối trộn với phụ gia, nước cất dung dịch axít sulfuric để tạo thành cao chì: Độ Oxy hố độ mịn bột chì, thành phản khối lượng phụ gia, lượng nước lượng dung lịch axit, bước thực (thứ tự thời gian trộn) ảnh hưởng lớn đến chất lượng cao chì, khả trất cao lên sườa cực hệ số hoạt động tiêu hao nguyên liệu cho đơn vị sản phẩm Để tăng hiệu suất sử dụng chất hoạt động người ta nghiên cứu tăng độ xốp chất hoạt động cách đưa thêm chất phụ gia vào thành phần cao chì, thay đổi lượng axit cao tỷ trọng axit cơng nghệ ộn Lá cực có độ xốp tăng làm bê mặt tiếp xúc điện dịch với chất hoạt động tăng, làm giảm phân cực nông độ dung lượng phóng điện độ xốp tăng lại làm tuổi thọ ắc quy giảm; cản thành phần công nghệ trộn cao cách phù hợp Đối với nước ta nguyên liệu để sản xuất ắc quy chủ agoại, lượng nguyên liệu dùng nhiều chì nguyên chất cực tăng, phải lựa chọa yếu phải nhập chì hợp kim Từ năm 2002 đế giá loại nguyên liệu liên tục tăng (xem bảng 1), nên việc giảm định mức chì (do hiệu suất sử dụng chất hoạt động tăng lên) có ý agbra lớn đến việc hạ giá thành sản phẩm Bảng 1: GIA CHI VA CHIHOP KIM NAM sụ | Tên nguyên | Đơn liêu vị | 2002 | |Chìng/chất Kg | 7.857 | (99,98%Pb) | Chibgp kim « | 8.360 | Pb-Sb | Chibgp kim : « | 9.260 | Pb-Ca 2002 - 2007 Giá mua (VNĐ/kg), năm 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 13.380 | 18.000 | 19.122 | 23.029 | 54.062 10.781] 16.221 | 18.284} 23.191 | 54.218 9.498 | 17.232 | 19.073 | 24.156 | 63.142 Với đề tài cụ thể để đạt mục tiêu tạo cao chì trát tốt lên sườn cực với tốc độ trát cao (240tấm cực/phút), có độ xốp tốt, tiết kiệm nguyên vật liệu , tiến hành nghiên cứu thay đổi bước công nghệ trộn phù hợp với máy 2.4.2 Quá trình ủ-sấy cực sống sau trát cao Lá cực sau trát cao trước đem hoá thành cần qua công đoạn ù- sấy (Curing and Drying) để tăng độ Oxy hoá cực làm khô chặt cực sau trát cao, giúp giảm điện thời gian hố thành cơng đoạn sau ấn hành phòng ủ với độ ẩm cao nhiệt độ Quá trình ủ cực phù hợp, thực phản ứng Oxy hoá cực HO +ứC 2Pb+O, 'Việc lựa chọn chế “= 2PbO +Q độ ù cực ( độ ẩm, nhiệt độ, thời gian) phù hợp tiết kiệm nhiều điện thời gian cơng nghệ Q trình sấy thực tiếp sau trình ù để làm chặt khô cut sau it, tạo điều kiện thuận lợi cho q trình hố thành 2.4.3 Q trình hố thành cực: Hố thành cực cơng đoạn tạo PbO; cực dương Pb xốp cực âm cách điện phân cực sống dung dịch axit Sulfuric loãng với đồng điện chiều, q trình xẩy theo phản ứng sau: Ở cực dương: — Pb§O,+2H,O = PbO;+H,SO,+2H*+2c- Ở cực âm: PbSO,+2e- = Pb+S0/ Phương trình tổng quát: 2PbSO, +2H,O = PbO, + Pb + 2H,SO, Q trình hóa thành đóng vai trồ lớn đến chất Lượng cực tiêu tốn khoảng 43% lượng điện sản xuất Công ty Mặt khác theo kế hoạch sản xuất-kinh doanh Tổng Cơng ty Hố chất Việt nam giao cho Công ty Cổ phản ắc quy Tỉa sáng hàng năm tăng khoảng 15 đến 20%/năm, số lượng thiết bị điện tích nhà xưởng hố thành có hạu Nêu việc nghiên cứu cải iếu chế độ nạp điện hóa thành cực phù hợp để nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng lực sản xuất có, giảm phí điện cảntÍ 'Với điều kiện cụ thể Công ty cổ phần ắc quy Tia sáng, để kịp thời phục vụ sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm phí đầu tư, giảm giá thành sản phẩm Chúng đặt vấn để sử dụng thiết ¡ có, với việc tận dụng kết nghiên cứu dự án phát triển bên vững thực năm 2005 như: hệ thống hút mù axit, tuần hoàn dung địch hố thành, tuần hồn nước làm mát dãy hố thành q trình điện phân cực để tiến hành tự nghiên cứu trình này, thay cho việc phải nhập thêm thiết bị mở rộng nhà xưởng Khi hố thành với mật độ dịng điện nhỏ hạn chế q trình khí làm tăng hiệu suất sử dụng đồng điện, lại kéo dài thời gian hố thành, khơng phù hợp với nhịp độ sản xuất cơng nghiệp Nhưng hố thành với mật độ đồng điện lớn kết lại ngược lại Q trình hố thành cực sử dụng với phương pháp nạp dịng khơng đổi: bắt đầu đóng điện, điện thùng hoá thành lớn (khoảng 2,4 đến 2/6V/thùng) điện trở cao chì lớn Sau khoảng 20 đến 30 phút điện trở thùng giảm đâu làm điện áp giảm xuống khoảng 2,0 đến 2,1V/thùng, sau điện áp từ từ tăng lên Ở giai đoạn đầu, điện thùng hố thành cịn thấp, q trình hố thành khí nên hiệu suất sử dụng dịng điện cao lớa 80%, nên sử dụng mật độ dịng điện cao giai đoạn Cuối giai đoạn hố thành q trình khí xẩy mạnh làm giảm hiệu suất đồng điện lớn nên dùng mật độ đồng nhỏ Căn vào để tăng hiệu suất sử dụng đồng điện giảm thời gian hoá thành người ta thường tiến hành nạp điện theo nhiều bậc với mật độ dồng nạp giảm đản Việc lựa chọa bậc, mật độ đồng thời gian nạp cuả bậc cách lắp cực, tỷ trọng thành phản dung dịch điện phân, nhiệt độ dung địch, thời gian hố thành.v.v cách hợp lý có ý nghĩa lớn đến chất lượng sản phẩm, hiệu suất sử dụng điện thời gian công nghệ, hiệu suất sử dụng thiết bị Trong việc lựa chọn mật độ dòng điện cho bước nạp thời gian nạp bậc cách xác có ý nghĩa lớn Hệ thống làm nguội thùng boá thành, hệ thống tuần hoàn điều chỉnh dung địch điện phân, hệ thống hút mù axit tận dụng kết có Phần nghiên cứu tập trung vào nghiên cứu cách lấp cực, choa-chia bước nạp cách hợp lý với việc sử dụng mật độ dòng nạp cho bước phù hợp cho chủng loại lí cực sản xuất Cong ty THỰC NGHIỆM 3.1 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU 3.1.1 Nguyên tác chung: - Dùng phương pháp đối chứng với kết có - Nghiên cứu thay đổi công thứt trộn cao chì với máy trộn cao Mỹ - Nghiên cứu chế độ ù, sấy cực sau trát cao với máy ủ sấy tự động - Nghiên cứu thay đổi chế độ hoá thành với 45 chùng loại cực có, xác định thơng số kỹ thuật liên quan cho q trình nạp điện hóa thành Kiểm tra chất lượng cực sau hoá thành cảm quan phân tích hàm lượng PbO; cực dương hàm lượng PbO cực âm - Lắp ráp bình ắc quy, thí nghiệm ắc quy theo TCVN 4472-1993 Tiêu chuẩn Ngành Từ kết tốt thu tiến hành thí nghiệm sản xuất lớn hiệu chỉnh phù hợp với thực tế - Thí nghiệm sản xuất lớn hiệu chỉnh phù hợp với thực tế - Nghiệm thu đưa vào vận hành thức phục vụ sản xuất 3.1.2 Mơ tả tóm tất phương pháp: Bột chì đạt tiêu chuẩn kỹ thuật độ mịn, độ oxy hoá, tỷ trọng phối trộn với phụ gia ( Barisutfat, Lignia, Fiber block, Carbon.v.v ), autic cat va dung dich axit sulfuric theo cong nghệ nghiên cứu máy trộn cao USA nhập để trở thành cao chì có độ dẻo cản thiết œác định độ dẻo hiển thị máy cân kiêmt tra tỷ trọng cao) Cao chì đạt tiêu chuẩn trát lên sườn cực đúc sẵn máy trát cao USA nhập Lá cực trát xong sấy sơ đem ù, sấy thiết bị ủ/sấy tự động hoá thành đồng điện chiêu dung địch axít sutfuric lỗng để tạo hai loại cực dương (PbO,) âm (Pb xốp) phân biệt Lá cực sau hố thành rừa axít, sấy khơ (bằng máy sấy khí trơ Đài loan) đem phân tích hàm lượng PbO; dương, PbO âm đem lắp bình ắc quy Bình ắc quy thí nghiệm kiểm tra đánh giá theo tiêu chuẩn ắc quy chì - axít Việt Nam TCVN 4472-1993 Từ kết thu định áp dụng thí nghiệm sản xuất lớn đưa vào sản xuất đại trà 3.2 THIET BI, DUNG CU, NGUYEN VAT LIEU VA HOA CHAT SỬ DỤNG CHO NGHIEN CUU: Bing 2: THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU Sứ Tên thiết bị Hệ thống máy trộn cao | Battery paste preparation system) ¬ nie ° 4 wee wat e20 l a Besteiplasice Đặc điểm kỹ thuật 1.000kg/mẻ trộn Trét 240 tém/phit system, Noi ché tao Sandmold systems, inc Newaygo, Michigan, USA MAC Engineering and Bauipiieat Company, Inc Benton Harbor, Michigan 49022, USA May đúc sườn cực | (Automatic Battery Grid 1ố đến 18 phút Evermater Development Corp He thong thiết bị sấy | cue tu dong (Automatic |Công suất: 24giá i, say {140.000 cực ắc quy Midsouth Industrie Co.Ltd Casting Machiae) and MAC Engineerin; Solidifying and Drying) — | khởi động to/mé) , Hệ thống thùng, day hoa sờ hệie thốngMong tuần hoànboat || Kich L3 đâythitic HT, thiiag 34thùog/đấY Gv ty Cóaphần thành, fue (mm) | “ dung dịch axit hệ thống Ác quy Tia sáng ởxử lýlý mù HỘI axit2xi££hcủa P/xLá OnE cựu| 538 x 234 x 387 Hệ : thống máy nạpa hoá Sung Số K /4S6 | thành (Tackless System |39380V/DC200V/300A| : : Machine Co.,Ltd Formation Rectifier) Hệ thống máy nạp điện ắc TT Battery |quy: Operation |39380V/DC270V /20A| Cycle System) Dây truyền lắp AQ xe máy |#Á0öluaf6,AsiinblTiHAe [isormencermaman For Motocycle Battery) Dây truyền lắp AQ to | Automatic Asembly Line [§6ðBi6hjsxdaxuảe : For Automotive Battery) Mấy kiểm tra 3C [(3C Discharge Tester) | 19220V/6V-I2V/400A | Máy kiểm tra 5C 101 (5C Discharge Tester) | 19220V/6V-I2V/100A | Máy kiểm tra tuổi thọ Sung Kawang chia Co, Lưó [ESE nee MEG Co.,Ltd : [SET Machine MEG Co.,Ltd Sung Kawang Machine Co,Lid Sung Kawang Mrachiae Co,Lid ung Kav 11 | dung lượng ( Life Cycle & | 39380V/DC20V-5A/20A Machine 7056 Co.,Ltd Capacity Tester) Bing 3: HOA CHAT VA NGUYEN VAT LIEU THi NGHIEM Stt 1 Danh muc | | | | | | | |* Hố chất, Ngun vắt -Chì ngun chất Cạ |- Chì hợp kim Pb-Sb -Chihgp kim Pb-Ca -Axit Sulfuric é& quy - Bati Sulphat ( BaSO,) -Lignia kho - Fiber block -ISTREE 368 | *Ắc quy thí nghiêm |-12V-3AhTĐKỢP) | -12V.100Ab TDK@P) |-12V.40AhTĐKŒP) |-I2V4AbKK |-I2V5AbŒKK |-12V.ZAhKK |-12V.100AbKK |-2V.D0AbKK |-12V.60AhCME 10 |-12V.36AbCME Don vi kg z « « « « « « cất * * * * * * * * * Số lương 1300 600 600 300 10 25 13 1 1 1