Nghiên cứu khả năng thu hồi cát từ đá mạt trong khai thác đá bazan tại công ty TNHH quang long, lương sơn, hòa bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Bình Minh NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI CÁT TỪ ĐÁ MẠT TRONG KHAI THÁC ĐÁ BAZAN TẠI CÔNG TY TNHH QUANG LONG, LƢƠNG SƠN, HỊA BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - Năm 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Bình Minh NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI CÁT TỪ ĐÁ MẠT TRONG KHAI THÁC ĐÁ BAZAN TẠI CÔNG TY TNHH QUANG LONG, LƢƠNG SƠN, HỊA BÌNH Chun ngành: Kỹ thuật mơi trƣờng Mã số: 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Thị Hồng TS Lê Thị Hoàng Oanh Hà Nội - Năm 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn nhận đƣợc quan tâm giúp đỡ từ nhiều đơn vị tổ chức cá nhân Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ môi trƣờng nhƣ thầy cô Khoa Mơi trƣờng tận tình dạy bảo, truyền đạt cho kiến thức tảng suốt thời gian học tập Tôi đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Thị Hồng, TS Lê Thị Hoàng Oanh, PGS.TS Đồng Kim Loan, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn khoa học đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình nghiên cứu khoa học, thực hoàn thành luận văn Tác giả xin cám ơn ủng hộ, hỗ trợ kinh phí tạo điều kiện đƣợc điều tra, khảo sát, lấy thông tin mẫu nghiên cứu từ số sở khai thác chế biến đá xây dựng Lƣơng Sơn-Hịa Bình Dự án Hợp tác song phƣơng Việt-Đức “Quản lý khai thác tài nguyên khống sản tỉnh Hịa Bình - đóng góp cho phát triển bền vững Việt Nam” Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn đến công ty TNHH Quang Long, Phịng thí nghiệm Cơng nghệ Mơi trƣờng, Phịng thí nghiệm Phân tích Mơi trƣờng khoa Mơi trƣờng – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trung tâm Xi măng - Bê tông - Viện Vật liệu Xây dựng tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình nghiên cứu khoa học để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày Tác giả tháng năm 2016 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sơ lƣợc việc khai thác đá bazan công ty TNHH Quang Long, Lƣơng Sơn, Hịa Bình 1.1.1 Mỏ đá bazan Núi Voi 1.1.2 Quy trình cơng nghệ khai thác đá bazan .8 1.2 Các vấn đề môi trƣờng đá mạt mỏ 14 1.2.1 Ảnh hƣởng tới mơi trƣờng đất, nƣớc, khơng khí 14 1.2.2 Các tác động khác .15 1.3 Một số hƣớng tận dụng đá mạt khai thác đá 15 1.3.1 Sử dụng đá mạt làm cốt liệu bê tông gạch không nung 16 1.3.2 Sử dụng đá mạt nông nghiệp .17 1.3.3 Sản xuất cát nhân tạo 18 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 23 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 23 2.2.1.Phƣơng pháp thu thập tƣ liệu .23 2.2.2 Phƣơng pháp điều tra, vấn thực địa 24 2.2.3 Phƣơng pháp khảo sát, lấy mẫu, phân tích mẫu 24 2.2.4 Phƣơng pháp thực nghiệm 24 2.2.5 Phƣơng pháp phân tích xử lý số liệu 34 2.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất .35 2.3.1 Thiết bị, dụng cụ 35 2.3.2 Hóa chất thuốc thử 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết điều tra đánh giá trạng môi trƣờng công ty TNHH Quang Long 37 3.1.1 Sơ lƣợc công tác bảo vệ môi trƣờng công ty TNHH Quang Long 37 3.1.2 Kết quan trắc khơng khí nƣớc khu vực mỏ 38 3.1.3 Hiện trạng tồn lƣu đá mạt 39 3.2 Kết phân tích tiêu lý - hóa đá mạt 41 3.2.1 Thành phần hạt đá mạt 41 3.2.2 Hàm lƣợng sét, clorua phản ứng kiềm-silic đá mạt .42 3.3 Tiềm hiệu suất thu hồi cát từ đá mạt 44 3.3.1 Kết thử cƣờng độ nén vữa tạo từ cát nghiền cát sông 44 3.3.2 Phƣơng án thu hồi cát đánh giá hiệu kinh tế 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 Kết luận: 55 Kiến nghị: .56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CP Cổ phần KTT Kinh tuyến trục LLHD Ký hiệu loại dây sử dụng nổ mìn MC Múi chiếu MMCT Máy móc cơng trình KV6 Khu vực PTN Phịng thí nghiệm TLD Ký hiệu loại dây sử dụng nổ mìn TNHH Trách nhiệm hữu hạn DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Quy trình khai thác đá bazan khu vực Đông Nam Núi Voi Hình 1-2: Quy trình chế biến đá bazan khu vực Đơng Nam Núi Voi 10 Hình 1-3: Dây chuyền chế biến đá .10 Hình 1-4: Lƣu trữ đá mạt mỏ 11 Hình 1-5: Quy trình sản xuất gạch khơng nung có sử dụng đá mạt .16 Hình 1-6: Quy trình sản xuất cát nhân tạo Cơng ty Sơng Đà 22 Hình 2-1: Quy trình phân tích hàm lƣợng sét .26 Hình 2-2: Quy trình phân tích hàm Clorua 27 Hình 2-3: Quy trình thử phản ứng kiềm - silic .31 Hình 2-4: Quy trình chế tạo cát phịng thí nghiệm 32 Hình 3-1: Diễn biến số coliform nƣớc mặt ao lắng 39 Hình 3-2: Sơ đồ công nghệ kèm sản phẩm 40 Hình 3-3: Biểu diễn giản đồ phản ứng kiềm - silic .43 Hình 3-4: Biểu đồ so sánh phát triền cƣờng độ nén vữa 45 Hình 3-5: Biểu đồ lợi nhuậnsau thuế theo giá bán .53 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các tiêu chủ yếu biên giới khai trƣờng Bảng 1-2: Tính chất lý đá bazan Bảng 1-3: Thành phần hóa học đá bazan Bảng 1-4: Trữ lƣợng đá khai thác biên giới khai trƣờng Bảng 1-5: Các tiêu khoan nổ mìn lớp lớp đứng .12 Bảng 1-6: Các thiết bị cơng tác chế biến đá .13 Bảng 3-1:Thành phần hạt đá mạt 1000 g mẫu 41 Bảng 3-2:Thành phần hạt cát nghiền theo TCVN 9205 : 2012 .41 Bảng 3-3:Kết phân tích hàm lƣợng sét, clorua thử phản ứng kiềm-silic đá mạt 42 Bảng 3-4: Kết thử cƣờng độ nén vữa từ cát nghiền cát sơng 44 Bảng 3-5: Tính tốn thành phần hạt cát nhân tạo theo phƣơng án tuyển rửa khác 47 Bảng 3-6:Chi phí sản xuất cát đá phƣơng pháp tuyển 50 Bảng 3-7:Chi phí cho sản xuất cát phƣơng pháp nghiền .51 MỞ ĐẦU Cát loại vật liệu vô quan trọng ngành xây dựng, thành phần thiếu bê tông vữa Loại cát truyền thống đƣợc sử dụng xây dựng cát sông, cát mỏ đƣợc hình thành q trình phong hóa lâu dài loại đá gốc cách tự nhiên Quá trình phát triển kinh tế, bùng nổ dân số kéo theo nhu cầu lớn vật liệu xây dựng nói chung cát xây dựng nói riêng Theo quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 định hƣớng dẫn năm 2030 dự báo nhu cầu cát xây dựng nƣớc 92 triệu m3 năm 2015 130 triệu m3 năm 2020 Trong số liệu tổng cục thống kê đƣa năm 2015, sản lƣợng cát khai thác chƣa đƣợc 52 triệu m3 Điều cho thấy nhu cầu cát xây dựng Việt Nam thiếu cách nghiêm trọng, dẫn đến khai thác cát tràn lan sông suối để lại hậu nghiêm trọng mơi trƣờng nhƣ sạt lở bờ, thay đổi dịng chảy, đào lòng, ảnh hƣởng tới nguồn nƣớc ngầm, đất canh tác, làm ảnh hƣởng đến hệ sinh thái sơng, suối Chính tác động tiêu cực lại thêm việc thắt chặt sách quản lý khai thác cát làm cho nhu cầu tìm kiếm loại vật liệu thay cát tự nhiên trở nên cấp bách Cát nhân tạo hay có tên gọi khác nhƣ cát xay, cát nghiền, cát công nghiệp đƣợc sản xuất từ loại đá đƣợc nghiên cứu chứng minh có khả thay thế, phần hay tồn cát sơng, cát mỏ; chí nhiều trƣờng hợp cịn có ƣu hẳn mặt kinh tế kỹ thuật Đá mạt sản phẩm phụ, thải trình khai thác chế biến đá xây dựng mỏ đá nhƣng mặt thành phần hóa học khống vật khơng khác so với loại đá gốc Năm 2015 sản lƣợng khai thác đá Việt Nam gần 155 triệu m3, lƣợng đá mạt phát sinh hàng năm lên tới hàng chục triệu m3 nguồn sản xuất cát nhân tạo tiềm Hịa Bình tỉnh miền núi thuộc vùng núi phía tây bắc Việt Nam, với nhiều mỏ đá có trữ lƣợng lớn đƣợc đầu tƣ khai thác vật liệu xây dựng, nên có tiềm để sản xuất cát nhân tạo Tuy nhiên tỉnh phải phụ thuộc nhiều vào nguồn cát tự nhiên đƣợc khai thác từ sông Bôi, sông Bƣởi sông Đà Việc đầu tƣ cho sản xuất cát nhân tạo chƣa đƣợc trọng, hệ thống nghiền đá đƣợc đầu tƣ trƣớc thƣờng không ý tới khả sản xuất cát nghiền nên sinh nhiều đá mạt trình sản xuất Vì vậy, việc “Nghiên cứu khả thu hồi cát từ đá mạt khai thác đá bazan Cơng ty TNHH Quang Long, Lƣơng Sơn, Hịa Bình” cần thiết, góp phần bảo vệ mơi trƣờng, giảm tiêu thụ tài nguyên không tái tạo tận thu chất thải Mục tiêu luận văn nhằm: - Thu hồi cát từ đá mạt khai thác đá bazan Công ty TNHH Quang Long nhằm nâng cao hiệu kinh tế giải phóng lƣợng đá mạt - chất thải trình khai thác chế biến đá bazan - tồn đọng mỏ - Nghiên cứu khả thay cát sông cát sản xuất từ đá mạt - Đánh giá hiệu kinh tế việc sản xuất cát từ đá mạt để áp dụng vào thực tế sản xuất Cơng ty Kiến nghị: Đá mạt có hầu hết công trƣờng khai thác gia công đá, chƣa đƣợc sử dụng hợp lý, tốn diện tích để tàng chứa, gây nhiễm mơi trƣờng, sử dụng đƣợc chế tạo cát nhân tạo loại vật liệu xây dựng khác Vì vậy, xin đề xuất số kiến nghị sau: Đối với cơng ty TNHH Quang Long, nhanh chóng nghiên cứu lắp đặt dây chuyền sản xuất cát nhân tạo Đối với sở khai thác gia công đá lắp đặt thêm thiết bị để thu gom tận dụng đá mạt Đối với quan chức tỉnh Hịa Bình cần có sách khuyến khích sản xuất sử dụng cát nhân tạo 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Công ty cổ phần tƣ vấn thiết kế xây dựng Nhân Hịa (2011), Báo cáo đánh giá tác động mơi trường dự án "Đầu tư XDCT khai thác chế biến bazan làm vật liệu xây dựng thông thường khu vực Đơng Nam Núi Voi (KV6) xã Hịa Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hịa Bình", Hịa Bình Cơng ty TNHH Quang Long (2016), Báo cáo kết sản xuất hoạt động mơi trường năm 2014, 2015, Hịa Bình Nguyễn Quang Cung (2004), "Nghiên cứu cát nhân tạo sử dụng cho bê tông vữa xây dựng", Tuyển tập Các cơng trình NCKH cơng nghệ VLXD 1999-2004, NXB Xây dựng 2004, tr.97 Nguyễn Thanh Sang, Trần Lê Thắng (2010), "Nghiên cứu sử dụng đá mạt thải từ mỏ đá làm cốt liệu cho bê tông cát", Kỷ yếu hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ XV Trường đại học Giao thông Vận tải, tr.55-57 5.Phan Văn Tấn (2012), Nghiên cứu sử dụng cát nghiềnthay cát thiên nhiên bê tông ứng dụng cho đập thủy lợi BảnMòng – Sơn La, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Thủy lợi, Hà Nội TCVN 344 : 1986 Cát xây dựng - phương pháp xác định hàm lượng sét TCVN 3121-11 : 2003 Vữa Xây dựng – Phương pháp thử Phần 11: Xác định cường độ uốn nén vữa đóng rắn TCVN 7572-2 : 2006 Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt TCVN 7572-14 : 2006 Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 14: Xác định khả phản ứng kiềm - silic 10 TCVN 7572-15 : 2006 Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 15: Xác định hàm lượng clorua 11 TCVN 8558 : 2010 Phân bón - Phương pháp xác định Clorua hịa tan nước 12 TCVN 9205 : 2012 Cát nghiền cho bê tơng vữa 57 13 UBND xã Hịa Sơn (2015), Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội, quốc phòng – an ninh năm 2015; Phương hướng nhiệm vụ giải pháp phát triển kinh tế - xã hội, quốc phịng an ninh năm 2016,Hịa Bình Tiếng Anh 14 Earle A Ripley, Robert E Redmann (1995), Environmental Effects of Mining, Research funded by the Centre for Resource Studies,Queen's University, Kingston, Ontario, Canada 15 Van Straaten, Peter (2006) Farming with rocks and minerals: challenges and opportunities Anais da Academia Brasileira de Ciências, 78(4), 731747 https://dx.doi.org/10.1590/S0001-37652006000400009 Tài liệu internet 16 Quy Trình Sản Xuất Gạch Bê Tơng Đặc Truy cập tại: http://gachkhongnung567.vn/Product/Danh-muc-san-pham/Gach-ong Khongnung/Quy-trinh-san-xuat-Gach-be-tong-dac/231/227/562.html (20/10/2016) 58 PHẦN PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Thí nghiệm chế tạo cát vữa Bảo dƣỡng vữa VỊ TRÍ QUAN TRẮC TẠI MỎ ĐÁ BAZAN CÔNG TY TNHH QUANG LONG TT I Tọa độ Ký hiệu N Vị trí E Thành phần khơng khí K1 20055'13,8'' 105032'15,0'' Đƣờng giao thông trƣớc vào mỏ K2 20055'27,7'' 105032'11,7'' Đƣờng vào mỏ, chân khai trƣờng K3 20055'12,8'' 105032'12,8''' Khu vực văn phòng K4 20055'13,7'' 105032'12,5'' Khu vực nghiền sàng K5 20055'28,1'' 105032'13,8'' Khu vực khai trƣờng 105032'17,3'' Mẫu nƣớc ao lắng II Thành phần nƣớc mặt NM1 20055'14,2'' III Thành phần nƣớc ngầm NG1 20055'13,8'' 105032'12'' Nguồn: Báo cáo quan trắc môi trường định kỳ Công ty TNHH Quang Long Mẫu nƣớc giếng khoan khu vực nhà điều hành BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ QUAN TRẮC KHƠNG KHÍ TT Ký hiệu K1 K2 K3 K4 K5 QCVN 05/2013 /BTNMT I Ngày lấy mẫu: 18/8/2011 ** Nhiệt độ, (0C) 30,2 32,1 31,9 30,8 - Độ ẩm, (%) 68,3 64,9 65,2 68,1 - Tốc độ gió, m/s 1,62 1,28 1,36 1,16 - Tiếng ồn tức thời (Leq), (dBA) 63 65 61 62 70* Cacbonmonocide (CO), (mg/m3) 7,8 7,4 7,8 8,6 30 Nitrogendiocide (NO2), (mg/m3) 0,078 0,079 0,075 0,074 0,20 Sunfuadiocide (SO2), (mg/m3) 0,088 0,090 0,091 0,086 0,35 Bụi lơ lửng (TSP), (mg/m3) 0,160 0,170 0,168 0,167 0,3 II Ngày lấy mẫu: 13/4/2015 *** Nhiệt độ, (0C) 30,5 30,2 31,0 30,4 30,7 - Độ ẩm, (%) 43,9 41,7 46,6 45,8 48,3 - Tốc độ gió, m/s 0,6 0,6 0,4 1,0 0,6 - Tiếng ồn tức thời (Leq), (dBA) 58,9 62,9 64,8 78,8 73,2 70* Cacbonmonocide (CO), (mg/m3) 2,04 1,94 2,01 2,09 2,07 30 Nitrogendiocide (NO2), (mg/m3) 0,032 0,025 0,029 0,034 0,020 0,20 Sunfuadiocide (SO2), (mg/m3) 0,127 0,121 0,123 0,136 0,119 0,35 Bụi lơ lửng (TSP), (mg/m3) 0,263 0,273 0,352 2,94 1,54 0,3 III Ngày lấy mẫu: 16/9/2015 *** Nhiệt độ, (0C) 29,0 29,1 28,9 28,9 29,2 - Độ ẩm, (%) 79,9 79,0 78,9 79,2 78,9 - Tốc độ gió, m/s 0,7 0,6 0,5 0,6 0,9 - K1 K2 K3 K4 K5 QCVN 05/2013 /BTNMT TT Ký hiệu Tiếng ồn tức thời (Leq), (dBA) 68,2 69,3 69,6 81,2 74,2 70* Cacbonmonocide (CO), (mg/m3) 2,16 1,87 2,35 2,87 2,45 30 Nitrogendiocide (NO2), (mg/m3) 0,041 0,049 0,068 0,065 0,061 0,20 Sunfuadiocide (SO2), (mg/m3) 0,153 0,158 0,182 0,193 0,184 0,35 Bụi lơ lửng (TSP), (mg/m3) 0,246 0,262 0,287 3,18 1,63 0,3 IV Ngày lấy mẫu: 09/3/2016 *** Nhiệt độ, (0C) 28,3 27,5 28,0 28,5 28,6 - Độ ẩm, (%) 78,1 78,9 78,5 78,5 78,1 - Tốc độ gió, m/s 0,4 0,6 0,7 0,4 0,5 - Tiếng ồn tức thời (Leq), (dBA) 53,6 60,6 59,8 75,1 73,6 70* Cacbonmonocide (CO), (mg/m3) 1,97 1,90 2,23 2,13 2,12 30 Nitrogendiocide (NO2), (mg/m3) 0,030 0,023 0,023 0,039 0,029 0,20 Sunfuadiocide (SO2), (mg/m3) 0,025 0,028 0,036 0,032 0,022 0,35 Bụi lơ lửng (TSP), (mg/m3) V Ngày lấy mẫu: 10/9/2016 *** 0,244 0,239 0,376 2,5 1,17 0,3 Nhiệt độ, (0C) 29,2 28,7 27,5 28,6 26,1 - Độ ẩm, (%) 70,6 71,3 76,1 74,8 74,9 - Tốc độ gió, m/s 1,1 1,3 1,7 1,4 1,9 - Tiếng ồn tức thời (Leq), (dBA) 66,8 54,4 68,2 73,8 45,1 70* Cacbonmonocide (CO), (mg/m3) 1,70 1,65 1,45 2,43 1,66 30 Nitrogendiocide (NO2), (mg/m3) 0,027 0,021 0,012 0,036 0,013 0,20 Sunfuadiocide (SO2), (mg/m3) 0,030 0,034 0,021 0,041 0,021 0,35 Bụi lơ lửng (TSP), (mg/m3) 0,169 0,179 0,122 2,75 0,107 0,3 Nguồn: **Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án "Đầu tư XDCT khai thác chế biến bazan làm vật liệu xây dựng thông thường khu vực Đơng Nam Núi Voi (KV6) xã Hịa Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hịa Bình", *** Báo cáo quan trắc môi trường định kỳ Công ty TNHH Quang Long Ghi chú: - ‘ –’: Không quy định - QCVN 05:2013/BTNMT Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc Gia không khí xung quanh (trung bình giờ) - ‘ *’ : QCVN 26:2010/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia tiếng ồn (Khu vực thông thường, từ đến 21 giờ, 70dBA) BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ QUAN NƢỚC MẶT TT 10 Ngày lấy mẫu Ký hiệu pH TSS, (mg/l) COD, (mg/l) BOD5, (mg/l) 13/4/2015 16/9/2015 9/3/2016 10/9/2016 NM1 NM1 NM1 NM1 7,65 25 13,9 7,7 7,20 11 7,32 28 11,2 6,1 7,3 15 9,3 6,1 Hg, (mg/l)