Quy trình sản xuất nhôm định hình

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT NHÔM ĐỊNH HÌNH

1


QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHÔM ĐỊNH HÌNH
(CÔNG TY CP THƯƠNG MẠI BÌNH PHÁT)
Nhà máy sản xuất nhôm định hình nằm tại Km 35+600- Quốc lộ 5A, thuộc
cụm công nghiệp xã Cẩm Điền, huyện Cẩm Giàng, tỉnh Hải Dương. Nhà máy sản
xuất sản phẩm gồm nhôm sơn tĩnh điện, nhôm sơn vân gỗ với công suất 3.000
tấn/năm, hai công nghệ này bản chất vẫn là sơn tĩnh điện, tuy nhiên sử dụng loại sơn
khác nhau, công suất của từng loại tùy vào nhu cầu của thị trường mà sản xuất ít hoặc
nhiều.
1. Quy trình công nghệ sản xuất

1.1. Quy trình công nghệ sản xuất nhôm tĩnh điện
Quy trình sản xuất nhôm tĩnh điện đi qua các bước như sơ đồ sau:
Thanh nhôm được
sơn tĩnh điện

Thanh nhôm treo
nhôm 4 phút

Nước sạch

Rửa nước

Nước thải

dd DA-2

Tẩy dầu 2 phút

Nước thải
chứa DA-2

20 giây

dd DA-2

Tẩy dầu 2 phút
20 giây

Nước

Nước

Rửa nước

Rửa nước

Dd mạ

Mạ crôm 1phút

Crom

36giây

Ra lò 3 phút

Đông
cứng(22phút)

Nước thải
chứa DA-2

Nước thải

Nước thải

Sơn tĩnh điện

Bột
sơn

Sấy khô 9 phút

Súc rửa 45 giây

Rửa nước 45giây

Nước
thải
mạ
chứa
Cr,
rắn lơ
lửng

Hình 1 : Sơ đồ quy trình công nghệ sơn tĩnh điện
Thuyết minh sơ đồ công nghệ

2


Quá trình sản xuất sơn tĩnh điện được thực hiện lần lượt qua các bước làm sạch
phôi nhôm, mạ crom, sơn tĩnh điện bột và hoàn thiện sản phẩm với sự hỗ trợ của hệ
thống máng dẫn nguyên liệu nhôm. Các bước hoạt động của quá trình trên hoạt động
như sau:
Rửa nước: Nhôm được đưa vào buồng rửa nước, tại đây nước được phun
thành tia từ 2 bên để rửa thanh nhôm. Quá trình rửa nước được thực hiện 4 lần nhằm
làm sạch hóa chất sau mỗi công đoạn.
Tẩy dầu: Công đoạn này làm tẩy rỉ sét và dầu bám trên thanh nhôm nguyên
liệu, nguyên liệu dùng để tẩy rỉ sét là dung dịch DA-2 (HF.H 2O, H3PO4, C6H14O2) được
pha loãng sau đó phun trực tiếp lên bề mặt nhôm. Quá trình làm sạch xảy ra do sự hòa
tan các oxit kim loại bám trên nhôm trong môi trường axit của dung môi. Đồng thời
với quá trình làm sạch là quá trình photphat hóa bề mặt nhôm. Sự phốt phát hóa là một
trong các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn và nó là quá trình phủ trên bề
mặt kim loại một lớp mỏng có cấu trúc tinh thể rất nhỏ của các muối photphat không
tan.
Cơ chế của quá trình phốt phát hóa:
Trong quá trình photphat hóa, một phản ứng phụ xảy ra ngoài mong muốn đó là
phản ứng giữa axit và kim loại giải phóng ra khí:
Al + H3PO4 → AlPO4 + 3/2 H2↑
Quá trình này tạo thành trên mặt nhôm một màng mỏng photphat nhôm bền
chắc đồng thời giải phóng khí H2
Mạ Crom: Quá trình mạ Crom sử dụng hóa chất Cr-2: HNO3: 8%; CrO 3: 4%;
NaNO3: 6%. Quá trình mạ Crom là quá trình kết tủa Cr lên trên bề mặt thanh nhôm
thông qua phản ứng oxy hóa khử.

Sấy khô: sấy khô sử dụng nhiên liệu là khí gas, quá trình sấy khô giúp làm khô
bề mặt thanh nhôm. Sau khi sấy khô khoảng 9 phút đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thanh
nhôm được đưa sang công đoạn sơn tĩnh điện.
Sơn tĩnh điện: Sơn tĩnh điện là quá trình phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các
thanh nhôm, đây là quá trình sơn khô, nguyên liệu sơn ở dạng bột. Trong quá trình sơn
nguyên liệu sơn được tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị được gọi là súng

3


sơn tĩnh điện, đồng thời thanh nhôm cũng sẽ được tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu
ứng giữa bột sơn và thanh nhôm.
Thiết bị chính của hệ thống sơn tĩnh điện là súng phun và bộ điều khiển tự
động, các thiết bị khác như buồng phun sơn và thu hồi bột sơn; buồng hấp bằng tia
hồng ngoại tuyến (chế độ hấp điều chỉnh nhiệt độ và định giờ tự động tắt mở). Máy
nén khí, máy tách ẩm khí nén ..
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.
Đông cứng sơn: Sau khi phun sơn tĩnh điện, thanh nhôm được đi qua khu vực
sấy sơn, nhờ quá trình đông cứng sơn bột phủ sẽ chảy và tạo thành lớp bề mặt có liên
kết tốt để hình thành lớp phủ chắc bên cho sản phẩm. Quá trình đông cứng sơn kéo dài
khoảng 22 phút và không tạo ra sản phẩm phụ nguy hại. Phản ứng đóng rắn bột sơn
như sau:
Đóng rắn bằng axit poly cacboxylic

4


Đóng rắn bằng isoxianat

Nguồn: Báo cáo tổng kết khoa học công nghệ đề tài cấp nhà nước - Nghiên cứu
chế tạo và ứng dụng sơn bột tĩnh điện – Mã số KC 02 21 – Phó giáo sư tiến sỹ Vũ
Trường Thiện.
Ra lò: Sau khi được sấy, lớp sơn tĩnh điện đã hoàn thiện vì vậy sản phẩm được
đưa ra xếp vào vị trí thành phẩm.

Hình 2: Sơ đồ quá trình sơn tĩnh điện

5


1.2. Quy trình sản xuất nhôm vân gỗ
Công ty sản xuất nhôm vân gỗ với quy trình công nghệ như sau:
Thanh nhôm

Dung dịch

Tẩy rỉ sét

axit

Nước thải
có tính axit

Dung dịch

Tẩy dầu mỡ nhờn

Nước thải có

kiềm

2ph20giây

tính kiềm

Nước

Súc rửa 45 giây

Nước

Súc rửa 45 giây

Nước

Thanh nhôm được sơn

thải

vân gỗ

Nước
Ra lò 3 phút

thải
Nước

3+

Cr

Mạ crôm 1ph36giây

thải chứa
3+

Cr ,Cr
Nước

Cọ rửa 45giây

Cọ rửa 45 giây

Khí

Đông cứng toàn bộ 22 phút

thải

Nước
thải

Nước

6+

Tạo vân gỗ số 2

Nước
thải

Bột

Phun sơn lần 3
Nước

Cọ rửa 45 giây

sơn

Nước
thải

Khí

Tiền đông cứng lần 2
Sấy khô 9 phút

Phun sơn lần 1 (1 phút)

thải

Bột

Tạo vân gỗ số 1

sơn
Tiền đông cứng lần 1

Bột

Bột
sơn
Phun sơn lần 2(1 phút)

sơn

Hình 3: Sơ đồ quy trình công nghệ sơn vân gỗ
6


Quá trình công nghệ sản xuất nhôm vân gỗ gần giống với sản xuất nhôm tĩnh
điện, chỉ khác ở công đoạn sơn. Về bản chất sơn vân gỗ vẫn là sơn tĩnh điện, tuy nhiên
để tạo được vân gỗ, quá trình tạo sơn được thực hiện bởi 3 lần phun sơn và 2 lần tạo
vân gỗ, vân gỗ được tạo bởi loại sơn có màu vân gỗ được sơn theo chu trình định sẵn
của hệ điều khiển súng sơn.


Nguyên lý hoạt động của một số thiết bị chính
 Nguyên lý hoạt động buồng sơn tĩnh điện

Buồng sơn vân gỗ và sơn tĩnh điện về nguyên lý đều giống nhau, sơn vân gỗ
chất liệu mầu và lộ trình của súng sơn được lập trình để tạo nên vân màu khác nhau.
Hạt sơn được tích điện bằng nguyên lý Corona, những ion không khí mang điện
tích âm (-) được tạo ra bởi hiệu điện thế cao áp của thiết bị sơn (còn gọi là súng sơn)
sẽ chuyển điện tích (-) cho những hạt sơn, những ion âm (-) sinh ra bởi hiệu điện thế
rất cao khoảng 30 -100KV.
Những hạt sơn sau khi được nạp điện sẽ di chuyển tới thanh nhôm (đã được tiếp

đất) bằng lực hút tĩnh điện và lực đẩy của khí nén. Những hạt sơn mang điện tích âm
(-) di chuyển theo đường đi của đường sức của từ trường, vì vậy hạt sơn sẽ bám nhiều
vào về mặt của vật.
Hình sau minh họa quá trình sơn tĩnh điện:
Khu vực hiệu
điện thế cao
Bộ phận
tăng áp

Cáp hiệu
điện thế thấp

Phân tử bột
sơn tĩnh điện
Ion -

Thanh nhôm
được phủ

Đường cấp
bột sơn

Hình 4 : Nguyên lý sơn tĩnh điện
 Nguyên lý hoạt động lò đông cứng và lò sấy
Cấu tạo lò đông cứng gồm 3 bộ phận chính: buồng đốt nhiên liệu, giàn trao đổi
nhiệt và buồng đông cứng.
7


Ống khói thải

buồng đông
cứng

Ống khói thải
buồng đốt

Khí gas
Buồng đốt
nhiên liệu

Dàn trao đổi
nhiệt

Khu vực để
thanh nhôm
cần sấy

Hình 5: Cấu tạo lò đông cứng và lò sấy
Nhiên liệu khí gas được đưa vào đốt ở dưới đáy buồng đốt nhiên liệu, nhiệt do
khí gas tạo ra sẽ trao đổi gián tiếp với khí cấp vào thông qua dàn trao đổi nhiệt để cấp
sang buồng đông cứng.
Tại buồng đông cứng có hệ thống phân tán khí nóng và có thiết cảm biến nhiệt
mục đích để ổn định nhiệt độ trong khoảng 200oC, điều kiện lý tưởng cho quá trình
đông cứng bột sơn. Khí nóng trong quá tình đông cứng một phần được quay trở lại gia
nhiệt, một phần được thoát ra ngoài bởi ống khói thải buồng đông cứng
3. Danh mục máy móc, thiết bị
Bảng 2:Danh mục máy móc thiết bị
STT
I
1

2
3
4
5
6
7
8

Tên hàng
Hệ thống băng tải treo
Xích chính và day dẫn hướng
Bánh lái vô lăng
Máy kẹp
Các thành phần hỗ trợ
Công cụ treo chính
Công cụ treo thứ 2
Công cụ treo vân gỗ thứ 2
Công cụ treo thiết bị quay

Số lượng
1bộ
330 mét
4 bộ
1 bộ
1 băng
1650 kiện
3000 kiện
5 bộ

Xuất sứ

Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc

Tình
trạng
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
8


9
II
1
2
3
III

1
2
3
4
5
6
IV
1
2
3
V
1
2
3
4
VI
1
2
3
VII

Dụng cụ tra dầu tự động
Hệ thống chuyên trở nạp/không nạp
Hệ thống chuyên trở nạp nguyên liệu
Hệ thống chuyên trở không nạp
Hệ thống chuyên trở không nạp phụ trợ
Tiền xử lý (L25.5mét)
Kênh tiền xử lý
Thân bình chứa
Bản ngang

Ống nhựa PVC
Hệ thống làm cạn không khí
Hệ thống nhiệt
Lò sấy
Khung thân
Quạt gió
Hệ thống đốt ga
Buồng sơn và hệ thống thu gom
Buồng sơn
Máy cô lập luồng gió lốc
Túi lọc
Thang máy
Lò đông cứng
Khung lò
Quạt gió
Hệ thống đốt than
Buồng sơn bột vân gỗ và hệ thống thu

1 cái
1 bộ
1 bộ
1 bộ
1 bộ
1 bộ
1 cái
1 bộ
8cái
1 bộ
1 bộ
3 bộ

1 bộ
1 bộ
4 cái
1 bộ
1 bộ
1 bộ
1 bộ
1 bộ
1 cái
1 bộ
1 bộ
12 cái
1 bộ
2 bộ

Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc

Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc

100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%

100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%

1
2
3
VIII
1
2
IX
1
2
3
X
XI
XI

gom
Vòi sơn bột
Hệ thống cô lập gió lốc
Thang máy
Hệ thống tạo hình vân gỗ
Thiết bị bút vẽ và tạo hình vân gỗ
Thiết bị rulô tạo mẫu vân gỗ

Lò tiền đông cứng tạo vân
Khung lò
Quạt gió
Hệ thống đốt than
Hệ thống điều khiển vân gỗ
Hệ thống xử lý nước sạch
Hệ thống xử lý nước thải

2 bộ
2 bộ
2 bộ
2 bộ
1 bộ
1 bộ
2 bộ
2 bộ
8 cái
2 cái
1 hệ thống
1 Hê thống
1 Hê thống

Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc

Trung quốc
Trung quốc
Trung quốc
Việt Nam
Việt Nam

100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100 %
100%

4. Nguyên, nhiên, vật liệu
4.1. Nhu cầu về nguyên liệu
Bảng 3: Nhu cầu nguyên liệu

9


STT

Tên nguyên liệu

Khối lượng
(kg/năm)

1

Nhôm định hình

3.150.000

2

Bột sơn tĩnh điện
các loại

3

Nguyên liệu
đầu vào chính

Việt Nam

262.500

Epoxy, polyester,
phụ gia

Nguyên liệu
dùng sơn phủ

Việt Nam,
trung quốc

5000

HNO3: 8%; CrO3:
4%; NaNO3: 6%

Phủ Crom

5000

HF.H2O: 15%;
H3PO4: 5%;
C6H14O2: 5%

CR-2 (dongtai)

4

H2SO4
5

7

8

9

polyme

3000

Al2(SO4)3

1500

Fe2SO4

500

HNO3

200

NaOH
10

Trung quốc

Trung quốc
Phủ Crom

H2SO4

Xử lý nước
thải, hoàn
nguyên vật
liệu hấp phụ

Việt Nam

polyme

Xử lý nước
thải

Việt Nam

Al2(SO4)3

Xử lý nước
thải

Việt Nam

Fe2SO4

Xử lý nước
thải

Việt Nam

HNO3

Xử lý nước
thải

Việt Nam

NaOH

Làm sạch
nguyên liệu,
xử lý nước
thải

Việt Nam

50

500

Tổng

Xuất xứ

Nhôm

DA-2(Dong tai)

6

Công thức hóa học Công đoạn sử
dụng

3.011.700

4.2. Nhu cầu về nhiên liệu, điện, nước và hóa chất
Gas lỏng: 120 tấn/năm

Điện: 30.000 kWh/năm
Nước: 25 m3/ngày trong đó dùng cho mục đích sinh hoạt là 10 m 3, dùng cho
quá trình làm sạch bề mặt và mạ Crom là 10 m3, nước dùng để tưới cây 5 m3.
10


11