Đặc điểm thành phần vật chất và đặc tính công nghệ dolomit khu vực tỉnh hà nam và khả năng sử dụng trong sản xuất gạch không nung

ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA CHẤT
------------

Nguyễn Thế Hậu

ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT VÀ ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ
DOLOMIT KHU VỰC TỈNH HÀ NAM VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
TRONG SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà nội - 2014

i


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA CHẤT
------------

Nguyễn Thế Hậu
ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT VÀ ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ DOLOMIT KHU
VỰC TỈNH HÀ NAM VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG
NUNG

Chuyên ngành: Khoáng vật học
Mã Số: 60440205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS.Phan Lưu Anh

Hà nội - 2014

ii


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn này, học viên đã nhận được sự giúp đỡ tận
tâm và rất nhiệt tình từ TS. Phan Lưu Anh. Thầy không chỉ hướng dẫn học viên hoàn
thành luận văn mà còn là tấm gương về tinh thần trách nhiệm trong công việc để học
viên noi theo. Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy.
Bên cạnh đó, không thể không nói tới các thầy cô, nhân viên, cán bộ trong
khoa Địa Chất, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã
chỉ bảo và giúp đỡ học viên trong suốt thời gian theo học chương trình cao học tại
trường. Học viên xin được gửi tới các thầy cô, nhân viên và cán bộ trong khoa Địa
chất lời cảm ơn chân thành nhất.
Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo Viện địa chất và các
đồng nghiệp tại Viện Địa Chất-Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, đã
giúp đỡ và tạo điều kiện thực hiện nghiên cứu một cách tốt nhất.
Học viên xin gửi lời cảm ơn đến ThS.Nguyễn Ánh Dương và tập thể tác giả
của đề tài: “Nghiên cứu khả năng sử dụng dolomit chất lượng thấp ở khu vực Hà
Nam và Ninh Bình trong sản xuất vật liệu không nung ”. Đã giúp đỡ học viên thực

hiện nghiên cứu cũng như cung cấp tài liệu và số liệu để học viên hoàn thành luận
văn của mình.
Nhân dịp này, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên,
khuyến khích và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể học tập, làm việc và đặc biệt
là thực hiện luận văn này.
Trong quá trình thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, học
viên rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô và các bạn để học viên có
thể hoàn thiện luận văn của mình tốt hơn.
Một lần nữa, học viên xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Thế hậu

iii


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................
MỞ ĐẦU......................................................................................................................................... 1
Chương 1 - KHÁI QUÁT VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU................................................. 4
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU............................. 4
1.1.1. Vị trí địa lý....................................................................................................................... 4
1.1.2. Đặc điểm địa hình.......................................................................................................... 4
1.1.3. Khí hậu thủy văn............................................................................................................ 5
1.1.4. Đặc điểm kinh tế - xã hội............................................................................................. 5
1.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU.............................................. 6

1.2.1. Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản............................................................. 6
1.2.2. Đặc điểm địa chất khu vực.......................................................................................... 8
Chương 2 - TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ HỆ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................................................................ 11
2.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DOLOMIT..................................... 11
2.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.......................................................................... 11
2.1.2. Ở Việt Nam................................................................................................................... 14
2.2. HỆ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................. 15
Chương 3. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM DOLOMIT KHU VỰC............................................... 19
TỈNH HÀ NAM........................................................................................................................... 19
3.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, THẠCH HỌC- KHOÁNG VẬT.................................. 19
3.1.1. Đặc điểm địa chất các mỏ dolomit.......................................................................... 19

iv


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

3.1.2. Đặc điểm thạch học – khoáng vật............................................................................ 21
3.2. ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN HÓA HỌC.................................................................. 26
3.3. ĐỘ HOẠT TÍNH ( ĐỘ HÚT VÔI)............................................................................. 27
Chương 4. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG
TỪ DOLOMIT KHU VỰC TỈNH HÀ NAM....................................................................... 28
4.1. NGUYÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA.................................................................................. 28
4.1.1. Nguyên liệu................................................................................................................... 28
4.1.2. Các loại phụ gia........................................................................................................... 28
4.2. THỦ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TỶ LỆ PHỐI LIỆU TỐI ƯU.................................. 29
4.3. THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH LỰC NÉN VÀ ĐỘ ẨM TẠO HÌNH SẢN
PHẨM GẠCH.......................................................................................................................... 34
4.3.1. Thử nghiệm lựa chọn độ ẩm phối liệu và tạo hình sản phẩm........................... 34

4.3.2. Thử nghiệm lựa chọn lực nén tạo hình................................................................... 36
4.4. BẢO DƯỠNG SẢN PHẨM........................................................................................ 40
4.5. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA GẠCH KHÔNG NUNG TỪ DOLOMIT
KHU VỰC NGHIÊN CỨU.................................................................................................. 41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................................. 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................... 46

v


ĐH KHTN- ĐH QGHN

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Sơ đồ địa chất và phân bố các mỏ dolomit khu vực Hà Nam
Hình 2: Cấu trúc tinh thể của dolomit
Hình 3.1. Dolomit vỡ vụn bở rời mỏ Tây Thung Hoàng Khiêm (HN7)
Hình 3.2. Dolomit cấu tạo nứt nẻ, vỡ vụn mỏ Dốc Ba Chồm
Hình 3.3a. Dolomit nứt nẻ, vỡ vụn khu vực Tân Sơn (TS1)
Hình 3.3b. Dolomit nứt nẻ, vỡ vụn khu vực Tân Sơn (TS1)
Hình 3.4. Đặc điểm thạch học của mẫu dolomit khu vực Thung Hoàng
Khiêm (mẫu HN7)
Hình 3.5. Đặc điểm thạch học của mẫu dolomit khu vực Thành Bồng
Hình 3.6 Đặc điểm thạch học của mẫu dolomit khu vực Tượng Lĩnh( Mẫu
TL1)
Hình 3.7.Đặc điểm thạch học của mẫu dolomit khu vực Thung Hoàng
Khiêm (mẫu HN6/2)
Hình 3.8a. Giản đồ phân tích nhiễu xạ rơnghen mẫu dolomite khu vực
Thành Bồng (mẫu HN9 )
Hình 3.8b. Giản đồ phân tích nhiệt vi sai mẫu dolomit Thanh Bồng
Hình 4.1. Đồ thị so sánh độ hút nước của các sản phẩm thử nghiệm với các

kiểu tỷ lệ phối trộn khác nhau
Hình 4.2. Đồ thị so sánh độ cường độ kháng nén của các sản phẩm thử

vi

2014


ĐH KHTN- ĐH QGHN

nghiệm với các kiểu tỷ lệ phối trộn khác nhau
Hình 4.3. Đồ thị so sánh cường độ kháng uốn, kháng nén của các sản phẩm
thử nghiệm với tỷ lệ phối trộn phụ gia khác nhau
Hình 4.4. Ảnh hưởng của độ ẩm tạo hình đến khối lượng thể tích và cường
độ sản phẩm (phối liệu theo kiểu GD11)
Hình 4.5. Biểu đồ tương quan giữa cường độ kháng nén và lực nén tạo hình
Hình 4.6. Biểu đồ tương quan giữa khối lượng thể tích và lực nén tạo hình
Hình 4.7. Biểu đồ tương quan giữa độ hút nước và lực nén tạo hình
Hình 4.8. Mẫu gạch không nung từ dolomit khu vực tỉnh Hà Nam
Hình 4.9. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất gạch không nung từ dolomit
khu vực Hà Nam

vii

2014


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Đặc điểm thành phần khoáng vật các mẫu dolomit khu vực tỉnh Hà
Nam…………………………………………………………………………......
Bảng 2. Kết quả thành phần hóa học và độ hoạt tính dolomit khu vực Hà Nam..
Bảng 3.Kết quả phân tích độ hút vôi mẫu dolomit khu vực Hà Nam ..................
Bảng 4. Thành phần hoá học của vôi nung Kiện Khê…………………………..
Bảng 5.

Đặc điểm kỹ thuật chết kết dính kiểu

Bảng 6.

Đặc điểm kỹ thuật chết kết dính kiểu

Bảng 7.

Đặc điểm kỹ thuật chết kết dính kiểu

Bảng 8.

Kết quả thử nghiệm các đặc trưng cơ

Bảng 9. Kết quả đặc trưng cơ lý của sản phẩm gạch không nung ở các tỷ lệ
khác nhau………………………………………………………………………..
Bảng 10. Kết quả xác định các chỉ tiêu cơ lý của sản phẩm gạch không nung
với lực nén khác nhau…………………………………………………………...
Bảng 11. Kết quả thử nghiệm gạch không nung từ dolomit khu vực Hà Nam…

viii

ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

MỞ ĐẦU
Sử dụng vật liệu xây dựng không nung (VLXKN) đã trở thành xu thế chung của
các nước trên thế giới. Ở Trung Quốc, đến năm 2010 vật liệu xây dựng kiểu mới
chiếm tỷ lệ hơn 55%; ở Anh, VLXKN đang chiếm 60% trong tổng số vật liệu xây …
Theo quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng tại Việt Nam đến năm
2020, nhu cầu sử dụng vật liệu xây tương ứng khoảng 42 tỷ viên gạch quy chuẩn.
Nếu đáp ứng nhu cầu này bằng gạch đất sét nung sẽ tiêu tốn khoảng 57 đến 60 triệu
m³ đất sét, tương đương với 2.800 đến 3.000 ha đất nông nghiệp; tiêu tốn từ 5,3 đến
5,6 triệu tấn than, thải ra khoảng 17 triệu tấn khí CO 2 gây hiệu ứng nhà kính. Điều
này ảnh hưởng đến an ninh lương thực, an ninh năng lượng, mất cân bằng sinh thái,
và hơn nữa nó còn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trong, ảnh hưởng đến sức khỏe
con người.
Đánh giá đúng được xu thế phát triển tất yếu của ngành công nghiệp sản xuất
vật liệu xây dựng, ngày 28/4/2010, Thủ tướng chính phủ ra quyết định số 567/QĐTT về việc phê duyệt chương trình phát triển vật liệu xây dựng không nung 2010. Và
trong quy hoạch tổng thể phát triển ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Việt Nam
đến năm 2020 và chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020 đã
đặt ra mục tiêu đưa tỷ lệ sử dụng vật liệu không nung lên 20- 25% vào năm 2015 và
30- 40% vào năm 2020, tiến tới xóa bỏ hoàn toàn cơ sở sản xuất gạch đất nung bằng
lò thủ công.
Hiện nay, công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không nung đã mang lại nhiều
kết quả tích cực như: tận dụng được nhiều nguồn nguyên liệu rẻ tiền hiện có tại các
vùng miền, tạo ra được nhiều loại vật liệu xây dựng (VLXD) có giá thành thấp...
Kết quả đề tài “ Đánh giá tiềm năng một số khoáng sản phi kim loại (phụ gia xi
măng, nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng không nung, sericit) trên địa bàn
tỉnh Yên Bái và đề xuất công nghệ khai thác chế biến” Nguyễn Ánh Dương, Kiều

1

ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

Quý Nam và nnk trong năm 2012-2013 cho thấy dolomit có những đặc tính kỹ thuật
và có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng không nung.
Xuất phát từ thực trạng đó, việc nghiên cứu, đánh giá các đặc tính kỹ thuật của
dolomit ở Việt Nam nói chung và khu vực tỉnh Hà Nam nói riêng nhằm đáp ứng mục
đích sản xuất vật liệu xây dựng không nung là rất cần thiết, không chỉ có ý nghĩa
khoa học, mà còn có ý nghĩa thực thực tiễn, đề xuất thêm nguồn nguyên liệu mới cho
sản xuất vật liệu xây dựng không nung góp phần phát triển công nghiệp địa phương,
phát triển vật liệu xây dựng thân thiện môi trường phù hợp với xu thế của thời đại,
tận dụng nguồn nguyên liệu phế thải.
Vì những lẽ trên, học viên đã lựa chọn đề tài “Đặc điểm thành phần vật chất và
đặc tính công nghệ của dolomit khu vực tỉnh Hà Nam và khả năng sử dụng trong sản
xuất gạch không nung” làm luận văn của mình.
Mục tiêu của luận văn
Làm rõ các đặc điểm thành phần vật chất, đặc tính công nghệ và khả năng sử
dụng của dolomit ở khu vực Hà Nam cho sản xuất gạch không nung.
Luận văn được trình bày với những nội dung chính sau :
Khái quát về khu vực nghiên cứu
Tổng quan về tình hình nghiên cứu dolomit và hệ phương pháp nghiên cứu
Một số đặc điểm của dolomit khu vực Hà Nam
Khả năng sử dụng dolomit khu vực tỉnh Hà Nam trong sản xuất gạch không
nung

2


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

Cơ sở tài liệu
Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu thu thập và sử dụng các số liệu
nghiên cứu của đề tài « Nghiên cứu khả năng sử dụng dolomit chất lượng thấp
ở khu vực Hà Nam và Ninh Bình trong sản xuất vật liệu không nung » do viện Địa
chất chủ trì và tác giả là một thành viên của đề tài.

3


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

Chương 1 - KHÁI QUÁT VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1.1. Vị trí địa lý
Tỉnh Hà Nam nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, phía Đông giáp Hưng Yên và
Thái Bình, phía Nam giáp Nam Định và Ninh Bình, phía Tây giáp Hòa Bình có toạ
độ như sau:
0

'

0

'

105 45 - 106 10 Kinh độ đông
0

'

0

'

20 21 - 20 43 Vĩ độ bắc
Tỉnh Hà Nam bao gồm 6 đơn vị hành chính: thành phố Phủ Lý (tỉnh lỵ của
tỉnh), các huyện Duy Tiên, Kim Bảng, Lý Nhân, Thanh Liêm và Bình Lục.
Hà Nam là tỉnh cửa ngõ phía nam của thủ đô Hà Nội. Nằm gần vùng kinh tế
trọng điểm ở phía Bắc gồm nhiều tỉnh không có loại khoáng sản này như: Thái Bình,
Hưng Yên, Nam Định và thủ đô Hà Nội, có các tuyến quốc lộ 1A, 21A, 21B, 38 và
tuyến đường sắt Bắc-Nam chạy qua. Đây là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh
tế-xã hội nói chung và đối với sự phát triển công nghiệp khai khoáng sản xuất vật liệu
xây dựng, bởi lẽ tỉnh có nguồn khoáng sản làm vật liệu xây dựng rất phong phú với
chất lượng tốt.
1.1.2. Đặc điểm địa hình
Địa hình khu vực nghiên cứu khá đa dạng, là 3 loại địa hình bao gồm vùng đồng
bằng, vùng bán sơn địa và vùng trũng. Trong đó vùng đồng bằng ở phía đông là dạng
địa hình chiếm diện tích chủ yếu, do phù sa bồi tụ từ các con sông lớn như sông Đáy,
sông Châu, sông Mã... vì thế nên đất đai phì nhiêu, màu mỡ. Vùng bán sơn địa phần
lớn nằm ở phía tây khu vực với các dãy núi đá vôi, núi đất và đồi rừng, nhiều nơi có
địa hình dốc. Vùng trũng nằm xen kẽ giữa đồi núi và đồng bằng. Hướng địa hình đơn
giản, duy nhất chỉ có hướng Tây Bắc – Đông Nam, phù hợp

4


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

với hướng địa hình chính ở Việt Nam.
1.1.3. Khí hậu thủy văn

Điều kiện khí hậu mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng và ẩm
o

ướt. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23 C, nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là
o

o

tháng 1 khoảng 13 – 15 C và cao nhất là tháng 6 hoặc tháng 7 khoảng 29 C. Lượng
mưa trung bình năm từ 1700 – 2200 mm, song không đều tập trung 70% vào mùa hạ
từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau
ít mưa khô lạnh.
Hệ thống sông ngòi dày đặc với lượng nước khá dồi dào. Một số con sông lớn
như sông Đáy, sông Hoàng Long, sông Hồng, sông Châu... với hướng chảy chính là
tây bắc – đông nam. Ngoài ra còn một số con sông nhỏ như sông Vạc, chi lưu của
sông Đáy, một số sông do con người tự đào đắp như sông Nhuệ, sông Sắt, sông Nông
Giang... Bên cạnh hệ thông sông là các hồ, đầm có cảnh quan rất đẹp, nằm trong quần
thể các núi đá vôi. Nước ngầm dồi dào và chất lượng phục vụ cho đời sống và sản
xuất. Nước ngầm cũng là một yếu tố quan trọng trong thành tạo địa hình karst ngầm.

1.1.4. Đặc điểm kinh tế - xã hội
a. Dân cư
Theo số liệu thống kê năm 2009, dân số của khu vực là 1.683.516 người, phần
lớn sống ở nông thôn, một số ít ở thành thị. Trình độ dân trí, trình độ văn hóa xã hội
của dân cư phát triển khá cao, thu nhập và đời sống của đa số dân cư đã được cải
thiện và nâng cao đáng kể. Với nguồn lực con người có truyền thống lao động cần cù,
hiếu học, ham hiểu biết và giàu sức sáng tạo trong phát triển kinh tế, mở mang văn
hóa xã hội. Đây là một nguồn lực đặc biệt quan trọng đối với phát triển kinh tế xã hội
của khu vực.

5


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

b. Kinh tế
Công nghiệp: Khu vực nghiên cứu có tiềm năng và thế mạnh phát triển công
nghiệp vật liệu xây dựng với sản phẩm chủ chốt là xi măng, đá, thép, vôi, gạch… Bên
cạnh đó còn phát triển các ngành công nghiệp khác như công nghiệp chế biến lượng
thực thực phẩm, công nghiệp dược phẩm và tiểu thủ công nghiệp. Các ngành nghề
thủ công nghiệp truyền thống đã có từ lâu đời như thêu ren, đá mỹ nghệ, dệt chiếu,
đan lát mây tre, nghề mộc…
Nông nghiệp: Nhân dân trong vùng chủ yếu trồng lúa, ngô, khoai, đậu, lạc và
chăn nuôi gia súc, gia cầm. Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, dân cư có tập quán canh
tác lúa và chăn nuôi lâu đời, lại được sự quan tâm và đầu tư thích đáng về giống, thuỷ
lợi…nên sản lượng lương thực ngày càng tăng, mức sống của nhân dân ngày được
nâng cao.
1.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.2.1. Lịch sử nghiên cứu địa chất và khoáng sản
Lịch sử nghiên cứu địa chất khoáng sản trên địa bàn tỉnh Hà Nam đã được tiến
hành từ trước năm 1954, nhưng trong giai đoạn này chưa có công trình nào đề cập tới
trữ lượng cũng như chất lượng và giá trị sử dụng của khoáng sản tỉnh Hà Nam.
Công tác tìm kiếm thăm dò khoáng sản sớm nhất ở Hà Nam là các báo cáo thăm
dò đá vôi Kiện Khê của Phạm Văn Quý năm 1964 với mục đích phụ vụ cho việc chế
biến đường của nhà máy đường Vạn Điển. Trữ lượng đá vôi Kiện Khê được thăm dò
là 2.222.000 tấn (cấp C1+ C2).
Đến những năm 1967 công tác tìm kiếm thăm dò dolomit tại Hạnh Lâm, Bút
Sơn, Tân Sơn, Nam Hà mới được thực hiện bởi Vũ Tiến Kiên, nộp báo cáo và thành
lập bản đồ năm 1969.

6


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

Để phục vụ việc xây dựng nhà máy xi măng Bút Sơn từ năm 1974 đến 1977
Tổng cục Địa chất đã cho thăm dò hai mỏ đá vôi Bút Phong (phía Tây nam Ngũ
Động khoảng 1km), mỏ Hồng Sơn và mỏ sét Khả Phong. Trữ lượng mỏ Hồng Sơn
(Nguyễn Văn Tùng, 1975) là 61.706.000 tấn, còn mỏ Bút Phong là 130.759.420 tấn,
trữ lượng sét xi măng mỏ Khả Phong là 21.453.000 tấn cùng ở cấp B+C1+ C2.
Năm 1976 nguyên liệu sét cho gạch ngói khu mỏ Ba Sao được thăm dò với trữ
lượng 20.843.000 tấn (cấp C1+C2).
Để phát triển công nghiệp khai thác chế biến khoáng sản trên địa bàn tỉnh Hà
Nam, Nhà nước và tỉnh đã đầu tư một số công trình điều tra thăm dò các loại khoáng
sản đá vôi xi măng, sét và phụ gia sản xuất xi măng.
Vật liệu sét xi măng và phụ gia xi măng được thăm dò năm 1996 ở Khe Non với
trữ lượng 19.220.000 tấn.
Năm 1999, Tỉnh phối hợp với Trường Đại học Mỏ địa chất điều tra đánh giá đá
vôi hoá chất, đá vôi xi măng ở Thanh Sơn và ở Thanh Nghị. Kết quả điều tra đã tính
được trữ lượng cấp C2+P cho đá vôi hoá chất và đá vôi xi măng ở Thanh Sơn là
579.428.000 tấn, ở Thanh Nghị là 214.335.000 tấn.
Ngoài các đề án thăm dò nêu trên, còn có các công trình điều tra khảo sát các
loại khoáng sản: than bùn ở Ba Sao (1967) và ở Hồ Liên Sơn (1999); sét xi măng ở
Thịnh Châu (1964), ở Đồng Ao (1966), ở Thanh Tân (1967); Đá vôi xây dựng ở
Thanh Nghị (1964); sét gạch ngói ở Duy Hải và ở Thuỵ Lôi (1999).
Riêng cát lòng sông ở Hà Nam mới được Sở Tài nguyên và Môi trường phối
hợp với Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản khảo sát lập quy hoạch thăm dò
khai thác từ cuối năm 2004 đến đầu năm 2005. Kết quả khảo sát đã xác định được
triển vọng, chất lượng và khả năng sử dụng các loại cát phân bố ở lòng sông Hồng,
sông Đáy.

7


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

Tóm lại, công tác điều tra thăm dò khoáng sản trên địa bàn tỉnh Hà Nam còn ở
mức độ khiêm tốn so với tiềm năng vốn có của tỉnh.
1.2.2. Đặc điểm địa chất khu vực
Trên địa bàn Hà Nam phổ biến là các hệ tầng Tân Lạc, Đồng Giao và trầm tích
Đệ tứ không phân chia.
Hệ tầng Tân Lạc (T1 tl)
Các trầm tích của hệ tầng Tân Lạc (T1 tl) do Đinh Minh Mông và nnk (1976)
xác lập, lộ ra chủ yếu ở phía tây thuộc 2 huyện Thanh Liêm và Kim Bảng. Mặt cắt
của hệ tầng bao gồm cát kết, bột kết và sét kết xen các lớp sét vôi và vôi sét. Các đá
có cấu tạo phân lớp mỏng đến trung bình, uốn nếp dạng tuyến với đường trục kéo dài
theo phương Tây bắc – Đông nam. Liên quan đến hệ tầng Tân Lạc có các lớp trầm
tích sét màu đen đạt chỉ tiêu làm phụ gia xi măng. Hệ tầng Tân Lạc có quan hệ
chuyển tiếp với hệ tầng Đồng Giao.

Hệ tầng Đồng Giao (T2 a đg)
Hệ tầng Đồng Giao tương ứng với điệp Đồng Giao do A.I. Jamoiđa và Phạm
Văn Quang (1965) xác lập trong công tác đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 500.000 phần
miền Bắc. Các trầm tích của hệ tầng lộ ra thành dải kéo dài theo phương Tây bắc –
Đông nam tập trung nhiều ở phía tây nam và dải rác ở khu vực trung tâm của vùng
nghiên cứu. Căn cứ vào thành phần thạch học, hệ tầng được chia thành phân hệ tầng
dưới và trên.
-

Phân hệ tầng dưới (T2 a đg1): thành phần gồm vôi dolomit xen lớp mỏng vôi

sét. Đá có màu xám, xám sáng, cấu tạo dạng phân lớp trung bình đến dày. Chiều dày
400 – 800 m.

8


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

-

Phân hệ tầng trên (T2 a đg2): đá vôi phân lớp mỏng đến dạng khối màu xám

xanh, xen lớp sét vôi và vôi dolomit. Chiều dày từ 500 – 900m.
Đệ tứ không phân chia (Q)
Các thành tạo Đệ tứ phân bố trên diện tích lớn của tỉnh. Chúng có thành phần
chủ yếu gồm: bột sét lẫn cát màu xám đen, xám tro nguồn gốc biển, chứa di tích thực
vật, than bùn dạng thấu kính.

9


ĐH KHTN- ĐH QGHN

2014

Hình 1. Sơ đồ địa chất và phân bố các mỏ dolomit khu vực Hà Nam

10

ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

Chương 2 - TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ HỆ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DOLOMIT
2.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Dolomit là tên một khoáng vật có công thức hóa học là CaMg(CO 3)2 và cũng là
tên một loại đá trầm tích cacbonat. (Từ đây trở đi nếu không có chú thích khoáng vật
thì trong luận văn thuật ngữ dolomit được hiểu là đá dolomit)
Đá dolomit được tạo nên phần lớn bởi khoáng vật dolomit. Đá vôi được thay thế
một phần bởi dolomit được gọi là đá vôi dolomit. Dolomit lần đầu được mô tả vào
năm 1791 bởi nhà tự nhiên học và địa chất người Pháp, Déodat Gratet de Dolomieu
(1750–1801) cùng với việc phát hiện ra dãy Dolomit Alps ở phía bắc Italy.

* Về nguồn gốc:
Đá dolomit trầm tích đã được thành tạo trong quá khứ địa chất lâu dài trước
đây. Hiện tại quá trình tạo đá trầm tích dolomit hầu như không được ghi nhận ngoại
trừ một vài dấu hiệu thành tạo khoáng vật dolomit trong đầm hồ với độ mặn cao tại
phía Nam Úc và trong trầm tích biển sâu giàu tàn tích hữu cơ dưới tên gọi dolomit
sinh học.
Các nghiên cứu gần đây tìm thấy dolomit hình thành dưới điều kiện kị khí ở
các phá nước mặn dọc bờ biển Rio de Janeiro ở Brasil. Điều này được cho rằng bởi
các quá trình hóa học được gây ra bởi vi khuẩn. Dolomit có thể được hình thành
trong những điều kiện này do sự tương tác của các loại vi khuẩn khử sulfat (Yvonne
van Lith et al. 2000). Hiện nay cơ chế hình thành dolomit bởi vi khuẩn đang được
nghiên cứu thêm.
Trong một thời gian dài, các nhà khoa học đã gặp nhiều khó khăn trong việc

11

ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

chế tạo nhân tạo dolomit. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu năm 1999, thông qua một
quá trình xen kẽ giữa hòa tan và tái kết tủa, một lượng nhất định dolomit đã được
tổng hợp trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp [3,4]
Đá dolomit thường tồn tại dưới hai dạng chính: Phân lớp dày, dạng khối và loại
hạt nhỏ như mảnh vụn cát sạn.
*

Về cấu trúc hóa tinh thể :

Mối liên quan giữa dolomit (CaCO3.MgCO3), canxit (CaCO3) và magnhezit
(MgCO3) đã được nhiều nhà khoa học quan tâm liên tục từ những năm 1891 về các
phương diện hóa học, cấu trúc tinh thể, điện tích v.v… Cho đến nay có thể tóm lại
như sau:
- Ca và Mg là hai nguyên tố hóa học khác biệt nhau cả về tính chất hóa
học và vật lí nên không có khả năng tạo nên một dung dịch rắn có khả
năng thay thế đồng hình liên tục như feldspat.
- Hiện tại cũng chưa phát hiện được một dãy thay thế đồng hình liên tục
nào giữa hai khoáng vật này mặc dù có tồn tại canxit chứa dolomit, hoặc
nếu có thì khoáng vật trung gian không bền vững.
- Về phương diện cấu trúc, canxit và dolomit thuộc hai nhóm cấu trúc
không gian khác nhau hoàn toàn không thuận lợi cho quá trình thay thế
đồng hình.
- Tính ổn định về thành phần hóa học và các thuộc tính vật lí liên quan của
dolomit đã loại trừ khả năng tồn tại của một dãy thay thế đồng hình.
- Chính vì vậy mặc dù tồn tại như một muối cacbonat kép nhưng dolomit
không phải là một hỗn hợp đơn thuần giữa canxit và magnhezit.

- Cấu trúc tinh thể của dolomit được tạo nên từ sự xen kẹp của các lớp
CO3, Ca, Mg riêng biệt (hình 2).

12


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

Hình 2. Cấu trúc tinh thể của dolomit
* Về thành phần hóa học :
Dolomit tính theo tỉ lệ mol 1: 1 của hai thành phần có công thức lí thuyết gồm:
CaCO3 54,35% , MgCO3 45,65%, hay tính theo dạng oxit gồm : CaO – 30,41%,
MgO -21,86%, CO2 – 47,73%.
Trong thực tế, qua số liệu phân tích hàng ngàn mẫu trên phạm vi toàn cầu từ
những năm cuối thể kỉ 19 đến nửa cuối thế kỉ 20 hầu như không bắt gặp dolomit
“thực thụ”, thông thường một trong hai thành phần hoặc cả hai thành phần đều thay
đổi. Hàm lượng mol của CaCO3 có thể đạt tới 56% trong môi trường giàu Ca và
trong trường hợp dolomit được thành tạo trong môi trường giàu magiê hàm lượng
mol của MgCO3 có thể đạt 49,2-50%, thậm chí trong một tinh thể dolomit cũng có
thể gặp sự khác biệt này [14]. Ngoài ra người ta còn nhận thấy trong môi trường khí
hậu nóng ẩm ở Florida hàm lượng mol của CaCO3 thậm chí có thể đạt tới 58 - 67%,
còn ở vùng khí hậu bán khô nóng của vùng Bonair hàm lượng mol của CaCO 3 thay
đổi trong phạm vi 54-56% trong khi đó với khí hậu khô nóng của vùng vịnh Perxic
chỉ còn 54%.

13


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

*

Ứng dụng của dolomit: Dolomit được dùng làm đá trang trí, đá xây dựng, sử

dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng [1,19], một khối lượng lớn dolomit dùng để
sản xuất vôi nung , để sản xuất magie trong công nghiệp hóa chất và dược phẩm.
Dolomit sử dụng trong luyện thép. Lượng lớn dolomit được dùng trong việc sản xuất
thủy tinh [5]. Trong nghệ thuật trồng hoa, dolomit và đá vôi dolomit được thêm vào
đất để làm giảm tính axit và là nguồn cung cấp magie, ngày nay dolomit cũng được
sử dụng khá phổ biến trong xử lý môi trường [29], trong nuôi trông thủy hải sản,
trong sản xuất dung dịch khoan [2]….
2.1.2. Ở Việt Nam
Ở

nước ta dolomit phân bố ở nhiều nơi như Ninh Bình, Hà Nam, Yên Bái, Bắc

Kạn, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Nghệ An, Lâm Đồng, Đắc Lắc… Tiềm năng và trữ
lượng của dolomit: ở Việt Nam theo tổng hợp số mỏ và tài nguyên khoáng sản làm
nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng trên cả nước năm 2012 (Ban hành kèm theo
Quyết định số 45/QĐ-TTg ngày 09 tháng 01 năm 2012 của Thủ tướng Chính phủ)
hiện cả nước có 82 mỏ và điểm quặng dolomit.
* Theo nguồn gốc dolimit được chia thành:
1- Dolomit trầm tích nguyên sinh: Các thành tạo dolomit trong các thành tạo
trầm tích cacbonat chủ yếu có tuổi từ Trias đến Devon gồm các mỏ: Thạch Bình,
Yên Động, Hạnh Lâm thuộc hệ tầng Đồng Giao (T2a đg), La Giang, Làng Lai, Mật
Sơn, La Khê thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs), Ba Bể thuộc hệ tầng Đại Thị (D 1 đt),
Suối Ba, Núi Han thuộc hệ tầng Dưỡng Động (D1-2 dđ)...
Các thành phần hóa học chủ yếu là: MgO từ 19-21%, CaO: 28-33%, Fe2O3 < 1.
2- Dolomit trầm tích biến chất gồm: các mỏ và điểm khoáng Ngầm Bà Huỳnh
thuộc hệ tầng Núi Vú (Є1 nv), Kontonklak thuộc hệ tầng Đắc Uy (Є

2

đu), Sa Pa, Cốc

San thuộc hệ tầng Cam Đường (Є2 cđ), Làng Doi hệ tầng Sinh Vinh (O3- S1 sv)….

Thành phần hóa học chủ yếu: MgO: 16-21%; CaO:30-50%; Fe2O3: 0,1-0,7%.

14


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

*

Thực trạng nghiên cứu dolomit: khoáng sản dolomit cũng được quan tâm

nghiên cứu dưới nhiều góc độ khác nhau:
-

Về điều tra cơ bản tìm kiếm thăm dò, đánh giá chất lượng, trữ lượng khoáng

sản dolomit ở khu vực Hà Nam và Ninh Bình nói riêng và ở Việt Nam nói chung
cũng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu từ nhiều năm trước [6,1617,25-28,…]
-

Về nghiên cứu ứng dụng: dolomit đã được nghiên cứu ứng dụng trong nhiều

lĩnh vực khác nhau như: trong sản xuất chất kết dính thủy lực, sản xuất vật liệu xây

dựng [12,18], trong sản xuất gạch ceramic [7], trong cải tạo đất trồng (Cồ Khác Sơn.
2002…), hay làm nguyên liệu để thu hồi oxit magiê [13] và trong các lĩnh vực khác
như: trong công nghệ sản xuất thủy tinh nổi, làm chất trợ dung, vê viên trong luyện
kim hay làm vật liệu chịu lửa trong các lò cao (Nguyễn Đăng Hùng. 1966, 2006),
trong nuôi trồng thủy, hải sản,v.v…Trong lĩnh vực sản xuấtt vật liệu XDKN gần như
chưa được nghiên cứu. Năm 2013, Nguyễn Ánh Dương và nnk trong đề tài “ Đánh
giá tiềm năng một số khoáng sản phi kim loại (phụ gia xi măng, nguyên liệu để sản
xuất vật liệu xây dựng không nung, sericit) trên địa bàn tỉnh Yên Bái và đề xuất công
nghệ khai thác chế biến » bước đầu đã đạt được kết quả nhất định và cho thấy sản
phẩm gạch không nung từ dolomit có thể đáp ứng được yêu cầu sử dụng trong sản
xuất vật liệu xây dựng không nung.
2.2. HỆ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là dolomit khu vực tỉnh Hà Nam. Để hiểu rõ
được các đặc trưng kỹ thuật của dolomit khu vực nghiên cứu như độ hoạt tính, thành
phần hoá học, thành phần khoáng vật của nguyên liệu và tính chất cơ lý của gạch
không nung, đòi hỏi phải sử dụng tổng hợp một hệ phương pháp nghiên cứu bao
gồm:
1- Phương pháp khảo sát địa chất: Đã tiến hành khảo sát, nghiên cứu đánh giá

15


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

tính đa dạng của các loại dolomit, đặc điểm phân bố của các thành tạo dolomit trong
khu vực mỏ, thu thập mẫu phân tích xác định đặc điểm thành phần vật chất, đặc tính
kỹ thuật công nghệ.
2- Phương pháp nghiên cứu thạch học: xác định thành phần thạch học, thành phần
khoáng vật của đá dolomit, đặc điểm và hình thái của khoáng vật. Việc nghiên cứu này
chủ yếu được thực hiện bằng phân tích khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực.

3- Phương pháp phân tích rơnghen (XRD):Phương pháp này được sử dụng để
xác định thành phần khoáng vật của các pha kết tinh trong mẫu dựa trên định luật
Vulf- Bragg.
Mẫu nghiên cứu được tiến hành phân tích trên máy Siemen tại phòng thí
nghiệm X- ray thuộc Viện Khoa học vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam và tại Trung tâm Phân tích thí nghiệm địa chất – Cục Địa chất Việt Nam.
4- Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA): Phương pháp nhiệt vi sai bổ sung
cho phương pháp nhiễu xạ rơnghen, tăng thêm độ chính xác trong xác định thành
phần khoáng vật. Phương pháp này dựa trên cơ sở, khi nung nóng mẫu dẫn đến sự
thay đổi các tính chất hoá lý cũng như sự thu nhiệt và phát nhiệt của chúng, bằng các
thiết bị tiếp nhận thông tin (điện gương kế) khi nung mẫu sẽ ghi nhận được các
đường cong mất trọng lượng TG, DTG và đường cong nhiệt vi sai DTA so với mẫu
chuẩn ta xác định định tính và có thể là định lượng các khoáng vật.
5- Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) :Để xác định thành phần hóa của
mẫu nghiên cứu.
6- Phương pháp hoá học: Phương pháp này được sử dụng để xác định độ hoạt
tính của mẫu dựa trên khả năng hút vôi của mẫu.
Mẫu được nghiền thành bột nhỏ hơn 0.08 mm. Sau đó lấy 2g mẫu hòa vào 100ml
dung dịch vôi bão hòa. Lắc đều sau 48h thì lấy 50ml dung dịch này chuẩn độ bằng

16


ĐH KHTN- ĐH QGHN 2014

HCl 0.05N thuốc thử Metyl da cam. Lại thêm 50ml dd vôi bão hòa vào dd mẫu ban
đầu, sau 48h lại chuẩn độ như bước 1. Lặp lại các khoảng 15 lần (khoảng 720h) ta
xác định được độ hút vôi của mẫu theo công thức:
X = (V-V0).Nx2.5/V1

trong đó:
V: thể tích HCl tiêu thụ khi chuẩn với dung dịch rút, ml;
Vo: thể tích HCl tiêu thụ khi chuẩn với dung dịch mẫu trắng, ml;
N: Nồng độ đương lượng HCl;
V1: thể tích dung dịch rút sử dụng để chuẩn độ, ml.
2.5 là hệ số quy đổi ra 1g mẫu.
7- Nhóm phương pháp cơ lý xác định cường độ kháng nén, kháng uốn, độ hút
nước của vật liệu (được tiến hành theo các phương pháp thử quy định trong các tiêu
chuẩn Việt Nam (TCVN 6882:2001, TCVN 3735: 1982, TCVN 7131:2002):
Cường độ là khả năng chịu lực của vật liệu chống lại sự phá hoại khi có tác dụng
của ngoại lực (như tải trọng, nhiệt độ, gió, thay đổi thời tiết,...). Cường độ của vật
liệu được biểu thị bằng cường độ chịu nén giới hạn, chịu uốn, ... của vật liệu. Những
giá trị này tương ứng với ứng suất khi mẫu bị phá hoại.
+ Giới hạn cường độ chịu nén, Rn
Là tỉ số giữa lực phá hoại P tác dụng lên mẫu khi nén, kéo, cắt với tiết diện F
ban đầu của mẫu vật liệu .
2

Rn,k = Pmax / F ( Kg/cm )

17