Đặc điểm chất lượng đá carbonat khu vực kim bảng, hà nam và định hướng sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI QUANG THANH ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG ĐÁ CARBONAT KHU VỰC KIM BẢNG, HÀ NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI QUANG THANH ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG ĐÁ CARBONAT KHU VỰC KIM BẢNG, HÀ NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 60520501 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1, PGS.TS NGUYỄN VĂN LÂM 2, TS QUÁCH ĐỨC TÍN Hà Nội, 2013 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Bùi Quang Thanh   MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC BIỂU ĐỒ TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONAT 14 VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CARBONAT 14 1.1.1 Khái niệm đá carbonat 14 Đá vôi 14 Đá hoa 17 Đá dolomit 18 1.1.2 Điều kiện thành tạo quy luật phân bố đá carbonat 18 Điều kiện thành tạo 18 Quy luật phân bố 21 1.1.3 Các lĩnh vực sử dụng đá carbonat Việt Nam Thế giới 22 1.2 YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG ĐÁ CARBONAT Ở VIỆT NAM 23 1.2.1 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất vật liệu kết dính 23 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất xi măng pooc lăng 23 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất vôi 25 1.2.2 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất chất trợ dung cho luyện kim 25 1.2.3 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất hóa chất 27 Sử dụng làm bột nhẹ 27 Sử dụng làm bột nặng 30   1.2.4 Yêu cầu chất lượng đá carbonat làm vật liệu xây dựng thông thường 32 1.2.5 Yêu cầu chất lượng đá carbonat sản xuất đá ốp lát trang trí 33 1.2.6 Yêu cầu chất lượng đá carbonat cho lĩnh vực sử dụng khác 37 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 CHƯƠNG - ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG 42 2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ NHÂN VĂN 42 2.1.1 Vị trí địa lý 42 2.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 42 Địa hình 42 Mạng lưới sông, suối 43 Đặc điểm khí hậu 43 Mạng lưới giao thông 45 2.1.3 Đặc điểm kinh tế nhân văn 45 2.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT 46 2.2.1 Giai đoạn trước năm 1954 46 2.2.2 Giai đoạn sau 1954 47 2.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 48 2.3.1 Địa tầng 48 2.3.2 Kiến tạo 54 Uốn nếp 54 Đứt gãy 54 2.3.3 Khoáng sản 55 Đá carbonat 55 Sét 55 Cát 56   Than bùn 56 CHƯƠNG - ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG 57 VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG 57 3.1 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ 57 3.1.1 Hệ tầng Đồng Giao - Phân hệ tầng (T2 ađg1) 57 3.1.2 Hệ tầng Đồng Giao - Phân hệ tầng (T2ađg2) 58 3.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ ĐÁ CARBONAT NÚI THUNG HÓP LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG 59 3.2.1 Khái quát đặc điểm địa chất mỏ đá carbonat núi Thung Hóp 59 Vị trí địa lý 59 Đặc điểm địa chất mỏ 59 3.2.2 Đặc điểm chất lượng mỏ đá vơi xi măng núi Thung Hóp 60 Thành phần thạch học 60 Tính chất lý 60 Thành phần hóa học 60 Tính chất công nghệ 66 Kết đánh giá trữ lượng mỏ đá vơi xi măng Thung Hóp 72 3.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ ĐÁ CARBONAT NÚI THUNG GẠO LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG THÔNG THƯỜNG 72 3.3.1 Khái quát đặc điểm địa chất mỏ đá carbonat núi Thung Gạo 72 Vị trí địa lý 72 Đặc điểm địa chất 73 3.3.2 Đặc điểm chất lượng đá carbonat núi Thung Gạo 73 Thành phần khoáng vật 73 Thành phần hóa học 73 Tính chất lý 74   Tính chất kỹ thuật 74 3.4 TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN – TRỮ LƯỢNG ĐÁ CARBONAT KHU VỰC KIM BẢNG, HÀ NAM 75 3.5 ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG ĐÁ CARBONAT TRONG PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI 75 3.4.1 Sản xuất xi măng 76 3.4.2 Làm vật liệu xây dựng thông thường 77 3.4.3 Các lĩnh vực sử dụng khác 77 3.6 ĐỊNH HƯỚNG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN 78 3.6.1 Hiện trạng định hướng công nghệ sản xuất xi măng 78 Hiện trạng sản xuất xi măng 78 Định hướng đổi công nghệ sản xuất xi măng 80 3.6.2 Hiện trạng định hướng công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng thông thường 83 Hiện trạng sản xuất vật liệu xây dựng thông thường 83 Định hướng đổi công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng thông thường 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88    DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN   STT 10 Nội dung Bảng 1.1: yêu cầu chất lượng đá carbonat cho sản xuất xi măng (TCVN 2682 : 1999) Bảng 1.2: Tiêu chuẩn đá carbonat dùng cho luyện nhôm Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng bột nhẹ ngành giấy (TCVN 7066 : 2002) Bảng 1.4 tiêu chuẩn loại bột nhẹ công nghiệp cao su (TCVN 7067 : 2002) Bảng 1.5: Yêu cầu chất lượng bột nhẹ dùng sản xuất nhựa PVC (TCVN 6151 : 2002) Bảng 1.6: Yêu cầu chất lượng bột nặng làm chất độn (TCVN 4350 : 1986) Bảng 1.7: tiêu nén dập đá dăm cho xây dựng (TCVN 5642 : 1992) Bảng 1.8: Yêu cầu kích thước đá (TCVN 5642 : 1992) Bảng 1.9: phân loại nhóm đá theo thể tích (TCVN 5642 : 1992) Bảng 1.10: Yêu cầu sức tô điểm đá (TCVN 5642 : 1992) Trang 24 26 28 29 30 31 33 34 34 35 Bảng 1.11: Chỉ tiêu độ mài mòn tang quay đá dăm 11 xây dựng (Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1772 - 35 87) 12 13 Bảng 1.12: quy định độ sai lệch kích thước đá (TCVN 5642 : 1992) Bảng 1.13: Quy định khuyết tật đá ốp lát (TCVN 5642 : 1992) 36 36   14 Bảng 3.1 Tọa độ điểm góc mỏ đá vơi xi măng núi Thung Hóp 59 15 Bảng 3.2 Kết tính thống kê hàm lượngCaO 62 16 Bảng 3.3 Các thông số thống kê hàm lượng CaO 62 17 Bảng 3.4 Kết tính thống kê hàm lượng MgO 63 18 Bảng 3.5 Các thông số thống kê hàm lượng MgO 63 19 Bảng 3.6 Kết tính thống kê hàm lượng CKT 64 20 Bảng 3.7 Các thông số thống kê hàm lượng CKT 64 21 Bảng 3.8 Kết tính thống kê hàm lượng MKN 65 22 Bảng 3.9: Các thông số thống kê hàm lượng MKN 65 23 Bảng 3.10: Thành phần hóa học nguyên liệu tro than 67 24 Bảng 3.11: Hệ số công nghệ thành phần phối liệu trắng 67 25 Bảng 3.12: Kết xác định hàm lượng CaO tự 68 Bảng 3.13: Thành phần hố học phân tích thực tế hệ 26 số đặc trưng mẫu clinker chế tạo lị GAS thí 69 nghiệm 27 28 29 30 Bảng 3.14: Thành phần khống clinker nung lị Gas Bảng 3.15: Kết kiểm tra chất lượng xi măng poóclăng chế tạo phịng thí nghiệm Bảng 3.16: Tiêu hao nguyên, nhiên liệu phụ gia lý thuyết tính trung bình để sản xuất xi măng pclăng PC50 Bảng 3.17 Tọa độ điểm góc mỏ đá vơi xây dựng núi Thung Gạo 69 70 71 72 Bảng 3.18: Bảng so sánh chất lượng đá carbonat phân hệ 31 tầng – hệ tầng Đồng Giao yêu cầu chất lượng đá carbonat cho sản xuất xi măng theo TCVN 2682:1999 76   DANH MỤC BIỂU ĐỒ TRONG LUẬN VĂN STT Nội dung Trang Biểu đồ 3.1: Biểu đồ tần suất xuất mẫu Cao 62 Biểu đồ 3.2: Biểu đồ tần suất xuất mẫu MgO 63 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ tần suất xuất mẫu CKT 64 Biểu đồ 3.4: Biểu đồ tần suất xuất mẫu MKN 65 84   - Xúc bốc, vận chuyển: Có thể sử dụng máy ủi, máy xúc bánh xích bốc đá lên xe vận tải trạm nghiền sàng - Nghiền sàng đá liên hợp: Gồm kẹp hàm, nghiền côn, sàng phân loại đá theo kích cỡ khác Định hướng đổi công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng thơng thường Tuy có tiềm to lớn đá xây dựng nói chung đá ốp lát nói riêng việc khai thác chế biến loại đá xây dựng nước ta thơ sơ lạc hậu, thiếu máy móc cơng nghệ tiên tiến Các doanh nghiệp quy mô nhỏ chủ yếu tiến hành mở vỉa áp dụng hệ thống khai thác khấu theo lớp dốc đứng cắt tầng nhỏ tầng xuyên suốt, khai thác không theo quy trình, gây an tồn cho người phương tiện, phương pháp khai thác chủ yếu khoét sâu vào thân núi tạo kiểu hàm ếch Phương pháp nổ mìn chủ yếu nổ mìn điện tức thời nổ mìn đốt Sử dụng vật liệu nổ cơng nghiệp tái chế, ảnh hưởng đến mơi trường Từ việc tìm hiểu nghiên cứu quy trình cơng nghệ khai thác, chế biến đá xây dựng thông thường số nước giới số doanh nghiệp lớn, tiên tiến nước ta nay, đề xuất số biện pháp cải tiến công nghệ khai thác chế biến đá xây dựng thông thường quy mô công nghiệp nước ta sau: - Tiến hành áp dụng hệ thống khai thác khấu theo lớp vận tải trực tiếp tiến hành mở vỉa đường hào di chuyển thiết bị, áp dụng hệ thống khai thác hỗn hợp, phía khấu theo lớp xiên xúc - gạt chuyển, phía khấu theo lớp vận tải trực tiếp - Khi áp dụng hệ thống khai thác khấu theo lớp vận tải trực tiếp áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai điện vi sai phi điện 85   - Thay việc sử dụng thuốc nổ có ảnh hưởng xấu đến môi trường loại thuốc nổ thân thiện với môi trường như: không sử dụng thuốc nổ TNT tái chế thay thuốc nổ AnFo, - Chủ động đầu tư máy móc thiết bị dây chuyền chế biến đá có tính đồng bộ, suất cao, giảm thiểu sức lao động người 86   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài luận văn: Đặc điểm đá carbonat khu vực Kim Bảng, tỉnh Hà Nam định hướng sử dụng” hoàn thành sở tổng hợp, phân tích tài liệu địa chất khu vực, kết thăm dị tài liệu tác giả khảo sát thực địa lấy mẫu phân tích bổ sung thời gian học tập làm luận văn Từ kết nghiên cứu cho phép đưa số kết luận sau: - Trong vùng nghiên cứu, đá carbonat phân bố hệ tầng Đồng Giao, gồm phân hệ tầng Các trầm tích carbonat có diện lộ lớn kéo dài theo phương Tây Bắc – Đơng Nam Đá có cấu tạo phân lớp trung bình đến dạng khối, màu xám xanh đến xám trắng, thành phần khoáng vật chủ yếu calcit, dolomit… Theo thành phần vật chất, đá carbonat vùng gồm loại đá vơi đá vơi dolomit - Vùng địa lý có điều kiện địa lý tự nhiên, sở hạ tầng thuận lợi tiềm tài nguyên đá carbonat gần tỷ Vì vậy, nguồn nguyên liệu quan trọng cho phát triển ngành công nghiệp, đặc biệt ngành công nghiệp xi măng vật liệu thông thường - Các thành tạo đá carbonat vùng nghiên cứu có đặc điểm địa chất, chất lượng khác nhau; đá carbonat thuộc phân hệ tầng Đồng Giao có chất lượng tốt sử dụng cho lĩnh vực sản xuất xi măng số lĩnh vực khác sản xuất thủy tinh, phụ gia cho luyện kim…Đá carbonat thuộc khu vực khác có chất lượng khơng ổn định chủ yếu sử dụng cho sản xuất vật liệu xây dựng thông thường 87   KIẾN NGHỊ - Việc xác định đá vôi đá vôi dolomit phân hệ tầng tuyệt đối, tiến hành thăm dị cần nghiên cứu làm rõ chất lượng để có hướng sử dụng hợp lý, hiệu - Để phát huy mạnh tiềm sẵn có đá carbonat sử dụng có hiệu nguồn tài nguyên quý giá cần nghiên cứu, đầu tư đổi công nghệ khai thác, chế biến theo hướng công nghiệp xanh 88   TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Phương (2009), Giáo trình “tìm kiếm thăm dị mỏ khống sản rắn”, Nhà xuất Giao thơng Vận tải, Hà Nội Trần Anh Ngoan nnk (1993), Bài giảng “Địa chất mỏ khống cơng nghiệp”, Đại học Mỏ - Địa chất Nguyễn Văn Chữ (1998), Giáo trình “Địa chất khống sản”, Nhà xuất giao thông vận tải Lương Quang Khang (2012), Bài giảng “Phương pháp xử lý thông tin địa chất”, Đại học Mỏ - Địa chất Báo cáo thăm dò đá vơi làm ngun liệu xi măng khu vực Thung Hóp xã Thanh Thủy – Thị trấn Kiện Khê Huyện Thanh Liêm xã Thanh Sơn huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam Các báo cáo thăm dị đá vơi làm vật liệu xây dựng thông thường khu vực Núi Voi, Núi Ba Chão xã Thanh Sơn, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam Báo cáo thăm dị đá vơi làm vật liệu xây dựng thông thường khu vực Núi Thung Gạo xã Tân Sơn, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam Bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 Tờ Ninh Bình Các báo cáo kết thăm dò riêng lẻ doanh nghiệp khai thác đá carbonat địa bàn tỉnh Hà Nam 10 Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Hà Nam đến năm 2020 11 Quy hoạch phát triển vật liệu xây dựng tỉnh Hà Nam đến năm 2020 12 Quy hoạch thăm dò, khai thác sử dụng khoáng sản làm xi măng Việt Nam đến năm 2020   89   PHỤ LỤC PHIẾU MÔ TẢ LÁT MỎNG THẠCH HỌC Đề tài: “Đặc điểm chất lượng đá carbonat khu vực Kim Bảng, Hà Nam định hướng sử dụng” Số hiệu mẫu: Lm1 Tên đá: Đá vôi dolomit Cấu tạo: phân lớp Kiến trúc: vi hạt, tha hình Thành phần khống vật: Khống vật chủ yếu: Khoáng vật Khoáng vật carbonat: 95-98% dolomite+calcite, nicol (+), Trong (dolomite 45%+calcite55%) độ phóng đại 100x Khống vật phụ: silit, sulfur ngồi cịn lẫn vật chất hữu Mơ tả: đá tối mầu, có cấu tạo phân lớp dày, lớp khác màu sắc, kích thước hạt Kiến trúc vi hạt kích thước hạt