Thiết kế nhà máy tái chế lốp xe cao su phế thải năng suất 2 000 000 lốp năm

TỔNG QUAN

Tình hình thị trường lốp xe

Lốp ô tô được chế tạo từ cao su tự nhiên và cao su tổng hợp từ dầu mỏ, với sự phát triển dựa trên việc cải thiện hiệu suất của cao su tự nhiên từ mủ cây Trong thế kỷ 19, Charles Goodyear nghiên cứu và phát minh ra quá trình lưu hóa cao su, giúp tăng cường khả năng chống lại hóa chất Sau khi phát hiện này, các nhà sản xuất đã bắt đầu sản xuất lốp xe từ cao su lưu hóa, tạo ra vật liệu bền bỉ hơn, chống lại vết cắt và mài mòn.

Nhờ phát hiện quá trình lưu hóa cao su, ngành sản xuất lốp xe đã có những bước phát triển mạnh mẽ Vào tháng 11 năm 2018, Tập đoàn Hyosung công bố kế hoạch đầu tư 152 triệu đô la Mỹ để xây dựng cơ sở sản xuất dây lốp polyester và nylon tại tỉnh Quảng Nam, Việt Nam Đồng thời, Kordsa Teknik Tekstil AS cũng thông báo về việc thiết lập một dây chuyền sản xuất sợi polyester mới với công suất 7.000 tấn tại nhà máy ở Izmit, Thổ Nhĩ Kỳ, nhằm phục vụ cho ngành sản xuất lốp.

Châu Á - Thái Bình Dương dự báo sẽ là thị trường sợi săm lốp lớn nhất về giá trị và sản lượng trong giai đoạn tới, với sự tăng trưởng mạnh mẽ từ Trung Quốc và Ấn Độ Châu Âu cũng có thể ghi nhận nhu cầu cao đối với sợi lốp xe Toàn cầu, thị trường sợi lốp xe có tiềm năng tăng trưởng lành mạnh, ước tính đạt giá trị 3.989,6 triệu USD vào năm 2024.

Mặc dù đại dịch Covid-19 đã gây ra gián đoạn ngắn hạn, nhu cầu lốp xe vẫn dự kiến sẽ tiếp tục tăng trưởng trong dài hạn Yếu tố chính quyết định nhu cầu lốp xe ô tô là tổng nhu cầu về phương tiện di chuyển cá nhân, cũng như mối quan hệ giữa GDP bình quân đầu người và mật độ phương tiện, điều này lại phụ thuộc vào dân số và thu nhập bình quân đầu người Theo Hình 1.1, dân số toàn cầu đã tăng hơn 1% mỗi năm, từ tổng số 6 tỷ người.

Hình 1 1 Xu hướng di chuyển toàn cầu [4]

Từ năm 2000 đến 2019, dân số toàn cầu đã tăng lên 7,4 tỷ người, tương ứng với mức tăng khoảng 25% Sự gia tăng này đã tạo ra nhu cầu vận tải lớn hơn, dẫn đến việc gia tăng số lượng xe cộ sử dụng Bên cạnh đó, thu nhập trung bình đã tăng hơn 50% trong hai thập kỷ qua, làm tăng đáng kể nhu cầu di chuyển trên đầu người Kết quả của hai yếu tố này là tổng khối lượng vận chuyển hành khách, hay “số km hành khách đi”, đã tăng mạnh, cùng với sự gia tăng chi tiêu của các hộ gia đình cho các dịch vụ vận tải.

Kể từ năm 2000, thu nhập bình quân đầu người thực tế trên toàn cầu đã tăng trung bình gần 2,5% mỗi năm, mặc dù mức tăng trưởng này thấp hơn trong giai đoạn đầu (2001-).

Trong các cuộc khủng hoảng tài chính năm 2002 và 2008-2009, thu nhập bình quân đầu người toàn cầu đã giảm mạnh, đặc biệt là trong năm 2009 Tuy nhiên, đến năm 2019, GDP thực tế bình quân đầu người đã tăng 53% so với năm 2000.

Hình 1 2 Tương quan giữa GDP bình quân đầu người và mật độ phương tiện 2019 [4]

Theo đồ thị, nhu cầu sử dụng xe đang gia tăng, dẫn đến lượng lốp phế thải thải ra môi trường cũng tăng theo.

Mặc dù chưa có số liệu chính xác về lượng lốp phế thải hàng năm, ước tính Việt Nam thải ra khoảng 400.000 tấn cao su phế liệu mỗi năm, tương đương 30.000 tấn mỗi tháng Việc xử lý rác thải từ lốp cao su trở thành một thách thức lớn do tính chất khó phân hủy của cao su, cần hàng chục năm để có thể phân hủy hoàn toàn vào đất.

Vấn đề lốp xe phế liệu

1.2.1 Tình hình lốp xe phế liệu

Quản lý lốp xe phế liệu hiện nay đang trở thành một thách thức ngày càng nghiêm trọng Lốp xe phế liệu là một trong những loại chất thải khó xử lý nhất, vì chúng rất khó chôn lấp do có xu hướng nổi lên bề mặt Việc lưu trữ lốp xe phế liệu gần khu dân cư gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe cộng đồng, môi trường và thẩm mỹ.

Vào thập niên 80, một thí nghiệm đã thả 25.000 lốp xe xuống biển Địa Trung Hải gần Pháp nhằm tạo ra khu bảo tồn sinh vật biển Tuy nhiên, khu bảo tồn này hiện đang bị dọn dẹp vì phát hiện rằng nó không chỉ không bảo vệ môi trường mà còn gây ô nhiễm cho vùng biển.

1.2.2 Những vấn đề phát sinh đối với lốp phế liệu

Tái chế cao su, đặc biệt là lốp xe, đã trở thành một hoạt động quan trọng kể từ khi EU ban hành luật cấm vứt bỏ lốp xe tại các bãi chôn lấp vào năm 2003 Đến năm 2006, quy định này được mở rộng để cấm cả lốp xe vụn, nhằm ngăn chặn những vấn đề nghiêm trọng do khí mê-tan gây ra, có thể làm lún đất và gây mất ổn định cho bãi chôn lấp Việc này không chỉ ảnh hưởng đến an toàn đất đai mà còn tiềm ẩn nguy cơ từ các hóa chất có trong cao su, có thể gây hại cho môi trường trong tương lai.

Sáu khía cạnh của vấn đề lốp xe được liệt kê dưới đây:

+ Lốp xe là nơi sinh sản của muỗi Bên cạnh những phiền toái chính là muỗi đốt, muỗi có thể lây lan một số bệnh nghiêm trọng

Việc đổ lốp xe không kiểm soát gây mất thẩm mỹ và tiềm ẩn nguy cơ hỏa hoạn, với các đám cháy tại bãi chứa lốp kéo dài nhiều tháng, tạo ra khói và cặn dầu độc hại Để giảm thiểu tác động đến môi trường và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, cần tái chế lốp xe thành các sản phẩm sử dụng được, vì các biện pháp xử lý hiện tại không đủ hiệu quả Lốp thải cần được xử lý đúng cách, nhưng khi chi phí cho việc thải bỏ hợp pháp gia tăng, nhiều công ty bắt đầu thực hiện việc này không đúng tiêu chuẩn Chi phí tiêu hủy lốp xe đã liên tục tăng trong 20 năm qua và xu hướng này có thể tiếp tục khi không gian bãi rác ngày càng hạn chế.

Lốp xe là một vấn đề lớn tại các bãi rác, chiếm nhiều không gian và thường bị cấm chôn lấp hoặc phải trả phí thu gom cao hơn so với các loại rác thải khác, ngay cả khi được xử lý cẩn thận Trong khi đó, lốp vụn chiếm ít không gian hơn, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường.

1.2.3 Hiện trạng tái chế lốp xe

Khi ngành công nghiệp sản xuất lốp xe phát triển sẽ kéo theo những thực trạng sau đây:

+ Người ta ước tính rằng ít hơn 7% trong số 242 triệu lốp xe bị loại bỏ vào năm

Khoảng 11% lốp xe phế liệu được tái chế thành sản phẩm mới và 11% được chuyển đổi thành năng lượng Tuy nhiên, hơn 77% lốp xe, tương đương 188 triệu chiếc mỗi năm, đã bị chôn lấp, dự trữ hoặc bán phá giá bất hợp pháp, trong khi 5% còn lại được xuất khẩu Dòng chảy của lốp xe phế liệu được minh họa trong Hình 1.3.

Một nghiên cứu năm 2017 của Pieter Jan Kole tại Đại học Mở Hà Lan cho thấy lốp xe chiếm tới 10% tổng lượng chất thải vi nhựa trong các đại dương toàn cầu, trong khi một báo cáo cùng năm của Liên minh Bảo tồn thiên nhiên quốc tế ước tính con số này lên đến 28%.

Theo nghiên cứu mới nhất từ Emissions Analytics, ô nhiễm do mòn lốp xe có thể nghiêm trọng hơn 1.000 lần so với ô nhiễm khí thải từ động cơ Nhiều người thường chỉ chú ý đến khí thải từ xe hơi, nhưng trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô chuyển hướng sang xe điện và áp dụng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt hơn cho động cơ xăng/dầu, việc chú ý đến ô nhiễm từ lốp xe trở nên ngày càng quan trọng.

Theo khảo sát thực tế, một phần lốp xe phế thải được tái sử dụng hoặc chế biến thành hạt cao su cho sân bóng đá Phần còn lại được vận chuyển đến bãi chứa để kiểm soát lượng lốp phế thải, sau đó được sử dụng làm nhiên liệu đốt, tái chế thành sản phẩm cho thiết bị sân chơi, hoặc xuất khẩu cho các nhà máy nhiệt phân Ngoài ra, một số lốp phế thải vẫn có thể được thiết kế lại để bán với giá thấp hơn.

Hình 1 3 Sơ đồ thể hiện điểm đến ước tính của lốp xe phế liệu [6]

Vận chuyển Dùng làm lốp đắp lại

Kiểm kê lốp phế thải

Kho dự trữ Xuất khẩu

Bán phá giá Đốt cháy:

4 Nhà máy giấy và bột giấy Ứng dụng của lốp phế thải:

1 Đá ngầm và đê chắn sóng

4 Rào cản va chạm đường cao tốc

Sản phẩm lốp phế thải qua gia công:

1 Sản phẩm cao su được gia công

2 Vụn cao su cho vỉa hè

4 Thay thế sỏi trong sân

Giải pháp xử lí lốp phế thải

Có bốn loại hoạt động và quy trình tái chế chính đối với cao su phế thải và các sản phẩm cao phân tử khác, đặc biệt là nhựa Loại đầu tiên là tái chế sơ cấp, trong đó vật liệu được chế biến lại thành sản phẩm có các đặc tính tương tự hoặc có thể so sánh với sản phẩm ban đầu, như việc đắp lại lốp hoặc tái sử dụng lốp.

Vật liệu tái chế thứ cấp được sử dụng để sản xuất các sản phẩm có tính chất tương tự hoặc có thể so sánh với vật liệu ban đầu Những sản phẩm này bao gồm thiết bị sân chơi, giải pháp kiểm soát xói mòn, rào cản va chạm trên đường cao tốc, thắt lưng, miếng đệm, đế giày, vật liệu cách điện và phụ gia cho nhựa đường.

Cấp ba trong quy trình tái chế là việc giảm vật liệu hoặc sản phẩm thải thành các đơn vị hóa học nhỏ, cụ thể là phân tử Quá trình này cho phép tái chế thành vật liệu và sản phẩm mới thông qua các phương pháp như tái polyme hóa, nhiệt phân thành dầu và muội than.

Cấp bốn liên quan đến việc thu hồi năng lượng từ vật liệu hoặc sản phẩm phế thải thông qua các phương pháp như đốt hoặc sử dụng nhiên liệu có nguồn gốc từ quá trình nhiệt phân Ví dụ, năng lượng có thể được tái sử dụng làm nhiên liệu đốt cho các nhà máy điện hoặc lò nung xi măng.

Rào cản đối với việc tái chế lốp xe phế liệu

Rào cản đối với việc tái chế lốp phế liệu có thể được phân thành hai loại chính - kinh tế và không kinh tế

Rào cản kinh tế trong ngành tái chế thường xuất phát từ chi phí cao và doanh thu hạn chế, dẫn đến việc không sinh lợi Các nhà tái chế chỉ sẵn sàng đầu tư thời gian và vốn khi có tỷ suất sinh lợi đủ lớn để bù đắp cho những khó khăn gặp phải.

Rào cản không kinh tế bao gồm những hạn chế liên quan đến việc sử dụng sản phẩm, như thiếu thông tin kỹ thuật và lo ngại về chất lượng Ngoài ra, còn có sự quan ngại từ phía người tiêu dùng, các yêu cầu về sức khỏe và an toàn trong sản xuất, sự thiếu hụt nguyên liệu phù hợp, các vấn đề môi trường, và các quy định pháp luật.

Hầu hết công nghệ hiện có để giảm thiểu lốp xe phế liệu gặp phải rào cản kinh tế và phi kinh tế, khó tách biệt Việc sử dụng lốp ô tô đã qua sử dụng bị hạn chế bởi giá lốp mới cạnh tranh, đồng thời người tiêu dùng cũng lo ngại về độ an toàn và độ tin cậy của sản phẩm.

Cuối cùng, giống như tất cả các hoạt động tái chế khác, việc tái chế cao su đối mặt với nhiều thách thức Để vượt qua những khó khăn này, cần phát triển các quy trình tái chế lý tưởng với những thuộc tính tối ưu.

+ • Hoạt động hiệu quả với chi phí vận hành tương đối thấp

+ • Chi phí bảo trì tương đối thấp

+ • Có khả năng tạo ra sản phẩm chất lượng cao một cách nhất quán

+ • Thiết kế linh hoạt về tỷ lệ đầu ra

+ • Vốn đầu tư hợp lý

+ • Thân thiện với môi trường

+ • Đáp ứng tất cả các yêu cầu về sức khỏe và an toàn

+ • Cạnh tranh kinh tế với các quy trình và hệ thống hiện có

+ • Mạnh mẽ trong việc đáp ứng các yêu cầu thay đổi của thị trường

Lí do thiết kế khóa luận

Việc xử lý lốp xe phế thải là cần thiết để giảm ô nhiễm môi trường và tận dụng lợi ích từ tái chế Do đó, tôi đã chọn đề tài thiết kế nhà máy tái chế lốp xe phế thải nhằm tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế Quy trình sản xuất được thiết kế theo công nghệ giảm kích thước lốp, cho ra sản phẩm là vụn cao su chưa khử lưu hóa và vụn cao su đã khử lưu hóa.

Lựa chọn vị trí đặt nhà máy

1.6.1 Nguyên tắc chọn vị trí đặt nhà máy

Việc lựa chọn vị trí đặt nhà máy là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất, chi phí sản xuất và sự bền vững trong hoạt động của nhà máy Để đảm bảo sản xuất diễn ra ổn định, cần xem xét kỹ lưỡng các yếu tố liên quan đến vị trí.

Chọn vị trí đặt nhà máy cần đảm bảo địa hình phù hợp với hoạt động sản xuất và điều kiện tự nhiên như thời tiết, thủy văn Đồng thời, nguồn nhân lực tại địa điểm đó phải đáp ứng nhu cầu sản xuất Địa điểm xây dựng cũng phải hỗ trợ cho hoạt động sản xuất bền vững, nằm gần nguồn cung ứng nguyên liệu và thuận lợi cho việc tiêu thụ sản phẩm.

Khi lựa chọn vị trí trong khu công nghiệp, doanh nghiệp sẽ tận dụng được lợi ích từ việc tiết kiệm cơ sở hạ tầng và nhận các ưu đãi từ nhà nước Điều này không chỉ giúp giảm vốn đầu tư ban đầu mà còn đảm bảo khoảng cách an toàn với khu dân cư.

Lựa chọn địa điểm có giao thông thuận lợi, tạo điều kiện vận chuyển dễ dàng

Vị trí xung quanh nhà máy phải bảo đảm thông thoáng, thuận lợi cho việc tiếp nhận hàng hóa, xây dựng, sửa chữa thiết bị trong nhà máy

Nắm rõ điều kiện khí hậu, các nguồn cung cần cho sản xuất ngoài nguyên liệu như: nhà máy cung cấp điện công nghiệp,

Chọn KCN Hiệp Phước-TP.HCM làm nơi xây dựng nhà máy

Hình 1 4 Bản đồ khu công nghiệp Hiệp Phước [10]

Vị trí đặt nhà máy cần được lựa chọn sao cho thuận lợi cho việc tiếp cận nguồn nguyên liệu, tiêu thụ sản phẩm và vận chuyển hàng hóa.

Hình 1 5 Vị trí đặt nhà máy [11]

Dưới đây là những thông tin cần thiết về KCN Hiệp Phước:

 Hạ tầng - tiện ích: Khu Công Nghiệp Hiệp Phước được thiết kế đặc biệt cho các ngành Công nghiệp nặng với đầy đủ các tiện ích sau:

+ Đảm bảo các tiêu chuẩn quốc tế về hạ tầng

+ Hệ thống giao thông nội bộ bao gồm đường chính, đường phụ, đáp ứng nhu cầu di chuyển của khách bộ hành và hàng hóa

+ Hệ thống cung cấp nước sạch kết nối trực tiếp với hệ thống của TP HCM, cung cấp

+ Được trang bị một bến cảng 25.000 ĐVVT

+ Nối với nội thành bằng đường liên tỉnh 15 và đường 39 Khi trục giao thông Bắc Nam hoàn thành, KCN Hiệp Phước sẽ được kết nối với đường Xuyên Á

+ Kết nối trực tiếp với hệ thống đường thủy nội bộ miền Nam và các cảng quan trọng + Cách sân bay Tân Sơn Nhất 25 km [12]

1.6.2 Tổng quát về khu công nghiệp Hiệp Phước

Bảng 1 1 Thông tin giới thiệu tổng quát [13]

Tên Khu công nghiệp/Khu chế xuất Khu công nghiệp Hiệp Phước Địa điểm (đường, phường/xã, quận/huyện, thành phố)

Khu B, Đường số 1, KCN Hiệp Phước,

Huyện Nhà Bè, TP HCM Tổng diện tích đất khu công nghiệp (ha) 2.000 ha

Vị trí Tên sân bay gần nhất

21 km Tên cảng biển gần nhất

Khoảng cách (km) Các cảng khác – Khoảng cách (km)

1 km Cảng Sài Gòn Hiệp Phước - 3 km

Cách trung tâm Thành phố 15 km

Chi phí đầu tư và hoạt động Giá thuê đất (VNĐ)

Thời gian thuê Diện tích thuê tối thiểu (m 2 )

41 năm 5.000 m 2 Giá thuê nhà xưởng/văn phòng (VNĐ) 113.750

Phí duy tu tái tạo cơ sở hạ tầng (VNĐ) 14.560

Giá cung cấp điện (VNĐ/Kwh)

Giờ cao điểm (VNĐ/Kwh)

Giờ bình thường (VNĐ/Kwh)

Giờ thấp điểm (VNĐ/Kwh)

902 Giá cung cấp nước sản xuất (VNĐ/m 3 ) 9.600 (sản xuất) – 16.900 (dịch vụ)

Phí xử lý nước thải (VNĐ/m 3 ) 7.280

CÔNG NGHỆ XỬ LÍ LỐP XE PHẾ THẢI

Công nghệ xử lí

Các giải pháp được trình bày trong hình 1.3 thường phụ thuộc vào điều kiện tài chính khác nhau, tuy nhiên chỉ một số ít trong số đó thực sự đem lại hiệu quả kinh tế.

Trong lĩnh vực tái chế lốp phế thải, công nghệ nghiền cơ học được sử dụng phổ biến, nơi các lốp phế thải được xử lý qua các thiết bị cắt và nghiền Quá trình này tạo ra các vụn cao su với kích thước khác nhau, bao gồm 50x50 mm, 100x100 mm và 150x150 mm.

Nghiền môi trường là công nghệ sử dụng không khí hoặc tia nước kết hợp với động năng của máy mài để tạo ra sản phẩm có khả năng tương hợp tốt như chất độn Trong khi đó, nghiền đông lạnh áp dụng nitơ lỏng để biến lốp phế thải thành vật liệu giòn, sau đó nghiền bằng máy nghiền búa, giúp sản xuất nhanh với năng lượng tiêu thụ thấp, nhưng làm giảm khả năng liên kết vật lý do bề mặt trơn nhẵn và diện tích bề mặt thấp.

Quá trình nghiền dung dịch vẫn tuân theo nguyên tắc giống như các công nghệ khác, trong đó nguyên liệu được trương nở trong dung môi, thường là axit béo Sau đó, nguyên liệu này sẽ được ép qua lưới mịn hoặc trải qua quá trình nghiền thông thường để đạt được độ mịn cần thiết.

Phương pháp nghiền bằng ozon (cracking ozon) sử dụng nồng độ ozon cao để xử lý các hạt lốp thải, sau đó tiến hành nghiền cơ học để thu được bột mịn Trong khi đó, phương pháp nghiền biến dạng đàn hồi (EDG) áp dụng nguyên tắc của máy trộn banbury với lực cắt cao, chủ yếu cho các loại cao su có độ đàn hồi cao như cao su isoprene, cao su butyl và cao su siloxane Năng lượng đàn hồi được tích trữ và giải phóng qua quá trình biến dạng cắt, giúp làm đứt gãy vật liệu mà tiêu tốn năng lượng rất ít, chỉ bằng một phần ba so với phương pháp nghiền thông thường.

2.1.2 Khử lưu hóa cao su (Devulcanization rubber)

Trong quá trình nghiền cao su, mục tiêu chính là phá vỡ các hạt để thu được cao su vụn cho các công đoạn chế biến tiếp theo Giai đoạn tiếp theo là phá vỡ các liên kết hóa học, chủ yếu là liên kết lưu huỳnh, thông qua quá trình phân hủy (Devulcanize) Việc kết hợp cao su vào hỗn hợp polyme thường không hiệu quả do sự hiện diện của mạng lưới liên kết ngang lưu huỳnh, dẫn đến khả năng tương thích kém, cấu trúc yếu và giảm chất lượng sản phẩm cuối cùng Do đó, quá trình phân hủy các liên kết này là cần thiết.

Sự phân hủy lưu huỳnh có thể được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau như hóa học, siêu âm, vi sóng, sinh học và các kỹ thuật khác.

Phương pháp khử lưu hóa cao su phế thải ban đầu sử dụng hóa chất để cải tạo, tuy nhiên, các quá trình như nghiền hai cuộn hoặc sử dụng sóng siêu âm không phân biệt được giữa việc phá vỡ liên kết chéo và liên kết cacbon-cacbon, dẫn đến chất lượng cao su thu hồi kém Các hóa chất như diallyl disulfide và diphenyl disulfide có thể được sử dụng để sản xuất cao su đã lưu hóa, nhưng việc sử dụng dung môi độc hại như toluen và benzen gây ra vấn đề môi trường nghiêm trọng và thách thức trong việc thu hồi Thay vào đó, CO2 siêu tới hạn là một lựa chọn xanh, không độc, dễ dàng loại bỏ và rẻ hơn, có khả năng làm phồng cao su và khuếch tán hóa chất phân cắt, đồng thời có thể đạt được quá trình khử lưu hóa qua oxy hóa có kiểm soát khung carbon của cao su, tạo thành nhóm COOH và NO2.

2.1.2.2 Khử lưu hóa bằng sóng siêu âm (Ultrasonic Devulcanization)

Rung động siêu âm tạo ra mật độ năng lượng cục bộ đủ mạnh để phá vỡ các liên kết chéo S-S và C-S, tạo ra khoảng trống xung quanh các tạp chất hoặc khoảng trống trong cao su đã được đóng rắn Điều này cho thấy rằng năng lượng liên kết của cao su có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như rung động siêu âm.

C – C ở vị trí cao hơn so với liên kết S – S và C – S, dẫn đến sự xuất hiện của phân cắt trong xương sống chính của cao su rất ít Phương pháp hấp thụ siêu âm cho thấy sự suy giảm và mất mát đặc tính cơ học là tối thiểu Đây là một quá trình liên tục, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp, nhờ vào việc thiết bị siêu âm được gắn trong đường dẫn đùn.

Quá trình phân hủy siêu âm không sử dụng hóa chất, giúp tạo ra một quy trình sạch và thân thiện với môi trường Sự sắp xếp và định vị thiết bị siêu âm có thể thay đổi trong đường dẫn của máy đùn Các thông số quan trọng trong phương pháp này bao gồm nhiệt độ và biên độ sóng siêu âm, ảnh hưởng đến kích thước hạt, cùng với áp suất khuôn trong máy đùn trục vít đôi.

2.1.2.3 Phương pháp khử lưu hóa bằng vi sóng (Microwave Devulcanization Method)

Trong quá trình cracking vi sóng, năng lượng điện từ được sử dụng để phá vỡ các liên kết chéo của lưu huỳnh-lưu huỳnh (S – S) và cacbon-lưu huỳnh (C – S) trong cao su nhằm khôi phục cấu trúc của nó Phương pháp này cho phép xử lý nhanh chóng một lượng lớn vật liệu trong lò vi sóng, với khả năng điều chỉnh nguồn điện và thời gian để đạt lượng cracking mong muốn Cao su được tiếp xúc với năng lượng vi sóng ở tần số cụ thể để phân cắt các liên kết cacbon-cacbon, đặc biệt hiệu quả với cao su có nhóm phân cực Đối với cao su không phân cực như cao su styren-butadien (SBR), có thể kết hợp với chất độn dẫn điện như muội than để thực hiện khử lưu hóa Phương pháp vi sóng giúp tránh quá trình khử trùng hợp cao su, giữ cho các tính chất vật lý của sản phẩm cuối gần như tương đương với sản phẩm lưu hóa ban đầu Năng lượng điện từ được chuyển đổi thành nhiệt năng, đạt nhiệt độ từ 260–350 °C khi sử dụng tần số 300 mHz.

Tần số 300 GHz thường được áp dụng trong phương pháp vi sóng, cho phép đạt hiệu suất tổng hợp vi sóng cao hơn thông qua quá trình đốt ở nhiệt độ và áp suất cao Quá trình này cung cấp năng lượng nhiệt một cách nhanh chóng và đồng đều cho cao su.

2.1.2.4 Kỹ thuật khử lưu hóa sinh học (Biological Devulcanization Technique)

Quá trình thiêu đốt thông thường gây ra tác động tiêu cực đến môi trường, với việc phát thải CO2 và các sản phẩm phụ nguy hiểm như SOx, góp phần vào sự ấm lên toàn cầu Trong số các phương pháp khử lưu hóa, quá trình sinh học nổi bật như một giải pháp thân thiện với môi trường.

Quy trình phân hủy cao su bằng vi sinh vật là một phương pháp thân thiện với môi trường, sử dụng ít năng lượng Vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh và khử lưu huỳnh được áp dụng để phân hủy các liên kết lưu huỳnh trong cao su lưu hóa, mặc dù cao su này có khả năng chống lại sự tấn công của vi khuẩn Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các loại vi sinh vật khác nhau có thể ảnh hưởng đến cơ chế phân cắt Cần thiết phải có lò phản ứng sinh học với kiểm soát nhiệt độ, nơi bột cao su nghiền mịn được trộn với môi trường chứa vi khuẩn thích hợp Thời gian ủ có thể dao động từ mười ngày đến vài trăm ngày, tùy thuộc vào loại vi khuẩn sử dụng Sau khi hoàn tất quá trình, vật liệu cao su mới hình thành cần được rửa sạch để loại bỏ vi sinh vật còn sót lại.

Chọn công nghệ

Trong bối cảnh hiện nay, công nghệ đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả kinh doanh, bên cạnh yếu tố nhân lực Khả năng áp dụng công nghệ quyết định sức cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường Do đó, việc lựa chọn công nghệ cần dựa trên sự phù hợp với nhu cầu thị trường và năng lực của doanh nghiệp Nghiền cơ học là một công nghệ ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng và nhiên liệu đốt Bên cạnh đó, công nghệ khử lưu hóa hóa học kết hợp dòng CO2 siêu tới hạn hứa hẹn thúc đẩy kinh tế tuần hoàn, giải quyết các thách thức toàn cầu như biến đổi khí hậu và ô nhiễm Kinh tế tuần hoàn tập trung vào việc tái sử dụng, chia sẻ và tái chế nhằm giảm thiểu tài nguyên đầu vào và chất thải, từ đó nâng cao năng suất và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm và cơ sở hạ tầng Cách tiếp cận này trái ngược với mô hình kinh tế truyền thống.

Nhà máy tái chế lốp xe phế thải sẽ được thiết kế dựa trên hai công nghệ chính: nghiền cơ học và khử lưu hóa hóa học, kết hợp với dòng CO2 siêu tới hạn.

Quy trình công nghệ - thuyết minh quy trình

Hình 2 3 Quy trình công nghệ

Bước 1: Thu gom và phân loại lốp xe phế thải

Các loại lốp xe tải sẽ được thu mua từ các xưởng phế liệu lớn và công ty vận tải Sau khi thu gom, chúng sẽ được chuyển về kho nguyên liệu, nơi các sản phẩm phế thải sẽ được kiểm tra và loại bỏ những nguyên liệu không phải cao su Những nguyên liệu đạt tiêu chuẩn sẽ được sắp xếp theo từng loại và kích cỡ, giúp dễ dàng vận chuyển trong quá trình tái chế.

Trong quá trình sử dụng và vận chuyển, lốp xe thường bị dính tạp chất không mong muốn Do đó, việc làm sạch lốp bằng nước trước khi xử lý là rất cần thiết.

Lốp sau khi làm sạch được đưa vào máy tách sợi nhằm tách sợi thép ra khỏi cao su Phần thép được tách ra có thể tái sử dụng

Sử dụng máy nghiền thô sơ bộ, lốp xe được nghiền thành những mảnh vụn có kích thước khoảng 3-10 cm Công đoạn này là bước đầu tiên trong quá trình tái chế lốp xe.

Bước tiếp theo trong quy trình tái chế lốp xe là nghiền các mảnh vụn thành dạng hạt Cấu trúc lốp xe thường chứa sợi thép hoặc sợi poly, cần được loại bỏ để tăng cường khả năng chịu tải Do đó, hệ thống từ được sử dụng để hút các mảnh kim loại ra khỏi hạt cao su.

Sản phẩm sau quá trình nghiền 2 được đưa vào cyclo để tách sợi thông qua hiệu ứng ly tâm

Sau khi tách thép và sợi ra khỏi cao su, kích thước của cao su đạt khoảng 10-30 mm Để tiến hành công đoạn xử lý hóa học, cần nghiền cao su thành bột mịn nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phối trộn.

Quá trình trộn hóa chất và cắt mạch lưu huỳnh sẽ diễn ra dễ dàng hơn khi sử dụng máy nghiền để nghiền cao su thành bột mịn với kích thước khoảng 30-500 mesh Sau khi hoàn tất việc nghiền, nguyên liệu sẽ được chuyển sang giai đoạn trộn qua băng chuyền hoặc tiếp tục đến giai đoạn sàng lọc.

Bước 8: Giai đoạn sàng lọc

Sau khi quá trình nghiền mịn hoàn tất, bước tiếp theo là sàng lọc để phân loại bột cao su theo kích thước Bột cao su được đưa vào máy sàng rung, nơi có các lớp lưới kim loại được sắp xếp từ kích thước lỗ lớn hơn ở phía trên đến kích thước nhỏ hơn ở phía dưới Khi máy hoạt động, các tấm lưới kim loại di chuyển qua lại, cho phép các hạt cao su nhỏ hơn rơi xuống dưới trong khi các hạt lớn hơn vẫn giữ lại ở trên.

Bước 9: Giải lưu hoá (devulcanization)

Sau khi nguyên liệu được nghiền mịn, chúng sẽ được đưa vào máy khử lưu hóa Tại đây, nguyên liệu sẽ được trộn đều với các hóa chất cần thiết cho quá trình khử lưu hóa, diễn ra dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất được kiểm soát.

Bước 10: Làm nguội và kiểm tra

Bước này giúp ổn định các mảnh kết tụ, và chúng ta sẽ tiến hành kiểm tra chất lượng Nếu không đạt yêu cầu, nguyên liệu sẽ được đưa trở lại máy giải lưu hóa để tiếp tục quá trình này.

Sau khi làm nguội cao su xuống dưới 60℃, cao su được cân đủ trọng lượng 35kg hoặc 111kg Sau đó, cao su được đưa vào máy ép bành, đóng gói và vận chuyển lên kệ trong kho thành phẩm.

Những khối cao su đã được đóng bành sẽ được chất lên pallet để vận chuyển về kho thành phẩm, nơi chúng có thể được sử dụng như một loại cao su mới hoàn toàn Việc lưu trữ cao su cần tuân thủ quy định, đảm bảo ở nhiệt độ phòng, tại những khu vực khô ráo, thoáng mát để tránh hư hỏng.

Trước khi đưa vào sản xuất, cần kiểm tra kỹ lưỡng chất lượng, trọng lượng và thời gian lưu trữ của nguyên liệu dưới ánh nắng trực tiếp Điều này giúp xác định tỷ lệ trộn hợp lý cho quá trình sản xuất.

THIẾT KẾ SẢN PHẨM - NGUYÊN LIỆU

Sản phẩm sau quá trình xử lí

3.1.1 Sản phẩm xử lí cơ học

Các phân khúc thị trường cao su vụn có yêu cầu kích thước và độ tinh khiết khác nhau Mỗi ứng dụng trong thị trường cao su vụn cụ thể đều cần kích thước hạt riêng biệt để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Bảng 3 1 Phạm vi kích thước lưới vụn trong từng loại thị trường [17]

Sản phẩm đúc và đùn 4 - 100 mesh Sửa đổi nhựa đường 16 - 40 mesh Lướt sóng thể thao 1/4 inch - 40 mesh

Hỗn hợp cao su và nhựa 10 - 40 mesh

Mặc dù ASTM International, trước đây là Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ, đã thiết lập các tiêu chuẩn cho các kích thước khác nhau của cao su vụn như 30 mesh hoặc 80 mesh, nhưng các nhà sản xuất cao su vụn cần kiến thức chi tiết hơn về phân bố kích thước hạt, không chỉ kích thước tối đa Để đạt được điều này, việc áp dụng một số phương pháp xác định kích thước hạt là rất cần thiết.

Phân tích rây là kỹ thuật phổ biến nhất để xác định kích thước hạt, bao gồm việc lắc và gõ mẫu cao su vụn qua các sàng thử nghiệm trong thời gian xác định Kết quả được tính bằng tỷ lệ phần trăm mẫu giữ lại trên mỗi sàng, và quy trình phân tích sàng theo phương pháp Rotap được khuyến nghị trong tiêu chuẩn ASTM.

3.1.2 Sản phẩm xử lí hóa học

Sản phẩm cao su sau khi đạt kích thước tiêu chuẩn từ 30-500 mesh sẽ trải qua quá trình xử lý hóa học để cắt cầu nối lưu hóa Sự hỗ trợ của Carbon dioxide siêu tới hạn không chỉ giúp tăng tốc quá trình cắt cầu nối lưu hóa mà còn cải thiện khả năng khuếch tán Diphenyl disulfide vào vật liệu, mang lại hiệu quả nhanh chóng và đồng nhất.

Quá trình khử lưu hóa của sản phẩm lưu hóa từ lốp xe tải dựa trên NR, là một sản phẩm

NR chứa đầy CB đã được nghiên cứu như một ứng dụng thực tế cho phương pháp phân hủy trong scCO2 Sản phẩm lưu hóa lốp xe tải dựa trên NR bao gồm cao su butadien (BR), dầu thơm và chất chống oxy hóa Cao su đã khử lưu hóa được trộn với cao su nguyên chất theo các công thức TT-re20, TT-re40 và TT-re60, sau đó được lưu hóa lại để tạo thành cao su tái chế Các đặc tính kéo của cao su tái chế từ cao su nguyên sinh và cao su lốp xe tải đã được phân hóa cho thấy không có sự suy giảm đặc tính kéo ở TT-re20 Ứng suất ở độ giãn dài 100% (M100) của TT-re40 và TT-re60 cao hơn đáng kể so với sản phẩm lưu hóa ban đầu, với M100 của TT-re40 tăng 28% Độ cứng của tất cả các mẫu cao su tái chế cũng cao hơn so với độ cứng của sản phẩm lưu hóa ban đầu.

Bảng 3.2 trình bày công thức lưu hóa cao su tái chế và cao su tự nhiên, so sánh tỷ lệ phần trăm khối lượng giữa cao su thiên nhiên và cao su đã khử lưu hóa.

Thành phần Ini-TT TT-re20 TT-re40 TT-re60

Cao su đã khử lưu hóa 0 20 40 60

High abrasion furnace carbon black 70 63 56 49

Sulfur 1,5 1,5 1,5 1,5 a Đường cong ứng suất-biến dạng b Ảnh hưởng lượng cao su tái chế lên Tb, Eb, M300 Trong đó:

Tb: độ bền kéo khi đứt;

Eb: Độ dãn dài khi đứt

Hình 3 1 Đặc tính kéo của cao su đã lưu hóa được tái chế từ cao su nguyên sinh và cao su lốp xe tải đã lưu hóa [18]

Lưu huỳnh dư trong cao su lốp đã được khử lưu hóa hoạt động như một tác nhân liên kết ngang trong các hợp chất tái chế Độ bền kéo khi đứt (Tb) của cao su tái chế giảm nhẹ khi hàm lượng cao su lốp khử lưu hóa tăng lên, chủ yếu do thành phần trọng lượng phân tử thấp trong cao su đã lưu hóa Sự giảm Tb này được cho là do thay đổi cấu trúc polyme trong quá trình phân hủy, mặc dù theo báo cáo của Y Ikeda, khoảng 90% độ bền kéo ban đầu vẫn được giữ lại.

Dòng sản phẩm sản xuất

Theo hoạch định, nhà máy sẽ có các dòng sản phẩm theo hai phương pháp như trên được tóm tắt dưới bảng sau:

Bảng 3 3 Thống kế các dòng sản phẩm của nhà máy

Thông số đánh giá Quy cách

Sản lượng ước lượng (% khối lượng)

24.5Mpa -Modul giãn dài:4Mpa

- Độ giãn dài tại điểm đứt: 400%

Không có tiêu chuẩn chung cho việc xử lý cao su vụn, vì mỗi nhà sản xuất đều phát triển hệ thống xử lý riêng biệt Họ đã điều chỉnh và cải tiến các quy trình này để phù hợp với nhu cầu cụ thể của mình.

31 số kỹ thuật hoặc yêu cầu của sản phẩm cuối cùng của khách hàng Do đó, chất lượng cao su vụn thay đổi tùy theo hoạt động [17]

Mặc dù có sự thay đổi trong ngành, các yêu cầu chính đối với cao su vụn đã trở thành tiêu chí quan trọng để xác định chất lượng sản phẩm Cao su vụn chất lượng cao thường có hàm lượng chất xơ thấp dưới 0,5% tổng trọng lượng, hàm lượng kim loại thấp dưới 0,1% và tính nhất quán cao Mức độ ẩm tối đa cho phép là khoảng 1% trọng lượng, vì hàm lượng ẩm cao có thể hạn chế khả năng sử dụng cao su vụn trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong sản xuất sản phẩm đúc và ép đùn Ngoài ra, nhiệt độ quá cao trong quá trình chế biến cũng có thể dẫn đến sự phân hủy của cao su.

Các nhà chế biến cao su vụn hiện nay đã áp dụng tiêu chuẩn "sạch" nhằm đảm bảo chất lượng cao và sạch cho sản phẩm Quy trình này bao gồm việc đánh giá nguyên liệu đầu vào và sử dụng các thiết bị như thiết bị tách từ, thiết bị tách tỷ trọng và sàng lắc để loại bỏ các chất gây ô nhiễm Đồng thời, quá trình này cũng giúp phân loại cao su vụn theo kích thước phù hợp với từng thị trường khác nhau.

Có một số tiêu chuẩn ASTM áp dụng cho cao su vụn:

Tiêu chuẩn ASTM D5603 phân loại vật liệu tổng hợp cao su, đặc biệt là hạt lưu hóa tái chế, dựa trên kích thước hạt tối đa, sự phân bố kích thước và loại vật liệu mẹ Các nguồn vật liệu bao gồm toàn bộ lốp xe, vỏ lốp, và các thành phần như đệm từ gai lốp, vai và hông, cùng với cao su không phải lốp.

Tiêu chuẩn ASTM D5644 quy định phương pháp thử nghiệm để xác định sự phân bố kích thước hạt của cao su hạt Vulcanizate tái chế Phương pháp này sử dụng máy rây cơ học nhằm xác định kích thước hạt và phân bố kích thước hạt cho cao su vụn, kèm theo các chi tiết thực nghiệm cụ thể Kích thước hạt và sự phân bố của nó ảnh hưởng đến việc xử lý, chế biến và các đặc tính của cao su tái chế, do đó, các phương pháp phân tích này là công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp tái chế cao su.

3.2.2 Quy cách bao gói/ đóng bành/ bảo quản sản phẩm cao su

➢ Đối với sản phẩm cao su dạng hạt

Sản phẩm được đóng gói trong bao 25kg hoặc theo yêu cầu của khách hàng Chúng tôi sử dụng bao bì PP dệt có độ bền cao, khả năng chịu va đập tốt, đảm bảo không bị vỡ hoặc bung trong quá trình đóng gói và vận chuyển.

Bao bì PP dệt có kích thước: 74×50 (cm)

➢ Đối với sản phẩm cao su dạng bành

Với Cao su bành 33,333kg, 35kg được ép thành bành hình khối chữ nhật, kích thước quy định như sau :

Với cao su bành 111,111kg, kích thước phụ thuộc theo yêu cầu của khách hàng, nhưng kích thước thông thường như sau:

Bành cao su được bọc bằng bao nhựa LDPE (polyethylene nhiệt độ nóng chảy không quá 109 0 C) có kích thước như sau :

Loại bao nhựa và chiều dày có thể thay đổi theo yêu cầu của khách hàng [19]

➢ Đối với điều kiện kho bào quản

+ Kho bảo quản phải sạch sẽ, thoáng, không bị ẩm ướt, nền kho phải bằng phẳng + Nhiệt độ trong kho không quá 40 o C

+ Trong kho phải trang bị phương tiện phòng cháy, chữa cháy theo đúng quy định nhà nước

+ Cửa kho ở khu vực xuất hàng phải có mái che mưa và đủ rộng để xếp hàng lên xe vận chuyển.

Nguyên liệu

3.3.1 Lốp xe đã qua sử dụng

Quá trình tái chế sử dụng lốp xe tải đã qua sử dụng, được phân loại theo kích cỡ tại các xưởng phế liệu và garage lớn Nguồn lốp phế thải dồi dào tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối và thiết lập mối quan hệ kinh doanh.

Cao su lốp xe chủ yếu được làm từ polyme tổng hợp styren-butadien, kết hợp với muội than và các hợp chất độc hại như chì, lưu huỳnh và kẽm Những thành phần này rất nguy hiểm nếu nuốt phải, và bụi từ lốp xe chứa các hạt hóa chất hữu cơ và vô cơ có kích thước nhỏ, dễ dàng xâm nhập sâu vào phổi Lốp ô tô tải thường chứa nhiều cao su tự nhiên hơn so với lốp ô tô chở khách, do chúng phải chịu áp lực cơ học lớn hơn, trong khi cao su tự nhiên có độ bền cao hơn.

Bảng 3 4 Thành phần lốp xe du lịch và xe tải [14]

Thành phần Lốp xe du lịch Lốp xe tải

Khối lượng trung bình ước tính cho một lốp xe mới 8,5 kg 65kg

3.3.2 Chất khử lưu hóa (Diphenyl disulfide)

Quá trình cắt mạch cao su diễn ra với sự tham gia của các tác nhân vô cơ hoặc hữu cơ, trong đó Diphenyl Disulfide được sử dụng tối ưu nhất Khi ở nhiệt độ cao, các hợp chất như Sulfide và Mercaptan phân huỷ, tạo ra các gốc tự do Những gốc tự do này tấn công vào các liên kết C-S và S-S trong mạch cao su, dẫn đến sự hình thành và kết hợp của các gốc tự do mới.

Nhiệt độ cao dẫn đến sự gia tăng các tác nhân phá hủy, làm suy giảm đáng kể tính chất cơ học của sản phẩm cao su.

Hình 3 2 Một số chất thường dùng để cắt mạch cao su [21]

Hợp chất hóa học (C6H5S)2 là một disulfua hữu cơ phổ biến trong tổng hợp hữu cơ, có dạng vật liệu kết tinh không màu Sự ô nhiễm nhẹ bởi thiophenol thường dẫn đến mùi khó chịu liên quan đến hợp chất này.

Hình 3 3 Cấu trúc Diphenyl disulfide

- Khối lượng phân tử: 218,33 g/mol

- Không hoà tan trong nước

- Có khả năng hoà tan trong các dung môi: ete dietyl, benzen, cacbon disulfua và THF

Hầu hết các quá trình khử lưu hóa hóa cơ học, như quy trình De Link (Sekhar và cộng sự, 1998) và quy trình Lev Gum (Goldshtein và Kopylov, 2002), sử dụng lực cắt cơ học kết hợp với các chất điều chỉnh hóa học Quá trình này thường được thực hiện trong một nhà máy hai cuộn ở điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh.

Quá trình diễn ra trên máy nghiền hai cuộn trong điều kiện có không khí dẫn đến việc giảm trọng lượng phân tử polyme, từ đó làm tăng độ dẻo của mẫu đã được phân hóa Sự gia tăng độ dẻo này còn được hỗ trợ bởi kéo liên kết ngang Điều này cho thấy rằng độ nhớt ban đầu của các mẫu phân hóa bằng cơ học có thể bị sai lệch khi xem xét hiệu quả của quá trình khử lưu hóa.

Trong nghiên cứu về quá trình khử lưu hóa cơ học, chất xúc tiến ZnO, chất làm mềm và chất peptit đã được sử dụng làm chất phân hủy Ngoài ra, các quy trình với nhiều tác nhân tiêu hóa khác cũng đã được phát triển Diphenyl disulfide là một trong những tác nhân phân hủy phổ biến Nhiều báo cáo đã ghi nhận việc sử dụng các loại đisunfua khác nhau trong nghiên cứu phân hủy (De et al., 1999; Jana và Das, 2005a, b) Cơ chế phân hủy được đề xuất thông qua trình tự bốn bước, như được minh họa trong Hình 3.4.

Diphenyl disulphide trải qua quá trình phân hủy nhiệt, tạo ra các gốc phản ứng Những gốc này sau đó tấn công các liên kết chéo, dẫn đến sự phân hủy thực sự của hợp chất.

Bước II liên quan đến việc phá vỡ các liên kết chéo lưu huỳnh dưới tác động của các gốc phản ứng Tiếp theo, Bước III hình thành các vị trí liên kết chéo hoạt động mới, đảm bảo rằng cao su sau khi khử lưu hóa có khả năng lưu hóa lại một cách hiệu quả.

Quá trình lưu hóa cao su tái sinh có thể được thực hiện bằng cách tuần hoàn lại đơn lẻ hoặc kết hợp với cao su tươi, tùy thuộc vào yêu cầu của sản phẩm.

Hình 3 4 Cơ chế khử lưu hóa [22]

3.3.3 CO 2 siêu tới hạn (ScCO 2 )

Trạng thái siêu tới hạn là trạng thái tổng hợp không có sự phân tách giữa pha lỏng và pha khí, đạt được khi chất ở nhiệt độ và áp suất vượt quá điểm tới hạn CO2 là một trong những chất lỏng siêu tới hạn dễ dàng chuyển đổi giữa các trạng thái lỏng, khí và siêu tới hạn.

Mặc dù CO2 là khí nhà kính chính do hoạt động của con người phát thải, nó còn được sử dụng trong công nghiệp ở trạng thái siêu tới hạn như một dung môi phản ứng, tác nhân thổi, và phương tiện vận chuyển để đưa vào các hoạt chất hoặc chiết xuất các thành phần độc hại.

CO2 siêu tới hạn được sử dụng làm dung môi trương nở cho các sản phẩm lưu hoá, hoạt động tương tự như toluen Với giá thành thấp, không cháy, không độc hại và thân thiện với môi trường, CO2 siêu tới hạn giúp trương phồng cao su và tạo điều kiện cho sự thẩm thấu Diphenyl disulfide vào pha nền liên kết chéo.

- Độ dẫn điện cao có lợi cho kỹ thuật hoá học

CO2 là một chất không đắt, không độc hại và không cháy, có tính chất hóa học trơ Điểm tới hạn của CO2 ở nhiệt độ 31℃ và áp suất 7.38 Mpa cho phép điều chỉnh các đặc tính vật lý trong một phạm vi rộng thông qua việc kiểm soát áp suất và nhiệt độ Chất lỏng siêu tới hạn CO2 có khả năng thâm nhập nhanh chóng vào một số loại polymer rắn.

Đơn pha chế

Các thành phần trong hỗn hợp giải trùng hợp cao su cần đạt tỉ lệ hợp lý để tối ưu hóa khả năng cắt mạch và đảm bảo hiệu quả kinh tế Hỗn hợp này được điều chỉnh với tỉ lệ phù hợp nhằm phát huy tối đa công dụng.

Bảng 3 5 Đơn pha chế cho giai đoạn cắt mạch cao su [18]

Thành phần Tỉ lệ (phr) Ghi chú

Bột cao su 100 Nguyên liệu chính

Diphenyl disulfide 15 Chất hoạt hoá cắt mạch

ScCO2 5 Dung môi trương nở

ScCO2 được ứng dụng trong việc trương nở cao su lưu hoá và tham gia vào một số phản ứng hóa học liên quan đến cao su tự nhiên cũng như nhiều loại cao su tổng hợp, như cao su isopren và cao su styrene butadiene.

Phương pháp đánh giá tỉ lệ khử lưu hóa

Để đánh giá hiệu suất của quá trình khử lưu hóa, chúng tôi đã tính toán mật độ liên kết ngang mạng của các mẫu đã phân hóa và cao su vụn ban đầu, dựa theo tiêu chuẩn ASTM D6814-02 Mật độ liên kết chéo được tính toán bằng phương trình Flory-Rehner.

Để bắt đầu, các thành phần có trọng lượng phân tử thấp cần được loại bỏ bằng phương pháp chiết axeton sử dụng thiết bị Soxhlet trong 16 giờ Sau đó, các mẫu phải được làm khô ở nhiệt độ 70 ± 2 °C trong tủ sấy không khí trong khoảng 16 ± 1 giờ Cuối cùng, các mẫu cần được làm nguội đến nhiệt độ phòng và được bảo quản trong bình hút ẩm.

Quá trình trương nở mẫu cao su được thực hiện bằng cách nhúng các mẫu đã sấy khô vào toluen trong 72 giờ, với việc làm mới toluen sau mỗi 24 giờ Sau khi hoàn tất, dung môi được cân trong bình đậy kín và sau đó mẫu được sấy khô ở 70 ± 2 °C qua đêm cho đến khi đạt khối lượng không đổi Mẫu khô sau đó được làm nguội đến nhiệt độ phòng và trọng lượng được ghi lại Để tính toán mật độ liên kết chéo, phương trình Flory-Rehner được áp dụng, trong đó các tham số như phần thể tích cao su, thông số tương tác giữa cao su và dung môi, thể tích mol của dung môi và mật độ liên kết ngang được sử dụng.

Phần thể tích cao su 𝑉 𝑟 được tính theo quan hệ sau:

Để tính thể tích riêng của cao su khô, công thức sử dụng là: V_r = (khối lượng cao su khô) / (khối lượng riêng của cao su khô + (khối lượng dung môi hấp thụ / khối lượng riêng của dung môi)).

Khối lượng riêng của mẫu cao su được xác định bằng máy đo khối lượng riêng điện tử EW-3000 SG từ Advanced Rubber Testing Technologies, đo trọng lượng cao su trong không khí và khi ngâm trong nước để tính mật độ Sau khi xác định mật độ liên kết chéo, phần trăm phân hủy có thể được tính toán theo công thức phù hợp.

Phần trăm devulcazation có thể được xác định bằng cách sử dụng công thức dưới đây:

Công nghệ CO 2 siêu tới hạn - Sản phẩm sau quá trình xử lí hóa học

Phương pháp nhiệt hóa trong máy đùn hiện đang áp dụng CO2 siêu tới hạn (ScCO2) như một giải pháp hiệu quả CO2 có đặc tính hóa học không hoạt động, không độc hại, không cháy và chi phí thấp, dễ dàng đạt được điểm tới hạn ở 31,1 ◦C và 7,38 MPa Hơn nữa, ScCO2 dư thừa trong cao su đã được phân hóa có thể được loại bỏ một cách dễ dàng.

Nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành phân hủy cao su lốp xe tải trong điều kiện CO2 siêu tới hạn, sử dụng diphenyl disulfide (DD) làm chất phân hủy Quy trình diễn ra ở nhiệt độ 180 ◦C và áp suất 15 MPa, với tỷ lệ cao su so với DD là 10% trọng lượng.

ScCO2 là một chất trương nở hiệu quả, với hệ số phân bố thuận lợi cho quá trình phân hủy DD Yếu tố hạn chế chính trong quá trình này là lượng DD chưa phản ứng trong GTR.

3.6.1 Ưu điểm của CO 2 siêu tới hạn (scCO 2 ) đối với quá trình phân hủy lưu huỳnh cao su liên kết ngang

Chất lỏng siêu tới hạn sở hữu các đặc tính hóa lý độc đáo, kết hợp giữa chất lỏng và chất khí, với độ nhớt thấp, độ khuếch tán cao và khả năng dẫn nhiệt tốt, mang lại lợi ích cho các quy trình kỹ thuật hóa học Đặc biệt, các thuộc tính vật lý của chúng có thể được điều chỉnh linh hoạt thông qua việc kiểm soát áp suất và nhiệt độ.

Chất lỏng siêu tới hạn (scCO2) có khả năng thấm nhanh qua các chất rắn polyme, trong đó cao su đã qua sử dụng có thể được phân hủy thành các hợp chất hydrocacbon trọng lượng phân tử thấp bằng cách đun nóng trên 300°C Việc sử dụng scCO2 làm dung môi tương tự như các dung môi hydrocacbon như toluen, do đó nó được kỳ vọng sẽ được ứng dụng trong việc trương nở cao su đã lưu hóa và thúc đẩy các phản ứng hóa học trong cao su lưu hóa, từ đó tạo ra cao su có thể tái chế.

Trong nghiên cứu của chúng tôi, phản ứng khử lưu hóa của cao su polyisopren tổng hợp không chứa lưu huỳnh (IR) đã được thực hiện bằng scCO2 Kết quả cho thấy scCO2 rất hiệu quả trong việc hỗ trợ sự xâm nhập của chất khử lưu hóa vào cao su đã lưu hóa Diphenyl disulfide (DD) được xác định là một trong những thuốc thử phân hủy quan trọng.

ScCO2 được chứng minh là một trong 40 phương pháp hiệu quả nhất khi so sánh với các thuốc thử khác Ngoài ra, DD cũng đã được xác nhận là một thuốc thử hiệu quả trong việc phân hủy lưu hóa NR trong một số dung môi hữu cơ.

3.6.2 Khử lưu hóa liên kết lưu huỳnh của NR bằng scCO 2

NR chưa được lưu hóa hoàn toàn có khả năng phản ứng phân hủy lưu huỳnh trong ScCO2 khi sử dụng DD Mẫu cao su lưu hóa được chế tạo bằng cách trộn NR với 2% axit stearic, 5% kẽm oxit, 3% lưu huỳnh và 1% N-cyclohexyl benzothiazyl sulfenamide (CBS).

Trong nghiên cứu, 100 phần khối lượng cao su được trộn trong máy trộn Banbury và ép nhiệt ở 141 °C trong 30 phút, dẫn đến mật độ liên kết ngang đạt 1,93x10–4 mol/cm3 Sản phẩm khử lưu hóa được phân đoạn thành hai thành phần chính: sol và gel Phần sol chứa polyme mạch thẳng có khả năng tái sử dụng tăng lên khi áp suất ScCO2 tăng, đặc biệt là ở áp suất tới hạn Khối lượng mol của phần sol đạt hàng chục nghìn, trong khi mật độ liên kết ngang của phần gel giảm Đáng chú ý, các chất lưu hóa NR với thời gian lưu hóa ngắn đã bị phân hủy và có thể chuyển đổi thành vật liệu tái sử dụng khi DD được sử dụng làm thuốc thử lưu hóa trong môi trường ScCO2.

180 ° C dưới 10 MPa trong 60 phút (Hình 3.5.) [18]

Hình 3 5 Khử lưu hóa cao su với ScCO 2 [18]

Cao su đã được khử lưu hóa cho thấy nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh (Tg) cao hơn một chút, đạt -51°C so với NR thô với Tg là -59°C Thành phần sol thu được chủ yếu là cis-1,4-polyisopren, trong đó có 7% đồng phân trans, được xác định thông qua phương pháp 13C-NMR rắn.

Tg của trans-polyisoprene (-69,8°C) thấp hơn một chút so với đồng phân cis (-63,4°C) Mức tăng Tg của cao su đã khử lưu hóa so với NR thô là 8°C, cho thấy không có sự đồng phân hóa cis-trans trong quá trình phân hủy Việc bổ sung DD vào các chuỗi chính của polyme trong quá trình phân hủy được cho là nguyên nhân dẫn đến giảm độ linh động của phân tử, từ đó làm tăng Tg.

Phản ứng phân cắt liên kết ngang trong quá trình phân hủy cao su được mô tả như sau: Đầu tiên, một số phân tử DD hòa tan trong ScCO2, sau đó các phân tử solvat hóa thâm nhập vào cao su đã lưu hóa Khi DD xâm nhập, chúng có khả năng tấn công các liên kết S-S của các liên kết chéo, dẫn đến sự phân cắt liên kết ngang trong cao su Kết quả thực nghiệm cho thấy ảnh hưởng của các liên kết mono-, di- và poly-sulfidic trong quá trình phân hủy trong scCO2, với các chất lưu hóa của NR chủ yếu là mono-sulfidic có xu hướng chống lại sự khử lưu hóa.

3.6.3 Ảnh hưởng của carbon black đến sự phá hủy liên kết chéo S

Hầu hết các sản phẩm cao su, đặc biệt là cao su lốp xe, sử dụng muội than (CB-carbon black) như một chất độn gia cố, giúp cải thiện đáng kể các tính chất hóa học và vật lý của hợp chất Sự hiện diện của muội than làm tăng tỷ lệ lưu hóa của các nhóm hóa học trên bề mặt, đồng thời đóng vai trò là tác nhân truyền nhiệt, đảm bảo phản ứng xảy ra đồng đều Bên cạnh đó, muội than còn ngăn cản việc thiết lập lại cầu lưu hóa khi xâm nhập vào vị trí liên kết đã bị khử lưu hóa, từ đó cải thiện khả năng phản ứng của cao su.

Carbon black có những hạn chế nhất định, đặc biệt là làm giảm sự trương nở của chất lưu hóa theo tỷ lệ với hàm lượng chất độn Tuy nhiên, nó không làm thay đổi mật độ liên kết ngang trong hợp chất cao su, vì carbon black lấp đầy các vị trí liên kết bị phá hủy, tạo ra liên kết ngang giả, dẫn đến mật độ liên kết không bị ảnh hưởng.

Sự thay đổi 42 ảnh hưởng đến kết quả đánh giá tỉ lệ khử lưu hóa Độ khuếch tán của ScCO2 trong cao su lưu hóa phụ thuộc vào hàm lượng carbon đen (CB); khi hàm lượng CB tăng, độ khuếch tán sẽ giảm.

Hình 3 6 Phản ứng phân cắt liên kết ngang của quá trình khử lưu hóa [18]

3.6.4 Phản ứng phân cắt liên kết ngang trong quá trình phân hủy lưu huỳnh liên kết ngang NR

Bảng 3 6 Công thức của cao su đã lưu hóa có độn carbon đen theo phần trăm khối lượng [18]

Thành phần NR-0 NR-20 NR-40 NR-60

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Năng suất

Phí duy tu tái tạo cơ sở hạ tầng (VNĐ) 14.560

Giá cung cấp điện (VNĐ/Kwh)

Giờ cao điểm (VNĐ/Kwh)

Giờ bình thường (VNĐ/Kwh)

Giờ thấp điểm (VNĐ/Kwh)

902 Giá cung cấp nước sản xuất (VNĐ/m 3 ) 9.600 (sản xuất) – 16.900 (dịch vụ)

Phí xử lý nước thải (VNĐ/m 3 ) 7.280

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ XỬ LÍ LỐP XE PHẾ THẢI

Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý lốp xe phế thải như tái chế, thu hồi nhiên liệu và nhiệt phân hủy Việc lựa chọn công nghệ xử lý tối ưu phụ thuộc vào điều kiện và nhu cầu cụ thể Các công nghệ này chủ yếu được áp dụng trong lĩnh vực quản lý và xử lý lốp xe phế thải.

Tái chế năng lượng làm nhiên liệu là quá trình thu hồi năng lượng thông qua việc đốt trực tiếp, mặc dù phương pháp này đơn giản nhưng gây ô nhiễm không khí Một phương pháp khác là sử dụng cao su thải kết hợp với các loại chất thải có thể đốt cháy để tạo ra nhiên liệu rắn, được sử dụng trong lò nung hình ống quay bằng xi măng thay cho than đá Hơn nữa, nhiên liệu này còn có thể được dùng để sản xuất điện Phương pháp này cũng cho phép thu hồi than đen, có thể được sử dụng như than hoạt tính.

Phân hủy nhiệt là phương pháp hiệu quả để tận dụng các sản phẩm từ cao su phế thải, bao gồm khí than, dầu và than đen Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, nhưng chi phí cho cơ sở vật chất và vận hành của quá trình này vẫn khá cao.

+ Sửa đổi: Lốp xe được làm mới, làm thành các vật dụng sinh hoạt như: hạt cao su trải sân bóng nhân tạo, các vật dụng trang trí… [14]

+ Modification asphalt: vật liệu làm đường [14]

Cao su tái sinh được sản xuất thông qua quá trình khử lưu huỳnh từ cao su phế thải, tuy nhiên, chất lượng sản phẩm sau khi tái sinh có thể giảm nếu được pha trộn với cao su mới Hiện nay, có một số phương pháp tái sinh tiên tiến, bao gồm tái sinh ở nhiệt độ bình thường, khử lưu hóa xúc tác chuyển pha đông lạnh, tái tạo vi sóng, tái sinh chiếu xạ và tái sinh đùn, nhằm cải thiện chất lượng và hiệu quả của cao su tái sinh.

Hình 2 1 Các nguyên tắc chung được sử dụng để cắt liên kết chéo trong các quy trình khử lưu hóa [15]

Hầu hết các giải pháp được trình bày trong hình 1.3 phụ thuộc vào điều kiện tài chính khác nhau, nhưng chỉ một số ít trong số đó thực sự mang lại hiệu quả kinh tế.

Trong lĩnh vực tái chế lốp phế thải, công nghệ nghiền cơ học được sử dụng phổ biến Quá trình này bao gồm việc đưa lốp phế thải qua các thiết bị cắt và nghiền, từ đó tạo ra các vụn cao su với kích thước khác nhau, bao gồm 50x50 mm, 100x100 mm và 150x150 mm.

Nghiền môi trường là công nghệ sử dụng không khí hoặc tia nước kết hợp với động năng của máy mài để tạo ra sản phẩm có khả năng tương hợp tốt, thường được dùng làm chất độn Trong khi đó, nghiền đông lạnh áp dụng nitơ lỏng để biến lốp phế thải thành vật liệu giòn, sau đó sử dụng máy nghiền búa để nghiền Phương pháp này cho phép sản xuất nhanh chóng với năng lượng tiêu thụ thấp, tuy nhiên, sản phẩm thu được có bề mặt trơn nhẵn và diện tích bề mặt thấp, dẫn đến mất khả năng liên kết vật lý.

Quá trình nghiền dung dịch giữ nguyên nguyên tắc như các công nghệ khác, nhưng nguyên liệu được trương nở trong dung môi, thường là axit béo Sau đó, nguyên liệu sẽ được ép qua lưới mịn hoặc trải qua quá trình nghiền thông thường.

Phương pháp nghiền bằng ozon sử dụng nồng độ ozon cao để xử lý các hạt lốp thải, sau đó cần nghiền cơ học để thu được bột mịn Trong khi đó, phương pháp nghiền biến dạng đàn hồi EDG áp dụng nguyên tắc của máy trộn Banbury với lực cắt cao, chủ yếu cho các loại cao su đàn hồi như isoprene, butyl và siloxane Năng lượng đàn hồi được tích trữ trong nguyên liệu và giải phóng dưới biến dạng cắt, giúp làm đứt gãy vật liệu Đặc biệt, năng lượng tiêu thụ trong quá trình EDG chỉ bằng một phần ba so với phương pháp nghiền thông thường, mang lại hiệu quả cao hơn.

2.1.2 Khử lưu hóa cao su (Devulcanization rubber)

Trong quá trình nghiền cao su vụn, mục tiêu chính là phá vỡ các hạt để chuẩn bị cho các bước chế biến tiếp theo Giai đoạn tiếp theo là phá vỡ các liên kết hóa học, chủ yếu là liên kết lưu huỳnh, thông qua quá trình phân hủy (Devulcanize) Việc kết hợp các hạt cao su vào hỗn hợp polyme thường gặp khó khăn do sự hiện diện của mạng lưới liên kết ngang lưu huỳnh, làm giảm khả năng tương thích và dẫn đến kết cấu yếu, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng Do đó, quá trình phân hủy các liên kết là cần thiết để cải thiện chất lượng và tính ổn định của sản phẩm.

Sự phân hủy lưu huỳnh có thể được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm hóa học, siêu âm, vi sóng, sinh học và các kỹ thuật khác.

Phương pháp khử lưu hóa cao su phế thải ban đầu sử dụng hóa chất để cải tạo cao su, nhưng các phương tiện như máy nghiền hai cuộn hoặc sóng siêu âm không phân biệt được giữa việc phá vỡ liên kết chéo và liên kết cacbon-cacbon, dẫn đến giảm chất lượng cao su thu hồi Các hóa chất như diallyl disulfide và diphenyl disulfide có thể được dùng để sản xuất cao su đã lưu hóa, tuy nhiên, việc sử dụng dung môi độc hại như toluen và benzen gây ra vấn đề môi trường nghiêm trọng và khó khăn trong việc thu hồi Thay vào đó, CO2 siêu tới hạn là một giải pháp xanh, không độc hại, dễ dàng loại bỏ và rẻ hơn, giúp khuếch tán hóa chất phân cắt hiệu quả trong quá trình khử lưu hóa bằng cách oxy hóa có kiểm soát khung carbon của cao su để tạo thành nhóm COOH và NO2.

2.1.2.2 Khử lưu hóa bằng sóng siêu âm (Ultrasonic Devulcanization)

Rung động siêu âm tạo ra mật độ năng lượng cục bộ mạnh mẽ, đủ để phá vỡ các liên kết chéo S-S và C-S Quá trình này tạo ra khoảng trống xung quanh các tạp chất hoặc các khoảng trống trong cao su đã được đóng rắn, góp phần cải thiện tính chất của vật liệu.

C – C ở vị trí cao hơn so với liên kết S – S và C – S, dẫn đến việc sự phân cắt trong xương sống chính của cao su rất ít xảy ra Phương pháp hấp thụ siêu âm cho thấy sự suy giảm và mất mát đặc tính cơ học là tối thiểu Đây là một quá trình liên tục, rất phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp, nhờ vào việc thiết bị siêu âm được lắp đặt trực tiếp trong đường dẫn đùn.

Quá trình phân hủy siêu âm không sử dụng hóa chất, tạo ra một phương pháp sạch và thân thiện với môi trường Thiết bị siêu âm có thể được sắp xếp và định vị khác nhau trong đường dẫn của máy đùn Các thông số chính ảnh hưởng đến phương pháp này bao gồm nhiệt độ và biên độ của sóng siêu âm Kích thước hạt được quyết định bởi các thông số trên, cùng với áp suất khuôn trong máy đùn trục vít đôi.

2.1.2.3 Phương pháp khử lưu hóa bằng vi sóng (Microwave Devulcanization Method)

Khối lượng nguyên liệu khác cần sử dụng cho quá trình khử lưu hóa

Lượng nguyên liệu cao su đầu vào m = 48.723,39 tấn/năm

Sau khi hoàn tất quá trình xử lý cơ học với khối lượng 42.636,61 tấn/năm, chúng ta sẽ xác định được lượng nguyên liệu cần thiết cho quá trình tái sinh cao su, như được trình bày trong bảng 4.4.

Bảng 4 4 Lượng nguyên liệu khác sử dụng cho sản xuất cao su tái sinh

Nguyên liệu sử dụng Đơn pha chế

Nguyên liệu sử dụng trong một năm (tấn/năm)

Cao su đã qua xử lý cơ học 100 42.636,61

≈1.924 m 3 /nămKhối lượng riêng của CO2 lỏng ở -37 o C là 1101 kg/m 3

Nguyên liệu phụ trợ dành cho sản phẩm

Số bao bì dệt PP cần sử dụng để đóng gói bột cao su

Bảng 4 5 Số bao bì dệt PP cần sử dụng

Số cuộn màng LDPE cần sử dụng để đóng gói bành cao su

Tổng lượng sản phẩm tấn/năm

Số bao sử dụng (bao/năm)

Mỗi cuộn LDPE dài khoảng 270 m, nặng 4 kg (màng PE 3kg, lõi 1kg), với chiều rộng

Với mã sản phẩm HH101:

Chu vi mỗi bành = (dài + rộng) x 2 = (0,67 + 0,33) x 2 = 2 m

Số cuộn cần sử dụng để bao gói hết tất cả số bành sản xuất được trong năm = (Số bành x Chu vi) / Chiều dài cuộn = (607.451 x 2) / 270 = 4.500 cuộn

Tương tự, với mã sản phẩm HH102:

Chu vi mỗi bành = (dài + rộng) x 2 = (0.6 + 0.6) x 2 = 2,4 m

Số cuộn cần sử dụng để bao gói hết tất cả số bành sản xuất được trong năm = (Số bành x Chu vi) / Chiều dài cuộn = (191.539 x 2,4) / 270 = 1.703 cuộn

Bảng 4 6 Số cuộn LDPE cần sử dụng

Số cuộn sử dụng (cuộn/năm)

4.4 Tổng kết tính toán

Thành phẩm thu được như Bảng 4.3 đã thống kê

Dưới đây là bảng thống kê tất cả các nguyên liệu khác đã sử dụng:

Bảng 4 7 Bảng thống kê các nguyên liệu khác đã sử dụng

Tên nguyên liệu Lượng sử dụng/năm Lượng sử dụng/ngày

Màng LDPE 6.203 cuộn ≈ 24812 kg 15 cuộn 35kg ≈ 64kg

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Nguyên tắc lựa chọn thiết bị

Các nguyên tắc cần lưu ý khi lựa chọn thiết bị:

+ Chọn thiết bị phù hợp với kinh tế, năng suất nhà máy đặt ra

+ Thiết bị phải đồng bộ để đảm bảo năng suất cho dây chuyền công nghệ

Các thiết bị cần được trang bị khả năng điều chỉnh thông số kỹ thuật để dây chuyền công nghệ có thể linh hoạt thích ứng với sự thay đổi nguyên liệu hoặc sản phẩm.

+ Thiết bị phải dễ thay thế và sửa chữa Không chọn loại thiết bị không thông dụng + Thiết bị phải dễ vệ sinh và an toàn

Để đảm bảo hiệu suất hoạt động của nhà máy, các thiết bị sẽ được kiểm tra và chuẩn bị trước 1 tiếng trước mỗi ca làm việc, dẫn đến thời gian hoạt động của máy là 21 tiếng mỗi ngày.

Tính toán chọn máy-thiết bị từng khu vực

Máy kéo dây thép bằng động cơ để rút dây thép ra khỏi thành lốp, thu được phần lốp cao su

Bảng 5 1 Thông số kỹ thuật máy cắt lốp

Kích cỡ lốp 750 – 1200 (mm) Kích thước máy (DxRxC) 4100 x 1300 x 1750 (mm) Trọng lượng máy 6500 (kg)

Năng suất máy 6 (cái/phút)

Dựa theo bảng số liệu 4.2 ở chương 4, số lượng lốp xe cần tái chế trong một ngày là

6670 lốp Năng suất máy là: 6 cái/phút Nên mỗi giờ máy sẽ cắt được: 360 cái

Chọn năng suất 600 lốp/giờ cần 2 máy cắt lốp

Vậy thời gian để cắt hết số lốp xe trong một ngày (thời gian làm việc của máy):

5.2.2 Máy nghiền 1 (máy nghiền thô- tire shredding machine)

Máy nghiền thô mới được thiết kế đặc biệt để xử lý hiệu quả các loại vật liệu rắn lớn và khó xử lý, bao gồm thùng nhựa, lốp xe phế thải, kim loại phế liệu, chất xơ và chất thải rắn, mà các máy nghiền thông thường không thể xử lý.

Máy xé lốp hoạt động dựa trên mô-men xoắn cao và tốc độ quay thấp của động cơ trục chính, giúp xé lốp thải thành từng mảnh nhỏ Sau khi xé, lưỡi máy sẽ xả các vật liệu bị hỏng qua một góc nhất định Qua tác động của sàng rung, các mẫu vụn có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 50 * 50mm sẽ rơi qua sàng và tiếp tục vào quy trình xử lý Các mẫu vụn lớn hơn 50 * 50mm sẽ được đưa trở lại buồng nghiền để nghiền lại cho đến khi đạt kích thước yêu cầu trước khi được xả ra.

Lưỡi cắt được chế tạo từ thép hợp kim chất lượng cao, đảm bảo độ chính xác trong gia công Vật liệu này có khả năng chống va đập mạnh, đồng thời sở hữu độ dẻo dai và độ cứng bề mặt vượt trội Quá trình xử lý nhiệt nhiều lần và công nghệ xử lý nhiệt đông ở nhiệt độ thấp giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của lưỡi cắt.

Bảng 5 2 Thông số kỹ thuật máy nghiền thô

Tốc độ quay của trục 14-16 vòng/phút

Bán kính lưỡi cắt 560 mm

Công suất băng tải 3-4 kW

Kích thước (dài x rộng x cao) 8000 x 2500 x 2400 mm

Kích thước silo 2300 x 2000 mm Kích thước lốp sau nghiền 3-10 cm

Dựa theo bảng số liệu 4.2 ở chương 4, số lượng lốp xe cần tái chế trong một ngày là

324823 kg Chọn năng suất 20.000 kg/giờ

Vậy thời gian để nghiền hết số lốp xe trong một ngày (thời gian làm việc của máy):

Số máy lí thuyết tối đa cần:

➢ Vậy thực tế cần 1 máy nghiền thô hoạt động trong 17 giờ

5.2.3 Máy nghiền 2 (máy nghiền kết hợp tách từ-Rasper)

Máy Shredwell Rasper được thiết kế chuyên biệt để xử lý vụn lốp xe đã được cắt sẵn, sản xuất các chip cao su không dây có kích thước từ 20-10mm Đây là thiết bị quan trọng trong quy trình tái chế lốp thứ cấp, góp phần nâng cao hiệu quả tái chế lốp xe.

Máy tái chế lốp Shredwell rasper được thiết kế để giảm kích thước của dăm vụn, giúp tách dây khỏi cao su một cách hiệu quả nhất Nhờ vào công nghệ tiên tiến, máy này cho phép thu được cao su và dây điện ở dạng tinh khiết, sạch sẽ, tạo cơ hội cho các nhà chế biến gia tăng doanh thu từ cả hai nguồn nguyên liệu.

Hình 5 3 Máy nghiền Rasper Đặc trưng

Rôto được sản xuất và thiết kế để mài mòn tối thiểu;

Các lưỡi dao và sàng có thể thay đổi dễ dàng cho phép khả năng bảo trì máy một cách hiệu quả;

Có sẵn sàng với các kích thước lỗ khác nhau để sản xuất linh hoạt;

Các bề mặt mài mòn bên trong được trang bị lớp lót thay thế dễ dàng, giúp việc thay đổi khi bị mài mòn trở nên thuận tiện Tính năng độc quyền này của rasper không chỉ loại bỏ nhu cầu hàn bảo trì mà còn nâng cao thời gian hoạt động của máy.

Bảng 5 3 Thông số kỹ thuật máy nghiền Rasper

Mẫu máy R315 Động cơ Siemens

Năng suất 3000 – 6000 kg/h Kích thước 6200 x 2100 x 3600 mm

Buồng cắt có kích thước 697 x 1562 mm, phù hợp với sản phẩm có kích thước từ 10-30 mm Theo bảng số liệu 4.2 trong chương 4, lượng lốp xe cần tái chế hàng ngày là 324.823 kg, với năng suất dự kiến đạt 6.000 kg/giờ.

Vậy thời gian để nghiền hết số lốp xe trong một ngày (thời gian làm việc của máy):

Số máy lí thuyết tối đa cần:

➢ Vậy thực tế cần 3 máy nghiền rasper hoạt động trong 21 giờ

5.2.4 Máy tách sợi (tire recycling plant/nylon fiber separator)

Máy tách sợi bao gồm các thành phần chính như động cơ, bộ giảm tốc độ, đầu vào vật liệu và thiết bị truyền động Ngoài ra, máy còn có cánh quạt, nắp ngoài, nắp gió tròn, nắp dẫn gió, tấm phân phối vật liệu, nắp dẫn hướng gió, tấm dẫn hướng cao su, nắp dẫn hướng sợi và cao su.

Máy tách sợi khỏi hạt cao su hoặc bột cao su hoạt động dựa trên hiệu ứng ly tâm, trong đó sợi nhẹ sẽ nổi lên trong khi hạt hoặc bột cao su nặng sẽ lắng xuống Quá trình này giúp phân tách hai loại vật liệu một cách hiệu quả từ hai điểm khác nhau.

Bảng 5 4 Thông số kỹ thuật máy tách sợi [29]

Mẫu máy 1100 nylon fiber separator Công suất máy thổi 7.5kw

Công suất động cơ 5.5kw

Dựa theo bảng số liệu 4.2 ở chương 4, số lượng lốp xe cần tái chế trong một ngày là

324823 kg Chọn năng suất 2.000 kg/giờ

Vậy thời gian để loại bỏ sợi khỏi vụn cao su trong một ngày (thời gian làm việc của máy):

Số máy lí thuyết tối đa cần:

➢ Vậy thực tế cần 8 máy tách sợi hoạt động trong 21 giờ

5.2.5 Máy nghiền 3 (máy nghiền mịn- Miller)

Máy nghiền tác động tốc độ cao sử dụng búa quay để xay siêu mịn vật liệu, với quy trình hiệu quả nhờ bộ phân loại tuabin Các hạt thô hơn sẽ được tái chế vào buồng nghiền để tiếp tục quá trình mài, đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt độ mịn tối ưu.

Máy nghiền được tối ưu hóa dựa trên đặc tính của vật liệu như độ bám dính và dạng sợi, giúp cải thiện hiệu suất xay xát Giải pháp này mang lại hiệu quả cao cho các ngành công nghiệp bột khác nhau, đồng thời giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.

+ Nó có thể xử lý các vật liệu có độ cứng mohs từ 9,3 trở xuống

+ Việc áp dụng con dấu nhiều tầng giữ cho thiết bị dầm được đóng chặt

+ Tuổi thọ dài của con lăn và vòng mài

+ Tiêu thụ thấp và cải thiện thời gian hoạt động và tuổi thọ

+ Nhà máy này đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn loại bỏ bụi quốc tế

Bảng 5 5 Thông số kỹ thuật máy nghiền mịn [30]

Dựa theo bảng 4.2 số liệu ở chương 4, số lượng lốp xe cần tái chế trong một ngày là

324823 kg Chọn năng suất 17.000 kg/giờ

Vậy thời gian để nghiền hết số lốp xe trong một ngày (thời gian làm việc của máy):

Số máy lí thuyết tối đa cần:

➢ Vậy thực tế cần 1 máy nghiền mịn hoạt động trong 20 giờ

Kích thước nạp liệu ≤35 mm

Kích thước sản phẩm 30-500 mesh

Công suất động cơ chính 132 Kw

Công suất động cơ quạt thổi 132 Kw

Nguyên tắc hoạt động của sàng phân loại là phân chia khối vật liệu dựa trên kích thước thông qua một bề mặt kim loại có đục lỗ hoặc lưới Khi vật liệu di chuyển trên bề mặt sàng, nó được phân loại thành hai nhóm khác nhau.

• Phần lọt qua sàng là những hạt có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ sàng

Phần không qua sàng có kích thước lớn hơn lỗ sàng, vì vậy chúng sẽ giữ lại trên bề mặt sàng Năng suất của sàng chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau.

Diện tích bề mặt sàng là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến năng suất, với diện tích càng lớn thì năng suất càng cao Bên cạnh đó, tổng diện tích lỗ sàng cũng có tác động trực tiếp đến hiệu suất sàng Tốc độ chuyển động của sàng cũng đóng vai trò quan trọng; tốc độ càng lớn sẽ dẫn đến năng suất cao hơn.

Lượng vật liệu qua lỗ sàng ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất sàng; khi có nhiều vật liệu nhỏ hơn lỗ sàng, thời gian tách chúng sẽ tăng lên, dẫn đến giảm hiệu suất Với một sàng đã có sẵn, diện tích mặt sàng và tốc độ chuyển động thường không thay đổi, do đó, để điều chỉnh khả năng làm việc, người ta cần thay đổi lượng nhập liệu.

Lựa chọn thiết bị phụ trợ

Hình 5 12 Bồn chứa CO 2 lỏng

Bảng 5 12 Thông số kỹ thuật bồn chứa CO 2 lỏng

Model CFL100/2.16 Áp suất thực (Mpa) 2,16

Kích thước (đường kính x chiều dài, mm) 3500 x 18250

Dựa theo bảng số liệu 4.2 ở chương 4, số lượng ScCO2 trong một ngày là 6,5 m 3 Chọn dung tích 100 m 3

Vậy 1 bồn có thể dùng trong: 100

6,5 ≈ 15 ngày Chọn 3 bồn cho 16 máy khử lưu hóa

Mục đích sử dụng: cân được sử dụng trong nhà máy để định lượng chính xác khối lượng nguyên liệu dành cho mỗi công đoạn sản xuất nhất định

Dựa vào định mức nguyên liệu sử dụng hàng ngày, cân bàn điện tử xe đẩy 1000 kg thương hiệu DAHONGYING là lựa chọn lý tưởng để cân hóa chất với độ nhạy cao, đồng thời thuận tiện cho việc di chuyển trong nhà máy.

Bảng 5 13 Thông số kỹ thuật cân

Tên máy HUAYING ELECTRONIC TCS-F-W

Màn hình hiển thị Đèn LED/LCD

Vật liệu Thép không gỉ

Băng chuyền là thiết bị quan trọng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp Thiết bị này tự động hóa các khâu sản xuất, giảm thiểu nhân công và gia tăng khối lượng thành phẩm, từ đó cải thiện hiệu quả hoạt động sản xuất.

Bảng 5 14 Thông số kỹ thuật băng chuyền

Vật liệu Thép không gỉ Kích thước

Xưởng sản xuất sử dụng tổng cộng 14 băng chuyền để vận chuyển, bao gồm 6 băng chuyền đầu tiên vận chuyển lốp phế thải qua các máy tách tanh, nghiền 1, nghiền 2, tách sợi, nghiền mịn, sàng rung và trộn Bảy băng chuyền còn lại được sử dụng để vận chuyển cao su qua 6 máy trong hệ thống cán, trong khi một băng chuyền cuối cùng đưa cao su đã khử lưu hóa nhưng chưa được ép quay trở lại hệ thống ép bành ban đầu.

Hình 5 15 Xe nâng cỡ nhỏ

Xe nâng được sử dụng trong nhà máy để nâng và di chuyển các pallet gỗ, giúp chuyển hàng từ kho nguyên liệu đến phân xưởng sản xuất và ngược lại.

Bảng 5 15 Thông số kỹ thuật xe nâng cỡ nhỏ

Dung tải (kg) 1000/1500/2000 Chiều cao nâng tối đa (mm) 2500 Tổng chiều cao sau nâng (mm) 2108 Outer leg width (cm) 80 Inner leg width (cm) 65

Kích thước bánh xe (mm) 180 Kích thước (mm) 1500 x 1000 x 2500 Tổng khối lượng (kg) 280

Hình 5 2 Xe nâng cỡ lớn

Xe nâng là thiết bị quan trọng giúp di chuyển hàng hóa đến kho bãi, bến cảng, với khả năng chịu tải lên đến 6 tấn Việc sử dụng xe nâng không chỉ giảm bớt sức lao động cho con người mà còn tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.

Bảng 5 16 Thông số kỹ thuật xe nâng cỡ lớn

Chiều cao nâng được (mm) 4000

Với tải trọng nâng 6000 kg, thực tế cần 10 xe nâng cỡ lớn để vận chuyển 327514,1 kg lượng cao su được sản xuất mỗi ngày

5.4 Tổng kết thiết bị sử dụng

Các thiết bị được dung trong mỗi quy trình sản xuất của nhà máy được trình bày trong bảng sau:

Bảng 5 17 Tổng kết thiết bị sản xuất

STT Loại máy/ thiết bị Số lượng Kích thước (mm) Công suất

Số giờ làm việc/ngày

8 Máy cán: FXJ-450D dual motor mixing mill 36 3850 x 1700 x 1700 60 21

Bảng 5 18.Tổng kết thiết bị sản xuất phụ trợ

STT Thiết bị phụ trợ Số lượng Kích thước

1 Bồn chứa CO2 lỏng 3 3500 x 18250 (đường kính x chiều dài)

3 Băng chuyền 14 Theo yêu cầu

TÍNH TOÁN NHÂN SỰ

Nhiệm vụ của các bộ phận

Giám đốc nhà máy giữ vị trí cao nhất, có trách nhiệm điều hành và kiểm soát mọi hoạt động trong nhà máy Họ thực hiện các yêu cầu từ CEO và ban giám đốc, đồng thời đóng vai trò là người đứng đầu doanh nghiệp trong quy mô xí nghiệp.

Giám sát hoạt động sản xuất của doanh nghiệp và các nhà khai thác là rất quan trọng để xây dựng kế hoạch tiến độ sản xuất hiệu quả Đồng thời, việc thiết lập các phương pháp cải tiến trong quá trình sản xuất giúp nâng cao năng suất Để đạt được điều này, doanh nghiệp cần trang bị máy móc, thiết bị vật tư hiện đại và bố trí mặt bằng nhà máy một cách hợp lý.

Lên kế hoạch sản xuất và tổ chức triển khai hiệu quả, đồng thời kiểm tra và đôn đốc nhân viên, công nhân làm việc đúng tiến độ Kiểm soát quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm nhằm tăng năng suất lao động.

➢ Phó Giám đốc Kinh doanh

Lập kế hoạch hoạt động kinh doanh hàng năm theo các giai đoạn cụ thể, đảm bảo phù hợp với định hướng chiến lược và ngân sách của công ty Sau đó, báo cáo kế hoạch này cho Giám đốc Kinh doanh và CEO để được phê duyệt.

+ Nghiên cứu, đánh giá tình hình thị trường và đề xuất kế hoạch phát triển sản phẩm, chiến lược marketing phù hợp

Đánh giá năng lực của các đại lý và chi nhánh bán hàng hàng tháng là cần thiết để nhận diện những khó khăn mà họ có thể gặp phải Dựa trên kết quả đánh giá, chúng ta có thể đề xuất các giải pháp hỗ trợ phù hợp Đồng thời, cần thiết lập chế độ thưởng hấp dẫn cho những đại lý và chi nhánh đạt thành tích tốt, nhằm khuyến khích họ nâng cao hiệu quả kinh doanh.

+ Tổ chức thực hiện các chính sách phát triển sản phẩm, kế hoạch bán hàng và marketing của công ty

Để đảm bảo sự phát triển bền vững của công ty, việc phối hợp chặt chẽ với các Phòng/Ban khác trong quá trình điều hành công việc là rất quan trọng Đồng thời, quản lý ngân sách tài chính và kiểm soát các chi phí chi tiêu tại đơn vị cũng đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa nguồn lực và nâng cao hiệu quả hoạt động.

+ Đánh giá và phê duyệt các chi phí hoạt động của các phòng ban

+ Báo cáo các hoạt động của phòng kinh doanh với giám đốc kinh doanh

+ Trực tiếp đàm phán với Đối tác, Đại lý bán hàng nhằm đảm bảo thực hiện kế hoạch kinh doanh đã được phê duyệt

Đóng vai trò là chuyên gia, tôi tư vấn và hỗ trợ cấp trên trong việc xác định các chiến lược kinh doanh, phát triển đại lý và xây dựng chiến lược marketing hiệu quả.

➢ Phó Giám đốc Kỹ thuật

+ Đào tạo và tuyển dụng nhân viên kỹ thuật

+ Quản lý, điều hành công việc kỹ thuật của doanh nghiệp

+ Tham gia đào tạo cán bộ của ngành Kỹ thuật - Công nghệ

Quản lý điều hành hiệu quả các công tác kỹ thuật công nghệ trong dự án là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng, đạt được mục tiêu đề ra, thực hiện đúng tiến độ và mang lại hiệu quả cao.

+ Quản trị các Hợp đồng với các đối tác về xây dựng, thiết kế, tư vấn giám sát, an toàn lao động, vật tư thiết bị…

+ Chỉ đạo việc tổ chức lập biên soạn các tài liệu, lưu trữ khai thác quản lý hồ sơ giấy tờ tài liệu thuộc ngành Kỹ thuật- Công nghệ [19]

- Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm về các tiêu chí đánh giá ngoại quan, kích thước, cơ lý sản phẩm

- Đào tạo kỹ năng KCS cho các công nhân mới theo yêu cầu của nhà máy sản xuất

- Kết hợp xử lý khắc phục phòng ngừa sự không phù hợp về chất lượng sản phẩm

- Kết hợp nhà máy sản xuất kiểm tra phế liệu công ty

Thực hiện thử nghiệm các tính chất cơ lý của sản phẩm là cần thiết để đảm bảo đáp ứng yêu cầu sản xuất, nghiên cứu sản phẩm và xử lý các phiếu không phù hợp với công nghệ Đồng thời, việc xem xét các yêu cầu, đề xuất và thử nghiệm từ nhà máy sản xuất cũng đóng vai trò quan trọng trong quy trình này.

Lập báo cáo kết quả thử nghiệm và phản hồi kết quả thử nghiệm là bước quan trọng trong quá trình tư vấn về chất lượng sản phẩm Chúng tôi cung cấp thông tin chi tiết về chất lượng sản phẩm và các vấn đề liên quan cho các đơn vị liên quan, nhằm đảm bảo sự minh bạch và hiệu quả trong việc cải thiện sản phẩm.

- Kiểm tra các thông số của nguyên liệu theo yêu cầu của khách hàng hoặc theo yêu cầu của các đơn vị khác

- Thực hiện kiểm tra đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào

- Thực hiện kiểm tra đánh giá chất lượng phế liệu

- Quản lý và sử dụng các thiết bị thử nghiệm đo lường: kiểm định – hiệu chuẩn

- Thực hiện các đào tạo nội bộ phòng

- Thực hiện kiểm tra so sánh sản phẩm đối thủ

- Duy trì các đánh giá hợp chuẩn hợp quy hàng năm

Để đáp ứng yêu cầu từ phòng chăm sóc khách hàng, chúng tôi thực hiện kiểm nghiệm sản phẩm bên ngoài bằng cách gửi mẫu đến các trung tâm kiểm nghiệm uy tín.

Phối hợp với phòng chăm sóc khách hàng để ghi nhận và đưa ra giải pháp khắc phục cho các sự cố xảy ra tại công trình, đồng thời thực hiện thử nghiệm cơ lý cho các sản phẩm được gửi về từ công trình.

- Đánh giá nghiên cứu sản phẩm mới

- Kiểm định – hiệu chuẩn các thiết bị, dụng cụ, thí nghiệm đo lường

- Kết hợp cùng tổ công nghệ lấy mẫu sản phẩm trong sản xuất do điều kiện khách quan mà sản phẩm không đạt theo tiêu chuẩn cơ sở

- Thử nghiệm đột xuất các chỉ tiêu cơ lý sản phẩm do yêu cầu của cấp trên

➢ Phòng Quản lý Chất lượng

Trực tiếp hoặc phối hợp với nhà máy sản xuất, chúng tôi thực hiện kiểm tra chất lượng sản phẩm dựa trên hướng dẫn đã ban hành Sau quá trình kiểm tra, chúng tôi sẽ xác nhận chất lượng của sản phẩm và chịu trách nhiệm về kết quả kiểm tra, đảm bảo sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng cao nhất.

Các đơn vị sản xuất cần phản hồi kết quả kiểm tra và thực hiện các biện pháp khắc phục để đảm bảo chất lượng sản phẩm, đặc biệt khi sản phẩm không đạt yêu cầu.

- Thực hiện kiểm tra và đưa ra kết quả cho các phiếu không phù hợp công nghệ

- Quản lý và sử dụng các thiết bị thử nghiệm đo lường

- Thực hiện các đào tạo nội bộ phòng

- Thực hiện lưu trữ hồ sơ kiểm tra chất lượng sản phẩm theo quy định

- Tư vấn, hướng dẫn cho các đơn vị phòng ban cùng cấp

Chúng tôi cung cấp tư vấn về chất lượng sản phẩm, bao gồm hướng dẫn kiểm tra các thông số kích thước và cách đánh giá ngoại quan sản phẩm Tất cả quy trình này được thực hiện theo đúng quy định của phòng quản lý chất lượng để đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy.

➢ Phòng Hành chính Nhân sự

Bố trí nhân sự

6.3.1 Phân bố lao động theo giờ hành chính

Bảng 6 1 Phân bố lao động theo giờ hành chính

6.3.2 Phân bố lao động theo ca

Bảng 6 2 Phân bố lao động một ca [19]

STT Bộ phận lao động Số lượng

STT Phòng ban Chức vụ Số lượng

3 Xưởng sản xuất Trưởng sản xuất 1

5 Phòng Kỹ thuật Trưởng phòng 1

7 Phòng Quản lý Chất lượng

9 Nhân sự - Hành chính Trưởng phòng 1

15 Chăm sóc khách hàng Nhân viên 4

16 Kho thành phẩm Nhân viên 3

17 Phòng Kinh doanh + Marketing Trưởng phòng 1

➢Chọn số lao động dự trữ làm việc trong một ca bao gồm:

=> Tổng số lao động làm việc theo ca trong một ngày = (90×3) + 7 = 277 người

➢Vậy nhà máy có tất cả 37 + 277 = 314 người

TÍNH TOÁN XÂY DỰNG

Nguyên tắc xây dựng nhà máy

Nguyên tắc thiết kế xây dựng nhà máy nhằm đảm bảo tính khoa học trong tổ chức sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động sản xuất Điều này không chỉ đáp ứng yêu cầu kinh doanh mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế, đồng thời tiết kiệm chi phí và tài nguyên.

➢ Thiết kế và xây dựng nhà máy bao gồm một số nguyên tắc sau:

- Đảm bảo phù hợp yếu tố địa hình, đất đai, khí hậu

Sắp xếp hợp lý không gian của các phân khu trong nhà máy là yếu tố quan trọng nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất, giảm thời gian lưu chuyển giữa các khu vực và tối ưu hóa sự kết hợp giữa chúng Việc này không chỉ mang lại sự tiện lợi trong quá trình sản xuất mà còn tiết kiệm thời gian và chi phí Để đạt được những tiêu chí này, cần tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng về chức năng của các phân xưởng, mối quan hệ giữa chúng và dây chuyền công nghệ sản xuất cùng thiết bị sẽ được sử dụng.

Việc thiết kế tổng mặt bằng nhà xưởng cần bắt đầu bằng cách nhóm các phân xưởng, thiết bị và dây chuyền theo chức năng Sau đó, sắp xếp chúng trên tổng mặt bằng dựa trên các mối quan hệ và sự liên kết Từ đó, có thể dần đưa ra giải pháp tối ưu cho tổng mặt bằng nhà xưởng.

- Giao thông vận chuyển trong nhà máy phải thuận tiện để giảm thiểu thời gian di chuyển, tiết kiệm năng lượng

- Mặt bằng nhà máy phải đảm bảo đủ diện tích cho tất cả các công trình và đảm bảo khả năng cải tạo, mở rộng trong tương lai

- Hệ thống điện nước, thông gió, chiếu sáng, an toàn vệ sinh và phòng cháy chữa cháy phải được đảm bảo [19]

7.2 Tổng quan về nhà công nghiệp

Nhà công nghiệp là các công trình xây dựng có mái và tường bao che, có thể là dạng kín hoặc bán lộ thiên, với một hoặc nhiều tầng.

Các nhà sản xuất chính và phụ trợ đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất, bao gồm các tòa nhà thuộc hệ thống cung cấp năng lượng, nhà kho và các trạm điều hành bảo vệ.

+ Các nhà dành cho các hoạt động quản lý, điều hành sản xuất – kỹ thuật, các ngôi nhà phục vụ

➢ Theo chức năng sử dụng, mặt bằng nhà xưởng công nghiệp được chia thành các khu vực sau:

Khu lưu trữ bao gồm nhiều loại kho khác nhau như kho nguyên vật liệu, kho phụ liệu, kho trang thiết bị sản xuất, kho bao bì, kho hàng thành phẩm và kho hàng bán thành phẩm.

Khu vực Sản Xuất bao gồm các phân xưởng, công xưởng và nhà máy, phục vụ cho hoạt động sản xuất chính Kích thước của nhà xưởng thay đổi tùy theo quy mô sản xuất và dây chuyền công nghệ Các khu vực sản xuất hàng khác nhau có thể được bố trí chung trong một nhà xưởng hoặc phân chia thành nhiều nhà xưởng liên kết với nhau Trong khi đó, Khu vực Điều Hành tập trung các phòng ban quản lý sản xuất và kinh doanh, thường được xây dựng tách biệt với nhà máy để giảm thiểu tiếng ồn và bụi trong quá trình sản xuất.

+ Văn phòng: phòng nghiên cứu, phòng kinh doanh, phòng kế toán, phòng giám đốc, phòng Họp, phòng Làm việc,…

+ Phòng lễ tân, tiếp khách; Showroom trưng bày hàng mẫu

+ Phòng nghiên cứu phát triển sản phẩm, phòng thí nghiệm, phòng quản lý chất lượng, quản lý sản xuất

+ Phòng giải trí, nghe nhìn, hội nghị

Khu vực công trình phụ trợ sản xuất đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ dây chuyền sản xuất chính, bao gồm các công trình như xưởng cơ khí, phòng y tế, bể chứa nước, trạm biến áp và tháp giải nhiệt Những công trình này không chỉ đảm bảo sự vận hành hiệu quả của quá trình sản xuất mà còn góp phần nâng cao an toàn và sức khỏe cho người lao động.

Khu vực mảng xanh là yếu tố bắt buộc trong các công trình nhà máy tại khu công nghiệp và khu chế xuất, với diện tích chiếm từ 20-40% tổng diện tích tùy theo yêu cầu Các công trình có mảng xanh đẹp và cảnh quan tốt không chỉ tạo ra năng lượng tích cực cho người lao động mà còn giúp giảm tiếng ồn, bụi bẩn và khí độc hại từ quá trình sản xuất Cây xanh không chỉ cung cấp oxy mà còn điều tiết độ ẩm, góp phần cải thiện sức khỏe và tâm trạng của con người.

Đường giao thông nội bộ là yếu tố thiết yếu trong bất kỳ nhà máy nào, giúp kết nối các khu vực và luân chuyển nguyên liệu, hàng hóa vào ra hiệu quả Ngoài ra, hệ thống đường này còn đảm bảo sự thuận tiện cho các phương tiện cứu hộ trong trường hợp xảy ra sự cố.

7.3 Tính toán và lựa chọn diện tích, mặt bằng nhà máy

7.3.1 Tính toán diện tích kho nguyên liệu

Dựa vào từng công đoạn sản xuất, cần xác định các nguyên liệu cần thiết để tính toán và bố trí hợp lý các khu vực như lốp phế thải, nguyên liệu rắn và nguyên liệu dạng cuộn, bao.

Theo chu kỳ hàng tuần, các đại lý thu gom lốp xe ký hợp đồng với nhà máy sẽ thu gom và vận chuyển khoảng 40.000 lốp xe đến nhà máy Xe tải của công ty sẽ chuyển lốp xe về khu vực sắp xếp nguyên liệu, nơi các lốp xe được xếp chồng lên nhau thành từng cột, mỗi cột gồm 10 lốp, với tổng cộng 20 hàng ngang.

200 hàng dọc, tổng cộng chiếm diện tích khoảng 144 m 2 như tính toán dưới đây

Hình 7 1 Cách sắp xếp lốp xe Bảng 7 1 Thống kê số lốp xe dự trữ trong một tuần và diện tích chiếm chỗ

Chiều cao trung bình lốp (m)

Kích thước trung bình lốp (m)

Diện tích khu vực chứa (m 2 )

• Diện tích trung bình 1 lốp xe chiếm chỗ:0.6 x 0.6 = 0.36 m 2

• Trung bình cứ 10 lốp xe chồng lên nhau sẽ được 1 chồng Các lốp xe chồng lên với với độ cao trung bình khoảng 0.3 x 10 = 3 m

• Tổng cộng có 200 cột dọc và 20 cột ngang để phân đều ra khoảng 40.000 lốp

• Chiều rộng khu vực chứa lốp: 0.6 x 20 = 12 m

• Chiều dài khu vực chứa lốp: 0.6 x 200 = 120 m

• Tổng diện tích chiếm chỗ khu vực chứa lốp: 12 x 120 = 1.440 m 2

- Nguyên liệu dạng rắn bao gồm Diphenyl disulfide được chứa trong các bao nguyên liệu

- Mỗi bao nguyên liệu chứa tối đa 25kg nguyên liệu

- Các bao nguyên liệu được xếp chồng lên nhau trên một pallet gỗ như Hình 7.2

- Một pallet gỗ được xếp được 32 bao, tạo thành 8 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 4 bao

- Cứ 2 pallet gỗ được xếp vào 1 cột của kệ sắt chứa pallet, các pallet được xếp thành 4 tầng

- Kích thước tiêu chuẩn của pallet gỗ là 1.165 x 1.165 x 180 mm (dài x rộng x cao)

Hình 7 2 Cách xếp bao nguyên liệu

Trong quy trình tái chế hóa học, số lượng nguyên liệu cần thiết được tính toán cẩn thận, vì đây là nguyên liệu chính chiếm 15% khối lượng lốp xe Do đó, nhà máy quyết định nhập nguyên liệu mỗi tháng một lần Số nguyên liệu nhập mỗi lần sẽ được xác định theo bảng tính cụ thể.

Bảng 7 2 Thống kê lượng dùng Diphenyl disulfide và diện tích chiếm chỗ

Khối lượng nguyên liệu tối đa trong bao (kg/bao)

Số bao nguyên liệu làm tròn/tháng

Diện tích khu vực chứa (m 2 )

Tính toán diện tích kệ sắt chứa pallet

Diện tích kệ sắt chứa pallet = Diện tích 1 cột của kệ sắt x Số cột x 1

= Diện tích 1 pallet gỗ x Số bao nguyên liệu x 1

7.3.1.3 Nguyên liệu dạng bao và cuộn Đây là 2 loại nguyên liệu được sử dụng cho quá trình đóng gói cao su thành phẩm nên để tiện cho việc vận chuyển, sẽ chứa chúng trong kho thành phẩm

- Nguyên liệu dạng bao là bao bì dệt PP

- Các bao bì PP được xếp thành nhiều chồng xếp theo hàng và cột

Hình 7 3 Cách xếp bao PP

Tính toán số bao cần sử dụng

Bảng 7 3 Số bao PP cần dự trữ để sử dụng trong 1 tháng

Bột cao su (kg/ngày)

Diện tích chiếm chỗ của bao PP

- Dựa theo kích thước bao, số bao được xếp thành 5 hàng ngang và 7 hàng dọc

- Khu vực chứa bao được ước tính khoảng: 0,5 x 5 x 0,74 x 7 = 12,95 (m 2 )

- Nguyên liệu dạng cuộn gồm cuộn màng LDPE

- Quy cách cuộn màng: dài 270m/cuộn

Tính toán số cuộn màng

Dựa vào số liệu đã được tính toán ở chương 5, ta sẽ tính được diện tích chiếm chỗ của cuộn màng như sau:

Bảng 7 4 Số cuộn màng nguyên liệu dự trữ sử dụng trong 1 tháng

Diện tích chiếm chỗ của cuộn màng

- Cuộn màng LDPE lúc nhập về sẽ được đóng trong thùng carton, mỗi thùng 10 cuộn

- Mỗi thùng có chiều dài khoảng 0.55m và chiều rộng 0.22m

- Từ đó, tính được diện tích mỗi thùng chiếm khoảng 0.12 m2

- Dựa vào số liệu bảng trên, mỗi tháng sẽ nhập khoảng 560 thùng (trừ hao lỗi phát sinh), chất thành 5 hàng dọc, 6 hàng ngang, mỗi chồng 10 thùng

- Diện tích chiếm chỗ của số thùng trữ trong một tháng: 0.55 x 5 x 0.22 x 6 = 3,63 m 2 ≈ 4 m 2

➢ Tổng diện tích chiếm chỗ của nguyên liệu bao và cuộn khoảng 17 m 2 sẽ cộng cụ thể vào kho thành phẩm

7.3.1.4 Tổng diện tích kho nguyên liệu

Diện tích chiếm chỗ nguyên liệu = Slốp xe phế thải + Schiếm chỗ dạng rắn

Ngoài diện tích chiếm chỗ của nguyên liệu, kho nguyên liệu cần có không gian để xe nâng di chuyển và thực hiện quá trình nhập - xuất nguyên liệu

Chọn diện tích không gian di chuyển trong kho nguyên liệu bằng 100% diện tích chiếm chỗ nguyên liệu

=> Diện tích kho nguyên liệu = Schiếm chỗ nguyên liệu + Skhông gian di chuyển

7.3.2 Tính toán diện tích kho thành phẩm

* Khu vực chứa thành phẩm bột cao su dạng bao

Hình 7 4 Khu vực chứa thành phẩm bột cao su

Tính toán số bao sản xuất

Kết hợp với số liệu đã tính toán ở chương 4, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 7 5 Thống kê số bao sản xuất được trong một tuần

Khối lượng cao su tạo ra (kg/ngày)

Thành phẩm (bao/tuần) Số pallet

Tính toán diện tích khu vực thành phẩm

Các bao cao su được xếp chồng lên nhau như hình 7.4

Một pallet gỗ được xếp được 32 bao, tạo thành 8 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 4 bao

Cứ 2 pallet gỗ được xếp vào 1 cột của kệ sắt chứa pallet Các pallet gỗ được xếp làm 4 tầng

Kích thước tiêu chuẩn của pallet gỗ là 1.165 x 1.165 x 180 mm (dài x rộng x cao)

Dựa theo số lượng bao cao su sản xuất mỗi tuần, ta sử dụng tổng cộng khoảng 1066pallet gỗ, tổng diện tích chiếm chỗ của khu vực thành phẩm: 1.066 x 1.165 x 1.165 x 1

* Khu vực chứa thành phẩm cao su dạng bành

Tính toán số thành phẩm sản xuất

Hình 7 5 Cách xếp bành cao su

Sau khi hoàn tất quá trình giải lưu hoá và làm nguội, khối lượng cao su sẽ được chuyển sang công đoạn ép bành, dựa trên hai loại quy cách bành đã được tính toán trong chương trước.

5, ta sẽ tính được số bành thu được theo tuần như sau:

Bảng 7 6 Thống kê số bành đóng được trong 1 tuần

Tính toán diện tích khu vực thành phẩm

- Các bành cao su được xếp chồng lên nhau, ngăn cách với nhau bằng tấm màng PE và được đặt lên pallet mô phỏng như Hình 7.5

- Một pallet có kích thước tiêu chuẩn 1.165 x 1.165 x 180 mm

• Với sản phẩm bành có kích thước 0,67 x 0,33 x 0,17 m

Khối lượng cao su tạo ra

- Một pallet gỗ xếp được 10 bành, tạo thành 5 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 2 bành

• Với sản phẩm bành có kích thước 0,60 x 0,60 x 0,30 m

- Một pallet gỗ xếp được 10 bành, tạo thành 5 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 2 bành Các pallet gỗ được xếp thành 2 tầng

- Dựa theo tổng số lượng bành cao su sản xuất mỗi tuần, ta sử dụng tổng cộng khoảng

1602 pallet gỗ, tổng diện tích chiếm chỗ của khu vực thành phẩm: 1.602 x 1.165 x 1.165 x 0,5 = 1.087,14 ≈ 1.088 m 2

Tổng diện tích kho thành phẩm

- Diện tích chiếm chỗ thành phẩm = SSản phẩm bao + SSản phẩm bành +SNguyên liệu dạng bao và cuộn 365 + 1.088 + 17 ≈ 1.470 m 2

Tính toán và lựa chọn diện tích, mặt bằng nhà máy

7.3.1 Tính toán diện tích kho nguyên liệu

Dựa vào từng công đoạn sản xuất, cần lựa chọn các nguyên liệu cần thiết để tính toán và bố trí hợp lý các khu vực, bao gồm lốp phế thải, nguyên liệu rắn và nguyên liệu dạng cuộn, bao.

Theo chu kỳ hàng tuần, các đại lý thu gom lốp xe ký hợp đồng với nhà máy sẽ thu gom và vận chuyển khoảng 40.000 lốp xe đến nhà máy Xe tải của công ty sẽ chuyển lốp xe về khu vực sắp xếp nguyên liệu, nơi các lốp sẽ được xếp chồng lên nhau thành từng cột, mỗi cột gồm 10 lốp và được bố trí thành 20 hàng ngang.

200 hàng dọc, tổng cộng chiếm diện tích khoảng 144 m 2 như tính toán dưới đây

Hình 7 1 Cách sắp xếp lốp xe Bảng 7 1 Thống kê số lốp xe dự trữ trong một tuần và diện tích chiếm chỗ

Chiều cao trung bình lốp (m)

Kích thước trung bình lốp (m)

Diện tích khu vực chứa (m 2 )

• Diện tích trung bình 1 lốp xe chiếm chỗ:0.6 x 0.6 = 0.36 m 2

• Trung bình cứ 10 lốp xe chồng lên nhau sẽ được 1 chồng Các lốp xe chồng lên với với độ cao trung bình khoảng 0.3 x 10 = 3 m

• Tổng cộng có 200 cột dọc và 20 cột ngang để phân đều ra khoảng 40.000 lốp

• Chiều rộng khu vực chứa lốp: 0.6 x 20 = 12 m

• Chiều dài khu vực chứa lốp: 0.6 x 200 = 120 m

• Tổng diện tích chiếm chỗ khu vực chứa lốp: 12 x 120 = 1.440 m 2

- Nguyên liệu dạng rắn bao gồm Diphenyl disulfide được chứa trong các bao nguyên liệu

- Mỗi bao nguyên liệu chứa tối đa 25kg nguyên liệu

- Các bao nguyên liệu được xếp chồng lên nhau trên một pallet gỗ như Hình 7.2

- Một pallet gỗ được xếp được 32 bao, tạo thành 8 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 4 bao

- Cứ 2 pallet gỗ được xếp vào 1 cột của kệ sắt chứa pallet, các pallet được xếp thành 4 tầng

- Kích thước tiêu chuẩn của pallet gỗ là 1.165 x 1.165 x 180 mm (dài x rộng x cao)

Hình 7 2 Cách xếp bao nguyên liệu

Tính toán số bao nguyên liệu là một phần quan trọng trong quy trình tái chế hóa học, với nguyên liệu chính chiếm 15% khối lượng lốp xe Do đó, nhà máy quyết định nhập nguyên liệu hàng tháng Số lượng nguyên liệu nhập mỗi lần được xác định theo bảng tính cụ thể.

Bảng 7 2 Thống kê lượng dùng Diphenyl disulfide và diện tích chiếm chỗ

Khối lượng nguyên liệu tối đa trong bao (kg/bao)

Số bao nguyên liệu làm tròn/tháng

Diện tích khu vực chứa (m 2 )

Tính toán diện tích kệ sắt chứa pallet

Diện tích kệ sắt chứa pallet = Diện tích 1 cột của kệ sắt x Số cột x 1

= Diện tích 1 pallet gỗ x Số bao nguyên liệu x 1

7.3.1.3 Nguyên liệu dạng bao và cuộn Đây là 2 loại nguyên liệu được sử dụng cho quá trình đóng gói cao su thành phẩm nên để tiện cho việc vận chuyển, sẽ chứa chúng trong kho thành phẩm

- Nguyên liệu dạng bao là bao bì dệt PP

- Các bao bì PP được xếp thành nhiều chồng xếp theo hàng và cột

Hình 7 3 Cách xếp bao PP

Tính toán số bao cần sử dụng

Bảng 7 3 Số bao PP cần dự trữ để sử dụng trong 1 tháng

Bột cao su (kg/ngày)

Diện tích chiếm chỗ của bao PP

- Dựa theo kích thước bao, số bao được xếp thành 5 hàng ngang và 7 hàng dọc

- Khu vực chứa bao được ước tính khoảng: 0,5 x 5 x 0,74 x 7 = 12,95 (m 2 )

- Nguyên liệu dạng cuộn gồm cuộn màng LDPE

- Quy cách cuộn màng: dài 270m/cuộn

Tính toán số cuộn màng

Dựa vào số liệu đã được tính toán ở chương 5, ta sẽ tính được diện tích chiếm chỗ của cuộn màng như sau:

Bảng 7 4 Số cuộn màng nguyên liệu dự trữ sử dụng trong 1 tháng

Diện tích chiếm chỗ của cuộn màng

- Cuộn màng LDPE lúc nhập về sẽ được đóng trong thùng carton, mỗi thùng 10 cuộn

- Mỗi thùng có chiều dài khoảng 0.55m và chiều rộng 0.22m

- Từ đó, tính được diện tích mỗi thùng chiếm khoảng 0.12 m2

- Dựa vào số liệu bảng trên, mỗi tháng sẽ nhập khoảng 560 thùng (trừ hao lỗi phát sinh), chất thành 5 hàng dọc, 6 hàng ngang, mỗi chồng 10 thùng

- Diện tích chiếm chỗ của số thùng trữ trong một tháng: 0.55 x 5 x 0.22 x 6 = 3,63 m 2 ≈ 4 m 2

➢ Tổng diện tích chiếm chỗ của nguyên liệu bao và cuộn khoảng 17 m 2 sẽ cộng cụ thể vào kho thành phẩm

7.3.1.4 Tổng diện tích kho nguyên liệu

Diện tích chiếm chỗ nguyên liệu = Slốp xe phế thải + Schiếm chỗ dạng rắn

Ngoài diện tích chiếm chỗ của nguyên liệu, kho nguyên liệu cần có không gian để xe nâng di chuyển và thực hiện quá trình nhập - xuất nguyên liệu

Chọn diện tích không gian di chuyển trong kho nguyên liệu bằng 100% diện tích chiếm chỗ nguyên liệu

=> Diện tích kho nguyên liệu = Schiếm chỗ nguyên liệu + Skhông gian di chuyển

7.3.2 Tính toán diện tích kho thành phẩm

* Khu vực chứa thành phẩm bột cao su dạng bao

Hình 7 4 Khu vực chứa thành phẩm bột cao su

Tính toán số bao sản xuất

Kết hợp với số liệu đã tính toán ở chương 4, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 7 5 Thống kê số bao sản xuất được trong một tuần

Khối lượng cao su tạo ra (kg/ngày)

Thành phẩm (bao/tuần) Số pallet

Tính toán diện tích khu vực thành phẩm

Các bao cao su được xếp chồng lên nhau như hình 7.4

Một pallet gỗ được xếp được 32 bao, tạo thành 8 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 4 bao

Cứ 2 pallet gỗ được xếp vào 1 cột của kệ sắt chứa pallet Các pallet gỗ được xếp làm 4 tầng

Kích thước tiêu chuẩn của pallet gỗ là 1.165 x 1.165 x 180 mm (dài x rộng x cao)

Dựa theo số lượng bao cao su sản xuất mỗi tuần, ta sử dụng tổng cộng khoảng 1066pallet gỗ, tổng diện tích chiếm chỗ của khu vực thành phẩm: 1.066 x 1.165 x 1.165 x 1

* Khu vực chứa thành phẩm cao su dạng bành

Tính toán số thành phẩm sản xuất

Hình 7 5 Cách xếp bành cao su

Sau khi hoàn thành quá trình giải lưu hoá và làm nguội, khối lượng cao su sẽ được chuyển sang công đoạn ép bành Việc ép bành được thực hiện theo hai loại quy cách đã được tính toán trong chương trước.

5, ta sẽ tính được số bành thu được theo tuần như sau:

Bảng 7 6 Thống kê số bành đóng được trong 1 tuần

Tính toán diện tích khu vực thành phẩm

- Các bành cao su được xếp chồng lên nhau, ngăn cách với nhau bằng tấm màng PE và được đặt lên pallet mô phỏng như Hình 7.5

- Một pallet có kích thước tiêu chuẩn 1.165 x 1.165 x 180 mm

• Với sản phẩm bành có kích thước 0,67 x 0,33 x 0,17 m

Khối lượng cao su tạo ra

- Một pallet gỗ xếp được 10 bành, tạo thành 5 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 2 bành

• Với sản phẩm bành có kích thước 0,60 x 0,60 x 0,30 m

- Một pallet gỗ xếp được 10 bành, tạo thành 5 lớp chồng lên nhau, mỗi lớp có 2 bành Các pallet gỗ được xếp thành 2 tầng

- Dựa theo tổng số lượng bành cao su sản xuất mỗi tuần, ta sử dụng tổng cộng khoảng

1602 pallet gỗ, tổng diện tích chiếm chỗ của khu vực thành phẩm: 1.602 x 1.165 x 1.165 x 0,5 = 1.087,14 ≈ 1.088 m 2

Tổng diện tích kho thành phẩm

- Diện tích chiếm chỗ thành phẩm = SSản phẩm bao + SSản phẩm bành +SNguyên liệu dạng bao và cuộn 365 + 1.088 + 17 ≈ 1.470 m 2

Kho thành phẩm không chỉ cần diện tích cho sản phẩm bao, bành và nguyên liệu phụ trợ, mà còn phải có đủ không gian cho xe nâng di chuyển, phục vụ cho quá trình nhập và xuất sản phẩm hiệu quả.

- Chọn diện tích không gian di chuyển là 40% diện tích chiếm chỗ cuộn màng thành phẩm

→ Diện tích kho thành phẩm = Diện tích chiếm chỗ thành phẩm + Diện tích không gian di chuyển = 1.470 + 1.470 x 40% = 2.058 ≈ 2.100 m 2

→ Chọn diện tích kho thành phẩm là 2100 m 2 với chiều dài 50 m, chiều rộng 42 m [19]

7.3.3 Tính toán diện tích khu vực sản xuất chính

Bảng 7 7 Diện tích chiếm chỗ của máy móc/thiết bị trong khu vực sản xuất chính

Khu vực rửa lốp + bể chứa nước 30 30 _ 1 900

S1: Tổng diện tích máy móc, khu vực chứa 6.103,77

S2: Diện tích dành cho thao tác + băng chuyền Chiếm 100%S1 6.103,77

S3: Diện tích dành cho di chuyển Chiếm 100%S1 6.103,77

S: Tổng diện tích khu vực 18.311,31

Chọn diện tích khu vực sản xuất là 24.000 m 2 với chiều dài 200m chiều rộng 120m, bước cột 8m [19]

7.3.4 Tính toán diện tích khu hành chính

Theo sự phân bổ nhân sự ở chương 6, diện tích từng phòng ban trong khu hành chính sẽ được tính toán cụ thể để đảm bảo không gian làm việc thoải mái và thuận tiện cho việc di chuyển, như thể hiện trong bảng dưới đây.

Bảng 7 8 Diện tích khu hành chính

Phòng ban Kích thước (m) Số lượng Diện tích (m 2 )

Phòng Quản lý Chất lượng 5 x 3 1 15

Phòng Nhân sự - Hành chính 3 x 4 1 12

Phòng Thu mua + Ban ISO+ CSKH 10 x 3 1 30

Chọn diện tích các khoảng trống để di chuyển chiếm 45% diện tích được xây

=> Diện tích tối thiểu của khu nhà hành chính = 216 + 216×45% ≈ 320 m 2

➢Chọn diện tích khu hành chính là 320 m 2 với chiều dài 20 m, chiều rộng 16 m

7.3.5 Tính toán diện tích công trình phụ trợ sản xuất

Bảng 7 9 Diện tích các công trình phụ trợ sản xuất

Công trình Số lượng Kích thước (m) Diện tích (m 2 )

Nhà nghỉ trưa + Căn tin 1 20 x 20 400

Khi chọn xe chở hàng, xe container có kích thước 13,5 x 2,37 x 2,6 m và trọng tải 30 tấn là lựa chọn lý tưởng Với khối lượng hàng hóa cần vận chuyển khoảng 300 tấn mỗi ngày, cần sử dụng 5 chiếc container để luân phiên chở 3 lần trong ngày Bãi xe container nên có kích thước 21 x 12 m để đảm bảo đủ không gian cho việc đỗ xe.

7.3.6 Tính toán diện tích tổng thể nhà máy

Bảng 7 10 Tổng diện tích mặt bằng xây dựng

Phân xưởng/công trình Kích thước (m) Diện tích (m 2 )

=> Tổng diện tích mặt bằng xây dựng nhà máy S xây dựng = 31.826 m 2

➢Diện tích khu đất xây dựng nhà máy:

Sxây dựng: Tổng diện tích xây dựng các công trình trong nhà máy

Kxây dựng: Hệ số xây dựng theo TCVN 4514-88, đối với ngành công nghiệp nhẹ thì kxây dựng= 0,24 – 0,60 Chọn kxây dựng = 0,41

Khu đất xây dựng nhà máy có diện tích 77.217 m², bao gồm một miếng đất hình chữ nhật kết hợp với một miếng đất hình thang vuông, được thiết kế theo kích thước như hình minh họa.

Hình 7 6 Kích thước khu đất xây nhà máy

- Diện tích cây xanh = Skhu đất x 10% = 77.000 x 10% ≈ 11.550 m 2

- Diện tích đường đi = Skhu đất – S xây dựng – S cây xanh

TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG

Tính toán chiếu sáng

Trong sản xuất, ta thường dùng 2 biện pháp chiếu sáng:

- Chiếu sáng tự nhiên: sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời Đây là nguồn ánh sáng thích hợp cho mắt người và tiết kiệm năng lượng điện

- Chiếu sáng nhân tạo: sử dụng năng lượng điện để thắp sáng Có thể chủ động trong việc điều tiết ánh sáng và chiếu sáng vào ban đêm [19]

8.1.1 Chiếu sáng tự nhiên Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng ban ngày do mặt trời phản chiếu Ánh sáng tự nhiên là nguồn sáng sẵn có và thích hợp, có tác dụng tốt về một số mặt đối với con người Ánh sáng tự nhiên có nhược điểm là phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên

Để tối ưu hóa nguồn sáng tự nhiên, việc lựa chọn vật liệu phù hợp và thiết kế cửa một cách hợp lý trong quá trình xây dựng là rất quan trọng.

Khu vực phía Nam nước ta có hai mùa chính là mùa mưa và mùa nắng, với thời gian chiếu sáng trong năm dồi dào, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tận dụng ánh sáng tự nhiên.

Chiếu sáng nhân tạo đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả làm việc tại nhà máy, giúp tăng năng suất lao động và giảm căng thẳng cho người lao động Trước đây, hệ thống chiếu sáng chủ yếu sử dụng đèn compact, đèn tuýp và đèn cao áp Gần đây, đèn LED công nghiệp đã trở thành lựa chọn phổ biến nhờ vào những lợi ích vượt trội về chi phí và chất lượng.

Nhà máy áp dụng ba loại đèn LED với công suất khác nhau, bao gồm đèn LED cho khu vực sản xuất, đèn LED chiếu sáng khuôn viên và lối đi, cùng với đèn LED dành cho văn phòng và các khu vực khác.

Bảng 8 1 Thông số kỹ thuật đèn LED theo khu vực

Văn phòng, khu vực khác

- Tính toán số lượng đèn sử dụng

+ N: Số lượng đèn sử dụng

+ S: Diện tích cần chiếu sáng (m 2 )

+ E: độ rọi tiêu chuẩn theo khu vực (lux)

Theo tiêu chuẩn và quy định xây dựng TCXD 3743-83:

• Kho nguyên liệu và kho thành phẩm E = 50 lux

• Khu vực sản xuất E = 75 lux

Khu vực hành chính và các khu vực khác E = 30 ÷ 50 lux [19]

Bảng 8 2 Số lượng đèn LED sử dụng

STT Công trình Diện tích

7 Nhà nghỉ trưa+Căn tin 400 40 750 22

Tính toán điện năng

Điện năng tiêu thụ được tính theo công thức: A = P × t × n (kWh)

8.2.1 Tính toán điện năng tiêu thụ của thiết bị chiếu sáng trong một ngày

Bảng 8 3 Điện năng tiêu thụ của các thiết bị chiếu sáng trong một ngày

STT Công trình Số lượng

Công suất (kW) Điện năng tiêu thụ (kWh)

7 Nhà nghỉ trưa+Căn tin 22 12 0,009 2,376

8.2.2 Tính toán điện năng tiêu thụ của thiết bị sản xuất trong một ngày

Bảng 8 4 Điện năng tiêu thụ của các thiết bị sản xuất trong một ngày

STT Loại máy/ thiết bị Số lượng

Công suất Số giờ làm việc/ngày Điện năng tiêu thụ (kWh)

8 FXJ-450D dual motor mixing mill 36 60 21 45.360

8.2.3 Tính toán điện năng tiêu thụ trong sinh hoạt

Trung bình mỗi người sử dụng lượng điện là 1,5 kWh/người/ngày

Số lượng nhân viên trong nhà máy là 314 người

=> Điện năng tiêu thụ trong sinh hoạt trong một ngày = 314 × 1,5 = 471 kWh

8.2.4 Tổng điện năng tiêu thụ của nhà máy

Trong quá trình sử dụng điện, có một phần điện năng bị tổn hao trên đường dây dẫn Chọn lượng tổn hao là 2,4% tổng lượng điện năng tiêu thụ

Bảng 8 5 Tổng điện năng sử dụng trong ngày (kWh)

STT Mục đích Điện năng tiêu thụ

*Tính toán máy biến áp

- Tổng công suất của các thiết bị điện

P = Pđèn + Pthiết bị sản xuất = 0,412 + 1249 = 1.249,412 kW

- Công suất biểu kiến của máy biến áp

- Để máy biến áp hoạt động hiệu quả, chọn công suất biểu kiến bằng 80% công suất định mức

➢Chọn máy biến áp 3 pha 2000kVA xuất xứ trong nước, đáp ứng theo tiêu chuẩn Tổng công ty điện lực Miền Nam

Để đảm bảo máy phát điện hoạt động hiệu quả và tránh tình trạng quá tải, nên chọn công suất làm việc của máy phát điện bằng 80% công suất tổng của các thiết bị điện kết nối.

➢Chọn máy phát điện Mitsubishi Diesel xoay chiều 3 pha công nghiệp công suất 2050 kVA xuất xứ Trung Quốc [33]

Tính toán cấp thoát nước

8.3.1 Nước dành cho sản xuất

Việc sử dụng lại lượng nước làm nguội cho các máy nghiền và máy giải lưu hóa trong cùng một ngày giúp tiết kiệm chi phí đáng kể Nhờ đó, chi phí nước chỉ tương đương với 1/3 giờ hoạt động của các máy này.

Bảng 8 6 Lượng nước dùng trong quá trình sản xuất

Tên thiết bị Số lượng

Thời gian làm việc (giờ/ngày)

Để đảm bảo có đủ nước sử dụng trong trường hợp cần thiết, cần dự trữ 20% lượng nước, giả sử rằng 10% nước sẽ bay hơi trong quá trình lưu trữ.

8.3.2 Nước dành cho sinh hoạt

* Nước sinh hoạt đối với lao động theo giờ hành chính

+ w1là lượng nước sử dụng cho một người = 25 (lít/người/ngày)

+ N1là số lao động giờ hành chính = 37 (người)

+ k là hệ số điều hòa = 2

+ n1là số ca lao động = 1 (ca)

* Nước sinh hoạt đối với lao động theo ca

+ w2là lượng nước sử dụng cho một người = 20 (lít/người/ca)

+ N2là số lao động theo ca = 277 (người)

+ k là hệ số điều hòa = 2

+ n2là số ca lao động = 3 (ca)

Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt là:

8.3.3 Nước dành cho tưới cây xanh

Lượng nước tưới cây cho 1 m 2 cây xanh là 1 lít/ngày

Ncây xanh = 1 x Scây xanh = 1 x 11550 = 11550 (lít/ ngày) = 11,55 (m 3 /ngày)

8.3.4 Nước dự trữ cho phòng cháy chữa cháy Để phòng ngừa hỏa hoạn xảy ra bất ngờ trong quá trình sản xuất, ta cần bố trí các van cứu hỏa gần khu vực kho nguyên liệu, kho thành phẩm, quanh phân xưởng và khu vực hành chính

Lượng nước cấp cho 1 van phải liên tục trong 3 giờ liền trong suốt thời gian chữa cháy

Bố trí 45 van cứu hỏa có lưu lượng 5 lít/giây [34]

Lượng nước cần cho phòng cháy chữa cháy là:

8.3.5 Tổng lượng nước trong một ngày của nhà máy

Tổng lượng nước cần trong một ngày của nhà máy:

N = Nsản xuất + Nsinh hoạt + Ncây xanh + Npccc = 4536,4 + 35,09 + 11,55 + 2430 7.013,04(m 3 /ngày)

❖ Tính bể dự trữ nước [35]

Bể dự trữ nước đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước liên tục cho nhà máy, đảm bảo hoạt động trong vòng 3 ngày khi hệ thống cấp nước gặp sự cố hoặc trong trường hợp hỏa hoạn.

Trong đó, chọn thể tích bể chứa nước dưới đất & bể chứa nước trên cao theo tỉ lệ 2:1 (2 phần chứa nước dưới đất, 1 phần chứa nước trên cao)

Vbể ngầm = 2/3 Vbể dự trữ nước , Vtháp nước = 1/3 Vbể dự trữ nước

=> Chọn xây dựng bể nước dưới đất có thể tích 14200 m 3 với : chiều dài 30m, chiều rộng 20m, chiều sâu 24m cùng với tháp nước có thể tích 7100 m 3

TÍNH TOÁN KINH TẾ

Tính lương chi trả cho lao động

Nhân viên trong nhà máy làm việc theo giờ hành chính và giờ theo ca:

- Giờ hành chính: Từ 7h30 đến 16h30

9.1.1 Tính lương chi trả cho lao động theo ca

Lao động theo ca được hưởng lương cơ bản là 6.000.000 triệu đồng/người/tháng cùng với các khoản khác công ty phải chi trả bao gồm:

Bảo hiểm đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thu nhập của người lao động và gia đình họ trước những rủi ro như tai nạn và ốm đau Cả người lao động và người sử dụng lao động đều có trách nhiệm đóng bảo hiểm theo tỷ lệ phần trăm từ mức lương.

Bảng 9 1 Tỉ lệ trích nộp bảo hiểm Đối tượng Người sử dụng lao động (DN) đóng Người lao động đóng

BH Bảo Hiểm Xã Hội BHYT BHTN Bảo Hiểm Xã Hội BHYT BHTN Qũy

Tuất Ốm Đau Thai Sản

Tử Tuất Ốm Đau Thai Sản

Lương tăng ca sẽ được tính 25.000 đồng/giờ

Ngoài ra, công nhân vẫn được hưởng trợ cấp theo các ngày lễ, Tết

❖ Tổng lương chi trả cho lao động theo ca 1, ca 2

= Lương cơ bản × (100% + 32% + 10%) × (Số lao động ca 1 + ca 2)

❖ Tổng lương chi trả cho lao động theo ca 3

= Lương cơ bản × (100% + 32% + 10% + 15%) × Số lao động ca 3

=> Tổng lương chi trả cho lao động theo ca = 1.533,6 + 847,8 = 2.381,4 triệu đồng/tháng

9.1.2 Tính lương chi trả cho lao động theo giờ hành chính

Lao động theo giờ hành chính được hưởng lương cơ bản tùy theo vị trí cùng với các khoản khác bao gồm:

Tổng lương chi trả = Lương cơ bản × (100% + 32% + 10%) × Số lao động

Bảng 9 2 Tổng lương chi trả cho lao động theo giờ hành chính

Chức vụ Số lượng Lương cơ bản

Tổng lương (triệu đồng)

Tổng chi trả (triệu đồng)

Tổng chi phí trả lương cho lao động của nhà máy được tính bằng cách cộng lương chi trả cho lao động theo ca và lương chi trả cho lao động theo giờ hành chính, với kết quả là khoảng 2.909.120.000 đồng mỗi tháng.

Tính vốn đầu tư

9.2.1 Vốn đầu tư tài sản cố định (V cố định )

9.2.1.1 Vốn đầu tư xây dựng (V xây dựng )

= Giá thuê đất × Diện tích khu đất thuê × Số năm thuê

Bảng 9 3 Chi phí xây dựng

STT Tên công trình Diện tích

Chi phí ước tính (đồng/m 2 )

*Tổng vốn đầu tư xây dựng

Vxây dựng = Chi phí thuê đất + Chi phí xây dựng

Chọn thời gian khấu hao xây dựng là 20 năm

Khấu hao xây dựng hằng năm

9.2.1.2 Vốn đầu tư máy móc/thiết bị (Vmáy móc)

Vốn đầu tư máy móc/thiết bị trong khu vực sản xuất chính

Bảng 9 4 Vốn đầu tư máy móc/thiết bị trong khu vực sản xuất chính a Vốn đầu tư cho bột cao su

Tên thiết bị Số lượng Đơn giá ước tính (đồng) Thành tiền (đồng)

Tổng cho bột cao su 7.835.977.000 b Vốn đầu tư cho bành khử lưu hóa

Tổng cho bột cao su 7.835.977.000

Tổng cho bành khử lưu hóa 58.867.977.000

Vốn đầu tư máy móc/thiết bị chính được ước tính khoảng 58.867.977.000 đồng

❖ Vốn đầu tư thiết bị phụ trợ

Tổng chi phí cho các thiết bị phụ trợ như cân, xe nâng, dàn lưu trữ và thiết bị phòng thí nghiệm được tính bằng 100% vốn đầu tư dành cho thiết bị chính.

=> Vốn đầu tư thiết bị phụ trợ = 58.867.977.000 × 100%

❖ Vốn đầu tư lắp đặt, bảo trì thiết bị

Chọn chi phí lắp đặt, bảo trì thiết bị bằng 30% vốn đầu tư thiết bị chính

=> Vốn đầu tư lắp đặt, bảo trì thiết bị = 58.867.977.000 × 30%

❖ Vốn đầu tư phát sinh

Chọn chi phí phát sinh bằng 10% vốn đầu tư thiết bị chính

=> Vốn đầu tư phát sinh = 58.867.977.000 × 10%

❖ Tổng vốn đầu tư cho thiết bị

Vthiết bị = Máy móc/thiết bị chính + Thiết bị phụ + Lắp đặt/ bảo trì + Phát sinh

Chọn thời gian khấu hao thiết bị là 10 năm

Khấu hao thiết bị hằng năm = 141.283.144.800:10

❖ Tổng vốn đầu tư cố định

Vcố định = Vxây dựng + Vthiết bị

❖ Tổng khấu hao tài sản cố định = Khấu hao xây dựng + Khấu hao thiết bị

9.2.2 Vốn đầu tư lưu động (V lưu động )

Bảng 9 5 Chi phí nguyên liệu sản xuất

STT Nguyên liệu Định mức

(/ngày) Định mức (/tháng) Đơn giá (đồng)

1 Lốp xe phế thải (kg) 324.823 8.120.575 4.600 37.354.645.000

Vậy chi phí nguyên liệu chính sản xuất = 75.181.378.780 đồng/tháng

Chọn chi phí nguyên liệu vận chuyển chiếm 2% chi phí nguyên liệu sản xuất

=> Tổng chi phí nguyên liệu = 75.181.378.780× (100% + 2%)

Tổng chi phí để trả lương cho lao động của nhà máy = 2.909.120.000 đồng/tháng

❖ Tổng vốn lưu động

Vlưu động = Chi phí nguyên liệu + Quỹ lương

Vlưu động = 79.594.126.356 đồng/tháng = 955.129.516.272 đồng/năm

Tính chi phí sản phẩm

+ Theo bảng, tổng điện năng tiêu thụ của nhà máy là 166954 kWh/ngày

+ Theo bảng 1.1, giá cung cấp điện là 2.556 đồng/kWh

=> Chi phí điện = 166954×2.556 = 426.734.424 đồng/ngày = 128.020.327.200 đồng/năm

+ Theo mục, tổng lượng nước của nhà máy là 7.013,04 m 3 /ngày

+ Theo mục, giá cung cấp nước sản xuất là 9.600 đồng/m 3 và phí xử lý nước thải là 7.280 đồng/m 3

=> Chi phí nước = N x 9.600 + (Nsản xuất + Nsinh hoạt) x 7.280 = 7.013,04 x 9.600 + (4536,4 + 35,09) x 7.280 0.605.631,2 đồng/ngày = 30.181.689.360 đồng/năm

Cnăng lượng = Chi phí điện + Chi phí nước

Ckhấu hao = Khấu hao xây dựng + Khấu hao thiết bị = 8.471.340.000 + 14.128.314.480 = 22.599.654.480 đồng/năm

* Chi phí trả lãi ngân hàng

+ Lãi suất trung bình = 10%/năm

+ Tổng vốn đầu tư = 1.271.821.052.072 đồng

Chằng năm = Cnguyên liệu + Cnăng lượng + Ctiền lương + Ckhấu hao + Cthuê đất + Ctrả lãi

Chi phí khác được chọn bằng 0.5% chi phí hằng năm

Csản phẩm = Chằng năm + Ckhác

*Chi phí bình quân cho 1 kg sản phẩm bột cao su

C1kg sản phẩm= C sản phẩm

Năng suất nhà máy = 1.257.306.609.370 đồng/năm

Giá bán sản phẩm

Giá bán sản phẩm được tính theo công thức sau:

Giá bán sản phẩm = C1kg sản phẩm × (1 + P + Thuế VAT)

P: tỷ suất lợi nhuận, chọn P là 12% cho dòng sản phẩm cao su dạng bột, 30% cho dòng sản phẩm cao su tái sinh

=> Giá bán sản phẩm cao su bột = 14.766 × (1 + 12% + 10%) ≈ 18.015 đồng/kg

=> Giá bán sản phẩm cao su tái sinh = 14.766 × (1 + 30% + 10%) ≈ 20.673 đồng/kg

Tính kinh tế

Bảng 9 6 Doanh thu hằng năm

Loại sản phẩm Mã sản phẩm Năng suất

Gía bán (đồng/năm) Thành tiền

➢ Tổng doanh thu = 1.647.146.532.300 đồng/năm

9.5.2 Lợi nhuận của dự án

- Doanh thu thuần = Doanh thu – Thuế VAT = 1.647.146.532.300 – 1.647.146.532.300 × 10%

- Lợi nhuận trước thuế = Doanh thu thuần – Chi phí sản phẩm

- Lợi tức chịu thuế = Lợi nhuận trước thuế – Chi phí khấu hao

- Thuế thu nhập doanh nghiệp = Lợi nhuận trước thuế × 20%

- Lợi nhuận ròng = Lợi tức chịu thuế – Thuế thu nhập doanh nghiệp

Bảng 9 7 Lợi nhuận của dự án

Chỉ tiêu Số tiền (đồng)

Tổng doanh thu 1.647.146.532.300 Doanh thu thuần 1.482.431.879.070 Lợi nhuận trước thuế 225.039.884.900 Lợi tức chịu thuế 202.397.750.420 Thuế doanh nghiệp 45.007.976.980 Lợi nhuận ròng 157.389.773.440

9.5.3 Thời gian thu hồi vốn

Thời gian thu hồi vốn = Vốn cố định

Lợi nhuận ròng+Chi phí khấu hao

➢ Vậy thời gian thu hồi vốn vào khoảng 22 tháng [19]

AN TOÀN LAO ĐỘNG

An toàn lao động trong sản xuất

An toàn lao động trong sản xuất là những biện pháp và kiến thức cần thiết để bảo vệ người lao động trong quá trình làm việc Đối với công nhân tại các xưởng sản xuất, việc trang bị đầy đủ kiến thức, kinh nghiệm và phương tiện an toàn là vô cùng quan trọng để đảm bảo sức khỏe và an toàn cho họ.

Sau dây là những nội quy cơ bản trong an toàn lao động cần tuân thủ:

Cán bộ công nhân viên cần nâng cao ý thức bảo vệ và sử dụng đúng cách các phương tiện bảo hộ, đồ dùng và dụng cụ do công ty cung cấp Đồng thời, họ phải đảm bảo trang bị đầy đủ khi thực hiện công việc để tránh tình trạng tháo gỡ hoặc không sử dụng các thiết bị này.

Cán bộ công nhân viên cần tuân thủ quy định chỉ lui tới những khu vực có phận sự, tuyệt đối không đi lại ở những nơi không có trách nhiệm Ngoài ra, mọi sự cố phát hiện cần được thông báo ngay cho người quản lý để có biện pháp khắc phục kịp thời.

Tại khu vực làm việc và các khu vực khác trong nhà máy, nghiêm cấm sử dụng thuốc lá và bật lửa, trừ những khu vực được chỉ định riêng cho việc hút thuốc Đồng thời, các phương tiện vật liệu và sản phẩm cần được sắp xếp cách xa cửa, bao gồm cả cửa thoát hiểm và những lối đi ít người qua lại.

+ Khu vực làm việc cần được bố trí khoa học, ngăn nắp, thông thoáng lối đi và tạo thuận tiện nhất trong công việc

+ Cán bộ công nhân viên phải ngay tức khắc rời khu vực làm việc nếu xảy ra những sự cố, tai nạn

Công nhân cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc an toàn lao động, bao gồm việc sử dụng đồ bảo hộ đầy đủ và duy trì môi trường làm việc sạch sẽ, khô ráo để đảm bảo an toàn cho bản thân và đồng nghiệp.

+ Không được ăn uống, nghe điện thoại trong khi đang làm việc, không hút thuốc hoặc sử dụng các vật dễ gây cháy nổ trong khu vực sản xuất

Trước khi vận hành máy, cần kiểm tra và đảm bảo máy đang ở trạng thái bình thường Nếu phát hiện sự cố, hãy ngay lập tức thông báo cho trưởng ca hoặc quản đốc.

+ Sắp xếp, thu dọn dụng cụ đúng vị trí sau khi hoàn thành công việc để thuận tiện cho nhiệm vụ sau và tạo sự an toàn lao động

+ Máy móc phải được hoạt động theo đúng trình tự quy định, phải tiến hành bảo dưỡng theo định kỳ

10.1.3 An toàn điện Điện áp sử dụng trong công nghiệp có cường độ tương đối cao nên có thể gây chết người khi chạm đến nó Để đảm bảo an toàn cho công nhân trong nhà máy ta phải thực hiện các biện pháp sau:

+ Cách điện tốt cho các phần dẫn điện

+ Sử dụng các bộ phận che chắn, bảo hiểm

+ Hạn chế mức sử dụng điện

+ Giữ gìn vệ sinh sạch sẽ, trông coi các thiết bị điện trong khu vực sản xuất

+ Điện sử dụng trong các phân xưởng được bảo vệ bằng dây mát, nếu dây bị hở dòng rò sẽ được đưa xuống đất

Chỉ nên tham gia vào việc vận hành hoặc sửa chữa khi đã được đào tạo bài bản và huấn luyện chuyên sâu Đồng thời, cần trang bị đầy đủ các vật dụng an toàn để đảm bảo an toàn trong quá trình sửa chữa và tiếp xúc với thiết bị.

Ngoài các lệnh từ người quản lý hoặc trong những tình huống bất khả kháng như cháy nổ, hỏa hoạn, tai nạn, không được tự ý ngắt điện Hành động này có thể dẫn đến chập mạch, gây hư hỏng máy móc và ảnh hưởng đến tiến độ công việc.

+ Cần treo bảng thông báo khi tiến hành sửa chữa điện, phải có người hỗ trợ trong tình huống sửa mà không được cúp điện

Cán bộ phụ trách điện cần thường xuyên kiểm tra và sử dụng các thiết bị đo lường như Ampe kế và Volt kế để đảm bảo các chỉ số định mức, tránh tình trạng quá tải Đồng thời, việc vệ sinh và bảo trì các đường dây cũng như thiết bị điện là rất quan trọng để duy trì hiệu suất và an toàn.

+ Khi phát hiện nguy cơ dẫn đến tai nạn lao động phải báo ngay cho lãnh đạo phân xưởng để khắc phục, sửa chữa

+ Ngoài ra phải trang bị hệ thống thu lôi cho các công trình của nhà máy

10.1.4 An toàn phòng cháy chữa cháy

An toàn phòng cháy chữa cháy là ưu tiên hàng đầu, ảnh hưởng trực tiếp đến tài sản và tính mạng của công nhân viên cũng như nhà máy Trước khi làm việc, tất cả cán bộ công nhân viên đều phải tham gia khóa học về an toàn lao động và phòng cháy chữa cháy.

- Biện pháp phòng cháy chữa cháy:

+ Nghiêm chỉnh chấp hành các biện pháp, nội quy, quy định về công tác phòng cháy chữa cháy

+ Khi bố trí mặt bằng nhà máy nên đặt vị trí của kho sao cho vừa hợp lý trong sản xuất vừa phân cách nơi dễ cháy

Tại các kho bãi, cần có bảng nội quy phòng cháy chữa cháy và đảm bảo rằng các dụng cụ cứu hỏa luôn sẵn sàng, được đặt đúng vị trí quy định để thuận tiện cho việc sử dụng Ngoài ra, việc đặt biển báo tại những khu vực dễ xảy ra cháy nổ cũng rất quan trọng.

+ Tại các phân xưởng sản xuất và kho phải bố trí các vòi nước cứu hỏa

+ Phải có một đội ngũ riêng sẵn sàng phục vụ chữa cháy

+ Tiến hành tốt công việc thông gió tự nhiên và nhân tạo nhằm cải thiện điều kiện lao động cho người công nhân

+ Hạn chế để công nhân tiếp xúc với không khí nóng

+ Cách ly tốt nhất có thể các nguồn gia nhiệt cho phân xưởng (như sơn phủ cách nhiệt, bọc lớp xốp cách nhiệt…)

Xây dựng nhà xưởng với kích thước hợp lý giúp tăng cường thông thoáng và giảm thiểu phản xạ sóng âm Để giảm thiểu tiếng ồn và rung động, nên lắp đặt các thiết bị giảm chấn bằng cao su dưới những thiết bị phát ra âm thanh và rung.

+ Phải tuyệt đối tuân thủ quy trình công nghệ pha chế cũng như quy trình công nghệ sản xuất

Để đảm bảo an toàn khi làm việc với hóa chất dạng khí hoặc hơi, cần duy trì môi trường thông thoáng Trong những khu vực có nồng độ khí độc cao, việc trang bị thiết bị an toàn như mặt nạ phòng độc là rất cần thiết.

+ Đối với dung dịch: tránh không cho hóa chất tiếp xúc da, quần áo bằng cách sử dụng đồ bảo hộ lao động thích hợp.

Vệ sinh công nghiệp

Vệ sinh công nghiệp là yếu tố thiết yếu trong hoạt động của nhà máy sản xuất Quá trình sản xuất tạo ra nhiệt, bụi, tiếng ồn và mùi hóa chất độc hại, ảnh hưởng đến môi trường làm việc Vì vậy, việc thiết kế nhà máy cần chú trọng đến các yếu tố này để đảm bảo an toàn và sức khỏe cho công nhân.

Môi trường nhà máy ở Việt Nam thường nóng ẩm, kết hợp với khí hậu nhiệt đới, dễ gây rối loạn cân bằng nhiệt và làm cho con người nhanh chóng mệt mỏi Điều này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, dẫn đến các bệnh ngoài da.

+ Tăng cường tự động hóa và cơ giới hóa các quá trình lao động nặng nhọc ở các nơi có nhiệt độ cao

+ Dùng vật liệu cách nhiệt quanh các thiết bị phát nhiệt

+ Trang bị dụng cụ, quần áo bảo hộ cho công nhân

+ Tăng cường thông gió tự nhiên

10.2.2 Ồn và chống tiếng ồn

Tiếng ồn trong môi trường sản xuất có tác động nghiêm trọng đến sức khỏe của công nhân, dẫn đến giảm năng suất lao động, tăng nguy cơ tai nạn và ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng nghe.

+ Lựa chọn nguyên vật liệu xây dựng thích hợp

+ Móng tường phải có cấu tạo đặc biệt

+ Ngăn cách và sắp xếp hợp lý các bộ phận gây tiếng ồn

+ Tạo ma sát ở những nơi có chấn động

+ Sử dụng triệt để các bộ phận chống chấn động như lò xo hay cao su giảm chấn

Thông gió là yếu tố quan trọng trong nhà máy sản xuất, giúp cải thiện chất lượng không khí và tạo môi trường làm việc tốt cho công nhân Để đạt hiệu quả tối ưu, cần kết hợp hai phương pháp thông gió: tự nhiên và nhân tạo.

Quá trình chiếu sáng là yếu tố quan trọng trong hoạt động sản xuất hàng ngày, ảnh hưởng lớn đến năng suất lao động và sức khỏe của công nhân Đảm bảo điều kiện chiếu sáng tốt không chỉ nâng cao sức khỏe cho công nhân mà còn giúp họ thực hiện các thao tác một cách chính xác.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Dưới sự hướng dẫn của thầy cô và nỗ lực cá nhân trong hơn 6 tháng, em đã hoàn thành luận văn thiết kế nhà máy tái chế lốp xe cao su phế thải với công suất 2.000.000 lốp/năm Quy trình thiết lập nhà máy bao gồm các bước quan trọng như thiết kế sản phẩm, chọn đơn pha chế, thiết kế quy trình công nghệ, và thực hiện các tính toán cân bằng vật chất, thiết bị, mặt bằng, cân bằng nhiệt, chiếu sáng, năng lượng cấp nước, nhân sự và tính kinh tế.

Ta có kết quả như sau:

+ Tổng diện tích nhà máy: 77.000 m 2

+ Tổng vốn đầu tư: 1.272.245.852.072 VNĐ

+ Lợi nhuận ròng hằng năm: 157.389.773.440 VNĐ

+ Thời gian hoàn vốn: 22 tháng

Nhà máy được xây dựng để giải quyết vấn đề ô nhiễm từ lốp xe phế thải, đồng thời tạo ra lợi nhuận cho xã hội với sản phẩm có giá thành cạnh tranh Dự án không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng mà còn mang lại cơ hội việc làm cho nhiều lao động trong khu vực nhờ tính kinh tế cao và khả năng thu hồi vốn nhanh.

[2] "tyremarket," [Online] Available: https://www.tyremarket.com/History-of- tyres [Accessed 10 03 2021]

[3] "Stratviewresearch," [Online] Available: https://www.stratviewresearch.com/473/tire-yarn-market.html [Accessed 10

[4] S Hodson, "Global motorization: increasing tire usage," in Tire waste and recycling, London, Matthew Deans, 2021, pp 27-42

[5] T friedman, "fimo," 25 11 2017 [Online] Available: https://fimo.edu.vn/science-technology/10-su-kien-moi-truong-noi-bat-trong- nuoc-nam-2016/ [Accessed 10 03 2021]

[6] C c e al, Scrap tire technology and markets, United States: Noyes Data

[7] V.-X Morvan, "phys," 23 9 2018 [Online] Available: https://phys.org/news/2018-09-france-reverses-car-tyre-sea.html [Accessed

[8] "plasticsoupfoundation," [Online] Available: https://www.plasticsoupfoundation.org/en/2019/10/fewer-microplastics-by- reducing-maximum-speed/ [Accessed 14 03 2021]

[9] "emissionanalytics," [Online] Available: https://www.emissionsanalytics.com/news/pollution-tyre-wear-worse-exhaust- emissions [Accessed 15 03 2021]

[10] "prosquare," Công ty TNHH Prosquare Việt Nam, [Online] Available: http://www.prosquare.com.vn/khu-cong-nghiep-hiep-phuoc [Accessed 15 03

[11] "google," [Online] Available: https://www.google.com/maps/search/khu+c%C3%B4ng+nghi%E1%BB%87 p+Hi%E1%BB%87p+Ph%C6%B0%E1%BB%9Bc/@10.6341344,106.73927 95,5270m/data=!3m1!1e3 [Accessed 15 03 2021]

[12] "odt," [Online] Available: https://odt.vn/du-an/khu-cong-nghiep-hiep- phuoc.html [Accessed 15 03 2021]

[13] "hepza," [Online] Available: http://www.hepza.hochiminhcity.gov.vn/web/guest/khu-cong-nghiep-hiep- phuoc [Accessed 15 03 2021]

[14] J K K e al, Rubber recycling, United Kingdom: CPI Group (UK) Ltd, 2018

[15] A J a B George, "The current status of sulphur vulcanization and devulcanization chemistry: Devulcanization," Rubber Science, vol 29, no 1, pp 62-100, 2016

[16] J D M e al, "Pyrolysis," in Tire waste and recycling, London, Matthew

[17] "scraptirenews," [Online] Available: https://scraptirenews.com/information- center/crumb-rubber/ [Accessed 17 03 2021]

[18] Y Ikeda, "Recycling of sulfur cross-linked natural rubber (NR) using supercritical carbon dioxide," in Chemistry, Manufacture and Applications of

[19] T T X Trúc, "Thiết kế nhà máy tái chế lốp xe cao su đã qua sử dụng năng suất khoảng 200.000 lốp/năm," 2021

Every year, the United States and Europe release approximately one million tonnes of toxic tyre dust and particulates into the environment, raising significant environmental concerns This alarming statistic highlights the urgent need for effective waste management and pollution control strategies to mitigate the impact of tyre debris on ecosystems and public health For more detailed information, refer to H Stehling's article on Global Research, published on February 8, 2019.

[21] L B e al, "Devulcanisation and reclaiming of tires and rubber by physical and chemiscal processes: A review," Journal of Cleaner Production, vol 236,

[22] A M J e al, "The current status of sulphur vulcanization and devulcanization chemistry: devulcanization," Rubber Science, vol 1, no 29, pp 62-100, 2016

[23] S S e al, "Thermo-mechanical devulcanization and recycling of rubber industry waste," Resources, Conservation & Recycling, no 144, pp 180-186,

[24] "bridgestone," Bridgestone Americas Tire Operations, 2020 [Online]

Available: https://commercial.bridgestone.com/content/dam/commercial/bridgestone/pdfs /data-books/Bridgestone-Truck-Tire-DataBook.pdf [Accessed 18 03 2021]

[25] "may3a," Công ty CPĐT Tuấn Tú, [Online] Available: https://may3a.com/may-cat-lop-cao-su-3a/ [Accessed 07 04 2021]

[26] "alibaba," [Online] Available: https://www.alibaba.com/product-detail/high- quality-tire-scrap-wire-drawing_62059918028.html [Accessed 11 04 2021]

[27] "guoyumachinery," [Online] Available: https://www.guoyumachinery.com/products/tire-recycling/tire-shredder- machine.html [Accessed 11 04 2021]

[28] "hvstgroup," [Online] Available: https://hvstgroup.en.made-in- china.com/product/hSYJABRUsMrH/China-Textile-Fabrics-Separator-Used-Rubber-Tire-Processing-Machine.html [Accessed 11 04 2021]

[29] "alibaba," [Online] Available: https://www.alibaba.com/product-detail/tire- recycling-plant-nylon-fiber- separator_60440568582.html?spm700.galleryofferlist.normal_offer.d_title 796248caIo3m73 [Accessed 17 04 2021]

[30] "alibaba," [Online] Available: https://www.alibaba.com/product-detail/Ultra- fine-powder-grinding- mill_60009590276.html?spm700.galleryofferlist.normal_offer.d_title.7e1f 245e1oSd9Q [Accessed 17 04 2021]

[31] "maysangrung," [Online] Available: http://maysangrung.com/tin-tuc/nguyen- ly-hoat-dong-cua-may-sang-hinh-chu-nhat/ [Accessed 19 04 2021]

[32] "jsmctrade," [Online] Available: http://www.jsmctrade.com/content/?1949.html [Accessed 19 04 2021]

[33] "jsmctrade," [Online] Available: http://www.jsmctrade.com/content/?1963.html [Accessed 19 04 2021]

[34] "eaglepackmachine," [Online] Available: https://eaglepackmachine.en.made- in-china.com/product/uSGQgbTcaBVL/China-Rubber-Powder-Bagging-

Machine-with-CE.html [Accessed 20 04 2021]

[35] "skhcn.thuathienhue," 11 10 2010 [Online] Available: https://skhcn.thuathienhue.gov.vn/?gd=6&cn05&tcC3 [Accessed 21 04

[36] "ntytech," [Online] Available: https://ntytech.en.made-in- china.com/product/IyomLnJvYtcN/China-1-9-8MPa-Gas-Pressure-Boosting- Piston-Type-Gas-Compressor.html [Accessed 22 04 2021]

[37] "cncdgas," Công ty TNHH Thiết bị Khí công nghiệp CNCD Việt Nam,

[Online] Available: http://cncdgas.vn/bon-chua-co2-long/ [Accessed 01 05

[38] "alibaba," [Online] Available: https://www.alibaba.com/product- detail/1000kg-digital-platform-weighing-scale-with_62460147007.html

[39] "alibaba," [Online] Available: https://www.alibaba.com/product- detail/Conveyor-belting-for-rubber-belt-conveyor_60458716762.html

[40] "alibaba," [Online] Available: https://www.alibaba.com/product- detail/Jingxin-2T-3m-Remote-Control-

Lifter_60832560995.html?spm700.details.0.0.543b5b17vuTk6U

[41] "alibaba," [Online] Available: https://www.alibaba.com/product- detail/2500kg-6-ton-Articular-Cab-

Forklift_1600082889851.html?spm700.galleryofferlist.normal_offer.d_titl e.7bab74dcp4vTHh [Accessed 01 05 2021]

[42] M J Forrest, Recycling and Re-use of Waste Rubber, Smithers Rapra, 2014

[43] "wikipedia," [Online] Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_carbon_dioxide [Accessed 01 05 2021].