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
+ 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 mơi trƣờng)
+ Có thể sử dụng để sản xuất các loại: ngun liệu hố chất gồm cơng 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, cơng 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 vơi 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 khống 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 tốn 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%,
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 khơng 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%.
Nhìn chung đặc điểm chất lƣợng dolomit khu Phú Long - Kỳ Phú khơng đồng đều, có chỗ dolomit tập trung với hàm lƣợng cao có chỗ xen kẹp các tập đá vơi 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 khơ 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 hịa 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 khơ 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.
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 thơng 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, khống 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 cơng 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, cơng nghiệp hố 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 ngun 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 cịn 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
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 khơng có. Do đó cần phát triển các lĩnh vực cơng 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 cơng nghiệp hố 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 vơi thơng thƣờng. Thành phần khống 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 vơi. Các khống 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 vơi, 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, khống 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: Khống vật carbonat calcit thƣờng đi cùng dolomit. Đơi khi, calcit tạo nên các dải đám ổ nhỏ do tái kết tinh hoặc calcit hố. 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 khơng chứa các khống vật vụn cơ học nhƣ thạch anh, plagioclas. Chính vì vậy, mà hàm lƣợng các chất không tan trong bảng phân tích thành phần hố học của đá dolomit là rất thấp.
b. Dolomit vụn: Đây chính là một sản phẩm độc đáo phân bố trên tầng đá
dolomit. Thông thƣờng, đối với các đá carbonat giầu calci, chúng thƣờng bị hòa tan khi tiếp xúc với nƣớc mặt và nƣớc ngầm, do đó thƣờng tạo nên các hang động karst. Đối với các đá giầu dolomit, tốc độ hoà tan rất chậm, do đó thƣờng bền vững. Trong các miền địa hình thuận lợi, nhƣ độ dốc khơng lớn có thể hình thành nên vỏ phong hố cơ học.
Hình 10. Hình ảnh lát mỏng thạch học dolomit các khu vực tỉnh Ninh Bình
A, B: hình ảnh lát mỏng thạch học dưới 1 nicon và 2 nicon dolomit khu Đông Sơn, huyện Tam Điệp; C, D: hình ảnh lát mỏng thạch học dưới 1 nicon và 2 nicon dolomit khu Phú Long - Kỳ Phú, huyện Nho Quan
Ghi chú: Dl: dolomit; Cx: calcit
Dl Cl Cl Dl Dl Cl Cl Dl A B C D
Nhìn chung đặc điểm thạch học, khống vật tại 4 khu vực triển vọng dolomit tƣơng tự nhau đều gồm các khoáng vật tạo đá chủ yếu dolomit, calcit và các khoáng vật phi carbonat. Các khoáng vật sulphur và oxit hầu nhƣ vắng mặt.
4.5.3. Đặc điểm hoá học
Bảng 14: Chỉ tiêu tối thiểu về hàm lượng và chất lượng dolomit
(Phụ lục 2 trong Quy định về đo vẽ bản đồ địa chất và điều tra khoáng sản tỷ lệ 1:50.0000 của Bộ Tài nguyên và Môi trường)
STT Chỉ tiêu Hàm lƣợng
1 MgO ≥ 19%
2 SiO2 ≤ 3,5%
3 SiO2+ Al2O3 + Mn3O4 ≤ 4%
Trong Phụ lục 2 nêu chi tiết điều kiện có thể sử dụng làm đá vơi xi măng, đá vôi trong các ngành công nghiệp, phụ gia điều chỉnh phối liệu trong sản xuất xi măng, hoặc dùng trong lĩnh vực đá xây dựng, đá ốp lát.
Trong Luật Khoáng sản 2010 (khoản 1 điều 64) cho biết hàm lƣợng dolomit < 15% đá dolomit không đủ tiêu chuẩn sản xuất thủy tinh, xây dựng, làm nguyên liệu sản xuất đá ốp lát, đá mỹ nghệ theo quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật của Việt Nam, chúng đƣợc sử dụng làm vật liệu xâu dựng thông thƣờng. Qua Bảng 15 cho thấy chất lƣợng đá dolomit 4 khu vực đáp ứng các tiêu chuẩn Phụ lục 2 (Bảng 14).
Bảng 15. So sánh hàm lượng các thành phần chính và một số chỉ tiêu phân tích hóa cơ bản của dolomit tại 4 khu vực tỉnh Ninh Bình
STT Khu vực Một số chỉ tiêu hàm lƣợng dolomit (%)
MKN HO CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3
1 Khu Đông Sơn 46,57 0,41 30-31 19-21 0,24 0,11 0,12
2 Khu Phú Sơn 46,42 0,36 30-32,05 19,52-21,3 0,18 0,20 0,03
3 Khu Thạch Bình 46,67 0,48 30,57-31,65 20,62-21,44 0,09 0,06-0,57 0,04-0,19
4 Khu Phú Long - Kỳ Phú 46,63 0,67 38,12-40,10 11,84-13,54 0,28 0,011-0,081 0,03
Ghi chú: HO: Hàm lượng tạp chất có trong dolomit
Từ các kết quả tính tốn tại Bảng 15 rút ra nhận xét: Hàm lƣợng MKN, CaO, MgO, HO tại 4 khu vực tƣơng đối đồng đều nhau, hàm lƣợng CaO khu Phú Long - Kỳ Phú cao nhất (38,12-40,10 %), tuy nhiên khu vực này hàm lƣợng MgO rất thấp
(11,84-13,54 %). Hàm lƣợng các tạp chất có trong dolomit 4 khu vực trên có sự chênh lệch rõ ràng nhất, khu Phú Long - Kỳ Phú có hàm lƣợng các tạp chất cao nhất (0,67%), khu Phú Sơn có hàm lƣợng tạp chất thấp nhất (0,36%). Qua bảng trên cho thấy chất lƣợng dolomit khu Phú Sơn đồng đều nhất, dolomit tại khu vực có hàm lƣợng tạp chất thấp, vì vậy dolomit khu vực này tƣơng đối sạch, khu Phú Long - Kỳ Phú có hàm lƣợng tạp chất cao, để nâng cao lĩnh vực sử dụng cần loại bỏ tạp chất