Đặc điểm chất lượng talc khu vực mộc châu (sơn la) đà bắc (hòa bình) và định hướng sử dụng

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỖ TIẾN TÀI ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG TALC KHU VỰC MỘC CHÂU (SƠN LA) – ĐÀ BẮC (HỒ BÌNH) VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG Ngành: Kỹ thuật Địa chất Mã số: 8520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Văn Lâm Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, tháng 10 năm 2018 Học viên thực Đỗ Tiến Tài MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – KHOÁNG SẢN KHU VỰC MỘC CHÂU (SƠN LA) – ĐÀ BẮC (HỒ BÌNH) 1.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.3 Đặc điểm kinh tế - nhân văn, sở hạ tầng .6 1.2 Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất 1.2.1 Giai đoạn trước năm 1954 .9 1.2.2 Giai đoạn sau năm 1954 10 1.3 Đặc điểm địa chất - khoáng sản 11 1.3.1 Địa tầng 11 1.3.2 Magma 16 1.3.3 Kiến tạo 18 1.3.4 Khoáng sản 19 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TALC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Tổng quan khoáng sản talc 22 2.1.1 Khái niệm 22 2.1.2 Các kiểu nguồn gốc talc 25 2.2 Các lĩnh vực sử dụng talc yêu cầu công nghiệp .29 2.2.1 Trong công nghiệp gốm sứ 29 2.2.2 Trong công nghiệp giấy 30 2.2.3 Trong công nghiệp cao su 31 2.2.4 Trong công nghiệp nhựa, sơn 32 2.2.5 Trong dược phẩm, mỹ phẩm 34 2.2.6 Trong nông nghiệp thực phẩm 36 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 37 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG TALC KHU VỰC MỘC CHÂU (SƠN LA) - ĐÀ BẮC (HỒ BÌNH) 39 3.1 Đặc điểm phân bố talc .39 3.1.1 Mỏ talc Tà Phù 39 3.1.2 Điểm talc Thầm Lng, xã Đồn Kết, huyện Đà Bắc, Hịa Bình 41 3.1.3 Điểm talc xóm Ênh, xã Tân Minh, huyện Đà Bắc, Hịa Bình 42 3.1.4 Điểm talc xóm Tát, xã Tân Minh, huyện Đà Bắc, Hồ Bình 43 3.2 Đặc điểm chất lượng talc 46 3.2.1 Đặc điểm thành phần khoáng vật, cấu tạo kiến trúc quặng .46 3.2.2 Đặc điểm thành phần hoá học 48 3.3 Các tính chất kỹ thuật cơng nghệ talc .57 3.3.1 Tính chất lý .57 3.3.2 Thành phần độ hạt, độ trắng 57 3.3.3 Tính chất cơng nghệ talc 58 3.4 Tài nguyên - trữ lượng talc .60 3.4.1 Các tiêu tính tài nguyên trữ lượng talc 60 3.4.2 Phương pháp xác định tài nguyên - trữ lượng 61 3.4.3 Kết đánh giá tài nguyên, trữ lượng 61 CHƯƠNG ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG VÀ CÔNG NGHỆ TUYỂN TALC 63 4.1 Hiện trạng khai thác 63 4.2 Nhu cầu talc ngành công nghiệp giá talc thương phẩm 63 4.2.1 Nhu cầu talc ngành công nghiệp 63 4.2.2 Giá talc thương phẩm 67 4.3 Định hướng sử dụng talc khu vực nghiên cứu .68 4.3.1 Trong công nghệ sản xuất gốm sứ 69 4.3.2 Trong công nghiệp sản xuất giấy 71 4.3.3 Trong công nghiệp sản xuất cao su 72 4.3.4 Trong ngành công nghiệp khác .74 4.4 Định hướng công nghệ chế biến 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc công nghiệp gốm sứ 30 Bảng 2.2 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc sử dụng công nghiệp giấy 31 Bảng 2.3 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc sử dụng công nghiệp cao su 32 Bảng 2.4 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc sử dụng sản xuất sơn 33 Bảng 2.5 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc công nghiệp nhựa 34 Bảng 2.6 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc sử dụng dược, mỹ phẩm 35 Bảng 2.7 Tiêu chuẩn cho talc sử dụng nông nghiệp, thực phẩm 36 Bảng 3.1 Bảng tọa độ khu mỏ Tà Phù 39 Bảng 3.2 Tổng hợp đặc điểm thân quặng talc mỏ Tà Phù 40 Bảng 3.3 Bảng tọa độ điểm talc Thầm Lng, xã Đồn Kết, Đà Bắc 41 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp thân quặng xóm Thầm Lng, xã Đồn Kết 42 Bảng 3.5 Tọa độ diện tích talc xóm Ênh, xã Tân Minh, Đà Bắc 42 Bảng 3.6 Đặc điểm thân quặng talc xóm Ênh 43 Bảng 3.7 Bảng tọa độ diện tích talc xóm Tát, xã Tân Minh, Đà Bắc 44 Bảng 3.8 Đặc điểm thân quặng talc xóm Tát, xã Tân Minh 44 Bảng 3.9 Các điểm talc chưa rõ triển vọng chất lượng talc thấp 45 Bảng 3.10 Đặc trưng thống kê hàm lượng theo tập mẫu TQ.1 mỏ Tà Phù 49 Bảng 3.11 Kết xử lý thống kê hàm lượng SiO2 theo tập mẫu TQ.1 50 Bảng 3.12 Kết xử lý thống kê hàm lượng Al2O3 theo tập mẫu TQ.1 51 Bảng 3.13 Kết xử lý thống kê hàm lượng TFe theo tập mẫu TQ.1 52 Bảng 3.14 Kết xử lý thống kê hàm lượng CaO theo tập mẫu TQ.1 53 Bảng 3.15 Kết xử lý thống kê hàm lượng MgO theo tập mẫu TQ.1 54 Bảng 3.16 Thống kê hàm lượng thay đổi cho toàn khu mỏ Tà Phù 56 Bảng 3.17 Bảng thống kê trung bình thành phần số nguyên tố kèm quặng talc có hại mỏ Tà Phù 56 Bảng 3.18 Tổng hợp thành phần độ hạt talc mỏ Tà Phù 57 Bảng 3.19 Độ trắng talc mỏ Tà Phù 58 Bảng 4.1 Các lĩnh vực sử dụng talc Mỹ (Đơn vị: nghìn tấn) 65 Bảng 4.2 Giá sản phẩm talc thị trường giới 67 Bảng 4.3 Giá sản phẩm talc thị trường Việt Nam 68 Bảng 4.4 So sánh chất lượng quặng talc với tiêu chuẩn talc gốm sứ 70 Bảng 4.5 So sánh chất lượng quặng talc với tiêu chuẩn talc sử dụng công nghiệp giấy 71 Bảng 4.6 So sánh chất lượng quặng talc với tiêu chuẩn talc sử dụng công nghiệp cao su 73 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu talc Hình 1.2 Sơ đồ giao thơng, sơng suối, địa hình, dân cư, hành Hình 1.3 Sơ đồ Địa chất vùng nghiên cứu talc 21 Hình 2.1 Sơ đồ vị trí phân bố điểm, mỏ talc 28 Hình 3.1 Biểu đồ phân bố thống kê hàm lượng SiO2 theo tập mẫu TQ1 50 Hình 3.2 Biểu đồ phân bố thống kê hàm lượng Al2O3 theo tập mẫu TQ1 51 Hình 3.3 Biểu đồ phân bố thống kê hàm lượng TFe theo tập mẫu TQ1 52 Hình 3.4 Biểu đồ phân bố thống kê hàm lượng CaO theo tập mẫu TQ1 53 Hình 4.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ tuyển talc .76 DANH MỤC ẢNH Ảnh 2.1 Cấu trúc tinh thể khoáng vật talc 23 Ảnh 2.2 Talc kính hiển vi điện tử quét (SEM) 23 Ảnh 2.3 Một số quặng talc có màu khác .24 Ảnh 2.4 Học viên khảo sát vết Lộ lấy mẫu - Tân Minh .38 Ảnh 3.1 Talc màu trắng xám nhiễm keo sắt (hr) màu nâu 46 Ảnh 4.1 Hiện trạng khai thác thân quặng III, xóm Tát, xã Tân Minh (Ảnh chụp Đỗ Tiến Tài, 2017) 64 Ảnh 4.2 Hiện trạng khai thác thân quặng VIII, xóm Thầm Lng, xã Đoàn Kết (Ảnh chụp Đỗ Tiến Tài , 2017) .64 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Talc loại khống chất cơng nghiệp chủ yếu khống vật talc cấu tạo nên Talc có cơng thức Mg3[Si4O10][OH]2 Talc nguyên liệu khoáng sử dụng chủ yếu ngành công nghiệp sứ gốm, dược phẩm, giấy, cao su, mỹ phẩm, thuốc trừ sâu… Ở Việt Nam, talc phân bố tập trung tỉnh Phú Thọ, Sơn La, Hồ Bình Kết điều tra địa chất khu vực, tìm kiếm thăm dị xác nhận talc nước ta có hai kiểu nguồn gốc kiểu nhiệt dịch biến đổi dolomit đá giàu carbonat kiểu nhiệt dịch biến đổi thân xâm nhập siêu mafic mafic Trong talc kiểu nhiệt dịch biến đổi dolomit đá giàu carbonat phân bố rộng, chất lượng tốt tiềm lớn Trong năm qua, cơng tác điều tra địa chất, tìm kiếm thăm dò khu vực nghiên cứu phát số mỏ điểm talc có tiềm chất lượng đáp ứng yêu cầu cho ngành công nghiệp Tuy nhiên, việc khai thác, chế biến sử dụng talc khơng bất cập, gây lãng phí tài nguyên ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Do vậy, việc đánh giá cách đầy đủ toàn diện đặc điểm phân bố, chất lượng tiềm talc làm sở định hướng sử dụng cách hợp lý có hiệu để phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu có ý nghĩa to lớn Đề tài: “Đặc điểm chất lượng talc khu vực Mộc Châu (Sơn La) – Đà Bắc (Hồ Bình) định hướng sử dụng” đặt để giải yêu cầu thực tiễn nêu II Mục đích, nhiệm vụ luận văn Mục đích Mục tiêu luận văn làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, chất lượng tính chất cơng nghệ khống sản talc khu vực Mộc Châu, Sơn La Đà Bắc, Hịa Bình, từ đề xuất sử dụng hợp lý kinh tế quốc dân Nhiệm vụ - Làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, hình thái, kích thước, nằm mối quan hệ thân khoáng talc với đá vây quanh - Tổng hợp hệ thống hóa kết đo vẽ đồ địa chất khu vực, kết điều tra đánh giá thăm dò talc khu vực nghiên cứu - Nghiên cứu thành phần khoáng vật, cấu tạo, kiến trúc, thành phần hóa học, đặc tính cơng nghệ quặng talc lĩnh vực sử dụng theo tiêu chuẩn hành - Nghiên cứu, đối sánh chất lượng talc khu vực nghiên cứu với tiêu chuẩn sử dụng talc công nghiệp, làm sở đề xuất định hướng sử dụng talc theo hướng hiệu tiết kiệm III Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: khoáng sản talc phát trình đo vẽ đồ địa chất khu vực cơng tác tìm kiếm, thăm dị giai đoạn khác - Phạm vi nghiên cứu: Trên diện tích khoảng 450 km2 thuộc khu vực Mộc Châu (Sơn La) - Đà Bắc (Hịa Bình) IV Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành mục tiêu nhiệm vụ đề ra, học viên áp dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu - Phương pháp tiệm cận hệ thống kết hợp phương pháp địa chất truyền thống - Áp dụng phương pháp toán xác suất – thống kê 72 Xóm Tát TQ.3A 56,2 26,66 1,12 2,37 TQ.3B 58,47 27,26 0,78 2,67 TQ.7A 53,27 26,93 0,49 3,21 TQ.7B 55,44 26,90 0,38 2,82 TQ.I 53,80 26,24 0,47 4,03 TQ.II 55,78 26,91 0,10 3,36 TQ.IIA - 27,47 0,24 1,86 TQ.III 44,72 20,94 0,24 3,17 TQ.IV 55,71 27,24 0,76 3,63 TQ.V 57,60 26,37 0,15 3,44 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc sử dụng công nghiệp giấy Loại đặc biệt (%) - - ≤0,40 ≤0,20 Loại thứ nhất(%) - - ≤0,6 ≤0,30 Loại đạt tiêu chuẩn (%) - - ≤0,8 ≤0,50 Từ kết trình bày bảng 4.5 cho thấy, talc nguyên khai khu vực nghiên cứu có hàm lượng đạt tiêu chuẩn làm chất độn cho sản xuất giấy, ngoại trừ hàm lượng Fe2O3 thân quặng TQ.2, TQ.3A - mỏ Tà Phù Tuy nhiên, tiêu chuẩn chưa đề cấp đến độ trắng Như vậy, để đáp ứng yêu cầu chất lượng talc thương phẩm cho công nghiệp sản xuất giấy cần phải chế biến để có sản phẩm chất lượng cao 4.3.3 Trong công nghiệp sản xuất cao su Trên thị trường cao su thiên nhiên giới, Việt Nam nước sản xuất lớn thứ năm xuất đứng thứ tư sau Thái Lan, Indonesia Malaysia Với mục tiêu tăng sản lượng cao su thiên nhiên đến 1,2 triệu vào năm 2020, Việt Nam có nhiều triển vọng nâng cao vị Bên cạnh phát triển 73 nguồn nguyên liệu cao su, sản phẩm từ công nghiệp chế biến cao su tăng mạnh năm gần Những sản phẩm cao su chủ yếu Việt Nam săm lốp, linh kiện cao su, đế giày, găng tay, thun, băng tải, ống cao su, cao su y tế, nêm cao su Trong công nghiệp sản xuất cao su, bột talc dùng làm chất phụ gia cho trình chế biến làm chất độn gia cường Cao su bổ sung bột talc tiết kiệm giá thành độ thấm khơng khí khơng thay đổi so với dùng nguyên cao su Bột talc tiết kiệm lượng việc giảm độ nhớt hợp chất cao su làm cho phận đúc ép dễ dàng Trong chất nhồi loại đệm cao su, chúng cung cấp khả kháng nén tốt Để có sở đánh giá khả sử dụng talc vùng công nghiệp sản xuất cao su, học viên tiến hành so sánh chất lượng talc nguyên khai với tiêu chuẩn chất lượng talc thương phẩm cho công nghiệp sản xuất cao su (bảng 4.6) Bảng 4.6 So sánh chất lượng quặng talc với tiêu chuẩn talc sử dụng công nghiệp cao su Khu mỏ, điểm mỏ Tà Phù Xóm Tát Thân quặng Thành phần hóa học thống kê trung bình(%) TQ.1 SiO2 57,92 MgO 27,6 CaO 0,56 Fe2O3 2,24 TQ.2 55,59 27,03 1,49 2,11 TQ.3A 56.2 26,66 1,12 2,37 TQ.3B 58,47 27,26 0,78 2,67 TQ.7A 53,27 26,93 0,49 3,21 TQ.7B 55,44 26,90 0,38 2,82 TQ.I 53,80 26,24 0,47 4,03 TQ.II 55,78 26,91 0,10 3,36 TQ.IIA - 27,47 0,24 1,86 TQ.III 44,72 20,94 0,24 3,17 74 TQ.IV 55,71 27,24 0,76 3,63 TQ.V 57,60 26,37 0,15 3,44 Tiêu chuẩn GB15342-94 cho talc sử dụng công nghiệp cao su Loại đặc biệt (%) - - - ≤ 1,00 Loại thứ nhất(%) - - - ≤ 2,00 Loại đạt tiêu chuẩn (%) - - - ≤ 3,00 Qua kết trình bày bảng 4.6 cho thấy, talc nguyên khai khu vực nghiên cứu có hàm lượng đạt tiêu chuẩn làm phụ gia cho công nghiệp sản xuất cao su, ngoại trừ thân quặng TQ7A – Tà Phù thân quặng TQ.I, TQ.II, TQIII, TQIV, TQ.V – khu xóm Tát có hàm lượng Fe2O3 cao Tuy nhiên, talc nguyên khai chưa qua tuyển lọc hàm lượng tạp chất quặng talc cao Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu chất lượng talc thương phẩm cho công nghiệp sản xuất cao su cần phải chế biến để có sản phẩm chất lượng cao tránh lãng phí tài ngun khống sản 4.3.4 Trong ngành cơng nghiệp khác Ngồi lĩnh vực trên, talc sử dụng rộng rãi lĩnh vực sản xuất sơn, nhựa, thực phẩm, mỹ phẩm, dược, Những lĩnh vực ngày phát triển đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Hàng năm phát triển lĩnh vực có mức tăng trưởng cao Đó dấu hiệu tốt cho ngành cơng nghiệp khai khống chế biến quặng talc Tuy nhiên, việc sử dụng talc ngành công nghiệp sản xuất sơn, nhựa, thực phẩm, mỹ phẩm, dược đòi hỏi yêu cầu khắt khe Do đó, để sử dụng bột talc nhiều lĩnh vực tránh lãng phí tài nguyên khống sản cần sâu nghiên cứu cơng nghệ chế biến để nâng cao chất lượng sản phẩm talc 4.4 Định hướng cơng nghệ chế biến Chế biến khống sản nói chung tuyển khống nói riêng q trình cơng nghệ dựa vào khác tính chất vật lý hóa lý khống 75 vật Trên sở lựa chọn phương pháp tuyển, chế độ làm việc chủng loại thiết bị thích hợp để tách thu hồi hiệu khống vật có ích Việc lựa chọn phương pháp tuyển thích hợp phải dựa thành phần vật chất, đặc điểm mức độ xâm nhiễm khoáng vật Tuy nhiên thực tế, tính chất vật lý độ cứng, độ từ cảm, độ dẫn điện, tính chất bề mặt…của khống vật bị thay đổi yếu tố nhiệt độ, phong hóa, trạng thái bề mặt, thay đồng hình ô mạng…đã ảnh hưởng lớn đến kết tuyển, làm giảm chất lượng sản phẩm, độ lẫn lộn cao, nên trình phân chia tinh quặng riêng rẽ khơng thực vài phương pháp tuyển Với quặng talc, việc sử dụng kết hợp phương pháp tuyển học như: nghiền chọn lọc, tuyển trọng lực, tuyển nổi, tuyển từ tuyển điện để thu hồi tinh quặng riêng rẽ hóa để loại bỏ oxit sắt gây màu tạp chất kim loại nặng tinh quặng đạt chất lượng thương phẩm Quặng talc thường cộng sinh tạp chất phi kim loại như: thạch anh tự do, caolin khoáng alumo silicat khác; khoáng vật chứa sắt, titan, manhê thành phần kim loại độc hại Pb, As, Zn Hg Do đó, để có sản phẩm talc chất lượng cao ổn định theo tiêu chuẩn quôc gia, quốc tế cần phải loại bỏ tạp chất nói Dưới định hướng công nghệ tuyển lọc talc thương phẩm khu vực nghiên cứu - Đối với quặng talc khu vực nghiên cứu, sau phân loại phương pháp thủ công tương tự mỏ talc Tà Phù, loại sản phẩm quặng thô đưa vào tuyển để tạo talc thương phẩm có chất lượng lĩnh vực sử dụng khác Trong điều kiện nay, để tạo talc thương phẩm áp dụng quy trình sản xuất talc theo kết nghiên cứu mẫu công nghệ công ty Cổ phần Khống sản Cơng nghiệp Miền Bắc theo giai đoạn trình bày chương 76 - Trong thời gian tới, để nâng cao chất lượng sản phẩm, sử dụng hiệu nguồn tài nguyên cần nghiên cứu, đầu tư dây truyền công nghệ đại tiên tiến Trên sở tham khảo tài liệu công nghệ chế biến talc nước tiên tiến, học viên cho áp dụng quy trình cơng nghệ Cơng ty Windsor Minerals sản xuất talc Mỹ Sơ đồ quy trình cơng nghệ chế biến talc thương phẩm trình bày hình 4.1 Hình 4.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ tuyển talc 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài luận văn: “Đặc điểm chất lượng talc khu vực Mộc Châu (Sơn La) – Đà Bắc (Hồ Bình) định hướng sử dụng” hoàn thành sở tổng hợp phân tích, đánh giá tài liệu địa chất – khoáng sản khu vực, kết điều tra đánh giá tài liệu tác giả tham gia thực đề án liên quan đến khoáng sản talc khu vực nghiên cứu Liên đoàn Địa chất Tây Bắc thực nhiều năm qua Từ kết nghiên cứu cho phép học viên đưa số kết luận sau: - Trong khu vực nghiên cứu, khống sản talc có thành phần khống vật chủ yếu talc, ngồi cịn có khoáng vật clorit, thạch anh, dolomit, amphibolit, muscovit khống vật khác Các thân quặng talc có dạng mạch, thấu kính vót nhọn đầu thường phình to giữa, chúng có chiều dày từ vài mét đến chục mét, chiều dài tới vài trăm mét - Kết tổng hợp, tính tốn xử lý số liệu đặc trưng cho quặng talc khu vực nghiên cứu cho phép khẳng định: Quặng talc có thành phần khoáng vật đơn giản, hàm lượng khoáng vật talc cao, từ 70 - 90%; khoáng vật clorit, thạch anh … có hàm lượng thấp Thành phần hóa học quặng talc ngun khai dao động khơng lớn, MgO thường