Tiềm năng khai thác và ứng dụng diatomite ở tỉnh Phú Yên để sản xuất vật liệu cách âm, cách nhiệt

uyên liệu thô diatomite của Phú Yên chưa đạt phẩm cấp và cần được chế biến thông qua tuyển chọn và hóa luyện mới đạt tiêu chuẩn hàng hóa thông dụng và có giá trị cao hơn hiện nay. Sản xuất vật liệu cách âm – cách nhiệt từ nguồn nguyên liệu diatomite là hướng đi có tiềm năng trong quá trình sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên này. Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu về trữ lượng, cấu tạo, thành phần và ứng dụng của diatomite trong sản xuất nhiều sản phẩm có giá trị, trong đó có vật liệu xây dựng. Từ khóa: Diatomite, cấu tạo, thành phần. 1. Giới thiệu về Diatomite [2] Diatomite là một dạng khoáng sản trầm tích thuộc nhóm sét silic có đặc điểm mềm bở, màu trắng, trắng sáng, trắng vàng, nhẹ, kết cấu không bền vững, có thành phần chứa hơn 50% tảo diatomei. Diatomite chứa 70 – 98% silic hòa tan, có độ xốp, rỗng cao (đạt đến 70 – 75%), thể trọng tự nhiên trung bình 1,087 tấn/m3. Diatomite khi nung đến nhiệt độ 800 – 900oC thì không bị co ngót và có độ bền chặt hơn. Diatomite có đặc điểm là khả năng cách nhiệt và hấp thụ chất ke bẩn khỏi dung dịch tốt, chịu axit và kiềm. Ở Việt Nam hiện ghi nhận được 9 mỏ và điểm khoáng diatomite phân bố ở Kon Tum (2 điểm: Phương Quý, Vinh Quang), Lâm Đồng (3 điểm: Đi Dale, Lam Sơn, Đại Lao) và Phú Yên (4 điểm: Hòa Lộc, Tùy Dương, Trà Rằng, Trung Lương). Trong đó có 4 điểm khoáng đã tìm kiếm chi tiết là Hòa Lộc, Tùy Dương (Phú Yên), Vinh Quang (Kon Tum), Đại Lao (Lâm Đồng). Trong đó, mỏ Hòa Lộc – nơi có trữ lượng tập trung nhất (đạt 61.387.310m3) và chất lượng quặng nguyên khai tốt nhất so với khu vực. 2. Cấu trúc của Diatomite Phú Yên [1] Bằng phương pháp Scan Electronic chụp phổ SEM, chúng tôi xác định cấu trúc Diatomote Phú Yên như sau: Hình1: 8.3 x 100k SEM) Hình 2: 8.4 x 3.5k SEM) Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 2-2013 115 Hình 3: 8.4 x 4.5k SEM) Hình 4: 8.4 x 2.5k SEM) Nhận xét: Ở trạng thái tự nhiên, Diatomite Phú Yên có dạng bột, màu vàng nâu nhạt; có cấu trúc lớp, hình ống, độ rỗng và độ xốp cao nên có diện tích tiếp xúc lớn. Vì diatomite có độ rỗng và độ xốp cao nên có khả năng hấp thu lớn. Đây là tính chất quan trọng để nghiên cứu về tính cách âm – cách nhiệt của nguyên liệu này. Bằng phương pháp Particlesize, chúng tôi xác định hàm lượng phân bố kích thước hạt diatomite như sau: a. DNTN Việt Thái b. DNTN Chí Thạnh Hình 5: Phân bố kích thước hạt Diatomite Nhận xét chung: kích thước hạt diatomite phân bố chung từ 0.5m đến 60m. 3. Thành phần của Diatomite [2,3] Đặc thù của loại khoáng sản này, tùy theo tính chất cơ lý, độ mịn và hàm lượng SiO2 hoạt tính có thể chế biếnthành nhiều sản phẩm có tiêu chuẩn chất lượng và thị trường tiêu thụ khác nhau. Quặng nguyên khai diatomite ở Phú Yên có hàm lượng SiO2 từ 53 – 67%. Vì vậy để khai thác diatomite xuất Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 2-2013 116 khẩu hoặc sản xuất các mặt hàng cao cấp khác từ diatomite, cần phải thông qua quá trình làm giàu hàm lượng SiO2 (tức là làm tăng cấu trúc rỗng). Bảng 1: Thành phần hóa học của quặng diatomite thô của Phú Yên Thành phần Mỏ Hòa Lộc An Hiệp An Thọ An Lĩnh An Xuân SiO2 65.31 63.06 57.94 67.64 66.44 Al2O3 16.00 15.87 18.26 15.31 17.0 Fe2O3 4.47 6.83 8.26 4.22 3.27 TiO2 - 0.68 1.05 0.63 0.69 CaO 0.3 0.73 0.92 0.67 0.18 MgO 0.71 1.45 1.36 0.83 1.49 SO3 0.6 0.03 0.00 0.05 0.04 Na2O - 0.19 1.26 0.19 0.22 K2O - 0.75 1.12 1.06 1.31 MKN 9.03 9.46 9.87 8.96 9.02 Hút vôi (mg/g) > 200 133 140 142 126 Bảng 2: Chất lượng diatomit thương phẩm có thành phần hóa học như sau: SiO2: 85 – 94% Al2O3: 1 – 7% Fe2O3: 0,4 – 2,5% CaO: 0,3 – 3,0% MgO: 0,2 – 0,5% FeO: 0,3 – 0,9% TiO2: 0,1 – 0,5% P2O5: 0,2 – 0,3% MnO: 0,2 – 0,5% Bằng phương pháp phân tích Powder Diffraction (tiêu chuẩn ICDD) chụp phổ tia X, cho thấy thành phần khoáng chính của diatomite như sau [1]: Hình 6. XRD của khoáng diatomite [1] * Nhận xét: Thành phần khoáng chính là các oxit kim loại SiO2 , Al2O3 , Fe2O3. 4. Ứng dụng của Diatomite [2,3] Nhờ có đặc tính có khả năng hấp thụ cao, đồ bền hóa học lớn, có khả năng cách nhiệt tốt mà diatomite được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp sơn, chế biến cao su, chất dẻo, công nghiệp mỹ Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 2-2013 117 phẩm, xử lý môi trường, sản xuất vật liệu, ớc tính có hơn 300 lĩnh vực sử dụng diatomite khác nhau. Các ứng dụng chính của diatomite như sau: - Làm chất lọc trong công nghiệp sản xuất rượu, bia, nước giải khát; - Làm chất tẩy trắng đường, tẩy rửa dầu mỡ; - Làm chất phụ gia thủy lực cho xi măng bền sulphat, chống ăn mòn,; - Làm vật liệu cho sản xuất vật liệu cách nhiệt-cách âm, bảo ôn; - Dùng làm đệm lót vận chuyển hóa chất; - Sản xuất giấy hút ẩm mạnh; - Làm chất độn, phụ gia cho các sản phẩm nhựa chịu mài mòn, chịu nhiệt; - Dùng sản xuất vật liệu gạch, các tấm xốp trang trí trong xây dựng; - Dùng trong công nghiệp sản xuất thủy tinh, pha lê chất lượng cao; - Làm vật liệu hấp thụ chất thải phóng xạ trong môi trường nước. Như vậy để tham gia vào thị trường thế giới, các sản phẩm diatomite của Việt Nam phải đạt được các tiêu chuẩn chất lượng trên. Tuy nhiên, do khả năng kỹ thuật còn hạn chế, hiện Việt Nam chưa sản xuất được diatomite thương phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu ở quy mô công nghiệp. 5. Kết luận Tiềm năng diatomite Phú Yên đã được khẳng định là có triển vọng và có quy mô trữ lượng lớn nhất trong cả nước. Ngoài ra, so với các địa phương khác (Lâm Đồng, Kon Tum) diatomite ở Phú Yên có chất lượng tốt hơn, điều kiện khai thác, chế biến và tiêu thụ sản phẩm cũng thuận lợi hơn. Nhưng hiện nay sản phẩm thô diatomite được khai thác và sử dụng ở Phú Yên chủ yếu phục vụ công tác nuôi trồng thủy hải sản (ổn định pH và hỗ trợ tăng cường trao đổi chất của lớp đất mặt). Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng diatomite để sản xuất vật liệu cách âm – cách nhiệt là hướng đi có tính triển vọng nhằm nâng cao hướng sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trương Minh Trí. 2013. Nghiên cứu Xây dựng quy trình sản xuất vật liệu cách nhiệt, cách âm từ nguồn nguyên liệu sẵn có khu vực Nam Trung Bộ. Đề tài cấp Bộ (đang triển khai). [2] Sở Kế hoạch và Đầu tư tỉnh Phú Yên. Báo cáo tiềm năng khoáng sản tỉnh phú yên giai đoạn 2010 – 2020. [3] Nguyễn Đức Nghĩa. 2007. Hóa học nano công nghệ nền và vật liệu nguồn. NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 2-2013 118