CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ HOA VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1. Tổng quan về đá hoa
2.1.5. Các lĩnh vực sử dụng chính và yêu cầu công nghiệp đối với đá hoa
Khi bước vào thế kỷ XXI, khoáng chất công nghiệp có vai trò đặc biệt to lớn trong sản xuất các chủng loại nguyên liệu khoáng phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội. Trong số các chủng loại khoáng chất công nghiệp thì đá hoa tinh khiết (đá hoa calci) đóng vai trò hàng đầu. Như phần trên thể hiện, ngày nay đá hoa tinh khiết được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, nông nghiệp đời sống...
Trong khuôn khổ luận án tiến sĩ, NCS chỉ đề cập một số lĩnh vực sử dụng chính đá hoa Miền Bắc Việt Nam.
a. Đá khối làm ốp lát, trang trí và đồ mỹ nghệ
Các loại đá hoa trắng được cưa cắt, mài bóng thành tấm có kích thước khác nhau, dưới dạng vật liệu trang lát, hiện đang được thi trường các nước châu Âu rất ưa chuộng. Đây là lĩnh vực được đánh giá là đang có tiềm năng.
Các yêu cầu để sản xuất làm đá ốp lát:
- Yêu cầu về độ nguyên khối: cần đảm bảo yêu cầu độ nguyên khối trình bày trong bảng 2.3.
Bảng 2.3: Phân loại nhóm đá theo thể tích (TCVN 5642 - 1992)
Nhóm I II III IV V
Thể tích khối
đá (m3) > 4,5 8,0 >2,0 4,5 >1,0 2,0 >0,5 1,0 0,1 0,5 - Yêu cầu về kích thước: Phân loại theo kích thước của các nhóm đá để sử dụng làm đá ốp lát theo TCVN 5642 - 1992 được đề cập ở phụ lục 1.
- Sức tô điểm của nguyên liệu đá ốp lát: Đây là một yếu tố rất quan trọng, quyết định đến giá trị của đá ốp lát. Sức tô điểm phụ thuộc vào màu sắc, độ thoát sáng (độ phản gương), cấu tạo tinh thể, độ hạt của đá. Yêu cầu về sức tô điểm của đá hoa trình bày ở bảng 2.4.
Bảng 2.4: Yêu cầu về sức tô điểm của đá theo TCVN 5642 - 1992
Loại đá Sức tô điểm cao Sức tô điểm vừa
Đá hoa
Màu trắng tinh khiết, màu óc ngựa, xanh lục, lơ hoặc sặc. Độ bóng > 90%
Đá hoa trắng rõ vân, màu xám thuần. Độ bóng > 72%
Đá vôi Màu trắng, vân cây cổ thụ, vân mây. Độ bóng trên >80%
Màu trắng, có sắc thái ấm, trắng phớt xanh, xám xanh. Độ bóng > 72%
- Yêu cầu kỹ thuật
Tấm đá ốp lát được sản xuất theo hình vuông hoặc hình chữ nhật:
+ Bề mặt tấm đá phải đảm bảo nhẵn bóng, phản ánh rõ hình ảnh vật thể, độ không bằng phẳng là ± 1mm theo 1m chiều dài.
+ Bốn mặt cạnh đảm bảo mặt phẳng nhám và mặt còn lại phải phẳng bóng.
Độ sai lệch về kích thước tấm đá không được lớn hơn các giá trị quy định nêu trong phụ lục 1.
Các khuyết tật trên bề mặt tấm đá không được vượt quá Quy định về khuyết tật của đá ốp lát theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5642 : 1992 (phụ lục 1).
Theo tiêu chuẩn của đá hoa sử dụng làm đá ốp lát và mỹ nghệ do Bộ Xây dựng Việt Nam đưa ra, các đá đạt được đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật sau mới được sử dụng làm đá ốp lát và đồ mỹ nghệ (bảng 2.5).
Bảng 2.5: Các tiêu chuẩn kỹ thuật của đá hoa làm đá ốp lát và đồ mỹ nghệ.
Tên chỉ tiêu
Mức Nhóm đá
mable
Nhóm đá hoa Loại I Loại II Loại III
1. Độ hút nước (%), không lớn hơn 0,2 3 7,5 12
2. Khối lượng thể tích, g/cm3, không nhỏ hơn 2,59 2,56 2,16 1,76
3. Độ mềm uốn (Mpa), không nhỏ hơn 7 6,9 3,4 2,9
4. Độ cứng bề mặt, theo thang độ cứng Morh,
không nhỏ hơn 4 3
5. Độ chịu mài mòn sau (mm3), không lớn hơn 444 500
Bên cạnh các chỉ tiêu nêu trong bảng 2.4, đá hoa làm ốp lát cần phải đạt các chỉ tiêu khác: Tùy thuộc vào các lĩnh vực sử dụng và điều kiện khai thác, đá ốp tự nhiên phải đáp ứng các chỉ tiêu về thể trọng, tỷ trọng, độ hút nước, sức chịu lạnh, giới hạn bền nén, sức chịu mài, sức kháng đập.
+ Độ thu hồi đá khối: tiêu chuẩn về độ thu hồi đá khối ≥ 0,4m3.
+ Thể trọng và tỷ trọng: Chỉ tiêu này định ra cấu kiện xây dựng và từ đó thiết kế một sức đỡ tải thích hợp cho cơ chế xây lắp và có thể xác định bằng sức chịu đánh bóng của đá ốp lát.
+ Giới hạn bền nén (cường độ kháng nén): Được xác định cho mẫu đá trong trạng thái khô hay bão hòa nước. Yêu cầu về cường độ kháng nén đối với đá carbonat làm nguyên liệu ốp lát 500kg/cm2.
+ Sức chịu mài mòn, sức chịu kháng đập: sử dụng để đánh giá sức chịu đựng mài mòn, kháng đập khi làm đá lát sàn, làm bậc thang, vỉa hè.
+ Độ xốp, độ hút nước, hệ số bão hòa, sức chịu lạnh: Nhằm mục đích định hướng sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau.
+ Cường độ phóng xạ, hàm lượng tạp chất có hại: Đối với hàm lượng sulfat, sulfit (tính theo SO3) trong đá không được vượt quá giới hạn. Cường độ phóng xạ <
50R/h, SO3 <1%.
b. Sản xuất bột carbonat calci
* Sản xuất bột nặng
Bột nặng là bột carbonat calci tự nhiên có ký hiệu trên thương trường quốc tế là GCC (Ground Calcium Carbonat), thu được bằng cách nghiền trực tiếp từ đá hoa calci đến độ hạt thích hợp.
Cùng với bột nhẹ, bột nặng được dùng một lượng lớn trong công nghiệp sản xuất giấy, sơn, chất phủ bề mặt, chất độn, phụ gia chất dẻo, cao su, các loại sợi, cáp dược phẩm, chất chống nổ, bụi than, khử lưu huỳnh trong ống khói nhà máy nhiệt điện… nhờ kết hợp tính kinh tế và đặc trưng vật lý sẵn có như giá rẻ, màu đẹp, ít hấp phụ dầu và kích thước hạt tùy ý.
Đá hoa để sản xuất bột nặng carbonat calxi làm chất độn yêu cầu chất lượng thỏa mãn chất lượng theo TCVN 4350 : 1986 (phụ lục 1).
Đỏ hoa trắng được nghiền đến cỡ hạt từ hạt thụ (≤ 75 àm) đến siờu mịn (≤ 6 àm). Cỏc đặc tớnh kỹ thuật chủ yếu của chất độn là tinh khiết về thành phần húa học, trơ lỳ hóa học, độ trắng và độ phản chiếu cao, cỡ hạt và sự phân bố cỡ hạt cũng như hình dáng các hạt, có độ dẻo và đặc tính lưu biến, các đặc tính hấp phụ đều đối với dầu, mực, chất nhuộm màu, tỷ trọng và mật độ phù hợp.
Bột thô được sử dụng trong các sản phẩm như xi măng liên kết tường khô, matit, vật liệu trần, sơn cấu trúc, vật liệu cố kết, vật liệu quét thảm, lớp mài asphalt.
Bột mịn sử dụng công nghiệp giấy, chất dẻo, cao su, sơn, thực phẩm và công nghiệp mài mỏng polyme, dược phẩm, chất chống vón cục, làm cấu hình tổ hợp cho bộ phận xúc tác khử khí thải của ô tô, xe máy…
Nhìn chung, đá hoa sử dụng với mục đích làm khoáng chất công nghiệp đều phải đạt các tính chất hóa lý như sau:
- Tính chất vật lý: Độ trắng tự nhiên ≥ 90%, trong một số trường hợp ≥ 85%, tỷ trọng: 2,65- 2,7g/m3, độ thấm dầu 23 g/100g CaCO3, mật độ đóng cục 0,7 g/cc, độ pH:9,4, cỡ hạt trung bỡnh 3,7 àm.
- Thành phần hoá học: CaCO3 ≥ 95% (CaO ≥ 54%), Fe2O3 ≤ 1%, MgO ≤ 0,5%, các chất khác thấp hơn 0,1%.
Tuy nhiên, tùy từng lĩnh vực sử dụng, chúng được phân chia theo các tiêu chuẩn riêng biệt (bảng 2.6).
Bảng 2.6: Tổng hợp chỉ tiêu theo lĩnh vực sử dụng Lĩnh vực sử dụng Yêu cầu chất lượng
Độ trắng
CaCO3 MgO pH Cỡ hạt (μm)
Nhựa cao su 98,5% 0.08% 8 (±1) 44 93%
Sơn bột trét tường 98,5% 0.02% 8 - 9 45 94%
Nuôi trồng thuỷ sản,
phân bón 85% 0.08% 8 (±1) 45 94%
Mỹ phẩm, giấy 99% 0.02% 8 - 9 10 - 20 96%
* Sử dụng làm bột nhẹ
Bột nhẹ là bột carbonat calci kết tủa. Bột nhẹ được sử dụng trong các ngành công nghiệp như giấy, mỹ nghệ, mỹ phẩm, nhựa, sơn, cao su, kem giặt.…
Để sản xuất bột nhẹ yêu cầu đá hoa và đá vôi trắng có hàm lượng CaO 54%; MgO 1%; R2O3 0,4%; CKT 0,02%.
- Bột nhẹ sử dụng trong công nghiệp giấy cần phải đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 7066 : 2002 (phụ lục 1).
- Bột nhẹ sử dụng trong công nghiệp cao su: để sản xuất cao su, bột nhẹ phải có chất lượng đáp ứng được các chỉ tiêu đã đề ra trong TCVN 7067:2002 (phụ lục 1).
- Bột nhẹ trong công nghiệp sản xuất nhựa PVC ở nước ta được quy định theo TCVN 6151 : 2002 (ISO 4422 : 1996) (phụ lục 1).
c. Đá hoa sử dụng trong lĩnh vực vật liệu xây dựng (sản xuất xi măng và đá xây dựng thông thường)
Đá hoa được sản xuất xi măng porland, xi măng poland, xi măng trắng, xi măng thủy lực,... nhiều nhất là sản xuất xi măng porland. Để sản xuất xi măng porland đá hoa cần đáp ứng tiêu chuẩn TCVN-2682-1999 (phụ lục 1). Nguyên liệu sản xuất xi măng porland ngoài đá hoa cần đá sit, các phụ gia điều chỉnh, phụ gia trợ,... nói chung các phối liệu phù hợp đem tạo được hệ số clinke.
95 , 0
~ 90 , . 0
8 . 2
) . 7 , 0 .
35 , 0 .
65 , 1 (
2
3 3
2 3
2
SiO
SO O
Fe O
Al
KH CaO (2.1)
Và các modun silic n, modun nhóm P như sau:
5 , 3
~ 7 , 1
3 2 3 2
2
O Fe O Al
n SiO (2.2)
5 , 2
~ 0 , 1
3 2
3
2
FeO O
P Al (2.3)
Đá hoa sử dụng làm vật liệu xây dựng thông thường cần đáp ứng được các chỉ tiêu sau:
- Giới hạn kháng nén (cường độ kháng nén): Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì cường độ kháng nén 800kg/cm2. Nhưng nếu để làm bê tông mác cao (300 - 400) và cốt thép cường độ lớn (4200 - 5000kg/cm2) thì cường độ kháng nén của đá phải đạt 800 - 1300kg/cm2.
- Độ bền cơ học của đá dăm: Được quy định theo từng lĩnh vực cụ thể theo TCVN 5642 : 1992 (phụ lục 1).
- Độ thoi dẹt (chiều rộng hạt 1/3 chiều dài hạt): Không được lớn hơn 25%
theo khối lượng.
- Độ sạch của đá: Cốt liệu bê tông phải sạch, không được lẫn bụi, bùn và các chất hữu cơ khác, đặc biệt là không được để màng sét bọc xung quanh hòn đá 1%.