CHÊT L¦îNG Vµ §ÆC TÝNH Kü THUËT CñA KAOLIN KHU BèT §á, A L¦íI, THõA THI£N-HUÕ

§ç C¶NH D¦¥NG

Tr­êng §¹i häc Má - §Þa chÊt, §«ng Ng¹c, Tõ Liªm, Hµ Néi

Tãm t¾t: Kaolin Bèt §á, A L­íi lµ s¶n phÈm phong ho¸ tõ c¸c ®¸ m¹ch granit aplit phøc hÖ §¹i Léc. C¸c th©n kaolin cã quy m« nhá: dµi 50-60 m, nhiÒu th©n ®¹t ®Õn 700-800 m, réng ®Õn 9-10 m, chiÒu dµy c¸c th©n ®Õn 20-25 m. Chóng tËp trung thµnh nh÷ng "chïm vØa", ph¸t triÓn ë nh÷ng n¬i giao nhau cña c¸c hÖ thèng ®øt g·y. Kaolin läc Bèt §á cã chÊt l­îng ®¸p øng nhu cÇu s¶n xuÊt sø cao cÊp. Hµm l­îng Al2O3 cña kaolin dao ®éng tõ 17,5 ®Õn 36,45 %, trung b×nh 28,84 %. Hµm l­îng Fe2O3 (chÊt cã h¹i) thay ®æi trong kho¶ng 0,09-8,71 %, trung b×nh 1,43 %, trong c¸c khèi tÝnh tr÷ l­îng xÊp xØ 1 % (®¹t yÒu cÇu s¶n xuÊt sø cao cÊp). Tæng hµm l­îng kiÒm nhá. §é thu håi trung b×nh ®¹t 65,56 % cì h¹t < 0,2 mm. C¸c tÝnh chÊt kü thuËt t¹o h×nh, sÊy, nung cña x­¬ng vµ men cã sù tham gia cña kaolin Bèt §á cho thÊy kaolin läc hoµn toµn cã kh¶ n¨ng sö dông lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt gèm sø.

Trong vïng A L­íi, tØnh Thõa Thiªn -HuÕ tËp trung nhiÒu lo¹i kaolin cã nguån gèc kh¸c nhau, trong ®ã kaolin cã nguån gèc phong ho¸ tõ ®¸ m¹ch granit aplit cña phøc hÖ §¹i Léc (GaD2 ®l) cã chÊt l­îng tèt vµ tr÷ l­îng lín. C¸c kÕt qu¶ ®iÒu tra cña Liªn ®oµn §Þa chÊt B¾c Trung Bé vµ tr­êng §¹i häc Má - §Þa chÊt cho thÊy c¸c th©n kaolin ph©n bè kÐo dµi trªn 20 km, ë nhiÒu vïng: Hång V©n, Peker, Tµ Rª, Bèt §á... trong ®ã khu Bèt §á ®­îc x¸c ®Þnh lµ diÖn tÝch cã triÓn väng nhÊt, ®· ®­îc th¨m dß ®¸nh gi¸ chÊt l­îng, phôc vô cho ph¸t triÓn c«ng nghiÖp gèm sø cña tØnh Thõa Thiªn - HuÕ.

I. S¥ L¦îC §ÆC §IÓM CÊU TRóC §ÞA CHÊT VïNG.

Khu Bèt §á n»m s¸t ngay thÞ trÊn Bèt §á, cã vÞ trÝ thuËn lîi, nèi liÒn víi thµnh phè HuÕ vµ Qu¶ng TrÞ b»ng hÖ thèng giao th«ng tèt.

C¸c th©n kaolin ph©n bè ë mét vïng ®Þa h×nh ph©n c¾t m¹nh, gåm c¸c ®åi cã ®é cao 600-700 m, s­ên dèc 25-40o. CÊu t¹o nªn vïng nghiªn cøu cã c¸c trÇm tÝch lôc nguyªn bÞ biÕn chÊt cña hÖ tÇng A V­¬ng (e2-O1 av) vµ c¸c thµnh t¹o magma phøc hÖ Trµ Bång (Di, GDi PZ2 tb), phøc hÖ §¹i Léc (GaD1 ®l).

- HÖ tÇng A V­¬ng trong vïng gåm hai ph©n hÖ tÇng:

+ Ph©n hÖ tÇng d­íi (e2-O1 av1): ®¸ phiÕn th¹ch anh -mica-sericit, ®¸ phiÕn th¹ch anh -felspat, ®¸ phiÕn silic dµy, 800 m

+ Ph©n hÖ tÇng gi÷a (e2-O1 av2): ®¸ phiÕn th¹ch anh -sericit, ®¸ phiÕn sericit, ®¸ phiÕn sÐt, sÐt than, dµy 600 m.

- Phøc hÖ §¹i Léc, gåm 2 pha:

+ Pha 1 (GaD2 ®l1): lµ pha x©m nhËp cã diÖn lé kh¸ lín, gåm granit hai mica, granit biotit, kÝch th­íc h¹t th«, trung b×nh.

+ Pha 2 (GaD1 ®l2): pha ®¸ m¹ch gåm granit aplit s¸ng mµu, h¹t nhá, thµnh phÇn chÝnh lµ felspat kiÒm, th¹ch anh... t¹o thµnh "chïm m¹ch" ph©n bè t¹i c¸c vÞ trÝ giao nhau cña hai hÖ thèng ®øt g·y: ®øt g·y s©u h­íng t©y b¾c - ®«ng nam vµ ®øt g·y bËc II (néi ®íi). C¸c thµnh t¹o kaolin phong ho¸ tõ granit aplit nµy cã chÊt l­îng tèt.

II. §ÆC §IÓM PH¢N Bè KAOLIN KHU BèT §á.

Sù ph©n bè c¸c th©n kaolin liªn quan chÆt chÏ víi c¸c ho¹t ®éng ®Þa chÊt, kiÕn t¹o vµ magma cña vïng. KÕt qu¶ ®o vÏ ®Þa chÊt ë c¸c tû lÖ 1:10.000 vµ 1:5000 cho thÊy c¸c th©n kaolin khu Bèt §á ph¸t triÓn trong trÇm tÝch lôc nguyªn biÕn chÊt ®Õn t­íng ®¸ phiÕn lôc cña hÖ tÇng A V­¬ng. CÊu tróc ®Þa chÊt cña vïng nghiªn cøu chÞu ¶nh h­ëng s©u s¾c cña hÖ ®øt g·y s©u §a Kr«ng - A L­íi ph­¬ng t©y b¾c - ®«ng nam, ho¹t ®éng m¹nh mÏ trong Mesozoi- Kainozoi [ 4] . Ho¹t ®éng cña hÖ thèng ®øt g·y s©u vµ c¸c ®øt g·y thø cÊp t¹o nªn nh÷ng vïng xung yÕu nh­ c¸c khu Bèt §á, S¬n Thñy, Tµ Rª, Hång V©n..., ë ®ã h×nh thµnh c¸c ®íi dËp vì t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó c¸c m¹ch granit aplit xuyªn c¾t vµo c¸c tÇng ®¸ phiÕn. §iÒu nµy gi¶i thÝch v× sao c¸c th©n kaolin ph¸t triÓn cã quy luËt, tËp trung ë c¸c vïng nhÊt ®Þnh, t¹o nªn nh÷ng "chïm vØa" dµy ®Æc.

C¸c th©n kaolin n»m song song víi nhau theo ph­¬ng t©y b¾c - ®«ng nam, kÐo dµi 50-60 m ®Õn 700-800 m, bÒ dµy thay ®æi tõ 1-2 m ®Õn 9-10 m. C¸c th©n sè 4, 5, 6 cã chiÒu dµi ®¹t tíi 800-900 m, bÒ réng 8-9 m; cßn c¸c th©n sè 10, 11, 12 chØ dµi 50 m [ §ç C¶nh D­¬ng, vµ nnk, 1999. L­u tr÷ Së C«ng nghiÖp Thõa Thiªn-HuÕ] . C¸c ho¹t ®éng t©n kiÕn t¹o ¶nh h­ëng ®Õn quy m« vµ sù tån t¹i cña c¸c th©n kaolin hiÖn t¹i. Do ®Þa h×nh bÞ ph©n c¾t m¹nh, c¸c th©n kaolin ë phÝa ®«ng cña khu Bèt §á bÞ bµo mßn, ph¸ huû, chiÒu dµi c¸c th©n chØ cßn l¹i vµi chôc mÐt hoÆc bÞ ph¸ huû toµn bé.

KÕt qu¶ ®iÒu tra cho thÊy bÒ dµy vá phong hãa rÊt kh¸c nhau tuú theo ®Æc ®iÓm ®Þa h×nh. Tµi liÖu c¸c lç khoan cho thÊy chiÒu s©u phong hãa thay ®æi tõ mét vµi mÐt ®Õn > 25 m. Nh÷ng th©n kaolin ph©n bè trªn ®Ønh vµ s­ên cña ®åi cã bÒ dµy ®¹t cùc ®¹i, tíi 20-25 m (LK. 4, 7, 8, 9 khoan trªn th©n kaolin 13, 5, 6). Ng­îc l¹i ë ®Þa h×nh thÊp, ®Æc biÖt däc theo c¸c lßng suèi dèc, c¸c th©n kaolin cã bÒ dµy kh«ng ®¸ng kÓ hoÆc chØ gÆp c¸c th©n aplit cßn t­¬i hoÆc b¸n phong hãa.

Trong mÆt c¾t vá phong ho¸ cã mÆt ®Çy ®ñ c¸c ®íi, quan s¸t ®­îc ë mét sè lç khoan nh­ lç khoan LK3. §íi b¸n phong ho¸ (saprolit) dao ®éng tõ 0,5 ®Õn vµi m, thµnh phÇn ®a kho¸ng bao gåm c¸c kho¸ng vËt míi ®­îc thµnh t¹o vµ c¸c kho¸ng vËt ®¸ gèc. §íi phong ho¸ triÖt ®Ó cã bÒ dµy tõ vµi mÐt cho ®Õn 30 m gåm chñ yÕu c¸c kho¸ng vËt kaolinit, hydromica...

III. §ÆC §IÓM CHÊT L¦îNG Vµ §ÆC TÝNH Kü THUËT CñA KAOLIN

1. §Æc ®iÓm chÊt l­îng

a. Thµnh phÇn kho¸ng vËt. KÕt qu¶ ph©n tÝch cho thÊy thµnh phÇn kho¸ng vËt trong ®íi phong ho¸ triÖt ®Ó kh¸ ®¬n gi¶n: c¸c kho¸ng vËt s¶n phÈm cña phong ho¸ chñ yÕu lµ kaolinit (30-40%), hydromica (18-20%), c¸c kho¸ng vËt tµn d­ gåm felspat (10%) vµ th¹ch anh (40-50%). Ngoµi ra cßn gÆp goethit lµ s¶n phÈm phong ho¸ ë trªn mÆt ngÊm xuèng víi hµm l­îng kh«ng ®¸ng kÓ (3%) (mÉu N27).

b. Thµnh phÇn ho¸ häc.

Trªn c¬ së ph©n tÝch 170 mÉu kaolin nguyªn khai, kÕt qu¶ ph©n tÝch thèng kª hµm l­îng cho thÊy hµm l­îng SiO2 dao ®éng trong kho¶ng 46,65-73,05, trung b×nh 65,27, vµ biÕn ®æi rÊt ®ång ®Òu trong toµn khu má (Vc = 6,29%). Hµm l­îng Al2O3 dao ®éng tõ 15,27 ®Õn 34,75%, trung b×nh 21,26%, vµ ph©n bè rÊt ®ång ®Òu trªn toµn khu má (Vc = 14,97%). Hµm l­îng Fe2O3 dao ®éng trong giíi h¹n réng (0,07-10,56 %), nh­ng cã møc ®é ph©n bè rÊt kh«ng ®ång ®Òu trong khu má (Vc = 110,37%) [ §ç C¶nh D­¬ng vµ nnk, 2001] .

§Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng kaolin qua r©y 0,2 mm, ®· tiÕn hµnh ph©n tÝch 200 mÉu, kÕt qu¶ thèng kª hµm l­îng nh­ sau: hµm l­îng SiO2 dao ®éng 46,65-65,49%, trung b×nh 56,29%, vµ biÕn ®æi rÊt ®ång ®Òu trong toµn khu má (Vc = 6,32%). Hµm l­îng Al2O3 dao ®éng tõ 17,5 ®Õn 36,45%, trung b×nh 28,84%, vµ cã møc ®é biÕn ®æi rÊt ®ång ®Òu (Vc = 8,08). Hµm l­îng Fe2O3 lµ chÊt cã h¹i, thay ®æi trong kho¶ng 0,09-8,71%, trung b×nh 1,43%, vµ møc ®é biÕn ®æi thuéc lo¹i kh«ng ®ång ®Òu (Vc = 92,29%) kaolin ph©n bè ë ranh giíi víi c¸c ®¸ biÕn chÊt th­êng cã hµm l­îng Fe cao h¬n. Hµm l­îng Fe2O3 trong c¸c khèi tÝnh tr÷ l­îng xÊp xØ 1% (®¹t yªu cÇu s¶n xuÊt gèm sø cao cÊp).

Tæng hµm l­îng kiÒm trung b×nh Na2O + K2O = 3,17% lµ nhá, kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng kaolin lµm sø cao cÊp [ 2] .

B¶ng 1. Thµnh phÇn ho¸ häc granit aplit vµ kaolin b¸n phong ho¸ ë khu Bèt §á

Sè hiÖu mÉu

Hµm l­îng

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

K2O

Na2O

CaO

MgO

Kaolin b¸n phong ho¸

H2

71,04

15,58

0,40

0,03

1,92

4,93

1,55

0,04

H3

70,01

15,26

0,98

0,66

2,80

3,40

1,11

0,40

Aplit t­¬i

H1

65,60

15,13

1,83

0,27

4,00

3,31

2,56

1,03

H4

68,02

15,66

0,76

0,05

1,66

5,63

2,93

0,25

H5

68,28

15,27

1,94

0,21

4,11

3,50

2,83

0,40

Tæng hµm l­îng kiÒm K2O + Na2O trong c¸c mÉu b¸n phong ho¸ lµ 6,2-6,85%, cßn trong c¸c mÉu aplit "t­¬i" lµ 7,29-7,61% ®¹t tiªu chuÈn s¶n xuÊt men frit. Sù thay ®æi hµm l­îng kiÒm trong c¸c mÉu rÊt ®Æc tr­ng cho c¸c ®íi phong ho¸, vµ quan träng h¬n c¶ lµ hµm l­îng kiÒm trong aplit t­¬i sÏ cho kh¶ n¨ng sö dông lµm nguyªn liÖu men frit, rÊt cÇn cho ph¸t triÓn c«ng nghiÖp sø gèm miÒn Trung.

c. Thµnh phÇn ®é h¹t.

Thµnh phÇn ®é h¹t trung b×nh cña kaolin th« ®· x¸c ®Þnh nh­ sau: cì h¹t > 2 mm chiÕm 2,69%, cì h¹t 2-1 mm chiÕm 9,61%, cì h¹t 1-0,5 mm chiÕm 9,71%, cì h¹t 0,5 -0,2mm chiÕm 12,91%. §Æc biÖt ®èi víi cì h¹t < 0,2 mm kaolin cã ®é thu håi cao ®¹t 65,56 %. KÕt qu¶ ph©n tÝch ho¸ c¬ b¶n cña mÉu qua r©y 0,2 mm cho thÊy hµm l­îng Al2O3, Fe2O3 ®¹t chØ tiªu ®Ó s¶n xuÊt gèm sø.

2. §Æc tÝnh kü thuËt cña kaolin cì h¹t < 0,2 mm

Ph©n tÝch mÉu c«ng nghÖ t¹i ViÖn nghiªn cøu VËt liÖu x©y dùng ®· cho c¸c kÕt qu¶ sau:

- ChØ sè dÎo: trong ®ã giíi h¹n nh·o lµ 35%, giíi h¹n dÎo: 24%

- Lùc dÝnh kÕt: c­êng ®é kÐo ­ít 12 g/cm2, c­êng ®é kÐo kh«: 50 g/cm2, ®é Èm t¹o h×nh: 23%.

- §é hót n­íc ë 1300oC: 5%.

- §é co löa ë 1250oC: 6,5%

- NhiÖt ®é b¾t ®Çu kÕt khèi: 13000C

§Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng lµm phèi liÖu x­¬ng, ®· tiÕn hµnh thÝ nghiÖm kaolin läc ®­a vµo phèi liÖu x­¬ng sø víi tû lÖ 25-30%, phèi liÖu x­¬ng ®­îc dÉn ra ë c¸c b¶ng sau:

B¶ng 2a. Thµnh phÇn phèi liÖu x­¬ng

Nguyªn liÖu

MÉu X1

MÉu X2

Nguyªn liÖu dÎo (kaolin + ®Êt sÐt)

Nguyªn liÖu kh«ng dÎo

§¸ v«i + felspat + th¹ch anh

55% (30% kaolin)

 

45%

55%(25% kaolin)

 

45%

B¶ng 2b. TÝnh chÊt kü thuËt hå ®å sÐt cã sö dông kaolin läc

ChØ tiªu

MÉu X1 ( 30% Kaolin)

MÉu X2 (25% Kaolin)

§é mÞn

ThÓ träng (g/cm3)

§é nhít (gi©y)

L­îng n­íc (%)

Trªn sµng mét v¹n lç 10-12%

1,75

20,0

30,0

1,70

19,0

32,0

B¶ng 2c. ChØ tiªu kü thuËt tÝnh trung b×nh cho 5 lÇn thö ë nhiÖt ®é 1200oC

Tªn mÉu

Co kh«ng khÝ (%)

Co löa (%)

Co toµn phÇn (%)

§é hót n­íc (%)

X1

5,37

8,32

13,69

3,52

X2

5,26

10,99

16,25

1,62

Kaolin tham gia vµo c¸c thµnh phÇn phèi lùc x­¬ng sø víi tû lÖ 25-30% cho c¸c th«ng sè kü thuËt nh­: ®é nhít, tû träng, ®é mÞn... cña hå x­¬ng t­¬ng ®­¬ng víi kaolin kh¸c, cho phÐp ®é rãt vµ t¹o h×nh s¶n phÈm dÔ dµng.

Kaolin khu Bèt §á cã thÓ sö dông lµm men frit ho¸. §· ¸p dông thµnh phÇn phèi liÖu men:

- Frit trong: 75%, kaolin läc Bèt §á 10%, sÐt Tróc Th«n, H¶i D­¬ng 5%, zircon silicat 10%.

TÝnh chÊt hå men. §é mÞn: qua hÕt sµng 10.000 lç; tû träng: 1,65 g/cm3; l­îng n­íc: 36 %; ®é nhít: 17 gi©y; nhiÖt ®é nung mÉu: 1200oC. KÕt qu¶ cho thÊy men cã mµu tr¾ng, kh«ng khuyÕt tËt. §é tr¾ng mÉu men t­¬ng øng víi mÉu thö nghiÖm víi kaolin Th¹ch Kho¸n.

Trªn c¬ së ®Æc ®iÓm thµnh phÇn cì h¹t, c¸c ®Æc ®iÓm kü thuËt kaolin Bèt §á cã thÓ ®­îc tuyÓn s¹ch lµm nguyªn liÖu sø gèm theo s¬ ®å sau: quÆng nguyªn khai ® ®Ëp cì h¹t <50 mm ® ®¸nh t¬i, chµ x¸t ®Ó gi¶i phãng kaolin khái c¸c liªn kÕt tËp hîp kho¸ng vËt ® sµng ph©n cÊp (sµng tÜnh – lo¹i bá sái, c¸t th«) ® ph©n cÊp cyclon thuû lùc (th¶i bá c¸t mÞn – th¹ch anh, felspat..) ® tuyÓn tõ (t¸ch bá ilmenit, c¸c kho¸ng vËt s¾t) ® c«, läc, sÊy (ph¬i sÊy - gi¶m ®é Èm) ® nghiÒn ®ãng bao.

§Ó cã thÓ thu nhËn ®­îc kaolin chÊt l­îng cao phôc vô c¸c lÜnh vùc s¶n xuÊt kh¸c, cÇn nghiªn cøu, thö nghiÖm c«ng nghÖ chi tiÕt h¬n.

KÕT LUËN

1. Kaolin khu Bèt §á, A L­íi lµ s¶n phÈm phong ho¸ tõ c¸c ®¸ m¹ch granit aplit giµu felspat thuéc pha thø 2 cña phøc hÖ §¹i Léc. C¸c th©n kaolin tËp trung ë nh÷ng n¬i xung yÕu, ®íi dËp vì, n¬i giao nhau cña c¸c ®øt g·y s©u vµ ®øt g·y thø cÊp. C¸c th©n kaolin kÐo dµi theo ph­¬ng t©y b¾c - ®«ng nam, cã quy m« kh¸c nhau vµ ph©n bè trong c¸c ®¸ biÕn chÊt cña hÖ tÇng A V­¬ng.

2. Kaolin läc Bèt §á cã chÊt l­îng tèt ®¸p øng yªu cÇu s¶n xuÊt sø cao cÊp. Hµm l­îng Al2O3 dao ®éng tõ 17,5 ®Õn 36,45 %, trung b×nh 28,84%. Hµm l­îng Fe2O3 (chÊt cã h¹i) thay ®æi trong kho¶ng 0,09-8,71%, trung b×nh 1,43%. Hµm l­îng Fe2O3 trong c¸c khèi tÝnh tr÷ l­îng xÊp xØ 1% (®¹t yÒu cÇu s¶n xuÊt sø cao cÊp), tæng hµm l­îng kiÒm nhá. §é thu håi trung b×nh ®¹t 65,56 %; cì h¹t < 0,2 mm.

3. C¸c tÝnh chÊt kü thuËt t¹o h×nh, sÊy, nung cña x­¬ng vµ men cã sù tham gia cña kaolin Bèt §á cho thÊy kaolin läc hoµn toµn cã kh¶ n¨ng sö dông lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt gèm sø.

V¡N LIÖU

1. Borzunov V. M., 1988. T×m kiÕm vµ th¨m dß c¸c má kho¸ng s¶n kh«ng kim lo¹i. Nedra, Moskva (tiÕng Nga).

2. Nguyªn liÖu gèm sø, 1977. Nh÷ng ®ßi hái cña c«ng nghiÖp vÒ chÊt l­îng nguyªn liÖu kho¸ng. Phô tr­¬ng TC §Þa chÊt.

3. Ph¹m V¨n Yªn, Huúnh §øc Minh; 1992. Kü thuËt s¶n xuÊt gèm sø. §¹i häc B¸ch khoa. Hµ Néi.

4. Vò M¹nh §iÓn, Lª Nh­ Lai; 1991. KiÕn t¹o vïng Nam §«ng. TuyÓn tËp CTKH §¹i häc Má - §Þa chÊt. Hµ Néi.