Chƣơng 3 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ TÀI NGUYÊN DOLOMIT TỈNH NINH BÌNH
4.2. Khu Phú Sơn, huyện Nho Quan
4.2.1. Đặc điểm thạch học, khoáng vật
Kết quả phân tích thạch học lát mỏng cho thấy các khoáng vật trong đá gồm dolomit, calcit, các khoáng vật phi carbonat.
Dolomit: Khoáng vật chiếm hàm lƣợng cao nhất trong các đá dolomit, có hàm lƣợng dao động từ 82% đến 95%, trung bình 87,3%. Các hạt dolomit kích thƣớc rất nhỏ, thƣờng nhỏ hơn 0,05 mm, trên các vật kính phóng đại số lớn, ít khi
có hạt lớn, dolomit dạng hạt đẳng thƣớc, dạng hình thoi. Dolomit bị các vi mạch calcit xuyên cắt với bề dày mạch từ 0,03-0,5 mm.
Calcit: Khoáng vật carbonat calci thƣờng đi cùng dolomit. Đôi khi, calcit tạo nên các vi mạch, dải, đám ổ nho do tái kết tinh hoặc calcit hố. Calcit có hàm lƣợng thƣờng từ 5 % đến 18 %, trung bình 12,8 %. Calcit có dạng hạt đẳng thƣớc tha hình, kích thƣớc nhỏ đến rất nhỏ, thƣờng dƣới 0,05-0,01 mm.
Các khoáng vật phi carbonat: gồm khoáng vật thạch anh, sét tuy nhiên với hàm lƣợng rất thấp số lƣợng ít.
4.2.2. Đặc điểm hóa học
Hàm lƣợng MKN khu Phú Sơn, huyện Nho Quan theo cơng trình dao động trong khoảng 45,79-46,89 %, trung bình 46,4 %, thuộc loại hàm lƣợng rất đồng đều (Bảng 3). Hàm lƣợng MKN theo khối trữ lƣợng từ 46,28-46,5% trung bình là 46,42% (Bảng 4). Sự phân bố hàm lƣợng MKN trong đá dolomit rất đồng đều; hệ số biến thiên 0,54 %. Hàm lƣợng MgO theo cơng trình dao động trong khoảng 19,52-21,3 %, trung bình 20,33 % (Bảng 3), có giá trị hàm lƣợng khá cao. Hàm lƣợng MgO theo khối trữ lƣợng từ 20,19-20,43 % trung bình là 20,33 %, hàm lƣợng MgO theo cơng trình và theo khối trữ lƣợng có giá trị gần bằng nhau chứng tỏ chất lƣợng và hàm lƣợng MgO trong dolomit vùng này tƣơng đối tốt và đồng đều, hệ số biến thiên 1,78% (Bảng 4). Hàm lƣợng CaO theo cơng trình dao động trong khoảng 30-32,05 %, trung bình 31,04 % (Bảng 3). Hàm lƣợng CaO theo khối trữ lƣợng từ 30,9-31,3 % trung bình là 30,12 %, (Bảng 4). Nhìn chung sự phân bố hàm lƣợng CaO trong đá dolomit rất đồng đều; hệ số biến thiên 1,69 %, chất lƣợng tốt có thể ứng dụng để sử dụng trong các lĩnh vực yêu cầu hàm lƣợng MgO và CaO cao. Hàm lƣợng SiO2 theo cơng trình dao động trong khoảng 0,08-0,32 %, trung bình 0,19 % (Bảng 3). Hàm lƣợng SiO2 theo khối trữ lƣợng từ 0,12-0,21 % trung bình là 0,18 % (Bảng 4). Sự phân bố hàm lƣợng SiO2 trong đá dolomit đồng đều; hệ số biến thiên 28,11 %. Hàm lƣợng Al2O3 theo cơng trình dao động trong khoảng 0,1-0,51%, trung bình 0,22 % (Bảng 3). Hàm lƣợng Al2O3 theo khối trữ lƣợng từ 0,15-0,27% trung bình là 0,2 % (Bảng 4). Sự phân bố hàm lƣợng Al2O3 trong đá dolomit tƣơng đối đồng đều, hệ số biến thiên 42,95 %, hàm lƣợng của Al2O3 trong đá dolomit tƣơng đối thấp, có nhiều lợi ích trong ứng dụng dolomit đối với những yêu cầu đòi hỏi hàm lƣợng Al2O3 thấp. Hàm lƣợng Mn3O4 theo cơng trình dao động trong khoảng 0,013-0,034 %, trung bình 0,02 % (Bảng 3). Hàm lƣợng Mn3O4 theo khối trữ lƣợng từ 0,016-0,025 % trung bình là 0,019 % (Bảng 4). Sự phân bố hàm lƣợng Mn3O4 trong đá dolomit đồng đều; hệ số biến thiên 21,42%, chứng tỏ hàm lƣợng Mn3O4 thấp, những dấu hiệu trên là giúp cho dolomit vùng này có thể sử dụng trong
những ngành công nghiệp nhƣ làm phụ da cho luyện gang, vật liệu chịu lửa, magie kim loại...
Bảng 3. Thành phần hóa học theo cơng trình của dolomit khu Phú Sơn
TT Chỉ tiêu Hàm lƣợng (%) Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình 1 MKN 45,79 46,89 46,40 2 CaO 30,00 32,05 31,04 3 MgO 19,52 21,30 20,33 4 SiO2 0,079 0,320 0,192 5 Al2O3 0,099 0,506 0,216 6 Mn3O4 0,013 0,034 0,020
Bảng 4. Thành phần hóa học theo khối trữ lượng của dolomit khu Phú Sơn
Giá trị Hàm lƣợng (%)
MKN CaO MgO SiO2 Al2O3 Mn3O4 (Al2O3+Fe2O3+ Mn3O4) Tr.bình 46,42 31,12 20,33 0,18 0,20 0,019 0,24
Lớn nhất 46,50 31,30 20,43 0,21 0,27 0,025 0,27 Nhỏ nhất 46,28 30,90 20,19 0,12 0,15 0,016 0,23
Hàm lƣợng các tạp chất có hại trong dolomit khu Phú Sơn, huyện Nho Quan thấp, dƣới mức cho phép. Mức độ biến đổi hàm lƣợng của các thành phần rất đồng đều và đồng đều.
Nói chung, mức hàm lƣợng của các hợp chất và sự biến đổi của chúng không ảnh hƣởng đến chất lƣợng quặng dolomit khu Phú Sơn, huyện Nho Quan.
Bảng 5. Thống kê hàm lượng các nguyên tố phân tán trong đá dolomit khu Phú Sơn
TT Chỉ tiêu Giá trị hàm lƣợng (%) Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình 1 SiO2 0,08 0,32 0,21 2 Al2O3 0,12 0,36 0,19 3 Fe2O3 0,01 0,06 0,03 4 FeO 0,03 0,07 0,043
Bảng 5. Thống kê hàm lượng các nguyên tố phân tán trong đá dolomit khu Phú Sơn TT Chỉ tiêu Giá trị hàm lƣợng (%) Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình 5 TiO2 0,00 0,00 0,00 6 CaO 29,66 31,22 30,56 7 Mn3O4 0,013 0,023 0,02 8 K2O 0,00 0,02 0,01 9 Na2O 0,02 0,04 0,03 10 S 0,00 0,00 0,00 11 P2O5 0,01 0,01 0,01 12 MgO 19,95 21,28 20,61 13 MKN 46,08 46,69 46,48 14 CKT 0,12 0,94 0,36
Kết quả phân tích hố tồn diện (Bảng 5) và quang phổ ICP (Bảng 6) cho thấy rằng trong dolomit khu Phú Sơn, huyện Nho Quan có hàm lƣợng các nguyên tố Co, Ni, Cu, Zn, As, Mo, Ag, Sb, Bp, Bi đều có hàm lƣợng rất thấp hoặc nằm dƣới ngƣỡng phát hiện của thiết bị phân tích.
Bảng 6. Thống kê kết quả phân tích mẫu quang phổ ICP dolomit khu Phú Sơn
(Nguồn: Công ty Cổ phần Đầu tư Vạn Xuân, Ninh Bình, 2012)
Mẫu N=10 Hàm lƣợng (ppm) As B Ba Ce Co Cr Cu Ga Nb Ni Pb Sc V Zn Max 24 23,9 1209 52 182 699 95,6 22,8 37,2 93,5 112 50 424 67 Min <20 11,4 15,4 6,5 7,3 185 6,9 15,4 7,2 7 8,6 18 135 6,1 TB 22 16,7 53,1 35 21 373 30,4 18,5 17,5 23,5 41,7 29 231 38 Kết quả phân tích mẫu quang phổ ICP cho thấy trong đá dolomit của khu Phú Sơn, huyện Nho Quan hầu nhƣ vắng mặt hoặc có chứa với hàm lƣợng thấp các nguyên tố kim loại nhóm sắt và đa kim. Hàm lƣợng các nguyên tố đất hiếm và phóng xạ nhỏ hơn trị số clark. Các ngun tố đi kèm khơng có ý nghĩa trong q trình khai thác (Bảng 6).
4.2.3. Đặc điểm cơ lý
Bảng 7. Tổng hợp kết quả tính giá trị trung bình các chỉ tiêu cơ lý đá cơ bản của dolomit khu Phú Sơn, huyện Nho Quan
Các chỉ tiêu cơ lý cơ bản Giá trị phân tích
Max Min Trung bình
Thể trọng tự nhiên (g/cm3 ) 2,64 2,74 2,69 Tỷ trọng (g/cm3 ) 2,74 2,78 2,77 Cƣờng độ kháng nén khô (KG/cm2 ) 504 1072,6 788,3 Cƣờng độ kháng kéo khô (kG/cm2 ) 39,9 97,6 68,75 Lực dính kết (kG/cm2 ) 55 132 89 Góc ma sát (độ) 36o15' 37o25' 36o52' Tỷ lệ khe hở 0,013 0,040 0,025 Độ khe hở (%) 1,5 3,8 2,6
Các chỉ tiêu cơ lý của dolomit khu Phú Sơn có cƣờng độ kháng nén, kháng cắt cao, lực kết dính khá tốt, tỷ lệ khe hở thấp. Vì vậy với những kết quả tính tốn giá trị trung bình các chỉ tiêu cơ lý đá cơ bản (Bảng 7) hoàn toàn đáp ứng đƣợc nhu cầu phục làm phụ gia luyện gang, thép và nhiều lĩnh vực khác.
4.2.4. Định hướng lĩnh vực sử dụng
Dolomit khu Phú Sơn, huyện Nho Quan có thành phần MgO khá cao, cân đối với hàm lƣợng CaO, các thành phần hóa học ổn định, cấu tạo dạng khối, có thể nghiền các cỡ hạt theo yêu cầu của cơng nghiệp luyện gang nói riêng và luyện kim nói chung. Các thành phần SiO2, Al2O3 thấp thể hiện dolomit của mỏ sạch, có thể sử dụng cho luyện gang, nung chín làm vật liệu chịu lửa đều tốt.
Bảng 8. So sánh các thành phần yêu cầu cho dolomit dùng cho luyện gang với thành phần dolomit khu Phú Sơn
Thành phần
dolomit MKN SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 P2O5 Khác Yêu cầu ≥46 ≤0,8 0,14 ≤0,5 30÷33 18÷22 Tƣơng
đƣơng Tƣơng đƣơng Tƣơng đƣơng Mẫu chung 46,7 0,38 0,14 0,10 31,09 20,32 0,01 0,04 0,92
Theo yêu cầu chất lƣợng dolomit làm phụ gia cho luyện gang (bảng 12) và so sách với kết quả phân tích mẫu chung (bảng 7 và bảng 8) cho thấy dolomit khu Phú Sơn, huyện Nho Quan đều có các chỉ tiêu đáp ứng yêu cầu làm phụ gia cho luyện kim.
Dolomit khu vực này có chất lƣợng tốt, hồn tồn đáp ứng u cầu để làm phụ gia, nguyên liệu tốt cho luyện gang nói riêng và luyện kim nói chung mà cịn sử dụng tốt cho nhiều ngành khác.
Qua các yêu cầu và đánh giá về dolomit làm chất liệu chịu lửa trên, đối sánh với chất lƣợng dolomit trong mỏ cho thấy dolomit trong mỏ (MgO = 20,33%; SiO2= 0,18%; Al2O3 + Fe2O3 + Mn3O4 = 0,67%) có thể sử dụng tốt làm chất liệu chịu lửa và là nguyên liệu loại I.
Yêu cầu quặng dolomit dùng sản xuất magie kim loại bằng phƣơng pháp nhiệt silic phải đáp ứng chứa không dƣới 19,5% MgO; không quá: 2,5%SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + Mn3O4; 0,2% Na2O + K2O; có cỡ cục 20300 mm. Đối chiếu chất lƣợng dolomit trong khu cho thấy dolomit trong khu Phú Sơn (MgO = 20,33%; SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + Mn3O4 = 0,85%; Na2O + K2O = 0,041%) có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất magie kim loại.
Đối với sản xuất chất gắn, đƣa thiêu dolomit (cỡ cục 100150 mm) ở độ nóng vừa phải (700 800o) trong lị giếng có buồng đốt trồi, ngƣời ta thu đƣợc dolomit “ăn da” cơ cấu từ MgO cùng một lƣợng CaCO3. Đƣa chất liệu này nhào với dung dịch clorua hay sunfat magie sẽ thu đƣợc chất gắn magie. Thứ chất gắn này đã dẻo lại gắn tốt, kể cả gắn chất hữu cơ. Từ nó mà sản xuất ra hàng loại chất liệu dùng vào công việc xây dựng, ốp lát, cách nóng và cách ồn (fibrolit, xilolit, bê tông bọt...). Bột dolomit thiêu còn đƣợc trộn vào xi măng xỉ sống (phi clinke) để kích thích sự cứng rắn.
Đối với dolomit dùng để sản xuất dolomit ăn da địi hỏi dolomit chứa khơng dƣới 18% MgO; không quá 5% cặn không tan trong HCl; 4% R2O3 (riêng Fe2O3 và Mn3O4 không quá 0,5%). Đối chiếu chất lƣợng dolomit trong khu Phú Sơn cho thấy dolomit trong khu (MgO = 20,33%; CKT = 0,358%; Fe2O3 + Mn3O4 = 0,047%) có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất dolomit ăn da.
Như vậy các kết quả nêu trên cho thấy dolomit Phú Sơn thuộc loại dolomit có chất lượng tốt. Theo tiêu chuẩn nêu trên, dolomit Phú Sơn đáp ứng yêu cầu các loại dolomit dùng trong các lĩnh vực sản xuất vật liệu chịu lửa dolomi, phụ gia cho luyện gang, luyện kim, gốm sứ, thuỷ tinh và xử lý môi trường nước nuôi tôm, cá...