Tecnología de un Sistema de Decapado Sustentable

Tecnología de un Sistema
de Decapado Sustentable
Asociación Latinoamericana de Zinc
Asociación Mexicana de
Galvanizadores
Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Problemática de los procesos de decapado en plantas de
galvanizado -Latinoamérica.
Evaluación de tecnologías de separación del fierro en soluciones
ácidas (5)
Propuesta de solución.
Requerimientos para la administración del contenido de fierro en
soluciones ácidas.
Equipo de trabajo y sistemas información oportuno
Auxilio de sistemas de pruebas piloto para la evaluación de
configuraciones de decapado y determinación de filtros y
catalizador.
Sustentabilidad sección decapado
Proceso de Galvanizado General
Agradeciendo permiso de PROMESA para su presentación en LATINGALVA 2014
1
Alcance del Decapado Sustentable
2
Etapa como debe ser
Tanque de sosa (60°C a 70°C)
• No está especificado el cambio
• 10 a 22° Be
Etapa cómo ES
Tanque de sosa 22°C
• Sin frecuencia de cambio
definida de la solución
• 17° a 18° Be
• Dos tinas de enjuague :
Control de PH 14 el primero y
PH de 12 el segundo.
Dos tinas de enjuague :
PH este en la primera tina en 8 y en 3
al segunda en 7.5.
Etapa como debe ser
• acidez de 8 a 22 %
Etapa cómo ES
• Tanque 1 aprox. Al 8.5% de
acidez .
• PH de 3 a 4
Tinas de enjuague
• Tanque 2 de 15% de concentración
Dos tinas de enjuague :
Enjuague 1 PH es de 1 a 3 (grasa flotando) • PH de 6.5 a 7.5
4
Etapa como debe ser
• Temperatura: 60°C – 70°C
• 22 a 28°Be
• Etapa cómo ES
• temperatura ambiente
• concentración de 22° a
27°Be
5
Generación de Dross
Etapa como debe ser
Generación dross
• Cenizas <= 0.7% Kg ceniza/KG
• Dross <= 0.5% Kg dross/KG
•
•
•
•
Etapa cómo ES
Generación dross :
Cenizas 1.78%
Dross
0.92%
6
Problemática de calidad
Proceso de decapado
deficiente, por consecuencia
la adherencia y uniformidad
de espesores en la pieza se
ven afectados.
La acción inmediata según
norma mexicana de
galvanizado nmx-004-H-SCFI2008 e internacional como A123 es la reparación con
pinturas ricas en zinc, siempre
y cuando las zonas no
recubiertas de zinc no
superen 10 cm2
Arandelas 2PC con
exceso manchas por
decapado insuficiente.
Ancla A1 con manchas
por desengrase y
decapado
insuficientes.
7
Problemática de calidad
Los defectos en la superficie se detectan fácil y visualmente.
El grosor del recubrimiento es verificado vía magnética y se
anotan las lecturas.
8
PROBLEMA CRÍTICO DEL
GALVANIZADO
Control del
contenido de
fierro
En todo el
proceso de
galvanizado
9
ACCIÓN INMEDIATA PARA ELIMINACIÓN DEL FIERRO
¡NEUTRALIZAR EL HCl o H2SO4!
Neutralizado
Confinamiento
COSTOS
COSTOS
BAJOS
ALTOS
¿OTRAS OPCIONES?
10
Evaluación de tecnologías de separación del
fierro en soluciones ácidas.
1. Recuperación ácido clorhídrico vía lecho
fluidizado.
2. Sistema de recuperación de ácido clorhídrico
3. Diseño y construcción de un sistema continuo de
reciclamiento de ácido clorhídrico para
decapado mediante difusión diálisis
4. Estudios sobre Síntesis y Diseño de Procesos
para Reciclado de Ácido Hidro clorhídrico HierroII- RECUPERACIÓN DE CLORUROS
5. Extracción selectiva de zinc de baños residuales
de procesos de decapado de la industria de la
galvanotecnia.
FUENTE: INVESTIGACIÓN PERSONAL SOBRE MAPA TECNOLOGICO DEL DECAPADO ÚLTIMOS 35 AÑOS
11
1. Recuperación ácido clorhídrico vía
lecho fluidizado
Cl2
HCL gastado
Cloruro Férrico
Volumen Inversión Energía
ALTO
ALTA
ALTA
12
2. Sistema de recuperación de ácido
clorhídrico.
Cl2
HCL gastado
Volumen
Inversión Energía
BAJO
MEDIA
ALTA
13
3. Diseño y construcción de un sistema continuo de
reciclamiento de ácido clorhídrico para decapado
mediante difusión diálisis
XXVIII Congreso Interamericano de
Ingeniería Sanitaria y Ambiental
Belzahet Treviño Arjona
ITESM – Campus Monterrey
Jorge García Orozco
ITESM – Campus Monterrey
Alejandro Álvarez Guerra
ITESM – Campus Monterrey
Sandra López Acosta*
ITESM – Campus Monterrey
Volumen
Inversión
BAJO
MEDIA
14
4. Estudios sobre Síntesis y Diseño de Procesos para Reciclado de
Ácido Hidroclorhídrico Hierro-II- RECUPERACIÓN DE CLORUROS
Volumen Inversión Energía
Özdemir, T.*, Öztin, C. **, Kincal, N. S. **
* Turkish Atomic Energy Authority, ANKARA-TURKEY
** Chemical Engineering Department, Middle East
Technical University, ANKARA- TURKEY
ALTO
ALTA
ALTA
15
5. Extracción selectiva de zinc de baños residuales de procesos
de decapado de la industria de la galvanotecnica
Volumen
Inversión
BAJO
BAJA
UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO
Escuela Politécnica Superior
Yolanda Belaustegi, Rosa
Marquínez, Raquel Murillo, Beatriz
Valle, Nicomedes Gómez, Peru
16
Sasia, José Ramón Ochoa Gómez
Propuesta de solución sustentable.
 I. Integración de la medición del contenido de fierro como
elemento clave de control del decapado (Procedimiento e
implantación).
II. Configuración de circulación de flujos del decapado
(evaluación y optimización de la configuración)
III. Control de los flujos de circulación apoyado con sistemas
software- (implementación y control)
IV. Reducción de dross de superficie (< de 12%) y de fondo
(<12%)
Gestión de recursos federales para realizar la
implementación (CONACYT) Fondos perdidos <60%
17
Contaminación de fierro vs velocidad
decapado
El contenido de fierro informa sobre los mecanismos
que afectan el proceso de decapado y muestra donde
residen los parámetros a controlar del baño.
Velocidad (tiempo)
Tiempo de Decapado para Diferentes Concentraciones de Ácido
18
Temperatura y Control de acidez
Este gráfico demuestra realmente los Estados de las leyes
químicas que por cada aumento de diez grados centígrados
en la temperatura, la velocidad de reacción se duplica.
Velocidad (tiempo)
Tiempo de Decapado para Diferentes Temperaturas
19
Condiciones de decapado a 20°C
La curva de
Kleingarn
Concentración de Fe (g/l)
Solución de decapado (HCl
o H2SO4) sin necesidad de
decantar o vaciar el baño.
La separación del fierro se
logra a través de un
catalizador, utilizado en
conjunto con un sistema de
filtración adecuada, reduce
las concentraciones del
fierro y zinc para todos los
tipos de ácidos.
C.T. Philipp, P.E. “AGA Tech Foro”
Pittsburgh, PA, EE.10/10/2007
Concentración de HCl (g/l)
20
SOLUCIÓN SUSTENTABLE (SS)
FILTRADO
Líquido de lavado
Agua fresca
Residuos
de fierro
Cloruro
férrico
Baño
decapado
Ácido
viejo
Enjuague
Modelo de KVK
Adaptado para SS
Ácido fresco
21
TRABAJO EN EQUIPO
22
Requerimientos para la administración del
contenido de fierro en soluciones ácidas.
23
Requerimientos para la administración del
contenido de fierro en soluciones ácidas.
24
Auxilio de sistemas de pruebas piloto para la
evaluación de configuraciones de decapado y
determinación de filtros y catalizador.
Planta Simulador del proceso de decapado previo al
galvanizado por inmersión en caliente.
25
Equipo de trabajo y sistemas de información
oportunos
Laboratorio de pruebas, acondicionamiento,
equipo de computo para captura de información.
26
Equipo de trabajo y sistemas de información
oportunos
Hoja de captura registro de acido clorhídrico, en la grafica, para
estimar el tiempo de inmersión mínimo requerido para el acero
27
estructural.
Comportamiento de volumen de fierro
total en tanque ácido (kg)
28
Comportamiento de volumen de fierro
total en tanque ácido (kg)
29
Comportamiento de Fierro total en
solución de Flux
30
Materias primas
Comportamiento del consumo de materias primas reales
Conceptos
Sosa
Consumo
Flux
HCl
lts
kg/m
Unidades
Kg/m
mes
Enero Junio
57.37 14,193.37
2013
Julio
106.04 11,671.59
Diciembre 13
Enero Junio
0.00 8,500.00
2014
Elementos de aleación de galvanizado kg/m
Pb (KG)
Bi (KG)
Ni (KG)
Al (KG)
Sn(kg)
Frascos
Aerosol y pintura/m
Zinc SHG PINTURA f/m
AEROSOL f/m
270.07
55.21
34.67
10.50
13.33
0.00
25,613
6
233
305.18
49.14
33.33
7.50
13.79
0.00
24,020
8
205
160.00
9.85
15.36
7.80
14.40
0.97
23,951
10
192
Tina de acido
clorhídrico
en planta
31
La alta contaminación y emanación de gases
provenientes de las tinas de ácido clorhídrico
Representan un grave riesgo de salud para el operador y
propician un desgaste rápido en la tina y estructura cercana al
baño, la solución es la de preparar soluciones con menores
concentraciones de acido clorhídrico en operación.
Tina de acido clorhídrico
en planta, se aprecia una
capa de grasa superficial.
32
Comportamiento del sistema de
galvanizado por inmersión
Concepto 2013 a junio Sosa
2014
Unidades mes
Kg/m
Enero Junio 2013
48.42
Julio Diciembre 2013
122.56
Enero Junio 2014
0.00
Promedi o/mes
200 kg
Consumo HCl Flux
Acero a galvanizar Baño de galvanizado kg/m
lts
14,675.69
12,482.07
8,666.67
kg/m
20 t/mes
kg/m
319.59
349.38
133.33
200 Kg
Pb (KG)
283,448.37
70.63
311,618.68
41.23
278,559.17
24.11
500,000 kg/m
0.03% DE ZINC
Bi (KG)
33.33
34.67
17.80
0.10% DE ZINC
Ni (KG)
10.50
7.50
8.00
0.04% DE ZINC
Al (KG)
11.67
13.79
15.33
0.05% DE ZINC
Sn(kg)
0.00
0.00
1.15
Zinc SHG
26,041
24,548
24,793
24,000 (KG)
33
Comportamiento de Dross
Comportamiento del decapado e impacto a la generación de dross
Concepto 2013
Unidades mes
Prom Enero Junio 2013
Prom Julio Dic 2013
Prom Enero Junio 2014
Sosa Kg/m
48.42
122.56
0.00
Consumo HCl Flux kg/m Dross fondo %
Hlts/m
14,675.69
10,262.95
8,666.67
319.59
208.75
133.33
dross
Dross Total %
superficie
%
15.84%
23.26%
39.09%
11.27%
15.79%
27.07%
16.01%
11.13%
27.14%
35
Relación de rechazos
Relación directa de la generación de dross tanto de fondo como de superficie vs la relación de
rechazos.
área
Concepto 2013 a junio
área reparada
reparada
m2 recubiertos
PINTURA f/m
AEROSOL f/m
c/aerosol m2
2014 Unidades mes
c/pintura m2
Enero - Junio 2013
Julio - diciembre 2013
Enero - Junio 2014
56
40
57
1448
1096
1109
653.90
467.07
665.58
1887.40
1428.59
1445.53
2541.30
1895.66
2111.11
36
Diferencias del galvanizado actual vs sistema de
galvanizado sustentable:
Galvanizado tradicional
Galvanizado sustentable Beneficios
Piezas galvanizadas (acero +
zinc)
Dross de fondo (12%)
Recubrimiento de zinc con acabado
de alta calidad
Calidad
Disminución del volumen generado
de dross de superficie (<11%)
Dross de superficie (12%)
Disminución del volumen de dross
de superficie (<11%)
Ahorro 2%
min.
Ahorro 2%
min.
Ahorro 97%
neutralización
Soluciones alcalinas
(neutralizar 100% después de
saturación con fierro)
Soluciones de decapado
(neutralizar después de
saturación con fierro)
Flux saturado (neutralizar
después de saturación con
fierro )
Reposición del Ácido nuevo
(100%)
SOLUCIÓN GALVANIZADO SUSTENTABLE
Propuesta de sustentabilidad del
proceso de galvanizado:
Fundamentada con la administración
del contenido de fierro en todo su
proceso.
Eliminación de neutralización de
soluciones (eliminación de gastos de
confinamiento)
Ahorro 97%
neutralización
Diagnóstico del proceso actual (previa
aportación de información clave de su
planta productora), análisis de muestras
de soluciones de enjuague, decapado,
ácido, flux, dross de fondo y dross de
superficie.
Eliminación de neutralización de
soluciones (eliminación de gastos de
confinamiento)
Ahorro 97%
neutralización
Propuesta sobre plan de sustentabilidad de
su proceso, requerimientos de inversión y
aprovechar programas Federales de apoyo.
Reposición del nivel de ácido faltante
(reuso de todo el ácido durante el
proceso)
10% a 20%
ácido nuevo
Eliminación de neutralización de
soluciones (eliminación de gastos de
confinamiento)
La solución sustentable propuesta es como un objetivo a corto plazo y se apoya
con contratos de servicio tecnológico de monitoreo a mediano y largo plazo,
complementada con la mejora y actualización sobre los últimos avances de
vanguardia en el galvanizado mundial con sus respectivos costos y tiempo de
implementación.
Strategias
Innovadoras del
Conocimiento
STRATINNOVAC®
Dr. Agustín González Grant
Paseo de los Nardos 1033
Torreón, Coah
Tel: 871 721 1929 Cel: 871 158 6897
stratinnovac@yahoo.com.mx
37
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN