Như đã trình bày ở phần trên, khoáng chất công nghiệp hiện này là lĩnh vực sôi động trong các ngành khai thác - chế biến và buôn bán nguyên liệu khoáng ở các nước phát triển và đang phát triển.
Đá carbonat calci nói chung, đá hoa nói riêng là khoáng chất công nghiệp đứng hàng đầu trong các sản phẩm khoáng chất công nghiệp. Nhờ có những thuộc tính quan trọng cho phép đá hoa được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực (hình 5.1) như: làm đá ốp lát, trang trí, trợ dung trong công nghiệp luyện kim, sản xuất thủy tinh, nguyên liệu hóa học, chất độn phủ, xử lý nước thải, cải tạo môi trường sinh thái, nguyên liệu sản xuất xi măng,... Đá hoa là một chủng loại quan trọng của đá carbonat calci.
Mô phỏng theo mô hình sử dụng đá carbonat của Mineralogy and Petrology. British Geological Survey, 1992
Hình 5.1: Phân loại đá carbonat calci theo lĩnh vực sử dụng chính
Đá hoa Miền Bắc Việt Nam có chất lượng và đặc tính kỹ thuật cho phép sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và đời sống. Hiện chưa có những nghiên cứu nhằm xác nhận những lĩnh vực sử dụng đá hoa Miền Bắc Việt Nam và quy hoạch nhằm sử dụng tổng hợp, hợp lý kinh tế, tiết kiệm tài nguyên và
bảo vệ môi trường đối với loại khoáng chất công nghiệp quan trọng này. Trong luận án này NCS thông qua thực tiễn sản xuất bước đầu đưa ra định hướng sử dụng loại đá hoa này. Cụ thể theo NCS cần ưu tiên sử dụng đá hoa vào các lĩnh vực sau:
1. Sản xuất đá ốp lát, mỹ nghệ, trang trí: tập trung ở khu vực Lục Yên (Yên Bái), Quỳ Hợp (Nghệ An);
2. Sản xuất các loại chất độn từ thô đến mịn (bột nặng carbonat calci mịn và siêu mịn và bột nhẹ): tập trung chủ yếu ở khu vực Yên Bình (Yên Bái), Quỳ Hợp, Tân Kỳ (Nghệ An);
3. Làm vật liệu đá xây dựng và sản xuất xi măng: tận thu trong quá trình khai thác đá ốp lát và sản xuất bột carbonat calci.
a. Sản xuất đá ốp lát và đồ mỹ nghệ
Hiện nay trên thế giới tập việc sản xuất đá hoa trắng tập trung tại một số nước có truyền thống sản xuất đá ốp lát: Italia, Trung Quốc, Tây Ban Nha, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ, Philipin, Pháp, Brazil, Mỹ, Ấn Độ, Áo, Nga, Nhật… Tổng cộng năng lực sản xuất đá hoa dạng khối đạt khoảng 5 triệu m3/năm và đá ốp lát 20 triệu m2/năm.
Nhu cầu sản phẩm đá hoa ốp lát trên thế giới phụ thuộc vào yếu tố thẩm mỹ, mục đích sử dụng và truyền thống của từng vùng. Ở các các nước phương Tây và Mỹ thì xu hướng dùng đá hoa màu nhiều hơn. Trong khi đó Trung Đông và Ấn Độ thì sử dụng phần nhiều đá hoa trắng.
Thị trường xuất khẩu đá marble sẽ đươc tập trung chủ yếu ở thị trường Ấn Độ nơi mà sức tiêu thụ đá trắng lớn nhất thế giới do truyền thống văn hóa của nước này.
Bên cạnh đó thị trường các nước khác như Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ và các nước Tây Âu cũng đang có sức mua rất lớn vì sử dụng đá hoa có nhiều ưu điểm thuận lợi.
Có rất nhiều nền kinh tế hiện nay đang tăng trưởng với tốc độ rất cao đặc biệt như: Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ và Trung Đông... Riêng Mỹ nhập khẩu năm 2003 là 837 triệu USD đã tăng 1,2 tỷ USD đá xẻ vào năm 2011. Trong khi đó thị trường Mỹ mới chỉ phát triển trong khoảng chục năm gần đây.
Các nước có truyền thống và nhu cầu sử dụng rất lớn đá ốp lát tự nhiên như:
Italia, Hy Lạp, Đức, Tây Ban Nha, Ấn Độ nhu cầu và sản lượng đá của các nước này chiếm khoảng 2/3 sản lượng toàn thế giới. Các nước xuất khẩu đá ốp lát hàng đầu thế giới gồm: Italia, Ấn Độ, Canada, Brazil, Trung Quốc, Nam Phi.
Các chủng loại sản phẩm đang có nhu cầu xuất khẩu bao gồm: đá khối đã được cắt theo kích thước định sẵn; đá xẻ được đánh bóng.... Sản phẩm được ứng dụng của đá trắng: làm đồ điêu khắc, vật liệu xây dựng (ốp lát, dựng cột, dựng tường…), các chi tiết trang trí trong công trình xây dựng.
Bảng 5.1. Kim ngạch xuất nhập khẩu đá ốp lát toàn cầu
Đơn vị: Triệu USD
Năm 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Xuất khẩu 6.626 7,276 8.127 9.372 10.500 12.500 13.000 14.500 16.000 18.000
Nhập
khẩu 7.222 7.386 8.600 10.007 11.200 13.500 14.000 15.000 17.500 19.000 Việt Nam
so thế giới 0,23% 0,26% 0,294% 0,31% 0,332% 0,35% 0,5% 0,64% 0,7% 0,8%
Xuất khẩu đá hoa
trắng
800 850 1.100 1.200 1.05 1.500 2.500 2800 3.000 4.000
b. Sản xuất bột carbonat calci mịn và siêu mịn
Trong những năm gần đây nhu cầu về sản phẩm bột đá hoa trắng (bột carbonat calci) trên toàn thế giới tăng mạnh, trước kia bột carbonat calci thị trường truyền thống là Châu Âu và Bắc Mỹ nhưng trong những năm gần đây xu thế tăng mạnh, nhu cầu đã chuyển dịch về khu vực Châu Á. Cụ thể, đến năm 2011 Châu Á chiếm khoảng 50% tổng nhu cầu trên toàn thế giới (khoảng 55 triệu tấn), đặc biệt nhu cầu tăng cao ở Trung Quốc chiếm 20% của toàn khu vực Châu Á.
Tổng trữ lượng và tài nguyên đá hoa trắng trên địa bàn cả nước hàng chục tỷ tấn, tập trung chủ yếu ở các tỉnh Yên Bái, Nghệ An, Hà Nam, Tuyên Quang và Hà Giang.
Bột carbonat calci được sử dụng rộng rãi ở các ngành công nghiệp như công nghiệp giấy, công nghiệp nhựa, sơn, bột trét, thức ăn gia súc v.v... Trong đó việc sử dụng carbonat calci của ngành công nghiệp giấy đã phát triển đáng kể trong những năm gần đây. Sản lượng giấy ở Châu Á tăng gần 6%/năm trong thập kỷ qua.
Ngành công nghiệp nhựa là thị trường lớn thứ hai đối với carbonat calci và khu vực Châu Á dẫn đầu thế giới về tiêu thụ (chiếm khoảng 60%) chủ yếu ở Trung Quốc, Ấn Độ và Nam Á.
Nhìn chung, nhu cầu thế giới đối với calci carbonat dự báo sẽ tăng hơn 3%/năm sản lượng từ 110 triệu tấn vào năm 2011 đến 150 triệu tấn vào năm 2015. Theo các các số liệu tăng trưởng trong vài năm qua, tốc độ tăng trưởng toàn cầu sẽ được dẫn dắt bởi khu vực châu Á.
Theo tài liệu nghiên cứu của 2 tập đoàn lớn sản xuất bột đá siêu mịn trên thế giới là Omya (Hàn Quốc) và 20micron (Ấn Độ) cho thấy nhu cầu tiêu thụ như bảng 5.2.
Bảng 5.2. Tổng hợp nhu cầu sử dụng bột carbonat calci trên thế giới
Đơn vị tính : 1.000 tấn Năm
Tên nước 2007 2008 2009 2010 2011
Nhật bản 8.821 9.420 10.374 11.100 11.980
Hàn quốc - - 210 220 250
Đài loan - - 90 100 120
Indonesia 22 3 16 21 49
Thái lan 78 100 111 124 135
Ấn Độ 100 500 1.200 3.000 5.000
Trung Quốc - - 500 2.000 6.000
Các nước Bắc Mỹ 10.000 12.220 15.000 31.100 42.000 Các nước Tây Âu 12.000 15.150 18.230 32.000 45.350 Tổng cộng 31.021 37.343 45.731 79.665 110.884
* Nhu cầu sử dụng đá hoa làm ốp lát ở Việt Nam
Hiện toàn quốc có 197 tổ chức, cá nhân tham gia khai thác, chế biến đá ốp lát và có 152 cơ sở đã đầu tư nhà máy với tổng công suất 11,0 triệu m2 với sản lượng chế biến năm 2010 khoảng 8,1 triệu m2. Trong đó, công suất cấp phép sản xuất đá hoa trắng là 4,0 triệu m2 gồm: 0,9 triệu m2 tại Yên Bái (13 cơ sở) và 3,1 triệu m2 tại Nghệ An (khoảng 30 cơ sở).
Sản phẩm đá hoa trắng ở Việt Nam không còn mới mẻ với thế giới trong vài năm gần đây. Việt Nam được biết đến như là nơi có nguồn tài nguyên đá hoa trắng có trữ lượng lớn, chất lượng tốt và minh chứng là giá trị xuất khẩu liên tục tăng hàng năm.
* Nhu cầu sử dụng sản xuất bột carbonat calci
Theo thống kê từ năm 2009 đến nay, nhu cầu sử dụng bột đá cho các ngành công nghiệp chế biến của Việt Nam tăng khoảng 20 - 25% năm, dự kiến nhu cầu bột carbonat calci đến năm 2015 khoảng 2 triệu tấn/năm. Cụ thể như Thái Bình là 01 triệu tấn, Hải Phòng là 0,2 triệu tấn, Hà Nội là 0,2 triệu tấn, các nhà máy giấy Miền Bắc khoảng 0,15 triệu tấn, nhà máy gạch Ceramic khoảng 0,05 triệu tấn, nhà máy phía Nam khoảng 0,3 triệu tấn… Dự kiến trong những năm tới nhu cầu sử dụng bột carbonat calci còn tăng.
- Nhu cầu bột CaCO3 của ngành giấy:
So với sản phẩm caolanh, sản phẩm bột CaCO3 (GCC và PCC) được sử dụng rộng rãi với khối lượng ngày một nhiều hơn trong sản xuất các sản phẩm giấy. GCC và PCC được sử dụng với vai trò là chất độn, tạo độ đục (như giấy in), chất lưu bám sợi (đặc biệt là giấy tổng hợp phi gỗ - woodfree paper), chất tráng phủ bề mặt, tạo độ láng bóng, trơn, độ sáng và độ trắng các sản phẩm giấy. Ví dụ, đối với các sản phẩm giấy có tráng phủ bề mặt (giấy bao bì cao cấp, giấy in viết và giấy tráng phấn, trong sản xuất thường sử dụng hỗn hợp tráng phủ gồm 80% GCC và 20% cao lanh và/hoặc 40% GCC, 40% PCC và 20% caolanh; còn đối với giấy tổng hợp phi gỗ không tráng phủ, có thể sử dụng tới 50 - 100% GCC. Các chuyên gia trong ngành Giấy cho rằng tỷ lệ sử dụng GCC tính theo khối lượng sản phẩm giấy, khi là chất tráng phủ bề mặt sẽ vào khoảng 10 - 12%, khi là chất độn - khoảng 20 - 30%. Như vậy, nhu cầu của ngành Giấy về GCC được tính từ mục tiêu sản lượng của ngành và mức tiêu thụ GCC cho mỗi tấn sản phẩm giấy lấy bằng 20%. Kết quả dự báo trình bày trong bảng 5.3.
- Nhu cầu bột CaCO3 của ngành nhựa (chất dẻo):
Trong ngành nhựa, GCC được sử dụng nhằm thay thế một phần chất dẻo và bột màu (giảm giá thành sản phẩm nhựa), hỗ trợ quá trình rửa, làm sạch chất dẻo (ngăn không cho máy ép tạo gôm dính với polyme); là phụ gia có tác dụng làm tăng môđun uốn, tăng độ bền va đập, độ bền kéo và nén, là chất làm chậm cháy và cải thiện tính cách điện của sản phẩm nhựa; là chất tạo xốp (trong màng dẻo vi xốp/breathable films/polyolefin để sản xuất băng, tã giấy vệ sinh); các sản phẩm GCC cao cấp thường sử dụng nhiều trong nhóm nhựa kỹ thuật như các chất dẻo nhiệt rắn, các chất nhiệt dẻo.
Trong ngành nhựa Việt Nam, các chuyên gia cho rằng tỷ lệ tiêu thụ GCC khi sản xuất các sản phẩm nhựa từ PVC và PP hiện vào khoảng 95 - 100% so với tổng lượng tiêu thụ GCC của toàn ngành. Trong tương lai, tỷ lệ này sẽ giảm dần do lượng sử dụng GCC trong các chất dẻo khác tăng dần để đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế (khi sản lượng chất dẻo đạt tới quy mô kinh tế), theo đó, tỷ lệ này có thể giảm đến 75 - 80% vào năm 2025. Dự báo nhu cầu GCC của ngành nhựa được dựa vào nhu cầu nhựa nguyên liệu PVC và PP của nước ta với tỷ lệ GCC so với trọng lượng sản phẩm nhựa PP và PVC lấy bằng 20%. Kết quả dự báo trình bày trong bảng 5.3.
- Nhu cầu bột CaCO3 trong sản xuất các sản phẩm sơn:
Nhu cầu về GCC trong lĩnh vực sản xuất sơn là tương đối khá. GCC sử dụng trong sản xuất sơn (công nghiệp và xây dựng) với vai trò vừa là chất độn, chất kéo duỗi (tăng độ dẻo của sản phẩm) vừa là phụ gia tăng cường tính năng của sản phẩm sơn. Dựa trên công nghệ vật liệu nano, việc các nước Tây Âu phát triển các sản phẩm sơn mới với tính năng tự làm sạch, chống xước, chống tia cực tím, chống mốc, không bám nước, sơn phức hợp làm gia tăng nhu cầu về các sản phẩm GCC công nghệ cao (high-tech GCC).
Ở nước ta, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sơn, nhất là sơn xây dựng, đã đạt mức khá và dự báo tiếp tục tăng trưởng cao trong thời gian dài nữa do nền kinh tế phát triển, đời sống đi lên. Như vậy, nhu cầu về các sản phẩm GCC trong sản xuất sơn cũng sẽ tăng mạnh, lên tới hàng trăm ngàn tấn mỗi năm trong tương lai.
Dự kiến nhu cầu sử dụng các sản phẩm bột CaCO3 của Việt Nam đến năm 2025 được trình bày trong bảng 5.3.
Bảng 5.3. Nhu cầu về sản phẩm bột CaCO3 của Việt Nam đến năm 2025 Đơn vị tính: 1.000 tấn.
TT Nội dung 2015 2020 2025 2030
1 Nhu cầu của ngành Giấy 437 720 1160 1190
2 Nhu cầu của ngành Nhựa 580 736 963 604
a GCC cho sản phẩm nhựa PVC 340 416 510 310
b GCC cho sản phẩm nhựa PP 171 210 260 75
c Cầu của (a+b)/ngành nhựa 88% 85% 80% 64%
3 Nhu cầu của các lĩnh vực khác 248 430 720 3530 4 Tổng nhu cầu của nền kinh tế 1197 1776 2653 6644
Trong những năm gần đây trên thị trường Việt Nam bột đá trắng siêu mịn được sử dụng rộng rãi, với khối lượng tương đối lớn phân bố ở nhiều địa phương và ngành nghề khác nhau như: giấy, sơn, bột bả tường, nhựa, thức ăn chăn nuôi, gốm sứ, kem đánh răng, phấn viết... . (bảng 5.4).
Bảng 5.4. Tổng hợp nhu cầu sử dụng bột carbonat calci ở Việt Nam
Đơn vị tính: 1.000 tấn
TT Địa phương 2008 2009 2010 Dự kiến
2015
1 Thái Bình 50 70 80 100
2 Hải Phòng 100 150 170 200
3 Hà Nội - 5 150 200
4 Các NM giấy Miền Bắc - 10 80 150
5 Các NM gạch Ceramic - - 10 50
6 TP Hồ Chí Minh và các khu chế
xuất phía nam - - 160 Khoảng
300
Tổng cộng 150 235 650 1000
* Sản xuất chất độn
Đá hoa được lựa chọn để sản xuất chất độn nhờ nó có những thuộc tính sau:
sự tinh khiết về hóa học, độ trắng và độ phản chiếu cao, cỡ hạt, hình dạng hạt và diện tích bề mặt hạt, tính dẻo và đặc tính lưu biến, đặc tính hấp phụ với dầu, nước và các chất nhuộm màu, độ trơ hóa học, trọng lượng riêng,...
Trong sản xuất chất độn thường phân biệt 4 loại sau:
- Chất độn giá trị thấp: sử dụng trong thức ăn gia súc, chất độn nông nghiệp, xử lý bụi mỏ, ...
- Chất độn không chức năng giá trị thấp: làm gạch ốp lát, làm chất dẻo, làm nền thân đá ốp lát.
- Chất độn chức năng giá trị trung bình: sản xuất chất kết dính và bột trám, chất độn giấy, chất phủ, sơn giá thấp, cao su, chất dẻo...
- Chất độn siêu mịn chất lượng cao: làm chất độn phủ và không phủ siêu mịn, chất nhuộm màu giấy, chất phủ, sơn, cao su và chất dẻo, sử dụng trong công nghiệp dược liệu, thức ăn, đồ uống, ...
Hiện tại ở Miền Bắc Việt Nam có hai vùng có đá hoa để sản xuất bột nặng carbonat calci là vùng Nghệ An (khu vực Quỳ Hợp, khu vực Tân Kỳ), và vùng Yên Bái (khu vực Lục Yên, khu vực Yên Bình, tỉnh Yên Bái).
Tiềm năng tài nguyên đá bột carbonat calci trong hai vùng này đủ loại để đầu tư phát triển ngành công nghiệp khai thác chế biến bột nặng carbonat calci.
Hiện tại nhà nước khuyến khích khai thác đá ốp lát từ đá hoa kết hợp với khai thác bột nặng carbonat calci. Bởi vì việc khai thác mỏ như vậy sẽ bảo đảm thực hiện nguyên tắc sử dụng triệt để tổng hợp, hợp lý kinh tế, tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường. Đồng thời sẽ bảo đảm hiệu quả tối đa trong đầu tư khai thác và chế biến đá hoa.
Phụ thuộc vào nhu cầu thị trường, giá cả hàng hóa, hiệu quả đầu tư khai thác - chế biến nguyên liệu khoáng; những năm qua chỉ đầu tư khai thác - chế biến - tiêu thụ trong nước và xuất khẩu bột nặng carbonat calci một cách tự phát. Việc sử dụng đá hoa để sản xuất bột nhẹ hầu như không được đầu tư phát triển mỏ.
Theo NCS cần phải đặc biệt quan tâm thúc đẩy việc đầu tư khai thác - chế biến bột nhẹ carbonat calci, bời vì: tiềm năng tài nguyên đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam là rất lớn, trong tương lai cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước và những tiến bộ khoa học - công nghệ trên thế giới nhu cầu sử dụng bột nhẹ carbonat calci ngày một nhiều. Cần xem việc đầu tư khai thác - chế biến bột nhẹ carbonat calci là định hướng sử dụng quan trọng trong định hướng sử dụng đá hoa ở Miền Bắc Việt Nam.
c. Sản xuất vật liệu xây dựng
Việc sử dụng đá hoa làm vật liệu xây dựng cần lưu ý không được sử dụng đá có chất lượng cao làm vật liệu xây dựng, cần tận dụng đá phế thải trong khai thác đá khối, đá hoa sản xuất bột nặng làm vật liệu xây dựng, sản xuất xi măng.
Theo quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011 - 2020 và định hướng 2030 của Chính phủ (Quyết định số 1488/QĐ-TTg) thì sản lượng xi măng năm 2015 cần đạt 88 - 90 triệu tấn (xuất khẩu 56 triệu tấn) và đến năm 2020 sản lượng xi măng đạt 120 - 130 triệu tấn (xuất khẩu 93 triệu tấn). Để đạt được sản lượng xi măng này cần sử dụng một lượng rất lớn đá vôi, sét, phụ gia điều chỉnh, phụ gia trợ,...
Với lượng trữ lượng/tài nguyên đá vôi; trong đó có đá hoa của nước ta đảm bảo vững chắc nguồn nguyên liệu chủ đạo để sản xuất xi măng. Tuy nhiên trong thực tế thì một số mỏ đá hoa cũng được khai thác làm xi măng (một số mỏ ở Mông Sơn như nhà máy xi măng Yên Bình, xi mặng Yên Bái của tỉnh Yên Bái),... Dưới đây là một số đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng đá hoa làm nguyên liệu xi măng, tiết kiệm tài nguyên:
- Cần quy hoạch khai thác đá hoa có hàm lượng CaO từ 47 - 53% (trung bình 51%) để sản xuất xi măng, không cho phép sử dụng đá hoa tinh khiết có hàm lượng CaO ≥ 54- 56% để sản xuất xi măng.
- Tại các mỏ khai thác đá khối làm ốp lát, đá sản xuất bột nặng, cần tận dụng phần đá bìa trong sản xuất đá khối, đá hoa không đạt tiêu chuẩn sản xuất bột nặng để sản xuất xi măng, hoặc làm đá hộc, đá dăm làm vật liệu xây dựng nhằm nâng cao