Nghiên cứu về tác động đối với môi trường của việc khai thác và chế biến cao lanh - Luận văn Tốt nghiệp - Nguyễn Nhật Thanh

TÓM TẮT LUẬN VĂN  Tên đề tài: “ Nghiên cứu về tác động đối với môi trường của việc khai thác và chế biến cao lanh”  Đề tài đã thực hiện các nội dung sao: - Tổng quan về khoáng sản cao

LỜI CÁM ƠN Tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, quý thầy cô trong bộ môn Quản lý Công nghệ Môi Trường đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt những năm học tập ở trường Đặc biệt gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cô ThS.Phạm Thị Thanh Thúy đã trực tiếp hướng dẫn về phương pháp cũng như nội dung thực hiện báo cáo này Và cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô ThS

Hồ Thị Ngọc Hà đã giúp tác giả hoàn thiện hơn về luận văn này

Xin gởi lời cám ơn chân thành đến ba mẹ và bạn bè đã luôn ủng hộ và tạo điều kiện tốt nhất về vật chất lẫn tinh thần cho tác giả học tập và hoàn thành khóa luận của mình

Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã cố gắng hết sức để hoàn thiện bài báo cáo, trao đổi và tiếp thu các ý kiến đóng góp của Quý Thầy Cô và bạn bè, tham khảo nhiều tài liệu, song cũng không thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận được những thông tin đóng góp, phản hồi quý báu từ quý Thầy Cô

Cuối cùng xin chúc tất cả mọi người sức khỏe và thành công trong cuộc sống

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12, năm 2014

TÓM TẮT LUẬN VĂN

 Tên đề tài: “ Nghiên cứu về tác động đối với môi trường của việc khai thác và chế biến cao lanh”

 Đề tài đã thực hiện các nội dung sao:

- Tổng quan về khoáng sản cao lanh

- Hiện trạng khai thác và chế biến cao lanh hiện nay

- Tác động đến môi trường của việc khai thác và chế biến cao lanh

- Đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác và chế biến cao lanh

 Đề tài đã thu được một số kết quả như sau:

- Hiểu được về khoáng sản cao lanh, công dụng cũng như việc khai thác và chế biến cao lanh

- Từ việc tìm hiểu khai thác cao lanh có thể biết được các tác động đến môi trường, đời sống xã hội và kinh tế của việc khai thác, chế biến khoáng sản cao lanh

- Trên cơ sở đó có thể đề xuất biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, chế biến cao lanh,

và đặc biệt hơn là bảo vệ môi trường sống

Trên những cơ sở đó, đề tài mong muốn sẽ giúp ích được cho việc khai thác và chế biến khoáng sản cao lanh ở nước ta Nhằm phát triển kinh tế bền vững đi đôi với bảo vệ môi trường

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN I TÓM TẮT LUẬN VĂN II MỤC LỤC II DANH MỤC HÌNH ẢNH VI DANH MỤC BẢNG BIỂU VII DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VIII

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1- ĐẶTVẤNĐỀ 1

2- MỤCTIÊUNGHIÊNCỨU 1

3- NỘIDUNGNGHIÊNCỨU 1

4- PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 2

5- ĐỐITƯỢNG,PHẠMVINGHIÊNCỨU 2

6- ÝNGHĨAĐỀTÀI 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHOÁNG SẢN CAO LANH 4

1.1 TỔNGQUANVỀKHOÁNGSẢNCAOLANHỞVIỆTNAM 4

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc hình thành cao lanh 4

1.1.2 Thành phần hóa và khoáng vật 5

1.1.3 Phân loại 6

1.1.4 Công dụng của cao lanh 6

1.2 NGUỒNGỐC HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG CAO LANH Ở NƯỚCTA 8

1.2.1 Nguồn gốc hình thành cao lanh ở nước ta 8

1.2.2 Đặc điểm chất lượng cao lanh ở nước ta 10

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN CAO LANH HIỆN NAY 13

2.1 VỊTRÍ,TRỮLƯỢNGKHAITHÁCHIỆNNAY 13

2.1.1 Vị trí các mỏ cao lanh ở nước ta hiện nay 13

2.1.2 Trữ lượng khoáng sản và khai thác hằng năm 15

2.2 QUYTRÌNHKHAITHÁCVÀHỆTHỐNGKHAITHÁC 16

2.2.1 Mở vỉa 16

2.2.2 Phân chia giai đoạn khai thác 17

2.2.3 Hệ thống khai thác 17

2.2.3.1 Công nghệ xúc bốc và thải đất 20

2.2.3.2 Công tác vận tải 21

2.3 CHẾBIẾNCAOLANH 23

2.3.1 Công tác phân loại 23

2.3.2 Chế biến cao lanh 23

2.3.3 Nhu cầu sử dụng nước và nhiên liệu trong sản xuất 29

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA VIỆC KHAI THÁC

VÀ CHẾ BIẾN CAO LANH 30

3.1 ĐÁNHGIÁTÁCĐỘNGTỪGIAIĐOẠNKHAITHÁCVÀCHẾBIẾN 30

3.1.1 Giai đoạn khai thác mỏ 30

3.1.1.1 Hoạt động xúc bốc cao lanh làm thay đổi địa hình khu vực 30

3.1.1.2 Hoạt động của các thiết bị khai thác gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái quanh khu vực khai trường 30

3.1.1.3 Hoạt động khai thác gây ảnh hưởng đến không khí 30

3.1.1.4 Tác động của nước thải phát sinh trong quá trình khai thác 32

3.1.1.5 Tác động của đất thải, rác thải sinh hoạt và chất thải rắn sinh hoạt 35

3.1.2 Giai đoạn chế biến và vận chuyển cao lanh 35

3.1.2.1 Tác động của nước thải phát sinh trong quá trình chế biến cao lanh 35

3.1.2.2 Gia tăng tiếng ồn và độ rung từ hoạt động của các phương tiện trong khai trường 35 3.1.2.3 Việc tập trung các phương tiện vận chuyển tại khu vực sẽ làm ảnh hưởng đến giao thông trong khu vực 35

3.1.2.4 Hoạt động của các phương tiện vận chuyển làm hư hỏng tuyến đường vận chuyển 35 3.1.2.5 Tác động đến không khí của việc vận chuyển cao lanh 36

3.1.3 Giai đoạn sau khi khai thác 36

3.1.3.1 Thay đổi cảnh quan 36

3.1.3.2 Ảnh hưởng đến thủy văn khu vực 36

3.1.3.3 Tác động đến nước 37

3.1.3.4 Tác động đến động, thực vật 37

3.2 ĐỐITƯỢNGQUIMÔTÁCĐỘNG 38

3.2.1 Môi trường địa chất: 39

3.2.2 Môi trường nước 39

3.2.3 Môi trường không khí 40

3.2.4 Ảnh hưởng đến môi trường đất và sinh vật 41

3.2.5 Ảnh hưởng đến giao thông vận tải 41

3.2.6 Ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng 41

3.2.7 Ảnh hưởng đến các điều kiện kinh tế xã hội 42

3.3 HIỆNTRẠNGCÁCTÁCĐỘNGĐẾNMÔITRƯỜNGCỦAVIỆCKHAITHÁC VÀCHẾBIẾNHIỆNNAY 43

3.3.1 Khai thác cao lanh trái phép tại Lâm Đồng 43

3.3.2 Khai thác cao lanh trái phép ở Quảng Nam 44

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN 45

4.1 BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNHKHAITHÁC 45

4.1.1 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do nước thải 45

4.1.2 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do bụi tiếng ồn 48

4.1.3 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do chất thải rắn 49

4.1.4 Lập hàng rào, biển báo nguy hiểm cho người dân xung quanh 49

4.2 BIỆNPHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG TRONG QUÁTRÌNH CHẾ BIẾN VÀ VẬNCHUYỂN 50

4.2.1 Biện pháp giảm thiểu tác động trong quá trình chế biến 50

4.2.2 Biện pháp giảm thiểu tác động trong quá trình vận chuyển 51

4.3 BIỆNPHÁPGIẢMTHIỂUTÁCĐỘNGSAUKHAITHÁC 51

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

5.1 KẾTLUẬN: 53

5.2 KIẾNNGHỊ: 53

5.2.1 Đối với việc khai thác và chế biến cao lanh 53

5.2.2 Đối với các cơ quan thẩm quyền có liên quan 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Trình tự tiến hành phương pháp nghiên cứu 2

Hình 1.1: Một mẫu cao lanh nguyên sinh 5

Hình 1.2: Đất cao lanh làm gốm sứ 7

Hình 1.3: Cao lanh được dùng làm nguyên liệu trong mỹ phẩm 8

Hình 1.4: Cao lanh nguồn gốc trầm tích 9

Hình 1.4: Cao lanh ở Đất Cuốc( Bình Dương) 10

Hình2.1: Khai thác cao lanh ở mỏ Bắc Lý, Quảng Bình 13

Hình2.2: Cao lanh Minh Long( Bình Phước) 15

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống khai thác[1] 19

Hình 2.4: Cao lanh loại 1 24

Hình 2.5: Sơ đồ chế biến cao lanh[1] 24

Hình 2.6: Máy nghiền cao lanh 25

Hình 2.7: Quy trình lấy lọc cao lanh[1] 26

Hình 2.5: Sơ đồ chế biến cao lanh loại 3[1] 27

Hình 2.6: Hồ xối cao lanh 28

Hình 2.7: Sơ đồ mặt cắt ngang bãi chứa cao lanh[1] 29

Hình 3.1: Một mỏ cao lanh ở Lâm Đồng 36

Hình 3.2: Khai thác cao lanh làm ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng 39

Hình 3.3: Bụi cao lanh ảnh hưởng đến không khí 40

Hình 3.3: Khoảng 50ha chè, cà phê bị nhấn chìm dưới dòng bùn đỏ Một vùng lớn của đồi chè bị phá trắng 43

Hình 3.4: Khai thác cao lanh trái phép phá trắng một khoảng rừng 44

Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống hồ lắng ngang và thu cặn cao lanh[1] 46

Hình 4.2:Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt[1] 46

Hình 4.3: Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại 3 ngăn có ngăn lọc[1] 47

Hình 4.4: Trồng cây xanh giảm bụi 49

Hình 4.5: Sơ đồ thiết bị lọc túi vải bụi[1] 50

Hình 4.6: Tưới nước trên đường vận chuyển 51

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Tổng hợp các thông số hệ thống khai thác 19

Bảng 2.2: Tổng hợp các thông số hệ thống khai thác 20

Bảng 2.3: Công suất xe ô tô vận chuyển trong ngày 21

Bảng 2.4: Tính toán xe ô tô 22

Bảng 2.5: Tỷ lệ cao lanh đưa vào chế biến các loại 23

Bảng 3.1: Định mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 năm 31

Bảng 3.2: Tải lượng ô nhiễm do đốt nhiên liệu 31

Bảng 3.3: Tải lượng các chất ô nhiễm phát sinh do nước thải sinh hoạt của công nhân thải ra hàng ngày 34

Bảng 3.4: Tải lượng các chất ô nhiễm phát sinh do nước thải sinh hoạt của công nhân thải ra hàng ngày 34

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TNHH Trách nhiệm hữu hạn

SX- TM Sản xuất thương mại

PHẦN MỞ ĐẦU 1- ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước ta là một nước có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng và phong phú với trữ lượng rất lớn Trong đó không thể không kể đến khoáng sản cao lanh, một trong những loại khoáng sản

có trữ lượng lớn và quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp Nhưng hiện nay ngành khai thác

và chế biến cao lanh ở nước ta còn diễn ra một cách bừa bãi không theo quy hoạch và định hướng của nhà nước Các cơ sở khai thác và chế biến không tuân thủ nghiêm ngặt qui định của pháp luật gây tác động xấu tới môi trường, bức xúc trong đời sống người dân

Vì vậy, tác giả đã chọn đề tài : “Nghiên cứu về tác động đến môi trường của việc khai thác

và chế biến cao lanh” với mục tiêu giảm thiểu tác động đến môi trường của ngành khai thác

và chế biến khoáng sản cao lanh Góp phần đưa nền kinh tế nước ta phát triển gắn liền với bảo

vệ môi trường

2- MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Hiểu biết về khoáng sản cao lanh, một trong những loại khoáng sản quan trọng của nước

3- NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Đề tài nghiên cứu các nội dung cụ thể như sau:

- Tổng quan về khoáng sản cao lanh ở nước ta

- Hiện trạng khai thác và chế biến hiện nay

- Nghiên cứu về tác động đến môi trường của việc khai thác và chế biến cao lanh

- Đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác và chế biến

4- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

c) Phương pháp tổng quan tài liệu:

Tìm kiếm các tài liệu liên quan, thực hiện tổng quan, lựa chọn các thông tin cần thiết để thực

hiện đề tài ( báo cáo đánh giá tác động môi trường, giáo trình, tạp chí, tư liệu từ internet …liên

quan đến việc khai thác và chế biến cao lanh)

5- ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

a) Đối tượng nghiên cứu: khoáng sản cao lanh, quá trình khai thác và chế biến khoáng sản

cao lanh hiện nay

Đánh giá tác động môi trường

Tác động đến môi trường trong quá trình

khai thác và chế biến cao lanh

Các đối tượng bị tác động và quy mô tác

động

Tổng hợp thông tin

Tổng quan về khoáng sản cao lanh Công nghệ khai thác và chế biến cao lanh

hiện nay

Thu thập thông tin

Các báo cáo, giáo trình,

internet về khoáng sản cao

lanh ở nước ta

Các báo cáo đánh giá tác động trong quá trình khai thác và chế biến cao lanh

Tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHOÁNG SẢN CAO LANH

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN CAO LANH

CHƯƠNG 3 TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CỦA VIỆC KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN CAO LANH

CHƯƠNG 4.ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN CAO LANH

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHOÁNG SẢN CAO LANH 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHOÁNG SẢN CAO LANH Ở VIỆT NAM

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc hình thành cao lanh

Cao lanh hay đất cao lanh là một loại đất sét màu trắng, bở, chịu lửa, với thành phần chủ yếu là khoáng vật kaolinit cùng một số khoáng vật khác như illit, montmorillonit, thạch anh v.v Nguồn gốc tạo thành cao lanh: Cao lanh là sản phẩm phong hóa tàn dư của các loại đá gốc chứa trường thạch như pegmatite, granit, gabro, banzan, ryolit hoặc các cuộn sỏi thềm biển đệ tứ hay

đá phun trào axit như keratophyr, felsit Ngoài kiểu hình thành phong hóa tàn dư, còn có sự hình thành do phong hóa biến chất trao đổi các đá gốc cộng sinh nhiệt dịch quarphophia, chính

là quarzit thứ sinh như mỏ cao lanh Tấn mài Quảng Ninh Kiểu phong hóa tàn dư và biến chất trao đổi hình thành các mỏ cao lanh tại mỏ đá góc – là cao lanh nguyên sinh (tức cao lanh thô) Nếu sản phẩm phong hóa tàn dư, nhưng bị nước băng hà, gió cuốn đi rồi lắng đọng lại chổ trũng hình thành nên các mỏ cao lanh hay đất sét trầm tích - còn gọi là cao lanh thứ sinh Sự hình thành các mỏ cao lanh ngoài yếu tố cơ bản là có đá gốc chứa trường thạch phải kể tới yếu tố địa mạo, cấu tạo nên vùng chứa đá gốc và yếu tố môi trường (độ ẩm, nhiệt độ) Qua nhiều tài liệu đều thống nhất phần lớn các mỏ cao lanh nằm ở vùng đồi núi dốc thoải hay thung lủng giữa các núi.Qúa trình nghiên cứu sự hình thành trái đất người ta cho rằng sự thành tạo các mỏ cao lanh xảy ra ở thời kỳ đầu đệ tứ và mạnh nhất ở thời kỳ đệ tứ muộn Giai đoạn này khí hậu rất

ẩm và mưa nhiều, thảm thực vật phát triển mạnh tạo môi trường thuận lợi cho sự phong hóa đá gốc bằng các quá trình hóa học Mặt khác cũng chính thời kỳ này sự vận động của trái đất xãy

ra rất mạnh bao gồm sự nâng lên hay tụt xuống của vỏ trái đất phần tiếp xúc với khí quyển (còn gọi là lớp silicat) tạo nên nhiều nếp uốn và khe nứt (lớp silicat có chiếu sâu từ 36 – 50 km).[2]

Hình 1.1: Một mẫu cao lanh nguyên sinh

Như vậy sự hình thành các mỏ cao lanh là do chịu sự tác dụng tương hổ của các quá trình hóa học, cơ học (kể cả sinh vật học) bao gồm các hiện tượng phong hóa, rửa trôi và lắng đọng trong thời gian dài Về mặt hóa học, bản chất của nó rất phức tạp nhưng để đơn giản hơn, ta coi đá gốc trực tiếp phong hóa thành cao lanh là trường thạch.Lấy trường thạch kali làm thí dụ thì cơ chế phản ứng có thể như sau: Nếu môi trường co độ pH = 3 – 4: 2KAlSi3O8 + 8 H2O - > 2KOH + 2 Al(0H)3 + 2 H4Si3O8 - > Al2(OH4)Si2O5 + K2O + 4SiO2 + 6H2O Khi môi trường

có độ pH = 8 – 9 thì khoáng chính hình thành không phải do caolimit mà là momorilonit: Al1.67Mg0.33((OH)2/Si4O10)0.33Na0.33(H2O)4 Rõ ràng: H2CO3 , H2O và một số axit hữu cơ khác đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình phong hóa đá góc thành cao lanh Quá trình tạo thành cao lanh có thể còn qua mức độ trung gian Thí dụ trường thạch bị cerusit hóa tức là chuyển thành mica ngâm nước mà dạng phổ biến là: K2O3 Al2O3.6Si02.2H2O rồi mới chuyển thành caolinit Trong nhiều trường hợp xảy ra sự thay thế đồng hình của Fe3+ thay Al3+ thì cơ chế còn phức tạp hơn.[2]

1.1.2 Thành phần hóa và khoáng vật

Theo thành phần hóa và khoáng vật cũng như cấu trúc của nó thì cao lanh bao gồm rất nhiều loại khác nhau, trong đó có 28 loại đơn khoáng phổ biến Trong thiên nhiên do thành phần khoáng vật của đá gốc khác nhau, điều kiện tạo thành cao lanh cũng không giống nhau (độ pH,

độ ẩm, nhiệt độ) nên sản phẩm phong hóa cũng khác nhau Trong thực tế, các khoáng vật của mỗi mỏ cao lanh ít khi là một đơn khoáng Mặc dù có nhiều đơn khoáng song nếu cấu trúc hoặc

tính chất của chúng gần giống nhau thì người ta xếp chúng vào một nhóm Sau đây là một số nhóm khoáng quan trọng đối với ngành gốm sứ:

- Nhóm caolinit: Phần lớn các mỏ cao lanh chứa khoáng chủ yếu là caolinit Khoáng caolinit

có công thức là: Al2O3.2SiO2.2H2O thành phần hóa của khoáng này là: Al2O3: 39,48%; SiO2 : 46,60%; H2O : 13,92% Thành phần hóa học của hầu hết các mỏ cao lanh ít khi vượt qua giới hạn trên Nếu mỏ cao lanh nào chứa chủ yếu là khoáng caolinit thì chất lượng nó rất cao.[2]

- Nhóm MONMORILONIT : Công thức hoá học là: Al2O3.4SiO2 H2O + nH2O Mạng lưới tinh thể khoáng này gồm 3 lớp (hai tứ diện SiO4 và một bát diện AlO6) So với caolinit thì khoáng này có lực liên kết yếu hơn, ở đây các lớp OH nằm bên trong, 3 lớp trên tạo thành gói kiểu kín

- Nhóm khoáng chứa ALKALI: Công thức hóa học: K2O.3AL2O3.6SiO2.2H2O Về mặt cấu trúc các khoáng này có mạng lưới tinh thể tương tự như các silicat 3 lớp nên các tính chất của chúng rất giống nhau: độ phân tán cao, độ trương nở trong nước lớn, khả năng hấp thụ trao đổi ion cũng lớn Trong nhóm này có một số khoáng khác có cấu trúc và tính chất tương tự illit đó là khoáng hyddrophylit, vermiculite và các dạng thủy mica khác.[2]

- Theo nhiệt độ chịu lửa, cao lanh được phân thành loại chịu lửa rất cao (trên 1.750°C), cao (trên 1.730°C), vừa (trên 1.650°C) và thấp (trên 1.580°C)

- Theo thành phần Al2O3+ SiO2 ở trạng thái đã nung nóng, cao lanh được phân thành loại siêu bazơ, bazơ cao, bazơ hoặc axít.[2]

1.1.4 Công dụng của cao lanh

Cao lanh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như: công nghiệp gốm sứ, giấy, sơn, cao su, sợi thuỷ tinh, chất dẻo, vật liệu xây dựng, gạch chịu lửa, làm xúc tác cho công nghệ lọc dầu… Nhờ có khả năng hấp thụ đặc biệt không chỉ các chất béo, chất đạm mà còn có khả năng hấp thụ cả các loại vi rut và vi khuẩn Vì vậy, cao lanh được ứng dụng cả trong các lĩnh vực y tế, dược phẩm, mỹ phẩm [2]

- Công nghiệp sản xuất giấy: trong công nghiệp giấy, cao lanh được sử dụng làm chất độn tạo cho giấy có mặt nhẵn hơn, tăng độ kín, giảm độ thấu quang và làm tăng độ ngấm mực in tới mức tốt nhất Loại giấy thông thường chứa 20 % cao lanh, có loại chứa tới 40 % Thông thường, một tấn giấy đòi hỏi 250-300 kg cao lanh Chất lượng cao lanh dùng làm giấy được xác định bởi độ trắng, độ phân tán và mức độ đồng đều của các nhóm hạt.[2]

- Công nghiệp sản xuất đồ gốm: công nghiệp sản xuất sứ, gốm sứ dân dụng, sứ mỹ nghệ, dụng

cụ thí nghiệm, sứ cách điện, sứ vệ sinh, v.v đều sử dụng chất liệu chính là cao lanh; chất liệu kết dính là sét chịu lửa dẻo, có màu trắng Chất lượng cao lanh đòi hỏi rất cao và phải khống

chế các oxit tạo mầu (Fe2O3 và TiO2) Hàm lượng Fe2O3 không được quá 0,4-1,5 %; TiO2 không quá 0,4-1,4 %; CaO không quá 0,8 % và SO3 không quá 0,4 %

Hình 1.2: Đất cao lanh làm gốm sứ

- Sản xuất vật liệu chịu lửa: trong ngành sản xuất vật liệu chịu lửa, người ta dùng cao lanh để sản xuất gạch chịu lửa, gạch nửa axit và các đồ chịu lửa khác Trong ngành luyện kim đen, gạch chịu lửa, cao lanh chủ yếu được dùng để lót lò cao, lò luyện gang, lò gió nóng Các ngành công nghiệp khác cần gạch chịu lửa với khối lượng ít hơn, chủ yếu để lót lò đốt, nồi hơi trong luyện kim màu và công nghiệp hóa học, ở nhà máy lọc dầu, trong công nghiệp thủy tinh và sứ, ở nhà máy xi măng và lò nung vôi.[2]

- Chế tạo sợi thuỷ tinh: một lĩnh vực khác cũng sử dụng cao lanh tăng nhanh hàng năm đó là dùng làm nguyên liệu vào của sản xuất sợi thuỷ tinh Trong thành phần của cao lanh có chứa

cả silica và alumina, chất có trong thành phần của sợi thuỷ tinh Cao lanh được sử dụng đồng thời với một lượng nhỏ sắt và titan Nguyên nhân tăng nhu cầu sử dụng cao lanh trong lĩnh vực này bởi vì sự hạn chế khi sử dụng nguyên liệu vào amiăng, loại chất gây hại cho sức khoẻ

- Lĩnh vực chất độn: cao lanh được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực làm chất độn giấy, nhựa, cao su, hương liệu,…Cao lanh có tác dụng làm tăng độ rắn, tính đàn hồi, cách điện, độ bền của cao su, tăng độ cứng và giảm giá thành sản phẩm của các chất dẻo như PE, PP, PVC Trong sản xuất da nhân tạo (giả da), cao lanh có tác dụng làm tăng độ bền, độ đàn hồi

- Trong sản xuất xà phòng: cao lanh có tác dụng đóng rắn khi sản xuất, hấp thụ dầu mỡ khi sử dụng Lĩnh vực sản xuất xà phòng yêu cầu cao lanh có độ hạt dưới rây 0,053 mm lớn hơn 90%; không lẫn cát, không lắng cặn trước 8 giờ, hàm lượng Fe2O3 ≤ 2 - 3%, TiO2 ≤ 1%; chất bazơ trao đổi ≤ 0,8 - 2% và carbonat ≤ 15 - 20 %.[2]

- Trong sản xuất thuốc trừ sâu: sử dụng cao lanh có độ khuếch tán lớn, sức bám tốt, trơ hóa học, hợp chất sắt thấp Trong tổng hợp zeolit: cao lanh là nguyên liệu chính để tổng hợp zeolit, loại chất được ứng dụng nhiều trong công nghiệp như hấp phụ, làm chất xúc tác…

- Trong các lĩnh vực khác, cao lanh được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng trắng, các chất tráng trong xây dựng, nguyên liệu trong sản xuất nhôm, phèn nhôm…

Hình 1.3: Cao lanh được dùng làm nguyên liệu trong mỹ phẩm

1.2 NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG CAO LANH Ở

NƯỚC TA

1.2.1 Nguồn gốc hình thành cao lanh ở nước ta

Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng lớn về kaolin, phân bố khá rộng rãi và phổ biến ở nhiều nơi trên lãnh thổ với các loại hình nguồn gốc khác nhau, trong đó tập trung chủ yếu trong 3 kiểu nguồn gốc, là phong hoá, trầm tích và nhiệt dịch

Hình 1.4: Cao lanh nguồn gốc trầm tích

 Cao lanh nguồn gốc phong hóa

Theo tài liệu hiện có, kaolin nguồn gốc phong hoá tập trung chủ yếu ở Đông Bắc Bộ và ít hơn, có ở Trung Bộ và Tây Nguyên, bao gồm:

 Cao lanh trong vỏ phong hóa các thân pegmatit: Các thân pegmatit có kích thước khác nhau phân bố trong các thành tạo biến chất có tuổi Proterozoi đến Paleozoi hạ dọc sông Hồng từ Lào Cai đến Phú Thọ Ở Phú Thọ, có các mỏ Hữu Khánh, Đồi Đao, Ba Bò, Mỏ Ngọt; ở Yên Bái có các mỏ Trực Bình, Tân Thịnh; ở Lào Cai có

mỏ Sơn Mãn; ở Đắk Lắk có mỏ Ia Knop; ở Quảng Nam có mỏ Đại Lộc Hàng trăm thân pegmatit có kích thước khác nhau bị phong hóa thành kaolin có giá trị công nghiệp Chất lượng kaolin phong hóa trên các thân pegmatit phụ thuộc rất lớn vào

bề mặt địa hình và thành phần của pegmatit Tại các mỏ nêu trên, kaolin thường có chất lượng tốt, đáp ứng được yêu cầu cho sản xuất sứ, sứ cách điện, chất độn trong các ngành công nghiệp, vật liệu chịu lửa samốt A và B Các mỏ thường có quy mô trung bình hoặc nhỏ.[5]

 Cao lanh trong vỏ phong hóa các đá magma xâm nhập: Cao lanh được thành tạo trong vỏ phong hóa đá magma xâm nhập axit của các phức hệ Sông Chảy, Đại Lộc, Ngân Sơn, Phu Sa Phìn, Cà Ná có tuổi khác nhau từ Paleozoi đến Kainozoi, tạo thành các mỏ có giá trị công nghiệp đang được khai thác như Định Trung (Vĩnh Phúc), Trại Mát (Lâm Đồng), Đèo Le (Quảng Nam) Hầu hết các mỏ thường có quy

mô nhỏ, trong số các tụ khoáng đã xác nhận chỉ có tụ khoáng Trại Mát thuộc loại quy mô tương đối lớn Một số nơi ở Đại Từ (Thái Nguyên), đã ghi nhận sự có mặt của các tụ khoáng và điểm kaolin được thành tạo do quá trình phong hoá đá gabbro.[5]

 Cao lanh trong vỏ phong hóa các đá phun trào axit: Kaolin thành tạo trong vỏ phong hóa các đá phun trào ryolit, ryolit porphyr ở các hệ tầng Đồng Trầu, Khôn Làng, Văn Chấn, Mang Yang và Đơn Dương Loại hình này có quy mô nhỏ, chất lượng đáp ứng yêu cầu cho sản xuất sứ, gốm nhẹ, gạch chịu lửa.[5]

 Cao lanh trong vỏ phong hóa trầm tích lục nguyên: Các tập cát bột kết, đá phiến, cuội kết giàu felspat thuộc các hệ tầng Sông Chảy, Hà Giang, Long Đại, Bản Nguồn,

Nà Quảng, Hòn Gai, Đồng Đỏ, Đồng Hới trong điều kiện phong hóa thuận lợi, cũng tạo thành các thân kaolin Chúng thường phân bố trong địa hình đồi thoải, các dải ruộng trũng và dưới các đụn cát ven biển Quy mô thường nhỏ, chỉ có ý nghĩa công nghiệp địa phương.[5]

 Cao lanh nguồn gốc trầm tích:

Cao lanh nguồn gốc trầm tích phân bố trong các trầm tích Đệ tứ không phân chia, hình thành trong các thung lũng giữa núi, các bậc thềm sông và thềm ven bờ biển

Cao lanh trầm tích có trong các thành tạo Pleistocen trung-thượng, Pliocen-Pleistocen ở các thềm tướng sông, sông-biển, biển-sông, phân bố ở các địa hình đồng bằng có độ cao từ 15 đến

30 m, tập trung chủ yếu ở Đông Nam Bộ, điển hình là mỏ Đất Cuốc (Bình Dương)

Hình 1.4: Cao lanh ở Đất Cuốc( Bình Dương)

 Cao lanh nguồn gốc nhiệt dịch biến chất trong các đá phun trào axit

Các thân kaolin-pyrophyllit được thành tạo do sự tiếp xúc trao đổi giữa các dung dịch nhiệt dịch với các đá phun trào ryolit, ryolit porphyr, felsit, tuf của hệ tầng Khôn Làng Thành phần khoáng vật gồm kaolinit, pyrophyllit, sericit, alunit, thạch anh Các hoạt động đứt gãy khu vực phương ĐB đã tạo nên các thân quặng lớn có giá trị công nghiệp Điển hình là mỏ Tấn Mài (Quảng Ninh).[5]

1.2.2 Đặc điểm chất lượng cao lanh ở nước ta

 Đặc điểm chất lượng cao lanh nguồn gốc phong hóa

Cao lanh phong hóa từ pegmatit: Đối với kaolin nguồn gốc phong hoá, chất lượng phụ thuộc

chủ yếu vào mức độ phong hoá và có sự biến đổi theo chiều thẳng đứng từ đới phong hoá mạnh đến đới phong hoá yếu Theo [1-3], kaolin phong hoá từ pegmatit có các đặc trưng sau:

 Đới phong hoá mạnh: Kaolin thường hạt mịn, giàu nhôm và hàm lượng sắt khá cao,

thường có màu vàng đến vàng sẫm Độ thu hồi dưới rây 0,21 mm thay đổi từ 30 đến

60 %, trung bình dưới 40 % Thành phần khoáng vật dưới rây 0,21 mm chủ yếu là kaolinit (90-96 %), một ít là halloysit, metahalloysit, ít felspat và thạch anh Thành phần hoá học (%): Al2O3 =34-39,5; Fe2O3 = 1-3,5; K2O+Na2O = 0,2-2.[5]

 Đới phong hoá trung bình: Kaolin thường có màu trắng, lượng oxit sắt giảm so với đới

phong hoá mạnh Độ thu hồi dưới rây 0,21 mm từ 20 đến 50 %, trung bình 30-35 % Dưới rây < 0,21 mm, khoáng vật kaolinit chiếm 50-58 %, còn lại là hyđromica, felspat

và thạch anh Thành phần hoá học (%): Al2O3 = 29-34; Fe2O3 = 0,5-2,5; K2O+Na2O = 2-4,5

 Đới phong hoá yếu: Kaolin thường có màu trắng, hạt thô, cấu tạo dạng dăm, dạng bột

Phần dưới rây 0,21 mm, khoáng vật chủ yếu là felspat, kaolinit, ít hyđromica Thành phần hoá học (%): Al2O3 = 18-24; Fe2O3 = 0,69; K2O+Na2O = 4,5-7

Cao lanh phong hóa từ gabbro: Cao lanh phong hoá từ đá gabbro thường phân thành 3 đới theo

chiều thẳng đứng rõ rệt: đới phong hoá mạnh, đới phong hoá trung bình, đới phong hoá yếu và

có các đặc điểm như sau:

 Khả năng thu hồi kaolin dưới rây 0,21 mm là 40-60 %, trung bình 28-38 %

 Độ trắng trung bình < 70 % và độ dẻo khoảng 10 %

 Thành phần khoáng vật: gồm kaolinit, halloysit, metahalloysit, thạch anh và felspat, đôi

nơi có gibbsit

 Thành phần hoá học (%): Al2O3 = 13,0-25; SiO2 = 43-75; Fe2O3 = 0,3-0,8.[5]

Cao lanh phong hoá từ đá phun trào axit và keratophyr: Kaolin phong hoá từ đá phun trào

axit như ở các mỏ Vệ Linh (Hà Nội), Phong Dụ (Quảng Ninh), Định Trung (Vĩnh Phúc), từ keratophyr như ở mỏ Minh Tân (Hải Dương), nhìn chung, hạt rất mịn, thường có màu trắng, trắng hồng Độ thu hồi qua rây 0,21 mm là 50-90 %, trung bình khoảng 70 %

Dưới rây 0,21 mm, kaolin có thành phần hoá học (%): Al2O3 = 15-22; SiO2 = 60-75; Fe2O3 = 0,8-2; MgO = 0,1-0,3; TiO2 = 0,03-0,11; K2O = 2,5-5; Na2O = 0,06-1,6 và MKN = 6-8

Thành phần khoáng vật: kaolinit, thạch anh vi tinh, metahalloysit Độ trắng trung bình 70 % và

độ dẻo là 8-16 %.[5]

Cao lanh phong hoá từ đá trầm tích và trầm tích biến chất: Đặc trưng cho kiểu kaolin

phong hoá từ đá trầm tích sét kết, bột kết, cát kết là các tụ khoáng và mỏ Bá Sơn, Văn Khúc (Thái Nguyên), Phao Sơn (Hải Dương); phong hoá từ đá phiến sericit như mỏ Khe Mo (Thái Nguyên) và mỏ Hoàng Lương (Vĩnh Phúc) và một số mỏ ở Lâm Đồng

Đối với loại nguồn gốc này, kaolin thường có màu trắng, trắng xám, độ mịn cao Thân quặng thường dạng ổ hoặc dạng thấu kính Độ thu hồi qua rây 0,21 mm là 20-80 %, trung bình 60 % Thành phần khoáng vật: kaolinit, hyđromica, thạch anh, limonit Thành phần hoá học (%):

Al2O3 = 10-25, SiO2 = 40-85, Fe2O3 = 1-8.[5]

 Đặc điểm chất lượng cao lanh nguồn gốc trầm tích

Cao lanh nguồn gốc trầm tích thường phân bố tập trung ở các tỉnh thuộc Nam Bộ và ở một

số tỉnh Đông Bắc Bộ như mỏ Trúc Thôn (Hải Dương), Yên Thọ (Quảng Ninh), Tuyên Quang Kaolin trầm tích có các đặc điểm sau:

Độ thu hồi dưới rây 0,21 mm là 20-30 % đối với các mỏ ở Đông Bắc Bộ và 60-80 % đối với các mỏ ở Nam Bộ Thành phần hoá học (%): Al2O3 = 10-37; SiO2 = 45-90; Fe2O3 = 0,5-7

Thành phần khoáng vật: bao gồm kaolinit, hyđromica, thạch anh, limonit Tài liệu thăm dò ở

các mỏ kaolin cho thấy hàm lượng Al2O3 rất cao, đạt từ 27 đến 37 %, độ dẻo lớn.[5]

Cao lanh trầm tích thường có thành phần hoá học, khoáng vật và độ thu hồi thuộc loại ổn định đến không ổn định

 Đặc điểm chất lượng cao lanh-pyrophyllit nguồn gốc nhiệt dịch - biến chất trao đổi Tổng hợp tài liệu điều tra thăm dò địa chất đã tiến hành ở vùng Tấn Mài (Quảng Ninh), ta thấy thành phần cao lanh-pyrophyllit vùng Tấn Mài như sau (%): Al2O3 = 10-39; SiO2 = 40-50;

Fe2O3 = 0,01-0,07; MgO = 0,05-0,5; CaO = 0,05-1,4; TiO2 = 0,03-1; K2O = 0,16; Na2O = 1,3; MKN = 1,4-2,1

0,1-Trong các thân quặng tồn tại 4 loại quặng tự nhiên: kaolin, pyrophyllit, alunit và quarzit cao nhôm

Tóm lại, từ các dẫn liệu trên ta thấy chất lượng kaolin tự nhiên của nước ta chưa cao do hàm lượng Al2O3 thấp; phần lớn các tụ khoáng đã được tìm kiếm, thăm dò có hàm lượng nhỏ hơn

30 % Hàm lượng Fe2O3 thường cao hơn so với kaolin thương phẩm.[5]

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ CHẾ BIẾN CAO LANH HIỆN NAY 2.1 VỊ TRÍ, TRỮ LƯỢNG KHAI THÁC HIỆN NAY

2.1.1 Vị trí các mỏ cao lanh ở nước ta hiện nay

Để bổ sung nguồn nguyên liệu cao lanh cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì các mỏ cao lanh ở nước ta cần phải được quy hoạch, thăm dò và đánh giá một cách hợp lý Các mỏ cao lanh ở nước ta phân bố khá đồng đều trên diện tích cả nước từ miền Bắc vào Nam:

Hình2.1: Khai thác cao lanh ở mỏ Bắc Lý, Quảng Bình

- Ngoài ra còn có các các vùng mỏ có quy mô lớn như kaolin-pyrophyllit Tấn Mài, Pẹc Sè Lẻng (tỉnh Quảng Ninh), mỏ cao lanh Bắc Lý (tỉnh Quảng Bình), vùng mỏ kaolin Thạch Khoán (tỉnh Phú Thọ), mỏ kaolin Sơn Mãn (tỉnh Lào Cai)

 Vùng mỏ Thạch Khoán, nơi tập trung khá nhiều mỏ đã được thăm dò, cao lanh phong

hoá từ pegmatit nên chất lượng khá tốt có thể đầu tư mở rộng khai thác nâng sản lượng hàng năm

 Vùng mỏ Tấn Mài đã được tìm kiếm thăm dò, trữ lượng cấp B+C1 (121+122) đã đánh giá là 15,375 triệu tấn, có thể đầu tư khai thác công nghiệp để tăng sản lượng khai thác phục vụ cho nhu cầu sản xuất xi măng, gốm sứ trong nước và xuất khẩu

 Mỏ cao lanh Bắc Lý đã được thăm dò đánh giá trữ lượng cấp B+C1 (121+122) đạt 18,825 triệu tấn có thể khai thác quy mô công nghiệp lớn trong nhiều năm.[5]

 Khu vực miền trung:

Các điểm kaolin vùng Bốt Đỏ như A Sầu, Hồng Vân, A Lưới (Thừa Thiên Huế) nhằm bổ sung nguồn tài nguyên cho vùng mỏ khi tiến hành khai thác công nghiệp Theo tài liệu hiện có kaolin ở đây chất lượng khá tốt, điều kiện khai thác thuận lợi

- Mỏ kaolin Long Mỹ (Bình Định) đã đánh giá trữ lượng cấp C1 (122) đạt 10,1 triệu tấn, có thể

tổ chức khai thác công nghiệp

 Khu vực phía nam

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày một lớn kaolin chất lượng cao cho sản xuất đồ gốm ở khu vực phía nam cần đầu tư thăm dò các mỏ Trại Mát, Đà Lạt (Lâm Đồng), mỏ Chánh Lưu (Bình Dương) và các khu mỏ ở tỉnh Bình Phước

- Mỏ kaolin Chánh Lưu, Tân Lập (Bình Dương) đã được thăm dò và tính trữ lượng cấp

B+C1 (121+122) đạt hơn 6 triệu tấn, điều kiện khai thác lộ thiên thuận lợi, cần đầu tư khai thác công nghiệp Nằm trong cụm mỏ cao lanh Đất cuốc, có nguồn gốc trầm tích Sản lượng khai thác 100.000 m3/năm Sản phẩm cao lanh nguyên khai và chế biến đã cung cấp nhiều năm trên các lĩnh vực sản xuất gốm sứ, ceramic, vật liệu chịu lửa, công nghệ giấy, mỹ phẩm, cao su và chất độn cho các nhà máy sản xuất phân bón.[5]

- Mỏ cao lanh ở xã Minh Long, Huyện Chơn Thành, Tỉnh Bình Phước có:

Đặc điểm cấu tạo thân khoáng

Thân khoáng cao lanh nằm trong trầm tích của hệ tầng Bà Miêu phân bố trên toàn bộ diện tích khu thăm dò là 49ha và tất cả các lỗ khoan đều gặp thân khoáng cao lanh

Mặt cắt địa tầng từ trên xuống như sau:

+ Lớp đất phủ gồm cát bột sét màu xám nhạt, bở rời, đôi chỗ có lẫn ít rễ cây và mùn thực vật + Thân khoáng cao lanh gồm: Cát bột cao lanh (độ thu hồi qua rây 0,1mm từ 20-70%), sét cao lanh chứa ít cát hạt mịn (độ thu hồi qua rây 0,1mm > 70%), cát bột chứa ít cao lanh (độ thu hồi qua rây 0,1mm < 20%), một số nơi chứa các thấu kính cát bột, cát sạn

Trong thân khoáng dựa vào tỷ lệ thu hồi cao lanh dưới rây 0,1mm của các mẫu phân tích cho thấy cao lanh tại ấp 1, xã Minh Long màu xám trắng, màu xám phớt xanh Cao lanh sau khi lọc qua cỡ rây 0,1mm có độ trắng đạt từ 68,3 đến 73,1%

+ Phần dưới là sét bột màu vàng loang lổ, cát sạn màu vàng chứa kết vón laterit màu nâu Trữ lượng cao lanh:

Căn cứ vào mạng lưới thăm dò cũng như mức độ phân bố cao lanh và mức độ nghiên cứu mẫu

có thể khoanh nối khối trữ lượng cao lanh cấp 121 và 122

Nguồn: Báo cáo thăm dò cao lanh tại khu vực ấp1, Minh Long, Chơn Thành, Bình Phước

Kết quả tính trữ lượng cao lanh khô dưới rây 0,1mm, cấp 121 là 2.802 ngàn tấn, cấp 122 là 6.772 ngàn tấn, cộng cấp 121 + 122 là 9.574 ngàn tấn

Tỷ lệ cấp 121: (121+122) đạt 22,83% [1]

Hình2.2: Cao lanh Minh Long( Bình Phước)

2.1.2 Trữ lượng khoáng sản và khai thác hằng năm

Cao lanh là một trong số khoáng chất công nghiệp được loài người biết đến và sử dụng từ lâu Ngày nay, cao lanh vẫn được đánh giá là nguyên liệu quan trọng và sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, như làm nguyên liệu chính để sản xuất gốm sứ, gạch chịu lửa, làm chất độn trong công nghiệp sản xuất giấy, sơn, phân bón, cao su, chất dẻo v.v cao lanh phân bố khá rộng rãi và phổ biến ở nhiều nơi trên lãnh thổ nước ta, tập trung chủ yếu ở các khu vực: Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ Tuy nhiên, một thực tế diễn ra trong thời gian qua là do nhu cầu sử dụng nguyên liệu khoáng ngày càng nhiều và đa dạng, nên việc khai thác, sử dụng tài nguyên khoáng sản nói chung, cao lanh nói riêng, ở nước ta ngày càng phát triển ồ ạt, thiếu quy hoạch và đặc biệt là sử dụng chưa hợp lý, gây lãng phí tài nguyên và ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái Do đó, việc đánh giá một cách đầy đủ và toàn diện về tiềm năng tài nguyên kaolin làm cơ sở định hướng công tác thăm dò khai thác và phân vùng theo lĩnh vực sử dụng hợp lý phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững là cần thiết

Tổng tài nguyên và trữ lượng cao lanh ở 67 tụ khoáng, mỏ và điểm quặng đã được tìm kiếm thăm dò ở cấp B+C2+C2 (cũ), tương đương cấp 121+122+333, là 267.919.000 tấn, trong đó trữ lượng cấp B+C1(cấp 121+122) là 69.162.000 tấn, trong đó:

- Tổng tài nguyên và trữ lượng cao lanh ở các mỏ nguồn gốc trầm tích và phong hoá là 196.251.000 tấn cấp B+C1+C2 (cũ), trong đó cấp B+C1 (tương ứng cấp 121+122) là 53.325.000 tấn

- Tổng tài nguyên và trữ lượng cao lanh trong các mỏ nguồn gốc nhiệt dịch - biến chất trao đổi

là 71.668.000 tấn ở cấp B+C1+C2 (cũ), trong đó cấp B+C1 (cấp 121+122) là 15.837.000 tấn [5] Với số lượng tài nguyên và trữ lượng cao lanh đã tìm kiếm thăm dò nêu trên, ta thấy Việt Nam là nước có tiềm năng lớn về nguyên liệu cao lanh ở vùng châu Á, Thái Bình Dương và chỉ đứng sau Trung Quốc và Ấn Độ

Trong những năm gần đây, do chính sách đổi mới của nhà nước, nền kinh tế nước ta liên tục tăng trưởng mạnh mẽ Trong đó, việc khai thác và chế biến cao lanh phục vụ các ngành công nghiệp như gốm sứ, sơn, giấy, phân bón, cao su,… ngày càng trở nên cấp thiết Tuy nhiên, việc khai thác và chế biến cao lanh ở nước ta diễn ra một cách tự phát, bừa bãi, nhỏ lẻ, theo phương pháp thủ công là chính, trong đó phần lớn là khai thác và bán cao lanh theo dạng nguyên khai, làm lãng phí một lượng tài nguyên rất lớn của quốc gia

Hiện tại, nhu cầu đòi hỏi các sản phẩm gốm sứ, cao su, sơn, nhựa, giấy,… với chất lượng cao đang tăng mạnh trong và ngoài nước Đây là các ngành công nghiệp chủ lực của Việt Nam do có lợi thế về lao động có tay nghề cao và nhận được chính sách ưu đãi phát triển của Chính phủ nên có tốc độ tăng trưởng rất mạnh và có sức cạnh tranh lớn so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường của các nước trong khu vực Do đó, nhu cầu về nguyên liệu kaolin hiện nay là rất lớn Để đáp ứng được các nhu cầu sản phẩm chất lượng cao, thì phải áp dụng công nghệ tiên tiến đòi hỏi nguyên liệu kaolin phải có tính ổn định và đồng nhất về thành phần khoáng, thành phần hóa và cỡ hạt

Từ năm 1959 trở lại đây, số lượng cao lanh đã khai thác được dùng chủ yếu cho các ngành công nghiệp trong nước Hiện tại chưa đủ số liệu để thống kê về sản lượng khai thác hàng năm Nhưng với nhu cầu của các ngành sử dụng cao lanh trong thời gian qua,có thể ước đoán mỗi năm khai thác khoảng 200.000 tấn Giả thiết số liệu ước đoán là sát thực tế, thì số lượng cao lanh đã khai thác trong 40 năm qua khoảng 8 triệu tấn.[5]

Các số liệu nêu trên cho thấy nước ta có tiềm năng lớn về nguồn nguyên liệu cao lanh, mặt khác điều kiện khai thác rất thuận tiện, nhưng sản lượng khai thác hàng năm còn rất khiêm tốn, chưa tương xứng với tiềm năng và nhu cầu sử dụng hiện nay Vì vậy, cần đầu tư công nghệ khai thác, chế tuyển hợp lý để nâng cao sản lượng và chất lượng sản phẩm cao lanh thương phẩm nhằm đáp ứng không chỉ cho nhu cầu sử dụng trong nước mà còn có thể xuất khẩu Mặt khác, nhu cầu tiêu thụ nguồn nguyên liệu cao lanh trong nước và xuất khẩu ngày càng gia tăng Song, công nghiệp khai khoáng còn lạc hậu, chủ yếu bằng phương pháp thủ công và bán cơ giới, nên sản lượng thấp, mức độ tổn thất tài nguyên khá lớn [5]

2.2 QUY TRÌNH KHAI THÁC VÀ HỆ THỐNG KHAI THÁC

2.2.1 Mở vỉa

Mở vỉa là công tác đầu tiên nhằm tạo nên hệ thống đường vận tải, đường liên lạc nối từ mặt bằng sân công nghiệp đến các vị trí khai thác Bên ngoài là đường giao thông nối với hệ thống giao thông của khu vực

Đào hố dốc xuống moong khai thác: Trong quá trình khai thác phải bóc đất phủ để khai thác tầng cao lanh bên dưới Do đó phải tính toán góc ổn định bờ moong cho tất cả các lớp đất có mặt trong mỏ Góc dốc bờ moong khai thác được tính theo công thức sau:

H: Chiều cao bờ moong khai thác tính đến cao độ (m)

γ: Dung trọng tự nhiên của đất (tấn/m3)

Với tính chất xen kẹp của các lớp cao lanh chứa ít cát, cát chứa ít cao lanh, thông số được chọn

tính toán ổn định bờ moong của các lớp được lấy theo số liệu trung bình của các lớp

Khi khai thác, góc dốc của từng bậc bờ moong không được quá giới hạn tính toán

Hào dốc xuống moong khai thác được đào trong tầng đất phủ và cao lanh Khối lượng đào được tính trong khối lượng khai thác hàng năm của mỏ Khối lượng đào trong tầng khai thác đầu tiên được tính theo công thức:

Theo thời gian:

+ Giai đoạn xây dựng cơ bản mỏ: giai đoạn xây dựng cơ bản mỏ bắt đầu từ khi động thổ khai thác đến hết năm khai thác đầu tiên

+ Giai đoạn khai thác đạt công suất thiết kế: sau khi kết thúc công tác xây dựng cơ bản mỏ, bắt đầu giai đoạn khai thác đạt công suất thiết kế

+ Giai đoạn đóng cửa mỏ, kết thúc khai thác: Giai đoạn đóng cửa mỏ, kết thúc khai thác được thực hiện trong thời gian 0,5 năm kể từ khi kết thúc giai đoạn khai thác đạt công suất thiết kế Công tác đóng cửa mỏ có thể thực hiện từng phần trong các năm khai thác của mỏ tại các khu vực đã kết thúc khai thác

Trình tự khai thác:

- Trình tự khai thác được xác định phù hợp với điều kiện địa hình khu mỏ và hệ thống khai thác

đã chọn, khai thác từ trên xuống dưới theo lớp bằng với chiều cao tầng tối đa bằng chiều cao xúc của thiết bị, khai thác cuốn chiếu

- Moong khai thác được phân chia thành các lô khai thác độc lập nhau với mục đích cách ly lượng nước chảy vào các lô nhằm giảm khối lượng nước phải bơm tháo khô mỏ

2.2.3 Hệ thống khai thác

Xét điều kiện địa chất mỏ, kỹ thuật công nghệ, khả năng thiết bị thi công cũng như công suất khai thác, hệ thống khai thác thường được chọn là khai thác theo lớp bằng, vận tải trực tiếp trên tầng, sử dụng bãi thải trong

Các thông số của hệ thống khai thác được lựa chọn đảm bảo các yếu tố kỹ thuật của thiết bị khai thác và yếu tố an toàn bảo vệ bờ mỏ

Tính toán các thông số của hệ thống khai thác:

- Chiều cao tầng khai thác (Ht): Chiều cao tầng khai thác được lấy phù hợp với góc nghiêng sườn tầng khai thác và chiều cao xúc của máy xúc thủy lực gầu ngược

- Chiều cao tầng kết thúc (Hkt): Chiều cao tầng kết thúc lấy bằng chiều cao tầng khai thác 5m

- Góc nghiêng sườn tầng khai thác (αt): do tính chất biến đổi liên tục của gương khai thác, góc nghiêng sườn tầng khai thác lấy bằng 270

- Góc nghiêng sườn tầng kết thúc (αkt): góc nghiêng sườn tầng kết thúc được tính toán dựa trên công thức tính và các thông số cơ lý của cao lanh

- Chiều rộng rải khấu (A): Chiều rộng rải khấu A có liên quan tới thiết bị làm việc tại mỏ Lấy

A là bán kính xúc hiệu quả của máy xúc thủy lực gầu ngược dung tích gầu

- Chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu (Bmin): chiều rộng mặt tầng công tác tối thiểu phải đảm bảo cho ô tô vào nhận tải, lấy bằng chiều rộng dải khấu

- Kích thước lô khai thác, số lô khai thác: Một số lô nằm ở biên giới mỏ có kích thước và hình dạng theo vị trí trong thực tế Một số lô có diện tích lớn hơn được khai thác trong thời gian các năm sau này để phù hợp với khả năng tăng công suất khai thác theo yêu cầu của thị trường tiêu thụ

Góc dốc bờ khai trường/bờ kết thúc của mỏ (γ): góc nghiêng bờ kết thúc của mỏ được xác định dựa trên các thông số của góc dốc nghiêng sườn tầng kết thúc và chiều rộng đai bảo vệ, trung bình 19027’

Sơ đồ công nghệ mỏ khai thác cao lanh như sau:

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống khai thác[1]

Bảng 2.1: Tổng hợp các thông số hệ thống khai thác[1]

3 Góc ngiêng sườn tầng khai thác Αt Độ

4 Góc ngiêng sườn tầng kết thúc Αkt Độ

6 Chiều rộng tầng công tác tối thiểu B m

8 Chiều dài tuyến công tác, chiều dài

Khai thác Cao lanh đến Đáy

Xử lý san ủi Đáy moong

Tập kết bãi thải tạm hoặc san lấp nội mỏ

Vận chuyển lên bãi tập kết

Vận chuyển lên bãi tập kết

Rào kẽm gai xung quanh Bơm thoát

nước

2.2.3.1 Công nghệ xúc bốc và thải đất

Công tác xúc bốc của cao lanh mỏ sử dụng máy xúc thủy lực gầu ngược dung tích 1,2m3/gầu

 Công nghệ xúc

Xúc đất phủ: Theo tài liệu thăm dò, chiều dày tầng đất phủ trung bình 2,93m Áp dụng sơ đồ

xúc từ dưới lên trên Máy xúc đứng trên nền tầng, ô tô nhận tải trên cùng mức tầng máy xúc đứng

Xúc cao lanh: Áp dụng sơ đồ xúc từ dưới lên trên Máy xúc đứng trên nền tầng, ô tô nhận tải

trên cùng mức tầng máy xúc đứng

Tại những nơi chiều rộng tầng công tác chật hẹp, ô tô quay đầu lùi vào nhận tải, máy xúc theo

sơ đồ xúc gương bên hông, máy xúc làm việc theo sơ đồ xúc hỗn hợp Máy xúc xúc đồng thời tầng trên và dưới

 Thi công sườn tầng kết thúc

- Trong khai thác, góc nghiêng sườn tầng là 270 Đến biên giới kết thúc góc nghiêng tầng kết thúc là 170 theo tính chất cơ lý đất của mỏ

- Tầng kết thúc được chia thành 2 phần tầng với chiều cao 2,5m để xúc khối lượng đất/cao lanh trong mái taluy Phần đất/cao lanh nằm ngoài quỹ đạo xúc sẽ được công nhân lái máy xúc sử dụng răng gầu xúc và đáy gầu xúc tạo độ dốc 170 theo yêu cầu

Bảng 2.2: Tổng hợp các thông số hệ thống khai thác[1]

2 Công suất máy xúc 1,2 m3/gầu M3/ca

Mỏ cao lanh đổ thải vào bãi thải trong Vị trí bãi thải trong là hai bên đường tuyến vận chuyển

cố định chạy qua mỏ Mục đích mở rộng hành lang an toàn cho tuyến đường và giảm mái dốc taluy

Bãi thải kéo dài dọc theo chiều dài tuyến đường vận chuyển cố định chạy qua mỏ Chiều dài đổ thải bằng 2 lần chiều dài tuyến đường Chiều cao đổ thải bằng chiều sâu của mỏ

2.2.3.2 Công tác vận tải

Phù hợp với điều kiện thực tế mỏ và công suất khai thác lựa chọn, thiết bị vận tải sử dụng cho

mỏ

Khối lượng vận tải:

- Khối lượng vận tải của mỏ là đất phủ ra bãi thải và cao lanh nguyên khai về nhà máy chế biến được thực hiện bằng ô tô theo hệ thống đường vận tải nội bộ của mỏ

Công suất xe ô tô

- Khoảng cách vận tải: Khoảng cách vận tải trung bình khối lượng mỏ là 1,2km

Chu kỳ vận chuyển:

- Tốc độ xe chạy trung bình 15km/giờ trong nội bộ mỏ

Thời gian xe chạy trên đường: (60 phút/15km/giờ)*(1,2km*2) = 9,6 phút

Thời gian chờ chất tải: 6 phút

Thời gian dỡ tải: 2 phút

Thời gian chu kỳ vận tải: Tvc = 17,6 phút/chuyến

Công suất xe ô tô:

- Công suất xe ô tô được xác định theo công thức:

Nca = (Tca/Tvc)*Vxe, m3/ca

Trong đó:

Tca = 420 phút/ngày là thời gian hoạt động thực tế của xe ô tô trong ngày

Tvc là chu kỳ vận chuyển của xe ô tô

Vxe = 11m3/xe là khả năng vận chuyển của xe ben 15 tấn

Bảng 2.3: Công suất xe ô tô vận chuyển trong ngày[1]

6 Thời gian hoạt động trong ngày Phút

Số xe ô tô:

Số xe ô tô được xác định theo khối lượng vận chuyển hàng năm, công suất xe và lịch làm việc của ô tô

Moto = Am/m*Nca

Trong đó:

Am là khối lượng vận chuyển hàng năm, m3

M là số ngày hoạt động trong năm của ô tô

Nca là công suất ca của xe ô tô

Bảng 2.4: Tính toán xe ô tô[1]

2 Số ca xe ô tô vận chuyển Ca/năm

6 Hệ số dự trữ công suất Tuyến đường vận tải nội bộ moong khai thác

- Đường lên xuống moong khai thác có độ dốc dọc trung bình 10%, chiều rộng 6m tồn tại trong thời gian khai thác lô

Bán kính cong tối thiểu của đường:

- Bán kính cong tối thiểu của đường được xác định theo công thức:

Rc = V2/127*(µ+In) = 9,8m

Trong đó:

V = 15km/giờ vận tốc xe chạy trung bình trong mỏ

µ = 0,16 hệ số dính giữa bánh xe với đường trong điều kiện mặt đường ẩm ướt

In = 2% độ dốc ngang của đường

Thông số bán kính ngang tối thiểu của xe ô tô vận tải Hyundai 15 tấn là 6,5m Như vậy xây dựng tuyến đường vận chuyển có bán kính cong ≥ 9,8m hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu

 Kết cấu tuyến đường:

Nền đường dạng đắp được đắp cao trung bình 1m so với địa hình tự nhiên Vật liệu đắp là đất san lấp trong mỏ

Nền đường dạng đào bán hoàn chỉnh được đào trong đất phủ của mỏ

2.3 CHẾ BIẾN CAO LANH

2.3.1 Công tác phân loại

Cao lanh nguyên khai được phân loại dựa theo độ thu hồi trước khi đưa vào chế biến:

 Cao lanh loại 1: có độ thu hồi trên 70%

 Cao lanh loại 2: có độ thu hồi từ 60 đến 70%

 Cao lanh loại 3: có độ thu hồi từ 35 đến 60%

Khối lượng cao lanh đưa vào chế biến được lấy theo tài liệu báo cáo kết quả thăm dò mỏ cao lanh Phước Lộc Thọ tại ấp 1 được phê duyệt trữ lượng

Bảng 2.5: Tỷ lệ cao lanh đưa vào chế biến các loại[1]

2.3.2 Chế biến cao lanh

 Cao lanh loại 1: Cao lanh loại 1 được khai thác từ mỏ đưa về xưởng chế biến Cao lanh được ép thành bánh bằng máy ép đùn chân không sau đó được phơi khô tự nhiên tới độ ẩm 6% nhậm kho thành phẩm Một phần theo yêu cầu của khách hàng được bán trực tiếp với độ ẩm < 15%

Hình 2.4: Cao lanh loại 1

 Cao lanh loại 2: Cao lanh loại 2 được vận chuyển về xưởng nghiền cao lanh bột Mục tiêu chế biến cao lanh cung cấp cho các hộ sản xuất phân bón Quy trình chế biến như sau:

Hình 2.5: Sơ đồ chế biến cao lanh[1]

 Chuẩn bị cao lanh nguyên khai:

Cao lanh nguyên khai loại 2 được đưa về sân phơi ngoài trời để giảm độ ẩm xuống khoảng 15% Cao lanh được rải thành từng lớp trên mặt bãi, nước trong cao lanh bay hơi dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời và gió Cao lanh định kỳ được đào, làm tơi bằng máy cày để đẩy nhanh quá trình bay hơi nước

Khi đạt tới độ khô yêu cầu cao lanh được gạt chuyển vào xưởng nghiền Xưởng nghiền cao lanh được xây lắp dạng nhà tiến chế, kết cấu khung thép hình, liên kết hàn, bu lông Vật liệu mái che bằng tôn tráng kẽm và tấm lợp lấy sáng Nền bê tông cốt thép

 Nghiền cao lanh bột:

Cao lanh nguyên khai phơi khô được xúc thủ công đổ vào phễu cấp liệu của máy nghiền bột

 Mô tả nguyên lý của máy nghiền bột:

Máy ngiền bột được dẫn động bằng động cơ điện 3 pha Trên trục quay có gắn các lưỡi cắt Khi quay các lưỡi cắt xoay tròn va đập, nghiền nhỏ cao lanh trong buồng nghiền liên tục tới kích thước yêu cầu

Khi đạt tới độ mịn cho sản xuất phân bón NPK, cao lanh bột được xả vào các bao chứa có trọng lượng 25kg và nhập kho thành phẩm chờ tiêu thụ

Phơi cao

lanh

Vô kho nguyên liệu

Xay nghiền

kho