4.3.1. Đặc điểm thạch học, khoáng vật
Theo kết quả khảo sát diện tích dolomit thuộc khu Thạch Bình gồm 02 diện tích. Diện tích thứ nhất chủ yếu là tập dolomit, xuất lộ trên mặt địa hình hiện tại với chiều dài 750 m, rộng 40-230 m, trung bình 120 m; diện tích 0,09 km2 (nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích chứa dolomit của Lƣơng Quang Khang và nnk khoanh định). Diện tích thứ hai là phần diện tích còn lại (mà Lƣơng Quang Khang và nnk khoanh dự kiến là khoáng sản dolomit trên bản đồ) có diện tích 1,4 km2; gồm các lớp dolomit nằm đan xen với các lớp dolomit vôi và vôi dolomit. Việc khai thác dolomit tách riêng khỏi đá dolomit vôi, vôi dolomit là rất khó khăn và hiệu quả kinh tế rất thấp.
Dolomit trong mỏ có màu xám đen, xám tro, cấu tạo nứt nẻ mạnh. Khu có cấu trúc tƣơng đối đơn giản, đƣờng phƣơng của dolomit chủ yếu là đông bắc - tây nam.
Thành phần khoáng vật dolomit khu Thạch Bình, huyện Nho Quan cũng tƣơng tự nhƣ các khu vực Đông Sơn, huyện Tam Điệp và một số vùng của vùng Ninh Bình, gồm khoáng vật dolomit, calcit và phi carbonat.
4.3.2. Đặc điểm hóa học
Bảng 9. Tổng hợp kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của đá dolomit khu Thạch Bình
Hàm lượng thành phần chính (%) CaO MgO MKN HO
Hàm lƣợng trung bình 30,18 20,39 46,67 0,48
Phƣơng sai 3,33 2,83 0,07 0,03
Hệ số biến thiên V (%) 6,05 8,24 0,57 37,88
Tổng số mẫu nghiên cứu 35 35 35 35
Min 28,56 13,94 46,08 0,23
Max 37,94 21,80 46,86 0,89
Từ các kết quả tính toán trong Bảng 9rút ra một số nhận xét sau: Hàm lƣợng CaO dao động từ 28,56 % đến 37,94 %, trung bình 30,18 %. Hệ số biến thiên Vc = 6,05%. Hàm lƣợng biến đổi thuộc loại rất đồng đều. Hàm lƣợng MgO dao động từ
43
13,94 % đến 21,80 %, trung bình 20,39 %. Hệ số biến thiên Vc = 8,24 %. Hàm lƣợng biến đổi thuộc loại rất đồng đều và tập trung chủ yếu trong khoảng từ 18,93 % đến 21,26 %. Hàm lƣợng HO dao động từ 0,23 % đến 0,89 %, trung bình 0,48 %. Hệ số biến thiên Vc = 37,88 %. Hàm lƣợng biến đổi thuộc loại tƣơng đối đồng đều. Hàm lƣợng MKN dao động từ 46,08 % đến 46,86 %, trung bình 46,67 %. Hệ số biến thiên Vc = 0,57 %. Hàm lƣợng biến đổi thuộc loại rất đồng đều.
Phân tích hóa cơ bản: thành phần (%) CaO; 30,57 - 31,65; MgO: 20,62 - 21,44; Al2O3: 0,06 - 0,57; Fe2O3 0,04 - 0,19; P: 0,002 - 0,136; S: 0,005 -0,026; MKN: 43,57 - 44,85.
4.3.3. Đặc điểm cơ lý
Đá vôi dolomit khu vực này có dung trọng tự nhiên 2,647-2,683 g/cm3
; cƣờng độ kháng nén khô 379 - 987 KG/cm2, cƣờng độ kháng kéo khô 65 - 117 KG/cm2, lực dính kết 80 KG/cm2
.
4.3.4. Định hướng lĩnh vực sử dụng
Yêu cầu về dolomit trong công nghiệp thuỷ tinh chứa không dƣới 19% MgO, 29% CaO, ≤ 0,5% Al2O3, 4% cặn không tan. Riêng Fe2O3 thì ≤ 0,05% đối với thuỷ tinh đồ đựng, 0,3% đối với thuỷ tinh dân dụng và thuỷ tinh nửa trắng, không hạn chế với thuỷ tinh chai lọ sẫm màu. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6926:2001, dolomit dùng trong sản xuất thuỷ tinh xây dựng gồm 2 dạng: dolomit cục (ĐC) và dolomit bột (ĐB) mỗi dạng đƣợc phân ra hai loại là ĐC-1, ĐC-2, và ĐB-1, ĐB-2. Các chỉ tiêu kỹ thuật đƣợc nêu trong Bảng 10.
Bảng 10. Chỉ tiêu kỹ thuật của dolomit trong sản xuất thuỷ tinh
Tên các chỉ tiêu Loại dolomit
ĐC - 1 ĐC - 2 ĐB - 1 ĐB – 2
1. Hàm lƣợng magie oxyt (MgO) % , 19 19 17
2. Hàm lƣợng canxi oxyt (CaO) % , 32 32 34
3. Hàm lƣợng sắt oxyt (Fe2O3) % , 0,15 0,2 0,3 4. Độ ẩm % , - 0,5 5. Kích thƣớc - Dạng cục, lớn hơn 150 mm - - - Lƣợng lọt qua sàng 10mm, % , 10 - - Lƣợng còn lại trên sàng 1mm,% , - 5 - Lƣợng lọt qua sàng 0,1mm % , - 10
44
+ Với chỉ tiêu kỹ thuật của dolomit trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh (Bảng 10), so sánh với Bảng 9 cho thấy khu vực này chất lƣợng dolomit đáp ứng yêu cầu công nghiệp thủy tinh.
+ Có thể sử dụng trong lĩnh vực sứ gốm, vật liệu chịu lửa và trong lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng (xem ứng dụng dolomit mục 2.2.1 Ứng dụng dolomit trong công nghiệp và 2.2.4 Ứng dụng của dolomit trong xử lý môi trƣờng)
+ Có thể sử dụng để sản xuất các loại: nguyên liệu hoá chất gồm công nghiệp hoá chất, dƣợc liệu, muối cromonatri, dolomit ăn da.
Như vậy các kết quả nêu trên cho thấy dolomit Thạch Bình thuộc loại dolomit có chất lượng tốt. Theo tiêu chuẩn nêu trong Bảng 11, dolomit trong mỏ đáp ứng yêu cầu các loại dolomit dùng trong các lĩnh vực sản xuất vật liệu chịu lửa dolomi, gốm sứ, thuỷ tinh, công nghiệp hóa chất, muối cromnatri, dolomit ăn da và xử lý môi trường nước nuôi tôm, cá.
4.4. Khu Phú Long - Kỳ Phú, huyện Nho Quan
4.4.1. Đặc điểm thạch học, khoáng vật
Đá vôi dolomit có màu xám sáng, xám đen, cấu tạo phân lớp trung bình đến dày, kiến trúc hạt nhỏ đến vừa. Thành phần khoáng vật gồm calcit từ 45 - 55%, dolomit: 40 - 45%, ít khoáng vật phi carbonat nhƣ clorit, geothit.
4.4.2. Đặc điểm hóa học
Bảng 11. Tổng hợp kết quả xử lý thống kê hàm lượng các thành phần chính của dolomit khu Phú Long - Kỳ Phú - Nho Quan
Hàm lượng thành phần chính % CaO MgO MKN HO
Hàm lƣợng trung bình 30,72 19,78 46,63 0,67
Phƣơng sai 1,24 1,28 0,01 0,29
Hệ số biến thiên V (%) 3,62 5,71 0,26 80,2
Tổng số mẫu nghiên cứu 20 20 20 20
Min 28,70 17,38 46,41 0,12
Max 33,65 21,47 46,72 1,79
Từ các kết quả tính toán trong Bảng có thể rút ra nhận xét: Hàm lƣợng CaO thay đổi từ 28,70% đến 33,65%, trung bình 30,72%, thuộc loại hàm lƣợng rất đồng đều. Hàm lƣợng MgO thay đổi từ 17,38% đến 21,47%, trung bình 19,78%, thuộc loại hàm lƣợng rất đồng đều. Hàm lƣợng MKN dao động từ 46,41% đến 46,72%,
45
trung bình 46,63%, thuộc loại hàm lƣợng rất đồng đều. Hàm lƣợng HO dao động từ 0,12% đến 1,79%, trung bình 0,67%, thuộc loại hàm lƣợng tƣơng đối đồng đều.
Bảng 12. Tổng hợp kết quả xử lý phân tích hóa cơ bản thành phần hóa học của dolomit khu Phú Long - Kỳ Phú, huyện Nho Quan
Chỉ tiêu phân tích Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình Quân phƣơng sai Hệ số biến thiên MKN 44,52 45,03 44,78 0,132 0,295 CaO 38,12 40,12 39,29 0,584 1,485 MgO 11,84 13,54 12,49 0,455 3,644 Chất không tan 1,22 2,02 1,60 0,232 14,45 Fe2O3 0,014 0,128 0,03 0,0273 88,2432 Al2O3 0,011 0,081 0,034 0,022 62,960 SO3 0,029 0,051 0,038 0,007 17,332 MnO 0,006 0,01 0,008 0,001 15,569 K2O 0,0203 0,189 0,075 0,050 67,066 Na2O 0,015 0,034 0,026 0,006 22,718
Từ kết quả trong Bảng 12 cho ta thấy hàm lƣợng CaO dao động trong khoảng (%) 38,12 - 40,10, trung bình 39,29, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều với hệ số biến thiên Vc = 1,49%. Hàm lƣợng MgO dao động trong khoảng 11,84% - 19,87%; trung bình 15,86%, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều với hệ số biến thiên Vc = 3,644%. Hàm lƣợng MKN dao động 44,52- 45,03%; trung bình 44,78%, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều với hệ số biến thiên Vc = 0,295%. Hàm lƣợng chất không tan dao động 1,22 - 2,02%; trung bình 1,60%, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều với hệ số biến thiên Vc = 14,45%. Hàm lƣợng Fe2O3 dao động từ 0,014% đến 0,128%; trung bình 0,03%, mức độ biến đổi thuộc loại không đồng đều với hệ số biến thiên Vc = 88,243%. Hàm lƣợng Al2O3 dao động trong khoảng 0,011% - 0,081%; trung bình 0,034%, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều với Vc = 62,960%. Hàm lƣợng SO3 dao động trong khoảng 0,029 - 0,051%; trung bình 0,038%, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều với Vc = 17,332%. Hàm lƣợng MnO dao động trong khoảng 0,006-0,01%; trung bình 0,008%, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều Vc = 15,569%. Hàm lƣợng K2O dao động trong khoảng 0,0203% - 0,189%; trung bình 0,075%, mức độ biến đổi đồng đều với Vc = 67,066%. Hàm lƣợng Na2O dao động trong khoảng 0,015 – 0,034%; trung bình 0,026%, mức độ biến đổi thuộc loại đồng đều với Vc = 22,718%.
46
Nhìn chung đặc điểm chất lƣợng dolomit khu Phú Long - Kỳ Phú không đồng đều, có chỗ dolomit tập trung với hàm lƣợng cao có chỗ xen kẹp các tập đá vôi dolomit với hàm lƣợng dolomit thấp.
4.4.3. Đặc điểm cơ lý
Bảng 13. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý dolomit khu Phú Long - Kỳ Phú, huyện Nho Quan
(Mai Trọng Tú và nnk, 2014)
Chỉ tiêu phân tích Ký hiệu Đơn vị Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình Kích thƣớc mẫu a cm 4,9 5,3 5,1 b cm 4,9 5,4 5,2 H cm 4,9 5,4 5,1 Độ ẩm W (%) 0,14 0,35 0,23 Dung trọng tự nhiên g g/cm3 2,64 2,68 2,66 Dung trọng khô gd g/cm3 2,64 2,67 2,65 Tỷ trọng gs g/cm3 2,69 2,71 2,70 Nén mẫu tải trọng tự nhiên
Tải trọng phá hủy P daN 7.562 13.729 10.487
Cƣờng độ nén sn daN/cm2 401 665 517.5
Nén mẫu tải trọng bão hòa
Tải trọng phá hủy P daN 6.017 12.801 9.283
Cƣờng độ nén sn daN/cm2 319 630 459 Cƣờng độ kháng cắt (c) daN/cm2 98 139 120 (j) độ 0 0 0 Hệ số hóa mềm 0,8 0,95 0,88
Từ kết quả trong Bảng 13 cho thấy dolomit khu Phú Long - Kỳ Phú có dung trọng tự nhiên dao động trong khoảng 2,62 - 2,69, trung bình 2,66. Dung trọng khô dao động trong khoảng 2,61 - 2,69, trung bình 2,65. Tỷ trọng dao động trong khoảng 2,69 - 2,72, trung bình 2,71. Đá có cƣờng độ kháng nén bão hòa tƣơng đối cao, trong khoảng 325 - 641, trung bình 479,5; cƣờng độ kháng cắt bão hòa trong khoảng 98 - 139 daN/cm2
, trung bình 120 daN/cm2.
Các kết quả phân tích các chỉ tiêu cơ lý trên cho thấy các chỉ tiêu cơ lý khu Phú Long - Kỳ Phú có giá trị kháng nén, kháng cắt cao, tải trọng phá hủy lớn, dung trọng tự nhiên và dung trọng khô khá cao, chứng tỏ dolomit có chỉ tiêu cơ lý và chất lƣợng khá tốt, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của các ngành kinh tế quốc dân.
47
4.4.4. Định hướng lĩnh vực sử dụng
Qua bảng kết quả phân tích dolomit Phú Long - Kỳ Phú, huyện Nho Quan so với chỉ tiêu yêu cầu thành phần dolomit dùng dolomit thiêu kết, luyện kim đen, sản xuất magie kim loại, sản xuất thủy tinh, hóa chất và dƣợc liệu, muối cromonatri, phân đạm... đều không đủ điều kiện (đối sánh với các chỉ tiêu ở các Bảng 6, bảng 12 và bảng 13). Có thể thấy rằng, dolomit Phú Long - Kỳ Phú đáp ứng yêu cầu cho chế biến và sản xuất vật liệu xây dựng thông thƣờng và có thể sử dụng vào một số lĩnh vực khác nếu tiến hành tuyển để nâng cao hàm lƣợng MgO.
4.5. Sơ lƣợc hiện trạng khai thác sử dụng và đặc điểm chất lƣợng dolomit tỉnh Ninh Bình
4.5.1. Hiện trạng khai thác sử dụng dolomit tỉnh Ninh Bình
Theo các kết quả nêu trên về thành phần thạch học, khoáng vật, hóa học dolomit tại các khu vực trong tỉnh thì dolomit ở Ninh Bình có đặc điểm chất lƣợng, đặc tính kỹ thuật tƣơng đối tốt, quy mô mỏ khá lớn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật để sử dụng cho các ngành khác nhau phục vụ và thúc đẩy phát triển kinh tế của tỉnh nhà và các tỉnh khác cũng nhƣ xuất khẩu nƣớc ngoài. Tuy nhiên, tại thời điểm hiện tại trình độ kỹ thuật công nghệ chế biến đá dolomit còn thấp, nền kinh tế của tỉnh Ninh Bình chƣa phát triển mạnh, sản xuất và chế biến dolomit chƣa đƣợc quan tâm và đầu tƣ đúng mức nên trong những năm tới đá dolomit tỉnh Ninh Bình vẫn chỉ chủ yếu sử dụng cho lĩnh vực luyện kim, sản xuất thuỷ tinh, sử dụng trong xử lý môi trƣờng làm ổn định độ pH của môi trƣờng nƣớc trong các đầm hồ nuôi tôm, làm sạch nƣớc sinh hoạt, nƣớc thải công nghiệp và sản xuất vật liệu xây dựng. Đây là các lĩnh vực có khả năng sử dụng dolomit nhiều hơn cả.
Nguồn nguyên liệu dolomit có thể khai thác và sử dụng nhằm phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Ninh Bình và của đất nƣớc trong tƣơng lai. Đặc biệt khai thác phục vụ cho ngành công nghiệp đang phát triển và mở rộng nghiên cứu sử dụng đá dolomit cho một số lĩnh vực mới nhƣ: Sử dụng trong công nghiệp sản xuất cao su, gạch chịu lửa, luyện kim đen, công nghiệp hoá chất, dƣợc liệu...
Để định hƣớng sử dụng hợp lý - kinh tế đá dolomit Ninh Bình trong phát triển kinh tế xã hội, cần căn cứ vào các yếu tố sau:
* Tiềm năng tài nguyên và trữ lƣợng: dolomit Ninh Bình có chất lƣợng tốt, tiềm năng lớn đủ khả năng thoả mãn không chỉ các nhu cầu sử dụng của tỉnh, nhu cầu trong nƣớc mà còn có thể tham gia thị trƣờng xuất khẩu.
* Công nghệ chế biến đá dolomit: Để nâng cao hiệu quả sử dụng và nguồn lợi kinh tế cần thúc đẩy phát triển công nghệ chế biến tiên tiến hiện đại. Nghiên cứu mở rộng lĩnh vực sử dụng dẫn đến tăng nhu cầu của tỉnh nói riêng và trong nƣớc nói
48
chung. Phần lớn lƣợng đá dolomit đang và sẽ sử dụng cho các ngành công nghiệp, nông nghiệp, xử lý môi trƣờng chủ yếu vẫn chƣa qua chế biến. Đây là vấn đề cần đƣợc quan tâm tìm hƣớng giải quyết.
* Thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm đá dolomit: nhìn chung lƣợng tiêu thụ đá dolomit không nhiều, khả năng xuất khẩu các sản phẩm chế biến từ đá dolomit hầu nhƣ không có. Do đó cần phát triển các lĩnh vực công nghiệp có sử dụng đá dolomit và sản phẩm chế biến từ chúng nhƣ các ngành sản xuất thuỷ tinh, xử lý môi trƣờng, sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất gạch chịu lửa và công nghiệp hoá chất.
4.5.2. Đặc điểm thạch học và khoáng vật
a. Dolomit nguyên khối: Chiếm khối lƣợng chủ yếu trong các diện tích phân
bố dolomit. Bằng mắt thƣờng quan sát thấy dolomit có màu xám xanh hoặc xanh đen, cấu tạo khối đến phân lớp dày. Bề mặt phong hoá các lớp đá dolomit thƣờng sần sùi khác hẳn với bề mặt các lớp đá vôi thông thƣờng. Thành phần khoáng vật bao gồm dolomit, calcit đi cùng với các khoáng vật phi carbonat nhƣ clorit, geothit. Chúng thuộc vào loại đá dolomit và dolomit lẫn vôi. Các khoáng vật tạo đá chủ yếu gồm dolomit, calcit và các khoáng vật phi carbonat. Các khoáng vật sulphur và oxit hầu nhƣ vắng mặt.
Dolomit: Khoáng vật chiếm hàm lƣợng cao nhất trong các đá dolomit và dolomit lẫn vôi, có hàm lƣợng dao động từ 80% đến 88%, trung bình 84%. Các hạt dolomit kích thƣớc rất nhỏ, thƣờng nhỏ hơn 0,05 mm, trên các vật kính phóng đại số lớn, hiếm khi có hạt lớn thấy đƣợc các tiết diện hình thoi. Dƣới kính hiển vi, khoáng vật dolomit thƣờng có dạng hạt đẳng thƣớc là hình thoi tự hình, có cấu tạo đới trạng do sự phân bố các hợp chất sắt trong dolomit theo từng đới.
Calcit: Khoáng vật carbonat calcit thƣờng đi cùng dolomit. Đôi khi, calcit tạo nên các dải đám ổ nhỏ do tái kết tinh hoặc calcit hoá. Calcit có hàm lƣợng thƣờng từ 1-5 % đến dƣới 10 %, dạng hạt tha hình, kích thƣớc nhỏ đến rất nhỏ, thƣờng dƣới 0,05-0,01 mm, cục bộ trong các đám tái kết tinh mạnh mới tìm thấy đƣợc các hạt calcit có kích thƣớc đến 0,3 mm.
Các khoáng vật phi carbonat: Về cơ bản không phát hiện đƣợc dƣới kính hiển vi. Chúng chỉ đƣợc phát hiện bởi các phƣơng pháp phân tích Roentgen và nhiệt vi sai, chủ yếu là các khoáng vật clorit và geothit.
Đáng lƣu ý, hầu nhƣ trong các đá dolomit Ninh Bình nói riêng và dolomit hệ tầng Đồng Giao nói chung hầu nhƣ không chứa các khoáng vật vụn cơ học nhƣ