BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VAN PHONG HỘI ĐŨNG ĐÁNH GIÁ TRỪ LƯỢNG KHOÁNG SẲN
He fe hs sk dự 4€ fe fe fe ke fe oe
DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC CAP BO
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ
XÂY DỰNG QUY PHẠM PHÂN CẤP TÀI NGUYÊN
Trang 2“2 ‘us ee MUC LUC Mục lục Mở đầu vost Chương I: Tổng quan về caolin Việt Nam l4 6 na
L2 Đặc điểm phân bố của caolin
L3 Cúc loại hình nguồn gốc của caolin
L4 Đánh giá chất lượng và lĩnh vực sử dụng caolin
1.5 Tình hình khai thác và chế biến caotin ở Việt Nam
Chương II: Hiện trạng công tác tìm kiếm, thăm đò, sử dụng các Quy phạm phân cấp trữ lượng
các mỏ caolin ở Việt Nam và những vấn để cần nghiên cứu để tiến tới xây dựng
Quy định về phân cấp trữ lượng, tài nguyên các mỏ caolin .-.- s«<-
T1 Hiện trạng công tác tìm kiếm, thăm đồ cain., «nen 900144110110 14
11.2 Hiện trạng sử dụng các Quy phạm phân cấp trữ lượng các mỏ caolin ở Việt Nam
I3 Những hạn chế của Quy định về phân cấp trữ lượng khoáng sản rấn năm 1973 và những vấn để
cần được nghiên cứu hoàn thiện bổ sung cà 2T 011013.101112 xe ceeriee 56
Chương TH: Cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng Quy định về phân cấp trữ lượng, tài nguyên
các mỏ caolin 59
TH.1 Mục tiêu xây dựng Quy định về phân cấp Trữ lượng, tài nguyên các mỏ caolin 39
TII.2 Những nguyên tắc cơ bản xây dựng Quy định về phân cấp trữ lượng, tài nguyên caolin 60 II.3 Định nghĩa một số thuật ngữ sử dụng trong Quy định về phân cấp trữ lượng, tài nguyên các
mé caolin
TIL4 Co sé khoa học và thực tiễn xây dựng Quy định về phân cấp trữ lượng, tài nguyên các mỏ
0" ố.ố.ốỐốỐố.ố.ố.ố ố
Chương TY: Những yêu cầu đối với thăm đò mô caolin chuẩn bị lập dự án khả thi và xác lập
các phương pháp tính trữ lượng chủ đạo IV.1 Những yêu cầu đối với công tác thăm đồ mỏ caolin
IV.2 Xác lập hợp phần hợp lý các cấp trữ lượng theo từng nhóm mỏ đối với thăm đồ các mỏ caolin
chuẩn bị lập dự án khả thi về khai thác - s-c se ccxxeeckErEEErEEEEL.TAEetrk.1erxrrrree 86
IV.3 Xác lập các phương pháp tính trữ lượng chủ đạo cho các mỏ caolin 88
Chương V: Những nguyên tấc chung chuyển đổi trữ lượng, tài nguyên caolin đã tìm kiếm,
thăm dò theo phân cấp trữ lượng, tài nguyên rmIỚÏ - 5< -< -<cscoseseeeserssrerree 93
V.1 Hiện trạng công tác đánh giá trữ lượng, tài nguyên các mỏ caolin
V.2 Những nguyên tắc chung chuyển đổi trữ lượng, tài nguyên caolin
V.3 Thử nghiệm chuyển đổi trữ lượng mỏ caolin đất cuốc - bình dương 97
Chương VI: Dự thảo Quy định về phân cấp trữ lượng, tài nguyên các mỏ caoln 99
1, Khái niệm clung ca HH TH T10 HH n3 kg 2 tre 09 II Phân cấp trữ lượng, tài nguyên caolin - -«-s- <2 x2 1 1211 113.11 1111 kii 105 II Phân chia nhóm mỏ theo độ phức tạp về cấu trúc địa chất và các yếu tố tự nhiên khác để tiến
hành công tác thăm dồ TH TH TH 404 1e te ri 107
IV Các điểu kiện để xếp tài nguyên, trữ lượng caolin vào các cấp khác nhau - 108 V Những yêu cầu đối với thăm đò mỏ caolin chuẩn bị lập dự án kha thi về khai thác 114
VIL Diu khodn 3.8 128
Trang 3MỞ ĐẦU
Caolin là loại khoáng sản được sử dụng cho nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau, đặc biệt là lĩnh vực sản xuất đồ gốm, đồ sứ và vật liệu chịu lửa samốt
Ở Việt Nam, caolin có tiểm năng tương đối lớn, nhưng phân bố không
đều theo các vùng và các khu vực Cho đến nay đã có hàng chục mỏ caolin
thuộc các kiểu nguồn gốc khác nhau được tìm kiếm, thăm dò, trong đó có nhiều mỏ đã và đang khai thác phục vụ cho các lĩnh vực công nghiệp trong
nước và làm đồ xuất khẩu Hiện tại, ở Việt Nam chưa có Quy phạm sử dụng phân cấp trữ lượng, tài nguyên phục vụ cho công tác tìm kiếm, thăm dò các
mỏ caolin Công tác tìm kiếm, thăm đò và tính trữ lượng các mỏ caolin trong hơn 40 năm qua chủ yếu dựa vào Quy phạm sử dụng phân cấp trữ lượng các
mỏ caolin năm 1960, 1972 và 1983 của Liên Xô cũ Trong quá trình sử dụng
cho thấy các Quy phạm này có những vấn để chưa thật phù hợp với thực tiễn
cấu tạo địa chất, quy mô v.v của các mỏ caolin Việt Nam, đặc biệt, hiện
nay nền kinh tế nước ta đã chuyển đổi sang nền kinh tế thị trường theo định
hướng xã hội chủ nghĩa và quy định mới về phân cấp trữ lượng, tài nguyên
khoáng sản rắn Việt Nam chuẩn bị ban hành, đòi hỏi phải tiến hành nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm tiến tới xây dựng được Quy định về
phân cấp trữ lượng, tài nguyên các mỏ caolin Việt Nam Có như vậy mới nâng cao được hiệu quả của công tác tìm kiếm, thăm đồ các mỏ caolin và
nhận thức đúng đấn hơn, đầy đủ hơn về sự hiện hữu của trữ lượng, tài nguyên caolin, đồng thời mở ra khả năng hội nhập với cộng đồng thế giới trong lĩnh
vực điều tra, đánh giá và thống kê nhà nước về trữ lượng, tài nguyên caolin Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu cơ sở khoa học để xây dựng Quy phạm phân cấp tài nguyên, trữ lượng caolin” được thực hiện trong
thời gian 12 tháng với tổng kinh phí 50 triệu đồng nhằm xác lập các cơ sở khoa học và thực tiễn để tiến tới xây dựng Quy định về phân cấp trữ lượng,
tài nguyên các mỏ caolin áp dụng cho tất cả các tổ chức tiến hành công tác
tìm kiếm, thăm dò và khai thác caolin trên lãnh thổ Việt Nam
Trong quá trình thực hiện đề tài, tập thể tác giả đã nghiên cứu tài liệu
Trang 4Nội dung của báo cáo kết quả nghiên cứu được trình bày thành 6 chương, không kể mở đâu và kết luận
Mở đầu
Chương Ï : Tổng quan về caolin Việt Nam
Chương II : Hiện trạng công tác tìm kiếm, thăm dò, sử dụng các Quy
phạm phân cấp tài nguyên, trữ lượng các mỏ caolin ở Việt Nam và những vấn
để cần nghiên cứu để tiến tới xây dựng Quy định vé phân cấp trữ lượng, tài nguyên các mỏ caolin
Chuong III : Cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng Quy định về phân
cấp trữ lượng, tài nguyên các mỏ caolin
Chương TY : Các yêu cầu đối với thăm dò mỏ caolin chuẩn bị lập dự án khả thi và xác lập các phương pháp tính trữ lượng chủ đạo
Chương V : Những nguyên tắc chung chuyền đổi trữ lượng, tài nguyên
caolin đã tìm kiếm, thăm đò theo phân cấp trữ lượng, tài nguyên mới
Chương VI: Dự thảo Quy định vé phân cấp trữ lượng, tài nguyên các mỏ caolin
Tham gia thực hiện đề tài gồm: GS.TS Đồng Văn Nhì, TS Trương Xuân Luận, TS Nguyễn Mai Quân, TS Nguyễn Phuong, KS Lé Dé-Binh, KS Doan Huy Cẩm (chủ nhiệm đề tài) và các chuyên viên của Văn phòng Hội đồng Đánh
giá trữ lượng khoáng sản, các nhà khoa học trong và ngồi Bộ Khoa học và Cơng nghệ
Trong quá trình thực hiện để tài, tập thể tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ, tạo điều kiện và các ý kiến góp ý quý báu của Lãnh đạo Văn phòng Hội đồng Đánh giá trữ lượng khoáng sản, Văn phòng Bộ Khoa học và Công nghệ, Tổng Công ty Sứ gốm, Thủy tỉnh, Vụ Quản lý sản xuất vật liệu xây dựng - Bộ
Xây dựng, nhất là sự quan tâm, tạo mọi điều kiện của TS Phạm Khôi Nguyên
Trang 5CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CAOLIN VIỆT NAM
I1 KHÁI NIỆM VỀ CAOLIN
Caolin là loại sét màu trắng, dẻo, mềm được cấu thành bởi caolinit với
một số khoáng vật illit, montmorilonit, thạch anh, sắp xếp thành tập hợp
lỏng lẻo, trong đó caolinit quyết định kiểu cấu tạo và kiến trúc của caolin Caolin được hình thành do quá trình phân huỷ của khoáng vat fenspat và các khống vật alumosilicat giàu nhơm Caolin có trong thành phần của
nhiều loại đá sét nguồn gốc khác nhau
Caolin sạch hay caolinit có màu trắng hoặc những khối dạng đất sáng
màu, hoặc dạng đặc sít, tập vảy nhỏ khi ngấm nước thì dẻo, nhưng không có
hiện tượng co giãn Tính dẻo phụ thuộc rất lớn vào mức độ xâm tán Caolin có
thành phần khoáng vật chủ yếu là caolinit có công thức Al,O;, 2SiO,, 2H,O
hoặc (Al,(OH);Si,O,;) Thành phần hóa học: Al,O;: 39,5% ; SIO;: 46,54% ;
H,O: 13,96% Kiến trúc tỉnh thể của caolin là sự kết hợp của các tấm silic tứ
diện với tấm gippsit được lập đi lập lại không giới hạn Do có sự thay thế
đồng hình của alumin dẫn đến mất tính giãn nở khi có thêm nước như các khoáng vật sét khác Caolin có khả năng trao đổi cation thấp bằng một nửa
của illit, một phần tư của montmorilonit Mặt khác, khả năng trao đổi anion của caolinit lại tương đối cao Trọng lượng riêng: 2,58 - 2,60 g/cm”, độ cứng
khoảng 1, nhiệt độ nóng chảy 1750 - 178§7°C Khi nung nóng, caolin có hiệu
ứng thu nhiệt từ 510 - 600°C, liên quan đến sự mất nước kết tỉnh và hiện tượng không định hình của khoáng vật Hai hiệu ứng toả nhiệt từ 960 -
1000°C và 1200°C liên quan đến quá trình mulit hoá của các sản phẩm caolin
không định hình, với hiệu ứng 1200°C là quá trình kết tỉnh của oxyt silic
không định hình để tạo thành cristobalit Các tinh thể (hạt) cửa caolinit, nói
chung trắng, đôi khi có màu đỏ, màu nâu hoặc xanh nhạt Chúng là các tinh
thể bông (như tuyết) hay phiến nhỏ có hình dạng 6 cạnh hay tấm toả tia dạng đống hoặc khối rắn chắc
Trong tự nhiên, caolinit thường bị nhuộm bẩn bởi oxyt sắt, titan, hỗn
hợp kiểm, đất hiếm và các khoáng vật sét khác như halozit, hydromica, iilit
Trang 6-4-montmorilonit Oxyt sắt là chất có hại quyết định việc phân loại và sử dụng caolin trong các lĩnh vực công nghiệp
1.2 DAC DIEM PHAN BO CUA CAOLIN
Trước ngày Hoà Bình lập lại (1954) chỉ mới có một số mỏ caolin ở Hải Hưng, Thanh Hoá và Quảng Ninh được phát hiện và khai thác để sản xuất đồ
gốm, sứ Từ năm 1957 - 1960, một số đoàn địa chất được thành lập nhằm tìm kiếm, thăm đò caolin cho các xí nghiệp gốm Bát Tràng, Móng Cái, sứ Hải Dương và sau đó là các nhà máy giấy Việt Trì, Thái Nguyên, Đến năm 1975, ở miền Bắc đã phát hiện và thăm dò nhiều vùng mô caolin có trữ lượng
lớn, chất lượng cao như: Minh Tân, Trúc Thôn - Hải Hưng, Thạch Khoán - Vĩnh Phú, Làng Múc, Thái Niên - Lào Cai, Bắc Lý - Quảng Bình Sau ngày
miền Nam hoàn tồn giải phóng (1975), cơng tác tìm kiếm, thăm đồ caolin được đẩy mạnh ở cả hai miền, nhằm phát triển công nghiệp gốm, sứ, giấy, xà
phòng, nhờ đó đã phát hiện ra nhiều vùng mỏ mới: Yên Thọ - Quảng Ninh,
Núi Hồng - Bắc Thái, Vùng Huế, Đèo Le - Quảng Nam, Nghĩa Thắng và Tinh
Minh - Quảng Ngãi, Long Mỹ - Bình Định, Chánh Lưu và Đất Cuốc - Bình
Dương, Linh Xuân - TP.Hồ Chí Minh, Trại Mat - Lam Đồng, v.v Có thể nói
caolin ở nước ta phân bố khá rộng rãi, chúng có mặt ở 32 trong số 61 tỉnh,
Trang 7Các điểm và mỏ caolin Việt Nam Bảng LÌ Tr | Tên mỏ, mức độ Mức độ | sụn nhậm Trữ lượng, nghìn tấn Kiểu
nghiên cứu nghiên cứu Œ A+B+C, CG A+BHC,4C, P nguồn gốc
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 il 12
LAO CAI
1 | Làng Múc, Thái Niên TD Caolin 101.4 33.1 410.7 545.2 119.2 664.4 8850 4
2 Son Man TD Caolin 85 69.3 243.1 397.4 11.2 408.6 4
3 Lang Giang TD Caolin 16.6 16.6 60.7 71.3 4
4 Tiên Lợi TK Caolin 0 0 110 4 5 Ma Cha TK Caolin 0 55 55 1 Céng 186.4 102.4 670.4 959.2 246.1 1205.3 8960 YEN BAI 6 Lang Xiéng KS Caolin 200 4 7 Pusipan KS Caolin 760 9
8 Ban Dong TK Caolin 8 8 1
9 Bảo Lương TD Caolin 80 80 133 213 4
10 Trúc Bình TD Caolin 215 215 215 4
Cộng 295 295 141 436
SON LA
11 Mường Chanh TD Caolin 132.4 132.4 | 1149 247.3
12 Pang Khia TD Caolin 15 15 51 66 6 Cộng 147.4 1474 165.9 313.3
Trang 8LAI CHÂU 13 Huội Pha TD Caolin 51 51 10 14 Cò Nôm Caolin 587 587 1 Cong 638 638 PHU THO + VINH PHUC 15 Mỏ Ngọt TD Caolin 590 590 808 1398 4 16 Hữu Khánh TD Caolin 78 309 387 441 828 4 17 Đôi Dao TK Caolin 332 332 293 625 4 18 Ba BO TK Caolin 67.5 67.5 278.7 346.2 4
19 Đôi Riêng TD Caolin 31 38 69 22 91 4
20 ane ee Đôi TK Caolin 65.7 65.7 4
21 Giáp Lai TD Caolin 11 70.4 814 619 143.3 4
22 Thạch Khoán TD Caolin 15.9 11.7 21.6 16.5 44.1 4
23 |Ngoại vi Thạch Khoán| TK Caolin 3319.9 3319.9 4
24 Phuong Vien TK Caolin 623.1 623.1 4
Tả Ngạn Sông Hồng
25 Đông Cô, Văn Mộng TD Caolin 166.9 166.9 314.8 481.7 4
Than 8)
26 Xóm Mới KS Caolin 1305 4
27 | Hoang Luong TD Caolin 166 166 36.3 202.3 "1
28 Minh Xương TD Caolin 258 258 258 1
29 Định Trung TD Caolin 1122 1122 613 1735 8
Cong 7359 | 31315 | 32674 6893.9 10161.3 1305
Trang 9BẮC NINH 30 Thị Câu TK Caolin 43 43 28 71 1 HÀ NỘI 31 Nội Bài KS Caolin 900 32 Ve Linh KS Caolin 300 9 Cộng 1200 HÀ TÂY 33 Thủ Trung TD Caolin 163.9 163.9 68.5 232.4 4 34 Thái Học TD Caolin 25.6 25.6 68.6 94.2 9 35 Vị Nhuế KS Caolin 221 9 36 Thanh Thắc KS Caolin 886.4 4 37 Thạch Xá KS Caolin 427.9 4 38 Đồng Lừ KS Caolin 2000 9 39 Cảm Phủ KS Caolin 57.7 9 40 Ba Trai TD Caolin 700 700 700 9
41 Chu Mat KS Caolin 1080 9
Trang 10LẠNG SƠN 46 Đông Quan TK Caolin 443 4.3 1 TUYEN QUANG 47 Déng Gianh TK Caolin 5206 5206 5 48 Nghiêm Sơn TD Caolin 33.5 33.5 33.5 5 49 Đồn Hang KS Caolin 60 5
50 Trai Canh KS Caolin 1000 5
51 Lang Quán KS Caolin 5.4 1
52 Trung Hoa TD Sét caolin 60.5 60.5 60.5 1
53 Lưỡng Vượng TD Sét caolin 5.4 5.4 13 18.4 1
Trang 1279 Bác Buông TK Caolin 31 31 1
80 Yen Tho TD Caolin 370 501 | 205 2930 2930 1
81 Viet Dan TD Caolin 149 149 199 348 2 82 Tấn Mai TD Caolin 5146 22599 27745 15730 43475 50000 14 Céng 370 5737.8 | 251953 | 313031 17140.1 48443.2 87050 THANH HOÁ 83 Na Mén TK Caolin 9.1 9.1 84 Lang Céy TD Caolin 179.2 179.2 179.2 9 85 Lang Mé KS Caolin 500 11 86 Ky Tan KS Caolin 1500 11 87 Lang En TD Caolin 2099 2099 1974 4073 5 88 Lang Am KS Caolin 1000 11 89 Đồng Khang TK Caolin 516.5 516.5 1 Cộng 2278.2 2278.2 2499.6 4777.8 3000 NGHỆ AN 90 Rú Bên TD Caolin 42.5 42.5 500 11
91 Đại Sơn TD Caolin 171.5 171.5 11
92 Tién Thuy TD Caolin 14.3 14.3 11
93 Nhân Sơn TD Caolin 48.4 48.4 11
Trang 13
Hương Sơn (Sơn
Trang 14-13- [111 [T Ngọc Chính TK Caolin 428 42.8 7
112 Tai Thanh TK Caolin 33.6 33.6 7
113 Mau Long TK Caolin 43.6 43.6 7 114 Ly Tra KS Caolin 200 5 115 Thang Binh KS Sét caolin 8000 1 Cộng 205 205 904.3 1109.3 8756 QUANG NGAI 116 | Cà Đảo - Tinh Ninh TK Caolin 138.4 138.4 1152.4 7 117 Nghĩa Tháng TK Caolin 4394 4394 6687 11081 719
Tinh Minh (Ba Gia,
Trang 15124 Trang Bang KS Caolin 7000 1 Cộng 7768 LAM DONG 125 Trai Mat TD Caolin 115 115 115 10 126 Pren TD Caolin 174 174 186 360 8 Cộng 289 289 186 475 BÌNH DƯƠNG - BÌNH PHƯỚC 127 Chánh Lưu TD Caolin 4017 4017 3181 7198 2
128 Suối Thôn TK Caolin 10336 10336 2
129 Suối Đôi KS Caolin 1200 2
130 Tan Khai KS Caolin 2016 2
131 Tan Uyen TK Caolin 3360 3360 2
132 Vinh Tan TK Caolin 16000 16000 2 133 Bến Cát KS Caolin 5400 1 134 Bến Tương KS Caolin 1.4 1 135 Long Xuyên KS Caolin 2720 1 136 Đất Cuốc TD Caolin 124 206 722 1052 1497 2549 1 137 Suối Ngô TK Caolin 3954 3954 1 138 Thanh Bình KS Caolin 3000 1
139 Binh Hoa KS Caolin 3582 1
140 | Duong Minh Chau KS Caolin 1200 1
141 Chánh Chung KS Caolin 3600 1
142 Hoa Thanh KS Caolin 13125 1
Trang 16
143 Ấp Dừa KS Caolin 4000 4000 1 144 Minh Thạnh KS Caolin 1979.2 12 Cộng 124 206 4739 5069 42328 47397 37823.6 TP HO CHÍ MINH 145 Tan Nhon I KS Caolin 682 2 146 Gò Công KS Caolin 1000 9
147 Linh Xuân TD Caolin 887 2368 3255 3255 8222 1
148 | Tang Nhon Pha KS Caolin 250 1
149 Dong Ba KS Caolin 3132 1
150 Phú Mỹ Hùng KS Caolin 915.8 1
151 Hiệp Thành KS Caolin 340 1
152 Bàu Chứa TK Caolin 501 501 1
153 Tân An Hội KS Caolin 1600 1
154 Xóm Mới TD Caolin 762 2219 2981 1312 4293 1
155 Rach Son TK Caolin 1080 1080 1
156 Tan Hiệp KS Caolin 1923 1
157 Hoà Định TK Caolin 8430 8430 1
158 Hang Nái Caolin 4500 4500 1
159 Phước Thọ TK Caolin 6000 6000 1
160 Bình Nhâm Caolin 20000 20000 1
161 Xóm Ông Quế KS Caolin 610 1
162 | Tân Phước Khánh KS Caolin 510 1
163 Suối Đỉa KS Caolin 24 1
164 Tân Phong KS Caolin 2240 1
Trang 17
165 Tân Phú KS Caolin 489 1 166 Suối Bà Ba KS Caolin 1340 1 167 | PhướcThiển KS Caolin 700 i 168 Bén Sin KS Caolin 400 1 Cong 1649 4587 6236 41823 48059 245778 AN GIANG 169 Ba Chúc KS Caolin 72 4 170 Nam Quy KS Caolin 400 i 171 TAPA KS Caolin 300 i 172 Cay Mit KS Caolin 976 1 Cong 1748 KIEN GIANG 173 Đề Liêm KS Caolin 14 174 Tô Châu KS Caolin 366 175 Ấp Đất Đỏ KS Caolin 39
176 Duong Dong KS Caolin 800
177 Suối Cái KS Caolin 240
178 Suối Mây KS Caolin 320
179 Khu Tuong KS Caolin 320
Cong 2510
TONG CONG TOAN QUỐC 1/701.4| 14/7051 | 776748 | 100,081.3 | 1735628 | 273/7812 | 1951520
Trang 18
Ghi chi:
Kiểu nguồn gốc:
1 Trầm tích Đệ Tứ 8 Ryolit phong hoá
2 Trầm tích Neogen 9 Phun trào axit - bazic phong hoá
3 Trầm tích cuội sỏi Đệ Tứ phong hoá 10 Granit phong hoá
4 Pecmatit granit phong hoá 11 Đá phiến cát, bột kết phong hoá
5 Gabro phong hoá 12 Bazan phong hoá
6 Keratofia phong hoá 13 Aplit phong hoá
7 Fenzit phong hoá 14 Nhiệt dịch - biến chất trao đổi
1.3 CÁC LOẠI HÌNH NGUỒN GỐC CỦA CAOLIN
Các mỏ caolin được hình thành thông qua sự biến đổi hoặc sự caolinit hoá của các đá giàu fenspat như granit, gneis, cát kết ackor bởi các quá trình phong hoá hay quá trình biến đổi nhiệt dịch Thành phần hóa học và thành phần khoáng vật của caolin phụ thuộc vào bản chất của đá mẹ, kiểu và mức độ phong hoá Ví dụ, sự phong hoá mạnh mẽ trong khí hậu nóng ẩm tạo nên
caolinit do thuỷ hố các silicat nhơm thiếu nước cùng với sự đi chuyển chất kiềm
2KAISi,O, + 3H,O = Al,Si,0,(OH), + SiO, + 2KHO 2KAL(AISi,)O,,(OH), + SH,O = 3AL,Si,0,(OH), + 2KHO
Sau khi hình thành, caolinit có thể nằm nguyên tại chỗ như là một thể
sót ( mỏ nguyên sinh ) hay nó có thể tham gia vào chu kỳ xói mòn và được tái
lắng đọng tạo nên mỏ trầm tích
Biến đổi nhiệt dịch có thể tạo nên caolinit bởi tác động của nước nóng tuần hoàn Điều này đồi hỏi ở đá mẹ phải có nhiều khe nứt hoặc lỗ hổng để dễ thẩm thấu
Cát hoặc cát kết caolinit có thể hình thành tại chỗ thông qua sự biến đổi của fenspat trong các đá cát kết ackor hoặc cát bột kết ackor bởi quá trình thấm lọc nước ngầm,v.v Như vậy, caolin có nhiều loại hình nguồn gốc khác
nhau
Caolin ở nước ta chủ yếu được thành tạo theo 3 kiểu nguồn gốc:
+ Trầm tích là sản phẩm phong hoá hóa học từ các đá giàu alumin
silicat được vận chuyển, lắng đọng ở biển nông, ven biển, đầm, hồ, s6ng,v.v
trong môi trường axit
Trang 19-17-+ Phong hod tan dự từ các đá xâm nhập axit và trung tính (granit,
gabro ), phun trào axit - bazic, pecmatit, aplit, trầm tích vụn thô (cuội, sỏi),
đá phiến cát - bột kết
+ Các mô nhiệt dịch - biến chất trao đổi
Trong số 179 mỏ và điểm caolin đã điều tra, tìm kiếm, thăm dò thì tuyệt đại đa số có nguồn gốc trầm tích (88 mỏ) và phong hoá (90 mỏ), trong
đó phong hoá từ đá phun trào axit - bazic (34 mỏ), pecmatit granit (25 mỏ), đá phiến cát - bột kết (13 mỏ), granit (10 mỏ), gabro (5 mỏ) và aplit (I
mỏ).Caolin nguồn gốc biến chất trao đổi chỉ có 1 mỏ
Ở Việt Nam, caolin phong hoá từ pecmatit và granit, caolin trầm tích và nhiệt dịch - biến chất trao đổi là có giá trị công nghiệp nhất Hiện nay và
trong những năm tới hầu như chỉ khai thác và sử dụng các loại caolin này
14 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ LĨNH VỤC SUDUNG CAOLIN
1.4.1 Tiêu chuẩn và yêu cầu chất lượng đối với các lĩnh vực sử dụng
caolin
Caolin được dùng trong nhiều lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc
dân, khi mà chúng đã trở thành nguyên liệu mang nhiều tính chất kỹ thuật có
giá trị Chất lượng và khả năng sử dụng (rong các ngành công nghiệp khác
nhau phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu Đó là thành phần hóa học, đặc
điểm cơ lý, thành phần khoáng vật Đòi hỏi kỹ thuật và yêu cầu chất lượng
caolin dùng trong các ngành công nghiệp được trình bày cụ thể đưới đây:
a, Sdn xuất đồ gốm :
Đây là lĩnh vực dùng caolin làm nguyên liệu sản xuất các mặt hàng
khác nhau bằng cách nung nóng Quan trọng nhất là đồ chịu lửa, đô sứ, đồ
gốm chịu axit, sứ vệ sinh, sứ kỹ thuật, gốm xây dựng, gốm mỹ nghệ Caolin dùng vào mục đích này được phân loại theo độ chịu lửa, hàm lượng Al,O + TIO;, nhiệt độ thiêu kết, hàm lượng oxyt nhuộm màu, độ đẻo, mật độ xâm tán và hàm lượng các bọc lớn
Đối với caolin, nhiệt độ chịu lửa thường cao (trên 1580°C) nên phân thành caolin chịu lửa rất cao (trên 1750°C), cao (trên 1730°C), vừa (trên
Trang 20- Bazơ cao: trên 40% Al;O; + TIO; - Bazo: 30 - 40% ALO, + TiO, - Nita bazo: 15 - 30% ALO, + TiO, - Axit: dưới 15% Al,O; + TiO, Theo độ thiêu kết phân thành:
- Thiêu kết nhiệt độ thấp: tới 1100°C
- Thiêu kết nhiệt độ trung bình : 1100 - 1300°C
- Thiêu kết nhiệt độ cao: trên 1300°C
Phần lớn caolin thuộc loại bazơ cao, bazơ, nửa axit và nhiệt độ thiêu kết từ trung bình đến cao
Căn cứ vào hàm lượng oxyt nhuộm màu có thể phân caolin thành: - Rất thấp: dưới 1% Fe;O; + TIO; trong vật đã nung
- Thấp: Fe,O, < 1,5% và TiO, < 1%
- Trung bình: — Fe;O,: 1,5- 3%% và TiO, : 1 - 2%
- Cao: Fe,O; > 3% và TiO, > 2%
Dựa vào tính đẻo chia ra các loại caolin: - Dẻo cao: độ dẻo > 25
- Dẻo vừa: độ dẻo : 15 - 25 - Dẻo thấp: độ dẻo : 7 - 25
- Ít dẻo: độ dẻo < 7
- Không dẻo: không tạo được bột dẻo
Độ xâm tán được xác định bằng tỉ lệ cỡ hạt dưới 10micron và dưới I micron theo bảng I.2
Trang 21-19-Bảng phân loại nguyên liệu caolin dùng trong công nghiệp gốm theo tỉ lệ hạt xâm tán mịn Bảng L2 Ti lé hat, % Độ xâm tán < 10 micron < 1 micron Xâm tán cao >82 > 60 Xâm tán vừa 40 - 85 20 - 60 Xâm tán thô <40 <20
Để đánh giá lợi ích của caolin cho một ngành nào đó trong công nghiệp
sản xuất đồ gốm nhất thiết phải dựa theo yêu cầu hoặc điều kiện kỹ thuật của
ngành đó
b Sản xuất sản phẩm và vật liệu chịu lửa :
Trong ngành sản xuất sản phẩm và vật liệu chịu lửa người ta dùng caolin để sản xuất gạch samốt, gạch nửa axit và các đồ chịu lửa khác Trong ngành luyện kim đen, gạch chịu lửa làm bằng caolin 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 và nồi hơi trong luyện kim mau va công
nghiệp hóa học; ở nhà máy lọc dầu; trong công nghiệp thuỷ tỉnh và sứ; ở nhà
máy ximăng và lò nung vôi
Có thể nói, ngành sản xuất sản phẩm và vật liệu chịu lửa alumosilicat là
một trong những ngành sử dụng nhiều caolin nhất Cứ một tấn sản phẩm chịu
lửa phải cần đến 1,4 tấn caolin
Tuỳ thuộc vào độ chịu lửa người ta chia sản phẩm alumosilicat (samot)
thành 4 loại: `
- Loại O : Độ chịu lửa trên 1750°C
- Loại A : Độ chịu lửa trên 1730°C
- Loại B: Độ chịu lửa trên 1670°C
- Loại C : Độ chịu lửa trên 1580°C
Chất lượng caolin dùng để sản xuất sản phẩm và vật liệu chịu lửa không
theo một tiêu chuẩn chung nào Mỗi mỏ đều có các chỉ số kỹ thuật riêng Để
đánh giá tính hữu đụng của caolin cần chú ý đến độ chịu lửa và sự có mặt của
Trang 22-20-các oxit, vì chúng làm ảnh hưởng đến chất lượng của caolin Ví dụ, hàm lượng AI;O; tăng thì độ chịu lửa cũng tăng ; nếu có silic oxIt tự do dưới dạng hạt cát sẽ làm giảm tính đẻo, tăng độ hao khô, độ co ngót và giảm khả năng kết dính của caolin Sự có mặt của Fe;O;, FeO, CaO, MgO và các chất kiểm
sẽ làm giảm độ chịu lửa ; ngoài ra sắt oxit còn gây nên những khuyết tật, u
ruổi, các vết ố màu vàng và màu nâu và làm giảm tính chịu xỉ của thành phẩm
; SO; cũng gây tác hại đối với chất lượng thành phẩm Loại caolin chứa nhiều vật chất hữu cơ sẽ hạn chế khả năng sử dụng trong việc sản xuất vật liệu samot
Để sản xuất gạch samot có thể sử dụng caolin chứa hàm lượng Al;O; 36 - 39% Fe,O, khong quá 1,5 - 2%, độ chịu lửa 1580 - 1750°C và để sản
xuất gạch nửa axit có thể đùng loại caolin chứa hàm lượng Al;O; ít nhất 22%, Fe,O; không quá 1,5 - 2% và CaO + MgO + R;O không quá 2,5 - 3%, độ chịu
lửa 1670 - 1730°C
Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm samot chịu lửa dùng làm khối xây,
chất lót đệm và các thiết bị chịu nhiệt cao theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ
được quy định như sau (bảng I.3 va I.4):
Yêu cầu kỹ thuật đối với gạch samot chịu lửa dùng để xây lò đúc gang Bảng L3 Chỉ số Loại A Loại B Thành phần hóa học:
Ham luong ALO, + TiO, trén 39% trén 35%
Hàm lượng Fe;O; dưới 1,6% dưới 1,6%
Độ chịu lửa trên 1730° trên 1700°
Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng trên 1400° trên 1360°
2kg/cm?
Độ ngót bổ sung khi nung ở nhiệt độ trên 1400° dưới 0,2% dưới 0,3% Độ xốp tượng trưng:
Với lò đúc gang có dung tích trên 700m” dưới 18% đưới 19% Với lò đúc gang có dung tích dưới 700m2 dưới 20% dưới 20%
Với đáy lò và phần đưới lò luyện kim dưới 17% Giới hạn độ bên nén (kg/cm?):
+ Với lò đúc gang có dung tích trên 700m” trên 400 trên 550 + Với lò đúc gang có dung tích dưới 700m” trên 300 trên 550
Tính thấm khí đưới 1,2 dưới 0,8
Trang 23Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm samot và nửa axit dùng làm thiết bị
gió nung trên lò đúc gang Bảng L4 Chỉ số Loại A Loại B Hàm lượng Al,O; + TiO, (%) - Với samot - - - Với loại nửa axit - 28 Độ chịu lửa > 1730° > 1670°
Nhiệt độ bất đầu biến dạng dưới tải trọng 2kg/cm” > 1300° > 1250°
Độ ngót phụ khi nung ở nhiệt độ trên 1350° <0,3% — 0,5% Giới hạn bền khi nén (kg/cm?): > 275 > 150 Độ xốp (tượng trưng) < 26% <28% Độ bền nhiệt trong sự thay đổi nhiệt của nước >15 > 10, Yêu cầu kỹ thuật đối với vật phẩm samot dùng làm chất lót đệm trong thùng rót thép Bảng 1 4a Sản phẩm Chỉ số
Thông thường | Có độ nén cao
Hàm lượng Al,O; + TiO, (%) >34 > 39
Tinh chiu lita > 1710° > 1730°
Nhiệt độ bat đầu biến dạng dưới tải trọng 2kg/cm? > 1370° > 1420° Độ ngót phụ khi nung dưới nhiệt độ 1400° <0,3% 0,2%
Độ xốp (tượng trưng) (%) dưới 19 <18
Giới hạn bên khi nén (kg/cm?) >270 > 400
Độ bền nhiệt trong sự thay đổi nhiệt của nước, đến „ vợ
20% tồn thất Tuỳ ý Tỳ ý
Vì cần có nhiều vật liệu chịu lửa, nên người ta đã dùng sét vôi samot
làm vật liệu kết dính (vữa) để trát kín mạch gạch xây trong lò martin, lò cốc,
buồng đốt và các thiết bị nung, v.v Martin samot là một hỗn hợp của bột samot và một phần sắt vụn thế vào (70 - 85%) trộn với caolin chịu lửa (15 -
-22-
Trang 2430%) Trong martin samot nửa axit có thể dùng một phần vật liệu thạch anh thế vào
Tuỳ theo thành phần hóa học người ta phân martin samốt làm 2 loại: 1 Martin samot, chứa Al,O; + TiO; không dưới 30% trong mẫu đã nung 2 Martin nửa axit, chita Al,O, + TiO, tir 20% đến 30% trong mẫu đã nung Yêu cầu kỹ thuật đối với martin samot và martin nửa axit Bảng L5 Loại martin Chỉ số oO I II I1
Độ chịu lửa không dưới 1730° 1710° 1650° 1580° Hàm lượng Al;O; + TIO; (%): - Loại samot 37 33 30 30 - Loại nửa axit - - 20-30 | 20-30 Độ ẩm không quá (%) 7 7 7 7
Dựa vào yêu cầu đối với sản phẩm samot mà chọn loại caolin có chất
lượng tương ứng Chất lượng caolin được xác định bằng những điều kiện kỹ
thuật riêng đối với từng mỏ
Để phù hợp với những điều kiện đó người ta phân caolin chịu lửa thành: - Loại bazơ: hàm lượng ALO, + TiO, trén 30%
- Loại nửa axit: hàm lượng Al,O; + T1O; đưới 30% - Loại lẫn than: Lượng mất khi nung trên 16 -20%
Qua hàm lượng sắt và độ chịu lửa người ta phân caolin thành nhiều
loại
Trang 25Yêu cầu chất lượng caolin làm gạch samốt và nửa axit Bang 1.6 Hàm lượng các oxit sau khi nung (%) oo
Loai nguyén liéu Độ chịu lửa
Al;O; + T¡O; Ee,O; Dùng làm gạch samot: Loại đặc biệt 40 -42 0,5 > 1750 Loai A 38 - 40 1,0 1730 - 1750°C Loai B 34 - 38 1,5 1650 - 1730°C Loai C > 30 1,5 1580 - 1670°C SiO, | ALO, + TiO,| Fe,O0, | CaO +MgO+R,0 Dùng làm gạch nửa na 232015) BOM 8 axit: Loai A a < 70 >22 <1,5 <2,5 > 1720 Loại B <70 >22 <2 <3 = 1670°C
Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6580:2000, caolin dùng làm nguyên
liệu sản xuất vật liệu chịu lửa samốt phải thoả mãn các yêu cầu nêu trong bang I.7: Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng caolin làm vật liệu samốt Bảng l7 Loại caolin Chỉ tiêu 1 H II
Hàm lượng Al;O; % không dưới 36 32 28
Hàm lượng Fe;O; % không quá 1,5 2,0 3,0
D6 chju lta °C khong dưới 1730 1670 1580
Cỡ hạt sót lại trén ray 0,25mm khong lớn hơn % 0 2 5
Độ ẩm % không quá 6 6 6
Nói chung, dựa vào thành phần hóa học và độ chịu lửa chỉ có thể xác
Trang 26kết, khoảng giữa nhiệt độ thiêu kết và độ chịu lửa, v.v Vì vậy, để xác định một cách chắc chắn tính hữu dụng của caolin đối với công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa phải tiến hành thử nghiệm mẫu công nghệ
Yêu cầu chủ yếu đối với caolin dùng để sản xuất sản phẩm chịu lửa là:
tính chịu lửa, hàm lượng Al;O; cao và hàm lượng chất có hại thấp
Tuỳ theo mục đích sử dụng mà sản phẩm samot chịu lửa được chế tạo từ caolin có độ chịu lửa không dưới 1730° Để sản xuất vật liệu chịu nóng
quan trọng, người ta dùng caolin có độ chịu lửa từ 1690 đến 1710° Vật liệu chịu nóng không quan trọng và đồ gốm dân dụng thì được chế tạo từ caolin có
độ chịu lửa 1580 - 16709
Các chất có hại chính là pyrit, siderit, limonit, alunit, canxit và một vài
khoáng vật khác Chúng gây ra nốt ruồi, bọt, độ nứt nẻ, chảy kim loại và những tật xấu khác trong sản phẩm Chất hữu cơ xâm tán mịn trong caolin không phải là hoàn toàn có hại Khi nung nóng, chúng bị tiêu huỷ đi, nhưng
nếu hàm lượng cao thì chúng sẽ làm tăng độ xốp của sản phẩm Ngoài ra, nếu
chất hữu cơ có nhiều thì thường là tăng lượng pyrit và các chất có hại khác Phổ biến nhất trong caolin là cát thạch anh Ở nhiệt độ trên 1400°, thạch anh
trở thành chất trợ dung làm giảm độ chịu lửa của sản phẩm và cũng làm cho
chóng nóng chảy hơn
Yêu cầu đối với caolin đã được làm giàu và caolin chưa làm giàu dùng
để sản xuất sản phẩm chịu lửa samot được trình bày trong bang [.8
Yêu cầu kỹ thuật đối với caolin nguyên khai dùng để sẵn xuất sẵn phẩm
chịu lửa nửa axit Bảng L8 Chỉ số Loại A Loại B - Thành phần hóa học (hàm lượng trong vật liệu khô): SiO, khéng qua 70% 70%
ALO, + TiO, không dưới 22% 22%
Fe,O; khong quá 1,5% 2,0%
CaO + MgO + R;O không quá 2,5% 3,0%
- Độ chịu lửa không dưới 1730° 1690?
Trang 27c Sdn xuất đồ gốm chịu axit :
Tính không thấm khí, tính bền vững dưới tác dụng của axit và không bị
ăn mòn, tính rấn chắc khi đem thiêu vụn đều là tính chất của đồ gốm chịu
axit Để tăng sức chịu đựng bề mặt và giảm độ thấm của các mảnh, thường
người ta phải tráng một lớp men muối hoặc men felspat cho sản phẩm Đồ
gốm chịu axit được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa học, kỹ thuật điện,
chế thuốc, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác Mặt hàng này có
nhiều: gạch chịu axit, gạch bẹt lát mặt, ống, ống nghiệm, nồi, các chỉ tiết và
thiết bị khác
Các tiêu chuẩn chủ yếu của đồ gốm chịu axit là tính bền vững trong
axit, tính chịu nóng (khi dùng), sức bền cao khi chịu nén, độ xốp và độ thấm
nước thấp Bảng Ï.9 và I.10 nêu ra những yêu cầu kỹ thuật đối với một số sản
phẩm chịu axit
Yêu cầu kỹ thuật đối với gạch chịu lửa làm lớp lót trong thiết bị phản
ứng và kiến trúc chịu axit khác Bảng L9
Chỉ số Ì Loại Loại | Loai lll
Độ bền trong axit không dưới (%) 96 94 92 Sức bền nén giới hạn (kg/cm”) không dưới 250 200 150
Độ bền chịu nóng không dưới 2 2 2
Độ hấp thụ nước (%)không quá 8 10 12
Yêu cầu kỹ thuật đối với gạch bẹt chịu axit và chịu axit nóng bằng gốm
dùng làm lớp lót trong thiết bị phản ứng và dụng cụ chịu axit khác Bảng L10 Chỉ số Chịu axit Chịu axit nóng Độ bên với axit (%) đối với gạch bẹt có độ đầy:
- Dưới 10mm trên 98 -
- Từ 10 - 30mm trên Ø7 trên Ø7 - Trên 30mm trên 96 trên 96
Độ hấp phụ nước (%) đối với gạch bẹt có độ dày:
- Dưới 30mm dưới 6 đưới 7
- Trên 30mm dưới 7 dưới 9
Sức bền tới hạn khi nén (kg/cm?) trên 300 trên 300
Sức bền tới hạn khi cắt (kg/cm?) trên 150 trên 150
Trang 28Thực tế sản xuất chỉ ra rằng, nguyên liệu tốt nhất để chế tạo đồ gốm chịu axit là caolin Độ nóng chảy của chúng phải đạt tới 1.100 - 1.250” và khoảng cách giữa nhiệt độ kết cục và nhiệt độ nung chảy phải trên 200° Điều
quan trọng là trong quá trình nung nóng sản phẩm không được mềm ra và biến dạng Caolin không được chứa các bọc canxit, thạch cao, pyrit, vật liệu
xâm tán thô và không chứa nhiều cát, phải có khả năng kết dính và độ dẻo
cao Hàm lượng oxyt sắt đối với sản phẩm quan trọng không được quá 1,5%,
còn đối với sản phẩm ít quan trọng thì không được quá 3% Hàm lượng oxyt canxi không được quá 1% đối với sản phẩm quan trọng, và 2% đối với sản
phẩm ít quan trọng Yếu tố thích hợp là chất kiểm, bởi vì chúng đẩy nhanh
quá trình kết cục Để sản xuất sản phẩm chịu axit quan trọng thì tốt nhất là caolin có độ dẻo cao và nhiễm ít sắt ; còn để sản xuất sản phẩm chịu axit ít
quan trọng thì có thể dùng caolin thuỷ mica
Bột làm khuôn cho sản phẩm chịu nhiệt và đồ gốm khác hầu hết được
chế tạo từ 25 - 50% chất độn samôt với chất độn phụ khác như felspat, thạch anh, v.v Để chế tạo đồ gốm chịu axit đặc biệt có độ bền cao và tính chịu
nhiệt lớn, người ta độn thêm oxyt nhôm nhân tạo, caolin, tanc, pyrofÑilit, v.v
d Sdn xuất đồ gốm mông :
Đồ sành và đồ sứ dùng trong kỹ thuật và đời sống gọi là đồ gốm mỏng
Đó là bát đĩa, dụng cụ kỹ thuật, vật trang trí trong kiến trúc dân dụng, dụng cụ hoá nghiệm và sứ cách điện, v.v
Sự khác nhau chủ yếu giữa sành và sứ, ngoài thành phần phối liệu ra, là ở chỗ sứ thì được nung đến kết cục hoàn toàn, tức là làm nóng chảy hoàn toàn
chất thuỷ tính của phối liệu (thạch anh, felspat, v.v ) và sau khi nung thì các mảnh thiêu kết đó sẽ mất hết lỗ hổng Còn sành thì được nung ở nhiệt độ thấp
hơn và các cấu tử trợ dung chỉ gắn lại với nhau, các hạt nhỏ như caolin không bị nóng chảy Tuy vậy, để cải tiến đồ sứ, người ta thường tráng men cho
chúng
Đồ sành và sứ được chế tạo từ các khối nghiền mịn nhiễm ít sắt và được nung trắng, có thành phần: caolin 30 - 60%, sét đẻo 10 - 30%, felspat 10 -
35%, thạch anh 20 - 35% trộn với 5 - 10% mảnh bát đĩa vỡ
Trang 29-27-Yêu cầu kỹ thuật đối với nguyên liệu dùng để sản xuất đồ gốm mỏng được xác định bởi: + Độ dẻo cần thiết của khối, tuỳ theo cách chế tạo sản phẩm + Độ trắng cần thiết + Dạng kiến trúc thích hợp sau khi nung (dạng kết tỉnh hay dạng thuỷ tinh)
Đây là nguyên nhân của những tính chất cơ, hoá, nhiệt, điện môi và
những tính chất khác của sản phẩm Cho nên muốn sản xuất đồ sành, sứ thì
trước hết nguyên liệu phải được nung trắng hoặc phải sáng màu và phải đồng nhất, tức là không chứa những bọc hay những hợp chất mà trong khi nung có
thể chảy ra, nở lên hoặc sẽ sinh ra các nốt ruồi và các tật xấu khác Điều đó
trước hết có liên quan đến caolin và sét dẻo, cũng như với thạch anh, felspat
và tất cả các yếu tố khác trong phối liệu sành hoặc sứ
Để sản xuất đồ gốm mỏng người ta dùng chủ yếu caolin trắng (caolin kết tủa) đáp ứng những yêu cầu quy định Hàm lượng các oxyt nhuốm màu
như Fe,O, , TiO, , SO,, tap chat co hoc va do 4m phai phù hợp Tuy theo ham lượng các chất đó mà phân loại và định ra cách dùng chúng Để sản xuất sứ có phẩm chất cao thì caolin phải chứa ít oxyt nhuốm màu, (ŒFe,O, và TiO,), mỗi thứ không quá 0,5% Khi hàm lượng các oxyt đó tăng lên, nhất là khi có 1lmenit, thì sứ sẽ có màu xám Dung dịch muối và hợp chất sulfat làm giảm
độ bền hóa học của sản phẩm Sự có mặt của oxyt canxi cũng có hại, vì đó là
chất trợ dung Sự có mặt của Ca(OH), sẽ gây ra gờ sóng trong khuôn đúc và làm giảm độ dẻo của chúng Độ dẻo của caolin phải đảm bảo cho việc đúc
khuôn và độ bền của nguyên liệu Song, vì độ dẻo của caolin rất thấp nên người ta phải trộn thêm sét đẻo vào phối liệu
Yêu cầu chủ yếu của thực tế sản xuất đồ gốm mỏng đối với những sét
dùng làm chất độn kết dính là:
+ Khả năng kết dính cao Phải dẻo đến mức là chỉ cần độn một ít thôi mà vẫn làm được đồ sành và sứ có độ dẻo cần thiết (nếu trộn nhiều sét thì sẽ
làm giảm độ trắng và độ trong của sứ và nung lâu khô)
+ Đảm bảo khoảng cách giữa nhiệt độ kết cục và nhiệt độ nóng chảy + Đảm bảo độ trắng khi nung ở nhiệt độ 13509
Trang 30-28-+ Hàm lượng tạp chất cơ học và hóa học phải thấp nhất
Hiện nay một số nhà máy sành sứ ở nước ngoài đã dùng sét bentonit (montmorilonit) có độ dẻo và khả năng kết dính cao làm chất độn kết dính
Yêu cầu đối với sét bentonit dùng để sản xuất đồ gốm mỏng là:
FEe;O; + T¡O; không quá 1,75%, loại Ï
Fe,O, + TiO, khong quá 2,25%, loại II
SO; không quá 0,5%, loại Ï SO; không quá 0,75%, loại II
Lượng bentonit (ảnh hưởng quyết định đến độ nở của sét benfonit) không được thấp hơn 80% đối với loại I và 75% đối với loại II
Caolin đùng để sản xuất sứ phải có chất lượng cao Theo tiêu chuẩn Việt
Nam TCVN 6301:1997, caolin lọc dùng để sản xuất sứ phải đạt các tiêu chuẩn
sau: - Thành phần hóa học:
+ Hàm lượng SiO; không lớn hơn 51%
+ Hàm lượng Al,O; không nhỏ hơn 33% + Hàm lượng Fe;O; không lớn hơn 1%
+ Hàm lượng T¡O; không lớn hơn 1%
+ Hàm lượng CaO không lớn hơn 0,7% - Thành phần hạt và chỉ tiêu cơ lý:
+ Cỡ hạt > 0,2mm: Không cho phép
+ Cỡ hạt 0,2 - 0,1mm: Không lớn hơn 7% + Cỡ hạt dưới 0,05mm: Không nhỏ hơn 60%
+ Độ co khi sấy ở 110°C không dưới 2%
+ Độ co khi nung ở 1220°C không lớn hơn 8%
Caolin dùng để sản xuất gốm có chất lượng thấp hơn Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6301:1997, caolin lọc dùng để sản xuất gạch gốm oplát phải
đạt các tiêu chuẩn sau:
- Thành phần hóa học:
+ Hàm lượng SiO; không lớn hơn 53%
Trang 31-29-+ Hàm lượng Al;O; không nhỏ hơn 30% + Hàm lượng Fe;O không lớn hơn 1,7%
+ Hàm lượng T¡O; không lớn hơn 1,4%
+ Hàm lượng CaO không lớn hơn 0,9% - Thành phần hạt và chỉ tiêu cơ lý:
+ Cỡ hạt > 0,2mm: Không cho phép + Cỡ hạt 0,2 - 0mm: Không lớn hơn 10%
+ Cỡ hạt < 0,05mm: Không nhỏ hơn 50% + Độ co khi sấy ở 110°C không dưới 2%
+ Độ co khi nung ở 1220°C không lớn hơn 8%
e Làm chất độn:
Caolin có độ phân tán cao, màu trắng, v.v nên được sử dụng rộng rãi
trong lĩnh vực chất độn giấy, nhựa, caosu, hương liệu, v.v
* Trong ngành sản xuất giấy :
Trong ngành sản xuất giấy sử dụng caolin làm chất độn Caolin làm cho
giấy có mặt nhắn hơn, tăng thêm độ kín, giảm bớt độ thấu quang và làm tăng độ
ngấm mực in tới mức tốt nhất Loại giấy thông thường chứa 20% caolin, có loại giấy chứa tới 40% caolin Thường một tấn giấy tiêu tốn tới 250 - 300kg caolin Chất lượng caolin dừng làm giấy được xác định bằng màu sắc (độ trắng), độ phân tán và mức độ đồng đều của các nhóm hạt Tạp chất cát làm giảm chất lượng caolin, vì nó làm cho mặt giấy xấu đi Yêu cầu công nghiệp đối với chất
Trang 32Yêu cầu công nghiệp đối với chất lượng caolin của Nhà máy giấy Việt Trì Bảng L]I Caolin đã lọc Caolin chưa lọc Chỉ số Loại Loại A B C D 1 Thành phần hóa học (%) ALO, ft nhất 30 30 6-10 6-10 Fe,O; không quá 1 1 1 1 2 Độ trắng (%) ở 110°C không dưới 70-80 | 70-75 | 65-70 | 60-65 3 Độ hạt còn lại trên rây 900 + 4900 lỗ/cm? không quá không quy định 20 25 4 Độ ẩm (%) không quy định 20 25
Nhà máy giấy Bãi Bằng yêu cầu về chất lượng caolin cao hơn chút ít
Yêu cầu caolin trong sản xuất giấy của Mỹ, Anh, ngoài các chỉ tiêu
trên còn xác định độ bám dính caolin khi độn phải trên 50%, độ chênh lệch
chiều dài sóng màu đỏ và sóng màu lam lớn hơn 70%
* Chất độn cho cao su:
Caolin có tác dụng làm tăng độ rắn, tính đàn hồi, cách điện, độ bên của cao su Yêu cầu về caolin làm chất độn cao su phải có hàm lượng: Fe,O, < 0,75%, SO,? < 0,4% ; độ hạt < 1670 lỗ /cm? ; độ ẩm < 1%
* Chất độn da nhân tạo (giả da):
Caolin có tác dụng làm tăng độ bền, độ đàn hồi Để làm chất độn da nhân tạo đòi hỏi caolin qua rây N°15 phải có độ trắng > 85%, hàm lượng
Fe,O, < 0,75%, SO, < 0,4% ; độ Ẩm < 5%
* Chất độn cho sơn:
Caolin làm tăng độ sệt và gây mờ lớp sơn Caolin dùng cho công
nghiệp sơn phải có tỉ trọng 2,6 g/cm” ; cỡ hạt 2,4 - 5 um < 58%; do dung đầu 46,5 - 59 cm”/100g; không lẫn chất kiểm và axit ở trạng thái tự do
* Chất độn cho xà phòng:
Caolin có tác dụng đóng rắn khi sản xuất, hấp phụ dầu mỡ khi sử dụng Lĩnh vực sản xuất xà phòng yêu cầu caolin có độ hạt 0,053mm > 90% ;
Trang 33không lẫn cát, không lắng cặn trước 8 giờ, hàm lượng Fe,O, < 2 - 3%, TiO, < 1% ; chất bazơ trao đổi < 0,8 - 2% và cacbonat < l5 - 20%
* Chất độn cho thuốc trừ sâu:
Để làm chất độn thuốc trừ sâu sử dụng caolin có độ khuếch tán lớn, sức
bám tốt, trơ hóa học, hợp chất sắt thấp, độ hạt 22 ¡ưn từ 40 - 75% ƒ Sản xuất đĩa mài :
Trong sản xuất đĩa mài người ta nén hỗn hợp hạt mài (bột corindon,
bột kim cương) với hỗn hợp caolin, thạch anh, fenspat nung 1350°C Yêu cầu
caolin phải đạt : Al,O, + TiO, > 38% ; Fe;O; < 1,8% ; độ chịu lửa > 1730°C mm Các lĩnh vực sử dụng khác:
Caolin được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ximăng trắng, các chất
trám trong xây dựng Để sản xuất nhôm kim loại bằng phương pháp nhiệt
điện có thể sử dụng caolin với thành phần Al,O; không dưới 38%, SiO, không quá 47%, Fe,O, không qué 0,5%, TiO, khong quá 0,3% ; CaO + MgO
không quá 0,6% và K,O + Na;O không quá 0,5% Để sản xuất phèn nhơm, u cầu caolÌin chưa qua nung phải chứa Al;O, tối thiểu 36%
1.4.2 Đặc tính lý- hoá và tính chất công nghệ của caolin Việt Nam Như đã trình bày, caolin Việt Nam được thành tạo theo 3 loại hình
nguồn gốc: phong hoá, trầm tích lắng đọng, biến chất trao đổi - nhiệt dịch Với mỗi loại hình nguồn gốc, caolin có những phẩm chất giống và khác nhau
về đặc điểm lý- hoá, khoáng vật
1.4.2.1, Caoln thành tạo trong vỏ phong hoá tàn dư hay còn gọi là
caoln phong hoá
Phẩm chất của loại caolin này phụ thuộc vào bản chất đá gốc, mức độ
phong hoá và địa hình hiện tại để tồn tại vỏ phong hoá caolin Dựa vào thành
phần đá gốc có thể phân ra các dạng sau:
a Caolin phong hoá từ đá pegmatit và apÏi -
Chất lượng caolin tuỳ thuộc vào mức độ phong hoá và thường có sự
biến đổi theo đới thẳng đứng:
Trang 34-3,5% ; K;O và Na,O: 0,2 - 2% ; MKN : 12,5 - 14,5% Độ thu hồi caolin < 0,21mm biến đổi từ 30 - 60%, trung bình khoảng 40%
- Đới phong hoá trung bình: Caolin thường có màu trắng, lượng oxyt sắt giảm hơn Dưới rây < 0,21mm, khoáng vật caolinit chiếm 50 - 58%, còn
lại là khoáng vật hydromica, fenspat, thạch anh Thành phần hóa học: Al,O::
29 - 34%; Fe,O;: 0,5 - 2,5% ; K;O + Na,O: 2 - 4,5% ; MKN : 9 - 12%; độ
thu hồi caolin < 0,2lmm thay đổi trong phạm vi 20 - 50%, trung bình 30 -
35%
- Đới phong hoá yếu: Caolin thường có màu trắng, hạt thô, cấu tạo dạng đăm, dạng bột Dưới rây < 0,2lmm, khoáng vật chủ yếu là fenspat, caolinit, hydromica ít Thành phần hóa học: Al,O;: 18 - 24%; Fe;O;: 0,69% ; K;O và Na,O: 4,5 - 7% ; MKN < 4% Trong khai thác thường gọi đới này là fenspat bột Do mức độ phong hoá yếu, độ thu hồi caolin đưới rây 0,21mm thường thấp, trung bình khoản 20 - 25% ; độ trắng 68 - 78% ; độ dẻo 8 - 10%
Caolin phong hoá từ pegmatit có chất lượng tốt, có khả năng đáp ứng yêu cầu sử dụng của nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau
Caolin thương phẩm thường nằm dưới lớp phong hoá mạnh giàu oxyt
sắt có màu vàng, chiều sâu phụ thuộc vào mức độ thẩm thấu hydroxyt sắt trong quá trình phong hoá Tại vùng mỏ Hữu Khánh - Đồi Đao, trong quá
trình khai thác, tuyển lựa phân ra được 4 loại caolin theo hàm lượng Fe,O, như sau:
+ Loại 1 có hàm lượng Fe;O; < 0,5% + Loại 2 có hàm lượng Fe;O; < 0,5 - 0,8%
+ Loại 3 có hàm lượng Fe;O; > 0,8 - 1%, + Loại 4 có hàm lượng Fe;O; > I - 1,5%,
+ Caolin không phân loại có hàm lượng Fc;O; > 1,5%
Trang 35Thành phần hóa học đưới rây 0,21: Al,O;: 16,84 - 37,40%, trung bình 30,69% ; Fe;O;: 0,06 - 1,95%, trung bình 0,79% Loại caolin này có khả năng sử dụng cho các lĩnh vực: - Sdn xuất sứ gốm:
Caolin loại 1, 2, 3, 4 đáp ứng được yêu cầu làm nguyên liệu tạo xương và men cho sứ cách điện, sứ dân dụng và sứ vệ sinh So sánh với chỉ tiêu sử
dụng caolin để sản xuất đồ sứ của các nước thì caolin từ pegmatit hoàn toàn đạt yêu cầu
Caolin loại 1 có hàm lượng Al,O, cao, Fe,O, thap, sir dung 1am sứ điện
cao thế, sứ cao cấp và sứ xuất khẩu - Sản xuất giấy:
Qua kết quả khảo sát, thí nghiệm của để tài “caolin giấy” của tác giả
Lý Bá Tiến đã khẳng định caolin phong hoá từ pegmatit vùng Lào Cai, Yên
Bái, Phú Thọ đều có thể sử dụng làm chất độn cho giấy
Kết quả phân tích caolin vùng Lào Cai (mỏ Sơn Mãn), vùng Yên Bái
(mỏ Tân Thịnh), vùng Phú Thọ (mỏ Ba Bò) theo yêu cầu làm chất độn cho giấy cho thấy caolin Phú Thọ đạt được các tiêu chuẩn Các chỉ tiêu về thành
phần hạt và thành phần hóa học của caolin được nêu trong các bảng I.12 và 1.13 Kết quả phân tích thành phần hạt Bang 1.12 Vùng mỏ Lào Cai (Sơn Mãn) Yên Bái (Tân Thịnh) Phú Thọ (Ba Bò)
Trang 36Kết quả phân tích thành phần hóa học caolin dùng cho giấy Bảng 1.13
Vùng mỏ Lào Cai Yên Bái Phú Thọ
Thành phần Hàm lượng, % Hàm lượng, % Hàm lượng, % ALO, 30,76 34,41 33,06 Fe,0, 0,66 0,46 0,84 SiO, 50,52 48,84 47,55 TiO, 0,19 0,16 0,07 CaO 0,38 0,39 0,33 MgO 0,28 0,09 - 0,23 P,O; 0,03 0 0,03 MnO 0,15 0,09 - SO, 0,11 0,04 0,05 K,O 1,69 2,3 0,4 Na,O 0,18 0,25 3,76 MKN 12,36 12,28 13,43 As*! 0 0 - Pb* 0,001 0,001 - Độ trắng caolin chuẩn bằng BaSO,: Lào Cai (Sơn Mãn), Yên Bái (Trực Bình) là 47% và Phú Thọ (Ba Bò) là 70,5%
- Sản xuất vật liệu chịu lửa:
Để sản xuất vật liệu chịu lửa samot loại ï và IÍ với độ chịu lửa từ 1690 đến 1730°C yêu cầu caolin có: Al;O; > 28%, Fe,0, < 5%, hàm lượng kiểm
thấp Caolin loại 4 và caolin không phân loại có khả năng đáp ứng được yêu cầu sản xuất samot chịu lửa
- Sản xuất đá mài:
Caolin làm chất phối liệu sản xuất chất dính trong công nghiệp sản xuất đá mài Caolin loại I và loại II làm chất dính so với sét trắng Trúc Thôn
sẽ tốt hơn về cường độ chịu kéo, chịu uốn, nhưng vẫn phải nung với nhiệt độ
Trang 37cao hơn từ 20 - 40°C so với sét Trúc Thơn
Ngồi các lĩnh vực sử dụng đã nêu, có thể sử dụng caolin phong hoá từ pecmatit va aplit lam chất độn trong công nghiệp cao su, sơn, giả da, thuốc trừ sâu
b Caolin phong hoá từ magma xâm nhập :
Đối với cácmỏ caolin thuộc kiểu nguồn gốc này, tại mỗi thân quặng có
sự phân đới rõ rệt theo chiều thẳng đứng: đới phong hoá mạnh, đới phong hoá trung bình, đới phong hoá yếu (đới bán phong hoá) Caolin phong hoá từ đá
magma xâm nhập có các đặc điểm chung như sau : - Về thành phần hoá học :
Caolin có thành phần hóa học: Al,O;: 13,6 - 4,98% ; SiO;: 44 - 75% ; Fe,O;: 0,3 - 7,9% Trong đó caolin có thành phần Al;O; < 22% ; EFe;O; > 2%
thường chiếm 1/3 mặt cắt phong hoá - Về thành phần khoáng vật :
Thành phần khoáng vật caolin gém: caolinit, halozit, meta halozit, thạch anh, fenspat, đôi nơi có gipxit
- Về độ thu hồi caolin :
Khả năng thu hồi caolin qua rây 0,21mamm là 40 - 60%, trung bình 30 - 35%
Caolin có độ trắng trung bình < 70% và độ dẻo khoảng 10%
Nhìn chung, caolin phong hoá từ đá magma xâm nhập có khả năng sử dụng cho các lĩnh vực gốm, sứ, gạch chịu lửa và chất độn công nghiệp
Điển hình cho loại hình nguồn gốc này là mỏ Trại Mát Tại mỏ Trại
Mát caolin biến đổi theo từng đới như sau:
- Đới phong hoá mạnh:
+ Caolin lọc qua rây 0,21mm có thành phần hóa học: SiO;: 36,53% ;
Trang 38+ Caolin lọc qua rây 0,2lmm có thành phần hóa học: SiO;: 47-54% ; Fe;O;: 0,5 - 2,5% ; Al,O,: 29 -34 % ; K;O + Na;O: 2-5% ; MKN: 10 - 15%
+ Thành phần khoáng vật caolinit 70-75%, thạch anh 10-15%, Fenspat 5-10%, ít mica và clorit Caolin thường có màu vàng nhạt, trắng phớt xám
- Đối phong hoá yếu :
+ Caolin lọc qua rây 0,21mm có thành phần hóa học: SiO,: 54-65% ; Fe,O:: 0,5 - 1,5% ; Al;O;: 20-29% ; K;O + Na;O: 5-7% ; MKN: 7-10%
+ Thành phần khoáng vật gồm fenspat bột, hydromica, caolimt, ít
thạch anh Caolin thường có dạng bột, dạng cục
Caolin Trại Mát có hàm lượng nhôm cao, hàm lượng : SiO;, Fe;O., TIO; tương đối thấp
Trước đây caolin lọc Trại Mát đã được sử dụng làm đồ sứ, chén, bát, đĩa, sứ cách điện, nguyên liệu chịu lửa loại B
Để xác định hết khả năng sử dụng caolin Trại Mát đã tiến hành lấy mẫu caolin trắng tại moong số 8 để thử nghiệm cho giấy và gạch chịu lửa
samot loại I
* Đối với caolin làm chất độn cho giấy đã gửi đến thí nghiệm tại Viện Công
nghệ Giấy - Xenlulo Kết quả như sau:
+ Caolin có độ trắng 78% Thanh phần hóa học: SiO;: 44,82% ; Ee;O;:
0,79% ; ALO,: 37,70% ; CaO: 0,31% ; MgO: 0,22%; T¡O;: 0,21%; MKN:
12,45%
+ Lượng caolin độn vào giấy 20%
+ Bột giấy được nghiền đến độ nghiền 40°SR và được xeo trên máy xeo rapid với định lượng 70g/cm)
Kết quả thí nghiệm sử dụng caolin độn để sản xuất giấy với giấy đối
chứng được nêu trong bảng I.14 và cho thấy: - Độ bền của giấy có thể chấp nhận được
- Độ trắng tốt, độ bảo lưu caolin của giấy xeo trên máy xeo rapid ở độ
Trang 39Kết quả thí nghiệm các tính chất của giấy độn caolin Trại Mát Bang 1.14 Giấy độn caolin Trại Mát TT Các chỉ số Giấy đối chứng Kết quả Mức độ giảm % 1 | Độ chịu kéo, kgF 4,88 3,63 25,6 2_ | Độ chịu xén,mN 733 470 35,9 3 | Độ chịu gấp, đôi lần 43 8 81,4 4 | D6 chiu buc, k Pa 245 157 36,0
5 | Độ tro của giấy, % 0/71 9,5 -
6 | Độ bảo lưu caolin, % 40,7 -
* Đối với caolin làm vật liệu chịu lửa samot đã gửi thí nghiệm tại Phòng vật liệu chịu lửa của Viện vật liệu xây dựng:
+ Nguyên liệu caolin < 0,2lmm Độ ẩm 8 - 10% Độ dẻo không cao,
đóng bánh (briket) được để đưa vào lò nung
+ Kết quả phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu: SiO,: 41,28%; Fe,O,: 3,33% ; Al,O;: 37,47% ; CaO: 0,49% ; MgO: 0,95% ; TiO,: 0,20%; K,O: 0,8% ; Na,O: 0,25% ; SO,?: vết
+ Mẫu đóng bánh nung ở nhiệt độ 1400 - 1450°C mới tạo ra samot tiêu chuẩn Kết quả thí nghiệm nung samot qua các nhiệt độ được nêu ở bảng
1.15
Phối liệu tạo gạch gồm 55% samot thô cỡ hạt 0,1 - 3mm ; 20% samot
mịn 0,0§mm Phần kết dính dùng 12,5% caolin lọc Trại Mái, 12,5% đất sét
Tân Thành (AI,O;: 20,21% ; MKN: 7 - 8%) Nhiệt độ nung gạch 1420°C lưu
Trang 40Kết quả thí nghiệm nung samot qua các nhiệt độ Bang 1.15 Nhiệt độ nung mẫu (°C) Tính chất mẫu 1400 1420 1450 Độ hút nước, % 16,5 - 17,2 12,01 - 12,4 6,81 - 7,47 Độ xốp biểu kiến, % 32,25 - 34,0 | 28,57-29,25 | 15,54- 16,82 Khối lượng thể tích, g/cm” 1,88 - 1,90 1,92 - 1,98 2,24 - 2,28 D6 co nung, % 10/20 - 11,50 | 12,5 - 13,0 13,7 - 14,5 Kết quả sẵn phẩm gạch sau khi nung Bang 1.16 Chi tiêu kỹ thuật samot Trại Mat San phẩm gạch Naw enor Gach samot Lién Gach samot I X6 GOST 390-83 Hàm lượng Al,O, 39,97 28 - 45 >33 Độ chịu lửa, °C 1750 >1730 >1730 Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng 2 kg/cm?.°C: Bất đầu 1400 > 1400 > 1320 Kết thúc 1550 - - D6 bén nén, N/mm? 34.2 >25 223 Khối lượng thể tích, g/cm! 0,15 2,0 - Độ co nung lại ở 1400°C -0,11 <0,4° <0,5
c Caolin phong hoá từ magma phun trào:
Caolin thường có màu trắng, trắng hồng, hạt rất mịn Độ thu hồi qua
rây 0,21mm từ 50 - 90%, trung bình 70%
Qua rây 0,21mm, caolin có thành phần hóa học: SiO,: 62 - 75%;
Fe,0,: 0,8 - 1,8% ; Al,O,: 15 - 22% ; MgO: 0,10 - 0,29%; T¡O,: 0,03 - 0,11%; K,O: 2,5 - 5,1% ; Na,O: 0,06 - 1,6% ; MKN: 6 - 8% Thành phần