Đặc điểm chất lượng đá carbonat khu vực kim bảng, hà nam và định hướng sử dụng

Hiện nay đá carbonat được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp dưới dạng là nguyên liệu chính hoặc chất phụ gia như: sản xuất xi măng, đá ốp lát, bột carbonat calci, phụ gia

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BÙI QUANG THANH

ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG ĐÁ CARBONAT KHU VỰC KIM BẢNG,

BÙI QUANG THANH

ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG ĐÁ CARBONAT KHU VỰC KIM BẢNG, HÀ NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên Ngành: Kỹ thuật địa chất

Mã số: 60520501

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1, PGS.TS NGUYỄN VĂN LÂM

2, TS QUÁCH ĐỨC TÍN

Hà Nội, 2013

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Bùi Quang Thanh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN 6

DANH MỤC BIỂU ĐỒ TRONG LUẬN VĂN 8

DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN 9

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONAT 14

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONAT 14

1.1.1 Khái niệm về đá carbonat 14

1 Đá vôi 14

2 Đá hoa 17

3 Đá dolomit 18

1.1.2 Điều kiện thành tạo và quy luật phân bố đá carbonat 18

1 Điều kiện thành tạo 18

2 Quy luật phân bố 21

1.1.3 Các lĩnh vực sử dụng đá carbonat ở Việt Nam và trên Thế giới 22

1.2 YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG ĐÁ CARBONAT Ở VIỆT NAM 23

1.2.1 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất vật liệu kết dính 23

1 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất xi măng pooc lăng 23

2 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất vôi 25

1.2.2 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất chất trợ dung cho luyện kim 25

1.2.3 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất hóa chất 27

1 Sử dụng làm bột nhẹ 27

2 Sử dụng làm bột nặng 30

1.2.4 Yêu cầu chất lượng đá carbonat làm vật liệu xây dựng thông thường

32

1.2.5 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất đá ốp lát và trang trí 33

1.2.6 Yêu cầu chất lượng đá carbonat cho các lĩnh vực sử dụng khác 37

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

CHƯƠNG 2 - ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG 42

2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ NHÂN VĂN 42

2.1.1 Vị trí địa lý 42

2.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 42

1 Địa hình 42

2 Mạng lưới sông, suối 43

3 Đặc điểm khí hậu 43

4 Mạng lưới giao thông 45

2.1.3 Đặc điểm kinh tế nhân văn 45

2.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT 46

2.2.1 Giai đoạn trước năm 1954 46

2.2.2 Giai đoạn sau 1954 47

2.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 48

2.3.1 Địa tầng 48

2.3.2 Kiến tạo 54

1 Uốn nếp 54

2 Đứt gãy 54

2.3.3 Khoáng sản 55

1 Đá carbonat 55

2 Sét 55

3 Cát 56

4 Than bùn 56

CHƯƠNG 3 - ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG 57

VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG 57

3.1 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ 57

3.1.1 Hệ tầng Đồng Giao - Phân hệ tầng dưới (T2 ađg 1) 57

3.1.2 Hệ tầng Đồng Giao - Phân hệ tầng trên (T2ađg 2) 58

3.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ ĐÁ CARBONAT NÚI THUNG HÓP LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG 59

3.2.1 Khái quát đặc điểm địa chất mỏ đá carbonat núi Thung Hóp 59

1 Vị trí địa lý 59

2 Đặc điểm địa chất mỏ 59

3.2.2 Đặc điểm chất lượng mỏ đá vôi xi măng núi Thung Hóp 60

1 Thành phần thạch học 60

2 Tính chất cơ lý 60

3 Thành phần hóa học 60

4 Tính chất công nghệ 66

5 Kết quả đánh giá trữ lượng mỏ đá vôi xi măng Thung Hóp 72

3.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ ĐÁ CARBONAT NÚI THUNG GẠO LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG THÔNG THƯỜNG 72

3.3.1 Khái quát đặc điểm địa chất mỏ đá carbonat núi Thung Gạo 72

1 Vị trí địa lý 72

2 Đặc điểm địa chất 73

3.3.2 Đặc điểm chất lượng đá carbonat núi Thung Gạo 73

1 Thành phần khoáng vật 73

2 Thành phần hóa học 73

3 Tính chất cơ lý 74

4 Tính chất kỹ thuật 74

3.4 TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN – TRỮ LƯỢNG ĐÁ CARBONAT KHU VỰC KIM BẢNG, HÀ NAM 75

3.5 ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG ĐÁ CARBONAT TRONG PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI 75

3.4.1 Sản xuất xi măng 76

3.4.2 Làm vật liệu xây dựng thông thường 77

3.4.3 Các lĩnh vực sử dụng khác 77

3.6 ĐỊNH HƯỚNG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN 78

3.6.1 Hiện trạng và định hướng công nghệ sản xuất xi măng 78

1 Hiện trạng sản xuất xi măng 78

2 Định hướng đổi mới công nghệ sản xuất xi măng 80

3.6.2 Hiện trạng và định hướng công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng thông thường 83

1 Hiện trạng sản xuất vật liệu xây dựng thông thường 83

2 Định hướng đổi mới công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng thông thường 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 

DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN

1 Bảng 1.1: yêu cầu chất lượng đá carbonat cho sản xuất xi

2 Bảng 1.2: Tiêu chuẩn đá carbonat dùng cho luyện nhôm 26

3 Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng của bột nhẹ trong ngành giấy

8 Bảng 1.8: Yêu cầu về kích thước của đá (TCVN 5642 : 1992) 34

9 Bảng 1.9: phân loại nhóm đá theo thể tích (TCVN 5642 :

10 Bảng 1.10: Yêu cầu về sức tô điểm của đá (TCVN 5642 :

11

Bảng 1.11: Chỉ tiêu độ mài mòn trong tang quay của đá dăm

trong xây dựng (Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1772 -

14 Bảng 3.1 Tọa độ các điểm góc mỏ đá vôi xi măng núi Thung

15 Bảng 3.2 Kết quả tính thống kê hàm lượngCaO 62

16 Bảng 3.3 Các thông số thống kê của hàm lượng CaO 62

17 Bảng 3.4 Kết quả tính thống kê hàm lượng MgO 63

18 Bảng 3.5 Các thông số thống kê của hàm lượng MgO 63

19 Bảng 3.6 Kết quả tính thống kê hàm lượng CKT 64

20 Bảng 3.7 Các thông số thống kê của hàm lượng CKT 64

21 Bảng 3.8 Kết quả tính thống kê hàm lượng MKN 65

22 Bảng 3.9: Các thông số thống kê của hàm lượng MKN 65

23 Bảng 3.10: Thành phần hóa học của nguyên liệu và tro than 67

24 Bảng 3.11: Hệ số công nghệ và thành phần phối liệu trắng 67

25 Bảng 3.12: Kết quả xác định hàm lượng CaO tự do 68

27 Bảng 3.14: Thành phần khoáng của clinker nung lò Gas 69

28 Bảng 3.15: Kết quả kiểm tra chất lượng xi măng poóclăng

29 Bảng 3.16: Tiêu hao nguyên, nhiên liệu và phụ gia lý thuyết

tính trung bình để sản xuất 1 tấn xi măng poóclăng PC50 71

30 Bảng 3.17 Tọa độ các điểm góc mỏ đá vôi xây dựng núi

31

Bảng 3.18: Bảng so sánh chất lượng đá carbonat phân hệ

tầng trên – hệ tầng Đồng Giao và yêu cầu chất lượng đá

carbonat cho sản xuất xi măng theo TCVN 2682:1999

76

DANH MỤC BIỂU ĐỒ TRONG LUẬN VĂN

1 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu Cao 62

2 Biểu đồ 3.2: Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu MgO 63

3 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu CKT 64

4 Biểu đồ 3.4: Biểu đồ tần suất xuất hiện mẫu MKN 65

DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN

1

Ảnh 1: Học viên Bùi Quang Thanh và PGS.TS Nguyễn Văn

Lâm khảo sát các mỏ đá carbonat tại khu vực huyện Kim

Bảng, tỉnh Hà Nam

39

2

Ảnh 2: Khảo sát mỏ đá vôi làm vật liệu xây dựng khu vực

thôn Hồng Sơn, xã Thanh Sơn, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà

Nam

40

3 Ảnh 3: Khảo sát mỏ đá carbonat của công ty CPKS Thăng

4 Ảnh 4: Mỏ đá vôi làm vật liệu xây dựng khu vực Đồng Văn,

5 Ảnh 5: Địa hình núi đá khu vực Kim Bảng, tỉnh Hà Nam 43

6

Ảnh 6: Mẫu thạch học khu vực mỏ đá xây dựng của Công ty

TNHH Nam Sơn, thôn Hồng Sơn, huyện Kim Bảng, Hà Nam

dưới kính hiển vi phân cực

58

7 Hình 1: Sơ đồ công nghệ sản xuất clinker xi măng theo

8 Hình 2 Sơ đồ khai thác và chế biến đá xây dựng thông

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đá carbonat là một trong những loại khoáng sản phân bố rộng và có tiềm năng lớn ở nước ta, trong đó có vùng Kim Bảng, tỉnh Hà Nam Hiện nay

đá carbonat được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp dưới dạng

là nguyên liệu chính hoặc chất phụ gia như: sản xuất xi măng, đá ốp lát, bột carbonat calci, phụ gia trong luyện kim, làm vật liệu xây dựng thông thường

Trong vùng Kim Bảng, đá carbonat phân bố tập trung trong hệ tầng Đồng Giao và có thành phần khoáng vật khá đơn giản, chất lượng tốt, điều kiện khai thác thuận lợi Trong nhiều năm qua, đá carbonat trong vùng đã và đang được khai thác, chế biến phục vụ cho công nghiệp sản xuất xi măng và làm vật liệu xây dựng thông thường

Tuy nhiên, việc nghiên cứu thành phần vật chất, điều kiện thành tạo và các lĩnh vực sử dụng khác còn hạn chế, nên quá trình khai thác, chế biến và sử dụng chưa có hiệu quả, gây lãng phí tài nguyên Trong bối cảnh đó việc nghiên cứu đặc điểm phân bố, chất lượng và tài nguyên trữ lượng làm cơ sở

định hướng sử dụng hợp lý đá carbonat là hết sức cần thiết Đề tài: “Đặc điểm chất lượng đá carbonat khu vực Kim Bảng, Hà Nam và định hướng sử dụng” được đặt ra nhằm đáp ứng yêu cầu đó

2 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Phạm vi nghiên cứu: trên diện tích khoảng 1300 km2 thuộc huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam, và một phần diện tích thuộc tỉnh Hòa Bình

- Đối tượng nghiên cứu: Đá carbonat trong khu huyện Kim Bảng tỉnh

Hà Nam được phát hiện trong quá trình đo vẽ bản đồ địa chất khu vực và

công tác tìm kiếm, thăm dò trong các giai đoạn khác nhau

3 MỤC TIÊU NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

- Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, chất lượng và tính chất công nghệ của đá carbonat vùng Kim Bảng

- Thu thập, hệ thống hóa các tài liệu liên quan đến lĩnh vực sử dụng, tiêu chuẩn chất lượng và công nghệ chế biến đá carbonat trên thế giới và Việt Nam

- Nghiên cứu, đối sánh chất lượng đá carbonat khu vực Kim Bảng, tỉnh

Hà Nam với các tiêu chuẩn sử dụng đá carbonat trong công nghiệp, làm cơ sở

đề xuất định hướng sử dụng đá carbonat theo hướng hiệu quả và tiết kiệm

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện tốt các nhiệm vụ nêu trên, tác giả sử dụng hệ phương pháp nghiên cứu sau:

- Áp dụng phương pháp tiệm cận có hệ thống

- Phương pháp khảo sát địa chất thực địa

- Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm

- Phương pháp toán thống kê

- Phương pháp tổng hợp, đối sánh

5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã rút ra được một số điểm mới sau:

- Trong vùng nghiên cứu, đá carbonat phân bố tập trung trong hệ tầng Đồng Giao tuổi Trias giữa, bậc Anizi Trong đó đá vôi có thành phần chính là calcit tập trung chủ yếu ở phân hệ tầng Đồng Giao trên; đá vôi dolomit chủ yếu thuộc phân hệ tầng Đồng Giao dưới

- Đá carbonat vùng Kim Bảng có chất lượng đáp ứng yêu cầu của nhiều ngành công nghiệp; trong đó đá vôi thuộc phân hệ tầng Đồng Giao trên sử dụng có hiệu quả hơn cả làm nguyên liệu sản xuất xi măng, còn đá vôi dolomit thuộc phân hệ tầng Đồng Giao dưới vật liệu xây dựng thông thường

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN

6.1 Ý nghĩa khoa học

Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm phân bố và chất lượng đá carbonat, từ

đó định hướng khai thác, sử dụng hợp lý nguồn đá carbonat có giá trị kinh tế trong khu vực Kim Bảng, Tỉnh Hà Nam

6.2 Giá trị thực tiễn

- Cung cấp cho các nhà quản lý và doanh nghiệp về tiềm năng tài nguyên và chất lượng đá carbonat làm cơ sở định hướng kế hoạch phát triển ngành công nghiệp của vùng

- Đề xuất khả năng sử dụng đá carbonat trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng kết hợp với bảo vệ môi trường

trong khu vực nghiên cứu

7 CƠ SỞ TÀI LIỆU CỦA LUẬN VĂN

Luận văn sẽ được hoàn thành trên cơ sở nguồn tài liệu do chính học viên khảo sát thực địa, phân tích mẫu bổ sung trong thời gian hoàn thành luận văn và các tài liệu thu thập gồm:

- Tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000; 1:50.000

- Các báo cáo thăm dò đá vôi làm nguyên liệu xi măng

- Các báo cáo thăm dò đá vôi làm vật liệu xây dựng thông thường khu

vực Kim Bảng, tỉnh Hà Nam

8 NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN

Luận văn hoàn thành gồm 3 chương, không kể phần mở đầu, kết luận và kiến nghị được trình bày trong 88 trang với 2 hình, 6 ảnh, 18 bảng, 4 biểu đồ

Luận văn được hoàn thành tại bộ môn Tìm kiếm – Thăm dò, Khoa Địa Chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Lâm, TS Quách Đức Tín

Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên luôn nhận được sự giúp

đỡ nhiệt tình, tận tâm và sự động viên quý báu của các thầy cô giáo trong Bộ môn Nguyên liệu khoáng, Bộ môn Tìm kiếm – Thăm dò, Khoa Địa chất, Trường đại học Mỏ - Địa chất và đặc biệt là sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Lâm, TS Quách Đức Tín

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các nhà khoa học, các tác giả và cơ quan chủ quản đã tạo điều kiện cho phép học viên được sử dụng, kế thừa những thành quả nghiên cứu của mình để hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu trên!

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONAT

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONAT 1.1.1 Khái niệm về đá carbonat

Đá carbonat bao gồm đá vôi, đá hoa, dolomit được cấu thành chủ yếu

từ khoáng vật calcit, dolomit và một số khoáng vật khác như thạch anh, felspat, opal, chanxedoan, sét, vật chất than, bitum

Trong thiên nhiên, đá carbonat được phân bố rộng rãi trong vỏ trái đất Loại đá được con người quan tâm nhất trong các loại đá carbonat là đá vôi, dolomit và đá hoa

1 Đá vôi

Đá vôi là loại đá carbonat mà trong đó thành phần khoáng vật chủ yếu

là canxit, ít khi gặp dưới dạng aragonit Đá vôi có thể lẫn nhiều khoáng vật khác, phổ biến nhất là sét, silit, dolomit, vật liệu vụn cơ học Tùy theo thành phần và tỷ lệ của các khoáng vật hỗn hợp chia ra đá vôi, đá vôi dolomit hóa,

đá vôi macnơ, đá vôi cát kết, đá vôi chứa bitum, đá vôi chứa sắt và một số khác Màu của đá vôi thường là trắng, trắng sữa, nâu, lục, xám đen Màu sắc

và tính chất cơ lý của đá vôi thay đổi tùy theo khoáng vật hỗn hợp và số lượng, đặc tính của vật chất hữu cơ chứa trong đá

Cấu tạo của đá thường gặp là cấu tạo khối, phân lớp, trứng cá, giả trứng

cá, kết hạch, dăm kết, cuội kết

Tùy theo kích cỡ của khoáng vật tạo đá có thể chia ra:

- Kiến trúc hạt thô: Kích thước hạt lớn hơn 1mm

- Kiến trúc hạt lớn: Kích thước hạt từ 0.5 – 1mm

- Kiến trúc hạt vừa: Kích thước hạt từ 0.25 – 0.5mm

- Kiến trúc hạt nhỏ: Kích thước hạt từ 0.1 – 0.25mm

- Kiến trúc hạt mịn: Kích thước từ 0.01 – 0.1mm

- Kiến trúc vi hạt: Kích thước hạt nhỏ hơn 0.01mm

Đá vôi là đá khá phổ biến trong các địa tầng và thành tạo bằng nhiều con đường khác nhau, có thể trực tiếp do vỏ sinh vật hoặc do lắng đọng từ dung dịch thật Dưới tác dụng của quá trình địa chất đá vôi rất dễ bị biến đổi: Hòa tan thay thế, tái kết tinh…làm cho những dấu vết nguồn gốc ban đầu có thể bị xóa nhòa, gây nên khó khăn trong việc phân loại và xác định nguồn gốc Do vậy có thể chia đá vôi thành ba nhóm cơ bản

Nhóm 1: Bao gồm các đá chưa bị biến đổi, những dấu vết nguồn gốc

ban đầu còn bảo tồn nguyên vẹn

- Nhóm phụ đá vôi hữu cơ: Là đá thành tạo trực tiếp do xương của sinh vật Tùy theo đặc điểm và số lượng của sinh vật chiếm ưu thế trong đá,

có thể chia ra các loại sau:

+ Đá vôi ám tiêu mầm sinh vật: Là đá do loại sinh vật cố định gắn kết

ở đáy tạo nên những san hô, tảo, động vật dạng rêu…

+ Đá vôi sinh vật: Là tên chung để chỉ các loại đá vôi sinh vật tạo nên + Đá vôi tàn tích sinh vật: Là đá vôi gồm chủ yếu các mảnh vỏ sinh vật ít nhiều đã bị vỡ nát

+ Đá phấn: Là đá vôi vi hạt gắn kết yếu, bở rời, bẩn tay, vết vỡ dạng đất, không phân lớp, độ lỗ hổng lớn, tỷ trọng nhẹ

- Nhóm phụ đá vôi hóa học: Nhóm này bao gồm các loại đá vôi thành tạo bằng con đường hóa học, lắng đọng từ dung dịch thật, trong một số trường hợp có sự tham gia gián tiếp của sinh vật

+ Túp vôi: Túp vôi thường thành tạo ở lục địa, phát sinh ở cửa suối + Thạch nhũ, kết vỏ: Các loại đá này thường thành tạo ở lục địa, trong các hang động, cửa suối, sườn núi đá vôi, hoặc nơi lộ của nước ngầm

+ Đá vôi trứng cá, giả trứng cá, pizolit Đá vôi trứng cá là loại đá vôi trầm tích hóa học điển hình, nó thường thành tạo ở các vùng ven biển, khí hậu

ấm áp

+ Kết hạch vôi: Thành tạo cùng với quá trình trầm tích hoặc trong quá trình hậu sinh Loại trầm tích thường nằm trong một tầng nhất định, cấu tạo đồng tâm, có khi đồng nhất Loại này thường gặp trong trầm tích hồ, vũng vịnh, trong các tầng than

+ Đá vôi vi hạt: Là đá vôi đồng nhất gồm chủ yếu những tinh thể calcit, sắp xếp lộn xộn Đá thường có cấu tạo đồng nhất đôi khi phân lớp, vết

vỡ nhẵn, vỏ sò

đầu đã bị xóa nhòa

Nhóm này bao gồm các loại đá vôi đã bị biến đổi trong quá trình thứ sinh (hòa tan, thay thế, tái kết tinh), vì thế nhiều khi các dấu hiệu về nguồn gốc ban đầu bị xóa nhòa, nguồn gốc của đá trở nên không rõ ràng Tùy theo nguyên nhân và mức độ biến đổi có thể chia ra các loại sau:

+ Đá vôi nứt nẻ, dạng dăm kết, dạng cuội kết: Các loại đá này không

có nguồn gốc cơ học, mà nứt nẻ là do tác dụng khô cạn trong quá trình thành

đá, hoặc do phong hóa, kiến tạo Theo các khe nứt đó đá vôi tái kết tinh thành những tinh thể lớn, đá có dạng nứt nẻ kỳ dị, nhiều khi nhầm tưởng với đá vôi dạng vụn vơ học

+ Đá vôi thay thế, tái kết tinh: Dưới tác dụng của quá trình địa chất, đá vôi rất rễ bị biến đổi, ở miền địa máng thường xảy ra hiện tượng hoạt hóa, tái kết tinh, thay thế, dưới tác dụng của nhiệt độ, áp suất nâng cao Còn ở miền nền các hiện tượng đó thường xảy ra do chế độ thủy hóa của nước ngầm

+ Đá vôi chứa cát, sỏi: loại này thường gặp trong đá vôi rìa địa máng

Ở đó có sự chuyển tiếp giữa đá vôi và vụn đá cơ học Các mảnh vụn thường là thạch anh, chọn lọc tốt

+ Đá vôi chứa sét: Là loại đá rất phổ biến; thường có cấu tạo phân lớp mỏng, vết vỡ nhẵn, vỏ sò đặc xít

+ Đá vôi chứa dolomit: Là loại đá vôi lẫn khoáng vật dolomit với tỷ lệ

nhỏ hơn 25% Dolomit có thể phát sinh đồng thời với đá vôi, có thể thành tạo

do hiện tương thay thế trong quá trình biến đổi thứ sinh

+ Đá vôi chứa than, bitum: Đá vôi chứa than thường phân bố trong các tầng than, vật chất than ở trạng thái phân tán hoặc thành tạo lớp kẹp mỏng Thành tạo đồng thời với đá vôi, tạo nên cấu tạo phân lớp mỏng Đá vôi chứa bitum thường có màu xám xanh, phân lớp mỏng, mùi thối đặc biệt Nó được thành tạo trong môi trường giàu vật chất hữu cơ và thiếu oxi Đá vôi chứa bitum là một dấu hiệu quan trọng trong việc tìm kiếm dầu và khí đốt

Theo tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất thì các thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất từ Arkei tới Jura phân bố trên lãnh thổ nước ta đều chứa đá carbonat (đá vôi, dolomit, đá hoa) với quy mô và chất lượng khác nhau Theo tài liệu hiện có, các thành tạo chứa đá carbonat ở nước ta rất đa dạng và phong phú, phân bố tập trung ở miền Bắc, Bắc Trung Bộ, ít hơn là ở Nam Bộ

Tổng tiềm năng đá vôi phân bố trong các phân vị địa tầng nêu trên theo

dự báo đạt khoảng 555, 313 triệu m3

hồng, thường có vân đẹp Đá có cấu tạo khối, phân lớp, kiến trúc hạt biến tinh, độ cứng 3 theo thang Morh

Đá hoa ở nước ta cũng khá phổ biến, phân bố trong hệ tầng Chư Sê ở Tây Nguyên, hệ tầng A Vương ở Quảng Nam, hệ tầng Đá Đinh ở Lào Cai, hệ tầng Bắc Sơn ở Nghệ An và hệ tầng An Phú ở Yên Bái Ngoài ra còn có mặt trong một số địa tầng khác phân bố ở Tuyên Quang, Bắc Cạn

3 Đá dolomit

Là đá trầm tích có thành phần chủ yếu là dolomit (Ca,Mg)(CO3)2, trong

đó MgCO3 chiếm 45,8% Khoáng vật hỗn hợp thường gặp trong dolomit: Calcit, silit, anhidrit, thạch cao, sét, hydroxit sắt, mảnh vụn cơ học…

Nhìn bề ngoài, dolomit rất giống đá vôi, cũng thường có màu trắng, trắng sữa, vàng, xám, nâu…tùy theo các tạp chất hỗn hợp Khác với đá vôi là dolomit không sủi bọt trong HCl lạnh, nồng độ thấp Kiến trúc của dolomit thường gặp là kiến trúc tự hình, thay thế, tàn tích sinh vật…Dolomit thường

có cấu tạo khối đồng nhất, hiếm khi gặp phân lớp

Theo nguồn gốc chia ra hai loại: dolomit nguyên sinh và dolomit thứ sinh

- Dolomit nguyên sinh là loại đá trầm tích hóa học thuần túy Thành phần khoáng vật chính là dolomit, ít hơn là calcit, thạch cao, khoáng vật sét Thành phần hóa học chính là MgO, CaO và CO2

- Dolomit thứ sinh là loại đá được tạo trong giai đoạn thành đá hoặc hậu sinh

do các tác động của quá trình thay thế, trao đổi Trong tự nhiên, loại đá này thường có dạng thấu kính, dạng ổ, kiến trúc thay thế, tự hình, tàn tích sinh vật

1.1.2 Điều kiện thành tạo và quy luật phân bố đá carbonat

1 Điều kiện thành tạo

Đá carbonat được thành tạo bằng con đường ngoại sinh do tự kết từ dung dịch, hoạt động sống của sinh vật và bằng con đường tích tụ vật liệu đá

vôi mảnh vụn Do đó có thể chia ra 3 kiểu nguồn gốc thành tạo chính của đá carbonat: nguồn gốc hóa học, nguồn gốc hữu cơ, mảnh vụn

Đá carbonat nguồn gốc hóa học được thành tạo do quá trình kết tủa

carbonat calci từ nước biển trong điều kiện khí hậu ấm áp, độ sâu không lớn

và nước có độ muối bình thường Ngoài ra, người ta còn quan sát sự tích tụ carbonat calci trong điều kiện nước sâu Tuy nhiên, ở độ sâu 5000m không xảy ra kết tủa carbonat calci Chúng là trầm tích thuộc phần ven bờ của biển nông và phần vũng vịnh Để thành tạo chúng phải có sự chuyển động thường xuyên của nước, có các trung tâm kết tinh và hiện tượng giải phóng lặp đi lặp lại của carbonat calci khỏi môi trường ấm áp quá bão hòa carbonat calci

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình tích tụ carbonat calci bằng con đường hóa học gồm:

- Yếu tố hóa học là một trong những yếu tố chính quyết định sự tích tụ carbonat calci, bao gồm nhiệt độ của nước, quá trình chuyển động của nước

và áp suất khí

Nhiệt độ của nước có vai trò thúc đẩy sự hòa tan của CO2 trong nước Nói chung, khi nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến lượng muối trong nước tăng lên còn nồng độ CO2 giảm, khi đó nước chứa Ca(HCO3)2 phân ly thành CaCO3 khó hòa tan hơn và được lắng đọng thành trầm tích theo phản ứng:

Ca(HCO3)2→ CaCO3 ↓ + H2O + CO2

Áp suất khí có ảnh hưởng không nhỏ đến sự hòa tan CO2 và phân ly của HCO3- từ dung dịch nước Khi áp suất khí giảm sẽ thúc đẩy sự phân ly

CO2 từ dung dịch chứa Ca(HCO3)2

Quá trình chuyển động của nước cũng có thể gây ra sự phân ly của CO2

từ nước chứa ion Ca2+ và HCO3- Trong thực tế, hiện tượng này chủ yếu xảy

ra do tác dụng của sóng trong đới sóng vỗ

- Yếu tố sinh vật biểu hiện rõ nhất ở hoạt động sống của thực vật và vi khuẩn Trong quá trình quang hợp, thực vật lấy CO2 từ môi trường nước chứa Ca(HCO3)2 cũng dẫn đến sự phân ly CO2 và kết tủa CaCO3 Hiện tượng này

có thể quan sát thấy trong quá trình thành tạo tuf vôi Nhiều công trình nghiên cứu trầm tích vôi hiện đại cho thấy, hoạt động của vi khuẩn có thể tạo ra bùn vôi ở đáy biển khi chúng có khả năng tạo ra amoniac từ các muối nitrat Các nitrat này sinh ra do sự phân hủy vật chất hữu cơ được mang đến từ lục địa

Đá carbonat nguồn gốc hữu cơ có cơ chế thành tạo về cơ bản giống như

đá carbonat nguồn gốc hóa học Các sinh vật sống có khả năng hấp thụ carbonat calci từ nước biển để tạo thành bộ xương của chúng và phòng tránh cho bộ xương khỏi bị hòa tan nhờ những vỏ bảo vệ (vỏ sừng và một số vỏ khác) ngay trong môi trường nước biển bão hòa muối carbonat đã tạo điều kiện thúc đẩy việc tích tụ trầm tích carbonat nguồn gốc sinh vật Tính chất đa dạng của đá vôi nguồn gốc hữu cơ được xác định bởi thành phần của quần thể sinh vật nguyên sinh, tính chất thủy động của môi trường nước, kể cả những điều kiện đang thay đổi do sự phân dị cơ học vật liệu vụn hay mùn hữu cơ và hoạt động của sinh vật ăn bùn Các sinh vật có giá trị tạo đá carbonat calci là tảo đỏ, tảo lục, coecolit, san hô, trùng lỗ, huệ biển Tương ứng với các tích tụ

vỏ và khung xương sinh vật sẽ tạo nên đá vôi thuộc nhiều kiểu khác nhau: đá vôi san hô, đá vôi tảo đỏ, đá vôi huệ biển, đá vôi gai biển, đá vôi trùng lỗ Các khối đá sinh vật thường hình thành ở độ sâu 6 – 15m (đôi khi tới 50m) trong vùng nước ấm của các bể gần xích đạo Trong điều kiện đáy bồn trầm tích bị sụt lún liên tục, các thể đá carbonat sinh vật thuộc đại dương có thể đạt được chiều dày khá lớn

Đá carbonat mảnh vụn chủ yếu hình thành ở vùng biển nông do sự phá

hủy và tái trầm tích tại chỗ toàn bộ hay từng phần các vật liệu đá carbonat sinh vật hoặc do sự tích tụ vật liệu carbonat nguồn lục địa mang từ nơi khác

đến Về bản chất, đá vôi mảnh vụn cũng là sản phẩm của sự phân dị cơ học trong quá trình tích tụ Những sản phẩm này có thể được gắn kết hoặc bở rời

từ các đá vụn khác

2 Quy luật phân bố

Đá carbonat phân bố khá rộng rãi trong vỏ Trái Đất, chúng có mặt trong các địa tầng có tuổi từ Arkei đến Kainozoi Tuy nhiên, đặc biệt phong phú trong các thành tạo tuổi Cambri, Silur, Devon, Carbon và Đệ tam Theo thống kê của A.B.Ronov năm 1948, đá vôi và đá hoa chiếm tới 12% tổng lượng các loại đá trầm tích Quá trình tạo thành hệ carbonat và các hệ chứa đá vôi khác là một quá trình lặp đi lặp lại trong lịch sử phát triển địa chất của Trái đất ở những giai đoạn phát triển nhất định của các khu vực địa kiến tạo như địa máng, nền, miền võng rìa và giữa núi Sự thành tạo đó bị khống chế bởi vị trí kiến tạo, điều kiện địa lý tự nhiên, điều kiện khí hậu của bể tích tụ trầm tích và xu hướng phát triển chung của vỏ Trái đất

Trong miền địa máng, các thành hệ carbonat có đặc trưng là chiều dày lớn, thế nằm không ổn định, thường là thế nằm uốn nếp Đá carbonat có trong thành phần của phức hệ trầm tích: carbonat ám tiêu, carbonat nguồn lục địa, trầm tích nguồn núi lửa flis

Các thành hệ carbonat thành tạo trong miền nền thường có chiều dày không lớn, thế nằm ổn định và phân bố trên diện tích tương đối rộng rãi Đá carbonat chủ yếu tham gia trong thành phần của phức hệ trầm tích: carbonat, carbonat nguồn lục địa, carbonat – sulfat

Trong các miền võng rìa và giữa núi, đá vôi tham gia trong thành phần của các hệ trầm tích: carbonat ám tiêu, carbonat nguồn lục địa, carbonat – sulfat, molat vụn thô

1.1.3 Các lĩnh vực sử dụng đá carbonat ở Việt Nam và trên Thế giới

Đá carbonat là một khoáng chất công nghiệp Hiện nay trên thế giới có nhiều định nghĩa khác nhau về khoáng chất công nghiệp, tùy theo quan điểm

"thực dụng" hay "lý thuyết" Mặt khác, tùy theo trình độ kỹ thuật - công nghệ chế biến của mỗi nước mà phân loại khoáng chất công nghiệp có thể chi tiết sản phẩm bậc cao hoặc "công dụng cuối cùng" Theo các chuyên gia của các nước phát triển trong nhóm IMIWOG: Khoáng chất công nghiệp và đá là những khoáng chất tự nhiên hoặc do tổng hợp mà có, nhờ những đặc tính hóa học, vật lý của mình mà chúng được sử dụng trực tiếp hay sau khi đã sơ chế Theo định nghĩa này, tùy theo tính chất cơ lý (cơ học, vật lý), thành phần hóa học và khoáng vật mà đá carbonat được sử dụng cho các ngành công nghiệp khác nhau hoặc ở trạng thái tự nhiên, hoặc phải qua khâu chế biến

Đá carbonat được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp chính sau:

- Nhóm vật liệu xây dựng dính kết: xi măng, vôi xây dựng các loại

- Nhóm nguyên liệu trợ dung luyện kim: gồm luyện kim đen, luyện kim màu, calci kim loại, tuyển nổi quặng kim loại màu

- Nhóm nguyên liệu hóa chất: gồm sản xuất soda (natri carbonat)…

- Nhóm chất độn nặng dùng cho sản xuất giấy, sơn, nhựa cao su…

- Nhóm vật liệu xây dựng tự nhiên: gồm đá hộc, đá răm, đá ốp lát

- Nhóm các lĩnh vực khác: gồm sản xuất thủy tinh, sành sứ, chất tẩy, chất lọc, cực điện, bông khoáng, gia công kim loại…

Đối với từng nhóm, tùy thuộc vào công nghệ chế biến và lĩnh vực sử dụng cụ thể có thể chia ra nhỏ hơn

1.2 YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG ĐÁ CARBONAT Ở VIỆT NAM 1.2.1 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất vật liệu kết dính

1 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất xi măng pooc lăng

Xi măng pooc lăng là chất kết dính trong nước được sản xuất bằng cách nung đá vôi và đá sét đến nhiệt độ kết khối thành clinker rồi nghiền nhỏ cùng với thạch cao Xi măng pooc lăng có thành phần hóa học gồm: Cao: 60 – 68%; SiO2: 18 – 26%; Al2O3: 5 – 8%; Fe2O3: 2 – 5%; MgO dưới 5%; K2O +

Na2O: 0,6 – 1,0% Để tạo nên thành phần hóa của xi măng phải sử dụng các loại đá vôi và sét, các loại phụ gia khác để phối liệu và nung Tỷ lệ đá vôi trong phối liệu nung clinker thường chiếm 80%, sét 15 – 18% và 2 – 5% phụ gia khác Vấn đề quan trọng nhất, quyết định chất lượng của xi măng là thành phần khoáng được tạo ra trong quá trình nung tạo clinker, đó là : Silicat calci tới 70 – 80% (Alit: 40 – 60%: belit: 15 – 35%); aluminat calci: 4 – 14% và Alumoferit: 10 – 18%

Quá trình sản xuất xi măng được bắt đầu từ khâu nghiền nguyên liệu, trộn đều phối liệu, phân tích nhanh bằng phương pháp Xrây, cho phối liệu vào

lò nung ở dạng ướt, bán khô tùy theo công nghệ sản xuất Phản ứng thể rắn xảy ra trong phối liệu nung từ nhiệt độ 900°c hình thành các silicat, aluminat

và alumoferit calci Đến nhiệt độ 1400 - 1450°c từng phần phối liệu xảy ra phản ứng ở thể lỏng để hình thành clinker dạng vón cục, keo kết Sau khi làm nguội clinker được nghiền với thạch cao (3 – 5%) tạo ra xi măng pooc lăng và nghiền xi măng với phụ gia basalt hoặc silic hoạt tính tạo ra xi măng hỗn hợp Định mức tiêu hao đá vôi cho sản xuất một tấn clinker từ 1,2 đến 1,4 tấn Đá vôi càng tinh khiết, sự tiêu tốn đá vôi càng ít

Yêu cầu chất lượng đá vôi cho sản xuất xi măng ở Việt nam như sau: Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6072 : 1996) quy định đá vôi dùng cho sản xuất xi măng pooc lăng phải chứa CaCO3 không nhỏ hơn 85% (CaO

≥ 47,6%) và MgCO3 ≤ 5% (MgO ≤ 2,4%), thông thường các cơ sở sản xuất xi

măng sử dụng loại nguyên liệu đảm bảo các trị số LSF: 92 – 94 và MS: 2,2 –

2,4 Thực tế sản xuất xi măng pooc lăng ở Việt nam chủ yếu dùng loại đá vôi

chứa 50% CaO và dưới 2,5% MgO, R2O không quá 1% Chỉ những nơi khan

hiếm đá vôi sạch mới sử dụng đá vôi sét với hàm lượng CaO: 48 – 50%; MgO

đến 3% và Al2O3 + SiO2 + Fe2O3 đến 5 – 7%

Đối với đá vôi và đá sét dùng cho lĩnh vực sản xuất xi măng, các thành

phần có hại bao gồm: MgO, SO3, P2O5, Cl-, Na2O và K2O Thành phần MgO

có hại bởi vì nó là chất trơ trong phối liệu, đến khi đi vào khối xây mới dần

hydrat hóa, gây nứt nẻ các công trình Vì vậy hàm lượng MgO trong clinker

chỉ cho phép tối đa đến 5% Thành phần SO3 có trong phối liệu sẽ biến thành

sunfualuminat calci gây sự trương nở không đều trong khối xây dẫn đến nứt

vỡ Giới hạn cho phép SO3 trong clinker không quá 3% Hàm lượng P2O5 khi

vượt quá 1,5% sẽ làm cho chất khoáng cấu thành clinker khó rắn lại khi thiêu

kết Ngoài ra lượng kiềm (K2O + Na2O) làm cho thời gian đông cứng của xi

măng trở nên thất thường và tạo ra các vết ố trên bề mặt khối xây nên được

giới hạn đến 0,5 – 1% trong clinker

Bảng 1.1: yêu cầu chất lượng đá carbonat cho sản xuất xi măng

2 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất vôi

Vôi không chỉ là vật liệu xây dựng kết dính mà còn được xem như là một hóa chất công nghiệp với các lĩnh vực sử dung rộng rãi: chất gây chảy, trong luyện thép, trong kiềm, trong sô đa và các sản phẩm hóa học khác; trong sản xuất thủy tinh, trong ổn định và trung hòa đất, khử trùng nước, trung hòa các chất thải của các mỏ than, tuyển nổi và xianua hóa quặng kim loại màu Để sản xuất vôi xây dựng thường sử dụng đá vôi

Đá vôi thường được nung thành vôi rồi tôi với nước thành Ca(OH)2,

dùng Ca(OH)2 hòavới nước tạo thành sữa vôi Vôi xây dựng làm vữa xây Có hai loại vôi xây dựng: vôi khí chỉ đông cứng ở trên cạn và vôi thủy lực có khả năng đông cứng được ở cả dưới nước

Để sản xuất vôi dùng đá vôi có hàm lượng CaCO3 ≥ 82% (CaO ≥ 46%), MgCO3 ≥ 10% (MgO ≥ 5%) SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 ≥ 8%

1.2.2 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất chất trợ dung cho luyện kim

Công nghiệp luyện kim sử dụng đá vôi làm chất trợ dung trong luyện gang, thép (luyện kim đen), đồng, nhôm, chì, kẽm, niken, thiếc

+ Trong luyện kim đen sử dụng đá vôi làm chất trợ chảy Khi luyện gang đá có chức năng chuyển đá phi quặng, tro bụi lò và các tạp chất có hại thành xỉ lỏng dễ gạt bỏ

Đá vôi dùng trong luyện kim đen phải có độ bền cơ học cao để tránh vụn nát, đảm bảo thông khí lò Đá có kích cỡ 25 – 200mm, tốt nhất là 25 – 135mm

Ở nước ta công nghiệp luyện kim đen chưa phát triển nên lượng đá vôi

sử dụng hàng năm cho lĩnh vực này không nhiều

+ Trong luyện kim màu đá vôi và vôi được dùng làm chất trợ chảy, chất phụ gia Theo quy trình luyện quặng nhôm, đá vôi là thành phần của phối

liệu luyện oxyt nhôm bằng phương pháp thiêu kết và là chất khử silic trong

dung dịch kiềm của oxyt nhôm

Riêng đá vôi dùng để khử silic trong dung dịch kiềm của oxyt nhôm

phải chứa không dưới 94% CaCO3, MgO không lớn hơn1%, SiO2 không quá

3%, độ ẩm không quá 5% và cỡ cục tối đa 300 mm Tính ra, cứ 1 tấn Al2O3

tiêu tốn một lượng đá vôi là 1,3 tấn loại chứa trên 50% CaO nếu là quặng

bauxit

Đá vôi dùng trong luyện nhôm từ quặng bauxit phải thỏa mãn các yêu

cầu trong bảng sau:

Bảng 1.2: Tiêu chuẩn đá carbonat dùng cho luyện nhôm

Hàm lượng, % Chỉ tiêu

Vôi dùng trong tuyển nổi quặng đồng phải có độ hoạt tính không dưới

72%, sao cho cứ 1kg vôi sống cho được 1,6 kg vôi tôi

1.2.3 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất hóa chất

Trong công nghiệp sản xuất hóa chất sử dụng đá vôi và đá hoa có chất lượng tốt để sản xuất sôđa, cacbua calci, KOH, NaOH, vôi xút, phân lân axit, phân đạm, clo, vôi clo Đặc biệt là dùng để sản xuất bột nặng và bột nhẹ

Để sản xuất sôđa dùng loại đá vôi chứa không dưới 95 – 97% CaCO3, không quá 1,5% MgCO3 và các thành phần SiO2 ≤ 3%, R2O ≤ 1%, Al2O3 +

Fe2O3 ≤ 1%, P ≤ 0,0085%, S ≤ 0,1% và độ ẩm ≤ 14% Cứ 1 tấn sôđa nung cần 1,24 tấn vôi

Để sản xuất NaOH dùng sôđa nung và vôi Loại vôi dùng để sản xuất xút NaOH phải chứa thật ít sét và MgCO3 không quá 2,5%

Trong sản xuất phân khoáng, đá vôi và vôi vừa làm nguyên liệu vừa làm chất độn để chống dính Từ đá vôi và vôi cùng các nguyên liệu khác như apatit, photphorit, than bùn sản xuất ra prexipitat, nitrat calci và nitrat calci – amoni

Để sản xuất phân lân dùng loại đá vôi chứa 50 – 55% CaO, 1 – 2% MgO, SiO2 ≤ 3%, R2O3 ≤ 2%, SO3 ≤ 1%, Fe2O3 ≤ 1%, MKN: 40 – 43%

Fe2O3 là chất có hại bởi nó tác dụng chuyển photpho thành photphat sắt

nhựa, sơn, cao su, kem giặt,…

Để sản xuất bột nhẹ yêu cầu đá vôi trắng có hàm lượng CaO ≥ 54%; MgO ≤ 1%; R2O3 ≤ 0,4%; CKT ≤ 0,02%

+ Bột nhẹ sử dụng trong công nghiệp giấy cần đạt chỉ tiêu chất lượng

5 Độ hấp phụ dầu COP, cc/100g CaCO3, ≥ 30

6 Lượng mất khi nung, %, ≤ 43

+ Yêu cầu chất lượng bột nhẹ sử dụng trong công nghiệp cao su trình

bày trong bảng 1.4:

Bảng 1.4 tiêu chuẩn các loại bột nhẹ trong công nghiệp cao su

(TCVN 7067 : 2002)

Bột nhẹ hoạt tính Bột nhẹ bình thường Chỉ tiêu

Loại I Loại II Loại I Loại II Loại III Loại IV

+ Bột nhẹ trong công nghiệp sản xuất nhựa PVC ở nước ta được quy

5 Độ hấp phụ dầu COP, cc/100g CaCO3, ≥ 50

6 Lượng mất khi nung, %, ≤ 43

Bột nặng là bột calci carbonat tự nhiên có ký hiệu trên thương trường

quốc tế là GCC (Ground Calcium Carbonat) Cùng với bột nhẹ (PCC), bột

nặng được dùng một lượng lớn trong công nghiệp sản xuất giấy, sơn, chất phủ

bề mặt, chất độn, phụ gia chất dẻo, cao su, các loại sợi, cáp dược phẩm, chất

chống nổ, bụi than, khử lưu huỳnh trong ống khói nhà máy nhiệt điện… nhờ

kết hợp tính kinh tế và đặc trưng vật lý sẵn có như giá rẻ, màu đẹp, ít hấp phụ

dầu và kích thước hạt tùy ý Bột nặng thu được bằng cách nghiền trực tiếp từ

1.2.4 Yêu cầu chất lượng đá carbonat làm vật liệu xây dựng thông thường

Đá xây dựng thông thường là các loại đá cục không có hình dạng nhất định, có thể thu nhận bằng phương pháp nổ mìn hoặc qua quá trình đập, nghiền nhỏ Đá xây dựng thông thường được chia ra làm: đá hộc, đá dăm, đá mạt được phân biệt theo kích cỡ cục đá

- Đá hộc: là loại đá cục có kích thước (>80mm) thường được dùng để làm đá xây lót, đá lát tường, đáy tường, kè cầu cống

- Đá dăm: là tập hợp các cục đá có kích cỡ trong phạm vi từ 0 – 80mm (theo tiêu chuẩn Iso hoặc AFNOR) Loại đá này có được nhờ nổ mìn khai thác mỏ đá sau đó được xử lý bằng phương pháp cơ giới đập nghiền, dùng máy sàng phân cấp theo kích cỡ

Đối với đá dùng làm vật liệu xây dựng thông thường thì tùy theo từng lĩnh vực sử dụng khác nhau mà yêu cầu về tiêu chuẩn và chất lượng cũng khác nhau Các loại đá có nguồn gốc trầm tích thường có cường độ kháng nén thấp, chỉ đáp ứng được các yêu cầu sử dụng dân dụng với chỉ tiêu kỹ thuật và công nghệ bình thường Ngày nay, nhiều công trình đòi hỏi phải có vật liệu đảm bảo chất lượng cao, vì vậy nhu cầu về sử dụng các loại đá xây dựng nguồn gốc magma sẽ ngày một tăng lên

Khi xem xét đánh giá chất lượng của đá cần chú ý đến các yêu cầu chính sau: độ bền cơ học đá ở trạng thái khô, trạng thái bão hòa, độ mài mòn tang quay, độ bám dính nhựa đường, độ dai, tỷ trọng, thể trọng, độ lỗ hổng,

độ hút nước tự do

- Giới hạn kháng nén (cường độ kháng nén) là chỉ tiêu quan trọng nhất của đá xây dựng Theo tiêu chuẩn Việt Nam, cường độ kháng nén phải bằng hoặc lớn hơn 800kg/cm2

- Độ bền cơ học của đá dăm cũng được quy định cụ thể cho từng lĩnh vực xây dựng khác nhau

Bảng 1.7: chỉ tiêu nén dập của đá dăm cho xây dựng

Đá ốp lát, trang trí tự nhiên gồm nhiều loại đá có các đặc điểm cấu trúc, thạch học, khoáng vật, cơ lý, màu sắc, văn hoa khác nhau

Giá trị sử dụng cũng như giá trị kinh tế của đá ốp lát, trang trí tùy thuộc vào đặc điểm thành phần vật chất (thành phần thạch học, khoáng vật, hóa học,

cấu tạo, kiến trúc, tính chất cơ lý, tính năng phóng xạ ), đặc tính mỹ thuật (màu sắc, văn hoa, độ bóng ), và độ nguyên khối của đá cũng như khả năng thu hồi từ các khối đá tự nhiên

Để đánh giá khả năng sử dụng của đá làm nguyên liệu ốp lát cần căn cứ vào các tiêu chuẩn sau:

Bảng 1.8: Yêu cầu về kích thước của đá (TCVN 5642 : 1992)

Kích thước (mm) Nhóm

Chiều rộng Chiều dài Chiều dày

Bảng 1.9: phân loại nhóm đá theo thể tích (TCVN 5642 : 1992)

Thể tích m 3 >4.5 –

8.0 >2 – 4.5 >1 - 2

>0.5 – 1.0 0.1 – 0.5

- Sức tô điểm của nguyên liệu đá ốp lát là yếu tố quan trọng quyết định đến giá trị của đá ốp lát Sức tô điểm phụ thuộc nhiều vào màu sắc, độ thoát sáng, cấu tạo tinh thể, độ hạt của đá

Bảng 1.10: Yêu cầu về sức tô điểm của đá (TCVN 5642 : 1992)

Loại đá Sức tô điểm cao Sức tô điểm vừa

Đá hoa

- Màu trắng tinh khiết, màu óc ngựa,

xanh lục, lơ hoặc sặc sỡ

- Độ bóng > 72%

- Thể trọng và tỷ trọng là những chỉ tiêu quan trọng, định ra cấu kiện xây dựng và từ đó thiết kế một sức đỡ tải thích hợp cho cơ chế xây lắp và có thể xác định sức chịu đánh bóng của đá ốp lát

- Giới hạn bền nén (cường độ kháng nén) được xác định trong trạng thái khô hay bão hòa nước Đối với đá carbonat làm nguyên liệu ốp lát thì cường độ kháng nén không được nhỏ hơn 500kg/cm2

- Sức chịu mài mòn, sức chịu kháng đập là những chỉ tiêu cần quan tâm

khi sử dụng đá để lát sàn, làm bậc thang, làm vỉa hè

Bảng 1.11: Chỉ tiêu độ mài mòn trong tang quay của đá dăm trong xây

dựng (Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1772 - 87)

Độ mài mòn (%) Mác đá dăm

Độ sai lệch về kích thước tấm đá không được lớn hơn các giá trị quy

- Theo chiều dài, chiều rộng tính bằng mm

- Theo chiều dày, tính bằng mm lớn hơn 10mm

2

3

-

- Không quy định

- Độ xốp, độ hút nước, hệ số bão hòa nước, sức chịu lạnh cũng là những chỉ tiêu cần xác định

- Cường độ phóng xạ, hàm lượng tạp chất có hại đặc biệt là hàm lượng sulfat, sulfit trong đá không được quá giới hạn cho phép Thông thường cường độ phóng xạ phải nhỏ hơn 50µR/h, hàm lượng SO3 phải nhỏ hơn 1%

1.2.6 Yêu cầu chất lượng đá carbonat cho các lĩnh vực sử dụng khác

Ngoài các lĩnh vực sử dụng đã nêu trên, đá carbonat còn được sử dụng cho nhiều lĩnh vực công nghiệp khác

- Trong công nghiệp sản xuất thủy tinh: Dùng bột đá vôi và vôi cấu thành 30% trọng lượng phối liệu nấu thủy tinh Đá vôi có tác dụng làm cho thủy tinh bền nhiệt, bền cơ học, chịu được tác dụng của hóa chất và chịu được mưa nắng Tạp chất sắt trong đá vôi là thành phần có hại vì nó làm cho màu của thủy tinh trở nên xanh lá cây và làm giảm độ thoát sáng của thủy tinh Đá vôi dùng trong công nghiệp sản xuất thủy tinh theo tiêu chuẩn của Nga không chứa dưới 53% CaO, Không quá 1% Al2O3 và 0,02% Fe2O3 Thực tế ở ở Việt Nam sử dụng loại đá vôi trên 53% CaO, Al2O3 dưới 0,8%, Fe2O3 dưới 0,03%

- Trong công nghiệp sành sứ: Dùng đá vôi làm nguyên liệu tạo xương, làm men và tạo màu Ví dụ, trong phối liệu sành có thể sử dụng 12% đá vôi; trong thành phần phối liệu men dễ chảy đá vôi có thể đến 16% Sự có mặt của CaCO3 làm tăng sức giãn nở, tăng độ bóng và hạn chế sự nứt nẻ của men Nhìn chung, với lĩnh vực sành sứ đá vôi chứa hàm lượng CaCO3 càng cao càng tốt, các tạp chất gây màu phải ít nhất

- Trong công nghiệp đường mía: Dùng vôi tôi làm vật liệu tẩy và lọc Vôi mà lẫn SiO2 gây bẩn máy móc, tạo bọt xỉ và cản trở khâu lọc MgO làm cho đường có màu xám xịt Ở Việt Nam dùng loại đá vôi có hàm lượng CaCO3 ≥ 96%, SiO2 ≤ 1%, MgCO3 ≤ 3%, Al2O3 ≤ 0,35%, Fe2O3 ≤ 0,3% và tổng kiềm Na2O + K2O ≤ 0,25% để chế vôi dùng trong lọc, tẩy đường ăn

- Trong lĩnh vực điêu khắc và mỹ nghệ sử dụng đá vôi, đá hoa, đolomit

có màu sắc, vân hoa đẹp để chế tác các đồ mỹ nghệ và tạo các bức tượng có sức hấp dẫn cao

- Trong công nghệ khai thác than hầm lò dùng bột đá vôi, đá hoa để chống nổ bụi than Dùng bột đá vôi để loại bỏ lưu huỳnh trong luyện cốc, tách

NH3 ra khỏi sản phẩm than khô

Yêu cầu đối với các loại đá vôi dùng cho các lĩnh vực nêu trên có hàm lượng CaCO3 không dưới 96%, S không quá 0,06%, P không quá 0,04%, CKT không quá 2%, độ ẩm ≤ 2% và không lẫn các tạp chất mà mắt thường nhìn thấy

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện tốt các nhiệm vụ nêu trên, tác giả đã sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu: Đây là phương pháp quan trọng, cho phép hệ thống hóa và lựa chọn các tài liệu địa chất và các tài liệu nghiên cứu khác có liên quan đến đá carbonat làm cơ sở để áp dụng phương pháp tương tự trong đánh giá chất lượng và định hướng sử dụng đá carbonat vùng Kim Bảng

- Áp dụng phương pháp tiệm cần có hệ thống: Để nhận thức bản chất địa chất của đối tượng nghiên cứu, đặc điểm và quy luật phân bố của đá carbonat

- Khảo sát địa chất thực địa: Nhằm nghiên cứu bổ sung về cấu trúc địa chất, mối quan hệ của chúng với đá vây quanh v.v., đồng thời lấy mẫu phân tích xác định thành phần khoáng vật Hình ảnh học viên đi thực địa được thể hiện trong ảnh 1, ảnh 2, ảnh 3 và ảnh 4

- Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm: Nghiên cứu bổ sung xác định thành phần khoáng vật bằng phân tích lát mỏng thạch học