TÓM TẮT:
Bài báo đánh giá đặc điểm phân bố, chất lượng, khả năng sử dụng kaolin - felspat khu Dị Nậu, Tam Nông, Phú Thọ. Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều điểm lộ pegmatit, phân bố khá rộng khắp trong khu vực. Kaolin- felspat trong khu vực chủ yếu được hình thành từ các thành tạo pegmatit thuộc hệ tầng Thạch Khoán. Các thân quặng felspat trong khu vực nghiên cứu có dạng thấu kính và mạch phức tạp, liên quan chặt chẽ đến các thành tạo pegmatit hệ tầng Thạch Khoán; các thân kaolin có dạng thấu kính. Kaolin, felspat trong khu vực có chất lượng đáp ứng được yêu cầu của một số ngành công nghiệp. Tổng tài nguyên kaolin-felspat cấp 333+334a là 313.148 tấn.
Từ khóa: đặc điểm chất lượng, tài nguyên, kaolin, felspat, khu Dị Nậu.
1. Đặt vấn đề
Các công trình điều tra, đánh giá trước đây đã phát hiện nhiều điểm lộ pegmatit, phân bố khá rộng khắp trong khu vực nghiên cứu. Kaolin - felspat trong khu Dị Nậu, Tam Nông, Phú Thọ chủ yếu được hình thành từ các thành tạo pegmatit thuộc hệ tầng Thạch Khoán và phức hệ Tân Phương. Việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc - kiến tạo của vùng, đặc điểm phân bố và chất lượng kaolin - felspat khu Dị Nậu, Tam Nông góp phần làm sáng tỏ khả năng sử dụng kaolin, felspat cho các lĩnh vực công nghiệp làm cơ sở để định hướng thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý khoáng sản. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, bài báo làm rõ về đặc điểm phân bố, chất lượng và khả năng sử dụng kaolin, felspat khu Dị Nậu, Tam Nông; đây là cơ sở tài liệu quan trọng cho phép định hướng đầu tư thăm dò, khai thác và chế biến kaolin, felspat mang lại hiệu quả kinh tế.
2. Đặc điểm phân bố các thân khoáng kaolin - felspat
Trung tâm khu vực nghiên cứu cách Hà Nội khoảng 70km về phía Bắc và cách thị xã Phú Thọ khoảng 30km về phía Nam. Tham gia vào cấu trúc điạ chất khu vực có mặt khá đa dạng các thành tạo trầm tích, trầm tích biến chất và phun trào tuổi Neoproterozoi, Paleozoi, Mezozoi và Kainozoi. Các thành tạo của hệ tầng Thạch Khoán (NP-Ԑtk) bao gồm đá phiến mica, đá phiến mica - straurolit - disten, đá phiến thạch anh - mica - granat xen các thấu kính nhỏ đá hoa, quarzit màu trắng. Trong khu vực gặp magma phức hệ Tân Phương (ÛPZ1tp) lộ ra dưới dạng các khối, đai mạch có kích thước khác nhau ở phía Tây Bắc và gần trung tâm. Thành phần của phức hệ gồm granit biotit, plagiogranit, pegmatit và aplit. Khu vực nghiên cứu nằm trong đới cấu trúc Phan Si Pan, nơi có chế độ địa chất động lực phức tạp. Tác động của hoạt động kiến tạo và magma diễn ra trong thời gian dài và giai đoạn khác nhau, đặc biệt là ảnh hưởng của đới đứt gãy sông Hồng và sông Đà đã làm cho các đá bị phá hủy, ép nén, biến dạng mạnh mẽ.
Công tác điều tra và đánh giá khoáng sản đã phát hiện được nhiều điểm biểu hiện khoáng sản kaolin- felspat, trong đó đã thi công trình khống chế phần ranh giới lộ vỉa và chiều sâu phong hóa của 5 thân quặng (TK.1, TK.2, TK.3, TK.4 và TK.5).
Thân quặng TK.1 có chiều dày khoảng 10m, chiều dài 150m, phát triển theo phương kinh tuyến, cắm về phía đông với góc dốc 20-350, phần vách và trụ thân quặng là đá phiến thạch anh mica của hệ tầng Thạch Khoán. Phần trên từ 0,4m đến 15,0m gặp pegmatit phong hóa thành kaolin màu trắng đục ít chỗ xám vàng.
Thân quặng TK.2 dày 20m, dài khoảng 60m, thân quặng phát triển theo phương Tây Bắc-Đông Nam cắm nghiêng về phía Đông Bắc với góc dốc 300; phần vách và trụ thân quặng là đá phiến thạch anh mica và amphibolit của hệ tầng Thạch Khoán. Pegmatit bị phong hóa thành kaolin màu trắng đục xen ít đám xám vàng nằm ở nằm ở độ sâu từ 0,7m đến 31,5m; thành phần khoáng vật chủ yếu gồm: kaolinit, felspat thạch anh, mica và ít tạp chất màu nâu.
Thân quặng TK.3 dày tới 30m, chiều dài 130m, phát triển theo phương kinh tuyến, cắm về phía đông với góc dốc 35-500, phần vách và trụ thân quặng là đá phiến thạch anh mica của hệ tầng Thạch Khoán. Phần trên từ 0,5m đến 11,0m là các thành tạo pegmatit phong hóa thành kaolin màu trắng đục ít chỗ xám vàng. Thành phần khoáng vật của kaolin gồm: kaolinit, thạch anh, mica, felspat. Phần dưới từ độ sâu từ 31,5m trở xuống: pegmatit chưa bị phong hóa có màu xám trắng đục lẫn ít chấm nâu đỏ. Thành phần khoáng vật của pegmatit gồm: thạch anh; felspat kali; plagioclas và muscovit. Cấu tạo khối; kiến trúc pegmatit.
Thân quặng TK.4 chiều dày có nơi đạt 25m, chiều dài 190m, phát triển theo phương Tây Bắc-Đông Nam cắm nghiêng về phía Đông Bắc với góc dốc 45-600, phần vách và trụ thân quặng là đá phiến thạch anh mica của hệ tầng Thạch Khoán. Pegmatit bị phong hóa thành kaolin màu trắng đục xen ít đám xám vàng nằm ở nằm ở độ sâu từ 0,3m đến 31,5m; thành phần khoáng vật chủ yếu gồm: kaolinit, felspat thạch anh, mica và ít tạp chất màu nâu.
Thân quặng TK.5 chiều dày 5m, chiều dài 170m theo phương Tây Bắc-Đông Nam cắm nghiêng về phía Đông Bắc với góc dốc 45-600, phần vách và trụ thân quặng là đá phiến thạch anh mica của hệ tầng Thạch Khoán. Pegmatit bị phong hóa thành kaolin màu trắng đục xen ít đám xám vàng; thành phần khoáng vật chủ yếu gồm: kaolinit, felspat thạch anh, mica và ít tạp chất màu nâu.
3. Đặc điểm chất lượng kaolin - felspat khu Dị Nậu
a. Đặc điểm chất lượng kaolin
Thành phần khoáng vật
Theo kết quả phân tích mẫu rơnghen, kaolin nguyên khai gồm thành phần khoáng vật như kaolinit, thạch anh, felspat, illit, gơtit, talc. Kết quả phân tích nhiệt cho thấy, kaolin gồm các khoáng vật kaolinit, illit, gotit, chlorit.
Thành phần hóa học
Thành phần hóa học là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng kaolin và là cơ sở cho định hướng sử dụng hợp lý và hiệu quả. Thành phần hóa học chủ yếu của kaolin gồm Al2O3, SiO2, Fe2O3. Kết quả tổng hợp hàm lượng các oxit trong mẫu hóa cơ bản là: hàm lượng SiO2 thay đổi từ 48,68% đến 67,12%; Al2O3 từ 19,19% đến 35,08%; T.Fe2O3 từ 0,60% đến 2,49%; độ thu hồi dưới rây 0,21mm từ 24,70% đến 76,80%. Kết quả phân tích mẫu hóa nhóm kaolin cho thấy: hàm lượng SiO2 thay đổi từ 59,88% đến 67,08%; Al2O3 từ 19,98% đến 25,15%; TiO2 0,04%; Fe2O3 từ 0,54% đến 1,31%; FeO từ 0,10% đến 0,12%; CaO từ 0,56% đến 0,98%; MgO từ 0,20% đến 0,30%; K2O từ 1,40% đến 4,20%; Na2O từ 2,33% đến 5,26%; SO3 <0,01; MKN từ 3,18% đến 5,88%.
Độ chịu lửa: Theo kết quả phân tích mẫu độ chịu lửa cho thấy, kaolin dưới rây 0,21mm có độ chịu lửa khá cao, thay đổi từ 14400C đến 14800C.
Tính chất cơ lý: kaolin ở khu vực nghiên cứu có đặc điểm mềm, dễ vỡ vụn. Theo kết quả phân tích độ ẩm tự nhiên, Wtn thay đổi từ 11,84% đến 14,31%, khối lượng thể tích tự nhiên (g) thay đổi từ 1,47 đến 1,62g/cm3. Tỷ trọng (r) thay đổi từ 2,62 đến 2,67g/cm3, độ lỗ rỗng (n) thay đổi từ 45,8 đến 50,8%.
Đặc tính kỹ thuật của kaolin
Kết quả nghiên cứu thử nghiệm mẫu công nghệ kaolin trong khu vực nghiên cứu cho thấy kaolin có màu sắc, độ ẩm, độ co ngót, độ xốp, độ hút nước, độ chịu lửa... phụ thuộc vào nhiệt độ nung. Đặc tính kỹ thuật của kaolin trong mẫu nghiên cứu được thể hiện trong các bảng tổng hợp như sau: (Bảng 1, 2, 3, 4)
Bảng 1. Độ trắng của kaolin khi nung ở các nhiệt độ khác nhau
|
Độ trắng của kaolin khi nung ở các nhiệt độ khác nhau (%) |
|||||||||
|
105 - 1100 |
9000 |
10000 |
10500 |
11000 |
11500 |
12000 |
12500 |
13000 |
13500 |
|
Trắng xám |
Hồng |
>65 |
71 |
71 |
71 |
79 |
85 |
85 |
85 |
|
Trắng vàng |
Hồng |
Hồng |
>65 |
>65 |
>65 |
75 |
80 |
85 |
>85 |
|
Vàng |
Vàng gạch |
Hồng |
Hồng |
>65 |
>65 |
70 |
70 |
>75 |
>75 |
|
Hồng |
Hồng |
- |
- |
74 |
74 |
74 |
>74 |
81 |
81 |
Bảng 2. Độ co rút của kaolin khi nung, khi sấy
|
Trạng thái |
Từ (%) |
Đến (%) |
Trung bình (%) |
|
Sau khi sấy 105 - 1100C |
5,3 |
6,9 |
6,10 |
|
Từ 105 - 1100C đến 13000 |
5,8 |
8,5 |
7,0 |
|
Độ co rút toàn phần khi nung ở nhiệt độ 13000 |
11,3 |
14,6 |
12,6 |
Bảng 3. Độ xốp, độ hút nước, trọng lượng thể tích của kaolin khi nung
|
Nhiệt độ |
Chỉ số |
Từ |
Đến |
|
12500C |
- Độ xốp (%) |
34,0 |
40,6 |
|
- Độ hút nước (%) |
21,4 |
26,0 |
|
|
- Trọng lượng thể tích (g/cm3) |
1,57 |
1,76 |
|
|
13500C |
- Độ xốp (%) |
27,5 |
37,0 |
|
- Độ hút nước (%) |
18,7 |
22,0 |
|
|
- Trọng lượng thể tích (g/cm3) |
1,69 |
1,99 |
Bảng 4. Chỉ số dẻo của kaolin khi qua rây 0,21mm
|
|
Từ (%) |
Đến (%) |
Trung bình (%) |
|
Giới hạn chảy |
39,40 |
51,50 |
44,10 |
|
Giới hạn dẻo |
19,60 |
26,45 |
22,45 |
|
Chỉ số dẻo |
18,58 |
25,05 |
21,62 |
b. Đặc điểm chất lượng felspat
Thành phần thạch học
Theo kết quả phân tích mẫu thạch học lát mỏng, thành phần khoáng vật của felspat chủ yếu gồm felspat kali, plagioclas, thạch anh, muscovit, granat, apatit và khoáng vật quặng.
Thành phần hóa học
Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ bản cho thấy hàm lượng các oxit trong quặng bao gồm: hàm lượng T.Fe2O3 thay đổi từ 0,28% đến 1,45%; K2O từ 3,62% đến 9,19%; Na2O từ 1,26% đến 4,76% và tổng K2O+Na2O đạt từ 6,63% đến 10,9%. Kết quả tổng hợp mẫu hóa nhóm các chỉ tiêu cho thấy, hàm lượng các oxit giao động không lớn: SiO2 thay đổi từ 73,78% đến 74,72%; Al2O3 từ 14,67% đến 15,31%; TiO2 0,02%; Fe2O3 từ 0,23% đến 0,30%; FeO từ 0,25% đến 0,39%; CaO từ 0,56% đến 0,91%; MgO từ 0,30% đến 0,35%; K2O từ 2,60% đến 3,53%; Na2O từ 4,46% đến 5,19%; P2O5 từ 0,05% đến 0,10%; MnO <0,01%; MKN từ 0,32% đến 0,50% và SO3 từ 0,01% đến 0,02%.
Tính chất cơ lý
Mẫu cơ lý đá được lấy trong phần pegmatit bị bán phong hóa và chưa bị phong hóa để phân tích. Kết quả nghiên cứu cho thấy, độ ẩm tự nhiên (Wtn) thay đổi từ 0,25% đến 0,36%, khối lượng thể tích tự nhiên (gtn) thay đổi từ 2,58 đến 2,59g/cm3; tỷ trọng (r) thay đổi từ 2,65 đến 2,66g/cm3, độ lỗ rỗng (n) là 2,6%.
4. Đánh giá khả năng sử dụng kaolin, felspat
Đánh giá khả năng sử dụng kaolin, felspat trong khu vực nghiên cứu căn cứ vào chất lượng kaolin, felspat đã được đánh giá so với tiêu chuẩn chất lượng kaolin, felspat sử dụng trong các ngành công nghiệp.
Khả năng sử dụng kaolin: Kaolin nguyên khai trong khu vực nghiên cứu có tiêu chí hàm lượng SiO2 và Al2Oư chưa đạt theo TCVN 6201:1997 làm sản xuất sứ vệ sinh và gạch ốp lát. Do vậy, cần nghiên cứu công nghệ tuyển lọc làm giảm hàm lượng thành phần SiO2, tăng hàm lượng Al2O3 nhằm tăng giá trị nguyên liệu khoáng này.
Khả năng sử dụng felspat: Theo TCVN 6598:2000 về thành phần hóa học, mẫu quặng felspat nguyên khai đủ điều kiện sản xuất men gốm sứ xây dựng khi hàm lượng SiO2 ≤ 70%, hàm lượng tổng K2O + Na2O ≥10%, hàm lượng Al2O3 ≥16%, hàm lượng oxit sắt ≤0,3%. Theo TCVN 6598:2000 về thành phần hóa học, mẫu felspat nguyên khai đủ điều kiện sản xuất xương gốm sứ xây dựng khi lượng SiO2 ≤75%, hàm lượng tổng K2O + Na2O ≥7%, hàm lượng Al2O3 ≥14%, hàm lượng oxit sắt ≤0,5%. Để đáp ứng tiêu chuẩn làm men gốm sứ theo TCVN 6598:2000 và một số lĩnh vực khác cần phải tuyển theo dây chuyền công nghiệp để giảm các thành phần như SiO2, Fe2O3, đồng thời tăng hàm lượng Al2O3 và tổng kiềm.
5. Đánh giá tiềm năng tài nguyên
Dựa trên việc phân tích đặc điểm hình thái, kích thước và thế nằm của các thân quặng cùng với mức độ nghiên cứu cho thấy, để đánh giá tài nguyên quặng felspat- kaolin một cách đáng tin cậy, cần sử dụng các phương pháp khối địa chất và phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng. Phương pháp khối địa chất được áp dụng để tính tài nguyên quặng kaolin. Theo phương pháp này, tài nguyên quặng kaolin tính theo công thức:
Phương pháp mặt cắt song song thẳng đứng được áp dụng để đánh giá tài nguyên quặng felspat trong các thể pegmatit có độ dày đủ lớn và đã trải qua quá trình khai thác bằng hệ thống công trình khai thác và khoan trên các tuyến song song.
Phương pháp này cho phép ước lượng tài nguyên của khối nằm giữa hai mặt cắt song song bằng cách tính toán thể tích của khối đó.
Bảng 5. Kết quả tính tài nguyên các thân quặng kaolin - felspat khu Dị Nậu
|
Khu nghiên cứu |
Tài nguyên kaolin |
Tài nguyên Felspat |
|
|
Tài nguyên 333 (tấn) |
Tài nguyên 334a (tấn) |
Tài nguyên 333 (tấn) |
|
|
TK.1 |
37,344 |
|
8,392 |
|
TK.2 |
69,737 |
|
|
|
TK.3 |
11,343 |
|
115,558 |
|
TK.4 |
55,704 |
|
|
|
TK.5 |
|
15,07 |
|
|
Tổng cộng |
174 128 |
15 070 |
123 950 |
6. Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu trên cho phép rút ra một số kết luận như sau:
- Các thành tạo kaolin - felspat phân bố thành 5 thân quặng, tập trung ở khu Dị Nậu, Tam Nông, Phú Thọ, nằm trong các thành tạo của hệ tầng Thạch Khoán và phức hệ Tân Phương.
- Các thân quặng felspat trong khu vực nghiên cứu có dạng thấu kính và mạch phức tạp, liên quan chặt chẽ đến các thành tạo pegmatit hệ tầng Thạch Khoán; các thân kaolin có dạng thấu kính. Kaolin - felspat trong khu vực có chất lượng đáp ứng được yêu cầu của nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, để nâng cao giá trị của loại nguyên liệu khoáng này, cần có nghiên cứu công nghệ tuyển, làm giàu để thu hồi tinh quặng có chất lượng tốt, đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng cho sản xuất gốm sứ vệ sinh và men sứ.
- Tiềm năng tài nguyên kaolin- felspat trong khu Dị Nậu gồm: tài nguyên kaolin -felspat cấp 333 là 298.078 tấn; tài nguyên kaolin - felspat cấp 334a là 15.070 tấn. Tổng tài nguyên kaolin-felspat cấp 333+334a là 313.148 tấn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
- Nguyễn Minh và cộng sự (2017). Đánh giá bổ sung tiềm năng khoáng sản kaolin, felspat và khoáng sản đi kèm tại khu vực huyện Tam Nông và huyện Thanh thủy, tỉnh Phú Thọ, Lưu trữ địa chất, Hà Nội.
- Hoàng Thái Sơn và cộng sự (2000). Báo cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ Thanh Ba-Phú Thọ, tỷ lệ 1:50.000, Lưu trữ địa chất, Hà Nội.
- Trần Văn Trị và cộng sự (2000). Tài nguyên khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.
Quality characteristics and resource potential of kaolin - feldspar in Di Nau area, Tam Nong district, Phu Tho province
Nguyen Thi Thanh Thao1
Nguyen Tien Dung1
Phan Viet Son1
Nguyen Minh2
1Hanoi University of Mining and Geology,
2Northwest Geological Division
Abstract:
This study evaluates the distribution characteristics, quality, and potential applications of kaolin-feldspar in the Di Nau area, Tam Nong district, Phu Tho province. The study’s results reveal that numerous pegmatite outcrops are widely distributed in this region. The feldspar ore bodies in the studied area exhibit complex lenticular and vein-like formations, which are closely associated with the pegmatite structures of the Thach Khoan Formation. The kaolin bodies also exhibit lenticular shapes. The kaolin and feldspar found in this region possess a quality that aligns with the demands of several industrial fields. The total resources of kaolin-feldspar of grade 333+334a amount to 313,148 tons.
Keywords: quality characteristics, resource, kaolin, feldspar, Di Nau area.
[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 18 tháng 8 năm 2023]
