Nghiên cứu xử lý hạt Nix thải của nhà máy đóng tàu biển Hyundai Vinashin bằng phương pháp ổn định đóng rắn

Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-1

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ HẠT NIX THẢI
CỦA NHÀ MÁY ĐÓNG TÀU BIỂN HYUNDAI-VINASHIN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH ĐĨNG RẮN
NGÀNH: CƠNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ:

VŨ THỊ TUYẾT MAI

Người hướng dẫn khoa học: TS. TNG TH HI

H NI 2005

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghƯ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-2

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 9
1. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: .............................................. 9
2. Mục đích của đề tài: .............................................................................. 9
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: ........................................................... 10
CHƯƠNG1: TỔNG QUAN ............................................................................ 11
I.1. khái quát về quá trình làm sạch bề mặt. ............................................... 11
I.1.1 Công đoạn làm sạch b mặt............................................................. 11
I.1.2 Tình hình áp dụng công nghệ làm sạch b mặt ở các nước trên th
giới............................................................................................................. 12
I.1.3 Tình hình áp dụng công nghệ làm sạch b mặt ở n-ớc ta. ............ 15
I.1.4 Tình hình sử dụng hạt NIX để làm sạch b mặt tầu biÓn.......... 16
I.2.thành phần hạt nix trước, sau sử dụng làm hạt mài và một số tiêu chuẩn
môi trường. .................................................................................................. 16
I.2.1 Thành phần hoá l của xỉ đồng (nix) chưa qua sử dụng. .............. 16
I.2.2 Thành phần hoá l của hạt NIX ®· qua sư dơng. ........................... 23
I.3 Tác động của việc sử dụng hạt NIX đã qua sử dụng đến môi trường. .. 30
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ HẠT NIX THẢI ... 33
II.1.Cơ sở lý thuyết của q trình đóng rắn. ............................................... 33
II.2.phương pháp nghiên cứu. .................................................................... 39
II.1.1. Dùng hạt mài đà qua sử dụng làm bê tông nhựa đ-ờng................. 39
II.1.2. Dùng hạt mài đà qua sử dụng vào làm bê tông ............................. 40
II.3. Quy trỡnh v thiết bị thực nghiệm. ...................................................... 41
II.3.1 T¹o mÉu thƯ nghiƯm: ................................................................... 42
II.3.2. Chọn môi tr-ờng hoà tách mẫu:.................................................... 44
II.3.3. Phân tƯch mÉu: ........................................................................... 46

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................ 48
III.1. Kết quả phân tích mẫu thu thập tại nhà máy đóng tầu biển HyundaiVinashin. ..................................................................................................... 48
III..2. Kết quả phân tích nghiên cứu loại mẫu bê tơng xi măng phối trộn
hạt nix thải của đề tài: ................................................................................ 55
III..3. kết quả phân tích nghiên cứu loại mẫu bê tơng nhựa đường có sử
dụng hạt nix thải: ......................................................................................... 73
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 80
TI LIU THAM KHO ............................................................................... 82

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành c«ng nghƯ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-3

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
o Hạt NIX: tên thương mại của xỉ đồng đã được xử lý đặc biệt cho có cỡ
hạt đồng đều dùng để phun làm sạch bề mặt kim loại trước khi sơn. Cịn
gọi là hạt mài bằng xỉ đồng. Ngồi ra cịn có tên thương mại tiếng Anh
là: “Black-Beauty”
o Làm sạch bề mặt: Quá trình đánh rỉ hoặc tẩy bỏ các chất bám trên bề mặt
của các phương tiện hoặc các mặt cơng trình để sơn bảo vệ.
o Phát tán: Sự phân tán các phần tử chất rắn, khí, lỏng vào mơi trường.
o Hoà tách: Sự hoà tan và tách ra của một chất nào đó vào một chất lỏng.
o Hạt mài: vật liệu mài mòn dùng để làm sạch bề mặt.

o TCLP: Toxicity Characterisation Leaching Procedure=Độc tính của q
trình hồ tách.
o SSL: U.S.EPA Generic Soil Screening Levels=Mức sàng lọc chung của
đất
o USEPA: Cục Môi trường Mỹ.
o WADOE: Washington State Department of Ecology=Cục Sinh học của
Bang Washington.
o WSDOT: Washington State Department of Transportation= Cục Vận tải
của Bang Washington.
o NIOSH: National Institute for Occupational Safety and Health=Viện
Quốc gia về An toàn và Sức khoẻ Nghề nghiệp.
o CAS: Chemical Abstract System Registry Number= Số hiệu hệ đăng ký
thống hoá chất.
o NFESC =Naval Facilities Engineering Service Center= Trung tâm Dịch
vụ Kỹ thuật các Phương tiện Tầu biển
DANH MỤC CÁC BẢNG
1. Bảng 1.1: Các chất liệu bị cấm không được sử dụng trong công nghệ
phun mài mòn [2]
2. Bảng 1.2: Các chất liệu được sử dụng để phun mài mịn [2]
3. Bảng 1.3: Thành phần hố học của hạt mài xỉ đồng
4. Bảng 1.4: Kết quả phân tích hạt NIX chưa qua sử dụng của đề tài gửi đi
phân tích tại Viên xạ hiếm.
5. Bảng 1.5: So sánh thành phần cấu tạo của hạt mài xỉ đồng chưa qua sử
dụng với các chỉ tiêu môi trường c hi[4]
Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-4

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

6. Bảng 1.6: Mức tiêu chuẩn làm sạch đất
7. Bảng 1.7: Thành phần hoá học của các loại hạt mài dùng để phun đánh
rỉ
8. Bảng 1.8: So sánh thành phần cấu tạo của hạt mài xỉ đồng đã qua sử
dụng với các chỉ tiêu môi trường độc hại
9. Bảng 1.9: Thành phần kim loại trong hạt mài xỉ đồng đã qua sử
dụng[7].
10. Bảng 1.10: Kết quả phân tích hạt NIX đã qua sử dụng của đề tài gửi đi
phân tích tại Viên xạ hiếm.
11.Bảng 1.11: Thành phần các chất độc hại trong q trình hồ tách của
các loại hạt mài xỉ đồng đã qua sử dụng. [7]
12.Bảng 1.12: Tiêu chuẩn chất lượng hoà tách cho một số chất ô nhiễm –
Quy định cho chất thải đặc biệt [4 và 5].
13. Bảng 2.1: Tỷ lệ phối trộn tạo mẫu đóng rắn
14.Bảng 2.2: Tỷ lệ phối trộn tạo mẫu đóng rắn bê tơng nhựa đường
15.Bảng 2.3: Thành phần kim loại trong các mơi trường hồ tách
16.Bảng 3.1: Kết quả phân tích độ hồ tách của mẫu B1
17.Bảng 3.2: Kết quả phân tích độ hồ tách của mẫu B2.
18.Bảng 3.3: Kết quả phân tích độ hồ tách của mẫu B3
19.Bảng 3.4: Kết quả phân tích độ hồ tách của mẫu B4
20.Bảng 3.5: Phân tích thành phần hồ tách của gạch có sử dụng hạt NIX
21.Bảng 3.6: Kết quả thử nghiệm độ cơ lý của gạch lát
22.Bảng3.7: Tỷ lệ phối trộn bê tông xi măng chứa hạt nix theo các tỷ lệ
khác nhau.
23.Bảng 3.8: Kết quả phân tích kim loại hồ tách trong các mẫu mơi

trường hồ tách (các mơi trường nn)
Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-5

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

24.Bảng 3.9: Kết quả phân tích kim loại hồ tách trong các mẫu bê tơng có
sử dụng hạt mài nix thải ngâm trong 3 ngày.
25.Bảng 3.10: Kết quả phân tích kim loại hồ tách trong các mẫu bê tơng có
sử dụng hạt mài đã qua sử dụng ngâm trong 6 ngày.
26.Bảng 3.11: Kết quả phân tích kim loại hồ tách trong các mẫu bê tơng có
sử dụng hạt mài đã qua sử dụng ngâm trong 10 ngày.
27.Bảng 3.12: Kết quả phân tích kim loại hồ tách trong các mẫu bê tơng có
sử dụng hạt mài đã qua sử dụng ngâm trong 15 ngày.
28.Bảng 3.5: Kết quả phân tích mẫu loại bê tơng nhựa đường
DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ
Ảnh:
❖ Ảnh 1.1 Quá trình phun áp lực hạt nix để đánh rỉ tầu biển tại
cơng ty đóng tầu Hyundai-vinashin
❖ Ảnh 1.1 Bãi chứa hạt nix đã qua sử dụng đánh rỉ tầu biển tại
cơng ty đóng tầu Hyundai-vinashin
❖ Ảnh 2.1: Tạo mẫu nghiên cứu
❖ Ảnh 2.2: Lọc mẫu hồ tách kim loại trong mẫu đóng rắn
Đồ thị:

1. Đồ thị 3.1: Độ hoà tách các kim loại Cr, Fe, Cu, trong các mẫu bê
tơng đóng rắn chứa Nix thải với các tỷ lệ khác nhau ngâm trong mơi
trường hồ tách là nước mưa.
2. Đồ thị 3.2: Độ hoà tách các kim loại Ag, Cd, Hg, Pb trong các mẫu
bê tơng đóng rắn chứa Nix thải với các tỷ lệ khác nhau ngâm trong
mơi trường hồ tách là nước mưa.

Vị Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-6

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

3. Đồ thị 3.3: Độ hồ tách các kim loại As, Se, Ba trong các mẫu bê
tông đóng rắn chứa Nix thải với các tỷ lệ khác nhau ngâm trong mơi
trường hồ tách là nước mưa.
4. Đồ thị 3.4: Tốc độ hoà tách các kim loại Cr, Fe, Cu, trong các mẫu
bê tông thông thường ngâm trong mơi trường hồ tách là nước cất
theo các thời gian khác nhau.
5. Đồ thị 3.5: Tốc độ hoà tách các kim loại Cd, Ba,Hg,Pb trong các
mẫu bê tông thông thường ngâm trong mơi trường hồ tách là nước
cất theo các thời gian khác nhau.
6. Đồ thị 3.6: Tốc độ hoà tách các kim loại As, Se, Ag, trong các mẫu
bê tơng thơng thường ngâm trong mơi trường hồ tách là nước cất
theo các thời gian khác nhau.

7. Đồ thị 3.7: Tốc độ hoà tách các kim loại Cr, Fe, Cu,As,Se trong các
mẫu bê tông chứa 30% hạt nix, ngâm trong mơi trường hồ tách là
nước cất theo các thời gian khác nhau.
8. Đồ thị 3.8: Tốc độ hoà tách các kim loại Ag, Cd, Ba,Hg,Pb trong
các mẫu bê tơng đóng rắn chứa 30% hạt nix thải, ngâm trong mơi
trường hồ tách là nước cất theo các thời gian khác nhau
9. Đồ thị 3.9: Tốc độ hoà tách các kim loại Cr, Fe, Cu,As,Se trong các
mẫu bê tông chứa 70% hạt nix, ngâm trong mơi trường hồ tách là
nước cất theo các thời gian khác nhau.
10.Đồ thị 3.10: Tốc độ hoà tách các kim loại Ag, Cd, Ba,Hg,Pb trong
các mẫu bê tơng đóng rắn chứa 70% hạt nix thải, ngâm trong mơi
trường hồ tách là nước cất theo các thời gian khác nhau
11.Đồ thị 3.11: Tốc độ hoà tách các kim loại Cr, Fe, Cu,As,Se trong
các mẫu bê tông chứa 100% hạt nix, ngâm trong mơi trường hồ
tách là nước cất theo cỏc thi gian khỏc nhau.
Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghƯ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-7

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

12.Đồ thị 3.12: Độ hồ tách các kim loại Ag, Cd, Ba,Hg,Pb trong các
mẫu bê tơng đóng rắn chứa 100% hạt nix thải, ngâm trong mơi
trường hồ tách là nước cất theo các thời gian khác nhau
13.Đồ thị 3.13: Độ hoà tách các kim loại Cr, Fe, trong các mẫu bê tơng

đóng rắn chứa 30% hạt nix thải, ngâm trong các mơi trường hồ
tách khác nhau.
14.Đồ thị 3.14: Độ hoà tách các kim loại Ag, Cd, Hg, trong các mẫu bê
tơng đóng rắn chứa 30% hạt nix thải, ngâm trong các mơi trường
hồ tách khác nhau.
15.Đồ thị 3.15: Độ hoà tách các kim loại Cu, As, Ba trong các mẫu bê
tơng đóng rắn chứa 30% hạt nix thải, ngâm trong các mơi trường
hồ tách khác nhau.
16.Đồ thị 3.16: Độ hoà tách các kim loại Pb, Se trong các mẫu bê tơng
đóng rắn chứa 30% hạt nix thải, ngâm trong các mơi trường hồ
tách khác nhau.
17.Đồ thị 3.17 : Độ hồ tách của sắt trong mẫu bê tơng nhựa đường
không dùng hạt NIX và bê tông nhựa đường có dùng hạt NIX đã
qua sử dụng ngâm trong nước mưa.
18.Đồ thị 3.18 : Độ hoà tách của đồng trong mẫu bê tơng và bê tơng
nhựa đường có dùng hạt NIX đã qua sử dụng ngâm trong nước mưa.
19.Đồ thị 3.19 : Độ hoà tách của arsen trong mẫu bê tơng và bê tơng
nhựa đường có dùng hạt NIX đã qua sử dụng ngâm trong nước mưa.
20.Đồ thị 3.20 : Độ hồ tách của cadmi trong mẫu bê tơng và bê tơng
nhựa đường có dùng hạt NIX đã qua sử dụng ngâm trong nước mưa.
21.Đồ thị 3.21: Tốc độ hoà tách của thuỷ ngân trong mẫu bê tông và bê
tông nhựa đường có dùng hạt NIX đã qua sử dụng ngõm trong nc
ma.
Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-8

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

22.Đồ thị 3.22 : Độ hồ tách của chì trong mẫu bê tơng và bê tơng nhựa
đường có dùng hạt NIX đã qua sử dụng ngâm trong nc ma.

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

-9

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

MỞ ĐẦU
1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Nhà máy đóng tầu biển Hyundai-Vinashin nằm cách Nha Trang 50km
về phía Đơng bắc. Là một liên doanh giữa công ty Hyundai Hàn Quốc với
Việt Nam.
Nhà máy thường dùng hạt NIX để làm sạch bề mặt vỏ tầu trước khi
sơn. Việc phun hạt NIX để làm sạch bề mặt đã gây ra bụi và sau đó thải ra
một lượng lớn chất thải rắn vào môi trường.
Hiện nay mỗi năm Công ty vẫn nhập khẩu khoảng 150.000-200.000 tấn
hạt NIX để phun làm sạch bề mặt tầu biển.
Công ty có hơn 4.000 cơng nhân trực tiếp sản xuất và gần 1000 cơng

nhân viên gián tiếp có nguồn thu nhập ổn định. Công ty hiện đang dùng hạt
NIX để làm sạch bề mặt trước khi sơn.
Sử dụng hạt NIX để làm sạch bề mặt tầu biển đã và đang là một vấn đề
mơi trường nổi cộm tại Khánh Hồ.
Nhằm giải quyết ô nhiễm môi trường do phế thải của hạt NIX gây ra tại
nhà máy, tôi chọn đề tài nghiên cứu đánh giá và các giải pháp xử lý hạt NiX
đã qua sử dụng.
2. Mục đích của đề tài:
Đánh giá mức độ tác động môi trường của hạt NiX đã qua sử dụng và
đưa ra giải pháp xử lý hạt NIX đã qua sử dụng, giải quyết lượng phế thải tồn
đọng tại nhà máy đóng tầu biển Hyundai-Vinashin.
Vị ThÞ Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 10

Luận văn thạc sĩ khoa học

3. Phm vi nghiờn cu của đề tài:

1. Nghiên cứu thành phần hoá lý của hạt NIX đã qua sử dụng,
2. Xác định độ độc hại của nó đối với mơi trường và đối với người
công nhân trực tiếp sử dụng loại hạt NIX hàng ngày.
3. Tìm ra những tác động của hạt NIX đã qua sử dụng đến mơi
trường từ đó đề ra giải pháp giảm thiểu các tác động đó.
4. Đề ra giải pháp xử lý hạt NIX đã qua sử dụng tại nhà máy.

5. Tìm giải pháp tái sử dụng hạt NIX ó qua s dng.

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 11

Luận văn thạc sĩ khoa học

CHNG1: TNG QUAN

I.1. KHI QUT VỀ Q TRÌNH LÀM SẠCH BỀ MẶT.
I.1.1 Cơng đoạn làm sạch bề mặt
Làm sạch bề mặt là một công đoạn được tiến hành trước khi sơn bảo vệ
các loại bề mặt bất kể bề mặt đó là loại vật liệu nào. Người ta thường hiểu làm
sạch bề mặt chỉ tiến hành đối với các bề mặt kim loại, trên thực tế, các loại bề
mặt như bê tông, trát vữa cũng được làm sạch trước khi sơn.
Tầu biển là một loại phương tiện hoạt động trong mơi trường ăn mịn
của nước biển. Không những thế, ngay sau hạ thuỷ cho đến suốt cả thời gian
hoạt động của tầu, nó cịn bị các tác nhân phá hại khác như va chạm thường
xuyên vào các vật cản trên đường đi, bị các loại hà, ốc bám vào thành tầu.
Khi đóng mới tầu biển cũng như khi đưa vào sửa chữa định kỳ, nếu cần
phải sơn lại, người ta đều phải sử dụng một biện pháp làm sạch bề mặt nào
đó trước khi sơn, nhằm mục đích tạo một mặt kim loại gần như thuần khiết
chưa có một lớp rỉ nào để sơn chống rỉ có thể bám chắc vào bề mặt kim loại
của vỏ tầu.

Các phương pháp làm sạch bề mặt (còn gọi là chuẩn bị bề mặt trước
khi sơn) thông thường là sử dụng một loại hạt vật liệu có độ nhám và độ cứng
cao (gọi là vật liệu mài mòn hay là hạt mài) phun với vận tốc lớn, vào bề mặt
kim loại sẽ sơn. Trước đây người ta thường biết đến một từ chung cho làm
sạch bề mặt bằng phun vật liệu mài mòn là: “phun cát”. Khoảng năm mươi
năm trở lại đây, vật liệu mài mòn đã phát triển lên rất nhiều loại bao gồm từ
các hạt mạt thép, các mảnh thuỷ tinh cho đến các lọai hạt chất do v hng

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 12

Luận văn thạc sĩ khoa học

lot cỏc loi ht ụxit kim loại, khoáng vật hoặc các loại hạt hữu cơ như hạt
quả óc chó.
Các hạt vật liệu mài mịn thường được phun vào bề mặt cần làm sạch
với tốc độ cao, thường là khoảng 77m/s, bằng một dịng khí hoặc nước với áp
lực trong khoảng 5-7kG/cm2. Các hạt vật liệu mài mịn này, thường có kích
thước khoảng 0,8mm, sẽ va chạm vào bề mặt với một lực lớn khoảng
700.000kG/cm2. Nếu ta so sánh có loại gang đúc có chất lượng cao với sức
bền 7000kG/cm2 hoặc là hợp kim thép tốt nhất có độ bền 14.000kG/cm2 ta có
thể thấy rằng các hạt có năng lượng lớn gấp hàng trăm lần để có thể thay đổi,
tẩy ra hoặc làm lõm bề mặt khi chúng va chạm vào, bất kể các bề mặt đó làm
bằng vật liệu gì [1]. Chính vì vậy sau khi phun vào một bề mặt người ta tạo ra

được một bề mặt sạch và nếu là bề mặt kim loại sẽ tạo được một mặt kim loại
gần như nguyên vẹn chưa bị ơ xy hố, nó sẽ tạo điều kiện cho lớp sơn bám
chắc trên bề mặt đó.
Trong số các loại vật liệu mài mịn nói trên, ở đây chỉ đề cập đến xỉ
luyện đồng (hạt NIX) là đối tượng nghiên cứu trực tiếp của đề tài.
Xỉ luyện đồng có độ cứng khoảng 7 độ Mohr. Chúng có thể dùng đi
dùng lại để làm sạch bề mặt 2-3 lần (vòng đời bằng 3 lần so với cát). Xỉ luyện
đồng tạo ít bụi hơn cát và khơng chứa tinh thể silic tự do.
I.1.2 Tình hình áp dụng cơng nghệ làm sạch bề mặt ở các nước trên thế
giới.
Trên thế giới, việc phun cát để làm sạch bề mặt đã được áp dụng từ rất
lâu. Trước chiến tranh thế giới lần thứ nhất người ta đã áp dụng công nghệ
này để làm sạch bề mặt các cầu có kết cấu thép, cỏc loi tu thu, cỏc cụng

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghƯ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 13

Luận văn thạc sĩ khoa học

trỡnh xõy dng kt cu thép, các loại cơng trình xây dựng kết cấu bê tông, trát
vữa vv...
Tại Mỹ, Nga và Canada, việc phun cát làm sạch bề mặt các cầu, các
cơng trình xây dựng có kết cấu thép và các loại tầu thuỷ kể cả tầu thương mại,
du lịch hay tầu chiến đã được tiến hành phổ biến ngay từ khi các nước này

chưa quan tâm đến vấn đề môi trường.
Kể từ những năm 1980, vấn đề môi trường được chú ý ngày càng
nhiều, cát đã được liệt vào loại các nguyên liệu chứa tinh thể silic tự do và có
khả năng gây bệnh silicosis cao và việc sử dụng cát đã vấp phải các điều luật
cấm của luật mơi trường. Do đó các loại vật liệu khác đã được lựa chọn để
thay thế cát, trong đó có xỉ luyện đồng. Trên thế giới có rất nhiều các quy
định, quy phạm sử dụng, định mức, phân loại các chất liệu dùng để làm sạch
bề mặt.
Cục Bảo vệ Lao động và Tiêu dùng của Miền Tây Úc [2], đã quy định
các chất liệu được sử dụng cho việc phun mài mòn (bảng 1.2) và các chất liệu
bị cấm không được sử dụng trong công nghệ phun mài mòn (bảng 1.1).
Bảng 1.1: Các chất liệu bị cấm khơng được sử dụng trong cơng nghệ
phun mài mịn [2]
TT

Chất liệu bị cấm

Nhóm I

Tất cả các chất liệu chứa lớn hơn 2% khối
lượng khô tinh thể SiO2 tự do:

1

Cát sông

2

Cát biển hoặc bất cứ loại cát trắng nào khác

3

Đất Diatơmit (vật liệu lọc nước ao hồ)

4

Đá thạch anh vụn

Vị Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 14

Luận văn thạc sĩ khoa học

Bt c cht liu no có chứa nhiều hơn

Nhóm II
1

0,1% Antimon

2

0,1% Arsenic

3

0,1% Bery

4

0,1% Cadmi

5

0,5% Crơm

6

0,5% Cơban

7

0,1% Chì

8

0,5% Nikel

9

0,1% Thiếc

Nhóm III

Bất kỳ chất liệu nào có chứa các chất phóng xạ

Nhóm IV

Bất cứ chất liệu nào dùng để phun mài mịn ướt
mà có chứa

1

Crơm

2

Nitrat

3

Nitrit

Nhóm V

Bất cứ loại vật liệu tái sinh taí chế nào mà
chưa được xử lý bụi phổi.

Nhóm VI

Bất cứ chất liệu nào có khả năng làm ảnh
hưởng đến đường hô hấp trên của con
người.

Theo nghiên cứu của NIOSH [2], việc dùng cát để phun làm sạch bề
mặt đã bị cấm ở Anh từ năm 1950, ở các nước châu Âu khác vào năm 1996.
Đến 1974 NIOSH cũng đã đề nghị cát sẽ bị cấm sử dụng ở Mỹ như mọi vật
liệu phun làm sạch bề mặt. Chất liệu đã được NIOSH nghiên cứu thay th

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 15

Luận văn thạc sĩ khoa học

cho cỏt bao gm cỏc loại khơng chứa hoặc chứa ít tinh thể silic tự do hơn cát.
Trong số các chất liệu được phép sử dụng cho phun mài mịn có xỉ đồng.
Bảng 1.2: Các chất liệu được sử dụng để phun mài mòn [2]
TT

Chất liệu được sử dụng

1

Xỉ luyện đồng

2

Ơ xit nhơm

3

Xỉ luyện kẽm

4

Hạt kim loại

5

Mạt kim loại

6

Hạt chất dẻo

7

Sodium bicarbonate

8

Thạch anh

9

Xỉ luyện niken

Tuy những quy định về môi trường ngày càng chặt chẽ hơn nhưng do

điều kiện kinh tế, tại nhiều nước trên thế giới kể cả các nước có nền cơng
nghiệp phát triển vẫn còn dùng cát để phun làm sạch bề mặt. Tại các nước
đang phát triển, việc áp dụng các vật liệu không bị cấm chưa được phổ cập,
đối với nhiều nước sử dụng cát để làm sạch bề mặt vẫn chiếm ưu thế do tính
ưu việt về kinh tế của cát.
I.1.3 Tình hình áp dụng cơng nghệ làm sạch bề mặt ở nước ta.
Làm sạch bề mặt trước khi sơn bằng phun các vật liệu mài mòn vào các
sản phẩm hoặc các cơng trình ở nước ta chỉ được áp dụng ở một vài ngành
nghề như đóng tầu biển, chế tạo các bể chứa lớn. Trong ngành đóng tầu và
sửa chữa tầu biển, nước ta có các cơ sở sau: Tại Hải Phịng có Nhà máy đóng
tầu Bặch Đằng, Nhà máy đóng tầu Bến Kiền, Nhà máy đóng tầu Tam Bạc,
Nhà máy đóng tầu Sơng Cấm. Quảng Ninh có Nh mỏy úng tu H Long.
Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghƯ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 16

Luận văn thạc sĩ khoa học

Nam nh cú Nh mỏy đóng tầu Nam Hà. Tại Hà Tĩnh có Nhà máy đóng tầu
Bến Thuỷ, tại Đà Nẵng có Nhà máy đóng tầu Đà Nẵng. Tại TP Hồ Chí Minh
có Nhà máy đóng tầu 76. Tại Nha Trang có liên doanh Hyundai-Vinashin.
Ngồi ra còn một số cơ sở nhỏ ở rải rác khắp các tỉnh cũng có tham gia đóng
tầu biển. Hầu hết các cơ sở đóng mới và sửa chữa tầu biển của ta đều dùng cát
để làm sạch bề mặt trước khi sơn. Hiện tại, Công ty Hyundai-Vinashin dùng
hạt NIX để làm sạch bề mặt các tầu biển đưa vào sửa chữa ở đây.

I.1.4 Tình hình sử dụng hạt NIX để làm sạch bề mặt tầu biển.
Mỗi năm Công ty đóng tàu biển Hyundai-Vinashin nhập khoảng
150.000-200.000tấn hạt NIX để dùng làm sạch bề mặt các tầu biển đưa vào
đây sửa chữa. Nhà máy chưa đóng mới tầu biển, có thể trong tương lai việc
này sẽ được thực hiện.
Việc dùng hạt NIX để làm sạch bề mặt được thực hiện bằng cách phun
hạt NIX dưới áp lực cao của một dòng khí.
I.2.THÀNH PHẦN HẠT NIX TRƯỚC, SAU SỬ DỤNG LÀM HẠT MÀI
VÀ MỘT SỐ TIÊU CHUẨN MƠI TRƯỜNG.
I.2.1 Thành phần hố lý của xỉ đồng (nix) chưa qua sử dụng.
Hàn Quốc và của Mỹ đã có các phân tích và thử nghiệm khác về thành
phần hoá học của hạt mài xỉ đồng được trình bày trong (bảng 1.3 và 1.4).
Bảng 1.3: Thành phần hoá học của hạt mài xỉ đồng
Chỉ tiêu

Thành phần %

Thành phần %

Thành phần %

Do Viện NC thử

Do Jetblast- Mỹ

Do TT kỹ thuật

nghiệm Hàn

đo lường chất

Quốc

lượng 3 (*)

Vị ThÞ Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

Hm lng Cu

- 17

Luận văn thạc sĩ khoa học

1,02

>45

0,96

-

>31

57,8

55

>4

0,08

0,04

<7

0,16

0,92

>1.5

1,49

4,81

<2

3,95

31,4

<1.5

34,0

(tớnh theo CuO)
Hm lượng Fe
(tính theo Fe2O3)
Hàm lượng Mg
(tính theo MgO)
Hàm lượng Pb
(tính theo PbO)
Hàm lượng Zn
(tính theo ZnO)
Hàm lượng Al
(tính theoAL2O3)
Hàm lượng Si
(tính theo SiO2)
(*): Số liệu do Cơng ty Hyundai-Vinashin cung cấp
Bảng 1.4: Kết quả phân tích hạt NIX chưa qua sử dụng của đề tài gửi đi
phân tích tại Viên x him.

TT

Nguyờn
t

Hm lng trong mu
(g/g=mg/kg)
Mu Ht NIX

1
2
3
4

5
6
7
8
9
10

Li
Be
B
Na
Mg
Al
K
Ca
Sc
Ti

7,0
2,3
12
2800
3500
9900
2500
11000
2,3
1500

Vũ Thị Tuyết Mai

Ngành c«ng nghƯ m«i tr-êng 2003-2005

Tiêu chuẩn cho phép (mg/kg) [Mỹ]
Mức làm
sạch

Ngấm
vào đất

Thải ra
biển

Pha
loãng
20/1

-

63

1.000

-


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

11
12

13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55

V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Rb
Sr
Y

Zr
Nb
Mo
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Cs
Ba
La
Ce
Pr
Nd
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Hf
Ta
W
Pt
Au
Hg

- 18

36
384
940
231200
100
290
7004
7500
16
36
31,74
0,76
430
20
160
6,4
280
7,3
2700
0,11
0,32
0,55
17,46
9,5
160
56
0,16
1,6

1,10
138
12
22
2,4
10
0,25
0,81
0,10
0,75
0,11
1,6
0,52
16
32
0,050
5,22

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005

Luận văn th¹c sÜ khoa häc

100

6.000
38

1.000
1.000

-

-

130

-

12.000

1.000
1.000

20

29

1.000

100

34

100
20

8

1

-

0,75

100
-


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

56
57
58
59
60

Tl
Pb
Bi
Th
U

- 19

4,9
310
8,2
2,7
58

Luận văn thạc sĩ khoa học

250

-

500

100

Nhn xột:
Qua kt qu phõn tích thành phần hạt nix chưa qua sử dụng làm hạt
mài của đề tài cho thấy, một số kim loại vượt các chỉ tiêu cho phép như Crôm
là 384mg/kg vượt tiêu chuẩn về mức làm sạch, tiêu chuẩn ngấm vào đất và
tiêu chuẩn pha loãng 20/1 của Mỹ [4] tới hơn 3 lần. Nikel là 290 mg/kg vượt
tiêu chuẩn ngấm vào đất tới hơn 2 lần. Đồng vượt tiêu chuẩn thải ra biển là
1000 mg/kg tới 7 lần. Ngoài ra môt số kim loại nặng khác như As, Cd, Pb
cũng vượt các tiêu chuẩn thải vào đất và mức làm sạch, tuy nhiên những kim
loại này vượt tiêu chuẩn không nhiều.
Đã có nhiều nghiên cứu về xỉ đồng dùng để làm sạch bề mặt. Một trong
những nghiên cứu đó là của Viện Độc học và Hố học Mơi trường của Đại
học Tổng hợp Tây Washington, [4]. Trong nghiên cứu này người ta đã đề cập
đến nhiều loại chất liệu dùng để làm sạch bề mặt. Hạt mài từ xỉ đồng là một
trong các chất liệu đó. So sánh thành phần cấu tạo của hạt mài chưa qua sử
dụng với các chỉ tiêu môi trường được thể hiện ở trong (bảng 1.5)
Bảng 1.5: So sánh thành phần cấu tạo của hạt mài xỉ đồng chưa qua sử
dụng với các chỉ tiêu mơi trường độc hại[4]
Tiêu chí chất thải

"Độ ngấm vào

Thành phần

độc hại theo "Quy

đất theo tiêu

Hàm lượng

điển hình của

định pha lỗng

chuẩn mức sàng

thấp và cao của

hạt mài xỉ

20/1" của Bang

lọc chung ca

x ng

ng

Washington

t" ca M

(mg/kg)(3)

(mg/kg)(1)

(SSL) (mg/kg)(2)

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 20

Luận văn thạc sĩ khoa học

Arsen

100

29

6-405*

Bari

Ksc

63

1,4 - 4,4

Cadimi

20

8

0,2-8,3*

Crụm (VI)

100

38

7-158

Chỡ

100

Ksc

2-850*

Mangan

Ksc

Ksc

20-24000

Niken

Ksc

130

1,8-28

Bc

100

34

0,15-5,25

Titan

Ksc

Ksc

155-130

Vanadi

Ksc

6.000

5,95-94

Km

Ksc

12.000

Ksc

Ksc= khụng sẵn có;
* Giá trị vượt ngưỡng tiêu chí.
(1) Nguồn WADOE 1996;
(2) Nguồn USEPA 1996;
(3) Nguồn NIOSH1998;
Để có cơ sở so sánh với các tiêu chí mơi trường, các tiêu chuẩn về các chất
độc hại đối với đất cũng đã được nêu ra trong (bảng 1.6)
Bảng 1.6: Mức tiêu chuẩn làm sch t
Thnh phn

Mc lm sch
(mg/kg)

Arsen

20,0

Benzen

0,5

Cadimi

2,0

Crụm (VI)

100

DDT

1,0

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghƯ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 21

Luận văn thạc sĩ khoa học

ấtylbenzen

20,0

ấtylen Bibrụmit

0,001

Chỡ

250,0

Lindan

1,0

Mờtylclorit

0,5

Thu ngõn

1,0

Cỏc thnh phn hoá học của các loại hạt mài chưa qua sử dụng cũng đã được
phân tích như trong (bảng 1.7).
Bảng 1.7: Thành phần hoá học của các loại hạt mài dùng để phun đánh rỉ
TT

Thành

Hạt mài xỉ

Hạt mài

Hạt mài

Hạt mài

phần

than

xỉ đồng

bằng cỏt

thch anh

47,2

32 - 45

>99

36-37

<1

<1

>99

<1

3,0-7,0

0,15

20

1

SiO2

2

SiO2 t do

3

Al2O3

4

FeO

5

Fe2O3

19,2

23- 48

0,045

2-33

6

CaO

6,8

0-19

0,011

1-2

7

MgO

1,5

1,5-6,0

0,005

3-6

8

K2O

1,6

<0,1-1,2

9

TiO2

1,0

0,013

2

10

Na2O

0,6

11

MnO

12

As

<0,0001

0,01-0,04

<0,01

13

Co

0,00023

0,02-0,03

<0,01

21,4

30

<0,2
1

Vũ Thị Tuyết Mai

Ngành c«ng nghƯ m«i tr-êng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 22

Luận văn thạc sĩ khoa học

14

Cr

0,00013

0,04-0,05

<0,01

15

Cu

0,00046

0,2-0,4

<0,01

16

Pb

0,00014

0,1-0,2

<0,01

Ngun: Theo Austin, 1995; William 1991 và tài liệu cuả các nhà máy
Nhận xét:
• Hạt mài xỉ đồng chưa qua sử dụng có các thành phần vượt tiêu chí chất
thải độc hại theo "Quy định pha lỗng 20/1" của Bang Washington có
arsen là 6-405mg/kg và chì là 2-850mg/kg vượt ngưỡng cho phép đối
với chì và arsen la 100mg/kg .
• So với tiêu chí của "Độ ngấm vào đất trong tiêu chuẩn mức sàng lọc
chung của đất" của Mỹ (SSL) thì cịn có thêm cadmi là 0,2-8,3mg/kg
cũng vượt ngưỡng cho phép là 8mg/kg.
• Như vậy việc thải bỏ trực tiếp hạt mài xỉ đồng ra môi trường cần được
cân nhắc kỹ lưỡng.
Ghi chú: Sự liên quan giữa "Tổng các kim loại" và "Độc tính của quá trình
hồ tách (TCLP)" trong "Quy định 20/1" [4]: Quy trình của Quy định "Độc
tính của q trình hồ tách" (TCLP) địi hỏi phải tách ra được hồn tồn
lượng các thành phần có trong 100g mẫu ngâm trong 2lít dung dịch hồ tách.
Rồi đem dung dịch đó phân tích.
Nếu như biết tồn bộ hàm lượng của một ngun tố nào đó có trong
100g mẫu được đem hồ tách, hàm lượng hồ tách của nó sẽ được chia cho
một hệ số 20. Hệ số này là được suy ra từ tỷ lệ số gam mẫu (100) với số gam
dung dịch hoà tách (2000).

Thí dụ: Trong trường hợp chì, tiêu chuẩn cho phép là 5ppm trong dung
dịch hoà tách. Nếu đo tổng hàm lượng chì trong mẫu ít hơn 100ppm, có thể
Vị ThÞ Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 23

Luận văn thạc sĩ khoa học

suy ngay ra l nng độ cao nhất trong dung dịch hồ tách cũng khơng thể lớn
hơn 5ppm. Vậy nếu xác định hàm lượng tổng của chì trong một mẫu nào đó
rồi đem chia cho 20 thì có thể suy ra mẫu đó có bị vượt ngưỡng cho phép của
quy định Độc tính của quá trình hồ tách (TCLP) hay khơng.
Quy định này hiểu đơn giản rằng nếu tổng hàm lượng kim loại nhỏ hơn
20 lần so với Tiêu chí chất thải độc hại theo quy định pha lỗng 20/1 của
Bang Washington thì mẫu sẽ khơng bị coi là vượt ngưỡng cho phép. Có quy
định này là do phân tích tổng hàm lượng kim loại sẽ rẻ hơn rất nhiều so với
phân tích tất cả các kim loại đó qua hồ tách ra dung dịch).
I.2.2 Thành phần hoá lý của hạt NIX đã qua sử dụng.
Cũng tương tự như trên, nghiên cứu của Viện Độc học và Hố học Mơi
trường của Đại học Tổng hợp Tây Washington, [4] đã đưa ra kết quả phân
tích các thành phần cấu tạo của hạt mài xỉ đồng đã qua sử dụng, xem (bảng
1.8).
Bảng 1.8: So sánh thành phần cấu tạo của hạt mài xỉ đồng đã qua sử dụng
với các chỉ tiêu môi trường độc hại
Thành phần chung của

Tiêu chí mơi

Nồng độ thấp và

hạt mài xỉ đồng

trường độc hại

cao

TCLP (mg/l)a

của mẫu xỉ đồng
đã qua sử dụng
(mg/l)b

Arsen

5,0

Kph-0,09

Bari

100

0,3-4,1

Cadimi

0,5

Kph-0,02

Crơm (VI)

5,0

Kph-0,12

Đồng

Ksc

Ksc

Vị ThÞ Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 24

Luận văn thạc sĩ khoa học

Chỡ

5,0

0,1-1,65

Thu ngõn

0,2

Kph-0,06

Selen

1,0

Kph-0,12

Bc

5,0

Kph

Km

Ksc

Ksc

Ngun: [7]
Ksc= khụng sn

a

Ngun WADOE 1998;

b

Nguồn USEPA 1996;

Theo nghiên cứu của Trung tâm Dịch vụ Kỹ thuật các Phương tiện Tầu
biển (Naval Facilities Engineering Service Center- Mỹ) [7], hàm lượng kim
loại trong hạt mài xỉ đồng đã qua sử dụng tuỳ thuộc vào tính chất của các loại
sơn hoặc các chất chống hà sơn trên vỏ tầu mà có thể khác nhau tại những
thời điểm và tại những nhà máy khác nhau, thành phần kim loại trong hạt mài
xỉ đồng đã qua sử dụng đánh rỉ tầu được phân tích tại Mare Island được trình
bày ở (bảng 1.9). [7]
Bảng 1.9: Thành phần kim loại trong hạt mài xỉ đồng đã qua sử dụng[7]
TT

Kim loại

Hàm lượng trong xỉ

Tiêu chuẩn nồng độ

đồng đã qua sử dụng

giới hnthi ra bin

(mg/kg)

(mg/kg)

1

Cu

3.120*

1000

2

Ba

1.080*

1000

3

Zn

197

1000

4

V

118

1000

5

Cr

90

1000

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ môi tr-ờng 2003-2005


Bộ giáo dục đào tạo
Tr-ờng đại học Bách Khoa

- 25

Luận văn thạc sĩ khoa học

6

Co

70

-

7

Ni

62

1000

8

Pb

33

500

9

As

25

1000

* l nhng ch tiờu vượt tiêu chuẩn
Nhận xét: Nhìn vào kết quả phân tích trên đây ta thấy chỉ có đồng và bari là
vượt ngưỡng thải ra biển (bảng1.11 ) dưới đây [5] còn lại tất cả các kim loại
khác đều nằm dưới ngưỡng cho phép thải ra biển.

Bảng 1.10: Kết quả phân tích hạt NIX đã qua sử dụng của đề tài gửi đi
phân tích tại Viên xạ hiếm.
Tiêu chuẩn cho phép (mg/kg) [M]
TT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

Nguyờn
t
Li
Be
B
Na
Mg

Al
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu

Mu
Ht NIX ó qua
s dng
6,5
2,2
39
2900
3400
9700
2500
9200
2,6
1500
38
230
790
229900

120
300
9462

Vũ Thị Tuyết Mai
Ngành công nghệ m«i tr-êng 2003-2005

Mức
làm
sạch

Ngấm
vào đất

Thải ra
biển

Pha
lỗng
20/1

-

63

1.000

-

100

6.000
38

1.000
1.000
-

100
-

-

130

1.000

-