Tài liệu Nghiên cứu và đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý chất thải rắn nguy hại tại cty cp công nghiệp và thương mại lidovit quận thủ đức, tp.hcm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN NGUY HẠI TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI LIDOVIT – QUẬN THỦ ĐỨC – TPHCM Ngành: MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Xuân Trường Sinh viên thực hiện MSSV: 1191080114 : Nguyễn Quốc Toản Lớp: 11HMT12 TP. Hồ Chí Minh, 2013 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Quốc Toản Phái: Nam Ngày tháng năm sinh: 24-10-1987 Nơi sinh: TP. Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường MSSV: 1191080114 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN NGUY HẠI TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI LIDOVIT – QUẬN THỦ ĐỨC TPHCM Ngày bắt đầu: 03/12/2012 Ngày hoàn thành: 01/04/2013 Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Trường Tôi xin cam đoan đây là tôi tự thực hiện đồ án tốt nghiệp, trong quá trình làm việc tôi đã sưu tập sách báo, internet, tài liệu tham khảo cùng với những kiến thức đã học tập tại nhà trường, cũng như quá trình công tác tại công ty, tôi đã thực hiện xong đồ án tốt nghiệp, không sao chép dưới bất cứ hình thức nào. Những kết quả và số liệu trích dẫn trong đồ án tốt nghiệp là trung thực. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này. TP. Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 03 năm 2013 Sinh viên thực hiệ n Nguyễn Quốc Toản LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của Quý thầy, cô khoa Môi trường và Công nghệ sinh học - Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.Hồ Chí Minh. Đồ án tốt nghiệp này phản ánh phần nào những kiến thức mà tôi đã tích góp được trong một thời gian dài học tập và nghiên cứu. Lòng biết ơn chân thành xin gửi tới thầy Nguyễn Xuân Trường hiện là giáo viên hướng dẫn, đã nhiệt tình giúp đỡ tôi thực hiện đồ án này. Tôi xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình tôi đã luôn sát cánh khuyến khích động viên và làm tất cả những gì có thế để tôi được thuận lợi trong công việc cũng như trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đến các anh chị CB-CNV tại công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT đã nhiệt tình giúp đỡ tôi thu thập số liệu, hướng dẫn tôi các quy trình kỹ thuật, tài liệu liên quan đến đồ án do tôi nghiên cứu. Bên cạnh đó cũng xin cảm ơn tất cả bạn bè của tôi, những người luôn bên cạnh giúp đỡ , động viên và ủng hộ tôi. Tp.HCM, ngày 23 tháng 03 năm 2013 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Toản MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................................... i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... iv DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................. vi DANH MỤC HÌNH .................................................................................................................vii 1. Đặt vấn đề................................................................................................................................ 1 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................................. 1 3. Giới hạn của đề tài ................................................................................................................. 2 3.1. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................................ 2 3.2. Thời gian thực hiện đề tài .................................................................................................. 2 4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài ............................................................... 2 4.1. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................................... 2 4.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................................... 2 5. Kết cấu của đề tài ................................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT MẠ KẼM ................................................ 5 1.1. Giới thiệu về ngành xi mạ trên thế giới và tại Việt Nam ............................................... 5 1.2. Khái quát về xi mạ .............................................................................................................. 5 1.2.1. Chức năng – mục đích của xi mạ................................................................................... 6 1.2.2. Quy trình công nghệ xi mạ tổng quát ............................................................................ 7 1.2.2.1. Sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát ............................................................................... 7 1.2.2.2. Mô tả sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát..................................................................... 9 1.2.3. Một số quy trình công nghệ xi mạ điển hình ở Việt Nam ........................................ 11 1.2.3.1. Quy trình công nghệ xi mạ Ni-Cr cho các chi tiết kim loại .................................. 11 1.2.3.2. Quy trình công nghệ sản xuất tôn mạ kẽm .............................................................. 13 1.3. Mạ kẽm............................................................................................................................... 14 1.3.1. Tính chất và ứng dụng lớp mạ kẽm ............................................................................. 14 1.3.2. Kỹ thuật mạ kẽm tại công ty LIDOVIT ...................................................................... 14 1.3.2.1. Dung dịch mạ kẽm muối amon................................................................................. 14 1.3.2.2. Xử lý sau khi mạ kẽm ................................................................................................ 15 1.3.3. Độc tính của các hợp chất kẽm .................................................................................... 17 1.4. Một số phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến hiện nay................................... 18 i 1.4.1. Các phương pháp chung ............................................................................................... 18 1.4.2. Các phương pháp cụ thể................................................................................................ 19 1.5. Đặc trưng ô nhiễm và phương pháp xử lý CTRNH mạ kẽm....................................... 20 1.5.1. Nguồn gốc phát sinh các loại CTRNH xi mạ............................................................. 20 1.5.2. Một số phương pháp xử lý CTRNH xi mạ phổ biến hiện nay ................................. 21 1.5.3. Giới thiệu sơ đồ quản lý CTR xi mạ phù hợp điều kiện Việt Nam hiện nay ......... 24 CHƯƠNG 2. TÌNH HÌNH CHUNG VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CTRNH TẠI CÔNG TY LIDOVIT............................................................................................................. 25 2.1. Tổng quan về công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT ..................... 25 2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển .................................................................................. 25 2.1.2. Chức năng và nhiệm vụ chủ yếu.................................................................................. 25 2.1.3. Tổ chức bộ máy quản lý................................................................................................ 29 2.1.3.1. Sơ đồ tổ chức công ty................................................................................................. 29 2.1.3.2. Chức năng, nhiệm vụ của các bộ phận .................................................................... 30 2.1.3.3. Tính chất và quy mô hoạt động ................................................................................ 34 2.1.3.4. Nhu cầu nguyên nhiên liệu sử dụng trong sản xuất – Hóa chất sử dụng............. 37 2.1.3.5. Quy trình công nghệ xi mạ tại công ty..................................................................... 39 2.1.3.5.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất....................................................................................... 39 2.2. Các vấn đề môi trường hiện nay tại nhà máy ................................................................ 41 2.2.1. Các nguồn gây ô nhiễm chính tại nhà máy................................................................. 41 2.2.2. Hiện trạng quản lý CTRNH hiện nay tại công ty LIDOVIT.................................... 43 2.2.2.1. Sơ đồ quản lý CTRNH tại công ty .......................................................................... 43 2.2.2.2. Tình hình thu gom CTRNH ...................................................................................... 44 2.2.2.3. Tình hình vận chuyển CTRNH ................................................................................. 45 2.2.2.4. Tình hình lưu trữ và chứa CTRNH .......................................................................... 46 2.2.2.5. Tình hình xử lý CTRNH............................................................................................ 47 CHƯƠNG 3. ĐÁNH G IÁ HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ TẠI CÔNG TY LIDOVIT........................................................................................................................... 48 3.1. Thực trạng ô nhiễm tại một số công đoạn sản xuất tại công ty ................................... 48 3.1.1. Ô nhiễm nguồn nước thải ............................................................................................. 50 3.1.2. Tiếng ồn, vi khí hậu....................................................................................................... 51 3.1.3. Đối với môi trường không khí bên trong xưởng xi mạ ............................................. 51 ii 3.1.4. Đối với chất thải nguy hại............................................................................................. 52 3.1.5. Môi trường nước ngầm ................................................................................................. 53 3.2. Đánh giá hiện trạng quản lý CTRNH tại công ty.......................................................... 53 3.3. Những phương án kỹ thuật nhằm khắc phục tình trạng ô nhiễm ................................ 54 3.3.1. Đối với nước thải ........................................................................................................... 54 3.3.2. Đối với khí thải .............................................................................................................. 56 3.3.3. Đối với chất thải rắn ...................................................................................................... 58 CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUẢN LÝ CTRNH TẠI CÔNG TY LIDOVIT ............................................................................ 59 4.1. Một số biện pháp quản lý môi trường và CTRNH tại công ty .................................... 59 4.1.1. Biện pháp giảm thiểu và xử lý các tác động môi trường tiêu cực đang áp dụng tại công ty .................................................................................................................................. 59 4.1.1.1. Đối với nước thải ........................................................................................................ 59 4.1.1.2. Đối với khí thải .......................................................................................................... 59 4.1.1.3. Đối với chất thải rắn và chất thải nguy hại.............................................................. 59 4.1.1.4. Đối với tiếng ồn, độ rung........................................................................................... 64 4.1.2. Biện pháp nâng cao hiệu quả hoạt thu gom CTRNH ................................................ 65 4.1.3. Biện pháp nâng cao hiệu quả hoạt động vận chuyển CTRNH................................. 66 4.1.4. Biện pháp an toàn cho kho lưu trữ CTRNH ............................................................... 67 4.1.5. Biện pháp về an toàn lao động trong phân xưởng xi mạ .......................................... 68 4.1.6. Biện pháp về sản xuất sạch hơn trong phân xưởng xi mạ ........................................ 69 4.2. Một số biện pháp quản lý bổ sung .................................................................................. 70 4.2.1. Tổ chức tuyên truyền, hướng dẫn, tập huấn cho CB- CNV ..................................... 70 4.3. Biện pháp bổ sung, cải tiến kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả quản lý CTRNH...... 74 4.3.1. Biện pháp thay đổi vận hành để giảm chất thải ......................................................... 74 4.4. Dự toán kinh phí đầu tư thêm cho công ty..................................................................... 75 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ......................................................................... 78 5.1. Kết luận .............................................................................................................................. 78 5.2. Kiến nghị ............................................................................................................................ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................... 80 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu/ Chữ Giải thích viết tắt BOD Ý nghĩa Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa CTNH Chất thải nguy hại CTRNH Chất thải rắn nguy hại COD EPA GDP Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học Environmental Protection Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kì Agency Tổng sản lượng nội địa Gross Domestic Product KL Kim loại NTCN Nước thải công nghiệp SS Chất rắn lơ lửng Suspended Solids. TGĐ Tổng Giám Đốc NĐUQ Người được ủy quyền NVKTMT Nhân viên môi trường thuộc bộ phận Kỹ Thuật – Vật Tư NV QC Nhân viên bộ phận quản lý chất lượng NV TC – KT Nhân viên bộ phận Tài Chính – Kế Toán QĐ Quản đốc xưởng sản xuất CNVS Công nhân vệ sinh môi trường thuộc bộ phận Hành Chánh – Nhân Sự HC – NS iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu/ Chữ viết tắt Giải thích Ý nghĩa BV Bảo vệ SXSH Sản xuất sạch hơn QL Quản lý TNHH Trách nhiệm hữu hạn RNH Rác nguy hại QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QT Quá trình v DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng 1.1 Thành phần dung dịch và chế độ làm việc của dung dịch tẩy dầu hóa học 1.2 Thành phần và chế độ làm việc dung dịch mạ kẽm muối amôn 1.3 1.4 Thành phần và các tham số dung dịch thụ động hóa lớp mạ kẽm Dung dịch thụ động hóa có màu xanh lục 2.1 Danh mục máy móc, thiết bị tại công ty LIDOVIT 2.2 Danh mục hóa chất sử dụng 2.3 Danh mục nguyên vật liệu sản xuất 2.4 Danh mục nhiên liệu sử dụng 2.5 Lượng sản phẩm trung bình hằng tháng 2.6 Đặc tính nguồn thải 2.7 Các loại CTRNH thu gom tại nhà máy 3.1 Chất lượng nước thải của nhà máy sau xử lý 3.2 Kết quả phân tích khí thải trong các phân xưởng 3.3 Kết quả phân tích chỉ tiêu khí thải tại hệ thống thu khí 3.4 3.5 Lượng chất thải rắn trung bình trong một tháng Lưu đồ công nghệ xử lý N-NH4+ 4.1 Lưu đồ quản lý CTRNH 4.2 Dự toán kinh phí đầu tư thêm của nhà máy vi DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình 1.2 Sơ đồ thiết bị mạ Sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát 1.3 Quy trình công nghệ xi mạ Ni – Cr cho các chi tiết kim loại 1.4 Qui trình sản xuất tôn mạ kẽm 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý bùn thải bằng phương pháp ổn định hóa rắn 1.6 Sơ đồ công nghệ xử lý bùn thải bằng phương pháp đốt 1.7 Sơ đồ QL CTRNH phù hợp hiện nay của ngành xi mạ 2.1 Sơ đồ tổ chức công ty Cổ phần Công nghiệp và Thương mại LIDOVIT 2.2 Qui trình sản xuất của nhà máy 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ xi mạ 2.4 Sơ đồ QL CTRNH của nhà máy 3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý khí thải 4.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải 1.1 1 Các sản phẩm của công ty 2 Nơi chứa hóa chất trong xưởng xi mạ 3 Phòng thí nghiệm tại phân xưởng mạ 4 Công nghệ mạ điện bằng hệ thống thùng quay 5 Quá trình bảo trì định kì tại hệ thống xi mạ 6 Hệ thống lọc dung dịch mạ 7 Thùng sấy sản phẩm sau khi mạ điện 8 Hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ 9 Nơi lưu trữ chất thải rắn nguy hại 10 Hệ thống xử lý nước thải tại công ty vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, thực hiện chủ trương công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước, ngày càng có nhiều doanh nghiệp đầu tư vào thị trường Việt Nam. Các doanh ngiệp này đã đóng góp đáng kể vào việc tăng sản lượng sản xuất công nghiệp, thu hút một lực lượng lao động rất lớn, giải quyết công ăn việc làm và mức tăng GDP của cả nước. Bên cạnh đó các doanh nghiệp cũng làm phát sinh các vấn đề môi trường hết sức cấp bách, đặc biệt là vấn đề phát sinh chất thải nguy hại. Tuỳ từng loại và quy mô sản xuất của ngành công nghiệp mà tính chất và mức độ gây ô nhiễm môi trường cũng khác nhau. Hiện nay, số lượng các doanh nghiệp xi mạ có quy mô lớn ở nước ta không nhiều, chủ yếu là các cơ sở sản xuất nhỏ thuộc dạng tư nhân nằm rải rác khắp nơi. Riêng ở TP.HCM, các cơ sở xi mạ dạng tiểu thủ công nghiệp thường tổ chức sản xuất ở những nơi có mặt bằng chật hẹp, công nghệ và thiết bị lạc hậu. Tại Công ty Cổ Phần Công Nghiệp và Thương Mại LIDOVIT, hàng năm đã thải vào môi trường một khối lượng đáng kể các chất thải nguy hại dạng rắn, lỏng, khí. Mặc dù trong thời gian qua, Công ty đã thực hiện các chương trình giám sát môi trường nhằm phát hiện và khắc phục những vấn đề môi trường còn tồn tại. Tuy nhiên, trong thực tế chất thải vẫn chưa được quản lý và xử lý triệt để, có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cao. Xuất phát từ những bức xúc đang tồn tại hiện nay mà đề tài “ Nghiên cứu và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả quản lý chất thải rắn nguy hại tại Công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT – Quận Thủ Đức – Tp.HCM “ được lựa chọn thực hiện. Hy vọng rằng kết quả của đề tài này sẽ là một tài liệu có ích, góp phần trợ giúp cho Công ty trong công tác quản lý môi trường sau này. 2. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu nghiên cứu chung của đề tài là nghiên cứu và đề xuất biện pháp quản lý CTRNH của công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT, nhằm tập trung giải quyết các mục tiêu chính sau đây: 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Đánh giá hiện trạng quản lý CTRNH tại Công ty. - Đề xuất mô hình quản lý hiệu quả CTRNH tại Công ty. - Lựa chọn một số biện pháp phù hợp nhằm nâng cao nâng lực quản lý CTRNH tại Công ty: như SXSH, an toàn lao động, cải tiến kỹ thuật… 3. Giới hạn của đề tài 3.1. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài này là công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT chuyên sản xuất ốc vít, các sản phẩm phục vụ cho ngành gỗ, phụ tùng xe hơi, xe máy… 3.2. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là chất thải rắn nguy hại phát sinh trong quá trình sản xuất, mạ kẽm từ đó nghiên cứu hoàn thiện hơn các biện pháp quản lý và xử lý chất thải rắn nguy hại hiện nay tại Công ty LIDOVIT. 3.3. Thời gian thực hiện đề tài: Thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp: Từ 03/12/2012 đến 01/04/2013. 4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài 4.1. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu hiện trạng quản lý chất thải rắn nguy hại tại công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT. - Đánh giá, phân tích những ưu nhược điểm của hệ thống quản lý chất thải rắn nguy hại tại Công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT. - Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả quản lý và xử lý chất thải rắn nguy hại Công ty cổ phần công nghiệp và thương mại LIDOVIT. 4.2. Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu, thu thập các tài liệu về tình hình phát sinh và xử lý chất thải nguy hại của ngành xi mạ nói chung và hoạt động sản xuất xi mạ tại công ty LIDOVIT nói riêng. - Khảo sát thực tế, thu thập các số liệu về hiện trạng quản lý môi trường tại công ty LIDOVIT 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Nghiên cứu thống kê thành phần, khối lượng của một số loại chất thải nguy hại phát sinh trong quá trình sản xuất. - So sánh, phân tích các ưu – nhược điểm của các biện pháp quản lý hiện nay làm cơ sở đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả hơn chất thải rắn nguy hại tại công ty LIDOVIT - Tham khảo ý kiến của một số chuyên gia trong lĩnh vực mạ điện. 5. Kết cấu của đề tài Đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả quản lý chất thải rắn nguy hại tại Công ty Cổ Phần Công Nghiệp và Thương Mại LIDOVIT“ gồm có 80 trang A4, nội dung chính được chia thành 5 chương như sau: Lời Mở đầu. Giới thiệu đề tài, mục tiêu, ý nghĩa, giới hạn, nội dung, phương pháp nghiên cứu và bố cục của đề tài. Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật mạ và các biện pháp xử lý CTRNH của mạ kẽm Giới thiệu chung về ngành xi mạ ở Việt Nam và Thế giới, quy trình công nghệ xi mạ tổng quát và một số quy trình công nghệ xi mạ điển hình ở Việt Nam. Giới thiệu về kỹ thuật mạ kẽm, đặc trưng ô nhiễm và các biện pháp xử lý CTNH trong mạ kẽm, giới thiệu mô hình quản lý CTRNH hiện nay của ngành xi mạ. Chương 2:Tình hình chung về công tác quản lý CTRNH tại công ty LIDOVIT Giới thiệu về sự hình thành Công ty, sơ đồ tổ chức bố trí nhân sự, các sản phẩm của nhà máy, quy trình công nghệ sản xuất, nhu cầu về nguyên nhiên liệu, danh mục các trang thiết bị và các vấn đề môi trường hiện nay của Công ty LIDOVIT. Chương 3: Đánh giá hiện trạng công tác quản lý CTRNH tại công ty LIDOVIT Điều tra, thu thập số liệu về hiện trạng thu gom, vận chuyển, lưu trữ và xử lý CTRNH. Đánh giá những hạn chế và tồn tại của hệ thống quản lý CTRNH hiện nay tại Công ty. 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Đề xuất biện pháp quản lý CTRNH phù hợp cho Công ty Trên cơ sở đánh giá hiện trạng quản lý CTRNH tại Công ty, đề xuất biện pháp quản lý CTRNH phù hợp nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn về bảo vệ môi trường tại Công ty. Chương 5: Kết luận – Kiến nghị 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT MẠ KẼM 1.1. Giới thiệu về ngành xi mạ trên thế giới và tại Việt Nam  Mạ là một trong những phương pháp rất hiệu quả vừa để bảo vệ kim loại không bị ăn mòn trong môi trường xâm thực và khí quyển vừa nhằm mục đích trang trí, tăng cứng, phản quang, dẫn điện…  Ngành mạ ra đời và phát triển hàng trăm năm nay. - Năm 1800, nhà bác học Brugnatelli người Ý đã phát hiện ra kỹ thuật mạ điện. - Đến năm 1840, Elkington mới chính thức đăng ký về mạ điện. Từ đó đến nay, ngành mạ điện liên tục phát triển và trở thành một ngành công nghiệp quan trọng không thể thiếu trong sản xuất. Ở các quốc gia trên thế giới, ngành mạ phát triển rất mạnh (quan trọng nhất là mạ điện kim loại) đặc biệt là ở các Quốc gia phát triển như Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, Hà Lan….  Tại Việt Nam, ngành mạ điện đang phát triển mạnh ( như ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Bình Dương…) nhằm đáp ứng các yêu cầu của người tiêu dùng.  Hầu hết các cơ sở mạ điện ở Việt Nam có những đặc điểm chung sau: - Mặt bằng sản xuất chật hẹp, thường nằm xen kẽ trong khu dân cư. - Quy mô sản xuất nhỏ, sản xuất kiểu gia đình. - Công nghệ và thiết bị lạc hậu, xuống cấp. Hiện nay ở nước ta phổ biến nhất trong ngành mạ tiểu thủ công nghiệp là mạ phủ các kim loại như đồng, kẽm, crôm, vàng, bạc. Tùy vào mục đích sử dụng mà áp dụng nhiều kỹ thuật mạ phủ các kim loại khác nhau. 1.2. Khái quát về xi mạ Xi mạ là quá trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hoá… đáp ứng được các yêu cầu mong muốn. Cấu tạo của thiết bị mạ bao gồm: 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (1) Dung dịch mạ: gồm các muối dẫn điện, ion kim loại cần mạ, chất đệm, các phụ da. (2) Catốt dẫn điện: chính là vật được mạ. (3) Anốt dẫn điện: có thể tan hoặc không tan. (4) Bể chứa: được làm bằng thép, thép lót cao su, polypropylen, polyvinylclorua… chịu được dung dịch mạ. (5) Nguồn điện một chiều: thường dùng chỉnh lưu. Nguồn 1 chiều Chuyển dịch ion Anốt Dung dịch mạ Lớp mạ Catốt Bể chứa Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị mạ 1.2.1. Chức năng – Mục đích của xi mạ  Chức năng lớp mạ: - Lớp mạ có nhiệm vụ bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn hoá học hay điện hoá trong môi trường sử dụng. - Lớp mạ có nhiệm vụ trang trí bên ngoài sản phẩm chế tạo từ kim loại hay các hợp kim rẻ tiền. Lớp mạ trang trí bên ngoài thường đồng thời là lớp mạ bảo vệ các chi tiết máy móc khỏi bị ăn mòn. - Lớp mạ làm tăng độ chống mài mòn, chống ma sát. - Lớp mạ có khả năng hàn được các chi tiết máy theo các phương pháp hàn thông thường. 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Lớp mạ dẫn điện tốt hơn kim loại nền nhiều lần, lại không gỉ. - Lớp mạ còn thay đổi kích thước chi tiết máy…  Tuỳ vào mục đích sử dụng lớp mạ mà người ta chia thành các nhóm khác nhau: - Lớp mạ bảo vệ. - Lớp mạ trang trí. - Lớp mạ vừa bảo vệ vừa trang trí . - Lớp mạ kĩ thuật.  Tuy nhiên, lớp mạ phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Bám chắc vào kim loại nền, không bong. - Lớp mạ có kết tủa nhỏ mịn, độ xốp nhỏ. - Lớp mạ bóng, dẻo, độ cứng cao. - Lớp mạ có đủ độ dày nhất định.  Chất lượng lớp mạ phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố như: nồng độ dung dịch và tạp chất, các phụ da, nhiệt độ, pH, mật độ dòng điện, chế độ thuỷ động của dung dịch, hình dạng của vật mạ, của anốt, của bể mạ… 1.2.2 Quy trình công nghệ xi mạ tổng quát 1.2.2.1 Sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sơ đồ hệ thống công đoạn Ly tâm tách dầu Nạp phôi vô thùng Tẩy dầu nóng Rửa nước 2 lần Tẩy gỉ Rửa nước 2 lần 1 2 3 4 5 Mạ kẽm axít Rửa nước 2 lần Hoạt hóa Thụ động Rửa nước 3 lần Thành phần hóa chất chủ yếu 10 11 Zn – Kim Loại 12 13 Sấy ly tâm Thu hồi Rửa nước 2 lần 7 8 9 Glixin N(CH 2 COOH) 3 NH 4 Cl chất dẫn điện cung Thiorê cấp ion (NH 2 )CS chất Zn2+ làm bóng 14 Poliglicola : chất hoạt động bề mặt 15 Keo HNO 3 Keo 16 Kiểm tra chất lượng Đóng gói 17 NaOH Na2 CO 3 Na2 SiO 3 18 Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát 8 động màu ZnCl 2 HCl Tẩy dầu điện Phụ gia chất NH 4 Cl 6 Chất thụ Hóa Crôm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2.2.2. Mô tả sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát Công nghệ xi mạ gồm các giai đoạn chính sau: (1) Tẩy sạch dầu mỡ : Đối với dầu mỡ có nguồn gốc thực vật (dầu) hay động vật (mỡ): dùng xà phòng để tẩy. Đối với dầu mỡ có nguồn gốc dầu mỏ: không thể bị xà phòng hoá nhưng dễ bị nhũ hoa bởi các chất kiềm và có thể tách khỏi bề mặt chi tiết cần mạ. Tẩy dầu mỡ có thể thực hiện trong dung môi hữu cơ, trong dung dịch kiềm và nhũ tương, hay bằng phương pháp tẩy dầu mỡ điện hoá hoặc bằng siêu âm. Bảng 1.1. Thành phần dung dịch và chế độ làm việc của dung dịch tẩy dầu hóa học Kim loại cần tẩy Thép, lớp mạ kẽm Thành phần chì Thau Thời gian (g/l) (oC) (phút) 30 – 50 Na 2 CO 3 30 – 50 Na 3 PO 4 .12H 2 O 30 – 50 Na 2 SiO 3 20 - 50 Na 2 CO 3 Na 3 PO 4 .12H 2 O Nhôm, thiếc, Nhiệt độ NaOH NaOH Đồng Nồng độ NaOH 5 20 – 30 0,05 – 0,1 5 – 10 7,5 – 10 Na 2 SiO 2 10 – 12,5 Chất thấm ướt 3–5 20 – 30 Na 3 PO 4 NaOH 3 - 10 5 - 10 60 3–5 60 -70 3–5 Nguồn: Kỹ thuật mạ điện, Nguyễn Khương Thành phần dung dịch tẩy dầu có thể thay đổi trong phạm vi rộng. Hàm lượng NaOH thấp hiệu quả tẩy dầu thấp; nhưng nếu cao quá, khi tẩy dầu xà phòng tạo ra khó hoà tan, làm giảm hiệu quả tẩy dầu. Để duy trì dung dịch ổn định độ 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP kiềm, khống chế sự thay đổi hàm lượng NaOH thường cho vào các loại muối như Na2 CO 3 , Na3 PO 4 …. Sự có mặt của các chất hoạt động bề mặt, và chất nhũ hóa (natri silicat) để tăng khả năng tẩy các chất không xà phòng hoá được. (2) Tẩy gỉ: Tẩy gỉ tiến hành sau khi đã làm sạch dầu mỡ trên bề mặt, chi tiết cần mạ thường có lớp oxít phủ bên ngoài. Lớp oxít này sinh ra khi đánh bóng không bôi dầu hoặc để lâu ngoài không khí bị oxi hoá hoặc chi tiết có những phần không cần đánh bóng. Nếu trước khi mạ không tẩy lớp oxít này đi thì lớp mạ không bám chắc, khi sử dụng hay va chạm sẽ bị bong ra. Vì vậy, cần phải tẩy sạch lớp oxít trước khi mạ. Công thức tẩy gỉ áp dụng phổ biến đối với kim loại đen (sắt, thép) là: - Axít HCl (tỷ trọng 1,9) : 100-200g/l - Chất ức chế ăn mòn do hydro (butilamin, tiorê) : > 2% (3) Nguyên liệu cần mạ sau khi tẩy sạch bề mặt và được rửa sạch bằng nước được đưa vào bể mạ. Một số công thức pha chế dung dịch mạ thường sử dụng là: a. Mạ kẽm - Glixin N(CH 2 COOH) 3 : 30-40 g/l - NH 4 Cl chất dẫn điện - ZnCl 2 cung cấp ion Zn : 40-50 g/l - Thiorê (NH 2 )CS chất làm bóng : 1-1,5 g/l - Poliglicola : chất hoạt động bề mặt : 1-1,5 g/l - Chất thấm ướt Hải Âu : 0,2-0,4 g/l - Giá trị pH : 5,8-6,2 - Nhiệt độ : 10-350C - Mật độ dòng điện : 0,8-1,5 A/dm2 : 220-270 g/l 2+ b. Mạ crôm cứng - H 2 S0 4 : 1,5-2,5 g/l - Crôm oxít CrO 3 : 150-250 g/l - Nhiệt độ : 540C 10