STT Diện tớch triển vọng Tài nguyờn dự bỏo (tấn)
1 Khu Ngũi A 1 420 825
2 Khu Trỏi Hỳt 5 977 125
3 Khu An Bỡnh- Đụng Cuụng 6 198 500
4 Khu Mậu A 1 610 000
Tổng 15 206 450
Từ bảng trờn cho thấy tổng tài nguyờn quặng graphit dự bỏo khu vự 15.206 nghỡn tấn quặng (334b).
3.2.
3.2
3.2.1.1. Những vấn đề chung về graphit
+ Xuất xứ tờn gọi: Tờn gọi khoỏng vật này xuất phỏt từ một từ trong tiếng Hi Lạp “Graphein” nghĩa là viết tắt với lý do là khoỏng vật này cú thể dựng để viết lờn giấy được. Người đầu tiờn đặt tờn cho khoỏng vật này là nhà Húa học - Khoỏng vật học người Đức Werner A.G. vào năm 1789. Tiếng Việt Nam gọi graphit là than chỡ nghĩa là một loại than dựng làm bỳt chỡ.
+ Thành phần húa học: Trong tự nhiờn khụng bao giờ gặp than chỡ cú tỉ lệ carbon (C) đạt 100% mà thường xuyờn trong khoỏng vật này chứa một lượng tạp chất nhất định như H2, H2S, CH4, CO2, CO. Cỏc thành phần rắn khỏc cú thể tồn tại là S, Al, Fe, Mg, Ca, Mo, Mn.
+ Cấu trỳc mạng tinh thể: Graphit kết tinh ở hệ tinh thể sỏu phương hạng trung, ụ mạng cơ sở thuộc dạng nguyờn thủy, nhúm đối xứng khụng gian: P63/mmc. Cỏc thụng số ụ mạng cơ sở: a0 = 2,47A0, c0 = 6,79A0. Trong một khối ụ mạng cơ sở chứa 4 nguyờn tử C (z = 4). Graphit cú cấu trỳc mạng tinh thể thuộc kiểu lớp điển hỡnh.
+ Đặc điểm hỡnh thỏi: Đơn tinh thể graphit thường gặp dạng tấm dày hay dạng trụ ngắn 6 phương. Cỏc hỡnh đơn thường cú trờn tinh thể gồm: Hỡnh lăng trụ 6 phương {10101}, hỡnh thỏp đụi 6 phương và hỡnh đụi mặt. Lớp đối xứng của tinh thể là: L66L27PC.
Trong tự nhiờn graphit thường gặp ở tập hợp dạng bột, dạng vảy, dạng phiến chồng, nhiều trường hợp cú dạng màng bỏm, màng phủ.
+ Cỏc tớnh chất: Graphit cú màu đen chỡ hoặc xỏm chỡ, vết vạch màu xỏm chỡ, ỏnh kim loại hoặc ỏnh mỡ (tập hợp), độ cứng 1, cắt khai rất hoàn
toàn theo {0001}, vết vỡ xự xỡ, tỷ trọng 2- 2,2; mềm, dũn, sờ vào trơn bẩn tay, dẫn điện tốt. Chiết xuất cú 2 đại lượng: Np= 1,97 và Ng=2,07.
+ Dấu hiệu nhận biết: Để nhận biết than chỡ cần dựa vào đặc điểm màu xỏm chỡ, vết vạch cũng xỏm chỡ, độ cứng và tỷ trọng thấp, rất mềm, sờ trơn và bẩn tay, viết được lờn giấy.
Loại Vụ định hỡnh Vảy Mạch
Độ hiếm Rất phố biến Phổ biến Hiếm gặp
Dạng tinh thể Vi tinh thể Vảy tinh thể, thụ Tinh thể thụ
Hỡnh thỏi tinh thể Hạt Vảy, tấm Tấm, kim
Kớch thước (micromet) > 37 100ữ177 > 177 Tỷ trọng (g/cm3
) 2,31 2,29 2,26
Hàm lượng C trong quặng (%) 20 ữ 40 10 ữ 12 > 90
Độ kết tinh graphit (%) 28 99,9 100
Điờn trở suất (Ω.cm) 0,091 0,031 0,029
Độ tinh khiết sản phẩm (%) 7 0 ữ 8 5 8 5 ữ 9 5 9 5 ữ 9 9
Mức chất lượng Thấp Cao Rất cao
3.2.1.2. Đặc điểm địa húa, khoỏng vật của graphit
*. Đặc điểm địa húa
Graphit cú một số tớnh chất khỏc biệt làm cho nú khụng thể thiếu cho ngành cụng nghiệp hiện đại, là:
- Nhiệt độ núng chảy rất cao (3800ữ39000C); ở nhiệt độ cao 1000ữ20000C cú sức bền cơ học cao hơn ở nhiệt độ thường; ổn định ở nhiệt độ cao (lờn đến 4.500 F mà khụng bị oxy húa);
- Trơ về mặt húa học;
- Ổn định cao khi cú sự va đập nhiệt;
phẩm vải, băng cuộn xốp;
- Hệ số gión nở nhiệt thấp;
- Dẫn điện tốt. Đõy là nguyờn tố phi kim duy nhất cú khả năng dẫn điện tốt;
- Bức xạ phỏt xạ cao; - Chống chỏy;
- Hấp thụ súng vụ tuyến;
- Cường độ khỏng nộn ở trạng thỏi rắn; mềm mại, linh hoạt ở dạng vải, sợi hoặc tấm băng mỏng;
- Thuận lợ
và mềm nờn được sử dụng làm khuụn đỳc cỏc dụng cụ, chi tiết mỏy, kớnh cỡ rất khỏc nhau với độ chớnh xỏc rất cao. Xu hướng hiện nay thiết kế cơ khớ trờn CNC (điều khiển số), trờn mỏy gia cụng tốc độ cao với độ siờu chớnh xỏc và siờu nhanh nờn đũi hỏi vật liệu siờu mềm chịu được nhiệt và graphit đỏp ứng được yờu cầu này;
- Hệ số ma sỏt thấp, tự bụi trơn: Cỏc nghiờn cứu gần đõy cho rằng trờn graphit cú hiệu ứng gọi là siờu nhớt. Người ta ỏp dụng tớnh chất này để sản xuất mỡ chỡ. Vớ dụ mỡ PLC GRAPHIT cú khả năng chịu được ma sỏt trượt;
- Độ trơ cao đối với phản ứng húa học và xúi mũn; - Hấp thụ mạnh cỏc loại khớ và hơi;
Cú khả năng điều hoà nhanh tỷ lệ nơtron nhanh xuống chậm; cú khả năng cao để hấp thụ lượng lớn nơtron; hấp thụ tỷ lệ cao cỏc tỏn xạ nơtron nhiệt trong buồng hấp thụ nhiệt. Graphit được sử dụng như là vỏ bọc (khuụn) và phần điều tiết trong cỏc lũ phản ứng nguyờn tử.
*. Đặc điểm khoỏng vật
Cỏc khoỏng chất tự nhiờn chứa graphit bao gồm:
graphit hoàn chỉnh vụ cựng hiếm, chỳng tạo thành những tấm lục giỏc, đụi khi cú vết khớa tam giỏc trờn mặt, tập hợp thành vảy mỏng, những khối hỡnh que hay hỡnh thoi rất hiếm.
3.2.2. Cỏc kiểu loại hỡnh nguồn gốc quặng graphit
Theo cỏc phương thức sinh thành cỏc loại hỡnh nguồn gốc thành tạo của graphit trong tự nhiờn gồm:
a. Nguồn gốc nội sinh: Graphit thành tạo cả trong 3 quỏ trỡnh: Magma,
pegmatit và nhiệt dịch.
- Trong quỏ trỡnh magma graphit thành tạo ở giai đoạn nhiệt độ cao và thường liờn quan với cỏc đỏ granit và pegmatite granit. Khoỏng vật cộng sinh của graphit ở cỏc quỏ trỡnh này gồm: nephelin, microclin, agrin, augit, albit, cancrinit, calcit, titanit. Phương thức sinh thành graphit trong quỏ trỡnh này là ngưng tụ carbon từ cỏc hợp chất khớ và muối carbonat.
- Trong quỏ trỡnh nhiệt dịch, graphit thành tạo ở giai đoạn nhiệt độ cao và thường liờn quan với cỏc thành tạo dạng mạch thạch anh chứa volframit, vàng, galenit và sphalenit.
b. Nguồn gốc biến chất: Ở loại hỡnh nguồn gốc này graphit được thành
tạo trong quỏ trỡnh biến chất trao đổi và biến chất nhiệt động (biến chất khu vực).
- Trong cỏc quỏ trỡnh biến chất trao đổi graphit được thành tạo trong cỏc đỏ skarn, cỏc khoỏng vật cộng sinh gồm; felspat, granat, vesuvianite, diopsit, wollastonit và tremolit. Phương thức thành tạo là lắng đọng cỏc hợp chất carbonat.
- Trong quỏ trỡnh biến chất nhiệt động graphit gặp nhiều trong cỏc đỏ phiến kết tinh, đỏ hoa và đặc biệt là đỏ gneis. Khoỏng vật cộng sinh gồm: felspat, granat, biotit, disthen, silimanit và calcit. Phương thức sinh thành là
biến đổi từ cỏc tàn dư của vật chất hữu cơ hoặc lắng đọng từ cỏc hợp chất carbonat.
c. Nguồn gốc trầm tớch biến chất: Trong loại hỡnh nguồn gốc này graphit được thành tạo do cỏc vỉa than đỏ bị tỏc động phõn khụ và liờn quan chặt chẽ với cỏc bể trầm tớch chứa than.
d. Nguồn gốc vũ trụ: Graphit là khoỏng vật phụ cú mặt trong cỏc thể
thiờn thạch sắt.
Cỏc mỏ khoỏng điển hỡnh của graphit trờn thế giới gồm: mỏ Bavaria ở Đức, mỏ Triben ở Áo, mỏ Luiza ở Canada, mỏ Alabasky ở Nga và nhiều mỏ khỏc nữa.
Viờt Nam cú một số mỏ graphit đạt giỏ trị cụng nghiệp đó được phỏt hiện và khai thỏc, trong đú đỏng chỳ ý là mỏ Nậm Thi (Lào Cai), mỏ Mậu A (Yờn Bỏi), mỏ Hưng Nhượng (Quảng Ngói).
3.3.3. Cỏc lĩnh vực sử dụng nguyờn liệu quặng graphit
Graphit là một nguyờn liệu khoỏng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khỏc nhau:
a. Vật liệu chịu lửa
Graphit cú nhiệt độ núng chảy rất cao cựng khả năng chống thấm kim loại, chống ăn mũn tốt. Trong một số loại gạch chịu lửa (MgO - C) yờu cầu về khả năng chống ăn mũn, chống thấm tốt luụn cú thành phần graphit. Hàm lượng graphit càng cao thỡ tớnh chất của gạch càng tốt nhưng giỏ thành gạch cũng tăng lờn tương ứng.
Nồi nấu kim loại được chế tạo từ hỗn hợp sột và graphit (chứa 85% C dạng vảy lớn) hoặc SiC và graphit (chứa 80% C dạng vảy nhỏ). Nồi nấu kim loại sử dụng graphit vảy lớn, trong khi gạch MgO - C cần graphit vảy khụng quỏ lớn.
b. Pin
Graphit tự nhiờn và tổng hợp được sử dụng để sản xuất anụt của tất cả cỏc cụng nghệ pin điển hỡnh bao gồm pin sơ cấp (pin sử dụng một lần), pin thứ cấp (pin cú thể sạc lại), pin xỏch tay, pin cụng nghiệp.
c. Chất dẫn điện
Graphit là chất dẫn điện khỏ tốt, nhưng đặc tớnh nổi trội làm cho graphit khụng thể thay thế bằng cỏc vật dẫn khỏc là ở khả năng chịu nhiệt độ cao cũng như chống ăn mũn húa chất của nú. Graphit cú thể làm điện cực cho cỏc bể điện phõn, cho cỏc lũ hồ quang hoặc làm chổi than tiếp điện trong cỏc động cơ điện…
d. Cơ khớ
Một trong những đặc điểm độc đỏo của graphit là tớnh chất bụi trơn. Bột graphit trơn và đặc biệt cú tớnh ổn định dưới điều kiện ỏp suất và nhiệt độ cao. Nhờ đú, graphit được sử dụng như chất bụi trơn khụ trong mỏy múc hạng nặng để giảm va chạm giữa cỏc bộ phận hay những nơi cú nhiệt độ cao bất thường. Graphit cú thể phối trộn thờm chất khỏc để tăng cơ tớnh, sử dụng trong nhiều chi tiết yờu cầu ma sỏt nhỏ và chịu nhiệt như vũng bi trượt, xộc măng, ổ trục dẫn và vũng đệm nối hơi, khắc dấu, mỏy bơm chõn khụng…
e. Cụng nghiệp hàng khụng vũ trụ
Do sự ổn định nhiệt đặc biệt cao cựng tỷ trọng nhẹ, graphit và cỏc sản phẩm của nú đó tỡm được nhiều chỗ đứng trong ứng dụng hiện tại và tương lai của ngành cụng nghiệp hàng khụng vũ trụ. Một số ứng dụng của graphit trong ngành cụng nghiệp hàng khụng vũ trụ bao gồm cỏc hộp động cơ, ống nổ, đầu tờn lửa, mũi tờn lửa, chất cỏch nhiệt.
f. Cụng nghiệp hạt nhõn
Ứng dụng của graphit trong cụng nghiệp hạt nhõn bao gồm là vật liệu xõy lút của nhà mỏy hạt nhõn, bộ điều hũa và phản xạ nhiệt, cột nhiệt và vật
liệu dừng lũ thứ cấp. Trong tương lai, cỏc lũ phản ứng hạt nhõn sẽ cú nhiệt độ làm việc tới 1000oC, do đú yờu cầu vật liệu cú tớnh chất ổn định nhiệt và tỷ lệ hấp thụ nơtron cao. Hiện nay, cỏc cụng trỡnh tập trung nghiờn cứu sản xuất cỏc sản phẩm từ graphit để đỏp ứng mục đớch này.
Thị trƣờng Năm 2012
Vật liệu chịu lửa, đỳc, nồi nấu kim loại 39 %
Pin 9 % Luyện kim 28 % Chất bụi trơn 9 % Linh kiện 10 % Khỏc 5 % Tổng 100 % 3.2
Theo kết quả thăm dũ, nguồn quặng graphit nước ta tập trung chủ yếu tại vựng tõy bắc với trữ lượng và tài nguyờn dự bỏo khoảng 36 triệu tấn, cũn lại là khu vực Trung Bộ khoảng 3 triệu tấn. Cỏc mỏ graphit tại nước ta chủ yếu nằm trong đới đứt góy Sụng Hồng kộo dài từ Yờn Bỏi đến Lào Cai.
Hiện nay, graphit mới được khai thỏc, chế biến ở hai mỏ Cổ Phỳc - Yờn Bỏi và Hưng Nhượng - Quảng Ngói. Cụng nghệ khai thỏc lộ thiờn, cơ giới húa bằng ụtụ - mỏy xỳc kết hợp thủ cụng lựa chọn trong khai thỏc để búc đất đỏ vỏch và đỏ kẹt. Quặng graphit được làm giàu chủ yếu bằng phương phỏp tuyển nổi.
Cỏc sản phẩm graphit sau tuyển nổi cú thể đạt 80ữ85% C được dựng cho cỏc ngành cụng nghiệp khỏc nhau. Theo Tổng hội Địa chất Việt Nam,
graphit được ứng dụng cho: sản xuất vật liệu chịu lửa (24%), đỳc (8%), chế tạo phanh (7%), bụi trơn (3%) và cỏc ngành cụng nghiệp khỏc (58%).
Theo “Phờ duyệt quy hoạch phõn vựng thăm dũ, khai thỏc, chế biến và sử dụng nhúm khoỏng chất cụng nghiệp (serpentin, barit, fluorit, bentonit, diatomit và talc) đến năm 2015, cú xột đến năm 2025”, dự bỏo đến năm 2025, nhu cầu sử dụng graphit khoảng 25.000ữ35.000 tấn/năm. Cỏc sản phẩm dự kiến sản xuất gồm 2 loại: graphit vụ định hỡnh 80ữ85% C và graphit dạng vảy 94ữ97% C, phục vụ cho cỏc ngành luyện kim, sản xuất gạch chịu lửa, điện cực, bỳt chỡ…
Để đỏp ứng nhu cầu nờu trờn, Chớnh phủ đó phờ duyệt quy hoạch đầu tư khai thỏc, chế biến graphit tại một số khu vực chớnh như sau:
- Vựng Yờn Bỏi: đến 2015, nõng cấp nhà mỏy tuyển Cổ Phỳc lờn 5.000ữ10.000 tấn/năm; giai đoạn 2016ữ2025 lờn 15.000ữ20.000 tấn/năm, với sản phẩm ≥ 90% C.
- Vựng Lào Cai: khai thỏc mỏ graphit Nậm Thi và xõy dựng nhà mỏy tuyển với cụng suất 5.000ữ10.000 tấn/năm cho ra sản phẩm cú hàm lượng C > 80%.
- Vựng Bắc Trung Bộ: đầu tư khai thỏc và tuyển mỏ Hưng Nhượng cụng suất 10.000ữ13.000 tấn/năm, sản phẩm cú hàm lượng C ≥ 80%.
3.2.5.
3.2 - TCVN 4688:1989
3 graphit theo TCVN 4688:1989.
Mỏc Tờn gọi Lĩnh vực sử dụng chủ yếu
Gr - S Grafit sạch Cỏc nhu cầu đặc biệt như sản xuất điện cực, bỳt chỡ cao cấp Gr - P Grafit cực pin Để sản xuất cực pin Gr - T Grafit thụng thường Cỏc nhu cầu thụng thường như
sản xuất bỳt chỡ thường
Gr - N Grafit nối lũ Sản xuất nồi lũ
Gr - D Grafit đỳc Quột khuụn đỳc
như sau:
4
Tờn chỉ tiờu Mỏc
Gr - S Gr - P Gr - T Gr - E Gr - D Hàm lượng cacbon, khụng nhỏ hơn (%)
Độ tro, khụng lớn hơn (%) Chất bốc, khụng lớn hơn (%)
Độ ẩm, khụng lớn hơn (%) Hàm lượng tổng Fe, khụng lớn hơn (%)
Lượng dư trờn mặt rõy 0,16 mm (%)
95 4 1 1 0,5 Khụng lớn hơn 2 82 17 1 2 1 Khụng lớn hơn 20 80 18 2 2 1 - 79 19 2 2 1 Khụng nhỏ hơn 85 70 25 - 3 - -
rong grafit khụng được để lẫn cỏc vật lạ như giấy, giẻ, gỗ, gạch, đỏ, sỏi, cỏt, mảnh kim loại v.v…
3.2.5.2 graphit
Theo Thụng tư số 12/2016/TT-BCT ngày 05 thỏng 07 năm 2016 của Bộ Cụng thương sửa đổi một số điều của Thụng tư số 41/2012/TT-BCT ngày 21 thỏng 12 năm 2012 về xuất khẩu khoỏng sản
3.2.6.
, quặng graphit khu vự
cú thể được xếp loại graphite dạng vảy chất lượng trung bỡnh kớch thước vảy trung bỡnh.
cần phải tinh chế quặng graphit để cú chất lượng cao cho cỏc ngành cụng nghiệp
trong nước hoặc xuất khẩu.
Đối với cỏc ngành cụng nghiệp trong nước theo TCVN 4688: 1989 Viện Tiờu chuẩn và Chất lượng Việt Nam, loại
graphit tốt nhấ là Gr-S Ck 95% trở
lờn cú thể được sử dụng điện cực và bỳt chỡ cao cấp. Loại graphit tốt nhất thứ hai, là Gr - P với Ck 82% trở lờn cú thể được sử dụng
cho pin. Tuy nhiờn, trong pin, điện cực, và
gạch chất lượng cao cần tinh chế graphit với Ck khoảng 95 ữ 99%.
Tuy nhiờn, đ
sản xuất điện cực, bỳt chỡ cao cấp
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Đề tài luận văn: “Đặc điểm chất lượng graphit khu vực Văn Yờn, Yờn
Bỏi và định hướng sử dụng” được hoàn thành trờn cơ sở tổng hợp và phõn tớch cỏc tài liệu điều tra địa chất khu vực, cỏc bỏo cỏo chuyờn đề và tài liệu nghiờn cứu của chớnh tỏc giả. Từ những kết quả nghiờn cứu cho phộp học viờn rỳt ra một số kết luận sau:
- Khu vực Văn Yờn, Yờn Bỏi cú tiềm năng về quặng graphit với chất lượng và tài nguyờn cú thể khai thỏc, chế biến và sử dụng trong ngành kinh tế quốc dõn. Đõy là một trong những nguồn lực cú vai trũ quan trọng trong cụng nghiệp khai khoỏng của vựng.
- Trong vựng, quặng graphit cú liờn quan mật thiết với gneis biotit, gneis biotit silimanit, gneis biotit silimanit cú granat (kớch thước 1 2mm), gneis biotit cú pyroxen. Quặng tồn tại dưới cỏc dạng dải, ổ, mắt, mắt phiến, mặt tỏch lớp nờn thường cú ranh giới khụng rừ ràng với đỏ võy quanh.
- Cỏc thõn quặng kộo dài chủ yếu theo phương tõy bắc - đụng nam và cú hỡnh thỏi, kớch thước, độ sõu phõn bố và thế nằm chi tiết khỏc nhau nhưng cấu trỳc thõn khoỏng khỏ tương đồng và phự hợp với cấu trỳc địa chất chung của khu vực. Ngoài cỏc thõn quặng nằm gần mặt đất cũn cú những thõn quặng