Tiểu luận tìm hiểu về đặc điểm, tính chất, lĩnh vực sử dụng và mỏ diatomit điển hình ở việt nam

Trong các nguồn tài nguyên khoáng sản, diatomit là một trong nhưng nguồn tài nguyênđem lại hiệu quả về mặt kinh tế cao với nhiều lĩnh vực sử dụng như làm vật liệu lọc, vật liệucách nhiệt

MỞ ĐẦU

Hiện nay việc khai thác sử dụng tài nguyên khoáng sản phục vụ cho các hoạt động sốngcủa con người vẫn đang là vấn đề rất quan trọng Tuy nhiên việc khai thác và sử dụng sao chothật thông minh và hợp lý để tiết kiệm được nguồn tài nguyên cho tương lai Để khai thác và sửdụng hiệu quả nguồn tài nguyên cần hiểu và biết được nguồn gốc, sự phân bố trong không gian,đặc diểm thành phần hóa, hàm lượng khoáng sản có ích

Trong các nguồn tài nguyên khoáng sản, diatomit là một trong nhưng nguồn tài nguyênđem lại hiệu quả về mặt kinh tế cao với nhiều lĩnh vực sử dụng như làm vật liệu lọc, vật liệucách nhiệt cách âm, xử lý nước thải, cải tạo đất nông nghiệp Với nhiều ứng dụng của diatomit,

do vậy ngày nay nhu cầu về các sản phẩm từ diatomit là rất cần thiết Nên việc nghiên cứu đểsản xuất ra những sản phẩm từ diatomit là bước đầu để triển khai vào sản xuất quy mô côngnghiệp và bán công nghiệp Từ tính quan trọng và cấp thiết của vấn đề, nhóm chúng em đã điđến việc chọn đề tài tiểu luận “ Tìm hiểu về đặc điểm, tính chất, lĩnh vực sử dụng và mỏ diatomitđiển hình ở Việt Nam ” Để làm rõ hơn về vấn đề này, bài tiểu luận của nhóm chúng em sẽ hệthống lại một số khái niệm; tập trung đi sâu phân tích đặc điểm thành phần, cấu trúc diatomit vàlĩnh vực sử dụng cũng như làm sáng tỏ đặc điểm mỏ diatomit Hòa Lộc Phú Yên

Ngoài phần mở đầu và kết thúc nội dung của bài tiểu luận được kết cấu thành ba phần nhưsau: Phần I: Khái quát chung về đặc điểm thành phần, cấu trúc, nguồn gốc của diatomit Phần II:Lĩnh vực sử dụng và phương pháp xử lý Phần III: Khái quát diatomit ở Việt Nam và mỏ khoángdiatomit Hòa Lộc- Phú Yên Trong phạm vi kiến thức còn hạn chế, bài tiểu luận có thể còn thiếusót, do vậy nhóm chúng em rất mong nhận được những nhận xét và góp ý của cô để bài đượchoàn thiện hơn

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S: TẠ THỊ TOÁN

1 NGUYỄN VĂN THANH

2 VŨ THỊ LÀNH

3 ĐỖ THỊ THÙY LINH

4 BÙI ĐỨC VŨ

5 TRƯƠNG THỊ TUYẾT THU

6 NGUYỄN VĂN CƯỜNG

PHẦN I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC,

NGUỒN GỐC CỦA DIATOMIT

I Khái niệm

Diatomit là một khoáng sản trầm tích với thành phần chính là SiO2.nH2O dưới dạng opan(oxit silic vô định hình), được cấu thành chủ yếu từ khung xương hoặc mảnh vụn vỏ tảoDiatome

II Thành phần, cấu trúc diatomit

Thành phần chính: oxit silic vô định hình

Thành phần hóa : SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO

Thành phần khoáng vật: silic vô định hình (opan) và khoáng vật sét: chủ yếu là kaolinit,montmorilonit, ít hydromica

Ngoài những thành phần chủ yếu trên, trong diatomit còn có lượng nhỏ các khoáng lẫn khác nhưthạch anh, vật liệu tuf ( tro, bọt, thủy tinh núi lửa), cacbonat, mảnh đá bazan

2 Cấu trúc

Diatomit có cấu trúc mạng lưới tinh thể liên tục liên tục vô định hình, trong ô mạng tinh thể có các lỗ xốp vô cùng nhỏ bé cỡ

Hình 1: Mảnh vỏ diatome dưới kính hiển vi điện tử quét

III Đặc điểm của diatomit

Do được tạo nên từ mảnh vụn và khung xương của tảo diatome nên diatomit rất nhẹ vàxốp.Trọng lượng thể tích của đá nguyên cục thường không quá 1 và ở loại đá chất lượng tốt chỉdao động từ 600-700kg/m3, thậm chí 250-300 kg/m3

Màu sắc: trắng, xám vàng, xám trắng đôi khi đen, nâu đen Màu nâu và đen của diatomitliên quan đến sự có mặt của các vật chất hữu cơ phân tán và tàn tích hữu cơ Màu vàng và xámvàng lo do có mặt các oxit sắt tự do, ở một số nơi chúng tạo thành dải song song

Độ bền cơ học của đá diatomit phụ thuộc vào tuổi địa chất thành tạo, mức độ biến chất và hàmlượng vật chất sét chứa trong đá Diatomit Paleogen có độ bền cơ học lớn nhất

Do có cấu trúc tơi xốp, với thành phần chủ yếu là SiO2 nên diatomit có những đặc tính quý giánhư độ dẫn điện, dẫn nhiệt thấp, trơ về mặt hóa học, có diện tích bề mặt lớn, có cấu trúc lỗ rỗngcực nhỏ Những đặc tính này đều liên quan đến thành phần oxit silic vô định hình có độ hoạt tínhcao và kiến trúc vi lỗ rỗng của vỏ tảo silic cấu thành nên đá.

Diatomit trên thị trường thường đạt chất lượng từ:

SiO2 : 80-90% đôi khi lên tới 95%

Al2O3: 2-4%, Fe2O3: 0,5-2%, MKN: 4-6%

Trọng lượng thể tích từ 0,25-0,32-0.64g/cm3 Độ rỗng 80-90%

IV Nguồn gốc thành tạo diatomit

Các thành tạo diatomit được phát hiện trên thế giới có tuổi từ Creta muộn nhưng các mỏdiatomit có giá trị thương phẩm cao chủ yếu có tuổi Miocen, Pliocen

Diatomit thường gặp trong các thành tạo trầm tích gắn liền với hoạt động núi lửa, với cácdòng tro trong các bể trầm tích thông thoáng Diatomit nước ngọt thường thành tạo trong các hồnúi lửa Phần lớn các thành tạo Diatomit trên thế giới có nguồn gốc vũng vịnh, ít gặp hơn là các

mỏ Diatomit nguồn gốc biển

Trong quá trình biến đổi thứ sinh của đá Diatomit thường bị nén ép, giảm độ xốp đôi khi

bị tái kết tinh, các mảnh vỏ tảo có thể bị hòa tan, phá hủy mức độ khác nhau ảnh hưởng tới chấtlượng của khoáng sản

Trên cơ sở nghiên cứu tổng hợp các vỏ Diatomit Liên Xô cũ và thế giới, Distanov I.G (1976)

đề nghị một bảng phân loại thạch học nguồn gốc chung cho các silic trong đó Diatomit đượcphân làm 4 nhóm thạch học nguồn gốc chính sau:

- Diatomit nguồn gốc biển vùng nền

- Diatomit nguồn gốc biển vùng địa máng

- Diatomit nguồn gốc hồ thuộc cảnh quan hậu băng hà

- Diatomit nguồn gốc hồ thuộc cảnh quan núi lửa

Mỗi kiểu nguồn gốc có những kiểu đặc trưng riêng và phân bố ở những vùng lãnh thổ khác nhautrên thế giới:

1 Nguồn gốc vùng biển nền:

Các mỏ dạng này phổ biến ở các nước SNG (Liên Xô cũ) cụ thể là vùng Vonga, cậnUran, Tây Kazacstan với nhiều mỏ nổi tiếng như Inen, Sengilev, Atemav, Irbit, Camilov.Diatomit tạo thành các lớp rất ổn định theo đường phương có độ dày lớn 80-100 m hoặc các thấukính lớn xen giữa các thành tạo cát kết Mỏ nguồn gốc biển có trữ lượng lớn và chất lượng khátốt Ngoài ra còn gặp một số mỏ Diatomit phổ biến trong thành tạo Paleohen thuộc các nướcĐông Âu

2 Nguồn gốc biển cùng địa máng:

Điểm đặc trưng của loại hình này là kích thước thân mỏ nhỏ, bị lẫn nhiều vật liệu sét vàphun trào, có kẹp các lớp tuf và tufit…

Mỏ dạng này rất phổ biên trên thế giới Ở các nước SNG, gặp ở vùng đông núi Karpat,phía tây Predkavkaz, bờ phía đông krum, Sakhalin, Kamchatka, quần đảo Kurin và Komandov

với các mỏ có giá trị công nghiệp Có thể xếp vào dạng này mỏ Diatomit lớn nhất thế giới ở bangClifornia ( mỹ) tuổi Miocen – mỏ Lompok Tập Diatomit ở đây kéo dài dọc theo bờ tây nước Mỹvới độ dày đạt tới 300-400m Các mỏ Diatomit ở nước Mỹ còn gặp cả trong các trầm tíchMiocen bang Orezona, trầm tích Pliocen bang Caligornia ( Durham và nnk, 1965; Faber, 1971).

Các mỏ Diatomit có tuổi Miocen lớn nhất được phát hiện ở Angieri; trong các trầm tíchbiển ven bờ tuổi Miocen – Pleistocen ở Monte – Amiata thuộc Ý; trong các thành tạo Eocen củaĐan Mạch và miền bắc nước Đức, trong các thành tạo flish tuổi Oligocen thượng – Miocen hạvùng Kacpat ( Kotlarczyk, 1955, 1958; Oncyesku, 1960), trong các thanh tạo Miocen thượng ởNewzeland ( Doig, 1961); trong các thành tạo Miocen – pleitocen Nhật Bản ( Ichikawa Waturu

và nnk, 1964; Murai Sandamasa, 1958)

3 Nguồn gốc hồ băng hà:

Nhiều tác giả cho rằng chúng đặc trưng chủ yếu cho các cảnh quan băng hà Một nhómlớn các mỏ công nghiệp được phát hiện ở vùng Kareli và vùng đảo Konsk ( Liên Xô cũ) Nhữngyếu tố thuận lợi thúc đẩy việc giải phóng tích cực silic và lắng đọng chúng trong các hồ baogồm:

 Địa hình tương đối bằng phẳng bị chia cắt nhỏ, có nhiều các vùng trũng và chảo trũngchứa nước

 Phát hiện rộng rãi các đá xâm nhập axit, đá phiến biến chất, đá gneiss và các thànhtạo Moren ( băng thành), v.v…

 Phát triển rộng rãi lớp phủ đầm lầy, rêu có tác dụng như các màng chắn các vật liệulục nguyên

Bùn Diatomit trong các hồ lớn thường lấp đầy các vũng lồi lõm và tích tụ trong các vũngvịnh và cửa song nhỏ Trong các hồ nhỏ chúng tạo thành lớp dày đặc phủ kín đáy hồ, ở vùng ven

bờ các lớp Diatomit thường vẫn được duy trì ngay cả dưới lớp than bùn Độ dày các lớp Diatomitkhông vượt quá 3-5m song chất lượng của nó rất cao ( Mỏ thuộc quần đảo Macsen, Lavozero,Sobachie, Suchie…)

Sự thành tạo bùn Diatomeae gắn liền với các chu ky hậu băng hà và quá trình tích tụ của

nó kéo dài tới tận ngày nay Điều kiện tích tụ bùn Diatomeae tượng tự cũng quan sát thấy ở các

hồ thuộc vùng tây Sibiri, đảo Taimir, Chukhootka Mỏ Diatomit chất lượng thấp gặp ở một sốvùng nước Nga Thành tạo Diatomit và bùn Diatomese còn gặp trong các thành tạo hồ tuổiOligocen- Miocen trong các vùng trũng nằm ở đới khâu giữa bồn trũng Dnheprovo- Donhes vàvùng Donbas, trong các thành tạo hồ Neogen vùng Zabaican ( endrikhovski, Cheremisinova,1970), và trong các thành tạo hồ vũng tây Siberi ( Rubina N.V, 1968)

Trên thế giới, Diatomit hồ lien quan tới cảnh quan băng hà được phát hiện ở Scandinavia,bắc Scotlen, Ailen, Aixolen, đồng bằng miền Bắc nước Đức, Canada, bờ biển Đại Tây Dươngcủa Mỹ

4 Nguồn gốc hồ cảnh quan núi lửa:

Các vỉa Diatomit thường có dạng thấu kính với độ dày khác nhau phân bố giữa các thànhtạo phun trào ( lava bazan, tuf, tufit…) Theo đường phương quan sát thấy Diatomit được thaythế bởi tuf – Diatomit rồi loại sau lại được thay thế bởi tuf tro núi lửa.

Về trữ lượng Diatomit dạng này thua xa nguồn gốc biển song nhiều loại mỏ có chấtlượng cao và được xếp vào những mỏ có chất lượng tốt nhất ở nhiều nơi ( SNG, Mỹ, ĐôngÂu…) Loại hình nguồn gốc này phổ biến ở vùng Viễn Đông, Zakavkaz, Zakarpat thuộc SNG.Những mỏ lớn được phát hiện ở vùng Primore ( mỏ Pionhez), Priamua ( mỏ tuẻnoiar), Gruzia( kasatip), Amenia (Dzradzop, Parbisk)

Những mỏ lớn được tím thấy ở Mỹ, bang Nevada ( mỏ Klark), phía bắc bang Orezena( mỏ Tereboni) nơi mà các tập dày đá Diatomit có trong các thành tạo tuổi Đệ Tam – Pleistocen

bi phủ bởi lava bazan ở nhiều nơi Các mỏ lớn có gặp ở Pháp giữa các thành tạo trầm tích phuntrào Miocen thượng khối Kuapok, trên bán đảo Sililia thuộc Ý, ở Colombia, Đông Áo; trong cácthành tạo Miocen muộn – Pleitocen Nhật Bản ( mỏ Hoto, Hudzo, Iashiki, Kawatami), trong cácthành tạo phun trào mới tuổi Đệ tam vùng trũng Slovakia ( mỏ kuchmen, Borovana, Gaiek…) và

ở Rumania…( Reed, 1958; Bramlette, 1946; Okylo, 1964; Ehvlich, 1966; Gabriel Miroslav,1971; Polak Stanislav, 1971;…)

V Đặc điểm phân bố trữ lượng

Trữ lượng diatomite trên thế giới được US Bureau of Mines dự báo từ năm 1985 vàokhoảng hơn 2 tỉ tấn Diatomite có nhiều nhất ở Mỹ: 250 triệu tấn, kế đến là Trung Quốc: 110triệu tấn Mỹ và Trung Quốc cũng là 2 nước dẫn đầu về sản lượng diatomite, kế đến là ĐanMạch Ở Việt Nam trữ lượng diatomite được dự báo khoảng 165 triệu tấn, nhiều nhất tại Phú

Yên: khoảng 60 triệu tấn, Bảo Lộc: 8,5 triệu tấn Việt Nam là một trong những nước có trữ lượngdiatomit cao Sản lượng diatomit hàng năm của Việt Nam là 10 ngàn tấn.

HìnhHình 2: Thống kê trữ lượng diatomit ở một số nước trên thế giới ( nguồn internet)

PHẦN II: LĨNH VỰC SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ LÝ

1 Lĩnh vực sử dụng

Có lẽ không có một loại khoáng sản nào có nhiều ứng dụng như diatomit Phát hiện diatomit đầutiên bởi J.W Bailey vào năm 1839 ở Bắc Mỹ Năm 1867 Alfred Nobel sáng chế ra thuốc nổ vàdiatomit được ứng dụng đầu tiên trong công nghiệp như là một chất hấp thụ và ổn định chodynamite và nitroglycerine trong vận chuyển, sản xuất thuốc nổ

Năm 1900 một sáng chế Mỹ đầu tiên công bố sử dụng diatomite trong lọc bia, đây là ứng dụngtiên tiến trong thời kỳ này Đến nay, diatomite đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựcnhư:

- Dùng để lọc: làm chất trợ lọc trong sản xuất bia, rượu, nước mía ép, nước quả ép hoặc làmtrong dầu ăn; làm sạch môi trường nuôi thủy sản…

- Làm chất độn: diatomite khá trơ, chịu được lửa, có khả năng hấp thụ lớn nên rất thích hợp đểlàm chất độn trong sản xuất sơn, gia công chất dẻo, cao su, giấy, sản xuất thuốc đánh răng và đúcrăng giả

- Làm vật liệu mài bóng bạc, đánh bóng vỏ xe

- Làm chất hấp thụ: diatomite có thể hấp thụ một lượng chất lỏng lớn gấp ba lần khối lượng của

nó, được dùng làm chất mang cho các loại thuốc trừ sinh vật hại, các chất xúc tác, làm chấtchống đóng vón hay chất hấp thụ mùi hôi thối của phân súc vật nuôi trong nhà

và có tính dẫn nhiệt thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ xốp cao Bên cạnh việc sản xuất các loại gạchnhẹ cách nhiệt chịu nhiệt, diatomit còn được nghiên cứu sử dụng sản xuất các sản phẩm vật liệunhẹ cách âm, cách nhiệt dùng trong xây dựng như gạch block nhẹ, panel nhẹ, các loại vật liệuchống nóng

- Ngoài ra, những chế phẩm sau khi đã loại bỏ tạp chất chủ yếu là sét lẫn trong đó chúng ta đemnung với nhiệt độ cao cho ra những sản phẩm có độ xốp, nhẹ, khả năng hút và giữ nước rất caođược ứng dụng trong chất cải tạo đất, với tác dụng ngậm nước và nhả chậm, người ta đưaDiatomite trộn vào phân bón để tăng khả năng ngậm PNK, khi tưới tiêu Diatomite ngậm chặt

nước và phân bón lại, rồi nhả ra từ từ, giúp cho các dưỡng chất tốt cho đất cây trồng không bị rửatrôi.

Từ những sản phẩm cải tạo môi trường đất, chống sa mạc hoá, giữ nước cho đất, Diatomite cònđược sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp xử lý nước thải, từ nước thải công nghiệpcác nhà máy phải tuân thủ một quy trình sả thải rất nghiêm ngặt, trong đó phải kể đến những nhàmáy có độ sả thải với mức độ độc hại liên quan đến nguồn nước như: Nhà máy lọc hoá dầu, các

lò luyện kim loại nặng, các nhà máy hoá chất

- Các ứng dụng khác: làm phụ gia trong sản xuất xi măng, sản xuất tấm lợp, các chất bọc cách,

mỹ phẩm, chất tẩy rửa, nông nghiệp, làm tinh sạch ADN …

- Tại Institute of Medical Chemistry and Biochemistry, University of Innsbruck, (nước Áo) đãnghiên cứu sử dụng diatomite để làm giảm cholesterol trong máu

2 Phương pháp nghiên cứu và xử lý

-Những phương pháp nghiên cứu diatomit:

+ Đánh giá ngoại quan về màu sắc để nhận xét sơ bộ về đặc điểm của diatomit có lẫn vật chấthữu cơ hay có mặt của oxit sắt hay không

+ Dùng phương pháp phân tích XRD

+ Dùng phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử quét SEM để xác định tính chất lỗ xốp,mật độ phân bố cũng như kích thước lỗ xốp

+ Dùng phương pháp huỳnh quang tia X để xác định thành phần hóa, thành phần khoáng cótrong diatomit.

+ Để định danh cho dao động các nhóm chức trong diatomite nguyên liệu sử dụng phươngpháp tính toán lý thuyết dựa trên lý thuyết DFT (Density Functional Theory) Các mẫu so sánhđược tối ưu và tính tần số dao động bằng phần mềm Gaussian 03-Version D02 [8] bằng phươngpháp tính B3LYP 31G(d,p) Kết quả mô phỏng cấu trúccủa Berker-Lee-Yang-Par với bộ hàm cơ

sở 6 dùng để so sánh dao động của nhóm OH liên kết với Si trong các cấu trúc mẫu và khẳngIR.định cho các khảo sát thực nghiệm FT

+ Phân tích nhiệt vi sai (Diffrential Thermal Analysis-DTA) thực hiện trên máy CETARAM

Để nghiên cứu diatomit cần sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp để kết quả có độ chính xác caonhất

2 Phương pháp xử lý

Cũng như với tất cả các loại khoáng sản khác, trước khi tiến hành xử lý, nâng cao chất lượng,diatomit công việc trước hết phải xác định được chính xác thành phần và hàm lượng các khoángvật, thành phần hóa, thành phần và hàm lượng cấp hạt Tiếp đó cần tiến hành các phương pháptuyển lọc cơ học để thu hồi hàm lượng thực thụ của diatomit trong mẫu quặng Tuyển lọc cơ học

có thể được tiến hành bằng các phương pháp thủy lực, hoặc bằng cyclon khí Tiếp đó tinh quặngdiatomit sẽ được tinh chế bằng phương pháp hóa học, hóa lý nhằm loại bỏ các hợp chất sắt, cácchất hữu cơ Thông thường diatomit sẽ được nung đến nhiệt độ từ 850-900oC với sự có mặt củasoda và NaCl hoặc axit H2SO4, sau đó tinh quặng sẽ được rửa sạch đến độ pH trung hòa Tinh