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Tecnología de un Sistema de Decapado Sustentable
Asociación Latinoamericana de Zinc
Asociación Mexicana de Galvanizadores
Índice
1. Problemática de los procesos de decapado en plantas de galvanizado -Latinoamérica.
2. Evaluación de tecnologías de separación del fierro en soluciones ácidas (5)
3. Propuesta de solución. 4. Requerimientos para la administración del contenido de fierro en
soluciones ácidas. 5. Equipo de trabajo y sistemas información oportuno 6. Auxilio de sistemas de pruebas piloto para la evaluación de
configuraciones de decapado y determinación de filtros y catalizador.
7. Sustentabilidad sección decapado
Proceso de Galvanizado General
Agradeciendo permiso de PROMESA para su presentación en LATINGALVA 2014 1
Alcance del Decapado Sustentable
2
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.
Etapa como debe ser Tanque de sosa (60°C a 70°C)
• No está especificado el cambio
• 10 a 22° Be
Dos tinas de enjuague :
PH este en la primera tina en 8 y en al segunda en 7.5.
3
Etapa cómo ES • Tanque 1 aprox. Al 8.5% de
acidez .
• PH de 3 a 4
• Tanque 2 de 15% de concentración
Dos tinas de enjuague :
Enjuague 1 PH es de 1 a 3 (grasa flotando)
Enjuague 2 indicaba un PH <1
Etapa como debe ser
• acidez de 8 a 22 %
Tinas de enjuague
• PH de 6.5 a 7.5 4
• Etapa cómo ES
• temperatura ambiente
• concentración de 22° a 27°Be
Etapa como debe ser • Temperatura: 60°C – 70°C
• 22 a 28°Be
5
• Etapa cómo ES
• Generación dross :
• Cenizas 1.78%
• Dross 0.92%
Etapa como debe ser Generación dross
• Cenizas <= 0.7% Kg ceniza/KG
• Dross <= 0.5% Kg dross/KG
Generación de Dross
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Problemática de calidad
Proceso de decapado deficiente, por consecuencia la adherencia y uniformidad de espesores en la pieza se ven afectados.
Arandelas 2PC con exceso manchas por decapado insuficiente.
Ancla A1 con manchas por desengrase y decapado insuficientes.
La acción inmediata según norma mexicana de galvanizado nmx-004-H-SCFI-2008 e internacional como A-123 es la reparación con pinturas ricas en zinc, siempre y cuando las zonas no recubiertas de zinc no superen 10 cm2
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.
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PROBLEMA CRÍTICO DEL GALVANIZADO
Control del contenido de
fierro En todo el proceso de galvanizado
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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 Hierro-II- 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
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1. Recuperación ácido clorhídrico vía lecho fluidizado
Cl2
Cloruro Férrico HCL gastado Volumen Inversión Energía
ALTO ALTA ALTA 12
2. Sistema de recuperación de ácido clorhídrico.
Cl2 HCL gastado
Volumen Inversión Energía
BAJO MEDIA ALTA
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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
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4. Estudios sobre Síntesis y Diseño de Procesos para Reciclado de Ácido Hidroclorhídrico Hierro-II- RECUPERACIÓN DE CLORUROS
Özdemir, T.*, Öztin, C. **, Kincal, N. S. ** * Turkish Atomic Energy Authority, ANKARA-TURKEY ** Chemical Engineering Department, Middle East Technical University, ANKARA- TURKEY
Volumen Inversión Energía
ALTO ALTA ALTA
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5. Extracción selectiva de zinc de baños residuales de procesos de decapado de la industria de la galvanotecnica
UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO Escuela Politécnica Superior
Yolanda Belaustegi, Rosa Marquínez, Raquel Murillo, Beatriz Valle, Nicomedes Gómez, Peru Sasia, José Ramón Ochoa Gómez
Volumen Inversión
BAJO BAJA
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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.
Tiempo de Decapado para Diferentes Concentraciones de Ácido
Vel
oci
dad
(ti
emp
o)
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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.
Tiempo de Decapado para Diferentes Temperaturas
Vel
oci
dad
(ti
emp
o)
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La curva de Kleingarn
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
Condiciones de decapado a 20°C
Concentración de HCl (g/l)
Co
nce
ntr
ació
n d
e Fe
(g
/l)
20
SOLUCIÓN SUSTENTABLE (SS)
Líquido de lavado
Agua fresca
Baño decapado
Ácido viejo
Ácido fresco
Enjuague
FILTRADO
Residuos de fierro
Cloruro férrico
Modelo de KVK Adaptado para SS
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TRABAJO EN EQUIPO
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Requerimientos para la administración del contenido de fierro en soluciones ácidas.
23
Requerimientos para la administración del contenido de fierro en soluciones ácidas.
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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.
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Equipo de trabajo y sistemas de información oportunos
Laboratorio de pruebas, acondicionamiento, equipo de computo para captura de información.
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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 estructural. 27
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
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Materias primas
Unidades
mes
Kg/m lts kg/m Pb (KG) Bi (KG) Ni (KG) Al (KG) Sn(kg) Zinc SHG PINTURA f/m AEROSOL f/m
Enero Junio
201357.37 14,193.37 270.07 55.21 34.67 10.50 13.33 0.00 25,613 6 233
Julio
Diciembre 13106.04 11,671.59 305.18 49.14 33.33 7.50 13.79 0.00 24,020 8 205
Enero Junio
20140.00 8,500.00 160.00 9.85 15.36 7.80 14.40 0.97 23,951 10 192
Aerosol y pintura/m
Comportamiento del consumo de materias primas realesConceptos Sosa
Consumo
HClFlux Elementos de aleación de galvanizado kg/m
Frascos
Tina de acido clorhídrico en planta
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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.
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Comportamiento del sistema de galvanizado por inmersión
Unidades mes Kg/m lts kg/m kg/m Pb (KG) Bi (KG) Ni (KG) Al (KG) Sn(kg) Zinc SHG
Enero Junio 2013 48.42 14,675.69 319.59 283,448.37 70.63 33.33 10.50 11.67 0.00 26,041
Julio Diciembre 2013 122.56 12,482.07 349.38 311,618.68 41.23 34.67 7.50 13.79 0.00 24,548
Enero Junio 2014 0.00 8,666.67 133.33 278,559.17 24.11 17.80 8.00 15.33 1.15 24,793
Promedio/mes 200 kg 20 t/mes 200 Kg 500,000 kg/m 0.03% DE ZINC 0.10% DE ZINC 0.04% DE ZINC 0.05% DE ZINC 24,000 (KG)
Concepto 2013 a junio
2014
Sosa Consumo HCl Flux Acero a galvanizar Baño de galvanizado kg/m
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Comportamiento de Dross
Concepto 2013
Unidades mes
Sosa Kg/m Consumo HCl
Hlts/m
Flux kg/m Dross fondo % dross
superficie
%
Dross Total %
Prom Enero Junio 2013 48.42 14,675.69 319.59 15.84% 23.26% 39.09%
Prom Julio Dic 2013 122.56 10,262.95 208.75 11.27% 15.79% 27.07%
Prom Enero Junio 2014 0.00 8,666.67 133.33 16.01% 11.13% 27.14%
Comportamiento del decapado e impacto a la generación de dross
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Relación de rechazos
Concepto 2013 a junio
2014 Unidades mes PINTURA f/m AEROSOL f/márea
reparada
c/pintura m2
área reparada
c/aerosol m2m2 recubiertos
Enero - Junio 2013 56 1448 653.90 1887.40 2541.30
Julio - diciembre 2013 40 1096 467.07 1428.59 1895.66
Enero - Junio 2014 57 1109 665.58 1445.53 2111.11
Relación directa de la generación de dross tanto de fondo como de superficie vs la relación de
rechazos.
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Diferencias del galvanizado actual vs sistema de
galvanizado sustentable:
Galvanizado tradicional Galvanizado sustentable Beneficios Piezas galvanizadas (acero +
zinc)
Recubrimiento de zinc con acabado
de alta calidad Calidad
Dross de fondo (12%) Disminución del volumen generado
de dross de superficie (<11%) Ahorro 2%
min.
Dross de superficie (12%) Disminución del volumen de dross
de superficie (<11%) Ahorro 2%
min.
Soluciones alcalinas
(neutralizar 100% después de
saturación con fierro)
Eliminación de neutralización de
soluciones (eliminación de gastos de
confinamiento)
Ahorro 97%
neutralización
Soluciones de decapado
(neutralizar después de
saturación con fierro)
Eliminación de neutralización de
soluciones (eliminación de gastos de
confinamiento)
Ahorro 97%
neutralización
Flux saturado (neutralizar
después de saturación con
fierro )
Eliminación de neutralización de
soluciones (eliminación de gastos de
confinamiento)
Ahorro 97%
neutralización
Reposición del Ácido nuevo
(100%)
Reposición del nivel de ácido faltante
(reuso de todo el ácido durante el
proceso)
10% a 20%
ácido nuevo
SOLUCIÓN GALVANIZADO SUSTENTABLE
Propuesta de sustentabilidad del proceso de galvanizado: Fundamentada con la administración del contenido de fierro en todo su proceso.
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. Propuesta sobre plan de sustentabilidad de su proceso, requerimientos de inversión y aprovechar programas Federales de apoyo.
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
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
