(Hóa học ngày nay-H2N2)-Đá vôi là loại một loại đá trầm tích, về thành phần hóa học chủ yếu là khoáng chất canxit (tức cacbonat canxi CaCO3). Đá vôi ít khi ở dạng tinh khiết, mà thường bị lẫn các tạp chất như đá phiến silic, silica và đá mácma cũng như đất sét, bùn và cát
Đá vôi là nguyên liệu chủ yếu được sử dụng để sản xuất ximăng phục vụ ngành xây dựng. Ngành công nghiệp sản xuất ximăng đã và đang trở thành ngành kinh tế quan trọng của đất nước.
Đồng thời đá vôi cũng là một nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất bột nhẹ và nguyên liệu hóa chất cơ bản là sôđa. Bột nhẹ được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp giấy, cao su, nhựa, xốp, thuốc đánh răng, mỹ phẩm, sơn, dược phẩm v.v… Bột nhẹ là một chất độn có nhiều tính ưu việt, nó làm giảm độ co ngót và tạo độ bóng cho bề mặt sản phẩm.
Trong công nghiệp cao su và giấy, bột nhẹ vượt trội hơn cao lanh về độ bền và độ trắng. Trong công nghiệp sản xuất keo gắn bột nhẹ được sử dụng làm chất độn do có độ bám dính tốt.
Trong những năm tới, do các ngành công nghiệp cao su, giấy, chất dẻo, sơn…, phát triển mạnh cho nên việc sản xuất bột nhẹ cũng đòi hỏi phải có những bước nhảy vọt cả về lượng và chất để đáp ứng được vị trí tương xứng của nó.
I. TIỀM NĂNG NGUYÊN LIỆU ĐÁ VÔI CỦA VIỆT NAM
Đá vôi trầm tích có khoáng vật chủ yếu là calcit. Thành phần hóa học chủ yếu của đá vôi là CaCO3, ngoài ra còn có một số tạp chất khác như MgCO3, SiO2, Fe2O3, Al2O3…
Tại nước ta, 125 tụ khoáng đá vôi đã được tìm kiếm và thăm dò, trữ lượng ước đạt 13 tỷ tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ tấn. Đá vôi Việt nam phân bố tập trung ở các tỉnh phía Bắc và cực Nam. Đá vôi ở Bắc Sơn và Đồng Giao phân bố rộng và có tiềm năng lớn hơn cả.
Tại Hải Dương, đá vôi được phân bố chủ yếu trong phạm vi giữa sông Bạch Đằng và sông Kinh Thày. Những núi có quy mô lớn như núi Han, núi áng Dâu, núi Nham Dương đã được thăm dò tỉ mỉ.
Tại Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu ở Trại sơn và Tràng kênh thuộc huyện Thuỷ Nguyên. Ngoài ra còn có những mỏ đá vôi phân bố rải rác ở Dương Xuân – Pháp Cổ, Phi Liệt, Thiếm Khê, Mai Động và Nam Quan.
Đá vôi đôlômit tập trung ở dãy núi Han, núi dãy Hoàng Thạch – Hải Dương với trữ lượng lên tới 150 triệu tấn. Trữ lượng địa chất đá vôi của khu vực Hải Phòng là 782.240 nghìn tấn cấp A+B+C1+C2.
|
Mỏ
|
Hàm lượng (%) |
||||
|
CaO |
SiO2 |
Fe2O3 |
MgO |
MKN |
|
|
Tràng kênh (Hải Phòng) |
55,44 |
0,2 |
0,48 |
0,4 |
41,36 |
|
Chùa Trầm (Hà Tây) |
55,33 |
0,23 |
0,1 |
0,41 |
43,28 |
|
Núi Voi (Bắc Thái) |
50,57 |
0,87 |
0,63 |
0,65 |
31,3 |
|
Núi Nhồi (Thanh Hóa) |
53,4 |
0,8 |
0,65 |
1,21 |
43,5 |
|
Diễn Châu (Nghệ An) |
50,51 |
1,24 |
0,24 |
3,12 |
43,57 |
II. TÌNH HÌNH KHAI THÁC
Ở Miền Bắc Việt nam hiện có tới 340 mỏ và các điểm khai thác đá vôi đang hoạt động. Quy mô, công suất khai thác khác nhau khá nhiều. Trên các mỏ đá lớn ở Miền Bắc Việt nam, người ta áp dụng công nghệ khai thác lớp bằng.
Hiện nay, đá vôi ở nước ta chủ yếu được khai thác để phục vụ cho làm đường giao thông, sản xuất ximăng. Sản lượng phục vụ cho các ngành khác như luyện kim, thuỷ tinh, sản xuất hóa chất… là tương đối ít.
III. THỰC TRẠNG SẢN XUẤT
A. Sản xuất bột nhẹ
1. Tình hình sản xuất bột nhẹ tại Việt Nam
Việt nam có trên 10 cơ sở sản xuất bột nhẹ.
Hà nội có: 2 cơ sở
TP. Hồ chí Minh có: 2
Hải Phòng có: 2
Phủ Lý có: 1
Vĩnh Phúc có 1
Bắc Giang có 1
Lạng Sơn có 1
Công nghệ sản xuất bột nhẹ chủ yếu theo công nghệ hấp thụ CO2. Sản phẩm bột nhẹ của ta thường có độ kiềm cao và không ổn định về chất lượng do qui trình thiết bị lạc hậu, thủ công, không đầu tư sâu vào việc nghiên cứu chế độ công nghệ. Tuy một số cơ sở có cải tiến thiết bị ở một số khâu nhưng việc thay đổi cục bộ, đơn lẻ cũng ít đem lại hiệu quả. Kể cả một dây chuyền nhập công nghệ cũng như thiết bị toàn bộ của nước ngoài cũng không hoạt động hiệu quả vì giá thành sản phẩm cao hơn nhiều so với giá của sản phẩm được sản xuất trên dây chuyền thủ công và sản phẩm cũng không hoàn toàn đạt tiêu chuẩn “bột nhẹ cao cấp”.
2. Tình hình sản xuất bột nhẹ trên thế giới
Trên thế giới có Mỹ, Canada, Châu Âu, Châu Á là những nơi sản xuất và tiêu thụ bột nhẹ lớn nhất.
Chất độn khoáng trong sản phẩm giấy gồm canxi cacbonat nghiền mịn, bột nhẹ, cao lanh và titan dioxyt. Canxi cacbonat tự nhiên chất lượng cao không dễ kiếm ở Bắc Mỹ. Do đó sản lượng sản xuất bột nhẹ tăng lên rất mạnh trên thị trường chất độn của ngành giấy ở Bắc Mỹ. Một lý do khác cũng làm tăng nhu cầu bột nhẹ trong công nghiệp sản xuất bột giấy là việc sử dụng giấy tái sinh. Sợi giấy tái sinh ngắn hơn và mềm hơn nên độ trắng kém hơn sợi ban đầu, vì vậy đòi hỏi một lượng lớn hơn các chất độn có độ trắng cao để nâng độ trắng của giấy lên.
Mức độ độn của các khoáng trong bột giấy có thể lên đến 50%. Công thức độn của Bắc Mỹ là 80% cao lanh, 20% CaCO3. Hiện nay đang chuyển dần sang công thức là 40% cao lanh và 60% bột nhẹ.
Ngoài nhu cầu bột nhẹ trong sản xuất giấy còn có nhu cầu bột nhẹ trong sản xuất cao su, chất dẻo, sơn, dược phẩm v.v…
Tổng sản lượng bột nhẹ ở Bắc Mỹ là 600.000 tấn/năm. Các công ty sản xuất bột nhẹ hàng đầu ở Bắc Mỹ là Plizer Inc và ECC international Inc. Plizer có 25 cơ sở sản xuất bột nhẹ trên toàn nước Mỹ. Các cơ sở sản xuất bột nhẹ này nằm trong khu vực sản xuất giấy. Bột nhẹ dạng huyền phù được vận chuyển theo đường ống sang cơ sở nghiền bột giấy. Đến cuối năm 1992 Plizer có tổng số cơ sở sản xuất bột nhẹ lên đến 32 cơ sở.
Anh quốc có 3 công ty sản xuất bột nhẹ là ICI, PLC, Rhon-Poulenc và một công ty nhỏ hơn là WR.Luscombe Ltd.
ICI sản xuất bột nhẹ chủ yếu dùng làm chất độn cho công nghiệp cao su, keo gắn, keo trát. Sản phẩm của hãng 60% cung cấp cho Châu âu.
Nhà máy bột nhẹ đầu tiên được Rhon-Poulenc khánh thành vào năm 1991. Nhà máy được thiết kế hoàn toàn tự động và có công suất 30.000 tấn/năm. Sản phẩm bột nhẹ của Rhon-Poulenc cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất kem đánh răng, giấy, keo gắn, keo trát, sơn, dược phẩm và mỹ phẩm.
Công ty WR.Lurcombe Ltd. có trụ sở ở London, công ty này chỉ sản xuất bột nhẹ với công suất 1.000 tấn/năm do khai thác các sản phẩm phụ trong công nghiệp làm mềm nước.
Công ty Fax Kalk của Đan mạch hiện được xem là công ty cung cấp bột nhẹ lớn nhất Châu Âu. Nhà máy sản xuất bột nhẹ đầu tiên của Fax Falk là nhà máy Lesebo đặt tại Thuỵ Điển với công suất 6.000 tấn/năm. Nhà máy sản xuất bột nhẹ thứ hai được đặt tại Nymola (Thuỵ điển). Sản phấm bột nhẹ của nhà máy này được ký hiệu PCC95. Sản phẩm của nó cung cấp cho tập đoàn làm giấy Stora, đây là tập đoàn sản xuất giấy và bột giấy lớn nhất Châu Âu.
Phần Lan cũng là một nước cung cấp bột nhẹ quan trọng ở Châu Âu. Tổng công suất của tập đoàn Partek là 60.000 tấn/năm.
ở khu vực châu á thì chỉ hai nước Trung Quốc và Nhật Bản đã vượt xa các khu vực khác về tổng sản lượng bột nhẹ. Năm 1992 sản lượng bột nhẹ của Trung Quốc đạt tới 550.000 tấn.Trong đó nhu cầu thị trường trong nước là 512.000 tấn.
ở Nhật Bản người ta sản xuất 2 loại bột nhẹ chính. Một loại là light PCC và loại cloidal PCC. Cũng như các khu vực khác nhu cầu bột nhẹ cho ngành giấy là cao nhất, sau đó là các ngành sơn, chất dẻo, cao su v.v…
3. Công nghệ sản xuất bột nhẹ
Có 3 phương pháp để sản xuất bột nhẹ, đó là phương pháp cacbonat hóa, phương pháp clorua canxi và phương pháp trao đổi sữa vôi.
Phương pháp cacbonat hóa được sử dụng rộng rãi nhất do có nhiều ưu điểm về công nghệ cũng như nguyên liệu.
Phương pháp trao đổi sữa vôi có nhược điểm lớn là sản phẩm có lẫn một lượng đáng kể canxi hydroxyt và xút. Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần phải tốn rất nhiều công lọc, rửa… Vì vậy phương pháp trên chỉ nên áp dụng tại các nhà máy sản xuất sôda.
Còn phương pháp canxi clorua thì sẽ tạo được sản phẩm có độ tinh khiết cao. Phương pháp này có thể khống chế chế độ kết tủa canxi cacbonat, do đó có thể tạo được các tinh thể có kích thước như mong muốn. Vì vậy người ta thường sử dụng phương pháp này để tạo sản phẩm có độ tinh khiết cao, được sử dụng vào các mục đích đặc biệt.
4. Tình hình thị trường
Nhu cầu sử dụng bột nhẹ của các lĩnh vực trong nước như sau:
Ngành sơn 12%
Sản xuất nhựa 14%
Giấy 4%
Chất tẩy rửa 10%
Kem đánh răng và mỹ phẩm 24%
Cao su 31%
Sản xuất vỏ bình acqui 5%
Sản phẩm bột nhẹ của ta chưa cung cấp đủ cho các nhu cầu sử dụng ở trong nước, hơn nữa đối với những nhu cầu đòi hỏi chất lượng sản phẩm cao thì của ta chưa đạt yêu cầu, vì vậy hàng năm ta phải nhập khoảng 150.000 tấn bột nhẹ cho các nhu cầu sử dụng ở trong nước như ngành sơn, nhựa, mỹ phẩm, giấy v.v…
B. Sản xuất sôđa
1. Tình hình sản xuất
Hiện nay ở nước ta chưa có nhà máy sản xuất sôđa, mới đang hình thành dự án một nhà máy sản xuất sôđa với công suất 150.000-200.000 tấn/năm.
Các công ty sản xuất sôđa đứng đầu thế giới là Công ty Solvay (Bỉ), ICI (Anh), FMK và Klaid (Mỹ).
2. Công nghệ sản xuất
Sôđa được sản xuất theo một số phương pháp sau:
– Sản xuất theo phương pháp Solvay.
– Sản xuất từ nguyên liệu chứa sôđa thiên nhiên.
– Phương pháp cacbonat hóa xút : phương pháp này ít sử dụng.
Thực tế trên thế giới hiện nay hầu hết các nhà máy sản xuất sôđa đều sử dụng phương pháp amôniac, trừ một số nước có mỏ sôđa thiên nhiên như: Mỹ, Kenia, Mehicô.
Ở Nhật bản khoảng 90% sản lượng sôđa được sản xuất theo phương pháp amôniac cải tiến.
Sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay có những ưu điểm sau:
– Nguyên liệu sản xuất là muối ăn, đá vôi đó là những nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm.
– Các phản ứng của quá trình được thực hiện ở nhiệt độ không cao (dưới 100oC) và áp suất gần với áp suất khí quyển.
– Quá trình công nghệ ổn định.
– Chất lượng sản phẩm cao.
– Giá thành tương đối thấp.
Phương pháp này cũng có một số nhược điểm sau:
– Hiệu suất sử dụng nguyên liệu ban đầu thấp.
– Thải ra một lượng lớn phế thải cần phải xử lý.
– Chi phí năng lượng cao.
– Đầu tư cơ bản để xây dựng cơ sở sản xuất lớn.
Tiêu hao nguyên vật liệu cho 1 tấn sôđa là:
Dung dịch muối NaCl (310g/l) 5m3
Nước amôniac (25% NH3) 10kg.
Đá vôi (100% CaCO3) 1.100kg – 1.400kg (tùy theo chất lượng đá vôi và thiết bị công nghệ sản xuất)
Tại nước ta, công nghệ sản xuất sôđa nên đi theo phương pháp Solvay.
3. Tình hình thị trường
Công nghiệp thuỷ tinh và hóa chất là những ngành tiêu thụ sôđa chủ yếu, chiếm tới 80% tổng nhu cầu sôđa.
Công nghiệp thủy tinh là những ngành tiêu thụ sôđa chủ yếu, chiếm tới 80% tổng nhu cầu sôđa. Hiện nay hàng năm ở nước ta cần khoảng 60.000 T/năm sôđa nặng và 50.000 T/năm sôđa nhẹ. Sôđa nặng được dùng chủ yếu cho công nghiệp thủy tinh và sôđa nhẹ được dùng chủ yếu cho ngành công nghiệp giặt rửa.
Tại các nước Tây Âu và Mỹ nhu cầu sử dụng sôđa hàng năm tăng khoảng 1,5-2%, hiện nay nhu cầu sôđa trên thế giới là khoảng hơn 50 triệu tấn/năm.
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Nước ta có nguồn nguyên liệu đá vôi rất dồi dào và chất lượng khá tốt, thích hợp cho sản xuất xi măng, bột nhẹ và sôđa.
Hiện nay ngành công nghiệp xi măng nước ta đang phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu xây dựng cơ bản rất lớn trong những năm tới, nên nhu cầu về đá vôi sẽ tăng cao. Đồng thời, sản lượng của các ngành công nghiệp giấy, cao su, nhựa, sơn, chất tẩy rửa, thủy tinh, hoá chất,….cũng ngày càng tăng theo sự phát triển kinh tế của cả nước, kéo theo nhu cầu ngày càng cao về bột nhẹ và sôđa.
Sản phẩm bột nhẹ trên thế giới hiện nay đã được đa dạng hóa đến hàng trăm loại với các phẩm cấp khác nhau để phục vụ cho các mục đích khác nhau. Công nghệ sản xuất của các nước sản xuất lớn đã rất hoàn chỉnh.
Công nghệ sản xuất bột nhẹ của ta nhìn chung còn lạc hậu, tuy có nhập một dây chuyền sản xuất hiện đại nhưng cho đến nay sản phẩm sản xuất ra rất khó tiêu thụ do giá thành sản phẩm khá cao.
Để có được sản phẩm đạt chất lượng cho các mục đích sử dụng khác nhau và có khả năng cạnh tranh trên thị trường, các cơ sở sản xuất bột nhẹ nên nghiên cứu kỹ các chế độ công nghệ, cải tiến thiết bị trong các khâu như: chọn nguyên liệu, tạo sữa vôi, lọc, sấy, nghiền, đồng thời phấn đấu giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm.
Đối với công nghệ sản xuất sôđa, nếu với công suất nhà máy 200.000 T/năm thì hàng năm cần khoảng gần 300.000 T/năm CaCO3 (sản xuất theo phương pháp Solvay). Về mặt nguyên liệu đá vôi, nước ta hoàn toàn có thể đáp ứng, nhưng nếu xây dựng nhà máy sản xuất sôđa thì cần xem xét đánh giá kỹ về mặt giá thành sản phẩm, vì từ năm 2003 nước ta đã bắt đầu lộ trình cắt giảm thuế để gia nhập AFTA, sức ép cạnh tranh rất lớn do ở một số nước khác công nghệ sản xuất đã ổn định, phần lớn thiết bị đã khấu hao gần hết, đồng thời giá các sản phẩm công nghiệp nói chung và sản phẩm hoá chất nói riêng cũng sẽ xuống thấp vì hàng rào thuế quan dần dần bị xoá bỏ.
Nguồn Hoahocngaynay.com/Vinachem
