Theo một số tài liệu công bố về tài nguyên sericite ở Việt Nam thì nguồn tài nguyên này có trữ l−ợng hàng triệu tấn. Chúng phân bố ở các vùng Tấn Mài, Quảng Ninh (Trần Xuân Toản, Luận văn Tiến sỹ, 1983. Quartzit thứ sinh vùng Tấn mài và một khoáng sản liên quan đến chúng); La Vang, Quảng Trị (Nguyễn Xuân D−ơng, 1996. Địa chất khoáng sản tờ Lệ Thuỷ, Quảng Trị); Quảng Bình (Công ty Cổ phần Đầu t− Vạn Xuân); Gia Nghĩa, Đắc Nông (Công ty Cổ phần
Khoáng sản DAKLAK); Sơn Bình, Hà Tĩnh và một số vùng khác. Chúng hình
thành dạng khối kết hoặc phong hoá mịn trong kaolin. Hàm l−ợng khoáng sericite từ 30% cho đến 60% tuỳ theo từng vùng, khu vực.
D−ới đây là giới thiệu sơ l−ợc về nguồn khoáng sericite Gia Nghĩa [7].
3.1. Vị Trí mỏ.
Mỏ kaolin chứa sericite thuộc thôn Đắk Nia, thị xã Gia Nghĩa, thuộc tỉnh Đắc Nông (tr−ớc kia thuộc về tỉnh Đắc Lắc) có toạ độ trung tâm (X = 132394,83; Y = 0413077,65) hệ BĐĐH tỷ lệ 1:50 000, tờ Đắc Nông, số hiệu 6532 IV. Cách thị xã Gia Nghĩa 7km theo Quốc lộ 28, từ Quốc lộ 28 vào trung tâm mỏ 600m.
3.2. Đặc điểm phân bố
Mỏ đ−ợc hình thành đa nguồn gốc trên đá phiến sét, bột kết,... của Điệp La Ngà tuổi Jura giữa (J2ln), lộ ra từ Quảng Thành - Đăk Nia - Quảng Khê, chiếm khoảng 30 ha (điều tra đến năm 2007), có ph−ơng kéo dài Đông Băc-Tây Nam cắm về Tây Nam. Theo địa tầng từ trên xuống kaolin chứa sericite có vị trí nh− sau:
- Mùn thực vật, lớp phủ Q hiện đại (0,5-0,8m có khi 1,3m). - Laterite (0,1-0,2m có khi tới 0,4m).
- Sét lẫn kết vón laterite (1,5-2,5m). - Kaolin chứa sericite (2-4m). - Đá J2ln bán phong hoá (3-4m).
17 - Cuối cùng là đá J2ln rắn chắc.
Mỏ có trữ l−ợng dự báo hàng triệu tấn đang đ−ợc Công ty Cổ phần Khoáng sản DAKLAK quản lý. Công ty cũng có kế hoạch khai thác và chế biến nhằm đ−a sản phẩm sericite là một nguyên liệu mới cũng nh− thay thế một số nguyên liệu khác nh− kaolin, sét, feldspar trong gốm sứ, vỏ bọc que hàn, chất độn sơn. Tuy nhiên đầu t− vẫn còn rất hạn chế, ch−a nghiên cứu công nghệ chế biến và ứng dụng nguồn nguyên liệu nàỵ
Việc nghiên cứu công nghệ chế biến nguồn nguyên liệu này sẽ góp phần đánh giá đ−ợc giá trị vùng mỏ sericite Gia Nghĩa và cũng là cơ sở khoa học để lập luận chứng kinh tế kỹ thuật chế biến cho đối t−ợng quặng nàỵ
IỊ công nghệ chế biến quặng sericite
Trong quặng sericite th−ờng có các tạp chất cộng sinh là các khoáng vật phi kim nh− thạch anh, kaolinite và các silicate khác; các khoáng vật kim loại nh− sắt, titan, magiê và các thành phần kim loại nặng độc hại nh− As, Pb, Zn, Hg,...Vì vậy chất l−ợng sericite nguyên khai th−ờng không cao và ch−a đáp ứng đ−ợc tiêu chuẩn nguyên liệu sản xuất trong các ngành công nghiệp khác nhaụ Để có sản phẩm sericite chất l−ợng cao và ổn định theo tiêu chuẩn nguyên liệu của các ngành công nghiệp, ng−ời ta phải loại bỏ các tạp chất và biến tính bề mặt sericite có t−ơng tác phù hợp với vật liệu lựa chọn.
Công nghệ chế biến đ−ợc chia làm ba b−ớc sau:
B−ớc 1: Tuyển tách các thành phần tạp chất để có tinh quặng thô
Trong b−ớc này th−ờng sử dụng các ph−ơng pháp tuyển vật lý nh− tuyển trọng lực, tuyển từ và tuyển nổị Tuỳ thuộc vào thành phần vật chất quặng nguyên khai mà công nghệ chế biến thô có khác nhaụ Công nghệ chế biến thô đ−ợc áp dụng phổ biến trên thế giới hiện nay là kết hợp giữa các ph−ơng pháp tuyển phân ly trọng lực, lắng huyền phù, tuyển nổi và tuyển từ.
18
Khâu gia công chuẩn bị nguyên liệu th−ờng sử dụng thiết bị nghiền chọn lọc để giải phóng khoáng sericite ra khỏi các liên kết quặng. Trong đó khoáng sericite th−ờng có độ cứng thấp hơn, nên bị nghiền mịn hơn các khoáng khác. Khâu tuyển phân ly trọng lực th−ờng sử dụng xyclon thuỷ lực để phân cấp tách khoáng mịn sercite ra khỏi các tạp chất thô và tỷ trọng nặng.
Khâu tuyển nổi bao gồm các công đoạn xử lý tạo bề mặt kị n−ớc của khoáng sercite bằng các thuốc tập hợp cation, thuốc điều chỉnh môi tr−ờng và thuốc đè chìm các loại đất đá tạp. Sau đó cấp thuốc tạo bọt, thông khí và tuyển nổi chọn riêng để thu hồi tinh quặng sericite trong sản phẩm bọt.
B−ớc 2 : Xử lý hoá để có sản phẩm tinh khoáng sericite
Thông th−ờng trong sản phẩm tinh thô thu đ−ợc sau quá trình tuyển b−ớc 1 đã đạt chỉ tiêu kỹ thuật chính đạt về hàm l−ợng khoáng, tuy nhiên phần lớn vẫn còn chứa vi l−ợng một số thành kim loại nặng độc hại nh−: As , Pb ,Cd... và tạp chất gây màu Fe, Ti và chất hữu cơ. Đối với sản phẩm dùng trong hoá mỹ phẩm sẽ có ảnh h−ởng trực tiếp đến sức khoẻ con ng−ời, nên hàm l−ợng của chúng trong sản phẩm đ−ợc khống chế rất nhỏ mà thông th−ờng thì các ph−ơng pháp tuyển vật lý không giải quyết đ−ợc triệt để. Do vậy cần xử lý hoá để loại bỏ triệt để các thành phần kim loại nặng độc haị nói trên. Đối với sản phẩm sơn, cần sericite độ trắng cao, khi mà ph−ơng pháp tuyển vật lý không triệt để đối với khoáng chứa sắt, titan thì lựa chọn giải pháp hòa tách hóa học...
B−ớc 3: Biến tính bề mặt khoáng sericite
Tuỳ thuộc vào lĩnh vực ứng dụng mà khoáng sericite cần đ−ợc biến tính bề mặt để tạo ra sự t−ơng tác thích hợp của sericite với các vật liệu nền lựa chọn. Sericite cũng nh− các vật liệu vô cơ khác nh− sợi thuỷ tinh, kim loạị..th−ờng t−ơng tác bề mặt kém với các polymer và cao sụ Khi sử dụng các vật liệu này làm chất gia c−ờng thì cần phải nâng cao độ t−ơng tác giữa các pha để sản phẩm đạt đ−ợc tính năng cơ lý hoá caọ Biến đổi bề mặt khoáng mica sericite bằng các hợp chất silan là một cách làm tốt nhất để đạt mục đích trên. Silan là hợp chất hoá học silic có chứa 2 loại nhóm hoạt tính có nguồn gốc vô cơ
19
và hữu cơ trên cùng phân tử. Một hợp chất silan đặc tr−ng đ−ợc mô tả nh− sau: (RO)3SiCH2CH2CH-X. Trong đó:
- RO là nhóm chức rất dễ bị thuỷ phân nh− là các nhóm methoxy, ethoxỵ.. - X là nhóm chức vô cơ nh− là các nhóm amino, epoxy, vinyl....
Silan có thể thực hiện t−ơng tác giữa các đế vô cơ nh− thuỷ tinh , kim loại hay khoáng chất với các vật liệu hữu cơ nh− cao su hay polymer tạo thành các liên kết hoá học hay kết nối khác. Quá trình phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn. Đầu tiên các gốc hữu cơ alkoxy bị thuỷ phân nhờ có mặt của n−ớc để tạo thành silanol. Các hợp chất silamol dễ kết hợp với các nhóm hyđroxyl trên bề mặt các đế vô cơ để tạo thành liên kết oxan và giải phóng n−ớc.
Sau khi biến đổi bằng các hợp chất silan, bề mặt mica sericite đ−ợc hoạt hoá nhờ các nhóm chức vô cơ nh− amino, epoxy hay vinyl. Khi gia c−ờng cho các vật liệu polymer hay cao su, mica sericite có thể tạo liên kết hoá học hay vật lý với các pha nền mô tả trong 2 tr−ờng hợp sau đây: Tham gia phản ứng l−u hoá cao su và tạo liên kết với polymer. Nh− vậy tuỳ từng loại polymer hay cao su đ−ợc gia c−ờng mà cần lựa chọn chất silan cho phù hợp để thực hiện quá trình xử lý biến đổi tính bề mặt sericitẹ
Ví dụ về sản xuất sericite ở Công ty Khoáng chất và Th−ơng mại Ninh Hạ, Trung Quốc, tại đây đã sản xuất hai loại sản phẩm sericte theo cả ph−ơng pháp khô và ph−ơng pháp −ớt. Sản phẩm đ−ợc tiêu thụ trong n−ớc và xuất khẩụ
- Sản phẩm chế biến ph−ơng pháp khô (áp dụng phân cấp khí khô): Hàm l−ợng khoáng sericite đạt khoảng 40-60% và độ hạt khoảng 200 đến 600 mesh. Hàm l−ợng hoá học các nguyên tố: SiO2 65-75%; Al2O3 13-18%; K2O 4- 7%; Tỷ lệ giữa đ−ờng kính/độ dày 15 - 24; Độ trắng 65-72; Tỷ trọng đống 0,4- 0,6 g/ml. Công suất nhà máy là 10 000 tấn/năm.
- Sản phẩm chế biến ph−ơng pháp −ớt (áp dụng phân cấp −ớt): Hàm l−ợng khoáng sericite đạt khoảng 40-60% và độ hạt khoảng 200 đến 600 mesh. Hàm l−ợng hoá học các nguyên tố: SiO2 80-98%; Al2O3 50-58%; K2O 7-9%; Tỷ
20
lệ giữa đ−ờng kính/độ dày 50-80; Độ trắng 78-82; Tỷ trọng đống 0,25-0,35 g/ml. Công suất nhà máy là 2000 tấn/năm.
IIỊ Cơ sở lý luận chế biến quặng sericite Đắc Lắc
Quặng sericte vùng Gia Nghĩa có dạng sét phong hóa bở rời và rất mịn. Hàm l−ợng khoáng sericite khoảng 30%. Thành phần khoáng đa dạng gồm laterite hạt thô, sét vàng, kaolin lẫn sericite và một số khoáng fenspat, quartz hạt rất mịn. Việc loại sét, quartz, laterite ra khỏi quặng và nâng cao độ trắng tinh quặng là nội dung nghiên cứu chính của đề tàị