ANALIZA ZUŻYCIA KWASU I WODY W GALWANIZERNIACH
Sektor obróbki powierzchniowej metali charakteryzuje się dużym zużyciem kwasu w procesie
wytrawiania oraz zużyciem znacznych ilości wody w procesie płukania. Koszty zakupu kwasu i wody a
także odprowadzenia ścieków są wysokie.
Niniejszy dokument zawiera informacje i sugestie dotyczące optymalizacji zużycia kwasu oraz wody,
tak aby:
- ograniczyć koszty
- być przygotowanym na wzrost kosztów związanych z odprowadzaniem ścieków oraz na
bardziej surowe wymagania prawne,
- działać lepiej niż konkurencja,
- polepszyć swój wizerunek prośrodowiskowy.
BADANIA
Informacje na temat zużycia kwasu i wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali oraz w
galwanizerniach1 uzyskano na podstawie poufnego kwestionariusza rozesłanego do zakładów z tego
sektora w Wielkiej Brytanii. Zebrane dane zostały przeanalizowane w celu stworzenia charakterystyki
opisywanego sektora.
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA GALWANIZERNI
Ogólna charakterystyka galwanizerni, która powstała na podstawie zebranych danych przedstawia się
następująco:
- większość przedsiębiorstw zatrudnia ponad 40 osób,
- roczny obrót ponad 65% przedsiębiorstw przekracza 2 miliony GBP2,
- mniej niż połowa przedsiębiorstw posiada łatwo dostępne dane dotyczące zużycia kwasu i
wody;
- większość badanych zakładów obsługuje więcej niż 1 sektor przemysłu (ponad 80%
obsługuje sektor maszynowy; drugim co do wielkości obsługiwanym sektorem jest
budownictwo).
DANE DOTYCZ
CE ZUŻYCIA KWASU
Wszystkie przedsiębiorstwa, które brały udział w badaniu w procesie wytrawiania stosują kwas solny,
a wielkość produkcji mierzą w tonach.
Kwas solny wykorzystywany jest w różnych stężeniach, jednak najczęściej stosowany jest 28%
roztwór.
Aby porównanie zużycia kwasu było możliwe prezentowane dane tutaj zebrane dotyczą tylko 28%
roztworu . Jeśli stosowany kwas ma inne stężenie, należy przekształcić jego objętość na
równoważnik 28%roztworu, np. 100 litrów 36% kwasu jest równoważne z:
(100 * 36 / 28 = 128.6 litrów 28% kwasu)
Jednostkowe zużycie kwasu
Wykres 1 przedstawia zużycie kwasu o stężeniu 28% (w litrach) na tonę obrabianego produktu.
Połowa zakładów biorących udział w badaniu zużywa mniej niż równoważnik 24 litrów 28% roztworu
kwasu na tonę obrabianych produktów.
1
Niniejszy dokument dotyczy zużycia kwasów i wody tylko w galwanizerniach. Szczegóły dotyczące zużycia wody
i kwasów w sektorze obróbki powierzchniowej przedstawione są w dokumentach EG044: Analiza zużycia kwasów
w sektorze obróbki powierzchniowej metali i EG045: Analiza zużycia wody w sektorze obróbki powierzchniowej
metali.
2
1 funt brytyjski (1 GBP) = 6,57 zł (dane z września 2003 r.)
1
30
25
20
15
10
5
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Zużycie HCl (litry/tonę)
Wykres 1. Jednostkowe zużycie kwasu w litrach na tonę stali poddanej obróbce
Jednostkowe zużycie kwasu w stosunku do wielkości produkcji
Z danych przedstawionych na wykresie 2 wynika, że zużycie kwasu na jednostkę produkcji jest
mniejsze tam, gdzie produkcja jest większa. Wynika to z faktu, że przedsiębiorstwa, w których
produkcja jest większa obrabiają większe elementy mające stosunkową małą powierzchnię na tonę
obrabianych produktów. Wynikać to może również z faktu, że w związku ze znacznym rocznym
zużyciem kwasu prowadzą lepszą gospodarkę kwasem.
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Ilość produktów obrobionych (tysiące ton)
Wykres 2. Jednostkowe zużycie kwasu w odniesieniu do rocznej wielkości produkcji
Koszty kwasu
Średnie roczne zużycie kwasu rośnie wraz z obrotem przedsiębiorstwa (wykres 3). Z danych wynika,
że połowa zakładów biorących udział w badaniu zużywa ponad 500 tys. litrów kwasu solnego rocznie.
W rezultacie koszty zakupu kwasu oraz zagospodarowania kwasów odpadowych wynoszą ponad
70 tys. GBP rocznie.
2
Procent odpowiedzi
Zużycie HCl (litry/tonę)
700 98000
600 84000
500 70000
400 56000
300 42000
200 28000
100 14000
0 0
0-1 1-1,9 2-2,9 3-4,9 5-9,9 10+
Obrót (miliony GBP)
Wykres. 3. Średnie zużycie kwasu w odniesieniu do obrotu
Powstawanie osadów kwaśnych
Kwas solny nie nadaje się do wykorzystania, gdy zawiera ponad 12% żelaza. Z danych wynika, że
stosunek ilości powstających osadów kwaśnych do ilości zużywanego kwasu jest wyższy w zakładach
zużywających duże ilości kwasu (wykres 4). W przyszłości rosnące koszty i bardziej surowe
wymagania dotyczące zagospodarowania odpadów mogą zmusić te przedsiębiorstwa do rozważenia
bezkosztowych technik odzysku kwasu oraz zredukowania ilości osadów kwaśnych. 50%
respondentów wytwarza mniej niż 0.1 ton osadów na 1000 litrów zużywanego kwasu.
1,5
1
0,5
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Zużycie HCl (m3)
Wykres 4. Ilość osadów poneutralizacyjnych w odniesieniu do rocznego zużycia kwasu
3
Zużycie HCl (m3)
Koszty zużycia HCl (GBP)
(140 GBP za 1000 litrów)
(tony osadów/1000 litrów HCl)
Ilość osadów poneutralizacyjnych
DANE DOTYCZ
CE ZUŻYCIA WODY
Zużycie wody w galwanizerniach jest niskie w odniesieniu do ogólnego zużycia wody w sektorze
obróbki powierzchniowej metali. Jedna czwarta galwanizerni nie wykorzystuje wody do płukania po
wytrawianiu. (Procesy galwanizacyjne mogą zachodzić bez płukania; chlorek żelazawy powstający w
procesie wytrawiania może działać jak czynnik płuczący w procesie galwanizacyjnym, może to jednak
podnosić koszty bieżące z powodu przenoszenia soli żelaza bezpośrednio do cynku).
Z danych wynika, że połowa galwanizerni zużywa mniej niż 25 litrów wody na tonę produktu, podczas
gdy ogólne zużycie wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali wynosi 2000 litrów.
Zużycie wody w stosunku do wielkości zakładu i obrotu
Wyniki badań wykazują, że średnie zużycie wody rośnie wraz z obrotami (nie dotyczy to jednak
największych przedsiębiorstw). Oznacza to, że duże zakłady wykorzystują wodę w sposób bardziej
efektywny, prawdopodobnie z powodu większych inwestycji przeznaczonych na oszczędność wody
(wykres 5).
140 144
120
120
100
96
80
72
60
48
40
24
20
0 0
0-1 1-1,9 2-4,9 5-9,9 10+
Obrót (miliony GBP)
Wykres 5. Zużycie wody oraz koszty zużycia w odniesieniu do obrotu
Powstawanie osadów poneutralizacyjnych
Rosnące koszty oczyszczania ścieków oraz usuwania osadów poneutralizacyjnych spowodowały, że
odpowiednia gospodarka wodno-ściekowa stała się podstawowym obszarem, w którym osiągnąć
można oszczędności. Koszt odprowadzania ścieków w niektórych rejonach przemysłowych może
wynosić nawet 0,90GBP/m3. Opłaty za odprowadzanie ścieków przemysłowych zależą od ilości
dostarczonej wody, a także od stopnia zanieczyszczenia ścieków. Tak więc ograniczanie zużycia
wody ma ścisły związek z kosztami odprowadzania ścieków.
Osady ściekowe (np. zawiesina, czy placek filtracyjny) są zazwyczaj wywożone na składowisko, co
jest najdroższym rozwiązaniem. Z badań wynika, że produkcja osadów poneutralizacyjnych nie jest
wprost proporcjonalna do zużycia wody.
4
(m3/rok)
(GBP/rok)
(1,20 GBP za 1 m3)
Średnie zużycie wody
Średni koszt zużycia wody
PRZEGL
D WYNIKÓW
MONITORING
Pomiary są podstawą do zdobycia informacji na temat ilości zużywanego kwasu oraz wody. Dopóki nie
ma informacji dotyczących zużycia kwasu i wody nie można prowadzić odpowiedniej gospodarki tymi
surowcami. Stały monitoring zużycia pozwoli na wykazanie oszczędności, a to zmotywuje do dalszego
prowadzenia monitoringu..
Tabela zużycia wody i kwasu (tab.1) umożliwi obliczenie jednostkowego zużycia wody i kwasu. Na
podstawie obliczeń i wykresu 1., możliwe będzie porównanie wyników z innymi zakładami z sektora.
Kolumny na lewo od osiągniętego wyniku przedstawiają przedsiębiorstwa o mniejszym
jednostkowym zużyciu kwasu.
Tabela 1. Zużycie kwasu i wody
Zużycie kwasu w okresie czasu (miesiąc lub
rok) .............................. litrów 28% HCl A
Ilość obrobionego metalu w tym samym okresie
czasu tony B
Aktualne jednostkowe zużycie kwasu .............................. litrów/tonę A/B
Zużycie wody w okresie czasu (miesiąc lub rok) .............................. litrów wody C
Ilość obrobionego metalu w tym samym okresie
czasu .............................. tony B
Aktualne jednostkowe zużycie wody .............................. litrów/tonę C/D
Jeżeli monitoring zużycia kwasu będzie prowadzony co najmniej przez rok, możliwe będzie porównanie
wyników rocznego zużycia kwasu z innymi zakładami (wykres 6).
Jeżeli monitoring zużycia kwasu prowadzony jest w odniesieniu do innego przedziału czasu, należy
przeliczyć wartości A i B w tabeli 1 na wartości roczne. Umożliwi to porównanie swoich wyników na
wykresie 6.
Aby odczytać wynik z wykresu 6, należy zaznaczyć wartość A na osi pionowej, wartość B na osi
poziomej a następnie odczytać wynik.
Nawet jeżeli wynik plasuje analizowany zakład wśród tych, które osiągnęły najlepsze wyniki, należy
pamiętać że zawsze mogą być obszary, w których istnieje możliwość usprawnień.
26346
najlepszy przypadek
1200000
średnio
najgorszy przypadek
900000
600000
500000
(570 ton)
300000
0
0 12500 25000 37500 50000
Wielkość produkcji (tony/rok)
Wykres 6. Jednostkowe zużycie kwasu
5
ZAANGAŻOWANIE
Aby uzyskać oszczędności, należy wprowadzić następujące działania strategiczne::
- zaangażowanie wszystkich operatorów w proces określania strategii. Ograniczenie się do
przedstawiania pracownikom gotowych pomysłów może zostać odebrane jako nakładanie
dodatkowych obowiązków;
- należy zapewnić że wszyscy pracownicy są świadomi ilości zużywanego kwasu i wody, oraz
kosztów z tym związanych,
- należy zachęcać do składania propozycji oszczędzania poprzez ustanowienie nagrody za
najlepszy pomysł,
- należy określić realne cele,
- należy informować pracowników na bieżąco o osiąganych postępach
- należy podkreślać udział operatorów w osiąganiu oszczędności.
ROZWI
ZANIA BRANE POD UWAG
PRZY WPROWADZANIU STRATEGII OSZCZ
DZANIA
Poniżej opisano kilka technik stosowanych w sektorze w celu minimalizacji zużycia kwasu i wody.
Zapoznanie się z nimi może pomóc w ustalaniu własnej strategii oszczędzania.
Przykłady dobrego gospodarowania
Stosowanie metod dobrego gospodarowania może przyczynić się do zaskakujących oszczędności.
Popieranie dobrej praktyki, zachęcanie do niej, może doprowadzić do oszczędności w zużyciu wody
i kwasu a także w innych obszarach, np. w zużyciu energii. Przewodnik dobrej praktyki (GG26)
 Minimalizacja strat sposobem na oszczędność kosztów: ograniczanie zużycia wody przedstawia
systemowe podejście do zmniejszenia kosztów związanych ze zużyciem wody i odprowadzaniem
ścieków.
Używanie wody do płukania
Czy koszty zużycia wody są na tyle niskie, że płukanie produktu po wytrawianiu jest uzasadnione? Czy
możliwe jest osiągnięcie oszczędności poprzez prowadzenie procesu bez płukania? Jeżeli płukanie
wodą jest ekonomicznie uzasadnione, to czy wzięto pod uwagę sposoby ograniczania zużycia wody ?
Instalacja do regeneracji kwasu
Czy poziom produkcji oraz zużycie kwasu uzasadnia wprowadzenie instalacji do regeneracji kwasu?
Czy jest to opłacalne? W przypadku przedsiębiorstw zużywających ponad 200 tys. litrów kwasu
rocznie, rozwiązanie takie może okazać się właściwe z ekonomicznego punktu widzenia.
Sposoby zmniejszania zużycia kwasu
Należy sprawdzić czy ciecz usuwana z kąpieli razem z wyrobami, które były w niej zanurzone oraz
skład kąpieli są odpowiednio nadzorowane. Jeżeli okaże się to konieczne, należy rozważyć
automatyzację procesu w celu prowadzenia ściślejszej kontroli.
Bardzo ważne jest, aby strategia oszczędzania była weryfikowana w równych odstępach czasu.
Pozwoli to upewnić się, czy prowadzone działania są wciąż najlepsze w danej sytuacji. Pomysły
wcześniej odrzucone mogą stać się bardziej atrakcyjne po zmianach w procedurach, metodach
produkcji, kosztach materiału i prawodawstwie.
Tekst został przetłumaczony za zgodą Envirowise  Practical Environmental Advice for
Business
6
PLAN DZIAA
ANIA
Monitorowanie zużycia kwasu i wody w
odniesieniu do wielkości produkcji
Czy zużycie kwasu się Czy zużycie wody się
zminiejsza? zminiejsza?
Tak Nie Tak Nie
Należy wprowadzić Należy wprowadzić
Czy zużycie kwasu jest Czy zużycie wody jest
rozwiązania dobrego rozwiązania dobrego
porównywalne z porównywalne z
gospodarowania gospodarowania
najlepszymi wynikami w najlepszymi wynikami w
sektorze? sektorze?
Należy rozważyć Należy rozważyć
Nie Nie
wprowadzenie sposobów wprowadzenie sposobów
Tak Tak
oszczędzania kwasu oszczędzania wody
Strategię oszczędności Strategię oszczędności
W porozumieniu z W porozumieniu z
kwasu należy regularnie wody należy regularnie
pracownikami należy pracownikami należy
sprawdzać, aby zapewnić, sprawdzać, aby zapewnić,
opracować strategię opracować strategię
że zużycie kwasujest że zużycie wody jest
oszczędzania kwasu oszczędzania wody
optymalne. optymalne.
7