nghiên cứu công nghệ chế biến khoáng chất tan vùng phú thọ làm nguyên liệu cho ngành sản xuất ceramic, sơn, dược phẩm và hoá mỹ phẩm

Phần III NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI BỀ MẶT VÀ ỨNG DỤNG BỘT TANCHO CERAMIC, SƠN, DƯỢC PHẨM VÀ HÓA MỸ PHẨM 138 9.1 Thực nghiệm 138 9.2 Khảo sát tính chất bột tan và các ảnh hưởng của nó đến quá

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN

Đề án: “đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2015, tầm nhèn đến năm 2025”

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

Tên đề tài:

“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHOÁNG CHẤT TAN VÙNG PHÚ THỌ LÀM NGUYÊN LIỆU CHO NGÀNH SẢN XUẤT CERAMIC, SƠN, DƯỢC PHẨM VÀ HÓA MỸ PHẨM”

MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ NGỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC CÁC BẢNG iii

1.4 các ứng dụng của khoáng chất tan 8

1.5.1 Tiềm năng khoáng chất tan trên Thế giới 8

1.6 Khai thác, sản xuất và tiêu thụ tan trên thế giới 9 1.7 Chất lượng thương phẩm tan các lĩnh vực sử dụng trên thế giới 11 1.8 Tài nguyên khoáng sản tan Việt Nam và sơ lược về mỏ tan Thu

Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TUYỂN, CHẾ BIẾN VÀ

2.1 Công nghệ tuyển, chế biến tan 16

2.1.2 Tình hình nghiên cứu biến tính và ứng dụng bột khoáng tan 18

2.2 Cơ sở lý thuyết quá trình biến đổi bề mặt 18

2.2.1 Các đặc tính của khoáng tan liên quan đến quá trình biến đổi bề

mặt

18

Chương 3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG TRONG VÀ

3.1 Nghiên cứu tuyển và chế biến khoáng tan 26

3.1.1 Tình hình nghiên cứu tuyển khoáng tan trên thế giới 26

3.2 Nghiên cứu biến đổi bề mặt khoáng tan 30 3.3 Nghiên cứu ứng dụng khoáng tan trong ceramic 31

3.4 Nghiên cứu ứng dụng khoáng tan trong sơn 33

3.5 Nghiên cứu ứng dụng khoáng tan trong dược phẩm và hóa mỹ phẩm 34

Phần II NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TUYỂN 39 Chương 4 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT QUẶNG TAN MỎ

4.1 Mẫu nghiên cứu 39

4.1.1 Phương án lấy mẫu 39 4.1.2 Thi công lấy mẫu 41

4.2 Phương pháp nghiên cứu 42

4.2.1 Thành phần vật chất 42 4.2.2 Công nghệ chế biến 43

4.3 Thiết bị dùng cho nghiên cứu 43

4.3.1 Thiết bị phân tích mẫu 43 4.3.2 Thiết bị nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm 44

Chương 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN TRONG

5.1 Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu 46

5.1.1 Gia công chuẩn bị mẫu 46 5.1.2 Thiết bị và phương pháp phân tích mẫu 47 5.1.3 Kết quả phân tích đặc điểm cấu trúc và thànhphần khoáng vật 47 5.1.4 Kết quả phân tích thành phần độ hạt và thành phần hóa học 51

5.2 Nghiên cứu nghiền chọn lọc và tuyển phân cấp 58

5.3.1 Thiết bị và mẫu nghiên cứu 78 5.3.2 Nghiên cứu điều kiện và chế độ tuyển nổi 80

5.6.1 Lựa chọn sơ đồ thí nghiệm tuyển 95

5.6.3 Lựa chọn sơ đồ công nghệ tuyển quặng tan Thu Ngạc, Phú Thọ 101

Chương 6 NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ TUYỂN TRÊN

QUY MÔ PILOT

104

6.1 Lựa chọn hệ thiết bị thí nghiệm 104 6.2 Kết quả nghiên cứu thử nghiệm 108

Chương 7 NGHIÊN CỨU TUYỂN TÁCH KIM LOẠI NẶNG TRONG

7.1 Ảnh hưởng của các kim loại nặng tới sức khỏe con người 117 7.2 Thành phần vật chất tinh quặng tan sau tuyển cơ học 118 7.3 Thí nghiệm tuyển tách Pb và As trong tinh quặng tan 120

7.3.2 Thiết bị, hóa chất và trình tự thí nghiệm 123 7.3.3 Nghiên cứu các điều kiện và chế độ tuyển tách Pb, và As ra khỏi bột

7.4 Nghiên cứu tách kim loại Fe và nâng cao độ trắng tinh quặng tan 125

Chương 8 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG TAN THU

8.1 Quy trình công nghệ tuyển cơ học quặng tan Thu Ngạc 129 8.2 Quy trình công nghệ xử lý hoá tuyển bột khoáng tan Thu Ngạc 132 8.3 Quy trình công nghệ khử sắt làm trắng bột khoáng tan Thu Ngạc 133

Phần III NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI BỀ MẶT VÀ ỨNG DỤNG BỘT TAN

CHO CERAMIC, SƠN, DƯỢC PHẨM VÀ HÓA MỸ PHẨM

138

9.1 Thực nghiệm 138

9.2 Khảo sát tính chất bột tan và các ảnh hưởng của nó đến quá trình

biến đổi bề mặt khoáng

140

9.3 Ảnh hưởng của nồng độ hợp chất silan đến quá trình biến đổi bề

9.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng biến đổi bề mặt khoáng

tan bằng phương pháp phổ hồng ngoại

149

9.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng biến đổi bề mặt khoáng

9.4.3 Độ hấp thụ dầu của khoáng tan biến đổi bề mặt 151 9.5 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến quá trình biến đổi bề mặt

9.6 Ảnh hưởng của môi trường phản ứng đến quá trình biến đổi bề mặt

9.6.2 Ảnh hưởng của quá trình polyme hóa đến độ bền của lớp phủ silan 157

9.7 Ảnh hưởng của các hợp chất silan khác nhau đến quá trình biến đổi

bề mặt khoáng tan

159

9.7.1 Biến đổi bề mặt bột tan bằng các hợp chất silan khác nhau 159

9.8 Quy trình biến đổi bề mặt bột tan 163

9.8.2 Quy trình biến đổi bề mặt tan bằng các hợp chất silan 164

Chương 10 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘT TAN TRONG CHẾ TẠO

10.1.2 Thiết bị và phương pháp nghiên cứu 168

10.2 Nghiên cứu công nghệ chế tạo ceramic có sử dụng bột tan Phú Thọ 172

10.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng bột tan đến quá trình hình thành diopzit 173 10.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung thiêu kết đến quá trình hình thành

10.2.4 Ảnh hưởng của chất khoáng hóa đến quá trình hình thành diopzit 177

10.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của bột tan đến độ bền sốc nhiệt và độ chịu

lửa của vật liệu ceramic

180

10.3.3 Độ chịu lửa 181

10.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của bột tan đến độ co ngót và độ cách điện

của vật liệu ceramic

181

10.4.2 Ảnh hưởng của bột tan đến tính chất điện của gốm diopzit 183

10.5 Qui trình công nghệ chế tạo ceramic kỹ thuật 188

10.5.1 Qui trình sản xuất ceramic diopzit kỹ thụât từ khoáng tan 188

Chương 11 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘT TAN GIA CƯỜNG CHO SƠN 194

11.1.2 Thiết bị và phương pháp nghiên cứu 195

11.2 Nghiên cứu ứng dụng bột tan để chế tạo sơn lót bền hóa chất 196

11.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tác nhân biến đổi bề mặt đến tính chất

11.2.2 Nghiên cứu khả năng bảo vệ và cấu trúc hình thái của màng sơn lót 197 11.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của bột tan đến tính chất cơ lý và độ bền

11.3 Nghiên cứu ứng dụng bột tan để chế tạo sơn phủ bền hóa chất 204

11.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tác nhân biến đổi bề mặt đến tính chất

điện hóa màng sơn phủ

204

11.3.2 Nghiên cứu khả năng bảo vệ và cấu trúc hình thái của màng sơn

11.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của bột tan đến tính chất cơ lý và độ bền

11.4 Nghiên cứu thành phần chế tạo và tính chất của hệ sơn có sử dụng

11.4.1 Nghiên cứu thành phần chế tạo và tính chất hệ sơn lót có các hàm

11.4.2 Nghiên cứu thành phần chế tạo và tính chất hệ sơn phủ có các hàm

lượng bột tan khác nhau

214

11.5 Nghiên cứu chế thử hệ sơn bền hóa chất có sử dụng bột tan 218

11.5.1 Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hệ sơn bền hóa chất 218

12.1.1 Nguyên vật liệu 224

12.2 Nghiên cứu hoạt hóa bề mặt bột tan để làm phụ gia cho thuốc viên 225

12.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của hoạt hóa khoáng tan đến độ bền màng bao

12.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của bột tan đến độ linh động của bột thuốc 230

12.3.2 Ảnh hưởng của bột tan lên độ linh động của cốm Aspirin 232

12.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của bột tan đến quá trình ép tạo viên thuốc 233

12.4.1 Ảnh hưởng của bột tan đến quá trình dập viên trên công thức cốm B 233

12.4.2 Ảnh hưởng của bột tan đến quá trình dập viên trên công thức cốm

12.5 Phân tích mẫu bột tan dùng cho dược phẩm 236

12.5.2 Phân tích mẫu bột tan theo tiêu chuẩn dùng cho dược phẩm 240

Chương 13 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘT TAN TRONG HÓA MỸ

13.2 Nghiên cứu hoạt hóa bề mặt bột tan để làm phụ gia cho mỹ phẩm 245

13.2.1 Xác định Xác định quá trình biến tính bề mặt bột tan qua phổ hồng

ngoại FT-IR

245

13.2.3 Xác định quá trình biến tính bề mặt bột tan bằng phân tích nhiệt

13.2.4 Ảnh hưởng của quá trình biến tính đến khả năng kỵ nước của bột

13.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của bột tan đến độ ổn định của hóa mỹ phẩm 249

13.3.2 Đánh giá tính chất của Creamy foundation có thành phần bột tan 249 13.3.3 Đánh giá tính ổn định của Creamy foundation có thành phần bột

tan

251

13.4 Phân tích mẫu bột tan theo tiêu chuẩn dùng cho hóa mỹ phẩm 252

CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 257

SƠ BỘ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI ÁP DỤNG

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO SẢN XUẤT

261

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Và các công sự

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ NGỮ VIẾT TẮT

AAS Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

IMS Viện Khoa học Vật liệu

TMA Phương pháp phân tích cơ nhiệt

VLSV Vật liệu sơn và vécni

USP Dược điển Mỹ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn chất lượng tan theo ISO 3262 7 Bảng 1.2 Sản lượng khai thác tan trên Thế giới 9 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn một số thương phẩm tan trên thị trường thế giới 11 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn chất lượng theo ISO 3262 12 Bảng 1.5 Các lĩnh vực sử dụng quặng Tan được sản xuất tại Mỹ 12

Bảng 2.1 Cải thiện tính chất điện với tác nhân phân tán silan xử lý thạch anh

gia cường cho nhựa epoxy

23

Bảng 3.1 Hàm lượng bột tan có trong một số ứng dụng 35 Bảng 3.2 Các yêu cầu của tan USP trong dược phẩm 38 Bảng 4.1 Thống kê hàm lượng trung bình một số thành phần chính của mẫu

Bảng 5.1 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật mẫu quặng nguyên khai tan

vùng Phú Thọ bằng phương pháp nhiệt vi sai và nhiễu xạ Rơnghen

49

Bảng 5.2 Thành phần khoáng vật các cấp hạt mẫu quặng gốc TQ1 51 Bảng 5.3 Thành phần khoáng vật các cấp hạt mẫu quặng gốc TQ4 52 Bảng 5.4 Thành phần khoáng vật các cấp hạt mẫu quặng phong hóa TQ2 53 Bảng 5.5 Thành phần khoáng vật các cấp hạt mẫu quặng gốc số TQ(3+5) 54 Bảng 5.6 Kết quả phân tích hóa các cấp hạt mẫu quặng nguyên khai 55 Bảng 5.7 Kết quả phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong quặng tan

Bảng 5.18 Kết quả thí nghiệm phân cấp mẫu quặng TQ4 bằng xyclon thủy lực 76 Bảng 5.19 Kết quả thí nghiệm phân cấp mẫu quặng TQ1 bằng xyclon thủy lực 76 Bảng 5.20 Thành phần hóa học chính trong môt số sản phẩm tan sau nghiền

Bảng 6.3 Kết quả phân tích các sản phẩm thí nghiệm theo sơ đồ 6.5 114 Bảng 7.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học bột tan sau tuyển 118 Bảng 7.2 Kết quả phân tích thành phần hóa học bột tan sau xử lý hóa tuyển 124 Bảng 7.3 So sánh chất lượng sản phẩm bột tan Thanh Sơn sau chế biến với sản

phẩm tan thương mại trên thị trường dùng cho ceramic và sơn 127Bảng 7.4 So sánh chất lượng sản phẩm bột tan Thanh Sơn sau chế biến với sản

phẩm tan thương mại trên thị trường dùng cho dược và mỹ phẩm

128

Bảng 7.5 Đánh giá một số tính chất dược lý sản phẩm bột tan Thanh Sơn sau xử

lý hóa học theo quy trình sản xuất dược và mỹ phẩm

Bảng 10.2 Thành phần các khoáng trong các mẫu 168

Bảng 10.3 Các pic đặc trưng của các pha tinh thể trong hỗn hợp

MgO/CaO/SiO 2

173

Bảng 10.4 Cường độ pic đặc trưng của các pha tinh thể ở các nhiệt độ nung 176

Bảng 10.5 Các pic đặc trưng của các pha tinh thể trong các mẫu có chất

khoáng hóa và không có chất khoáng hóa 179

Bảng 10.6 Độ bền sốc nhiệt của mẫu gốm diopzit có hàm lượng tan khác nhau 180

Bảng 10.7 Hệ số giản nở nhiệt của các mẫu có hàm lượng tan khác nhau 181

Bảng 10.8 Độ chịu lửa của mẫu gốm có hàm lượng tan khác nhau 181

Bảng 10.9 Độ co ngót của các mẫu ở nhiệt độ thiêu kết khác nhau 182

Bảng 10.10 Độ co ngót của các mẫu với hàm lượng bột tan khác nhau 182

Bảng 10.11 Điện dung của các mẫu với hàm lượng bột tan khác nhau 184

Bảng 10.12 Độ dẫn điện cực đại của các mẫu với hàm lượng bột tan khác nhau 185

Bảng 10.13 Kết quả đo độ hút nước 189

Bảng 10.14 Độ xốp và tỉ khối của các mẫu nung thiêu kết ở nhiệt độ khác nhau 190

Bảng 10.15 Độ xốp và tỉ khối của các mẫu với hàm lượng bột tan khác nhau 190

Bảng 10.16 Kết quả đo cường độ nén 190

Bảng 10.17 Kết quả chế thử mẫu gốm kỹ thuật từ bột tan Phú Thọ 192

Bảng 11.1 Tính chất của nhựa epoxy YD-011X75 194

Bảng 11.2 Tính chất của chất đóng rắn KINGMIDE 315-L 194

Bảng 11.3 Tính năng kỹ thuật nhựa AK02-59D 195

Bảng 11.4 Hàm lượng bột tan trong các mẫu sơn 198

Bảng 11.5 Kết quả đo độ bám dính của các màng sơn 202

Bảng 11.6 Kết quả đo độ bền va đập của các màng sơn 203

Bảng 11.7 Kết quả đo độ bền uốn và độ cứng của các màng sơn 203

Bảng 11.8 Kết quả quan sát bề mặt các mẫu sau 48 giờ thử nghiệm 204

Bảng 11.9 Hàm lượng bột tan trong các mẫu sơn 205 Bảng 11.10 Kết quả đo độ bám dính của các màng sơn ankyt 209

Bảng 11.11 Kết quả đo độ bền va đập của các màng sơn 209

Bảng 11.12 Kết quả đo độ bền uốn và độ cứng của các màng sơn 210

Bảng 11.13 Kết quả đánh giá bề mặt các mẫu sơn sau 48 giờ thử nghiệm 210

Bảng 11.14 Tính chất công nghệ của bột tan 210

Bảng 11.15 Độ bền hóa chất T2A-1 và T2A-2 211

Bảng 11.16 Thành phần các loại sơn lót có chứa bột tan 211

Bảng 11.17 Độ mịn của mẫu sơn theo thời gian nghiền 212 Bảng 11.18 Tính chất dung dịch sơn lót epoxy 213 Bảng 11.19 Thời gian khô màng sơn lót epoxy 213 Bảng 11.20 Tính chất màng sơn lót epoxy 214 Bảng 11.21 Thành phần sơn màng sơn lót epoxy 214 Bảng 11.22 Thành phần các mẫu sơn phủ có chứa bột tan 215 Bảng 11.23 Độ mịn của mẫu sơn theo thời gian nghiền 215 Bảng 11.24 Tính chất dung dịch sơn 216 Bảng 11.25 Khảo sát thời gian khô màng sơn 216 Bảng 11.26 Tính chất màng sơn phủ ankyt 217 Bảng 11.27 Thành phần sơn phủ AK-02 217 Bảng 11.28 Tính chất hệ sơn lót EPT 218 Bảng 11.29 Tính chất sơn phủ AK-02 218 Bảng 11.30 Thành phần hệ sơn lót epoxy 220

Bảng 11.32 Thành phần sơn phủ 221 Bảng 11.33 Tính chất hệ sơn phủ 221 Bảng 11.34 Tính chất bột tan biến tính 223

Bảng 12.2 Cấu trúc hình học khoáng tan hoạt hóa nhiệt bằng BET 226 Bảng 12.3 Khả năng hòa tan của khoáng tan trong axit HCl 226 Bảng 12.4 Cấu trúc hình học khoáng tan hoạt hóa trong HCl bằng BET 226 Bảng 12.5 Khả năng hòa tan của khoáng tan trong NaOH 227 Bảng 12.6 Cấu trúc hình học khoáng tan hoạt hóa trong NaOH bằng BET 227 Bảng 12.7 Công thức cho 100 kg cốm Aspirin 228 Bảng 12.8 Công thức dịch bao bảo vệ cho 100 kg viên trần Aspirin 228 Bảng 12.9 Công thức dịch bao tan trong ruột cho 20 kg viên Aspirin 228 Bảng 12.10 Khả năng kháng axit trong môi trường HCl 0.1N sau 120 phút của

màng bao với các loại bột tan

229

Bảng 12.11 Kết quả đo độ trơn chảy của cốm B có và không trộn bột tan 230 Bảng 12.12 Kết quả đo độ trơn chảy của cốm Aspirin có và không trộn bột tan 232 Bảng 12.13 Phân tích dữ liệu sơ cấp quá trình dập viên trên công thức cốm B 233 Bảng 12.14 Phân tích dữ liệu sơ cấp quá trình dập viên trên công thức cốm

Aspirin

235

Bảng 12.15 Thành phần hóa học quặng tan gốc 236 Bảng 12.16 Thành phần hóa học sản phẩm khoáng tan tinh chế 238 Bảng 12.17 Hàm lượng kim loại nặng sản phẩm khoáng tan tinh chế 239 Bảng 12.18 Kết quả phân tích mẫu khoáng tan theo tiêu chuẩn dược điển Việt

Bảng 13.1 Công thức thành phần của chế phẩm Creamy foundation 244 Bảng 13.2 Khối lượng suy giảm của các mẫu tan biến tính 246 Bảng 13.3 Ba mẫu cream foundation 249 Bảng 13.4 Chỉ tiêu giới hạn kim loại nặng bột tan 249 Bảng 13.5 Đánh giá các tiêu chí của creamm foundation 250 Bảng 13.6 Đánh giá độ an toàn sinh học của creamm foundation 250 Bảng 13.7 Đánh giá mẫu sản phẩm CF 1201 251 Bảng 13.8 Đánh giá mẫu sản phẩm CF 1202 251 Bảng 13.9 Đánh giá mẫu sản phẩm CF 1203 251 Bảng 13.10 Tiêu chuẩn bột tan sử dụng trong hóa mỹ phẩm 252 Bảng 13.11 Chỉ tiêu thành phần kim loại nặng trong sản phẩm CREAMY

FOUNDATION

252

Bảng 13.12 Thành phần oxit trong mẫu bột tan 253 Bảng 13.13 Thành phần các nguyên tố mẫu bột tan 253 Bảng 13.14 Phân bố theo tuổi (n= 40) 254 Bảng 13.15 Mức độ gây ban đỏ, phù nề trên da người thử nghiệm (n= 40) 255 Bảng 13.16 Phân loại mức độ phản ứng da người thử nghiệm 255

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.2 Tan dưới kính hiển vi điện tử quét 4 Hình 1.3 Một số quặng tan có màu khác nhau 4 Hình 1.4 Sự phân bố các mỏ tan trên thế giới 6 Hình 1.5 Ứng dụng tan trong các ngành công nghiệp ở Hoa Kỳ các năm 2003

và 2011

8

Hình 2.1 Nguyên lý phân cấp trong xyclon thủy lực 18 Hình 2.2 Cơ chế phản ứng silan hóa trên bề mặt chất độn 20 Hình 2.3 Bề mặt chất độn sau khi được biến đổi bằng hợp chất silan 20 Hình 2.4 Chất độn được xử lý bề mặt bằng silan phân tán dễ dàng hơn trong

Hình 5.1 Sơ đồ gia công mẫu nghiên cứu 46 Hình 5.2 Giản đồ phổ Rơnghen mẫu quặng nguyên khai 48 Hình 5.3 Gân mạch Limonit (Li), rutin hạt nhỏ trên nền tan dạng vảy (A) và

Limonit lấp nhét trong khe hở của tan (tan) dạng tấm vảy (B) 50Hình 5.4 Hạt Rutin nằm trong tan dạng tấm (A), Limonit và hạt thạch anh trên

nền khoáng vật tan hạt nhỏ (B) 50

Hình 5.5 Limonit dạng hạt giả hình 51

Hình 5.6 Đồ thị đặc tính mẫu quặng tan TQ1 52

Hình 5.7 Đồ thị đặc tính mẫu quặng tan TQ4 53

Hình 5.8 Đồ thị đặc tính mẫu quặng tan TQ2 54

Hình 5.9 Đồ thị đặc tính mẫu quặng tan TQ(3+5) 55

Hình 5.10 Sự biến đổi của hàm lượng MgO và SiO 2 theo cấp hạt trong mẫu

Hình 5.11 Sự biến đổi của hàm lượng MgO và SiO 2 theo cấp hạt trong mẫu

Hình 5.15 So sánh kết quả nghiền chọn lọc quặng gốc với các thiết bị khác nhau 61

Hình 5.16 Sơ đồ thí nghiệm nghiền chọn lọc tan 63

Hình 5.17 Sự biến đổi các chỉ tiêu của cấp hạt mịn 65

Hình 5.18 Sự biến đổi các chỉ tiêu của cấp hạt mịn theo tỉ lệ Bi/quặng khi nghiền

quặng gốc

65

Hình 5.19 Sơ đồ thí nghiệm thời gian nghiền chọn lọc 66

Hình 5.20 Mối tương quan giữa thu hoạch, hàm lượng tan, hàm lượng 67 Hình 5.21 Sơ đồ thí nghiệm nghiền mẫu quặng TQ2 69

Hình 5.22 Sơ đồ thí nghiệm nghiền mẫu quặng TQ (3+5) 70

Hình 5.23 Sơ đồ thí nghiệm nghiền mẫu quặng TQ4 71

Hình 5.24 Sơ đồ thí nghiệm phân cấp xyclon thủy lực mẫu TQ2, TQ(3+5) 74

Hình 5.25 Sơ đồ thí nghiệm phân cấp xyclon thủy lực mẫu TQ1 và TQ4 75

Hình 5.27 Sơ đồ nguyên tắc thí nghiệm tuyển nổi tan Thanh Sơn 79 Hình 5.28 Ảnh hưởng của pH môi trường tới hiệu quả tuyển nổi tan 80

Hình 5.29 Ảnh hưởng của nồng độ bùn tới kết quả tuyển nổi tan 81

Hình 5.30 Ảnh hưởng của mức chi phí DT tới kết quả tuyển nổi tan 82

Hình 5.31 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy của rotor tới hiệu quả tuyển nổi tan 83

Hình 5.32 Ảnh hưởng của thời gian tuyển nổi đến thực thu tan 85

Hình 5.33 Máy tuyển từ ướt model L – 4 – 20 WHIMS 88

Hình 5.34 Đường đặc tính từ trường của máy tuyển từ L – 4 – 20 WHIMS 88

Hình 5.35 Sơ đồ thí nghiệm tuyển từ sản phẩm bột tan 89

Hình 5.36 Sơ đồ thí nghiệm tuyển tách thạch anh trong quặng đuôi tuyển nổi tan 91

Hình 5.37 Đồ thị biểu diến tương quan chỉ tiêu tuyển với mức chi phí Armax T 93

Hình 5.38 Sơ đồ thí nghiệm tuyển mẫu quặng gốc TQ1, TQ4 và TQ2 97

Hình 5.39 Sơ đồ thí nghiệm tuyển mẫu quặng phong hóa TQ(3+5) 98

Hình 5.40 Sơ đồ đề xuất công nghệ tuyển quặng Thanh Sơn, Phú Thọ 103 Hình 6.1 Sơ đồ thí nghiệm tuyển tan Thanh Sơn bằng công nghệ phối hợp

nghiền chọn lọc, phân cấp xyclon thủy lực và tuyển nổi 106

Hình 6.2 Sơ đồ định tính, định lượng, bùn nước 107

Hình 6.3 Sơ đồ thí nghiệm quy mô lớn tuyển mẫu quặng TQ(3+5) 109

Hình 6.4 Sơ đồ thí nghiệm tuyển mẫu quặng TQ2 112

Hình 6.5 Sơ đồ thí nghiệm quy mô lớn tuyển mẫu quặng TQ1 và TQ4 115

Hình 7.1 So sánh giản đồ phổ Rơnghen mẫu tinh quặng tan Thanh Sơn với mẫu

khoáng vật tan của trang Web Mindata 119

Hình 7.2 Sơ đồ tuyển tách Pb và As ra khỏi bột khoáng tan 122

Hình 7.3 Sơ đồ thiết bị cho thí nghiệm hòa tách Pb, As và Cd 122

Hình 8.1 Sơ đồ đề xuất công nghệ tuyển quặng Thanh Sơn, Phú Thọ 131

Hình 8.2 Sơ đồ quy trình xử lý hóa tuyển bột khoáng tan Thanh Sơn, Phú Thọ 132

Hình 8.3 Sơ đồ quy trình khử sắt làm trắng bột khoáng tan Thanh Sơn, Phú

Thọ

134

Hình 9.1 Tan dưới kính hiển vi điện tử quét 142

Hình 9.2 Độ cứng của một số loại khoáng, tính theo cấp độ Mohs 143

Hình 9.3 Phân bố kích thước khoáng tan 143

Hình 9.4 Giản đồ phân tích nhiệt DTA-TG mẫu tan Phú Thọ 144

Hình 9.5 Phổ FT-IR của γ-metacryloxypropyltrimetoxysilan 146

Hình 9.6 Phổ FT-IR của mẫu bột tan ban đầu 146

Hình 9.7 Phổ FT-IR của mẫu bột tan biến đổi với 1% , 2%, 4% và 6% γ- MPTMS 147

Hình 9.8 Độ hấp thụ dầu của các mẫu bột tan 149

Hình 9.9 Phổ FT-IR của mẫu bột tan biến đổi bề mặt với nhiệt độ phản ứng

Hình 9.10 Biểu đồ độ hấp thụ dầu của các mẫu bột tan biến đổi bề mặt 152

Hình 9.11 Phổ FT-IR mẫu bột tan biến đổi bề mặt trong thời gian 0,5 giờ, 1 giờ,

2 giờ, 4 giờ và 8 giờ

153

Hình 9.12 Độ hấp thụ dầu của các mẫu bột tan 155

Hình 9.13 Phổ FT-IR của mẫu bột tan biến đổi trong dung dịch được điều chỉnh pH

và không được điều chỉnh pH

156

Hình 9.14 Giản độ phân tích nhiệt mẫu bột tan biến đổi bề mặt trong dung dịch

được điều chỉnh pH và không được điều chỉnh pH 156

Hình 9.15 Độ hấp thụ dầu của các mẫu khoáng tan 157

Hình 9.16 Phổ FT-IR của mẫu bột tan biến đổi bề mặt được rửa giải sau quá

trình polyme hóa và trước quá trình polyme hóa

158

Hình 9.17 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu bột tan được rửa giải sau quá trình

polyme hóa và trước quá trình polyme hóa

Hình 9.21 Phổ FT-IR của tan biến đổi bề mặt với vinyltriethoxysilan 161

Hình 9.22 Phổ FT-IR của tan biến đổi bề mặt với

Vinylbenzylaminopropyltriethoxysilan 162

Hình 9.23 Độ hấp thụ dầu của các mẫu bột tan 162

Hình 9.24 Quy trình xử lý bề mặt tan bằng hợp chất silan 165

Hình 10.1 Hệ bậc ba CaO – MgO – SiO 2 167

Hình 10.2 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu hỗn hợp MgO.CaO.2SiO 2 172

Hình 10.3 Cường độ pha diopzit của các mẫu có hàm lượng bột tan khác nhau 174

Hình 10.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu T- 1050 175

Hình 10.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu T- 1100 175

Hình 10.6 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu T- 1150 176

Hình 10.7 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu T- 1200 176

Hình 10.8 Cường độ pha diopzit ở nhiệt độ thiêu kết khác nhau 177

Hình 10.9 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu khoáng hóa Na 2 O 178

Hình 10.10 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu khoáng hóa B 2 O 3 178

Hình 10.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu khoáng hóa CaF 2 178

Hình 10.12 Giản đồ TMA xác định hệ số giãn nở nhiệt mẫu M9 180

Hình 10.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết đến độ co ngót 182

Hình 10.14 Ảnh hưởng của hàm lượng bột tan đến độ co ngót của gốm 183

Hình 10.15 Sự phụ thuộc của điện dung và độ dẫn điện của các mẫu với hàm

lượng tan khác nhau vào tần số

Hình.10.18 Sơ đồ quy trình điều chế gốm diopzit từ khoáng tan 188 Hình 10.19 Đồ thị biểu diễn độ hút nước phụ thuộc vào hàm lượng tan 189

Hình 11.1 Điện trở màng của các mẫu sơn epoxy có các bột tan biến đổi và

không biến đổi bề mặt ngâm trong dung dịch NaCl 3% 197Hình 11.2 Phổ tổng trở của màng sơn sau 1 giờ ngâm trong dung dịch NaCl 3% 198 Hình 11.3 Phổ tổng trở của màng sơn sau 2 ngày ngâm trong dung dịch NaCl

Hình 11.5 Sự biến đổi điện trở màng (a) và giá trị Z 10mHz (b)của các mẫu

theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3%

200

Hình 11.6 Ảnh SEM bề mặt gẫy màng sơn M2 201 Hình 11.7 Phổ FT-IR của mẫu epoxy trắng (M0) 201 Hình 11.8 Phổ hồng ngoại của màng sơn epoxy chứa 30 % bột tan (M3) 202 Hình 11.9 Độ bám dính của các màng sơn 202 Hình 11.10 Điện trở màng của các mẫu sơn ankyt có các bột tan biến đổi và

không biến đổi bề mặt ngâm trong dung dịch NaCl 3%

Hình 11.14 Sự biến đổi điện trở màng và trị Z 10mHz của các mẫu theo thời gian

ngâm trong dung dịch NaCl 3%

207

Hình 11.15 Ảnh SEM bề mặt gẫy màng sơn AK3 208 Hình 11.16 Phổ hồng ngoại của mẫu ankyt chứa 30 % bột tan (AK3) 208 Hình 11.17 Độ bám dính vào hàm lượng bột tan trong màng sơn ankyt 209

Hình 12.1 Giản đồ phân tích nhiệt khoáng tan 225 Hình 12.2 Ảnh SEM khoáng tan hoạt hóa bằng nhiệt 226 Hình 12.3 Ảnh SEM khoáng tan hoạt hóa bằng HCl 226 Hình 12.4 Ảnh SEM khoáng tan hoạt hóa bằng NaOH 227

Hình 12.5 Ảnh hưởng của bột tan đến độ trơn chảy cốm B 231 Hình 12.6 Ảnh hưởng của bột tan đến độ trơn chảy cốm Aspirin 232 Hình 12.7 Phổ hồng ngoại quặng tan gốc 237 Hình 12.8 Giản đồ XRD quặng tan gốc 238 Hình 12.9 Phổ hồng ngoại sản phẩm khoáng tan tinh chế 240 Hình 12.10 Giản đồ XRD sản phẩm khoáng tan tinh chế 240 Hình 13.1 Phổ FT-IR của tan biến đổi bề mặt với

aminoetylaminopropyltrietoxysilantriol và metacryl silan 245Hình 13.2 Độ hấp thụ dầu của các mẫu bột tan 246 Hình 13.3 Mẫu bột tan ban đầu trong môi trường nước 247 Hình 13.4 Mẫu bột tan biến tính với Dimethylpolysiloxan trong môi trường

Hình 13.5 Mẫu bột tan biến tính với Alkyl silan trong môi trường nước 248 Hình 13.6 Mẫu bột tan biến tính với Amin silan trong môi trường nước 248 Hình 13.7 Mẫu bột tan biến tính với Metacryl silan trong môi trường nước 248

MỞ ĐẦU

tinh thể, các đặc tính lý học và hóa học đặc thù, khoáng vật tan đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: gốm sứ, thủy tinh, chất dẻo, cao su, sơn và vật liệu phủ, giấy, nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm, và hóa mỹ phẩm Ngoài ra, bột tan còn được sử dụng dụng làm chất ngăn ngừa tạo bấc trong sơn lót ô

tô, trong sản xuất chất kết dính và chất trám Ở Việt Nam đã phát hiện 16 tụ khoáng và điểm quặng tan, tập trung chủ yếu ở Tây Bắc Bộ với quy mô từ lớn đến nhỏ, trong đó có 4 tụ khoáng đã được thăm dò với trữ lượng các cấp 121+122+333

là trên 6 triệu tấn, các mỏ khoáng tan có trữ lượng lớn nhất đã phát hiện nằm trên vòng cung vùng tụ khoáng Ngọc Lập-Tà Phù

Do chưa có công nghệ chế biến nên khoáng chất tan hiện được khai thác để sử dụng chủ yếu cho nhu cầu nguyên liệu của ngành sản xuất ceramic với giá trị kinh

tế thấp, gây lãng phí nguồn tài nguyên khoáng chất tan với trữ lượng không lớn của chúng ta Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế biến khoáng chất tan Phú Thọ làm nguyên liệu cho ngành sản xuất ceramic, sơn, dược phẩm và hóa mỹ phẩm” thuộc đề án “Đổi mới và hiện đại hóa công nghệ trong ngành công nghiệp khai khoáng đến năm 2015, tầm nhìn đến 2025” đã được Lãnh đạo Bộ Công Thương cho phép triển khai nhằm nghiên cứu công nghệ tuyển, nâng cao chất lượng khoáng chất tan đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp ceramic, sơn, dược và hóa mỹ phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế khai thác, chế biến khoáng sản, sử dụng tiết kiệm tài nguyên và phát triển bền vững

Đề tài được thực hiện tại Viện Khoa học Vật liệu- thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam với sự hợp tác của Đoàn địa chất 302 thuộc Liên Đoàn Địa Chất Tây Bắc, Công ty TNHH Tân Thành Minh và các đơn vị phối hợp nghiên cứu triển khai khác

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ tuyển và chế biến hợp lý khoáng sản tan Thanh Sơn, Phú Thọ để tạo ra sản phẩm bột khoáng tan đạt chất lượng tương đương với một số chủng loại bột khoáng tan trên thị trường thế giới:

+ Dùng trong ceramic và sơn

+ Dùng trong dược phẩm và hóa mỹ phẩm

- Nghiên cứu ứng dụng bột tan vào các lĩnh vực ceramic, sơn, dược phẩm và hóa

mỹ phẩm

Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm 2 phần: Phần 1 là nghiên cứu công nghệ chế biến khoáng sản tan Thanh Sơn, Phú Thọ để nhận được các sản phẩm tinh quặng đủ chất lượng sử dụng cho các lĩnh vực sản xuất ceramic, sơn, dược phẩm và hóa mỹ phẩm; phần 2 là các nghiên cứu biến đổi bề mặt và ứng dụng thử nghiệm vào một số sản phẩm nhằm đánh giá khả năng ứng dụng của các sản phẩm tan nhận được sau quá trình chế biến nói trên

Công tác thí nghiệm được thực hiện chính tại các phòng nghiên cứu vật liệu khoáng và phòng nghiên cứu vật liệu polyme của Viện Khoa học Vật liệu, phối kết hợp với các phòng thí nghiệm và phòng kỹ thuật của các cơ sở nghiên cứu và sản xuất khác như Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Công ty

CP TRAPHACO, Công ty CP Sao Thái dương, Công ty CP Sơn TH Hà nội và Công ty

CP Hóa chất sơn Hà Nội Công tác phân tích hóa học được thực hiện tại Viện Hóa học, Viện Khoa học Vật liệu và được kiểm tra tại Trung tâm phân tích thí nghiệm Địa chất, Bộ Tài nguyên và Môi trường và Viện Vật liệu Xây dựng, Bộ Công thương Các phân tích khoáng tướng thạch học, phân tích Rơnghen và phân tích ICP được thực hiện tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Trung tâm phân tích thí nghiệm Địa chất, Bộ Tài nguyên và Môi trường và Viện Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Một số phân tích đánh giá thành phần khoáng chất được thực hiện tại Phòng thí nghiệm KH Địa chất môi trường, Toulouse, CH Pháp

Kết quả nghiên cứu của đề tài đã khẳng định về mặt khoa học đặc điểm thành phần vật chất của quặng tan Thanh Sơn, Phú Thọ và công nghệ chế biến (tuyển khoáng) hợp lý để thu hồi các sản phẩm quặng tinh tan có chất lượng cao đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu trong các lĩnh vực sản xuất ceramic, sơn và polyme Các sản phẩm bột khoáng tan nhận được trong quá trình công nghệ chế biến đã được nghiên cứu biến đổi bề mặt và thử nghiệm làm chất gia cường cho sơn, cũng như cho hóa mỹ phẩm và dược phẩm đạt kết quả tốt Sơ đồ công nghệ đã được nghiên cứu đề xuất không phức tạp, có mức thực thu cao, chi phí sản xuất thấp so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường, do vậy có tính khả thi cao

Phần I ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN

Chương 1 TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN TAN, KHAI THÁC, CHẾ BIẾN

VÀ SỬ DỤNG

1.1 Khoáng chất tan và các đặc điểm cơ bản

Tan là một khoáng vật silicat lớp của magie hydrat, có công thức là

lớp tứ diện silic (Hình 1.1) Các lớp đơn vị cấu trúc này liên kết với nhau bằng lực liên kết yếu Van Der Waals, do vậy mà chúng rất dễ tách ra khỏi nhau [1] Tinh thể tan kết tinh trong hệ ba nghiêng hoặc đơn nghiêng có hình thái dạng tấm, dạng hạt, dạng sợi (Hình 1.2) [2]

Tan rất đặc trưng bởi độ mềm của nó Trên thang độ cứng Mohs tan có độ cứng là 1, thấp nhất so với các khoáng chất khác trong tự nhiên và có thể vạch móng tay lên được Ngoài ra, tan rất mịn, nó cho cảm giác trơn bóng như xà phòng (do đó “đá xà phòng” được dùng để gọi một loại đá biến chất có thành phần chính là tan) Tan có tính chất cách điện, cách nhiệt, nhiệt độ nóng chảy cao, độ giãn nhiệt thấp, bền hóa học, hấp thụ dầu, kị nước, ưu hợp chất hữu cơ và diện tích bề mặt lớn [3,4]

Với công thức hóa học như trên, thành phần hóa học lý thuyết của tan là MgO

học và khoáng vật của đá tan thường rất đa dạng, phụ thuộc vào tổ hợp đá mẹ và lịch sử địa chất của vùng Các khoáng vật đi cùng với tan thường là chlorit, tremolit

và các carbonat như magnesit, calcit và dolomit Trong cấu trúc tinh thể khoáng vật

kèm và thay thế đồng hình sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và kéo theo hạn chế hoặc lợi thế trong ứng dụng tan [4]

Hình 1.1 Cấu trúc khoáng vật tan [1] Hình 1.2 Tan dưới kính hiển vi điện tử quét [5]

Hình 1.3 Một số quặng tan có màu khác nhau [5]

xám, trắng phớt vàng, trắng phớt nâu và nâu (Hình 1.3), tan có thể không màu trong lát mỏng thạch học [2]

Kích thước của các hạt tan riêng rẽ (gồm rất nhiều các lớp đơn vị cấu trúc cơ sở) có thể thay đổi từ 1µm đến trên 100µm phụ thuộc vào quá trình hình thành Tùy từng mỏ, tan có thể có dạng tấm với các hạt riêng rẽ lớn, trong khi có những mỏ, tan tồn tại ở hạt riêng rẽ, kích thước rất nhỏ

Tan tinh khiết có thể bền nhiệt tới 930°C, mất nước cấu trúc trong khoảng 930

giảm khối lượng ở dưới 930°C do có chứa carbonat - phá hủy ở 600°C và chlorit - mất nước ở 800°C Tan nóng chảy ở nhiệt độ 1.500°C [6]

1.2 Đặc điểm nguồn gốc khoáng chất tan

Tan là khoáng vật có nguồn gốc biến chất bao gồm cả biến chất tiếp xúc và biến chất khu vực, nguồn gốc biến đổi nhiệt dịch các đá phun trào mafic và siêu mafic chứa magie Khoáng vật này thường có mặt trong đá biến chất như một khoáng vật thứ sinh [7, 5] Các phản ứng hình thành tan được công bố trong tài liệu của Deer et al [8]

Tan có thể được hình thành do biến đổi các khoáng vật giàu magie như serpentin, pyroxen, amphibol, olivin, với sự có mặt của carbonic và nước:

Serpentin + Carbon-dioxit → Tan + Magnesit + Nước

Tan cũng có thể được hình thành thông qua phản ứng giữa dolomit và oxit silic - đây là một quá trình skarn hóa điển hình:

Dolomit + Thạch anh + Nước → Tan + Calcit + Carbon-dioxit

Hoặc tan cũng có thể được hình thành do chlorit phản ứng với thạch anh trong các đá phiến lục, đá biến chất tướng eclogit:

Chlorit + Thạch anh + Oxy → Tan + Kyanit + Hematit + Nước

Ở phản ứng sau cùng này, tỉ lệ tan và kyanit cũng phụ thuộc vào hàm lượng nhôm trong các đá đá phản ứng giàu nhôm Quá trình này xảy ra trong điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp thường có thể tạo ra phengit, granat, glaucophan trong tướng phiến lục Đá tan hình thành trong điều kiện này đa số có màu trắng, dễ vỡ vụn và dạng sợi Chúng thường được gọi là đá phiến trắng

Trong 4 loại hình mỏ tan, có hai loại mỏ tan chính chiếm tới 90% tổng trữ lượng tan toàn thế giới, đó là các mỏ nhiệt dịch trong đá siêu mafic hay đá serpentin

và mỏ liên quan đến các phân vị địa tầng giàu dolomit, hai loại mỏ không phổ biến

là mỏ liên quan đến đá alumo-silicat và các mỏ trầm tích magie [7, 3, 5]

Hình 1.4 Sự phân bố các mỏ tan trên thế giới [5]

Hình 1.4 cho thấy sự phân bố các mỏ tan trên thế giới, trong đó chủ yếu là ở Châu Âu, Trung Quốc, Bắc Mỹ… Sơ đồ cũng cho thấy các mỏ đá chứa tan là dolomit phổ biến hơn các mỏ đá chứa tan là siêu mafic Các mỏ tan với đá mẹ là dolomit thường cho loại tan tinh khiết nhất Thành phần của các loại đá này thường chứa khoảng 30 - 100% tan, 0 - 70% chlorit/carbonat, và 0,1 - 0,5 thạch anh Loại

mỏ trong đá siêu mafic là do biến đổi nhiệt dịch các đá mẹ mafic và siêu mafic giàu magie - dung dịch nhiệt dịch phản ứng với các khoáng vật mafic như olivin, pyroxen, amphibol tạo thành serpentin, sau đó tạo thành tan Vì vậy đá loại này thường chứa tan, magnesit, chlorit, các khoáng vật khác, và không có hoặc rất ít thạch anh Do loại đá này ít tinh khiết hơn so với loại đá chứa là dolomit nên quặng thô cần được nâng cấp để nâng hàm lượng tan và độ trắng trước khi sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ khác nhau, chẳng hạn như quặng tan ở Phần Lan, Nauy, Thụy Điển, Canada, Nga…

Các mỏ tan lớn trên thế giới ở Texas, Georgia và New York của Hoa Kỳ; The Piedmont, Lombardy và Sardinia của Italia; và vùng Luzenac của Pháp

1.3 Phân loại khoáng chất tan

Tan được phân loại theo thành phần khoáng vật, hình thái và yếu tố địa lý [1]

Sự phân loại này giúp định hướng cho quá trình chế biến và sử dụng tan

Tan dạng tấm: loại tan này có cấu trúc dạng tấm rõ ràng, rất mềm mịn, thường

chứa tới >90% khoáng vật tan (có thể tự nhiên hoặc có thể do đã chế biến) Loại tan này có thể được sử dụng trong mỹ phẩm, dược phẩm, và chất độn tăng cường

Tan steatit: là loại tan có độ tinh khiết cao, đặc sít, hạt rất mịn (có thể do

nghiền) Loại tan này có tính chất cách điện cao và được sử dụng trong sản xuất sứ cách điện Đây là thứ tan thương phẩm tinh khiết nhất

Đá xà phòng: là loại tan ít tinh khiết hơn tan steatit, có thể được chạm khắc,

xẻ, khoan hoặc chế biến Do có tính chất bền hóa học, độ chịu nhiệt cao và đặc sít, tan dạng này có thể dùng để chế tạo các sản phẩm như bồn, bếp lò

Tan tremolit: là loại tan hạt mịn nhưng rất cứng, thường chứa <50% khoáng

vật tan, nhưng các tính chất lại bị quyết định bởi khoáng vật tremolit cứng và khoáng vật serpentin dạng tấm, mịn Đá tan dạng này cũng có thể chứa một lượng nhỏ anthophyllit (khoáng vật nhóm amphibol) dạng lăng trụ, và chút ít các carbonat

và thạch anh Nó thiếu các đặc tính dạng tấm, mềm, kị nước của tan và thường không được kể đến trong các ứng dụng truyền thống của tan Tuy nhiên, lợi dụng các tính chất không điển hình này mà tan dạng này được ứng dụng trong sản xuất sứ gốm và sơn

Ngoài ra, phân loại tan còn được gọi tên theo địa danh, chẳng hạn tan New York, Vermon, Montana, Texas, Canada, Italia, Trung Quốc… với các đặc trưng khác nhau Chẳng hạn, tan Vermon thường chứa 20-30% magie, chủ yếu để làm chất độn, ngoài ra còn chế biến và dùng trong mỹ phẩm, dược phẩm; tan Montana nổi tiếng với độ tinh khiết và độ trắng cao; trong khi đó tan Texas có màu xám hoặc đen do chứa vật chất hữu cơ; tan New York thì là loại tan tremolit Tan Italia nổi tiếng là loại tinh khiết nhất trên thế giới

Tan còn được phân loại theo chuẩn chất lượng ISO 3262 [9] như trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn chất lượng tan theo ISO 3262

Loại lượng tan Hàm Mất khi nung ở 1000°C (%) trong HCl tối đa (%) Khả năng hòa tan

1.4 Các ứng dụng của khoáng chất tan

Với các tính chất về quang học (độ trắng), nhiệt (chịu nhiệt, ổn định nhiệt), hóa học (độ tinh khiết, độ mất khi nung, độ trơ, ái lực với các chất hữu cơ), vật lý (kích thước hạt, độ mịn, kết cấu dạng tấm, tỉ trọng)… tan được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như gốm sứ, sơn, giấy, vật liệu lợp, chất dẻo, mỹ phẩm và dược phẩm [1, 10, 3] Tỉ lệ ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau cũng

đa dạng ở các quốc gia khác nhau và thay đổi tùy theo từng năm, Hình 1.5 giới thiệu

cơ cấu sử dụng khoáng chất tan trong nền công nghiệp Mỹ năm 2003 [3], và năm

2011 [11]

Hình 1.5 Ứng dụng tan trong các

ngành công nghiệp ở Hoa Kỳ các năm

2003 và 2011

1.5 Tiềm năng khoáng chất tan

1.5.1 Tiềm năng khoáng chất tan trên thế giới

Theo thống kê của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ năm 2012 [11], trữ lượng tan của Hoa Kỳ là 615 triệu tấn Trữ lượng tan và pyrophyllit của một số nước như Brazil, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc cũng được thống kê trong báo cáo này với các con số tương ứng là 420 triệu, 650 triệu, 360 triệu, và 700 triệu tấn Riêng Trung Quốc có trữ lượng lên tới 2000 triệu tấn Các con số nói trên cũng bao gồm trữ lượng pyrophyllit đáng kể [11] Theo Weiping & Dechen [12] thì trữ lượng tan của Trung Quốc chiếm khoảng 22% trữ lượng tan trên toàn thế giới Như vậy, trữ lượng tan trên toàn thế giới vào khoảng 1,136 tỉ tấn

Tuy nhiên, triển vọng tan trên toàn thế giới có thể lớn hơn nhiều, chẳng hạn theo thống kê của Cục Địa chất Ấn Độ (Indian Bureau of Mines, 2009), trữ lượng tan tính đến năm 2005 là 312 triệu tấn (trong khi theo Cục Khảo sát Địa chất Hoa

Kỳ năm 2007, chỉ có 4 triệu tấn như đã đề cập ở trên) Số liệu trữ lượng cơ sở (reserve base), bao gồm trữ lượng kinh tế hiện có, trữ lượng có khả năng khai thác đạt hiệu quả kinh tế, và trữ lượng hiện tại chưa có khả năng khai thác đạt hiệu quả

kinh tế trong thống kê của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ năm 2007 cũng cho thấy

trữ lượng cơ sở tan của Hoa Kỳ là 540 triệu tấn, trữ lượng cơ sở tan và pyrophyllit

của Brazil, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc tương ứng là 250 triệu, 9 triệu, 160 triệu và

18 triệu tấn Như vậy, tổng trữ lượng cơ sở của 5 quốc gia kể trên đã là gần 1 tỉ tấn

Theo Agnello [3] hầu hết các mỏ đang khai thác chỉ có các thân quặng với trữ

lượng dưới 2 triệu tấn, và có thời gian khai thác ước tính từ 45 đến 90 năm Trung

Quốc là quốc gia nắm giữ trữ lượng tan lớn nhất thế giới Hàng năm, sản lượng tan

và pyrophylit khai thác ở Trung Quốc là vào khoảng 2-3 triệu tấn

1.5.2 Tiềm năng khoáng chất tan Việt Nam

Ở Việt Nam, chỉ riêng tại 16 tụ khoáng và điểm quặng tan đã phát hiện tập

trung chủ yếu ở khu vực Tây Bắc Bộ đã có trữ lượng vào khoảng 7 triệu tấn Có hai

loại hình quặng gồm tan trong các thân xâm nhập siêu mafic và mafic bị biến đổi

nhiệt dịch và tan trong dolomit bị biến đổi nhiệt dịch [13, 14, 15, 16]

Mỏ tan Thanh Sơn là mỏ có giá trị công nghiệp đã được thăm dò trữ lượng và

cấp phép khai thác cho Công ty TNHH Tân Thành Minh, đơn vị phối hợp thực hiện

đề tài nghiên cứu này Do đó, đề tài “nghiên cứu công nghệ chế biến khoáng chất tan

Phú Thọ làm nguyên liệu cho ngành sản xuất ceramic, sơn, dược phẩm và hóa mỹ

phẩm” tập trung vào nghiên cứu đối tượng quặng tan của vùng mỏ tan Thanh Sơn

1.6 Khai thác, sản xuất và tiêu thụ tan trên thế giới

Sản lượng khai thác tan trên Thế giới năm 2011 là 5,710 triệu tấn, giảm 110

triệu tấn so với năm 2010 (Bảng 1.2) Trung Quốc (> 2 triệu tấn/năm) là nước đứng

đầu Thế giới về sản lượng tan, tiếp theo là Mỹ, Phần Lan , Pháp và Brazin…

Bảng 1.2 Sản lượng khai thác tan trên Thế giới [17, 18, 19, 11]

Đơn vị: tấn

Sản lượng sản xuất Nước sản xuất

1.7 Chất lượng thương phẩm tan các lĩnh vực sử dụng trên thế giới

Tan có số đăng ký CAS (Dịch vụ tóm tắt hóa chất - Chetan Abstracts Service,

một bộ phận của Hiệp hội hóa chất Hoa Kỳ) là HTS code 6815.99.20.00 Yêu cầu

chất lượng của tan phụ thuộc vào mục đích ứng dụng Chẳng hạn, tan dùng trong

hóa mỹ phẩm cần đạt các chỉ tiêu cơ bản mà Cục Quản lý Thực phẩm và Dược

Phẩm Hoa Kỳ (FDA) năm 2010 quy định cho tan, bao gồm kích cỡ hạt ≤ 250 mesh

và Hg ≤ 1 ppm [20, 21] Một số sản phẩm tan dùng cho sơn, nhựa, dược phẩm và

hóa mỹ phẩm có các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản như trong Bảng 1.3 và 1.4

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn một số thương phẩm tan trên thị trường thế giới

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn chất lượng theo ISO (ISO 3262)

Loại Tan Hàm lượng Tan

trung bình (%)

Mất khi nung ở

1000°C (%)

Khả năng hòa tan

trong HCl tối đa (%)

Từ các số liệu nêu ra trong Bảng 1.3 và 1.4 cho thấy chất lượng sản phẩm tan lưu

hành trên thị trường thế giới được xác định bởi một số chỉ tiêu về tính chất vật lý và

thành phần hóa học chính và mức độ yêu cầu cho các lĩnh vực sử dụng có khác nhau

Trong đó sản phẩm ứng dụng trong hóa mỹ phẩm đòi hỏi chất lượng rất cao, ngoài ra

còn giới hạn tổng hàm lượng kim loại nặng nói chung và một số kim loại nặng đặc biệt

độc hại nói riêng như Pb, As, Cd và Hg

Các lĩnh vực sử dụng tan chính trong những năm gần đây được nêu trong Bảng

1.5 Các sản phẩm nano – tan (kích thước hạt từ 10-100 nm) tiếp tục được thăm dò để

Đá chứa lượng tan cao màu xám xanh gọi là soapstone hay steatit được sử dụng

trong lò sấy, chậu rửa chén, hoặc công tắc điện Tan cũng được sử dụng trong mỹ

phẩm (bột tan), dầu nhờn, và trong giấy lọc Tan cũng được sử dụng trong tả em bé Dùng làm phấn thợ may, hàn hay cắt kim loại

Tan cũng được dùng trong thức ăn hay trong dược phẩm Tan trong thuốc uống

có vai trò là chất pleurodesis để chống lại chứng tràn khí màng phổi Theo Liên Minh Châu Âu chất này có số hiệu là E553b

Tan được dùng rộng rãi trong công nghiệp gốm sứ Trong gốm nghệ thuật, tan được thêm vào để làm tăng độ trắng và tăng khả năng chịu nhiệt khi nung tránh nứt vỡ Trong men sứ, một lượng nhỏ tan được thêm vào để làm tăng độ bền và làm chảy thủy tinh Là nguyên liệu sản xuất MgO bởi quá trình điện phân nóng chảy

Ứng dụng của bột Tan trong ngành công nghiệp ô tô

Mỗi năm có khoảng 200 nghìn tấn bột tan kỹ thuật được trộn với polypropylen (PP) Loại bột tan này họat động như những chất gia cường, tạo độ cứng, chống biến dạng ở nhiệt độ cao và tăng độ ổn định về kích thước sản phẩm nhựa PP

Xu hướng hiện nay trong ngành công nghiệp ô tô là chế tạo các bộ phận mỏng, nhẹ

và kích thước chính xác, điều này đòi hỏi nhựa có tính lưu biến cao hơn Mặt khác, các nhựa có độ nóng chảy cao lại hay bị giòn

Vừa qua, Công ty Rio Tinto Minerals đã phát triển một loại bột tan (HAR) siêu mịn, cho phép định vị tốt các hạt trong quá trình đúc bằng áp lực, do có độ phân tán tốt hơn trong nhựa nên duy trì độ cứng cho các phụ tùng đúc [22]

Bột tan HAR làm tăng hệ số uốn cong lên 20%, tăng nhiệt độ biến dạng của hợp chất PP với hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn 20% và tỉ lệ co ngót thấp trong khi không làm giảm độ dẻo của các bộ phận đúc Loại PP chứa bột tan HAR được dùng bên ngoài các

bộ phận của ô tô (bộ giảm chấn, bộ phận cân bằng và tấm chắn bùn) và các bộ phận cần chống va đập cao

Trong cao su, bột tan được dùng làm chất phụ gia cho quá trình chế biến và làm chất độn gia cường Bột tan cũng giúp các nhà sản xuất lốp xe giảm độ dày và trọng lượng của lốp Việc này không chỉ làm tăng sức cản lăn mà nó còn khiến cho lốp xe được sản xuất rẻ hơn nhiều Cao su bổ sung bột tan HAR cũng có thể dẫn đến tiết kiệm giá thành trong khi độ thấm không khí không thay đổi so với dùng nguyên cao su

Các xe ô tô hiện nay chứa tới 1.000 các thành phần từ cao su và chất dẻo, trung bình một xe ô tô sử dụng tới 8 kg bột tan

Sử dụng bột tan không thấm nước trong lốp xe giúp các nhà sản xuất chế tạo ra

những lốp nhẹ và mỏng hơn với sức cản lăn thấp, và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn Bột tan

cũng tiết kiệm năng lượng do việc giảm độ nhớt của hợp chất cao su làm cho các bộ

phận đúc và ép dễ dàng hơn, thiết bị khuôn ít bị mài mòn hơn

Giá thành các loại sản phẩm tan phụ thuộc vào độ sạch, độ mịn, độ trắng và hàm

lượng của các tạp chất kim loại nặng (Bảng 1.6) Thông thường tan càng tinh khiết,

càng trắng, và càng mịn thì chất lượng càng cao và giá thành cũng tăng lên Các hợp

phần hóa học không có lợi trong tan thường bao gồm thạch anh, oxit và hydroxit sắt

Giá trung bình của bột tan thông thường là 100 USD/tấn Loại đặc biệt bột tan “sạch”,

các tạp chất kim loại nặng thấp sử dụng cho dược phẩm và hóa mỹ phẩm có thể có giá

từ 900 - 1.000 USD/ tấn hoặc hơn

Bảng 1.6 Giá của khoáng chất tan

TT Thị trường, loại sản phẩm tan Giá (USD/tấn)

1.8 Tài nguyên khoáng sản, tình hình khai thác chế biến tan Việt Nam và sơ

lược mỏ tan Thanh Sơn, Phú Thọ

Công tác tìm kiếm khoáng sản tan ở Việt Nam mới được bắt đầu từ những

năm 90 của thế kỷ 20 tại nhiều nơi trên cả nước Đã phát hiện một số mỏ quặng tan

thuộc các tỉnh Hòa Bình, Phú Thọ Trong đó đã có một số mỏ thuộc khu vực tỉnh

Hòa Bình đã được khai thác nhỏ lẻ Riêng vùng Phú Thọ mới chỉ có mỏ tan Thanh

Sơn đang được Công ty TNHH Tân Thành Minh tiến hành xây dựng cơ bản và

chuẩn bị đi vào khai thác

Mỏ tan Thanh Sơn nằm ở khu vực miền núi thuộc các xã của huyện Thanh Sơn, Phú Thọ có tọa độ địa lý trung tâm:

Cách huyện lỵ Thanh Sơn khoảng 14 km về phía tây bắc, cách huyện lỵ Tân

giao thông và cách Sông Đà khoảng 10 km nên rất thuận lợi cho việc khai thác Đây

là vùng kinh tế kém phát triển, nên việc khai thác quặng tan sẽ góp phần tạo công ăn việc làm và phát triển kinh tế của địa phương

Cho tới nay đã có một vài mỏ quặng tan thuộc khu vực tỉnh Hòa Bình đã được khai thác nhỏ lẻ Công tác chế biến mới chỉ là chọn lọc thủ công bằng tay để thu nhận một lượng nhỏ các loại tan cục lớn, tương đối sạch để dùng cho dược phẩm Còn lại phần lớn được khai thác chọn lọc lấy quặng giầu khoáng vật tan bán cho các

hộ tiêu thụ dùng sản xuất gốm sứ Vì vậy có thể nói cho đến nay ở Việt Nam vẫn chưa có một cơ sở nào nghiên cứu và chế biến bột khoáng tan ngoài những nghiên cứu sơ bộ tính tuyển một vài mẫu nhỏ tại phòng Nghiên cứu Vật liệu khoáng - Viện Khoa học Vật liệu, thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Khoa học

và Công nghệ Mỏ - Luyện Kim

Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TUYỂN, CHẾ BIẾN VÀ

BIẾN ĐỔI BỀ MẶT KHOÁNG TAN

2.1 Công nghệ tuyển, chế biến tan

Chế biến khoáng sản nói chung và tuyển khoáng nói riêng là quá trình công nghệ dựa vào sự khác nhau về tính chất vật lý hoặc hóa lý của các khoáng vật Trên

cơ sở đó người ta có thể lựa chọn các phương pháp tuyển, chế độ làm việc và chủng loại thiết bị thích hợp để tách và thu hồi hiệu quả các khoáng vật có ích Việc lựa chọn phương pháp tuyển thích hợp phải dựa trên thành phần vật chất, đặc điểm và mức độ xâm nhiễm của các khoáng vật

Tuy nhiên trong thực tế, các tính chất vật lý như độ cứng, độ từ cảm, độ dẫn điện, tính chất bề mặt của các khoáng vật đều có thể bị thay đổi do các yếu tố nhiệt độ, phong hóa, trạng thái bề mặt, sự thay thế đồng hình trong các ô mạng

đã ảnh hưởng rất lớn đến kết quả tuyển, làm giảm chất lượng sản phẩm, do độ lẫn lộn cao, nên quá trình phân chia các tinh quặng riêng rẽ có thể không thực hiện được bởi một vài phương pháp tuyển Với quặng tan thì thực tế tuyển khoáng là việc sử dụng kết hợp các phương pháp tuyển cơ học như: nghiền chọn lọc, tuyển trọng lực, tuyển nổi, tuyển từ và tuyển điện để thu hồi được các tinh quặng riêng

rẽ và hóa tuyển để loại bỏ ôxit sắt gây màu và các tạp chất kim loại nặng trong tinh quặng đạt chất lượng thương phẩm

Quặng tan thường cộng sinh bởi các tạp chất phi kim loại như: thạch anh tự

do, caolin, và các khoáng alumo silicat khác; các khoáng vật kim loại như: sắt, titan, manhê và các thành phần kim loại độc hại như Pb, As, Zn, và Hg Do đó, để có sản phẩm tan chất lượng cao và ổn định theo tiêu chuẩn quốc tế, cần phải loại bỏ những tạp chất nói trên

Cơ sở khoa học cho công tác tuyển tách tạp chất bằng phương pháp cơ học như sau:

- Do tan ở dạng hạt mịn và có độ cứng thấp hơn các khoáng cộng sinh, nên nó dễ dàng được gia công để giải phóng ra khỏi mối liên kết cơ học với các khoáng đi kèm

- Các tạp chất đi kèm có tỉ trọng lớn hơn tan hay do chúng có kích thước thô hơn nên tỉ trọng thực của hạt lớn hơn, do đó bằng phương pháp tuyển trọng lực có thể tuyển tách tan ra khỏi đất đá đi kèm thu hồi phần lớn sản phẩm tan có trong quặng nguyên

- Tính chất bề mặt của tan có những đặc trưng riêng, do đó bằng phương pháp tuyển nổi có thể thu hồi thêm khoáng tan mà khâu tuyển trọng lực chưa thu hồi được

- Tan là khoáng vật không có từ tính, do đó bằng phương pháp tuyển từ có thể tách các khoáng tạp chất có từ tính ra khỏi sản phẩm bột khoáng tan

2.1.1 Tuyển cơ học

Để việc tuyển khoáng có hiệu quả, cần giải phóng các khoáng vật tan ra khỏi

sự liên kết với đất đá cũng như các khoáng tạp chất khác Có nhiều phương pháp khác nhau, phụ thuộc vào tính chất, đặc điểm riêng của từng loại quặng, trong đó chà xát (attrition) là phương pháp tạo ra sự vỡ chọn lọc cao của khoáng vật tan do chúng có độ cứng chênh lệch lớn với các khoáng vật khác trong quặng

Tuỳ thuộc vào cách thức và cường độ lực tác động, tính chất của vật liệu, sự phá

vỡ các khối liên kết trên có thể xảy ra theo các xu hướng khác nhau làm hàm lượng của một thành phần khoáng vật trong cấp hạt nào đó trở lên cao hơn hoặc thấp hơn so với quặng nguyên khai Tiếp theo dùng phân cấp người ta có thể tuyển tách thành sản phẩm tinh quặng của thành phần có ích

Như vậy, phương pháp nghiền chà xát chọn lọc là phương pháp sử dụng kết hợp các lực va đập và chà xát quặng với nhau làm vỡ hoặc mòn chọn lọc một thành phần trong khối liên kết quặng nguyên khai, dẫn đến sự phân bố không đồng nhất của chúng theo độ hạt để có thể phân cấp tách các thành phần có ích thành sản phẩm riêng Việc phân cấp có thể thực hiện bằng sàng khi vật liệu có kích thước hạt lớn còn đối với vật liệu có kích thước hạt mịn và rất mịn phải dùng phân cấp thủy lực hoặc phân cấp khí

Cho đến nay phương pháp này đã được sử dụng để làm giàu một số loại khoáng sản như quặng sắt, kaolin, thạch cao, quặng chì kẽm, tẩy rửa các mùn sét trong quặng kali và than, tẩy rửa các tạp chất cho cát nấu thủy tinh, làm giầu quặng uranium, quặng phốt phát …

Tuyển nổi được xem là phương pháp “vạn năng”, có thể nghiên cứu áp dụng

cho hầu hết các loại quặng kim loại và phi kim loại Phương pháp tuyển nổi thích hợp cho việc phân chia các hạt khoáng vật có kích thước nhỏ, bởi vì những hạt càng nhỏ thì có diện tích bề mặt riêng càng lớn và hoạt tính bề mặt của chúng càng mạnh

Cỡ hạt vật liệu đưa vào tuyển nổi phụ thuộc vào các tính chất vật lý và hóa lý của từng loại khoáng vật Trong thực tế thì cỡ hạt tuyển nổi có hiệu quả hơn cả là vào khoảng 0,1 – 0,2 mm, đối với quặng có thể tăng lên đến 0,2-0,3 mm và đối với

- Tan là khoáng chất trơ với các dung dịch axit và kiềm, trong khi các tạp chất

có hại trong thành phần bột khoáng tan như Pb, As, Cd, Hg có thể hòa tan trong

tách các tạp chất kim loại nặng nói trên ra khỏi bột khoáng tan bằng phương pháp hòa tách hóa học với các hóa chất và ở các điều kiện phản ứng phù hợp

Hòa tách là quá trình của các phản ứng hóa học, do đó có rất nhiều yếu tố tác động vào quá trình này trong bình phản ứng, ảnh hưởng của các yếu tố này có tính chất quyết định tới hiệu quả của quá trình hòa tách

hưởng tới quá trình hòa tách sẽ đảm bảo hiệu quả cả về mặt kỹ thuật và kinh tế của quá trình công nghệ

2.2 Cơ sở lý thuyết quá trình biến đổi bề mặt [23, 24, 25, 26, 27]

2.2.1 Các đặc tính của khoáng tan liên quan đến quá trình biến đổi bề mặt

Độ cứng của khoáng tan là thấp nhất trong các loại khoáng thường gặp, điều này làm cho quá trình nghiền bột tan gặp khó khăn Độ phân bố kích thước bột tan thường rộng nên ảnh hưởng đến quá trình biến đổi và xử lý bề mặt tan

Cấu trúc của tan bao gồm lớp bát diện magie liên kết kẹp giữa hai lớp tứ diện silic Tinh thể tan có dạng hình vẩy, lực liên kết giữa các vảy nhỏ nên sờ tay có cảm giác mỡ Các vẩy hay phiến lá bột tan có khả năng che chắn tốt, đã làm gia tăng các

tính chất của màng sơn như bền với các môi trường xâm thưc, bền hóa chất và chịu nhiệt

Trên bề mặt các phiến tan không có các nhóm hydroxyl, nhờ có đặc tính này

mà tan ưa dầu hơn Độ hấp thụ dầu của tan cao hơn nhiều so với khoáng sericit hay tro bay Như vậy bột tan có thể phân tán tốt trong nền polyme, tuy nhiên biến đổi bề mặt khoáng tan vẫn không thể bỏ qua để nâng cao chất lượng của vật liệu

mica-Các nhóm hydroxyl tồn tại ở các cạnh phía bên của các phiến khoáng tan với mật độ không cao nên việc biến đổi bề mặt của tan gặp nhiều khó khăn

2.2.2 Biến đổi bề mặt bột khoáng bằng các hợp chất silan

Các hợp chất silan là các hợp chất hóa học của nguyên tử silic với hợp chất

1 liên kết Si-C được gọi là các hợp chất silan hữu cơ

Tác nhân ghép nối silan là các hợp chất hóa học của nguyên tử silic có chứa hai nhóm hoạt động trên cùng một nguyên tử với cấu trúc điển hình của nó là:

cơ, chất phủ hay chất kết dính) để liên kết hay ghép nối hai loại vật liệu không giống nhau này

Silan có thể thực hiện tương tác giữa các đế vô cơ như thuỷ tinh, kim loại hay khoáng chất với các vật liệu hữu cơ như cao su hay polyme tạo thành các liên kết hoá học hay kết nối khác