Secpentine rất quan trọng trong ngành công nghiệp luyện kim, công nghiệp hóa chất nguyên liệu Chúng ta cần phát triển công nghiệp khai thác, chế biến . Tuy nhiên, hoạt động này cũng để lại những hệ lụy về ô nhiễm môi trường, tai nạn lao động, cơ sở hạ tầng giao thông bị hư hỏng. Hầu hết các đơn vị khai thác dưới hình thức tận dụng, công nghệ lạc hậu, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Việc khắc phục ô nhiễm, hoàn trả cảnh quan môi trường tự nhiên sau khi đóng cửa mỏ vẫn chưa được thực hiện nghiêm túc.
LỜI CẢM ƠN Đồ án thực môn công nghệ chất vô cơ, Viện Kĩ thuật Hóa học - trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trước hết, em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn: TS Bùi Thị Vân Anh, người quan tâm trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này, lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ thu hoạch em khó hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo môn bảo tận tình tạo nhiều điều kiện thuận lợi em hoàn thành tốt đồ án Bước đầu vào thực tế, tìm hiểu nguồn gốc, tình hình khai thác sản xuất ứng dụng quặng Secpentine Trong thời gian làm đồ án, hạn chế mặt thời gian kiến thức hạn chế nên không tránh khỏi sai sót, em kính mong thầy cô hướng dẫn thêm để em hoàn thiện kiến thức Hà Nội, 11/2015 MỞ ĐẦU Secpentine tên gọi nhóm gồm khoáng vật silicat lớp sắt magie hydroxit , sử dụng rộng rãi để sản xuất vật liệu chịu lửa làm chất trợ dung cho phân lân nung chảy, cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho trồng, nguyên liệu chế tạo hợp chất magie Secpentine với khoáng sản khác nằm sách ưu tiên Nhà nước tập trung tối đa khai thác chế biến khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp phục vụ cho Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước, phù hợp với quy hoạch phát triển công nghiệp Việt Nam, quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội địa phương, bảo đảm hài hoà lợi ích quốc gia địa phương, phù hợp với yêu cầu củng cố an ninh quốc phòng, bảo vệ công trình văn hoá có giá trị bảo vệ môi trường sinh thái địa bàn có khoáng sản Với nhiều ứng dụng quan trọng với trữ lượng quặng Secpentine Việt Nam xác định dự báo khoảng 37 triệu Secpentine thể vai trò quan trọng ngành công nghiệp, đặc biệt công nghệ vật liệu Qua thời gian tìm hiểu, em xin phép trình bày hiểu biết quặng Secpentine, nguồn gốc, tình hình khai thác sản xuất sản phẩm từ quặng Secpentine I.GIỚI THIỆU CHUNG VẾ QUẶNG SECPENTINE Cấu tạo Secpentin tên gọi nhóm khoáng vật tạo đá phổ biến Nhóm gồm khoáng vật silicat lớp sắt magie hydroxit có công thức hóa học tổng quát (Mg,Fe,Ni,Al,Zn,Mn)3Si2O5[OH]4; chúng chứa lượng nhỏ nguyên tố khác crom, mangan, coban nickel Một hai nguyên tử Si thay Al Fe số trường hợp Một số trường hợp chứa nước vị trí hydroxyl Quặng Secpentinit Trong khoáng vật học địa chất học, nhóm Secpentine gồm 20 dạng biến thể Tùy vào nguyên tố phụ tham gia vào cấu trúc, biến thể lúc dễ nhận dạng Có dạng đồng hình quan trọng Secpentine antigorit, chrysotil and lizardit., thường phân biệt dạng đồng hình ngoại trừ nghiên cứu khoa học phân loại Một số loại Secpentine sử dụng đồ trang sức chạm khắc đá cứng, gọi Teton jade Hệ kết tinh đơn nghiêng Có bề giống da rắn (nên gọi đá xà vân) Theo đặc trưng biến dạng mạng tinh thể chia ba loại khác nhau: tinh thể dạng tấm, loại sợi dài loại hạt nhỏ ẩn tinh đặc sít Sự khác cấu trúc S biến dạng mạng tinh thể Có màu sắc khác nhau: trắng, vàng, xanh cây, xanh tối nâu hàm lượng sắt tỉ lệ sắt Fe+3, Fe+2 có mặt nguyên tố Ni Độ cứng theo thang khoáng vật 2,5 - 5, khối lượng riêng 2,5 - 2,6 g/cm3 Dựa vào hình thái tinh thể người ta phân biệt biến thể S, có hai dạng chính: + antigorit - S dạng + crizotin - asbet - S dạng sợi Nguồn gốc Quặng Secpentine hình thành biến đổi nhiệt dịch đá siêu bazơ Serpentine phổ biến nhiều môi trường, loại đá khoáng sản quan trọng hình thành môi trường đá biến chất( metamorphic environments) * Phân bố Việt Nam Việt Nam có nhiều Secpentine Núi Nưa (Thanh Hoá), Ba Vì (Hà Tây), Làng Hồi (Quảng Nam), vv Đặc biệt, quặng secpentin Nông Cống, Thanh Hóa đánh giá mỏ lớn Đông Nam Á, có trữ lượng hàng tỷ m3, nguồn cung cấp cho nguyên liệu phân lân nung chảy địa bàn nước Trong năm qua, hoạt động khai thác, chế biến tạo việc làm cho nhiều lao động địa phương, đóng góp nguồn thu cho ngân sách Nhà nước, đồng thời tạo điều kiện cho số ngành kinh tế khác phát triển Tuy nhiên, hoạt động để lại hệ lụy ô nhiễm môi trường, sở hạ tầng giao thông bị hư hỏng xe tải vận chuyển tiêu thụ Bên cạnh đó, tình trạng khai thác trái phép số loại khoáng sản diễn số địa phương Mặc dù ngành chức quyền huyện, xã có biện pháp tăng cường công tác quản lý Nhà nước tài nguyên khoáng sản, chưa giải triệt để tồn tại, bất cập; phối hợp quan quản lý Nhà nước quyền địa phương có lúc, có việc thiếu chặt chẽ, hiệu chưa cao Trong nghiên cứu mình, giảng viên Siobhan A (Sasha) Wilson, Viện Trái Đất, Trường Đại học Wilson Monash nêu chứng cho thấy Secpentine, tìm thấy nghiên cứu này, thông thường hình thành trình gọi Secpentine hoá, xuất độ sâu tương đối nông (vài km) bên bề mặt Trái đất – Hoả tinh Secpentine hình thành nước bề mặt thấm vào lòng đất tạo thành nước ngầm, toả nhiệt sâu phản ứng với loại đá giàu magnesium Sự diện Secpentine đưa giả thuyết nước ngầm hoạt động độ sâu lớn 5km bên lớp bề mặt xung quanh miệng núi lửa McLaughlin Nó dấu hiệu cho thấy sống chờ đợi Hoả tinh Ứng dụng Secpentine quan trọng ngành công nghiệp luyện kim, công nghiệp hóa chất nguyên liệu, Secpentine thành phần phân bón tốt Đá Secpentine đẹp thường lựa chọn đá trang trí Đá Secpentine khoáng sản chủ yếu sử dụng ba khía cạnh sau: Các hiệu ứng quang học secpentine sử dụng vật liệu xây dựng trang trí ngọc thô Sử dụng hiệu suất nhiệt độ cao Secpentine sử dụng vật liệu chịu lửa; Sử dụng đặc tính hóa học Secpentine, phát triển ứng dụng hóa học tính chất vật lý, dùng để làm chất trợ dung cho phân lân nung chảy, cung cấp thêm chất dinh dưỡng Mg Si cho trồng, nguyên liệu chế tạo hợp chất magie., vật liệu thông luyện kim, ánh sáng oxit magiê silica xốp, thuốc,… II TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HIỆN NAY Nguồn nguyên liệu 1.1 Thăm dò quặng Secpentine Trữ lượng quặng Secpentine Việt Nam xác định dự báo khoảng 37 triệu tấn; Ở Việt Nam có mỏ Secpentine thăm dò Bãi (Thanh Hóa), Lang Hội (Quảng Nam), Suối Cạn (Sơn La), Thượng Hòa (Yên Bái) Xóm Quýt (Hà Nội) với tổng trữ lượng 41,3 triệu Mỏ Bãi (huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hóa) có trữ lượng khoảng 15 triệu Secpentine khai thác làm nguyên liệu cho nhà máy sản xuất phân lân nung chảy Hàm lượng hóa học Secpentine 32,42 35,54% MgO, 38,96 - 40,82% SiO2, 1,25 - 1,37% Al2O3, 7,41 - 7,46% Fe2O3, 0,4 -1,07% Ni Qua thử nghiệm sản xuất gạch chịu lửa pericla - forsterit từ Secpentine Bãi cho thấy loại quặng thích hợp với yêu cầu sản xuất gạch chịu lửa Secpentine Làng Hội (tỉnh Quảng Nam) hình thành trình biến đổi quặng olivin đá untrabazit Thành phần hóa học điển hình loại Secpentine Làng Hội 33,77 - 34,49% MgO; 4,97 - 5,03% CaO; 35,44 - 36,53% SiO2; 3,45% Al2O3 ước tính tổng trữ lượng khoảng triệu Giai đoạn đến năm 2015 tiến hành dự án thăm dò bổ sung Secpentine Núi Nưa tỉnh Thanh Hoá, Thượng Hà thuộc tỉnh Lào Cai thăm dò mỏ Tế Thắng thuộc tỉnh Thanh Hoá Dự kiến tổng vốn đầu tư cho dự án thăm dò thăm dò bổ sung Secpentine giai đoạn đến năm 2015 khoảng 35 đến 50 tỷ VNĐ; 1.2 Thống kê trữ lượng dự báo tài nguyên quặng Secpentine (Theo tài liệu lưu trữ địa chất) T T Tên mỏ, điểm quặng Bãi Áng (Thanh Hoá) Mức độ nghiên Trữ lượng TNDB (ngàn tấn) A B C1 C2 1.596 2.588 7.717 Tổng cứu TD 3.233 15.134 Tế Thắng (Thanh Hoá) Thượng Hà (Lào Cai) Tất Thắng (Phú Thọ) Tổng cộng A+B+C1 ĐG TD 980 TD 4.213 2.428 6.663 9.091 2.086 13.336 4.739 21.141 219 580 3.901 27.046 18.932 799 19.119 46.165 Chính sách Nhà nước 2.1 Quan điểm phát triển - Phát triển công nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp (Secpentine, barit, grafit, fluorit, bentonit, diatomit talc) phù hợp với quy hoạch phát triển công nghiệp Việt Nam, quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội địa phương, bảo đảm hài hoà lợi ích quốc gia địa phương, phù hợp với yêu cầu củng cố an ninh quốc phòng, bảo vệ công trình văn hoá có giá trị bảo vệ môi trường sinh thái địa bàn có khoáng sản; - Phát triển ngành công nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp ổn định bền vững, với công nghệ tiến bộ, bảo đảm an toàn, có hiệu kinh tế nhằm khai thác sử dụng hợp lý, tiết kiệm nguồn tài nguyên đất nước; - Thực dự án thăm dò để có đủ trữ lượng tin cậy phục vụ cho việc lập thực dự án khai thác chế biến khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp giai đoạn quy hoạch; - Phát triển công nghiệp khai thác chế biến khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp sở lợi tài nguyên, phát huy nội lực chính, nhằm phục vụ trước hết nhu cầu kinh tế, xuất sản phẩm qua chế biến nước không sử dụng hết 2.2 Mục tiêu phát triển - Tập trung thăm dò mỏ khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp (Secpentine, barit, grafit, fluorit, bentonit, diatomit talc) điều tra, đánh giá để đáp ứng đủ trữ lượng tin cậy cho nhu cầu khai thác chế biến giai đoạn quy hoạch; - Đáp ứng đủ nhu cầu nước có phần xuất hợp lý loại khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp (Secpentine, barit, grafit, fluorit, bentonit, diatomit talc) - Thu hồi tối đa tài nguyên khai thác chế biến thông qua việc áp dụng công nghệ tiến Đảm bảo hiệu kinh tế việc khai thác bảo vệ môi trường sinh thái địa bàn họat động khoáng sản; - Đẩy mạnh việc đầu tư đồng sở chế biến sâu loại khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp với công nghệ tiến - Dự kiến sản lượng quặng thương phẩm sau: Chủng loại Secpentine Đơn vị Ngàn Năm Năm 2010 300 2015 500 Năm 2020 Năm 2025 600 600 tấn/năm - Dự báo nhu cầu quặng thương phẩm (đã chế biến) nhóm khoáng chất công nghiệp sau: Chủng loại Đơn vị Năm Năm Năm 2020 Năm 2025 Secpentine 2010 ngàn tấn/năm 300 2015 500 600 600 2.3 Giải pháp, sách tổng thể - Chế biến khoáng sản nhóm khoáng chất công nghiệp (Secpentine, barit, grafit, fluorit, bentonit, diatomit talc) để có sản phẩm, chế phẩm chất lượng cao phục vụ nhu cầu nước có phần hợp lý sản phẩm chế biến sâu để xuất khẩu; - Tăng cường phân cấp quản lý tài nguyên, hoàn thiện quy chế tăng cường đấu thầu hoạt động khoáng sản; thành lập Công ty cổ phần với tham gia tổ chức, cá nhân có kinh nghiệm, lực khai khoáng, có lực tài để đầu tư vào công tác thăm dò, khai thác chế biến sâu khoáng sản - Khuyến khích đa dạng loại hình sở hữu, thu hút nguồn lực nước tham gia phát triển công nghiệp khai thác, chế biến quặng Secpentine, barit, grafit, fluorit, bentonit, diatomit talc theo định hướng ưu tiên doanh nghiệp có lực nước; liên doanh liên kết với nước lĩnh vực chế biến đòi hỏi kỹ thuật, công nghệ cao chế biến diatomit, grafit talc; - Nâng cao trách nhiệm xã hội doanh nghiệp hoạt động khoáng sản Secpentine, barit, grafit, fluorit, bentonit, diatomit talc đóng góp xây dựng sở hạ tầng; Thu hút đào tạo sử dụng lao động địa phương; có biện pháp chủ động bảo vệ môi trường sinh thái tích cực tham gia cải thiện môi trường xã hội Tình hình khai thác 3.1 Khai thác, chế biến quặng Secpentine 10 3.2 Ứng dụng đá Secpentine - Ở Châu Âu dùng làm cối giã đồ đựng thuốc Vì vậy, loại khoáng vật biết đến với tên gọi “Đá hiệu thuốc” - Các nhà thạch học trị liệu ngày cho rằng, Secpentine giúp điều trị chứng đau đầu, chứng ngủ lịm làm xương mau liền - Ở Mông Cổ Secpentine coi hộ phù chống rắn cắn côn trùng đốt Ở Châu Âu dùng làm cối giã đồ đựng thuốc - Ngọc Secpentine có tác dụng đến luân xa vùng tim: tác động đến hệ tim mạch, tế bào tuyến vú, cột sống hai tay; Khơi gợi lòng nhân ái, giúp tạo cởi mở chân thành Và tác dụng đến luân xa vùng đám rối dương: Ảnh hưởng tới gan, lách quan khác hệ tiêu hoá; chi phối cảm xúc trí tưởng tượng - Secpentine chủ yếu sử dụng làm đồ trang sức, chúng dùng để nhái đá cẩm thạch hay Nephrite cấu trúc khối màu chúng tương tự vơi cẩm thạch Nephrite Bê tông cản xạ 33 Phối cảnh Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 4.1 Tổng quan bê tông cản xạ Việt Nam tiến hành xây dựng Nhà máy điện nguyên tử tỉnh Ninh Thuận Nhằm mục đích cung cấp nguyên vật liệu an toàn phóng xạ cho xây dựng nhà máy, nhà khoa học tiến hành thí nghiệm sử dụng số nguyên liệu khoáng chất Việt Nam: barit Phú thọ, serpentin Thanh Hoá làm cốt liệu chế tạo bê tông đặc biệt Hiệu kinh tế bê tông cản xạ chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn sử dụng hợp lý cốt liệu sở tài nguyên khoáng sản sản phẩm, phế thải công nghiệp có sẵn Các thí nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn Việt Nam phòng thí nghiệm bê tông vật liệu xây dựng, viện Nghiên cứu Công nghệ Xây dựng, Bộ xây dựng Kết thí nghiệm chế tạo mẫu bê tông Barit mẫu bê tông serpentin có thông số kỹ thuật: bê tông barit khối lượng riêng 3,2 - 3,6, cường độ nén sau 28 ngày 285 - 332 daN/cm2; bê tông serpentin: khối lượng riêng: 2,56; cường độ nén 227 daN/cm2 34 Một trở ngại lớn chế tạo ứng dụng bê tông cản xạ nguyên liệu chỗ không đáp ứng thông số kỹ thuật cần thiết Sử dụng nguồn nguyên liệu xa địa điểm xây dựng làm tăng đáng kể giá thành bê tông Hiệu kinh tế bê tông cản xạ chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn sử dụng hợp lý cốt liệu sở tài nguyên khoáng sản sản phẩm, phế thải công nghiệp có sẵn Phân tích nguồn tài nguyên nước cho thấy, sở khoáng sản sẵn có hoàn toàn có khả chế tạo bê tông với tính cản xạ đặc biệt Các nghiên cứu tập trung theo hướng sử dụng cốt liệu nặng, cốt liệu chứa nước liên kết phối hợp sử dụng hai loại cốt liệu để chế tạo bê tông siêu bê tông hydrat Nguồn khoáng sản nước ta đa dạng với nhiều chủng loại germatit, magnhetit, cromit, barit, geotit, Secpentine… nguồn nguyên liệu đầy tiềm để chế tạo bê tông cản xạ Ngoài ra, sản phẩm phế thải công nghiệp luyện kim vẩy cán thép, bi thép,… sử dụng chế tạo bê tông siêu nặng Với thời gian có hạn, nghiên cứu tập trung vào việc nghiên cứu chế tạo tính chất bê tông sở cốt liệu barit serpentin nước 4.2 Ứng dụng Bêtông cản xạ (RSC) dùng nhà máy điện hạt nhân, sở y tế để chữa bệnh phóng xạ, sở nghiên cứu hạt nhân, chế tạo thiết bị tàng trữ vận chuyển chất thải phóng xạ Trong hỗn hợp RSC, cốt liệu có khối lượng riêng cao sử dụng để làm giảm tia gamma cốt liệu có khối lượng nguyên tử nhẹ dùng để hút nơtron, tính chất chúng tỷ lệ cấp phối chúng ảnh hưởng tới tính chất cản xạ hỗn hợp Bê tông cản xạ chế tạo có cấu trúc đặc 35 đồng Các cấp phối thiết kế với hệ số dư vữa tối ưu, đảm bảo sử dụng tối đa cốt liệu với khả cản xạ nâng cao Bê tông cản xạ chế tạo có cấu trúc đặc đồng Các cấp phối thiết kế với hệ số dư vữa tối ưu, đảm bảo sử dụng tối đa cốt liệu với khả cản xạ nâng cao Khả cản xạ cấp phối bê tông đánh giá thông qua tiết diện loại trừ nơtron hệ số làm yếu tuyến tính xạ gamma Đây thông số đầu vào cho tính thiết kế bảo vệ cản xạ Các tính toán lý thuyết thực cho thấy khả cản xạ loại bê tông chống phóng xạ chế tạo nâng lên đáng kể so với bê tông thường Cấp phối C1 với cốt liệu barit có hệ số làm yếu tuyến tính xạ gamma cao nhất, thích hợp cho kết cấu bảo vệ chống xạ gamma Cấp phối C5 sở cốt liệu Secpentine có tiết diện loại trừ vĩ mô nơtron lớn nhất, thích hợp cho kết cấu bảo vệ chống xạ nơtron Như vậy, nghiên cứu tiến hành cho phép khẳng định, sở nguồn nguyên liệu nước, chế tạo loại bê tông cản xạ phục vụ cho xây dựng NMĐNT bao gồm bê tông siêu nặng, bê tông hyđrat bê tông cản xạ phối hợp 4.3 Nghiên cứu chế tạo, sản xuất dựa quặng secpentine barit Quặng barit serpentin dùng làm cốt liệu cho bê tông nghiền từ quặng nguyên khai tách cỡ hạt qua sàng thành cốt liệu lớn với kích thước hạt tối đa 20mm cốt liệu nhỏ Phân tích tiêu cốt liệu theo TCVN 1770:1986 TCVN 1771:1987 cho thấy cốt liệu barit serpentin hoàn toàn phù hợp để chế tạo bê tông Xem xét yêu cầu khả chịu lực, đặc điểm công nghệ thi công điều kiện sử dụng bê tông cản xạ, sơ xác định số yêu cầu thiết kế thành phần bê tông cản xạ sau: 36 - Cường độ chịu nén tuổi 28 ngày không nhỏ 200daN/cm2; - Tính công tác: độ sụt côn không nhỏ 3cm; - Khối lượng thể tích (ở 105-1100C) không nhỏ 3000kg/m3 (đối với bê tông siêu nặng); Lượng nước liên kết không nhỏ 10% (đối với bê tông hyđrat) Thiết kế cấp phối thực theo quy trình truyền thống bê tông nặng thông thường Khác biệt chủ yếu nằm việc tính toán, lựa chọn tỷ lệ vật liệu phù hợp yêu cầu lượng nước liên kết khối lượng thể tích Lượng nước liên kết cần thiết xác định thông qua yêu cầu hàm lượng hyđro bê tông theo công thức: N = Wγb/11,1 Trong đó: N: Lượng nước liên kết cần thiết; Wγb: Lượng hyđro yêu cầu tương ứng với khối lượng thể tích bê tông γb Lượng nước liên kết bê tông tính tổng lượng nước liên kết hóa đá xi măng lượng nước liên kết cốt liệu Trong đó, lượng nước liên kết hóa đá xi măng điều kiện thường 1000C tính bằng: NX = (0,15… 0,20)X (Khi sử dụng xi măng thường); Và NX = (0,30… 0,35)X (Khi sử dụng xi măng nhôm) Trong đó: Nx: lượng nước liên kết hóa bê tông X: Lượng dùng xi măng Vật liệu sử dụng cho cấp phối thí nghiệm cốt liệu barit serpentin dùng riêng rẽ phối hợp Trong trường hợp tiến hành tối ưu hóa thành phần cấp phối vật liệu để đạt khối lượng thể tích lớn Đối với bê tông hyđrat, tối ưu hóa thực với lượng nước liên kết điều kiện giữ nguyên lượng dùng xi măng Thiết kế cường độ bê tông tiến hành theo phương trình Bolomei – Skramtaev với hệ số bê tông thường 37 Các cấp phối trình bày bảng 1, tính chất bê tông cản xạ bảng Bảng 1: Thành phần cấp phối bê tông Lượng dùng vật liệu, kg/m3 Phụ Ký hiệu Xi Cốt liệu lớn Cốt liệu nhỏ H2 O măng 330 330 330 330 330 330 siêu dẻo Đá C0 C1 C2 C3 C4 C5 gia Barit 1020 1200 - Serp- enrin 2000 2000 2000 1250 Cát Barit Serp -entine 1100 660 680 670 860 660 - 180 180 180 180 180 180 1,32 1,32 1,32 1,32 1,32 1,32 Bảng 2: Tính chất hỗn hợp bê tông bê tông Ký hiệu cấp phối C0 C1 C2 C3 C4 C5 Tính chất Độ sụt, cm 10 5,5 6,5 3,5 5,0 4,5 Khối lượng Lượng thể tích, nước liên kg/m3 2260 3480 3040 2240 3060 2300 kết, % 14 Cường độ chịu nén, daN/cm2 362 285 331 227 276 253 Độ hút nước, % 3,1 1,4 1,9 2,2 2,1 2,5 Các số liệu thí nghiệm cho thấy cấp phối bê tông có cường độ chịu nén đạt 200daN/cm2 Tốc độ phát triển cường độ cấp phối nhìn chung tương tự bê tông nặng thông thường Sau ngày bê tông đạt khoảng 80% cường độ tuổi 28 ngày 38 Bê tông sử dụng cốt liệu barit có khối lượng thể tích không nhỏ 3000kg/m3 Khi sử dụng phối hợp cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ barit, khối lượng thể tích bê tông đạt tới 3480kg/m3 Để đảm bảo lượng nước liên kết bê tông 10%, cần sử dụng cốt liệu lớn nhỏ serpentin Xác định phương pháp nhiệt dung sai cho thấy lượng nước liên kết bê tông serpentin đạt tới 14% Phân lân Canxi Magie (Phân lân nung chảy) 5.1 Tổng quan phân lân nung chảy Phân lân nung chảy có tên gọi khác: phân lân thủy tinh; phân lân can-xi ma-giê; Fused Calcium Magnesium Phosphate (FMP), Calcium Magnesium Phosphate (CMP) Phân lân nung sản xuất cách nấu chảy hỗn hợp quặng phosphat với serpentin olevin, manhezit… sau làm lạnh đột ngột thu sản phẩm dạng thủy tinh, nên gọi phân lân thủy tinh Phân lân nung chảy hỗn hợp photphat silicat(Ca Mg).Thành phần phân lân nung chảy gồm chủ yếu là: 4(Ca,Mg)O.P2O5 5(Ca,Mg)O.P2O5.SiO2 5.2 Ứng dụng phân lân nung chảy Phân lân nung chảy Là loại phân lân dễ tiêu, trồng sử dụng supe lân Vì có kiềm tính chứa nhiều canxi, magiê nên phân lân nung chảy có khả khử chua cho đất Trong phân có chứa nhiều loại vi lượng 4% sắt, 0,4% mangan, 0,02% đồng, 0,001% molipden, 002% coban Phân lân nung chảy đặc biệt tốt cho loại đất trung tính, chua hiệu supe lân phân lân nung chảy gần Trên loại đất kiềm hiệu supe lân lân nung chảy Trái lại đất chua nhiều (đất chua mặn, đất trũng lầy 39 thụt, đất đồi chua) dùng lân nung chảy lợi supe lân supe lân làm tăng độ chua lân nung chảy làm giảm độ chua Trên đất nghèo chất kiềm, nghèo vi lượng đất bạc màu, đất xám, đất cát nhẹ, đất cát biển, dùng phân lân nung chảy tốt loại phân giàu nguyên tổ dinh dưỡng trung lượng (canxi, magiê) vi lượng Magiê tham gia vào thành phần diệp lục, giúp quang hợp tạo gluxit, tăng tinh bột củ hạt, tăng tỷ lệ đường mía, quả, tăng tỷ lệ hydrocacbon lá, tăng tỷ lệ dầu béo ,tinh dầu cho lấy dầu hương liệu hành tỏi, làm cho dâu dày lá, tằm ăn bệnh, dày kén, tơ dài bền Magiê tăng cường hút lân làm tăng hiệu phân lân 5.3 Sản xuất phân lân nung chảy *Tình hình sản xuất phân lân nung chảy giới nước: - Thực tế nay, nhu cầu sử dụng phân bón sản xuất nông nghiệp quốc gia lớn.Theo số liệu năm 2006-2007, số lượng phân bòn sử dụng ở: Trung Quốc la 48,8 triệu tân, Ấn Độ 22,045 triệu tấn, Mỹ 20,821 triệu tấn, EU 13,86 triệu tân Việt Nam 2,604 triệu tấn.Trong lượng phân lân sử dụng 0,634 đáp ứng 30% nhu cầu sử dụng Hiện có sở sản xuất phân lân nung chảy nước ta Lớn Công ty phân lân nung chảy Văn Điển (Hà Nội) Công ty phân lân Ninh Bình Ngoài có ba nhà máy ba tỉnh Thanh Hóa, Hà Bắc, Vĩnh Phú Nguyên liệu sử dụng, công nghệ sản xuất định hàm lượng lân tổng số mức chuyển hoá phân định chất lượng sản phẩm Sản phẩm hai công ty Phân lân Văn Điển Ninh Bình có tới 15,5-16% P2O5 * Nguyên lý sản xuất phân lân nung chảy: 40 Cơ sở phương pháp dùng nhiệt nung nóng biến lân từ dạng vô định hình ( không hấp thụ , khó tiêu, khó tan ) thành dạng vô định hình mà hấp thụ Căn vào nguyên lý trên: đem phối trộn quặng apatit với chất phụ gia theo tỉ lệ định sau nung lò cao nhiệt độ từ 1400-1500 0C…làm cho hỗn hợp quặng phụ gia hóa lỏng Liệu lỏng lấy làm lạnh đột ngột nước có áp lực cao ( lưu lượng nước gấp 15-20 lần sản phẩm ) nhằm phá vỡ tinh thể quặng chuyển P2O5 quặng thành dạng dễ tan axit yếu (có thể tan 98% axit citric 2% chứa dịch mà tiết ra) thu bán thành phẩm phân lân Quá trình chủ yếu kết hình thành trạng thái thủy tinh vô định hình Ở nhiệt độ 1400-15000C hỗn hợp quặng lò dạng kết tinh bị hóa mềm chảy lỏng linh động, mạng tinh thể bị phá vỡ , sau liệu lỏng làm lạnh đột ngột để chất lỏng không trở trạng thái ban đầu ( tinh thể bền vững ) Ta thu sản phẩm dạng thủy tinh Quá trình tạo phân nung chảy thực chất trình chuyển hóa -Ca3(PO4)2 từ dạng kết tinh thành dạng “ thủy tinh “ Nguyên liệu dùng sản xuất phân lân nung chảy gồm có:quặng apatit đá secpentin Quặng apatit có công thức cấu tạo Ca10F2(PO4)6 Ca5F(P04)3 Trong thành phần dao động gòm có: CaO:43% Quặng Flo apatit có đặc điểm:màu xám,nâu;khối lượng riêng d = 3,18-3,21 g/cm3;tnc = 1400-1559 0C - Đá secpentin có công thức cấu tạo 3MgO.2SiO2.2H2O Ngoài đá secpentin có số nguyên tố vi lượng Ni, Mn, Cu, … Có lợi cho trồng 41 Than sử dụng trinh đốt lò để sản xuat phân lân nung chảy có chất lượng tốt, hàm lượng chất bốc nhỏ, cường độ chịu nhiệt cao, nhiệt lớn Có loại than sử dụng than Antraxit, Cốc * Công nghệ sản xuát phân lân nung chảy Hiện nay,trong nước ta có qui trình công nghệ sản xuất phân lân nung chảy chinh -Công nghệ 1:Là công nghệ đưa từ Trung Quốc sang với việc sử dụng nguyên liệu Quặng Apatit loại I với thành phần P205 28-40%, sử dụng nhiên liệu than Cốc.Kích thước hat nguyên liệu đưa vào lò 25-80mm -Công nghệ 2: Là công nghệ với việc sử dụng nguyên liệu Quặng Apatit loại II với thành phần P205 18-25%, sử dụng nhiên liệu than Antraxit.Kích thước hạt nguyên liệu dưa vào lò 11- 90mm * Qui trình sản xuất phân lân nung chảy chung Sơ đồ nguyên lý sản xuất phân lân nung chảy: 42 5.4.Vấn đề ô nhiễm trinh sản xuất phân lân nung chảy 1.Khí thải - Khí CO, CO2 sinh trình đốt nhiên liệu - Khí H2S, HF sinh trinh đốt nguyên liệu lò cao Các khí độc hại đến môi trường sức khỏe người 43 Để xử lý khí thải, hỗn hợp khí đưa qua tháp phân li bụi, bụi tách ra, khí tiếp tục hấp thụ.Các khí CO2, H2S, HF hấp thụ nhờ có dung dịch sữa vôi lắng xuống bể chứa hấp thụ, khí thải tiếp tục vào tháp tách nước để tách nước trước vào lò đốt CO.Tại lò đốt diễn trình cháy:2CO+O2=CO2 Sau khí thải theo ống khói thải môi trường.Nhiệt độ đốt CO tận dụng để nung gia nhiệt cho không khí cấp vào lò nhờ quạt cao áp, khí nóng khỏi thiết bị có nhiệt độ từ 300-4000C dùng để sấy qua nguyên liệu tăng nhiệt độ nguyên liệu đầu vào vừa làm tăng hiệu suất lò cao, vừa giảm tiêu hao nhiên liệu 2.Chất thải rắn - Chất thải rắn sản xuất phân lân chủ yếu quặng mịn cõ, trung bình phân bón tỉ lệ loại bỏ vào khoảng 0,25-0,35 quặng mịn Quặng mịn sinh trình đập nguyên liệu, sàng nguyên liệu trước đưa vào lò cao để nung lên Trước lượng quặng mịn phải vất bỏ làm cho bãi thải chứa quặng mịn ngày cao núi, vừa gây ô nhiễm môi trường, vừa lãng phí tài nguyên, vừa tăng giá thành sản phẩm.Hiện nay, số nhà máy, điển hình nhà máy Phân lân Vân Điển,có giải pháp tạo chất kết dính vô đóng bánh toàn lượng quặng thải thành nguyên liệu đạt tiêu chuẩn theo kích cỡ nguyên liệu đưa vào lò cao.Quặng mịn quay trở lại sản xuất giúp tận dụng gần 300000 quặng mịn đưa vào sản xuất.Lượng chất thải rắn từ chỗ tồn đọng nhiều năm không kiểm soát được, vơi dần trở thành nguyên liệu phục vụ sản xuất, vừa tiết kiệm tài nguyên, vừa giải ô nhiễm môi trường, vừa hạ giá thành sản phẩm Ngoài lượng chất thải rắn cặn lắng lại sau trình trung hòa khí H2S, HF sữa vôi.Cặn lắng lại CaF2.Cặn xử lý cách đem dùng làm nguyên liệu sản xuất HF , nguyên liệu trình sản xuất gốm sứ 44 3.Nước thải Phát sinh trình : - làm lạnh lò cao - sàng ướt nguyên liệu trước vào lò - bơm nước làm lạnh liệu lỏng - nước trình trung hòa khí thải Phương án xử lý : phải lắp đặt hệ thống thu triệt để nước thải dẫn bể lọc 4.Tiếng ồn Lắp đặt hệ thống giảm tiếng ồn trấn động máy nghiền, máy sàng… Trồng vành đai xanh xung quanh nhà máy vừa giảm tiếng ồn vừa góp phần lọc không khí Ngoài tình trạng chung nông dân việt nam sử dụng phân bón không hợp lí bón nhiều làm lượng phân mà không hấp thụ tồn dư đất lâu trở thành nhân tố gây ô nhiễm, làm biến đổi thành phần đất, cân yếu tố đất Chính đòi hỏi nhà sản xuất người sử dụng phải có ý thức bảo vệ môi trường, sản xuất sử dụng hợp lý KẾT LUẬN Secpentine quan trọng ngành công nghiệp luyện kim, công nghiệp hóa chất nguyên liệu Chúng ta cần phát triển công nghiệp khai thác, chế biến Tuy 45 nhiên, hoạt động để lại hệ lụy ô nhiễm môi trường, tai nạn lao động, sở hạ tầng giao thông bị hư hỏng Hầu hết đơn vị khai thác hình thức tận dụng, công nghệ lạc hậu, gây lãng phí tài nguyên ô nhiễm môi trường Việc khắc phục ô nhiễm, hoàn trả cảnh quan môi trường tự nhiên sau đóng cửa mỏ chưa thực nghiêm túc Về giải pháp khắc phục thời gian tới, cần yêu cầu ngành chức phải thẩm định chặt chẽ đơn vị xin cấp phép khai thác, chế biến khoáng sản; tăng cường phối hợp ngành, địa phương, lực lượng việc giám sát, quản lý tài nguyên môi trường Về tình trạng ô nhiễm môi trường nhà máy, công ty, cần phải đạo công ty bước thay đổi dây chuyền, công nghệ, khắc phục ô nhiễm môi trường, đồng thời tăng cường kiểm tra, giám sát xử lý vi phạm, đặc biệt phát huy vai trò quyền nhân dân địa phương công tác quản lý, bảo vệ tài nguyên môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 Quyết định 6242/QĐ-BCT Phê duyệt Quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng nhóm khoáng chất công nghiệp (Secpentine, barit, grafit, fluorit, bentonit, diatomit talc) đến năm 2015, có xét đến năm 2025, Bộ Công Thương Signs of Life Could be Waiting for Us on Mars, By Siobhan A (Sasha), Wilson Monash University Đề tài “Nghiên cứu giải pháp môi trường, vật liệu, kết cấu công nghệ xây dựng công trình nhà máy điện nguyên tử Việt Nam, GSTS Nguyễn Mạnh Kiểm Đề tài “Công nghệ sản xuất MgO hoạt tính kết khối từ khoáng quặng chứa magiê Việt Nam”, GSTS La Văn Bình Tình hình sử dụng Amiang Việt Nam giải pháp phòng ngừa bệnh Amiang, TS Phạm Văn Hải, Viện nghiên cứu KHKT-BHLĐ Bước đầu nghiên cứu ứng dụng số nguyên liệu khoáng chất công nghiệp (barit, serpentin) làm cốt liệu bê tông đặc biệt (chống phóng xạ) việt Nam, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học Địa chất Hà Nội, 2005 Thông tin từ trang web: thegioidaquy.net; Công thông tin điện tử tỉnh Quảng Ninh http://www.quangninh.gov.vn; Website Tập đoàn Hóa chất Việt Nam http://www.vinachem.com.vn/ 47 ... lượng quặng Secpentine Việt Nam xác định dự báo khoảng 37 triệu Secpentine thể vai trò quan trọng ngành công nghiệp, đặc biệt công nghệ vật liệu Qua thời gian tìm hiểu, em xin phép trình bày hiểu. .. hiểu, em xin phép trình bày hiểu biết quặng Secpentine, nguồn gốc, tình hình khai thác sản xuất sản phẩm từ quặng Secpentine I.GIỚI THIỆU CHUNG VẾ QUẶNG SECPENTINE Cấu tạo Secpentin tên gọi nhóm... thác quặng Secpentine theo quy mô công nghiệp TT Công trình Nguồn cung cấp quặng Khai thác, chế biến mỏ Secpentine Bãi Áng (Thanh Hoá) Xưởng nghiền Secpentine (Thanh Hoá) Khai thác, chế biến mỏ Secpentine