Đặc điểm thành phần, chất lượng sét gốm khu vực Nho Quan tỉnh Ninh Bình

128 32(2), 128-136 T¹p chÝ c¸c khoa häc vÒ tr¸i ®Êt 6-2010 §Æc ®iÓm thµnh phÇn, chÊt l−îng sÐt gèm khu vùc Nho Quan tØnh Ninh B×nh NguyÔn Xu©n Huyªn i. Më ®Çu SÐt lµ lo¹i kho¸ng s¶n quan träng, ®−îc sö dông rÊt sím trong lÜnh vùc gèm sø vµ ngµy cµng ®−îc sö dông ®a d¹ng h¬n trong mét sè ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c nh− : khai kho¸ng, s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng, hãa chÊt, mü phÇm, y häc, vËt liÖu kü thuËt, vËt liÖu nano,... Theo tµi liÖu vÒ Kh¶o cæ häc, Ninh B×nh ®−îc xem lµ c¸i n«i cña nghÒ gèm, n¬i mµ cã nh÷ng bËc nghÖ nh©n næi tiÕng víi nghÒ s¶n xuÊt ®å gèm gia dông tõ hµng tr¨m n¨m tr−íc ®©y. Trong nh÷ng n¨m 70 cña thÕ kû tr−íc, mét sè xÝ nghiÖp gèm sø ®Þa ph−¬ng ®· sö dông nguån nguyªn liÖu nµy ®Ó s¶n xuÊt mét sè mÆt hµng gèm gia dông. §©y lµ mét nghÒ trong nhiÒu n¨m trùc tiÕp gi¶i quyÕt ®−îc c«ng ¨n viÖc lµm cho nhiÒu ng−êi vµ ®¸p øng c¸c nhu cÇu tiªu dïng cña ng−êi d©n ®Þa ph−¬ng vµ c¸c vïng l©n cËn. HiÖn nay, nguån nguyªn liÖu sÐt nµy ®ang ®−îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt g¹ch th«ng th−êng vµ còng lµ nguån nguyªn liÖu s¶n xuÊt c¸c lo¹i gèm mü nghÖ. SÐt gèm ë Nho Quan, tØnh Ninh B×nh ®· ®−îc ®Ò cËp nhiÒu trong c¸c v¨n liÖu ®Þa chÊt tõ nh÷ng n¨m 60, ®Æc biÖt lµ sÐt gèm mét sè khu vùc ë huyÖn Nho Quan [5 - 8]. C¸c sè liÖu ®iÒu tra gÇn ®©y cho thÊy, c¨n cø theo c¸c dÊu hiÖu ®Þa chÊt, tµi nguyªn sÐt gèm cßn cã kh¶ n¨ng ph©n bè ë nhiÒu n¬i kh¸c. Sù cã mÆt cña sÐt gèm ®· ®−îc kh¼ng ®Þnh, tuy nhiªn thµnh phÇn, chÊt l−îng nh− thÕ nµo cßn ch−a ®−îc x¸c lËp râ rµng, nªn khai th¸c sö dông ch−a hîp lý g©y l·ng phÝ nguån tµi nguyªn. Bµi b¸o tæng hîp c¸c kÕt qu¶ ®iÒu tra nghiªn cøu vµ thö nghiÖm c«ng nghÖ trong mét sè ®Ò tµi, dù ¸n ®iÒu tra c¬ b¶n cÊp Nhµ n−íc vµ cÊp tØnh Ninh B×nh do ViÖn §Þa chÊt chñ tr× thùc hiÖn, nh»m ®−a ra nhËn xÐt vÒ chÊt l−îng nguyªn liÖu vµ kh¶ n¨ng sö dông sÐt gèm phôc vô ph¸t triÓn ngµnh s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng [4, 5]. II. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu §Ó cã c¬ së x¸c ®Þnh chÊt l−îng vµ kh¶ n¨ng sö dông nguyªn liÖu sÐt gèm ®· sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ph©n tÝch d−íi ®©y : - Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ph©n chia c¸c kiÓu nguån gèc sÐt gèm. - Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®é h¹t b»ng r©y vµ pipet. - Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thµnh phÇn kho¸ng vËt sÐt b»ng R¬nghen vµ nhiÖt vi sai. - Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ho¸ silicat, x¸c ®Þnh ®Æc ®iÓm thµnh phÇn ho¸ häc c¬ b¶n bao gåm Al2O3, SiO2, Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO, SO2, MKN,... - Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®Æc tÝnh kü thuËt nguyªn liÖu kho¸ng sÐt nh− : ®é Èm, chØ sè dÎo, ®é co trong kh«ng khÝ, ®é co khi nung, ®é chÞu löa, ®é thÊm n−íc, nh»m ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng t¹o h×nh trong qu¸ tr×nh gia c«ng, chÊt l−îng nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm sau nung. §©y lµ c¬ së ®Ó lµm s¸ng tá ®Æc ®iÓm thµnh phÇn sÐt gèm vµ x¸c ®Þnh ®−îc kh¶ n¨ng sö dông cña sÐt vµo lo¹i s¶n phÈm nµo cho phï hîp. - Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ chÊt l−îng sÐt gèm: theo Tiªu chuÈn ViÖt Nam (TCVN-6300-1997) vµ Tiªu chuÈn gèm x©y dùng theo Quy ph¹m sö dông ph©n cÊp tr÷ l−îng c¸c má ®¸ sÐt, ban hµnh n¨m 1979 [9, 10]. III. §Æc ®iÓm sÐt gèm khu vùc Nho Quan Theo c¸c tµi liÖu nghiªn cøu ®iÒu tra kho¸ng s¶n sÐt, ®èi t−îng sÐt gèm ph©n bè trªn nhiÒu khu vùc thuéc huyÖn Nho Quan : XÝch Thæ, Gia S¬n, Gia L©m, Gia Thñy, Gia T−êng, L¹c V©n, ThÇn Lòy, S¬n Hµ, Yªn S¬n (h×nh 1). Lo¹i h×nh kho¸ng s¶n nµy cã ®Æc ®iÓm ph©n bè g¾n liÒn víi c¸c ®iÓm má sÐt g¹ch ngãi ®· vµ ®ang ®−îc khai th¸c s¶n xuÊt g¹ch ngãi x©y dùng. Trong sè ®ã, mét sè ®iÓm tr−íc ®©y, nguyªn liÖu sÐt ®· ®−îc khai th¸c sö dông s¶n xuÊt ®å gèm gia dông nh− : b¸t ®Üa, èng sµnh,... (Gia T−êng, S¬n Hµ) vµ hiÖn nay ®ang sö dông s¶n xuÊt gèm mü nghÖ xuÊt khÈu (Gia Thñy). 129 1. §Æc ®iÓm ph©n bè vµ nguån gèc sÐt gèm TØnh Ninh B×nh cã ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt kh«ng phøc t¹p. ë phÝa t©y b¾c, ph©n bè chñ yÕu c¸c trÇm tÝch Mezozoi víi sù cã mÆt cña c¸c thµnh t¹o thuéc hÖ tÇng Cß Nßi (T1ocn), §ång Giao (T2a®g), NËm Th¼m (T2lnt), S«ng B«i (T2-3sb), Suèi Bµng (T3n-rsb) lé ra trªn bÒ mÆt, cÊu thµnh ®Þa h×nh ®åi thÊp. PhÇn trung t©m vµ phÝa ®«ng nam tØnh, ph©n bè c¸c trÇm tÝch §Ö tø thuéc c¸c hÖ tÇng VÜnh Phóc (Q1 3vp), hÖ tÇng H¶i H−ng (Q2 1-2hh) vµ Th¸i B×nh (Q2 3tb), t¹o nªn ®Þa h×nh ®ång b»ng tròng thÊp cã xu h−íng nghiªng dÇn vÒ phÝa biÓn. C¸c ®iÒu tra kho¸ng s¶n cho thÊy, c¸c th©n kho¸ng sÐt gèm liªn quan chÆt chÏ víi c¸c thµnh t¹o thuéc hai hÖ tÇng S«ng B«i (T2- 3sb), VÜnh Phóc (Q1 3vp). SÐt gèm nguån gèc phong hãa cã diÖn ph©n bè liªn quan ®Õn c¸c thµnh t¹o h¹t mÞn cña hÖ tÇng S«ng B«i (T2-3sb),trªn c¸c s−ên ®åi d¹ng b¸t óp nh− : §åi DÎ - §øc Thµnh, §åi Mèc - Hïng S¬n, §åi Th«ng - Liªn Minh thuéc ®Þa phËn x· XÝch Thæ. Kho¸ng sÐt n»m trong vá phong hãa, lé ngay trªn bÒ mÆt ®Þa h×nh, cã mÇu tr¾ng, tr¾ng phít hång, vµng, mÞn, dÎo. ChiÒu dÇy líp sÐt s¶n phÈm trong vá phong hãa thay ®æi tõ 0,5 m ®Õn 3 - 5 m, ®«i khi bÞ thu hÑp l¹i chØ cßn lµ líp máng víi chiÒu dÇy kho¶ng 20 - 30 cm vµ lÉn nhiÒu d¨m s¹n th¹ch anh. ë ch©n ®åi, líp sÐt ch×m xuèng bÞ trÇm tÝch §Ö tø hçn hîp aluvi-proluvi-eluvi phñ lªn trªn. Th©n kho¸ng kÐo dµi tõ 50 m ®Õn 150 m. Do lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh phong ho¸, nªn ph¹m vi cña sÐt gèm ph©n bè h¹n chÕ, chÊt l−îng s¶n phÈm kh«ng ®ång ®Òu v× lÉn nhiÒu m¶nh vôn ®¸ ch−a phong ho¸ triÖt ®Ó vµ c¸c kÕt vãn laterit. Thùc tÕ ®ã kh«ng chØ ¶nh h−ëng ®Õn ®¸nh gi¸ chÊt l−îng sÐt gèm, mµ cßn lµm cho qu¸ tr×nh khai th¸c chÕ biÕn s¶n phÈm gÆp nhiÒu khã kh¨n do ph¶i sµng läc c¸c cì h¹t kh«ng ®¸p øng tiªu chuÈn trong qu¸ tr×nh gia c«ng c¸c s¶n phÈm méc. SÐt gèm nguån gèc trÇm tÝch ®−îc ph¸t hiÖn cã diÖn ph©n bè kh¸ réng r·i, tËp trung trong c¸c thµnh t¹o h¹t mÞn : sÐt, sÐt bét thuéc hÖ tÇng VÜnh Phóc (mQ1 3vp) trªn ph¹m vi c¸c khu vùc Gia S¬n, Gia T−êng, Gia Thñy, Gia L©m, L¹c V©n, ThÇn Lòy S¬n Hµ - Yªn S¬n, thuéc huyÖn Nho Quan. Dùa vµo c¸c dÊu hiÖu nguån gèc vµ tiÒn ®Ò ®Þa chÊt, cã thÓ suy ®o¸n r»ng, tiÒm n¨ng kho¸ng sÐt cßn cã thÓ lín h¬n nh÷ng ®iÓm ®· ®−îc ph¸t hiÖn. Th©n kho¸ng n»m ë ®é s©u d−íi líp phñ kho¶ng tõ 0,1 m ®Õn 10 - 12 m, cã cÊu t¹o tõ mét hoÆc nhiÒu líp kho¸ng n»m xen kÏ nhau theo chiÒu s©u. Th©n kho¸ng cã diÖn ph©n bè víi bÒ réng tõ vµi chôc m ®Õn gÇn 1000 m vµ kÐo dµi cã n¬i ®Õn trªn 2000 m. Tõ phÝa t©y b¾c (Gia S¬n, Gia Thñy) vÒ ®«ng nam (S¬n Hµ, Yªn S¬n), th©n kho¸ng sÐt gèm cã xu h−íng ch×m s©u h¬n vµ cã ®é dÇy lín h¬n. §é dÇy trung b×nh thay ®æi tõ 0,8 m ®Õn 3,2 m, chç lín nhÊt ë Yªn S¬n ®¹t tíi 4 m. SÐt gèm chñ yÕu cã mÇu x¸m tr¾ng, vµng tr¾ng loang læ, lÉn h¹t vôn th¹ch anh vµ kÕt vãn s¾t. ë mét sè ®iÓm má nh− ThÇn Lòy, Gia L©m, Gia Thñy, sÐt gèm víi −u thÕ phæ biÕn mÇu x¸m, x¸m ®en do chøa c¸c mïn b· thùc vËt. SÐt nguyªn khai mÞn dÎo, ë ®iÒu kiÖn kh« kh«ng khÝ th−êng r¾n ch¾c. ← H×nh 1. S¬ ®å ph©n bè c¸c ®iÓm - má sÐt gèm khu vùc Nho Quan (Ninh B×nh) 130 CÊu t¹o ph©n líp cña trÇm tÝch, thµnh phÇn kho¸ng vËt sÐt cïng mét sè dÊu hiÖu cæ thùc vËt ph¸n ¸nh ®iÒu kiÖn h×nh thµnh trÇm tÝch chøa kho¸ng lµ nguån gèc vòng vÞnh, ®Çm lÇy ven biÓn. ChÝnh v× vËy, diÖn ph©n bè cña th©n kho¸ng sÐt gèm th−êng kh¸ lín, thay ®æi trong ph¹m vi tõ 0,4 ®Õn 1,5 km2, lín nhÊt ë Yªn S¬n xÊp xØ 2,5 km2. 2. §Æc ®iÓm thµnh phÇn nguyªn liÖu sÐt gèm Trong lÜnh vùc s¶n xuÊt gèm sø, hiÖn cã nhiÒu tiªu chuÈn ¸p dông ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l−îng nguyªn liÖu sÐt ®Çu vµo, nh−ng th«ng th−êng ng−êi ta c¨n cø vµo c¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch mét sè hîp phÇn chÝnh nh− : thµnh phÇn ®é h¹t, thµnh phÇn kho¸ng vËt, thµnh phÇn ho¸ häc vµ ®Æc tÝnh kü thuËt. §Ó cã c¬ së nhËn ®Þnh vÒ kh¶ n¨ng sö dông nguyªn liÖu sÐt gèm Ninh B×nh, d−íi ®©y lµ nh÷ng kÕt qu¶ ph©n tÝch c¸c mÉu ®¹i diÖn ®−îc thu thËp tõ bÈy ®iÓm kho¸ng trªn vïng nghiªn cøu : XÝch Thæ, Gia T−êng, Gia Thñy, L¹c V©n, ThÇn Lòy, Gia S¬n, Yªn S¬n. a. Thμnh phÇn ®é h¹t Thµnh phÇn ®é h¹t cña sÐt lµ yÕu tè quan träng quyÕt ®Þnh ®é thu håi vµ ®ång thêi còng lµ chØ tiªu ®¸nh gi¸ chÊt l−îng nguyªn liÖu. KÕt qu¶ ph©n tÝch c¸c mÉu ®é h¹t lÊy ®¹i diÖn cho bÈy ®iÓm má sÐt gèm cho thÊy, hµm l−îng cÊp h¹t <0,05 mm dao ®éng tõ 73,34 ®Õn 92,86 %. Trong ®ã : - CÊp h¹t <0,005 mm cã hµm l−îng (%) dao ®éng tõ 50,75 ®Õn 68,92 %; - CÊp h¹t 0,05 - 0,25 mm hµm l−îng (%) thay ®æi tõ 5,39 - 24,88 %; - CÊp h¹t >0,25 mm hµm l−îng (%) thay ®æi tõ 1,58 - 2,02 %. Víi thµnh phÇn cÊp h¹t nµy, sÐt nguyªn liÖu gèm cã ®é thu håi cao, rÊt Ýt mÉu cã chøa nh÷ng cÊp h¹t lín (b¶ng 1). B¶ng 1. Tæng hîp kÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn ®é h¹t cña sÐt gèm Thµnh phÇn cÊp h¹t Má - §iÓm quÆng 0,25 XÝch Thæ 770,27 40,3946,11 − 384,11 12,1586,5 − 384,11 12,1586,5 − 208,12 97,1768,0 − 78,1 00,36,0 − 228,11 93,2014,4 − 784,1 00,386,0 − Gia S¬n 003,42 00,5601,18 − 803,25 97,3436,19 − 227,9 04,1648,2 − 130,12 97,1876,3 − 563,5 00,700,4 − 257,3 27,500,2 − 017,2 00,305,1 − Gia Thñy 947,41 52,5812,7 − 968,26 73,3856,20 − 167,14 16,3092,7 − 775,9 63,1732,6 − 877,2 00,500,2 − 517,2 1,30,2 − 750,1 5,20 − Gia T−êng 220,12 02,1698,7 − 593,44 97,5344,36 − 323,13 43,1805,10 − 253,14 24,1746,9 − 493,6 85,755,5 − 06,7 13,1021,5 − 575,1 01,214,1 − L¹c V©n 23,11 45,1217,9 − 53,29 36,4732,28 − 34,16 43,2105,12 − 22,14 14,1928,11 − 72,3 65,656,4 − 96,3 82,456,3 − 97,1 01,389,0 − ThÇn Lòy 91,9 38,1221,8 − 65,31 07,5456,13 − 21,12 26,1304,10 − 27,13 12,1712,7 − 07,4 90,419,2 − 79,3 50,450,3 − 34,1 56,211,1 − Yªn S¬n 91,11 36,1424,10 − 665,29 17,4416,14 − 91,11 36,1424,10 − 173,12 52,1842,6 − 17,4 50,599,2 − 365,3 50,450,2 − 96,1 0,388,0 − Gi¸ trÞ nhá nhÊt - Gi¸ trÞ lín nhÊt * Ghi chó: Gi¸ trÞ trung b×nh b. Thμnh phÇn kho¸ng vËt sÐt KÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÖt r¬ngen cho thÊy, thµnh phÇn kho¸ng vËt ®Æc tr−ng cña sÐt gèm lµ tæ hîp sÐt ®a kho¸ng kaolinit-hydromica ; trong ®ã, kho¸ng vËt kaolinit chiÕm −u thÕ víi hµm l−îng thay ®æi tõ 15 % ®Õn 31 %. Tham gia vµo thµnh phÇn sÐt nguyªn liÖu, cßn cã mét sè kho¸ng vËt sÐt kh¸c nh− chlorit, montmorilonit, hydrog¬tit,... chiÕm hµm l−îng t−¬ng ®−¬ng nhau. Nh×n chung, thµnh phÇn vµ hµm l−îng kho¸ng vËt sÐt cña nguyªn liÖu kho¸ng gi÷a c¸c ®iÓm má sÐt gèm cã nh÷ng thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ (b¶ng 2, 3). Ngoµi c¸c thµnh phÇn kho¸ng vËt sÐt, sÐt gèm cßn chøa mét sè h¹t vôn th¹ch anh, feldspar,... c. Thμnh phÇn hãa häc Thµnh phÇn ho¸ häc sÐt gèm cña bÈy ®iÓm má ®−îc ph©n tÝch mét sè chØ tiªu c¬ b¶n : Al2O3, SiO2, 131 Fe2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO, SO2 vµ mÊt khi nung (MKN). KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn hãa häc sÐt gèm cã nh÷ng thay ®æi nhÊt ®Þnh gi÷a bÈy ®iÓm má kho¸ng sÐt (b¶ng 4). Nh÷ng ®Æc tr−ng vÒ thµnh phÇn hãa häc (% tl) cña sÐt gèm nh− sau : SiO2 tõ 50,23 ®Õn 79,61 ; Al2O3 tõ 16,72 ®Õn 24,84 ; Fe2O3 tõ 1,02 ®Õn 11,29 ; TiO2 tõ 0,63 ®Õn 2,33 ; CaO tõ 0,1 ®Õn 0,97; MgO tõ 0,24 ®Õn 0,93 ; K2O tõ 1,38 ®Õn 4,66 ; Na2O tõ 0,15 ®Õn 1,28 ; SO3 tõ 0,01 ®Õn 0,03 ; MKN tõ 4,96 ®Õn 9,66. B¶ng 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn kho¸ng vËt sÐt b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch nhiÖt Thµnh phÇn kho¸ng vËt sÐt vµ hµm l−îng (%) Má - §iÓm quÆng Hydrog¬tit Montmorilonit Chlorit Kaolinit Hydromica XÝch Thæ 5 - 6 5 - 6 7 15 - 18 15 - 30 Gia S¬n 7 5 7 15 15 Gia Thñy 7 - 8 5 - 6 6 - 7 20 - 28 10 - 15 Gia T−êng 5 6 6 - 8 25 - 31 9 - 11 L¹c V©n 3 - 7 6 - 7 8 25 9 ThÇn Lòy 5 - 6 5 - 6 5 - 7 19 14 - 15 Yªn S¬n 5 - 8 5 - 8 7 20 15 - 18 B¶ng 3. KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn kho¸ng vËt sÐt b»ng ph−¬ng ph¸p nhiÔu x¹ R¬nghen Thµnh phÇn kho¸ng vËt vµ hµm l−îng (%) Má - §iÓm quÆng Montmorilonit Hydromica Kaolinit Chlorit Th¹ch anh Feldspar H-G¬tit XÝch Thæ 4 - 6 18 - 30 16 - 18 6 - 7 32 - 34 3 - 5 4 - 6 Gia S¬n 4 - 6 11 - 13 13 - 15 6 - 8 42 - 44 4 - 6 5 - 7 Gia Thñy 5 - 7 10 - 12 25 - 27 5 - 7 35 - 37 3 - 5 5 - 7 Gia T−êng 5 - 7 9 - 11 29 - 31 6 - 8 34 - 36 3 - 5 4 - 6 L¹c V©n 5 - 7 7 - 11 25 - 31 6 - 9 36 - 41 3 - 6 3 - 7 ThÇn Lòy 4 - 6 14 - 16 18 - 20 6 - 8 40 - 42 4 - 6 4 - 6 Yªn S¬n 3 - 7 15 - 17 18 - 20 5 - 7 41 - 43 4 - 6 4 - 6 B¶ng 4. Thµnh phÇn hãa häc c¸c thµnh t¹o sÐt gèm Ninh B×nh Khu vùc Oxit (%) XÝch Thæ Gia T−êng Gia Thñy ThÇn Lòy L¹c V©n Gia S¬n Yªn S¬n SiO2 61,08 - 69,30 59,72 - 68,12 55,34 - 64,88 50,23 - 79,61 53,42 - 67,92 55,44 - 61,08 59,28 - 69,25 Al2O3 23,65 - 27,5 12,99 - 23,45 16,82 - 24,84 11.88 - 23,49 16,72 - 20,59 17,16 - 21,18 16,72 - 18,8 Fe2O3 1,95 - 3,41 0,94 - 5,92 4,1 - 11,05 1,02 - 11,1 2,55 - 11,29 7,0 - 10,27 2,61 - 7,01 TiO2 0,63 - 0,91 1,00 - 1,69 1,2 - 1,6 0,91 - 2,33 0,97 - 1,64 1,08 - 2,05 1,17 - 2,24 CaO 0,31 - 0,33 0,31 - 0,48 0,1 - 0,6 0,32 - 0,97 0,47 - 0,7 0,37 - 0,60 0,27 - 0,72 MgO 0,24 - 0,65 0,34 - 0,70 0,35 - 0,53 0,46 - 0,93 0,57 - 1,26 0,15 - 0,58 0,15 - 0,75 K2O 2,61 - 4,66 0,99 - 2,65 1,38 - 2,3 1,58 - 3,32 1,12 - 2,25 1,57 - 2,52 1,55 - 2,35 Na2O 0,15 - 0,29 0,28 - 0,39 0,21 - 0,26 0,2 - 0,7 0,5 - 1,28 0,17 - 0,48 0,27 - 0,50 SO3 0,01 - 0,02 0,01 - 0,02 0,01 - 0,03 0,01 - 0,02 0,01 - 0,03 0,01 - 0,02 0,01 - 0,02 MKN 4,96 - 5,98 6,97 - 8,56 5,17 - 7,4% 6,52 - 9,12 5,21 - 7,74 7,38 - 9,66 5,75 - 8,46 d. C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng sö dông nguyªn liÖu sÐt cho c¸c môc ®Ých kh¸c nhau. Tuú thuéc vµo c¸c môc ®Ých sö dông cô thÓ, c¸c chØ tiªu ph©n tÝch cã thÓ nhiÒu Ýt, hoÆc kh¸c nhau. §èi víi nguyªn liÖu sÐt gèm, th«ng th−êng ba ®Æc tÝnh kü thuËt chñ yÕu quyÕt ®Þnh chÊt l−îng s¶n phÈm gèm : chØ sè dÎo, ®é chÞu löa, ®é co nung. KÕt qu¶ ph©n tÝch ba chØ tiªu ®Æc tÝnh kü thuËt sÐt gèm Ninh B×nh ®−îc ph¶n ¸nh nh− sau (b¶ng 5) : 132 B¶ng 5. KÕt qu¶ ph©n tÝch ®Æc tÝnh kü thuËt cña sÐt gèm §é co (%) Má - §iÓm quÆng Giíi h¹n chÈy (%) Giíi h¹n dÎo (%) ChØ sè dÎo §é Èm t¹o h×nh (%) §é nhËy khi sÊy NhiÖt ®é nung (oC) Co kh«ng khÝ Co nung §é hót n−íc (%) §é chÞu löa (oC) 50.9 31.3 19.6 25 0.35 10.5 1210 950 11.9 18.9 1050 17.0 11.3 XÝch Thæ 1100 21.0 5.4 21 24 10.0 1200 950 11.2 19.1 1050 17.2 11.7 Gia S¬n 1100 20.0 4.6 56 34 22 25 10.6 1240 950 11.5 19.7 1050 15.5 13 Gia Thñy 1100 18.5 9.1 48.9 29.6 19.3 25.23 0.44 1290 950 21.30 14.47 1000 21.17 11.15 Gia T−êng 1050 22.47 6.34 46.6 26.4 20.2 25.85 0.42 1220 950 21.73 11.17 1000 22.17 8.22 Yªn S¬n 1050 23.10 2.57 - ChØ sè dÎo (I) Theo TCVN-6300-1997, c¨n cø theo chØ sè dÎo, nguyªn liÖu sÐt gèm ®−îc ph©n thµnh bèn cÊp : sÐt Ýt dÎo : I< 7, sÐt kÐm dÎo : I tõ 7 ®Õn 15, sÐt dÎo võa I tõ 15 ®Õn 25, sÐt dÎo I>25 [1]. §é dÎo sÐt gèm vïng nghiªn cøu dao ®éng trong kho¶ng 20-26 (chØ sè dÎo trung b×nh lµ 22,67), thuéc lo¹i sÐt dÎo võa. - §é chÞu löa Dùa vµo ®é chÞu löa, sÐt ®−îc ph©n lµm ba lo¹i : SÐt dÔ chÈy cã ®é chÞu löa <1350 oC, sÐt khã chÈy ®é chÞu löa dao ®éng 1350 oC - 1580 oC, sÐt khã chÈy cã ®é chÞu löa >1580 oC [1]. C¸c sè liÖu ph©n tÝch ®é chÞu löa c¸c mÉu sÐt lÊy ë c¸c ®iÓm kho¸ng cho gi¸ trÞ thay ®æi tõ trªn d−íi 1.200 oC, rÊt Ýt mÉu cã ®é chÞu löa lín h¬n 1.300 oC. Nh− vËy, sÐt gèm Nho Quan thuéc lo¹i sÐt dÔ chÈy. - §é co nung KÕt qu¶ thÝ nghiÖm nung ë ba kho¶ng nhiÖt ®é : 950 oC, 1.050 oC, 1.100 oC mÉu sÐt gèm cho thÊy h×nh d¹ng cña s¶n phÈm nung Ýt bÞ cong vªnh, gÇn nh− gi÷ ®−îc h×nh d¸ng ban ®Çu. §é hót n−íc cña s¶n phÈm thÊp, n»m trong ph¹m vi cho phÐp (TCVN-6300-1997). IV. ChÊt l−îng vµ kh¶ n¨ng sö dông nguyªn liÖu sÐt gèm Trong ngµnh gèm sø ë ViÖt Nam, ng−êi ta sö dông hai lo¹i sÐt chñ yÕu : kaolin vµ sÐt ®a kho¸ng lµm nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt c¸c mÆt hµng gèm sø. Nhµ n−íc ®· ban hµnh Tiªu chuÈn sÐt gèm sø TCVN-6300-1997 (b¶ng 6a, 6b, 6c). Theo tiªu chuÈn nµy, sÐt nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt gèm sø tr−íc hÕt ph¶i ®¹t tiªu chuÈn sÐt g¹ch ngãi. §ång thêi, ®Ó ®¸p øng s¶n xuÊt gèm sø ®ßi hái sÐt nguyªn liÖu ph¶i tho¶ m·n mét sè tiªu chuÈn vÒ ®Æc tÝnh c«ng nghÖ. Tuy vËy, trªn thùc tÕ khi s¶n xuÊt gèm sø, Ýt khi cã thÓ chän ®−îc lo¹i sÐt nguyªn liÖu hoµn toµn ®¸p øng mäi tiªu chuÈn b¾t buéc cña TCVN, mµ ng−êi ta ph¶i nghiªn cøu phèi trén víi nhiÒu lo¹i sÐt kh¸c ®Ó bï ®¾p nh÷ng thiÕu hôt vÒ c¸c hµm l−îng thµnh phÇn tham gia cÇn thiÕt. B¶ng 6a. Thµnh phÇn hãa häc (TCVN- 6300-1997) Tªn chØ tiªu Hµm l−îng (%) - Hµm l−îng SiO2 - Hµm l−îng Al2O3 - Hµm l−îng Fe2O3 : + §Ó s¶n xuÊt sø vÖ sinh + §Ó s¶n xuÊt g¹ch èp l¸t lo¹i x−¬ng tr¾ng - Hµm l−îng SO3 50 - 70 >19,0 <2,0 <5,0 <0,5 Bªn c¹nh tiªu chuÈn TCVN-6300-1997, xuÊt ph¸t tõ nhu cÇu s¶n xuÊt mét sè mÆt hµng gèm sø cô thÓ, mét sè c¬ së s¶n xuÊt gèm sø trong n−íc còng ®−a ra c¸c tiªu chuÈn cho riªng m×nh lµm c¬ së ®Ó chän nguyªn liÖu s¶n xuÊt. V× vËy, yªu cÇu 133 ®èi víi thµnh phÇn ho¸ häc cña sÐt nguyªn liÖu gèm sø cña c¸c c¬ së s¶n xuÊt còng cã nh÷ng chªnh lÖch kh¸c nhau. B¶ng 6b. Thµnh phÇn cì h¹t (TCVN-6300-1997) Cì h¹t (mm) Møc (%) > 2 (h¹t sái s¹n) < 0,005 (h¹t sÐt) Kh«ng cho phÐp 40 - 70 B¶ng 6c. C¸c chØ tiªu vÒ c¬ lý (TCVN-6300-1997) Tªn chØ tiªu Møc (%) - §é hót n−íc sau khi nung ë 1.200 oC - §é co + Khi sÊy ë 105 - 110 oC + Khi nung ë 1.200 oC - §é dÎo (chØ sè dÎo) 2 - 5 5,5 - 7,0 7,0 - 10 > 12 ViÖt Nam còng ch−a ban hµnh tiªu chuÈn ®èi víi sÐt nguyªn liÖu dïng s¶n xuÊt gèm x©y dùng, nªn kh¶ n¨ng sö dông cña sÐt ®−îc x¸c ®Þnh chñ yÕu bëi chÊt l−îng cña s¶n phÈm chÕ t¹o ra. ChÊt l−îng cña s¶n phÈm ®−îc ®¸nh gi¸ dùa vµo c−êng ®é kh¸ng nÐn vµ kh¸ng uèn t¹m thêi. Trong thùc tÕ s¶n xuÊt hiÖn nay, nhiÒu nhµ s¶n xuÊt cho r»ng, lo¹i sÐt thÝch hîp nhÊt lµm ®å gèm x©y dùng lµ nguyªn liÖu cã chøa hµm l−îng SiO2 : 65 - 72 % ; Al2O3: 12 - 18 % ; Fe2O3 : 3 - 6 % vµ CaO chiÕm ®Õn 5 %. Tiªu chuÈn thµnh phÇn nµy còng ®· ®−îc vËn dông trong Quy ph¹m sö dông ph©n cÊp tr÷ l−îng c¸c má ®¸ sÐt do Héi ®ång xÐt duyÖt tr÷ l−îng kho¸ng s¶n Nhµ n−íc ban hµnh n¨m 1979. §Ó cã c¬ së ph©n tÝch so s¸nh vµ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng sÐt gèm Ninh B×nh, chóng ta cã thÓ xem xÐt mét sè thµnh phÇn vµ ®Æc tÝnh kü thuËt sÐt nguyªn liÖu cña mét sè má sÐt gèm sø tiªu biÓu cña ViÖt Nam ë b¶ng 7. B¶ng 7. C¸c chØ tiªu chñ yÕu cña mét sè má sÐt gèm sø ViÖt Nam (Nguån : ViÖn nghiªn cøu Sµnh Sø - Thñy tinh c«ng nghiÖp) Tªn má Thµnh phÇn ho¸ häc chÝnh (%) Al2O3 Fe2O3 §é dÎo §é chÞu löa (oC) Tuyªn Quang 30,9 2,78 - 7,1 23,79 - 30,90 1.690 - 1.710 Tróc Th«n (H¶i D−¬ng) 22,7 - 30,0 1,17 - 4,24 22,00 - 27,90 1.650 - 1.850 M¹o Khª (Qu¶ng Ninh) 17,07 - 35,49 1,00 - 5,00 18,89 - 29,95 1.710 - 1.850 Xu©n Mai (Hoµ B×nh) 31,40 - 33,45 2,39 - 7,39 17,00 - 20,00 1.630 Lang Ch¸nh (Thanh Ho¸) 31,10 - 36,5 2,75 - 3,99 22,00 1.730 T©n Thµnh (§ång Nai) 20,09 - 21,02 0,98 - 2,87 18,00 - 23,50 1.850 VÜnh T©n (§ång Nai) 17,50 - 20,00 1,00 - 1,50 15,00 - 21,00 Yªn S¬n (Ninh B×nh) 16,72 - 18,8 2,61 - 7,01 18,5 - 21,22 1.100 - 1.200 §èi s¸nh víi thµnh phÇn c¸c má sÐt gèm sø ë ViÖt Nam, sÐt gèm Ninh B×nh còng cã nh÷ng kh¸c biÖt nhÊt ®Þnh vÒ hµm l−îng A2O3, SiO2, vµ Fe2O3. So víi tiªu chuÈn sÐt sø vÖ sinh cña mét sè c¬ së s¶n xuÊt trong n−íc, sÐt gèm Ninh B×nh ®Òu cã hµm l−îng SiO2 kh¸ cao, hµm l−îng Al2O3 hÇu hÕt ®Òu thÊp, cßn hµm l−îng Fe2O3 ®Òu cao h¬n. So s¸nh víi tiªu chuÈn sÐt gèm sø (TCVN-6300- 1997), ngo¹i trõ hµm l−îng SiO2, ®¹t tiªu chuÈn; hµm l−îng Fe2O3 ë hÇu hÕt c¸c mÉu ®Òu kh¸ cao vµ thay ®æi trong ph¹m vi kh¸ lín, hµm l−îng Al2O3 trong mét sè mÉu cã gi¸ trÞ thÊp (h×nh 2 a, b, c). So s¸nh víi tiªu chuÈn thµnh phÇn hãa häc ®−îc sö dông trong Quy ph¹m sö dông ph©n cÊp tr÷ l−îng c¸c má ®¸ sÐt do Héi ®ång XÐt duyÖt tr÷ l−îng kho¸ng s¶n Nhµ n−íc ban hµnh n¨m 1979 cã thÓ thÊy r»ng, mÆc dï hµm l−îng SiO2, Al2O3, Fe2O3 trong c¸c mÉu ph©n tÝch cã nh÷ng thay ®æi trong kho¶ng réng, nh−ng phÇn lín n»m trong ph¹m vi cho phÐp vµ ®¸p øng chÊt l−îng nguyªn liÖu sÐt gèm x©y dùng (h×nh 3a, b, c). C¨n cø vµo thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt kü thuËt c¸c mÉu ph©n tÝch ®¹i diÖn nªu trªn, ®· tiÕn hµnh thö nghiÖm c¸c bµi phèi liÖu, chñ yÕu sö dông nguyªn liÖu t¹i chç víi nguyªn liÖu tõ mét sè ®Þa ph−¬ng l©n cËn hiÖn ®ang sö dông ®Ó t¹o ra mÉu thö nghiÖm : g¹ch l¸t nÒn, g¹ch thÎ trang trÝ, x−¬ng g¹ch èp l¸t x−¬ng ®á, ®å gèm mü nghÖ. ChÊt l−îng s¶n phÈm sau nung ®· ®−îc ph©n tÝch kiÓm tra mét sè chØ tiªu c¬ b¶n nh− : ®é thÊm n−íc, ®é xèp, ®é cong vªnh, mÇu s¾c cña s¶n phÈm thö nghiÖm. KÕt qu¶ cho thÊy, g¹ch l¸t nÒn, g¹ch thÎ trang trÝ, x−¬ng g¹ch èp l¸t x−¬ng ®á, ®å gèm mü nghÖ, ®¹t yªu cÇu sö dông vµ cã chÊt l−îng t−¬ng ®−¬ng c¸c s¶n phÈm cïng lo¹i ®ang cã mÆt trªn thÞ tr−êng hiÖn nay (¶nh 1). 134 40 50 60 70 80 SiO2 H µm l− în g (% ) TCVN Xích Thổ Gia Sơn Gia Thuỷ 40 50 60 70 80 SiO2 H àm lư ợn g (% ) TCVN Gia Tường Lạc vân Thần Lũy Sơn Hà - Yên Sơn 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Al2O3 H µm l− î ng ( % ) TCVN Xích Thổ Gia Sơn Gia Thủy 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Al2O3 H µm l− în g (% ) TCVN Gia Tường Lạc Vân Thần Lũy Sơn Hà-Yên Sơn 0 5 10 15 20 Fe2O3 H µm L −î ng ( % ) TCVN XÝch Thæ Gia S¬n Gia Thuû H×nh 2. BiÓu ®å so s¸nh hµm l−îng SiO2, Al2O3, Fe2O3 víi TCVN-6300-1995 40 50 60 70 80 SiO2 H µm l− în g (% ) TCGXD Xích Thổ Gia Sơn Gia Thuỷ 40 50 60 70 80 SiO2 H µm l- în g (% ) TCGXD Gia Tường Lạc vân Thần Lũy Sơn Hà - Yên Sơn 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Al2O3 H µm l −î ng ( % ) TCGXD Xích Thổ Gia Sơn Gia Thủy 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Al2O3 H µm l− în g ( % ) TCGXD Gia Tường Lạc Vân Thần Lũy Sơn Hà-Yên Sơn 0 5 10 15 20 Fe2O3 H µm L −î ng ( % ) TCGXD XÝch Thæ Gia S¬n Gia Thuû H×nh 3. BiÓu ®å so s¸nh hµm l−îng SiO2, Al2O3, Fe2O3 cña sÐt gèm Ninh B×nh víi tiªu chuÈn gèm x©y dùng a b c a b c 135 KÕt luËn SÐt gèm trªn ®Þa bµn tØnh Ninh B×nh ®−îc ph¸t hiÖn vµ ph©n bè chñ yÕu trªn ph¹m vi huyÖn Nho Quan. SÐt cã 2 lo¹i nguån gèc : nguån gèc phong ho¸ liªn quan ®Õn hÖ tÇng S«ng B«i (T2- 3sb) vµ nguån gèc trÇm tÝch chøa trong trÇm tÝch hÖ tÇng VÜnh Phóc (Q1 3vp). KiÓu nguån gèc phong ho¸ Ýt cã triÓn väng vµ ph©n bè h¹n chÕ trªn c¸c s−ên ®åi, chÊt l−îng kh«ng ®ång ®Òu ; kiÓu nguån gèc trÇm tÝch cã diÖn ph©n bè réng, tiÒm n¨ng lín, t¹o nªn c¸c th©n kho¸ng cã bÒ dÇy kh¸ æn ®Þnh, kÐo dµi tõ vµi tr¨m m ®Õn vµi kilomet. KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn ®é h¹t, thµnh phÇn kho¸ng vËt sÐt, thµnh phÇn ho¸ häc (SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2 , CaO, MgO, Na2O, K2O, SO3,...), mét sè ®Æc tÝnh kü thuËt (giíi h¹n chÈy, giíi h¹n dÎo, ®é Èm t¹o h×nh, ®é hót n−íc, ®é xèp, ®é chÞu löa, nhiiÖt ®é nung, ®é co,) cho thÊy, sÐt nguyªn liÖu ë Nho Quan (Ninh B×nh) lµ lo¹i dÎo võa, dÔ chÈy, dÔ t¹o h×nh, ®é co ngãt sau nung thÊp, ®¸p øng chÊt l−îng nguyªn liÖu sÐt gèm x©y dùng theo Tiªu chuÈn ViÖt Nam (TCVN-6071-1997). C¸c thö nghiÖm phèi liÖu víi thµnh phÇn chñ yÕu lµ sÐt nguyªn liÖu gèm Ninh B×nh víi nguyªn liÖu lÊy tõ ®Þa bµn c¸c tØnh l©n cËn ®· t¹o ra c¸c s¶n phÈm nh− : g¹ch l¸t nÒn, g¹ch thÎ trang trÝ, x−¬ng g¹ch èp l¸t x−¬ng ®á, ®å gèm mü nghÖ cao cÊp ®¹t chÊt l−îng tèt. V× thÕ, cÇn cã nh÷ng quy ho¹ch cô thÓ khai th¸c sö dông hîp lý vµ hiÖu qu¶ nguån nguyªn liÖu nµy. Bµi b¸o lµ c¸c kÕt qu¶ ®iÒu tra nghiªn cøu cña ®Ò tµi ®iÒu tra c¬ b¶n cÊp Nhµ n−íc vµ tØnh Ninh B×nh do ViÖn §Þa chÊt chñ tr× thùc hiÖn. §ång thêi, néi dung bµi b¸o cã tham kh¶o vµ sö dông mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu cña c¸c ®ång nghiÖp ®· tiÕn hµnh trong c¸c n¨m tr−íc ®©y. Tµi liÖu dÉn [1] V. M. Boczunov vµ nnk, 1968 : T×m kiÕm vµ Th¨m dß c¸c má nguyªn liÖu vµ kho¸ng s¶n dïng cho c«ng nghiÖp vËt liÖu x©y dùng. Nxb. Matxcova (b¶n dÞch tiÕng ViÖt). [2] TrÇn Kh¸nh Ch−¬ng, 2001 : Gèm ViÖt Nam, tõ ®Êt nung ®Õn sø. Nhµ xuÊt b¶n Mü ThuËt, Hµ Néi. [3] Vò Minh §øc, 1999 : C«ng nghÖ gèm x©y dùng. Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng. Hµ Néi. [4] Lª SÜ HuÊn, 1982 : Th¨m dß tû mû má sÐt g¹ch ngãi S¬n Hµ, Hµ Nam Ninh. L−u tr÷ §Þa chÊt. Hµ Néi. [5] NguyÔn Xu©n Huyªn (chñ biªn), 1996 : §iÒu tra ®¸nh gi¸ chÊt l−îng, tr÷ l−îng sÐt ®ång b»ng s«ng Hång ; h−íng khai th¸c, sö dông hîp lý nguyªn liÖu. B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi. L−u tr÷ ViÖn §Þa chÊt. Hµ Néi. [6] NguyÔn Xu©n Huyªn (chñ biªn), 2008 : §iÒu tra ®¸nh gi¸ chÊt l−îng, tiÒm n»ng vµ kh¶ n¨ng sö dông sÐt gèm sø tØnh Ninh B×nh. B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi ViÖn §Þa chÊt. Hµ Néi. ← ¶nh 1. Mét sè h×nh ¶nh c¸c lo¹i s¶n phÈm gèm s¶n xuÊt tõ nguyªn liÖu sÐt Nho Quan Ninh B×nh 136 [7] §inh Quang Ngä, 1967 : B¸o c¸o sÐt Gia L©m - Gia ViÔn, Ninh B×nh. §éi §Þa chÊt Nam Ninh. L−u tr÷ §Þa chÊt. Hµ Néi. [8] Hoµng V¨n Nh−ng, 1978 : T×m kiÕm vËt liÖu x©y dùng lËp b¶n ®å ®Þa chÊt tû lÖ 1:50.000 vïng Ninh B×nh. L−u tr÷ §Þa chÊt. Hµ Néi. [9] Quy ph¹m sö dông ph©n cÊp tr÷ l−îng c¸c má ®¸ sÐt, 1979. Héi ®ång XÐt duyÖt tr÷ l−îng kho¸ng s¶n Nhµ n−íc. Hµ Néi. [10] TuyÓn tËp Tiªu chuÈn Nhµ n−íc vÒ VËt liÖu x©y dùng, 1979 . Tiªu chuÈn Nhµ n−íc. Hµ Néi. summary Composition and quality of ceramic clays of Nho Quan, Ninh Binh Pottery clays of the Ninh Binh province are mainly distributed in the Nho Quan. Two types of pottery clay origins have been discovered, weathering clay in Song Boi Formation (T2-3 sb) and sedimentary clay associated with the Vinh Phuc Formation (Q1 3vp). Weathering pottery clays are less promising, since their limited distribution on the slopes and coastal hills and uneven quality; the sedimentary origin clay have wide distribution area and great potential, with stable thickness, elongated from a few hundred meters to several kilometers. The results of grain size analysis, mineral composition and chemical composition (SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, Na2O, K2O, SO2 ...) and other technical characteristics (stretching and plastic limits, water absorption, porosity, high refractory, heating, shrinkage, ...) of the pottery clay shows that they meet the requirement for ceramic production, according to the Vietnam standard No 6300-1997. Mixing tests of the clays at the study area with those from neighborhood area, the trial production of tiles, decorative ceramic bricks, red tiles, as well as fine art pottery imply the very good quality, equivalent to similar products are sold on the market today. Ngµy nhËn bµi : 15 - 5 - 2010 ViÖn §Þa chÊt (ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam)