Xử lý khí thải nấu nhôm

Hasy Environment tư vấn thiết kế, thi công hệ thống xử lý khí thải nấu nhôm

Quá trính nấu nhôm phát sinh nhiều vấn đề môi trường khí thải như dòng khí thải có nhiệt độ cao, bụi kim loại, các khí bao gồm CO2, SO2, CO, NOx, khí hợp chất Flo,…. Nếu các vấn đề này không được xử lý một cách triệt để sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và đặc biệt là sức khỏe con người.

Để đảm bảo các yếu tố phát thải trong quá trình nấu nhôm được kiểm soát và đảm bảo yêu cầu bài viết dưới đây sẽ đưa ra công nghệ xử lý khí thải nấu nhôm.

Hình ảnh lò nấu nhôm

Hình ảnh lò nấu nhôm

Công nghệ nấu nhôm là gì?

Dưới đây bao gồm các công đoạn chính trong quá trình nấu nhôm từ đó sẽ cho thấy các nguồn phát thải trong công nghiệp nấu nhôm bắt đầu từ đâu và thành phần chính của nguồn phát thải bao gồm những thành phần nào. Có 6 công đoạn diễn ra trong quá trình sản xuất nhôm.

  • Công đoạn 1: Bổ sung các hợp chất phụ gia vào nhôm lỏng

Nhôm nguyên chất cần được điều chỉnh bằng cách thêm vào một số hợp kim phụ gia để đạt được các đặc tính yêu cầu nhất định (tinh chất cơ học, vật lý, và khả năng gia công) trong các ứng dụng khác nhau, bởi vì nhôm quá mềm để sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và xây dựng. Các nguyên tố được sử dụng phụ thuộc vào nhu cầu của sản phẩm. Chúng giúp cải thiện độ cứng và tính chất cơ học của nhôm. Các nguyên tố hợp kim phổ biến nhất là Silic (Si), Magie (Mg), Mangan (Mn), Đồng (Cu), Kẽm (Zn), Sắt (Fe) và Titan (Ti). Sau khi đã bổ sung các nguyên tố, hợp kim phụ gia, nhôm lỏng sẽ được đem đi kiểm tra thành phần một lần nữa để đảm bảo tỉ lệ thành phần có phù hợp hay không.

  • Công đoạn 2: Khuấy trộn và cào bỏ xỉ .

Trước khi bổ sung các hợp kim trung gian, cần phải cào lớp xỉ trên bề mặt nhôm lỏng bằng xẻng cơ khí. Lớp xỉ này chủ yếu là các oxit nhôm, và phải được cào bỏ nếu không nó có thể phản ứng trực tiếp với các nguyên tố phụ gia (đặc biệt là Mg và tạo ra các tạp chất có hại như spinel (Al2MgO4)). Sau khi các hợp kim phụ gia được cho vào lò nấu bằng xẻng cơ khí, nhôm lỏng sẽ được khuấy trộn để hòa tan các hợp kim đúng cách. Sau khi khuấy, xỉ lẫn trong nhôm sẽ nổi lên và sẽ lại được cào bỏ.

  • Công đoạn 3: Máng dẫn

Khi nghiêng lò, nhôm lỏng sẽ chảy qua máng dẫn đến mâm đúc và sẽ được tinh lọc bằng các thiết bị như máy khử khí, tấm lọc CFF.

  • Công đoạn 4: Nạp chất tạo điểm hạt nhân kết tinh

Sử dụng chất tạo điểm hạt nhân kết tinh trong đúc DC là điều cần thiết để tạo thành một cấu trúc cân bằng với các tính chất tốt hơn. Ngoài ra, các điểm hạt nhân sẽ làm giảm nguy cơ khiếm khuyết và xác suất độ rỗng, và cũng giúp phân phối các hợp kim  trong nhôm lỏng thống nhất hơn. Điểm hạt nhân được tạo ra bằng hợp kim như (Al-Ti-B) – thường là ở dạng dây, que. Trong đúc billet, thông thường 1 tấn nhôm lỏng sẽ cần khoảng 1 kg chất tạo điểm hạt nhân.

  • Công đoạn 5: Quy trình tinh lọc

Quá trình làm sạch nhôm lỏng là một trong những mối quan tâm thiết yếu trong quá trình đúc. Các tạp chất như kim loại kiềm (liti, canxi và natri), khí hòa tan (đặc biệt là hidro) và các tạp chất phi kim loại khác (carbide, oxit) sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt đúc. Các phương pháp như lọc bằng tấm lọc gốm, bong bóng khí (SNIF) có thể làm giảm lượng tạp chất đáng kể có trong nhôm lỏng.

  • Công đoạn 6: Lò đồng hóa

Billets sẽ được giữ trong lò đồng hóa ở nhiệt độ 550oC trong một khoảng thời gian nhất định. Mục tiêu đồng hóa là cung cấp khả năng làm việc tốt hơn cho billet, đưa các nguyên tố trong billet về đúng vị trí, giảm sự phân chia và tạo cấu trúc vi mô hơn. Sau đó, billets sẽ được làm mát, cắt phần rìa ở 2 đầu, bọc lại và sẽ được vận chuyển đến các công đoạn khác như là ép định hình.

Như vậy thành phần khí thải chủ yếu từ hoạt động nấu nhôm bao gồm bụi nhôm và các chất bao gồm CO, SO2, NOx, ….

Đặc tính dòng khói bụi

Ngành công nghiệp nấu nhôm phát thải tạo ra dòng khói bụi có nhiệt độ tương đối cao, khoảng 500 – 700o C.

Do nấu ở nhiệt độ cao nên thành phần khói bụi còn lẫn 1 phần bụi oxit nhôm (Al2O3 ).

Ngoài ra trong khói bụi còn chứa một phần nhỏ các khí CO, NO2, SO2, và các kim loại như Mg, Pb, Si…, do các phản ứng cháy tạo thành và thành phần nguyên liệu nhôm đầu vào.

Có thể thấy con người làm việc trong môi trường chứa nhiều bụi nhôm có nguy cơ nhiễm độc rất cao. Nếu hít phải nồng độ bụi nhôm trong không khí quá 0,15 mg/m3 thì sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe và từ đó dẫn tới các bệnh về đường ruột và hệ hô hấp,…

Bảng nồng độ các thành phần khói bụi phát sinh từ quá trình nấu nhôm

xử lý khí thải nấu nhôm 1

Qua bảng số liệu trên có thể thấy thành phần các chất trong khí thải của quá trình nấu nhôm vượt QCVN đối với cột A và cột B nhiều lần cho phép. Đặc biệt là các thông số tổng bụi, CO, NOx, SO2,…Vì vậy cần xây dựng hệ thống xử lý khí thải nấu nhôm và quản lý hệ thống đảm bảo các thông số đầu ra đạt yêu cầu theo QCVN 19:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.

Công nghệ xử lý khí thải – bụi lò nấu nhôm

hệ thống xử lý khí thải và nước thải

Hình ảnh hệ thống xử lý khí thảinước thải nấu nhôm

Thuyết minh dòng khí thải

Khói bụi sinh ra trong lò nấu nhôm và các công đoạn liên quan sẽ được thu hồi triệt để bằng các chụp hút bụi. Bụi được dẫn theo đường ống đến thiết bị xử lý bụi là Cyclon bằng quạt hút công suất lớn. Tại đây phần lớn bụi bị giữ lại dưới buồng lắng của biết bị và định kỳ đưa ra ngoài. Khí đi ra khỏi đỉnh tháp được 01 quạt hút đưa vào tháp hấp thụ dạng đệm. Tại đây xảy ra quá trình hấp thụ các chất độc hại trong khói thải trước khi thải ra ngoài môi trường. Khí thoát ra đạt cột B của QCVN 19:2009/ BTNMT về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ, áp dụng đối với các nhà máy, cơ sở đang hoạt động.

Một số đặc điểm lưu ý khi thiết kế hệ thống

  • Thiết kế các van đóng mở tại các vị trí phát sinh khí thải để tối ưu hóa quá trình hút khói và bụi khi rót nhôm nóng chảy cũng như khi cần bảo dưỡng.
  • Công suất vận hành của hệ thống được điều chỉnh tăng giảm tương ứng với công suất hoạt động của  hệ thống để giảm thiểu tối đa chi phí vận hành.
  • Công suất của quạt, kích thước các chụp hút và hệ thống đường ống thu khí phải được tính toán sao cho thu được toàn bộ lượng khí thoát ra

Xử lý bụi của khí thải nấu nhôm

 

Hình ảnh chụp hút và đường ống hút bụi - khí thải

Hình ảnh chụp hút và đường ống hút bụi – khí thải Nhôm

Dòng khí thải nhờ quạt hút thu gom và đi về thiết bị tách bụi Cyclon. Bụi theo đường ống dẫn đi vào cửa vào khu vực gần đỉnh của thiết bị. Sau đó, luồng khí chứa bụi đi vào thân của Cyclon theo phương tiếp tuyến với thân Cyclon ở phần trên rồi xoáy xuống dần gặp phần ống hình phễu. Quạt hút giúp cho bụi đi theo chiều xoắn ốc. Bụi dưới tác dụng của lực ly tâm nên bị văng vào thành Cyclon và dần mất vận tốc rơi xuống đáy Cyclon. Dòng khí sau khi được loại bỏ bụi đi theo đường ống lên trên sang lọc bụi túi vải và tháp hấp thụ để xử lý các thành phần khí trong dòng khí sau khi tách bụi.

Xử lý các chất khí trong khí thải nấu nhôm

Sau khi loại bỏ được bụi, dòng khí thải tiếp tục đi vào tháp hấp thụ dạng đệm. Chất lỏng hấp thụ ở đây được sử dụng là NaOH

Tháp xử lý khí thải

Hình ảnh mô hình công nghệ xử lý khí thải nấu nhôm

 Khí thải đi từ đáy lên đỉnh của tháp, nước chứa chất hấp thụ là NaOH được bơm và phân phối đều lên bề mặt lớp đệm được phân thành hai tầng trong tháp xử lý, hấp thụ các chất độc hại trong khí thải.  Quá trình xử lý khí thải nấu nhôm trải qua 4 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1

Xử lý bằng giàn phun mưa – khí thải được xử lý sơ bộ bởi giàn phun mưa (tầng xử lý thứ nhất). Trong tầng 1 bố trí dàn bép phun chuyên dụng chống tắc phân phối đều lượng nước trong tháp, nước thải được phun với áp suất lớn, đồng thời do cấu tạo của Bép phun chuyên dụng hình thành lớp mù trong toàn bộ không gian bên dưới tháp tăng hiệu quả khối bụi tiếp xúc với chất lỏng. Đa phần lượng bụi còn lại sau qua Cyclon được giữ lại tại đây.

Giai đoạn 2

Xử lý bằng lớp đệm thứ nhất – khí thải qua lớp vật liệu đệm thứ nhất có đường kính và chiều cao lớp đệm theo tính toán thiết kế. Tại đây dòng khí thải va chạm với lớp đệm tại bề mặt lớp đệm, tiếp xúc với chất hấp thụ.
Các quá trình hấp thụ trung hòa được biểu hiện thông qua các quá trình phản ứng sau:
NaOH + CO2 –> Na2CO3 + H2O

2NaOH + SO2  –> Na2SO3 + H2O

Giai đoạn 3

Qúa trình xử lý được tăng cường bằng cách bố trí thêm một lớp đệm với cấu tạo tương tự như lớp đệm thứ nhất. Mục đích tách 2 lớp đệm đề nồng độ chất hấp phụ được duy trì trên toàn bộ chiều dài lớp đệm.

Giai đoạn 4

Lượng khí thải có nhiệt độ cao chứa hơi nước và các phân tử nước nhỏ do quạt hút được tiếp xúc với lớp tách mù bố trí trong đỉnh tháp. Tại đây hơi nước và nước được giữ lại.

xử lý khí thải nấu nhôm

Như vậy để xử lý triệt để khí thải nấu nhôm cần áp dụng nhiều thiết bị , biện pháp cùng lúc để xử lý từng phần mà có các đặc tính giống nhau. Là các nhà quản lý, giám sát hoạt động của các nhà máy nấu nhôm cần xây dựng một hệ thống đặc thù phù hợp với quy mô, chuyên môn,…của nhà máy để đáp ứng các yêu cầu về môi trường của các cơ quan có thẩm quyền. Hãy liên hệ ngay cho chúng tôi theo số 0972221608 hoặc trang web http://xulymoitruong360.com/. HASY ENVIRONMENT sẵn sàng tư vấn và giải đáp các câu hỏi của bạn về công nghệ xử lý khí thải – bụi nhôm.

Tại sạo lại chọn?

HASY environment

  • Chúng tôi miễn phí toàn bộ chi phí tư vấn, lựa chọn thiết kế cho khách hàng khi thi công với HASY Environment
  • Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn thiết kế thi công các hệ thống xử lý khí thải
  • Với đội ngũ tư vấn, thiết kế chuyên nghiệp, tận tình với khách hàng
  • Đúng tiến độ, không phát sinh chi phí
  • Chính sách bào mật thông tin

Miễn phí tư vấn, gọi ngay cho chúng tôi