Áp dụng phương pháp luận sản xuất sạch hơn để giảm thiểu tiêu thụ tài nguyên cho công ty cổ phần thép hòa phát hải dương

Cần phải có những thay đổi trong công nghệ, tư duy và các chiến lược của nhà quản lý để tiết kiệm nguyên liệu, năng lượng của quốc gia, giảm phát thải các loại chất thải gây ô nhiễm môi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- -

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN SẢN XUẤT SẠCH HƠN ĐỂ GIẢM THIỂU TIÊU THỤ TÀI NGUYÊN CHO CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP HÒA PHÁT- HẢI DƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT

HÀ NỘI - 2014

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

SXSH : Sản xuất sạch hơn

QLNV : Quản lý nội vi

CTTB : Cải tiến thiết bị

TĐQT : Thay đổi quá trình

GTCT : Giảm thiểu chất thải

CBVC : Cân bằng vật chất

1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 3

2.ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 4

3.NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 4

4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

5.CẤU TRÚC LUẬN VĂN 5

CHƯƠNG 1 6

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GANG LÒ CAO TẠI VIỆT NAM VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 6

1.1.TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GANG LÒ CAO TẠI VIỆT NAM 6

1.1.1 Giới thiệu chung 6

1.1.2 Quy trình sản xuất 7

1.2.MỘT SỐ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG SẢN XUẤT GANG LÒ CAO TẠI VIỆT NAM 8

CHƯƠNG 2 11

PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ SẢN XUẤT SẠCH HƠN 11

2.1.KHÁI NIỆM VỀ SẢN XUẤT SẠCH HƠN 11

2.2.LỊCH SỬ THỰC HIỆN ĐÁNH GIÁ SẢN XUẤT SẠCH HƠN 12

2.3.PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ SXSH 14

2.3.1 Bước 1- Khởi động 16

2.3.2 Bước 2: Phân tích các công đoạn sản xuất 16

2.3.3 Bước 3 - Đề xuất các cơ hội (giải pháp) giảm thiểu chất thải 18

2.3.4 Bước 4 - Lựa chọn các giải pháp giảm thiểu chất thải 19

2.3.5 Bước 5 -Thực hiện các giải pháp giảm thiểu chất thải 20

2.3.6 Bước 6 - Duy trì giải pháp giảm thiểu chất thải 21

2.4.LỢI ÍCH CỦA SẢN XUẤT SẠCH HƠN 21

2.4.1.LỢI ÍCH TRỰC TIẾP 21

2.4.2 Lợi ích gián tiếp 22

CHƯƠNG 3 24

2

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN SXSH ĐỂ GIẢM THIỂU TIÊU THỤ TÀI

NGUYÊN CHO CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP HÒA PHÁT HẢI DƯƠNG 24

3.1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP HÒA PHÁT 24

3.1.1 Quy trình công nghệ sản xuất tại công ty 24

3.1.2 Nhu cầu sử dụng nguyên nhiên liệu 28

3.1.3 Hiện trạng môi trường khu vực sản xuất và khu vực xung quanh 29

3.2.ĐÁNH GIÁ SXSH TẠI NHÀ MÁY LUYỆN GANG LÒ CAO 30

3.2.1 Phân tích các công đoạn sản xuất 30

3.2.1.1 Sơ đồ công nghệ 30

3.2.1.2 Cân bằng vật liệu và năng lượng 34

3.2.1.3 Cân bằng năng lượng 35

3.2.1.3 Xác định chi phí tổn thất 37

3.2.2 Đề xuất các cơ hội giảm thiểu chất thải 39

3.2.2.1 Phân tích nguyên nhân và đề xuất các cơ hội SXSH 39

3.2.2.2 Lựa chọn các cơ hội khả thi 42

3.3.NGHIÊN CỨU KHẢ THI CÁC GIẢI PHÁP SXSH 46

3.3.1 Đánh giá tính khả thi kỹ thuật và môi trường 47

3.3.2 Đánh giá tính khả thi kinh tế 49

3.4.KẾ HOẠCH HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG TY SAU KHI ÁP DỤNG SXSH 50

3.5.DUY TRÌ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT SẠCH HƠN CHO CÔNG TY 51

3.6.MỘT SỐ GIẢI PHÁP ÁP DỤNG SXSH CHO TOÀN KHU LIÊN HỢP 52

3.6.1 Các giải pháp về quản lý nội vi 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

3

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay vấn đề môi trường luôn là vấn đề cấp thiết mang tính toàn cầu đối với mọi quốc gia trên toàn thế giới Sự biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường kéo theo hàng loạt những thiên tai, lũ lụt, hạn hán, lốc xoáy, bão tuyết… bất thường đã gây thiệt hại cho hàng chục triệu người trên toàn thế giới, ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống vật chất, tinh thần, an ninh xã hội của nhiều quốc gia

Điều đó cho thấy môi trường có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với sự sống của con người trên trái đất, và loài người đang lỗ lực tìm kiếm các giải pháp để giảm thiểu tác động của môi trường đến con người, điều đó cũng có nghĩa con người phải hạn chế đến mức tối đa tác động có hại đến môi trường

Một trong những hành động giảm tác động của con người đến môi trường đó

là giảm tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên không tái tạo, giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch đồng thời cũng giảm phát thải chất thải, khí thải vào môi trường gây biến đổi khí hậu Trên thế giới cũng như ở Việt Nam ngành luyện thép tuy là một ngành công nghiệp quan trọng nhưng nó có tác động đến môi trường rất lớn do ngành này tiêu tốn một lượng nguyên, nhiên liệu lớn nhất trong các ngành công nghiệp

Ở Việt Nam mức độ tiêu tốn nguyên, nhiên liệu cho ngành luyện thép còn đang ở mức cao so với thế giới Điều đó cho thấy rằng các ngành công nghiệp nói chung và ngành luyện thép nói riêng của Việt Nam đang hoạt động thực sự chưa hiệu quả Cần phải có những thay đổi trong công nghệ, tư duy và các chiến lược của nhà quản lý để tiết kiệm nguyên liệu, năng lượng của quốc gia, giảm phát thải các loại chất thải gây ô nhiễm môi trường, đồng thời mang lại lợi ích kinh tế về cho các doanh nghiệp

Sản xuất sạch hơn (SXSH) đã và đang là một xu thế tất yếu trong thời kỳ hội nhập kinh tế quốc tế hiện nay, nó không những giúp bảo vệ môi trường mà còn tạo nên sức cạnh tranh cho các doanh nghiệp Hơn thế nữa sản xuất sạch hơn có thể áp dụng linh động vào tất cả các quá trình sản xuất từ các khâu quản lý nội vi, đến các thao tác sử dụng nguyên liệu đơn giản… và đều mang lại lợi ích kinh tế kể cả trong

4

khi doanh nghiệp chưa có đủ nguồn tài chính để có thể thay đổi cả một dây chuyền công nghệ sản xuất, do vậy sản xuất sạch hơn rất phù hợp khi áp dụng vào Việt Nam

Với những lợi ích khi áp dụng SXSH có thể mang lại cho doanh nghiệp cũng như tính cấp thiết của việc tiết kiện nguồn nguyên liệu, năng lượng cho ngành công nghiệp đặc biệt là ngành sản xuất thép tác giả đã chọn đề tài “Áp dụng phương pháp luận SXSH để giảm thiểu tiêu thụ tài nguyên cho Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương” Đây cũng là một đề tài thiết thực được UBND tỉnh Hải Dương rất quan tâm với hy vọng có thể nhân rộng áp dụng SXSH đối với toàn khu liên hợp, cũng như đối với các doanh nghiệp trên địa bàn toàn tỉnh

2 Đối tượng, phạm vi và mục đích nghiên cứu

- Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

Công ty cổ phần thép Hòa Phát là một công ty lớn bao gồm một số nhà máy trong khu liên hợp sản xuất thép theo dây chuyền khép kín bao gồm các nhà máy như: nhà máy tuyển quặng, thiêu kết quặng, sản xuất quặng vê viên, sản xuất than cốc, sản xuất đá vôi đolomit, sản xuất gang lò cao, luyện thép, cán thép…Trong các nhà máy trên, dây chuyền sản xuất gang lò cao là công đoạn quan trọng nhất và tiêu hao nhiều nguyên liệu, năng lượng nhất, đồng thời cũng có nhiều tiềm năng tiết kiệm nguyên liệu, năng lượng Do vậy tác giả đã chọn nhà máy sản xuất gang lò cao

là trọng tâm áp dụng sản xuất sạch hơn cho toàn khu liên hợp

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu về quá trình sản xuất gang lò cao và các vấn đề môi trường

- Nghiên cứu đánh giá sản xuất sạch hơn tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát

- Đề xuất áp dụng sản xuất sạch hơn cho các nhà máy trong khu liên hợp

5

4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu trên, tác giả chọn các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thực tế tại công ty:

Căn cứ vào những khảo sát, quan sát, đo đạc thực tế tại công ty để có những giải pháp thích hợp trong việc áp dụng SXSH vào nhà máy

- Phương pháp thu thập thông tin, dữ liệu:

Thu thập số liệu, thông tin của công ty và một số nhà máy khác có cùng loại hình sản xuất: nguyên liệu, năng lượng tiêu thụ Công nghệ sản xuất, các nguồn chất thải để so sánh, đánh giá định mức sử dụng nguyên liệu của các nhà máy

- Phương pháp phân tích, đánh giá và tổng hợp số liệu:

Từ các số liệu thu thập, phân tích, chọn lọc sẽ được tổng hợp để phản ánh chung, đầy đủ về đối tượng nghiên cứu

5 Cấu trúc luận văn

Gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về tình hình luyện gang lò cao tại Việt Nam và các vấn đề môi trường

Chương 2: Phương pháp luận đánh giá sản xuất sạch hơn

Chương 3: Áp dụng phương pháp luận SXSH để giảm thiểu tiêu thụ tài nguyên cho Công ty cổ phần thép Hoà Phát Hải Dương

6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GANG LÒ CAO TẠI VIỆT NAM

VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 1.1 Tình hình sản xuất gang lò cao tại Việt Nam

1.1.1 Giới thiệu chung

Sản xuất gang lò cao được xem là một công đoạn quan trọng trong ngành sản xuất thép Tuy nhiên không phải nhà máy sản xuất thép nào cũng sử dụng công nghệ lò cao Theo thống kê của Hiệp hội thép (VSA), ngành thép có khoảng 400 doanh nghiệp tham gia hoạt sản xuất thép các loại [11] Trong đó trên địa bàn cả nước hiện có 14 lò cao đảm nhận luyện nguyên liệu quặng sắt thành sản phẩm, với tổng công suất mỗi năm lên đến 3.829.000 tấn Còn lại là các nhà máy sản xuất từ thép phế hoặc gia công các sản phẩm từ kim loại

Sản xuất gang lò cao đòi hỏi nguồn vốn đầu tư lớn, công nghệ hiện đại, nguồn cấp nguyên liệu đầu vào…nên đòi hỏi các doanh nghiệp đầu tư phải có tiềm lực về kinh tế, kỹ thuật

Sản xuất gang lò cao tuy là một công đoạn trong sản xuất thép nhưng nó có tác động lớn tới môi trường do tác động từ quá trình khai thác quặng đến các khâu chế biến quặng sắt phục vụ cho lò cao, nguồn năng lượng cấp cho lò cao cũng đòi hỏi phải có chất lượng cao là than cốc (loại than không có sẵn) mà phải qua một bước sản xuất trung gian, công đoạn kết tụ quặng sắt và luyện than cốc tạo ra nhiều khí thải, chất thải và làm tăng chi phí đầu tư, góp phần tăng lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính Do vậy số lượng lò cao luyện gang ở nước ta tuy không nhiều nhưng nó

có vai trò quan trọng đối với ngành sản xuất thép của Việt Nam, nó có tác động lớn tới ngành khai thác quặng sắt của Việt Nam nói riêng và khai thác khoáng sản nói chung của nước ta Cũng bởi tầm quan trọng của nó mà chính phủ Việt Nam đang hướng đến chiến lược quản lý tài nguyên sao cho hiệu quả nhất, bảo vệ môi trường cũng như nguồn tài nguyên quốc gia

Hoạt động sản xuất thép cũng cho thấy sự đầu tư quy trình sản xuất khép kín bằng công nghệ hiện đại sẽ cho ra các sản phẩm thép có chất lượng tốt, giá thành

7

cạnh tranh được trên thị trường do tiết kiệm được nguyên liệu, năng lượng trong sản xuất

1.1.2 Quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất gang lò cao được thể hiện qua sơ đồ công nghệ sau:

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ lò cao

Xưởng luyện gang lò cao bao gồm: hệ thống nạp liệu, máng chứa quặng (coke), than lò cao, xe liệu cầu nghiêng, tời kéo và thiết bị nạp liệu đỉnh lò, bệ mắt gió và bãi đổ gang, hệ thống lò gió nóng, hệ thống khí than thô, hệ thống làm sạch khí than kiểu khô, hệ thống xả xỉ bằng nước, hệ thống phun than giàu ôxy, gian máy đúc gang, phòng nghiền bùn, bồn chứa khí than lò cao và các hệ thống trang thiết bị đồng bộ

Gang lỏng

Lò cao

Quặng cục hoặc quặng

vê viên

Quặng thiêu kết

Bong ke nhận nguyên liệu

Khí thải

Xỉ lò Nhiệt độ cao Nước ra sau làm mát

Coke luyện kim

8

Nguyên liệu sản xuất gang bao gồm: quặng sắt gồm quặng hematit (Fe2O3)

và manhetit (Fe3O4) Ngoài ra cần có than cốc và đá vôi CaCO3 Tất cả các nguyên liệu được đưa vào lò luyện kim (lò cao) Khi than cốc được đốt cháy sẽ sinh ra cacbon oxit (CO) nó sẽ hoàn nguyên oxit sắt ở nhiệt độ cao và thu được sắt

Đá vôi được sử dụng làm chất trợ dung trong quá trình tạo xỉ để khử một phần tạp chất và tạo màng che phủ trên bề mặt gang lỏng nhằm giảm khả năng ôxi hóa sắt trong lò

Than cốc dùng để làm nhiên liệu vì khả năng sinh nhiệt cao, chịu được sức nặng của phôi liệu, kích thích sự cháy

Quy trình luyện gang:

Quặng sắt, than cốc, đá vôi có kích thước vừa phải được đưa qua miệng lò cao và xếp thành từng lớp Không khí nóng thổi từ 2 bên lò từ dưới lên, khi tiếp xúc với than cốc trong lò xảy ra các phản ứng như sau:

C + O2(to) -> CO2

C + CO2(to) -> 2CO

Nhờ có khí cacbon monoxit khử oxit sắt tạo thành sắt kim loại lỏng trong lò:

3CO + Fe2O3(to cao) -> 3CO2 + 2Fe

Ngoài ra trong quặng lẫn tạp chất như MnO2, SiO2 cũng đều bị khử thành đơn chất

Đá vôi phân hủy thành CaO rồi oxit hóa một số tạp chất có lẫn trong quặng như SiO2 tạo thành xỉ Xỉ nhẹ nên nổi lên trên và đưa ra ngoài khỏi cửa lò

CaO + SiO2(to) -> CaSiO3

Khí được tạo ra trong lò thoát ra ở phía trên gần miệng lò

Sản phẩm lò cao là gang lỏng được lấy ra ở đáy lò

1.2 Một số vấn đề môi trường trong sản xuất gang lò cao tại Việt Nam

Sản xuất gang lò cao gây ra rất nhiều vấn đề ô nhiễm môi trường như các loại chất thải rắn, khí thải, nước thải

Nguyên liệu chính dùng cho sản xuất lò cao là quặng sắt và than cốc, do vậy liên quan đến việc khai thác khoáng sản, cũng như việc luyện cốc sẽ gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường và phát thải nhiều khí gây hiệu ứng nhà kính

Than cốc được sản xuất bằng cách nung than trong lò kín không khí để loại bỏ các thành phần bay hơi thu được sản phẩm chứa Cácbon cứng và xốp, chịu đựng được trọng lượng của liệu lò mà không bị vỡ vụn Sản xuất than cốc sinh ra nhiều khí bụi độc hại như: CO; H2S, Hydro cacbon…làm ô nhiễm môi trường không khí Dung dịch rửa, ngưng tụ, làm lạnh chứa nhiều NH3, Benzen, toluene, naptalein gây

ô nhiễm môi trường nước Khi làm lạnh than cốc nóng đỏ bằng nước đã tỏa ra nhiều bụi và khí độc Các khí không ngưng tụ bay ra khỏi buồng chưng chứa H2S và các hợp chất sunfua hữu cơ khác có nguồn gốc từ sunfua trong than Các khí này thường được đốt để cung cấp nhiệt cho một số lò hoặc cho nồi hơi hoặc các thiết bị khác Do đó khí thải từ các quá trình này chứa SO2 và CO2

Khi sản xuất gang trong lò cao, một lượng HCN và khí C2N2 được hình thành

do phản ứng của N2 trong lò cao với than cốc Các khí này cực độc Sự hình thành của chúng được xem là do xúc tác của các oxit kiềm Khí lò cao chứa 200-2000

rửa chảy vào dòng nước thải Xỉ lò cao chứa CaS có nguồn gốc chủ yếu từ S trong than cốc

10

Hoạt động luyện gang lò cao tại Công ty Cổ phần thép Hòa Phát cũng luôn phải đứng trước những bức xúc về an toàn trong hoạt động sản xuất Vì đây là một khu liên hợp sản xuất các sản phẩm gang thép nên vấn đề ô nhiễm môi trường ở đây không chỉ phát sinh từ nhà máy luyện gang mà còn phát sinh từ các dây chuyền sản xuất khác trong khu liên hợp

Vì vậy, hoạt động luyện thép gây ảnh hưởng đáng kể tới cả ba môi trường khí, lỏng, rắn Một lượng lớn chất thải rắn ở dạng xỉ thải và bụi thải từ khí lò luyện chiếm khoảng 10% sản phẩm thép luyện, được thải loại và đổ đống tại bãi xỉ trong khu vực nhà máy đã chiếm một diện tích đất sử dụng khá lớn Dưới tác dụng của nước mưa đã hoà tan một lượng đáng kể các ion kim loại như Mg, Mn, Ca…đi theo dòng chảy gây ô nhiễm nguồn nước mặt Qua số liệu phân tích cho thấy trong xỉ thải chứa chủ yếu các ôxit FeO (~32%); CaO (~30%); SiO2 (~28%) Như vậy, vấn

đề thu hồi Fe trong xỉ thải nhằm tăng hiệu quả sử dụng nguyên liệu, giảm phát thải hoặc sử dụng xỉ thải làm nguyên liệu cho các quá trình sản xuất khác như làm phụ gia trong sản xuất xi măng…rất cần được nghiên cứu xem xét Trong quá trình luyện thép đã sinh ra một lượng khí bụi rất lớn Khí sinh ra chủ yếu là CO2 và một phần SO2; NOx , đặc biệt khí này có lẫn một lượng bụi kim loại, oxit kim loại rất lớn Nếu không có hệ thống thu và xử lý khí bụi tốt sẽ ảnh hưởng trực tiếp môi trường không khí xung quanh gây nên các bệnh về đường hô hấp cho cán bộ công nhân, khu dân cư quanh vùng và ô nhiễm môi trường khí quyển Ô nhiễm khí bụi sẽ dẫn đến hàng loạt các vấn đề về môi trường khu vực và toàn cầu như: Mưa axit, hiệu ứng nhà kính…

11

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ SẢN XUẤT SẠCH HƠN

2.1 Khái niệm về sản xuất sạch hơn

Theo Chương trình Môi trường LHQ (UNEP, 1994), SXSH được hiểu là sự

áp dụng liên tục một chiến lược phòng ngừa môi trường tổng hợp đối với các quá trình sản xuất, các sản phẩm và các dịch vụ nhằm làm giảm tác động xấu đến con người và môi trường

Hình 2.1 Sơ đồ khái quát về khái niệm SXSH

Như vậy, SXSH không ngăn cản sự phát triển, SXSH chỉ yêu cầu sự phát triển phải bền vững về mặt môi trường sinh thái Không nên cho rằng SXSH chỉ là một chiến lược về môi trường bởi nó cũng liên quan đến lợi ích kinh tế và gắn liền với từng đối tượng được thực hiện SXSH, cụ thể:

* Đối với quá trình sản xuất:

- Giảm tiêu thụ nguyên liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm

- Loại bỏ tối đa các vật liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm

- Giảm lượng và độc tính của tất cả các dòng thải trước khi chúng ra khỏi quá trình sản xuất

* Đối với sản phẩm:

Liên tục

Sản phẩm và dịch vụ

Tăng hiệu suất

Giảm rủi ro Quá trình sản xuất

Chiến lược sản xuất sạch hơn

Phòng ngừa

Tổng hợp

2.2 Lịch sử thực hiện đánh giá sản xuất sạch hơn

Kinh nghiệm ở các nước phát triển cho thấy việc áp dụng SXSH có thể giảm được 30% tải lượng ô nhiễm Ngày nay SXSH đã được áp dụng thành công ở các nước đang phát triển như Trung Quốc, Ấn Độ, Cộng hòa Séc, Mêhico và đang được công nhận là một cách tiếp cận chủ động, toàn diện trong môi trường quản lý công nghiệp Đầu tư cho các biện pháp SXSH thường có thời hạn hoàn vốn ngắn, cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng hiệu quả sản xuất, cho phép các ngành công nghiệp xuất khẩu đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về môi trường

Tiềm năng về các khoản tiết kiệm liên quan đến SXSH là rất cao đối với nhiều doanh nghiệp công nghiệp ở Châu Á Đơn cử trong ngành giấy có thể lên đến

50 USD trên một tấn giấy Bên cạnh đó, chi phí xử lý nước thải trong nhiều nhà máy có thể giảm đi 15-20 USD/tấn giấy và mức tiêu thụ năng lượng cụ thể giảm khoảng 50 -100 KWh/tấn giấy ở các nhà máy có quy mô nhỏ thông qua việc nâng cao hiệu suất, giảm thiểu rò rỉ và tăng cường tái chế Không chỉ trong ngành luyện kim mà các ngành hóa chất, chế biến thực phẩm, dệt nhuộm, xi măng, dược phẩm cũng đạt được kết quả tương tự Đương nhiên, các tiềm năng này thay đổi tùy theo hiện trạng và quy mô sản xuất của từng nhà máy

Tổ chức Hợp Tác và Phát triển kinh tế (OECD) đã xây dựng các hướng hoạt động về SXSH trên cơ sở chương trình hợp tác với UNEP về ‛‛Công nghệ và môi trường” được khởi xướng từ năm 1990 Để đẩy mạnh áp dụng chiến lược phát triển bền vững, Hội đồng Doanh nghiệp thế giới (WBCSD) đã thành lập các tổ công tác

đề cập đến các vấn đề xây dựng chính sách, quản lý môi trường (Hiệu suất sinh thái, Đánh giá về môi trường, ) Tháng 6/1997, Hội nghị Bộ trưởng các nước trong tổ

Các nước Đông Âu và Cộng Đồng các quốc gia độc lập (CIS) cũng đang bắt đầu quan tâm tới SXSH Ở Lithuania, vào những năm 1950 chí có 4% các công ty triển khai sản xuất sạch, con số này đã tăng lên 30% vào những năm 1950 Ở Cộng hòa Séc, 24 trường hợp nghiên cứu áp dụng SXSH đã cho thấy chất thải công nghiệp phát sinh đã giảm gần 22.000 tấn/năm, bao gồm cả 10.000 tấn chất thải nguy

Ở các nước đang phát triển, như một nhà máy xi măng ở Indonesia bằng việc

áp dụng sản xuất sạch đã tiết kiệm 35.000 USD/năm.Thời gian thu hồi vốn đầu tư cho sản xuất sạch không quá một năm Ở Trung Quốc, các dự án thực hiện ở 51 công ty trong 11 ngành công nghiệp đã cho thấy sản xuất sạch hơn đã giảm được ô

Tại Việt Nam, từ năm 1995 đến nay, kỹ thuật đánh giá sản xuất sạch đã được giới thiệu trong các dự án trình diễn tại một số cơ sở công nghiệp ngành dệt, giấy, chế biến thực phẩm và hóa chất do các tổ chức quốc tế tài trợ Kết quả trình diễn của dự án “Giảm ô nhiễm công nghiệp ở TP HCM” của UNIDO-SIDA trong thời gian 1997-1999 và dự án “Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam” của UNIDO-SECO trong giai đoạn 1 (1998-2000) là rất khả quan

Từ góc độ môi trường, việc giảm tiêu thụ nguyên, nhiên liệu đã dẫn đến giảm 15-20% nước thải với tải lượng hữu cơ giảm cao nhất là 30%, lượng khí nhà

14

kính phát sinh giảm 5-35% và các hóa chất, chất thải rắn giảm đáng kể Các kết quả

cụ thể cho các giải pháp đang thực hiện vẫn đang được tiếp tục tổng kết

2.3 Phương pháp luận đánh giá SXSH

Để áp dụng được SXSH cần phải có phân tích một cách chi tiết về trình tự vận hành của quá trình sản xuất cũng như thiết bị sản xuất hay còn gọi là đánh giá

về SXSH (Cleaner Production Assessment: CPA) Đánh giá SXSH là một công cụ

hệ thống có thể giúp nhận ra việc sử dụng nguyên liệu không hiệu quả, việc quản lý chất thải kém, và các rủi ro về bệnh nghề nghiệp bằng cách tập trung chú ý vào các khía cạnh môi trường và các tác động của các quá trình sản xuất công nghiệp

Đã có nhiều cẩm nang, hướng dẫn đánh giá SXSH với các mức độ chi tiết khác nhau được đề xuất và áp dụng bởi các tổ chức quốc tế, quốc gia và cơ sở nghiên cứu như: Đánh giá cơ hội giảm thiểu chất thải, Hướng dẫn phòng ngừa ô nhiễm, Tài liệu hướng dẫn cho các Trung tâm Quốc gia SXSH-Cẩm nang đánh giá SXSH, cẩm nang PREPARE cho phòng ngừa chất thải và phát thải, Cẩm nang kiểm toán và giảm thiểu các chất thải và phát thải công nghiệp, Quy trình kiểm toán chất thải DESIRE [12, 13, 14, 15, 16, 17 ] Tuy nhiên tất cả đều có chung ý nghĩa: đó là

“con đường” để đến SXSH; ý tưởng và khái niệm cơ bản là hầu như giống nhau

Năm 1993, Ủy ban Năng suất quốc gia Ấn Độ (PPC) thực hiện dự án DESIRE (trình diễn giảm năng lượng chất thải tại các ngành công nghiệp nhỏ) và

đã được áp dụng rộng rãi, đây là quy trình thực hiện rõ ràng các bước, chi phí thực hiện không lớn áp dụng cho đối tượng là các doanh nghiệp vừa và nhỏ và đã được

áp dụng phổ biến để đánh giá sản xuất hơn cho các ngành công nghiệp ở Việt Nam

Trong phạm vi nghiên cứu luận văn “Áp dụng phương pháp luận SXSH để giảm thiểu tiêu thụ tài nguyên cho Công ty Cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương” sẽ lựa chọn đi theo phương pháp luận DESIRE để đánh giá sản xuất sạch hơn cho quá trình luyện gang lò cao của công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương

Quy trình đánh giá SXSH theo phương pháp luận DESIRE bao gồm 6 bước

và 18 nhiệm vụ được trình bày trong hình 2.2

15

Hình 2.2 Sơ đồ các bước kiểm toán giảm thiểu chất thải DESIRE

Bước 1: Khởi động

Nhiệm vụ 1 : Thành lập nhóm SXSH Nhiệm vụ 2 : Liệt kê các công đoạn của quá trình sản xuất

Nhiệm vụ 3 : Xác định và lựa chọn công đoạn gây lãng phí nhất

Bước 2: Phân tích các công đoạn sản xuất

Nhiệm vụ 4 : chuẩn bị sơ đồ dòng của quá trình

Nhiệm vụ 5 : Cân bằng vật liệu/năng lượng

Nhiệm vụ 6 : Xác định chi phí cho dòng thải

Nhiệm vụ 7: thẩm định quá trình để xác định nguyên nhân sinh ra chất thải

Nhiệm vụ 7 : Phân tích nguyên nhân

Bước 3: Đề xuất các cơ hội giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 8: Xây dựng các cơ hội giảm thiểu chất thải Nhiệm vụ 9: Lựa chọn các cơ hội khả thi nhất

Bước 4: Lựa chọn các giải pháp giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 10: Đánh giá khả thi về kỹ thuật Nhiệm vụ 11: Đánh giá khả thi về kinh tế Nhiệm vụ 12: Đánh giá về mặt môi trường Nhiệm vụ 13: Lựa chọn giải pháp SXSH để thực hiện

Bước 6: Duy trì giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 17: Duy trì các giải pháp SXSH Nhiệm vụ 18: Lựa chọn công đoạn tiếp theo cho trọng tâm đánh giá SXSH

Bước 5: Thực hiện các giải pháp giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện Nhiệm vụ 15: Thực hiện các giải pháp SXSH Nhiệm vụ 16: Giám sát và đánh giá kết quả

+ Tài chính và kho vật tư

+ Các xưởng sản xuất hoặc công đoạn sản xuất

+ Bộ phận kỹ thuật

- Các chuyên gia về SXSH (có thể mời từ bên ngoài)

 Nhiệm vụ 2: Liệt kê các bước công đoạn của quá trình sản xuất

- Cần tổng quan tất cả các công đoạn bao gồm: sản xuất, vận chuyển,

- Thu thập số liệu để xác định suất tiêu thụ nguyên vật liệu và năng lượng

 Nhiệm vụ 3: Xác định và chọn ra các công đoạn gây lãng phí

- Dựa trên sơ đồ dây chuyền sản xuất chi tiết và thông qua việc khảo sát hiện trạng, nhóm đánh giá SXSH cần xác định được các công đoạn gây lãng phí và phát thải ô nhiễm nhiều nhất

- Các công đoạn gây ra tổn thất nguyên liệu, năng lượng, phát thải phế thải cao cần được ưu tiên đưa vào trong phạm vi đánh giá

2.3.2 Bước 2: Phân tích các công đoạn sản xuất

 Nhiệm vụ 4: Xây dựng sơ đồ dòng cho quá trình sản xuất

- Xây dựng sơ đồ công nghệ, bao gồm nhiều quá trình (công đoạn sản xuất)

- Liệt kê các đầu vào, đầu ra của mỗi quá trình và của cả dây chuyền sản xuất

 Nhiệm vụ 5: Cân bằng vật liệu, năng lượng

- Cân bằng vật chất và năng lượng là cần thiết để định lượng sơ đồ dòng và nhận ra các tổn thất cũng như chất thải trong quá trình sản xuât Ngoài ra, cần bằng vật chất còn sử dụng để giám sát việc thực hiện các giải pháp SXSH sau này

17

Cân bằng vật chất (CBVC) có thể là: cân bằng cho toàn bộ hệ thống hay cân bằng cho từng công đoạn thậm chí từng thiết bị; cân bằng cho tất cả vật chất hay cân bằng cho từng thành phần nguyên liệu

Tuy nhiên CBVC sẽ dề dàng hơn, có ý nghĩa hơn và chính xác hơn khi nó được thực hiện cho từng khu vực, các hoạt động hay các quá trình sản xuất riêng biệt Để thiết lập cân bằng vật chất và năng lượng, các nguồn số liệu sau là cần thiết:

- Báo cáo sản xuất

- Các báo cáo mua vào và bán ra

- Báo cáo tác động môi trường

- Các đo đạc trực tiếp tại chỗ

Những điều cần lưu ý khi lập cân bằng vật chất và năng lượng:

- Các số liệu đòi hỏi phải có độ tin cậy, độ chính xác và tính đại diện

- Không được bỏ sót bất kỳ dòng thải quan trọng nào như phát thải khí, sản phẩm phụ,

- Phải kiểm tra tính thống nhất của các đơn vị đo sử dụng

- Nguyên liệu càng đắt và độc hại, cân bằng càng phải chính xác

- Kiểm tra chéo có thể giúp tìm ra những điểm mâu thuẫn

- Trong trường hợp không thể đo được, hãy ước tính một cách chính xác nhất

 Nhiệm vụ 6: Xác định chi phí cho dòng thải

Có thể tiến hành bằng cách tính toán chi phí nguyên liệu và các sản phẩm trung gian mất theo dòng thải Phân tích chi tiết hơn có thể tìm ra chi phí bổ sung của nguyên liệu tạo ra chất thải, chi phí của sản phẩm nằm trong chất thải, chi phí thải

bỏ chất thải, thuế chất thải,…

 Nhiệm vụ 7: Xác định nguyên nhân sinh ra chất thải

Mục đích: Việc phân tích nguyên nhân dựa trên cơ sở hỏi các câu hỏi tại sao phát sinh chất thải

18

Với mỗi một dòng thải cần tiến hành phân tích để tìm ra các nguyên nhân của dòng thải một cách có hệ thống dựa trên các khía cạnh trình bày trong hình dưới đây:

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên nhân của dòng thải 2.3.3 Bước 3 - Đề xuất các cơ hội (giải pháp) giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 8: Xây dựng các cơ hội giảm thiểu chất thải (GTCT)

Các cơ hội GTCT được đưa ra trên cơ sở phân loại như:

1) Thay thế nguyên liệu

2) Quản lý nội vi tốt

3) Kiểm soát quá trình tốt hơn

4) Cải tiến thiết bị

5) Thay đổi công nghệ 6) Thu hồi và tuần hoàn tại chỗ 7) Sản xuất sản phẩm phụ hữu ích 8) Cải tiến sản phẩm

 Nhiệm vụ 9: Lựa chọn các cơ hội có thể thực hiện được

Các cơ hội SXSH được đề ra ở trên được sàng lọc để loại đi các trường hợp không thực tế Quá trình loại bỏ phải đơn giản, nhanh và dễ hiểu, thường chỉ cần định tính Các cơ hội sẽ được phân chia thành:

- Các cơ hội khả thi thấy rõ, có thể thực hiện được ngay;

- Các cơ hội không khả thi thấy rõ, loại bỏ ngay;

Lựa chọn công nghệ của thiết bị Tình trạng bố trí thiết bị Thiết kế và

Lựa chọn và

chất lượng của

vật liệu đầu vào

Đặc tính của sản phẩm

Kỹ năng của công nhân

Nguyên nhân phát sinh chất thải ?

Vận hành và bảo dưỡng

Kế hoạch quản lý và

hệ thống thông tin

19

- Các cơ hội còn lại- sẽ được nghiên cứu tính khả thi chi tiết hơn

2.3.4 Bước 4 - Lựa chọn các giải pháp giảm thiểu chất thải

 Nhiệm vụ 10: Đánh giá khả thi kỹ thuật

Để thực hiện nhiệm vụ này, cần phải đánh giá tác động của cơ hội SXSH dự kiến đến quá trình sản xụất, sản phẩm, tốc độ sản xuất, độ an toàn,…Ngoài ra, cũng cần phải liệt kê ra những thay đổi kỹ thuật để thực hiện cơ hội SXSH này

Danh mục các yếu tố kỹ thuật để đánh giá:

- Chất lượng của sản phẩm, công suất sản xuất, yêu cầu về diện tích

- Thời gian ngừng sản xuất để lắp đặt, các yêu cầu vận hành và bảo dưỡng

- Nhu cầu đào tạo

- Sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp

 Nhiệm vụ 11: Đánh giá khả thi về kinh tế

Tính khả thi về kinh tế là thông số quan trọng nhất để đánh giá các cơ hội SXSH Cần ưu tiên trước hết các cơ hội có chi phí thấp Các công việc cần làm: Thu thập số liệu, lựa chọn các tiêu chí đánh giá về kinh tế, tính toán kinh tế

Đối với các dự án nhỏ, có thể sử dụng quy tắc nhanh để đánh giá-đó là xác định thời gian hoàn vốn đơn giản theo công thức

Dòng tiền ròng hàng năm

Trường hợp các dự án lớn, cần phân tích lợi ích – chi phí thông qua các chỉ số Giá trị hiện tại ròng (NPV), tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR) hoặc tỷ suất lợi ích - chi phí (B/C)

 Nhiệm vụ 12 : Đánh giá về ảnh hưởng môi trường

Trong đa số trường hợp, nhất là với các cơ hội SXSH liên quan đến quản lý nội vi và cải tiến hiệu quả, các lợi ích về môi trường là khá rõ (giảm chất thải) Tuy nhiên, với những trường hợp như: Thay đổi nguyên liệu, sản phẩm hay quá trình thì việc đánh giá các khía cạnh môi trường cần được quan tâm

20

Cần chú ý các khía cạnh môi trường:

- Ảnh hưởng lên số lượng và độc tính của các dòng thải

- Nguy cơ chuyển sang môi trường khác

- Tác động môi trường của các nguyên liệu thay thế

- Tiêu thụ năng lượng

Các tiêu chí cải thiện môi trường thực sự là:

- Giảm tổng lượng chất ô nhiễm

- Giảm độc tính của dòng thải hay phát thải còn lại

- Giảm sử dụng nguyên liệu không tái tạo hay độc hại

- Giảm tiêu thụ năng lượng

 Nhiệm vụ 13: Lựa chọn giải pháp để thực hiện:

- Kết hợp các kết quả đánh giá khả thi về kỹ thuật, kinh tế và môi trường để

lựa chọn giải pháp SXSH cho việc thực hiện tiếp theo

2.3.5 Bước 5 -Thực hiện các giải pháp giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện

- Xây dựng kế hoạch thực hiện chi tiết cho từng giải pháp đã được lựa chọn theo thứ tự ở bước 4

- Phân công thực hiện

- Lập dự trù về nguồn lực để lãnh đạo duyệt

- Các giải pháp còn lại đã được chọn để triển khai cần được đưa vào thực hiện theo kế hoạch đã được ban lãnh đạo phê duyệt

 Nhiệm vụ 15: Thực hiện các giải pháp giảm thiểu chất thải

Để đạt được kết quả tối ưu thì việc đào tạo nguồn nhân lực nội bộ (cán bộ, công nhân) không được phép bỏ qua mà phải xem là một công tác quan trọng Nhu cầu đào tạo phải được xác định trong khi đánh giá tính khả thi về mặt kỹ thuật

Để có thể áp dụng SXSH một cách hiệu quả và tự duy trì được thì cần phải thực hiện phương pháp được thiết kế phù hợp với cơ sở, ngành đó Thực hiện trên

cơ sở từng phần một có thể đạt được ngay các kết quả ngắn hạn nhưng sẽ không duy trì được lâu

21

 Nhiệm vụ 16: Giám sát và đánh giá kết quả

Đây là công việc không thể bỏ sót vì quá trình giám sát và đánh giá kết quả nhằm tìm ra các nguyên nhân làm sai lệch (nếu có) của kết quả đạt được so với kết quả dự kiến và thông tin đến cấp quản lý để duy trì sự cam kết của họ với SXSH

Việc giám sát và đánh giá đạt được bằng cách so sánh kết quả trước và sau khi thực hiện giải pháp SXSH về tiêu thụ nguyên liệu, năng lượng, sự phát sinh chất thải,…

2.3.6 Bước 6 - Duy trì giải pháp giảm thiểu chất thải

 Nhiệm vụ 17: Duy trì các giải pháp giảm thiểu chất thải

Thông thường trong các lĩnh vực như quản lý nội vi hay tối ưu hóa quá trình, người lao động thường hay có xu hướng quay trở lại với các hoạt động và gây lãng phí nếu không thường xuyên tạo ra động cơ duy trì các hoạt động đã cải tiến Một

số biện pháp có thể đảm bảo cho người lao động tiếp tục tham gia và các thành tựu

đã đạt được như tiền thưởng, bằng khen,…

 Nhiệm vụ 18: Tiếp tục xác định và chọn ra các công đoạn gây lãng phí

Trong khi đang cải thiện hoạt động môi trường của quá trình lãng phí đã lựa chọn, phải lựa chọn quá trình mới để làm trọng tâm cho quá trình kiểm toán SXSH tiếp theo Trọng tâm kiểm toán mới lựa chọn sẽ lại là đối tượng của các nhiệm vụ bắt đầu từ giai đoạn 2

2.4 Lợi ích của sản xuất sạch hơn

Việc áp dụng sản xuất sạch hơn có thể mang lại lợi ích đáng kể cho các doanh nghiệp cũng như môi trường

Hai lợi ích chính mà SXSH mang lại là:

- Giảm chất thải đồng nghĩa với giảm ô nhiễm môi trường (có lợi về mặt môi trường)

- Giảm chất thải đồng nghĩa với giảm nguyên liệu thô đầu vào hoặc tăng sản phẩm đầu ra (có lợi về mặt kinh tế)

Dưới đây là phân tích chi tiết các lợi ích trực tiếp và gián tiếp khi áp dụng SXSH

2.4.1 Lợi ích trực tiếp

22

Về kinh tế, nhờ nâng cao hiệu quả bảo toàn được nguyên liệu thô và năng lượng, giảm chi phí xử lý cuối đường ống, cải thiện được môi trường bên trong và bên ngoài công ty Cụ thể là:

Nâng cao hiệu quả do áp dụng SXSH dẫn đến hiệu quả sản xuất tốt hơn, nghĩa là có nhiều sản phẩm được sản xuất ra hơn trên một đơn vị đầu vào của nguyên liệu thô

Bảo toàn nguyên liệu thô và năng lượng: Do giảm tiêu thụ nguyên liệu thô

và năng lượng nên giảm được chi phí đầu vào, đồng thời cũng giảm được chi phí

xử lý Đây là yếu tố các doanh nghiệp đặc biệt quan tâm vì nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt, giá cả thì tăng cao

Cải thiện môi trường bên ngoài: Thực hiện SXSH sẽ giảm được lượng và mức độ độc hại của chất thải nên đảm bảo chất lượng môi trường, đồng thời giảm nhu cầu lắp đặt vận hành thiết bị xử lý cuối đường ống

Cải thiện môi trường bên trong (môi trường làm việc): Điều kiện môi trường làm việc của người lao động được cải thiện do công nghệ sản xuất ít bị rò rỉ chất thải hơn, quản lý nội vi tốt nên môi trường làm việc sạch sẽ và trong lành hơn, ít phát sinh ra tai nạn lao động, giảm đáng kể các bệnh nghề nghiệp,

Thu hồi phế liệu và phế phẩm

Tuân thủ các quy định luật pháp tốt hơn

Các cơ hội thị trường mới và hấp dẫn

2.4.2 Lợi ích gián tiếp

Tiếp cận dễ dàng với các nguồn tài chính: Do SXSH tạo ra hình ảnh môi trường có tính tích cực cho công ty đối với phía cho vay vốn, do đó sẽ tiếp cận tốt hơn với nguồn tài chính

23

Hình 2.4 Sơ đồ - chiến lược

Tuân thủ tốt hơn các quy định về môi trường: Do SXSH giúp người xử lý các dòng thải dễ dàng, đơn giản và rẻ hơn nên tuân thủ được các tiêu chuẩn xả thải

Các cơ hội thị trường mới và tốt hơn: Do nhận thức của người tiêu dùng về môi trường ngày càng tăng nên đòi hỏi các doanh nghiệp phải thể hiện được sự thân thiện với môi trường trong các sản phẩm và quá trình sản xuất của họ Các doanh nghiệp thực hiện SXSH sẽ đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường như ISO

14000, hoặc yêu cầu của thị trường như nhãn sinh thái

Tạo hình ảnh tốt hơn với cộng đồng: SXSH tạo ra hình ảnh “xanh” cho doanh nghiệp, sẽ được xã hội và cơ quan hữu quan chấp nhận Tránh các báo cáo truyền thông bất lợi có thể hủy hoại danh tiếng được tạo dựng trong nhiều năm của công ty

Thực hiện chiến lược SXSH

Giảm chi phí sản xuất và giảm chất thải

Nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng hiệu suất Tăng lợi

nhuận

Khích lệ đổi mới

Nâng cao tính

cạnh tranh và chỗ

đứng trên thị

24

CHƯƠNG 3

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN SXSH ĐỂ GIẢM THIỂU TIÊU THỤ TÀI NGUYÊN CHO CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP HÒA PHÁT HẢI DƯƠNG 3.1 Tổng quan về công ty cổ phần thép Hòa Phát

Công ty Cổ phần Thép Hòa Phát thuộc tập đoàn thép Hòa Phát, được thành lập ngày 17 tháng 8 năm 2007 với ngành nghề kinh doanh chủ yếu là sản xuất gang, thép, khai thác quặng sắt, khai thác và thu gom than non; bán buôn kim loại và quặng kim loại; sản xuất, mua bán than cốc…

Công ty Cổ phần Thép Hòa Phát là chủ đầu tư dự án Khu liên hợp sản xuất gang thép được xây dựng trên diện tích 90 ha tại xã Hiệp Sơn, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương với công suất thiết kế lên đến 850.000 tấn/năm (công suất sản xuất hiện tại đạt 85%) sử dụng công nghệ lò cao khép kín Sản phẩm chính của Khu liên hợp là gang, phôi thép, thép xây dựng được sản xuất từ nguyên liệu chính là quặng sắt và than cốc

Dự án là mô hình khu liên hợp gang thép được xây dựng một cách đồng bộ nhằm tối ưu hóa chuỗi giá trị gia tăng trong các công đoạn của chu trình luyện kim, được đánh giá là đầu tư một cách bài bản, có tính đồng bộ, hiện đại và quy mô lớn nhất tại Việt Nam hiện nay

3.1.1 Quy trình công nghệ sản xuất tại công ty

Sản phẩm chính của công ty là gang, phôi thép và thép thanh, được sản xuất

từ quặng sắt trong một dây chuyền khép kín (trong khu liên hợp) với công nghệ tương đối hiện đại của Italia từ khâu tuyển quặng, thiêu kết quặng, đến quá trình sản xuất gang lò cao và sản xuất ra sản phẩm cuối cùng là phôi thép và thép thanh

25

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát của công ty

Các quy trình sản xuất chính tại công ty cổ phần thép Hòa Phát như sau:

* Tuyển quặng:

Quặng thô được khai thác từ các mỏ chuyển về, được kiểm tra thử tuyển tại phòng thí nghiệm xem thành phần quặng Tiếp đó qua khâu lựa chọn, những cục to phải đưa vào máy đập vỡ, nguyên liệu được đưa vào sấy khô qua hệ thống băng tải sàng để được cỡ hạt phù hợp Tiếp đó nguyên liệu được chuyển đến công đoạn gia công tinh bằng máy nghiền bi để được nguyên liệu có cỡ hạt ≤ 10mm và đưa sang

Khí thải Nước nóng

Xỉ lò

Nướclàm mát Nước

nóng

Cấp oxy

Nước nóng

Nước làm mát

26

tuyển từ Phần chứa quặng được tách riêng, được kiểm tra chất lượng và nhập kho nguyên liệu tinh phục vụ cho dây chuyền sản xuất nhà máy thiêu kết quặng Phần nguyên liệu sau khi được tách quặng được loại vào bể thải Phần này được tách nước và bán làm nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất xi măng

* Thiêu kết quặng

Nguyên liệu gồm quặng, bột than coke, đá vôi và dolomite được phối liệu và

khối bột nén, khối nén được kết khối và kích thước hạt trung bình sẽ tăng, tạo thành các bánh thiêu kết Bánh thiêu kết thành phẩm được đưa vào máy đập nhỏ trục đơn

Ø 1500 x 2400mm để nghiền bánh thiêu kết đến cỡ ~ 150mm sau đó sẽ cấp lên máy làm mát dạng vòng kiểu thổi gió 140m2 để làm nguội, quặng thiêu kết được làm nguội đến dưới 1200c và được cho qua sàng phân loại cỡ hạt để cấp cho lò cao

* Luyện gang lò cao

Nguyên liệu sản xuất gang bao gồm: quặng sắt gồm quặng hematit( Fe2O3)

và manhetit (Fe3O4) Ngoài ra cần có than cốc, không khí giàu oxy và đá vôi CaCO3 Tất cả các nguyên liệu được đưa vào lò luyện kim (lò cao) Khi than cốc được đốt cháy sẽ sinh ra cacbon oxit (CO) nó sẽ hoàn nguyên oxit sắt ở nhiệt độ cao

Quy trình sản xuất gang:

Quặng sắt, than cốc, đá vôi có kích thước vừa phải được đưa qua miệng lò cao và xếp thành từng lớp Không khí nóng thổi từ 2 bên lò từ dưới lên, khi tiếp xúc với than cốc trong lò xảy ra các phản ứng như sau:

C + O2(to) -> CO2 ( khí )

C + CO2(to) -> 2CO ( khí )

Nhờ có khí cacbon monoxit khử oxit sắt tạo thành sắt kim loại lỏng trong lò:

27

3CO + Fe2O3(to cao) -> 3CO2 + 2Fe

Ngoài ra trong quặng lẫn tạp chất như MnO2, SiO2 cũng đều bị khử thành đơn chất

Đá vôi phân hủy thành CaO rồi oxit hóa một số tạp chất có lẫn trong quặng như SiO2 tạo thành xỉ Xỉ nhẹ nên nổi lên trên và đưa ra ngoài khỏi cửa lò

CaO + SiO2(to) -> CaSiO3

Khí được tạo ra trong lò thoát ra ở phía trên gần miệng lò

Sản phẩm lò cao là gang lỏng được lấy ra ở đáy lò

* Luyện thép

Xưởng luyện thép bao gồm 01 lò thổi, 01 lò trộn nước gang 600tấn, 01 lò thổi đỉnh 35tấn, 01 máy đúc liên tục phôi vuông 3 dòng R8m

Quy trình:

Nước gang của lò cao được vận chuyển đến lò thổi có quy mô sản xuất của

cả công trình là phôi vuông tiêu chuẩn 500.000tấn/năm, nước thép 520.800tấn/năm

Liệu tời như vôi, dolomite, Mg, fluorit và quặng sắt được vận chuyển qua silo liệu, qua máy nâng gầu đơn đến băng tải nạp vật liệu vào các silo đỉnh lò

Hợp kim sắt dùng trong quá trình sản xuất của lò thổi được vận chuyển từ nhà kho qua phễu liệu hợp kim chuyển vào khu thêm liệu, qua cầu trục đặt vào kho liệu hợp kim sắt Khi sử dụng, máy cấp liệu đưa vào phễu cân trên xe cân, sau khi tổng hợp dùng xe rải kiểu lật hoặc xe đẩy bằng tay đổ vào trong phễu quay ở phía sau của lò thổi rồi vào thùng nước thép

Thao tác luyện thép lò chuyển:

Lò chuyển sau khi rót nước gang và thêm thép phế liệu, quay lò đưa về vị trí cân bằng, hạ súng ôxy xuống và cấp oxy để thổi luyện Căn cứ vào yêu cầu luyện rời sẽ được phân chia đưa vào lò Khi phản ứng khử cacbon của lò chuyển đến điểm cuối cùng, nghiêng bằng lò, đo nhiệt độ, lấy mẫu (hoặc chắt xỉ) Khi nhiệt độ và thành phần nước thép đạt được yêu cầu, nghiêng lò về vị trí để ra thép Sau khi thép, dựng lò về vị trí cân bằng và bắn xỉ bảo vệ (bằng khí nitơ), nghiêng lò đổ xỉ còn lại vào thùng xỉ, xoay lò về vị trí tiếp nhận thép phế và gang lỏng để cho chu trình thổi luyện thép Thép từ lò thổi được đổ vào thùng chứa đặt trên xe chở thùng, sau khi

28

được hợp kim hóa cùng lúc ra thép sẽ vận chuyển đến khu vực kiểm tra (nhiệt độ và

thành phần) theo yêu cầu của mác thép Trong quá trình này khí Ar thổi đáy được

sục để nước thép đồng đều Quá trình hợp kim hóa sẽ được cẩu trực tiếp đến sàn hồi

chuyển thùng nước thép đúc liên tục để tiến hành rót vào khuôn

Thao tác máy đúc liên tục:

Nước thép thông qua quá trình xử lý tinh luyện đạt tiêu chuẩn được cẩu trục

63/20t đưa thùng nước thép đến vị trí ụ xoay thùng nước thép, ụ xoay sẽ xoay 180

độ đưa thùng nước thép vào vị trí đúc Phôi đúc dưới sự dẫn dắt của thanh dẫn sẽ

vận hành dọc theo hướng của đoạn hình quạt, bắt đầu tốc độ kéo tương đối chậm,

sau đó tốc độ kéo tăng dần cho đến tốc độ kéo làm việc thông thường Phôi đúc và

thanh dẫn giả được tách riêng đưa vào giá kẹp

Ra phôi:

Phôi đúc thông qua cắt tự động theo kích cỡ đã định bằng máy cắt bằng ngọn

lửa, thông qua con lăn vận chuyển, máy chuyển thép đưa thép lật chuyển về sàn

nguội để làm nguội Sau khi làm nguội sẽ đưa phôi đúc vào giá cố định của sàn

nguội, sau đó cẩu trục sẽ đưa phôi đúc chất đống tại khu chứa phôi

* Cán thép

+ Quy trình cán: Lò gia nhiệt áp dụng phương thức đưa phôi vào từ đầu lò và

ra phôi ra sườn lò, phôi liệu sẽ được đường con lăn chuyển đến giá lên liệu, sau đó

phôi sẽ được đưa vào lò để tiến hành gia nhiệt Lò gia nhiệt được chia thành 2 đoạn

kiểm soát gia nhiệt, bao gồm đoạn làm đều nhiệt và đoạn gia nhiệt, quạt dẫn gió

được bố trí bên sườn lò

+ Máy cắt: Máy cắt có các chức năng: cắt đuôi (dùng để loại bỏ khuyết tật

của thép thanh khi cán), cắt bỏ đầu khẩn cấp (dùng khi có khuyết tật cán di chuyển

xuôi về hướng máy cắt), cắt phân đoạn (dùng để xác định số lần phân đoạn của

thành phẩm) Máy cắt trục khuỷu kết hợp bao gồm các bộ phận: bộ phận truyền

động, thân máy, dao cắt, thiết bị dẫn nước vào/ra, hệ thống dầu bôi trơn, hệ thống

thủy lực, hệ thống khí nén, hệ thống mỡ bôi trơn bằng tay

3.1.2 Nhu cầu sử dụng nguyên nhiên liệu

29

Nhu cầu nguyên vật liệu, năng lượng của dây chuyền sản xuất gang lò cao được thể hiện trong bản sau:

Bảng 3.1 Định mức tiêu thụ cho 1 tấn sản phẩm gang tại công ty [1]

3.1.3 Hiện trạng môi trường khu vực sản xuất và khu vực xung quanh

Thực trạng ô nhiễm môi trường tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát nói riêng cũng mang đặc tính ô nhiễm và thành phần ô nhiễm như các công ty thép khác trên

cả nước bao gồm các loại chất thải rắn, lỏng, khí Chỉ xét riêng khu vực luyện gang

lò cao có các loại chất thải như sau:

- Dòng thải lỏng:

+ Nước thải làm mát thân lò cao: có đặc điểm ô nhiễm thấp do quá trình làm mát thực hiện gián tiếp không có sự xâm nhập của nguyên liệu trong quá trình sản xuất, nước này được sử dụng tuần hoàn lại

+ Nước làm mát xỉ: được sử dụng để hạ nhiệt độ của xỉ gang xuống nhiệt độ môi trường Do tiếp xúc trực tiếp với xỉ nên phần lớn nước bị bay hơi, phần còn lại lẫn nhiều chất lơ lửng Nước thải khâu xử lý xỉ thường có hoà một số kim loại như sắt, mangan, silic…và nhiệt độ cao (40-60oC), pH cao

+ Nước rửa bụi khí than: chứa nhiều bụi kim loại, bụi khoáng và độ pH thấp

do hòa tan một số khí có tính axit, công đoạn rửa khí than được thực hiện trong tháp rửa khí với nguyên tắc ngược chiều, khí đi từ dưới lên và nước được tưới từ trên xuống Bụi và một phần khí được giữ lại trong nước và khí sạch được đưa đi sử dụng Nước ra có nhiệt độ và hàm lượng chất rắn cao

Tổng lượng nước thải từ quá trình hoạt động sản xuất của lò cao ước tính

30

- Chất thải rắn: xỉ thải khoảng 578.000.000 tấn xỉ /năm

- Khí thải: có nhiệt độ cao và hàm lượng khí CO cao

Bảng 3.2 Định mức tiêu hao nguyên vật liệu và mức phát thải riêng tại công ty [1]

công ty

Nguồn UNEP

1 Quặng sắt: thiêu kết, vê viên,

3.2 Đánh giá SXSH tại nhà máy luyện gang lò cao

Căn cứ vào tình hình sản xuất thực tế cũng như hiện trạng môi trường của công ty, luận văn tập trung vào trọng tâm đánh giá sản xuất sạch hơn cho công đoạn sản xuất gang lò cao Đây là công đoạn sản xuất quan trọng của công ty và cũng là công đoạn tiêu tốn nhiều nguyên nhiên liệu- năng lượng nhất, đồng thời cũng gây ô nhiễm môi trường lớn nhất do phát sinh nhiều loại chất thải nhất trong dây chuyền sản xuất Nếu áp dụng SXSH vào dây chuyền luyện gang lò cao sẽ mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho công ty Cổ phần thép Hòa Phát cũng như giảm được phần lớn nguồn ô nhiễm môi trường từ công đoạn sản xuất này

3.2.1 Phân tích các công đoạn sản xuất

3.2.1.1 Sơ đồ công nghệ

Sơ đồ công nghệ sản xuất gang lò cao được trình bày trong hình sau 3.2

- Hệ thống nạp liệu lò cao

đã gia công xử lý cho lò cao: quặng thiêu kết, quặng vê viên, than coke và chất trợ dung Than coke có cỡ hạt 10-25mm được đưa vào silo rồi vào thẳng lò cao thông qua hệ thống cấp liệu của lò cao Nhiệm vụ hệ thống nạp liệu là đón than coke, quặng vê viên, chất trợ dung, tạp quặng từ bên ngoài, dung sàng để phân loại và cùng với quặng thiêu kết đưa đến máng chứa quặng của lò cao

- Thiết bị làm mát lò cao:

+ Để bảo vệ thiết bị đỉnh lò không chuông và túi lọc bụi khí than, ở bên dưới chụp bịt kín khí than lò cao có 4 điểm lắp đặt thiết bị phun sương, khi nhiệt độ khí than đỉnh lò vượt quá giá trị cài đặt, nước được phun hướng vào trong lò để hạ nhiệt độ

32

+ Thiết bị làm mát than lò: ở vị trí đáy lò, nồi lò sử dụng vách làm mát mặt nhẵn,

vật liệu là gang đúc xám; ở bụng lò, hông lò và phần dưới thân lò sử dụng vách làm

mát gạch nhám, vật liệu là vách làm mát thép đúc; phần giữa thân lò sử dụng vách

làm gạch nhám vật liệu là gang tính dẻo cao

- Hệ thống lên liệu:

Bao gồm vận chuyển nguyên nhiên liệu như than coke, quặng thiêu kết,

quặng cục, đá vôi và vật liệu phụ trợ khác bằng băng tải đến máng quặng lò cao

- Hệ thống đỉnh lò:

+ Đỉnh lò cao do thiết bị nạp liệu đỉnh lò, thiết bị xả và cân bằng áp bồn liệu, trạm

thủy lực đỉnh lò, trạm bôi trơn, thiết bị nước làm mát và thùng bánh răng truyền

động máng trượt đỉnh lò, thước thăm liệu đỉnh lò, thiết bị phun nước đỉnh lò, thiết bị

máy quay đỉnh lò, thiết bị sửa chữa và khung giá đỉnh lò hợp thành

+ Sử dụng thiết bị nạp liệu đỉnh lò không chuông liệu do Trung Quốc sản xuất, thiết

bị này chủ yếu do phễu nhận liệu cố định và thùng van phần trên, bồn liệu, thùng

van phần dưới, bộ bù dạng song, ống họng trung tâm, thùng bánh răng truyền động

máng trượt, máng trượt và công cụ thay thế máng trượt, trạm thủy lực đỉnh lò và

trạm bôi trơn hợp thành, dung tích hiệu quả bồn liệu là 16m3

- Sàn thao tác mắt gió và bãi ra gang:

+ Sàn thao tác mắt gió và bãi ra gang có kết cấu bê tông cốt thép kiểu giá trên

không, trên sàn có rải cát, bề mặt thao tác xếp một lượt gạch samốt cao 230mm

+ Trên bãi ra gang bố trí rãnh ra gang chính có góc so với đường trung tâm lò cao là

80, 2 bộ tách xỉ làm mát bằng nước, 3 thùng chứa nước gang 35t, rãnh ra gang

nhánh và rãnh xỉ dưới; trước lò bố trí súng bắn bùn thủy lực và máy mở lỗ ra gang

thủy lực Bãi ra gang thiết kế theo kiểu kết cấu nửa hở nửa kín Các vị trí cửa ra

gang, cửa ra xỉ, rãnh gang xỉ và thùng gang đều có nắp đậy để lọc bụi

- Hệ thống khí than

+ Hệ thống khí than thô bao gồm: ống dẫn khí, ống nâng, ống hạ, lọc bụi trọng lực

và trang thiết bị khác thuộc hệ thống Khí than đi vào 4 ống dẫn, phía trên hợp

+ Lò cao 350m3 phối hợp 3 lò gió nóng hình cầu đốt ở đỉnh lò, phần đỉnh lò gió nóng có lắp đặt nhiều mỏ đốt hình tròn, đảm bảo hiệu quả trộn đốt khí than và không khí Đỉnh vòm lò gió nóng kiểu đốt đỉnh là buồng đốt của lò gió nóng

- Hệ thống xử lý xỉ:

Hệ thống xử lý xỉ sử dụng công nghệ xả xỉ bằng nước, xỉ lò cao được xả hình thành từng viên, theo máng xỉ đi vào bể xỉ để làm lắng, nước lắng trong được bơm sử dụng tuần hoàn, Xỉ nước được xe cẩu gầu ngoạm đưa tới sàn làm mát xỉ, sau đó được xe ôtô chuyển đi

- Hệ thống phun than:

Than nguyên liệu sau khi nghiền và sấy tạo thành bột than Bột than đạt tiêu chuẩn được cấp lên silô bột than và được 2 máy phun thổi thay nhau trực tiếp phun thổi liên tục cho lò cao một cách không gián đoạn

- Lò sấy than:

Lò sấy than là một trong những thiết bị phụ trợ quan trọng của thiết bị nghiền than, tác dụng của lò là cung cấp môi chất sấy khô than bột để đáp ứng yêu cầu của máy nghiền than Dẫn khí phát sinh ở lò gió nóng đến lò sấy than, lò sấy than gia nhiệt, điều chỉnh nhiệt độ để đạt được khói khí đạt tiêu chuẩn sấy khô than bột

34

3.2.1.2 Cân bằng vật liệu và năng lượng

Cân bằng vật liệu sẽ được làm theo nguyên tắc theo dõi sổ sách lượng nguyên liệu cấp cho lò cao và lượng sản phẩm xuất đi theo từng chu kỳ sản xuất Từ

đó xác định được lượng tổn thất của các loại nguyên liệu sử dụng cho sản xuất

Bảng 3.3 Cân bằng vật liệu tính cho 01 tấn gang lỏng

Công

đoạn

m3

Xỉ thải

800 kg

Nước bay hơi (0,68

m3/tấn sp)

và Khí thải lò cao (ước

đổi 95,55kWh điện /tấn

Theo điều tra thực tế tại nhà máy thì tổng lượng nước cấp dùng cho toàn bộ

các mục đích như: làm mát thân lò, lọc bụi, lọc khí than, làm nguội xỉ Trong khi

cho thấy công ty đang tiêu thụ nước khá cao so với định mức chung của công nghệ sản xuất gang lò cao hiện đại cũng như định mức tiêu thụ của thế giới