Luận văn Nghiên cứu khả năng thu hồi cát từ đá mạt trong khai thác đá bazan tại công ty TNHH Quang long, Lương sơn, Hòa Bình

ủa tổng cục thống kê đưa ra năm 2015, sản lượng cát khai thác chưa được 52 triệu m3. Điều này cho thấy nhu cầu cát xây dựng ở Việt Nam đang thiếu một cách nghiêm trọng, dẫn đến khai thác cát tràn lan trên các sông suối và để lại những hậu quả nghiêm trọng về môi trường như sạt lở bờ, thay đổi dòng chảy, đào lòng, ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm, mất đất canh tác, làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái của sông, suối. Chính vì những tác động tiêu cực trên lại thêm việc thắt chặt chính sách quản lý trong khai thác cát càng làm cho nhu cầu tìm kiếm loại vật liệu mới thay thế cát tự nhiên càng trở nên cấp bách. Cát nhân tạo hay còn có các tên gọi khác như cát xay, cát nghiền, cát công nghiệp được sản xuất từ các loại đá đã được nghiên cứu và chứng minh có khả năng thay thế, một phần hay toàn bộ cát sông, cát mỏ; thậm chí trong nhiều trường hợp còn có ưu thế hơn hẳn về mặt kinh tế và kỹ thuật. Đá mạt là sản phẩm phụ, thải trong quá trình khai thác và chế biến đá xây dựng tại các mỏ đá nhưng về mặt thành phần hóa học và khoáng vật thì không khác gì so với các loại đá gốc. Năm 2015 sản lượng khai thác đá của Việt Nam là gần 155 triệu m3, do đó lượng đá mạt phát sinh hàng năm lên tới hàng chục triệu m3 và đây chính là một nguồn sản xuất cát nhân tạo rất tiềm năng. Hòa Bình là tỉnh miền núi thuộc vùng núi phía tây bắc Việt Nam, với nhiều mỏ đá có trữ lượng lớn đang được đầu tư khai thác vật liệu xây dựng, nên rất có tiềm năng để sản xuất cát nhân tạo.Tuy nhiên hiện nay tỉnh vẫn phải phụ thuộc 2 nhiều vào nguồn cát tự nhiên được khai thác từ sông Bôi, sông Bưởi và sông Đà.Việc đầu tư cho sản xuất cát nhân tạo chưa được chú trọng, các hệ thống nghiền đá khi được đầu tư trước đây thường không chú ý tới khả năng sản xuất cát nghiền nên sinh ra rất nhiều đá mạt trong quá trình sản xuất. Vì vậy, việc “Nghiên cứu khả năng thu hồi cát từ đá mạt trong khai thác đá bazan tại Công ty TNHH Quang Long, Lƣơng Sơn, Hòa Bình” là cần thiết, góp phần bảo vệ môi trường, giảm tiêu thụ tài nguyên không tái tạo và tận thu chất thải.Mục tiêu của luận văn nhằm: - Thu hồi cát từ đá mạt trong khai thác đá bazan tại Công ty TNHH Quang Long nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và giải phóng lượng đá mạt - chất thải trong quá trình khai thác và chế biến đá bazan -hiện đang tồn đọng tại mỏ. - Nghiên cứu khả năng thay thế cát sông của cát sản xuất từ đá mạt. - Đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sản xuất cát từ đá mạt để áp dụng vào thực tế sản xuất tại Công ty. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Sơ lƣợc về việc khai thác đá bazan tại công ty TNHH Quang Long, Lƣơng Sơn, Hòa Bình 1.1.1. Mỏ đá bazan Núi Voi a) Vị trí địa lý và các đặc điểm kinh tế, xã hội, tự nhiên của khu vực mỏ Theo Báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) của Công ty Cổ phần tư vấn và thiết kế xây dựng Nhân Hòa [1], khu vực mỏđá bazan thuộc dãy Núi Voi (xã Hòa Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình) có diện tích là 7,8 ha thuộc tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50000 hệ VN2000, tờ Chương Mỹ ký hiệu 61050 IV. Khu vực quanh vùng mỏ chủ yếu là người Kinh và Mường sống tập trung thành các thôn, bản ở khu vực suối Nảy, Đồng Gội, Đồng Táu, Gò Bài, Đồng Quýt Nghề chính của dân trong vùng là trồng lúa nước, làm nương rãy, nuôi trồng thủy sản và dịch vụ thương mại. Trong những năm gần đây, do nhà nước có chính sách đầu tư trọng điểm cho nông nghiệp, việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế ở các địa phương nói chung trong đó có xã Hòa Sơn nói riêng đã đem lại hiệu quả nên đời sống của nhân dân đang ngày càng được cải thiện. Trong khu vực mỏ đá bazan khu vực Đông Nam Núi Voi (KV6) hiện nay không có dân cư sinh sống, không có di tích lịch sử văn hóa và cảnh quan du lịch.Trong vùng có một số cơ sở khai thác, chế biến đá làm vật liệu xây dựng quy mô vừa và nhỏ như Công ty Sông Đà 11, công ty cổ phần Hà Sơn nằm liền kề với diện tích khu vực mỏ của Công ty TNHH Quang Long. Hòa Sơn còn là xã có nguồn lực lao động tương đối lớn. Toàn xã có 1.789 hộ với 7.261 nhân khẩu. Lực lượng dân số tương đối trẻ trong độ tuổi lao động.Khu vực nghiên nằm phía Đông Bắc của huyện Lương Sơn, cách trung tâm huyện 5 km theo quốc lộ 6 đi từ Hà Nội lên thành phố Hòa Bình. Tuy là xã miền núi nhưng Hòa Sơn là một trong 8 xã vùng trung tâm huyện có địa bàn tương đối bằng phẳng, các xóm nằm theo dải đồi thấp[13]. Xung quanh khu vực mỏ chủ yếu là núi đá bazan và khu canh tác của người 4 dân địa phương. Vị trí cụ thể: + Tiếp giáp phía Đông là mỏ đá của công ty CP Hà Sơn + Phía Đông Nam là mỏ đá của công ty Sông Đà 11 + Phía Tây Bắc là mỏ đá của công ty CP đầu tư Xuân Hòa + Phía Tây Nam là khu phụ trợ của mỏ b) Đặc điểm địa chất công trình, trữ lƣợng và chất lƣợng mỏ - Biên giới khai trường:Các chỉ tiêu chủ yếu về biên giới khai trường của mỏ đá bazan Núi Voi được trình bày trong bảng 1-1. Bảng 1-1: Các chỉ tiêu chủ yếu về biên giới khai trƣờng [1] TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 Kích thước khai trường m - Chiều rộng trung bình m 295 - Chiều dài trung bình m 400 2 Cốt cao nhất m 3 Cốt cao đáy mỏ m 284 4 Trữ lượng địa chất (121) m3 110 5 Trữ lượng khai thác m3 10.541.000 6 Khối lượng đất đá thải m3 5.210.156 7 Hệ số bóc 0,08 - Đặc điểm địa chất công trình +Lớp đất phủ Lớp đất phủbao gồm lớp đất thổ nhưỡng, lớp đất phong hóa mạnh đến triệt để từ đá bazan có chiều dày từ 5,0 đến 21,0 m, trung bình 13,0 m. Thành phần chủ yếu là sét, sét pha lẫn các dăm sạn và mảnh đá bazan là sản phẩm phong hóa từ đá gốc. Lớp phủ này nếu mưa nhiều gặp nước có thể xảy ra hiện tượng trượt lở. 5 +Lớp đá bazan phong hóa yếu - không phong hóa Lớp đá bazan phong hóa yếu đến không bị phong hóa (đá tươi) chiếm khối lượng chủ yếu trong khu vực, nằm dưới lớp phủ và gặp ở độ sâu 5,0 đến 21,0 m; chiều dày lớp này đến độ sâu 169,0 m, trung bình khoảng 162,0 m. Đá có màu xám xanh, xanh phớt lục, chủ yếu là bazan biến đổi, bazan biến đổi bị ép yếu, bazan bị ép, biến đổi có cấu tạo khối đến cấu tạo định hướng, rắn chắc, ít bị nứt nẻ, độ bền cơ học cao và không bị hóa mềm khi gặp nước. - Chất lượng mỏ + Tính chất cơ lý của đá bazan Đá bazan có cường độ kháng nén ở trạng thái bão hòa > 800KG/cm2 và không bị hóa mềm khi bão hòa nước, nên đá bazan khai thác trong khu vực mỏ hoàn toàn có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng và cốt liệu bê tông.Tính chất cơ lý của đá bazan khu vực Núi Voi được trình bày trong bảng 1-2. Bảng 1-2:Tính chất cơ lý của đá bazan[1] TT Tên thông số Đơn vị Giá trị Trung bình 1 Độ ẩm % 0,06 - 0,14 0,09 2 Dung trọng tự nhiên g/cm3 2,76 - 2,83 2,83 3 Tỷ trọng g/cm3 2,81 - 2,89 2,85 4 Cường độ kháng nén KG/cm2 887 - 1249 1044 5 Cường độ kháng nén ở trạng thái bão hòa KG/cm 2 842 - 1198 1011 6 Hệ số hóa mềm 0,95 - 0,99 0,97 +Thành phần hóa học của đá bazan: Thành phần hóa học của đá bazan mỏ Núi Voi trình bày trong bảng 1-3 cho thấy: Hàm lượng lưu huỳnh (tính theo dạng tồn tại SO3) trong đá bazan nhỏ hơn 6 giới hạn cho phép < 1%, thỏa mãn yêu cầu làm cốt liệu bê tông. Bảng 1-3:Thành phần hóa học của đá bazan [1] TT Thành phần Nhỏ nhất (%) Lớn nhất (%) Trung bình (%) 1 SiO2 43,82 65,21 52,09 2 Al2O3 7,11 12,76 9,49 3 Fe2O3 7,56 15,73 12,22 4 TiO2 0,005 0,009 0,007 5 CaO 6,92 13,39 10,48 6 MgO 2,16 8,93 5,95 7 MnO 0,003 0,007 0,005 8 SO3 0,02 0,91 0,19 9 P2O5 0,012 0,090 0,032 10 H2O + 0,25 2,09 1,40 11 K2O 0,82 1,65 1,18 12 Na2O 1,34 3,08 2,58 13 TP khác 1,19 6,21 3,82 - Trữ lượng khai thác Trữ lượng đá khai thác được tính toán dựa trên cơ sở trữ lượng đá địa chất trong khai trường trừ đi lượng đá tổn thất do để lại bờ moong trong quá trình khai thác, vận tải, và đất đá có chất lượng kém, lẫn bẩn. Kết quả tính khối lượng đá địa chất, tổn thất và khai thác trong biên giới khai trường khu vực Đông Nam Núi Voi (KV6), xã Hòa Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh 7 Hòa Bình được nêu trong bảng 1-4 dưới đây. Bảng 1-4:Trữ lƣợng đá khai thác trong biên giới khai trƣờng TT Tầng Diện tích (m 2 ) Khoảng cách (m) Thể tích V (m 3 ) Trữ Lƣợng Q (m 3 ) 1 284 2 270 833 14 3887 3693 3 250 5165 20 53815 51124 4 230 8291 20 133333 126666 5 210 19503 20 277940 264043 6 190 32518 20 520210 494200 7 170 38361 20 708790 673351 8 150 48378 20 867390 824021 9 130 53442 20 1018200 967290 10 110 48589 20 1020310 969295 11 90 39461 20 880500 836475 Tổng 5.484.375 5.210.156 c) Chế độ làm việc, công suất, tuổi thọ mỏ - Chế độ làm việc: +Công tác khoan nổ mìn: 260 ngày/năm, 2 kíp/ngày, 6 giờ/kíp; +Công tác xúc bốc, chế biến, vận tải: 300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 8 giờ/ca. Khối hành chính, nghiệp vụ: nghỉ chủ nhật - 52 ngày; Nghỉ lễ, tết - 13 ngày; Số ngày làm việc trong năm là 300 ngày. - Công suất khai thác của mỏ Sản lượng của mỏ phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật và kinh tế. Đối với mỏ đá bazan xây dựng, sản lượng của mỏ không lệ thuộc vào tốc độ đào sâu mỏ, chuẩn bị tầng mới, chiều dài tuyến khai thác, mà chủ yếu là do nhu cầu thị trường 8 và quy mô dầu tư. Sản lượng của mỏ dự kiến 180000 - 230000 m3, sản lượng của năm 2014 là 185000 m 3, năm 2015 là 180000 m3 đá nguyên khai. - Tuổi thọ của mỏ Tuổi khai tháccủa mỏ được tính bằng trữ lượng khoáng sản và sản lượng được khai thác hàng năm. Được tính theo công thức: 𝑇𝐾𝑇 = 𝑊𝐾𝑇 −𝑊đ−𝑊𝑏𝑥 𝐴𝑞 = 5210156 − 51538 − 25650 180000 = 28,5 (𝑛ă𝑚) Trong đó: Wđ - Khối lượng làm đường(m 3 ), Wđ = 51538 m 3 Wbx - Khối lượng xây dựng bãi xúc (m 3 ), Wbx = 25650 m 3 WKT - Trữ lượng đá khai thác (m 3 ), WKT = 5210156 m 3 Aq - Sản lượng dự kiến hàng năm (m 3/năm), Aq = 180000 m 3/năm Tuổi thọ của mỏ: Tm = TKT + Tcb = 28,5 + 1,5 = 30 (năm) Trong đó: Tm - Tuổi thọ của mỏ (năm) TKT - Tuổi khai thác của mỏ (năm) Tcb - Thời gian xây dựng cơ bản của mỏ và thời gian thu dọn hoàn trả đất đai (năm), xây dựng cơ bản là 1 năm, thời gian thu dọn là 0,5 năm, tổng cộng là 1,5 năm. 1.1.2. Quy trình công nghệ khai thác đá bazan a) Quy trình khai thác và chế biến đá bazan - Công nghệ khai thác đá bazan: . Sau khi bốc xúc lớp đất phủ tạo diện khai thác, áp dụng hệ thống khai thác hỗn hợp, khai thác khấu kép theo lớp đứng cắt tầng nhỏ và khai thác theo lớp bằng vận tải trực tiếp. Trình tự khai thác từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong, hết lớp này đến lớp khác theo tầng. Từ độ cao + 230 m trở lên tiến hành khai thác theo lớp đứng cắt tầng nhỏ chuyển tải bằng nổ mìn, sau đó từ độ cao + 230 m trở xuống khai thác theo lớp bằng vận tải trực tiếp. Dưới đây là sơ đồ quy trình khai thác đá 9 bazan : Hình 1-1: Quy trình khai thác đá bazan khu vực Đông Nam Núi Voi [1] - Quy trình chế biến đá bazan: Công nghệ xử lý đá lớn sau nổ mìn: Dùng búa khoan tay và nổ mìn lần 2 để phá các tảng đá lớn sau khi nổ mìn lần 1 từ đá nguyên khai Công nghệ nghiền sàng: Công ty sử dụng thiết bị nghiền sàng bao gồm 2 tổ Bóc tầng đất + đá phong hóa bằng 2 máy xúc thủy lực 1m3 Khoan khai thác bằng khoan lớn 125mm Nổ mìn làm tơi bằng phương pháp nổ vi sai Xúc bốc bằng máy xúc D584 Vận tải từ bãi đá nguyên khai đến bunke cấp liệu rung cho trạm nghiền bằng ôtô 10 T Bốc lên xe cho khách hàng Lưu kho Xử lý đá lớn bằng búa đập thủy lực Nghiền sàng đá bằng bộ nghiền sàng liên hợp. 100T/h 10 máy nghiền với tổng công suất là 100 m3/giờ. Công nghệ xúc sản phẩm: Công ty sử dụng 01 máy xúc với dung tích gàu là 3 m 3 . Ngoài ra công ty còn sử dụng hệ thống bunke cấp liệu, sàng rung và băng tải có chiều dài tổng cộng 50 mét. Hình 1-2: Quy trình chế biến đá bazan khu vực Đông Nam Núi Voi [1] Dưới đây là một số hình ảnh về hoạt động khai thác, chế biến đá tại mỏ: Đá nguyên liệu Nghiền sơ cấp bằng máy kẹp hàm PE750x1560 Sàng cấp 1 Nghiền côn thứ cấp bằng máy XS 0917 4x6 0,75 1x2 2x4 Đá mạt 11 Hình 1-3: Dây chuyền chế biến đá Hình 1-4: Lƣu trữ đá mạt tại mỏ b)Công tác khoan nổ mìn Để đảm bảo chất lượng đập vỡ đất đá (giảm tỷ lệ đá quá cỡ), mạng lưới lỗ khoan được bố trí theo mạng tam giác đều, 2 hàng mìn với phương pháp nổ mìn vi sai qua lỗ. Sử dụng dây dải mặt TLD 17 ms và TLD 42 ms, sử dụng dây xuống lỗ LLHD 400 ms. Ưu điểm của phương pháp nổ mìn vi sai: + Giảm chiều rộng đống đất đá, giảm chấn động khi nổ mìn + Tăng mức độ đồng đều của đống đá nổ mìn, giảm khối lượng của đá quá cỡ phải nổ mìn lần 2 + Giảm chi phí thuốc nổ 10 - 15% so với khi nổ mìn tức thời 2 hàng Lượng thuốc nổ sử dụng hàng năm là 70000 kg trong đó: thuốc nổ ANFO 22000 kg, thuốc nổ AD1 30000 kg, thuốc nổ NT 18000 kg. Phương tiện nổ sử dụng là kíp điện thường, kíp vi sai, máy nổ mìn điện và 12 dây nổ với phương pháp nổ mìn điện, vi sai qua hàng. Hàng 1 nổ tức thời, hàng 2,3 nổ vi sai với độ chậm Δt = 0,25% Các chỉ tiêu nổ mìn mỏ đá bazan khu vực Đông Nam Núi Voi (KV6) tại xã Hòa Sơn, huyện Lương Sơn xem chi tiết tại bảng 1-5. Bảng 1-5:Các chỉ tiêu khoan nổ mìn lớp bằng và lớp đứng [1] TT Thông số Đơn vị Trị số 1 Chiều cao tầng khai thác (h) - Lớp đứng - Lớp bằng m m 5,0 10,0 2 Góc nghiêng sườn tầng (α) độ 75 3 Đường cân chân tầng (W) m 4 4 Khoảng cách giữa các hàng mìn (b) m 4 5 Đường kính lỗ khoan m 0,125 6 Khoảng cách giữa các lỗ mìn trong hàng (b) m 4,6 7 Chi phí riêng về chất nổ (q) kg/m3 0,55 8 Chiều dài cột bua - Lớp đứng - Lớp bằng m m 2,5 3,7 9 Chiều dài nạp thuốc - Lớp đứng - Lớp bằng m m 3,1 7,8 10 Khoảng cách an toàn do đá bay - Với người - Với MMCT m m 300 150 11 Khoảng cách an toàn do chấn động m 53 12 Khoảng cách an toàn do sóng không khí m 132 Công tác khoan nổ mìn gồm nổ mìn khi khai thác và khoan nổ mìn phá đá quá cỡ, đá quá cỡ có thể được phá bằng búa khoan con. c) Công tác chế biến đá Bao gồm các công việc đập, nghiền, sàng phân loại các loại đá có kích thước 13 khác nhau tùy theo nhu cầu của thị trường. Đá sau khi nổ mìn, khoan phá bằng máy đạt được kích thước mong muốn sẽ được máy xúc bốc lên xe tải và chuyển tới trạm nghiền kẹp hàm cách đó khoảng 70 m để giảm kích thước. Lượng đá này sau đó được tách đất nhờ sàng lọc đất và được chuyển tới tổ hợp máy nghiền côn nhờ hệ thống băng tải. Tổ hợp máy nghiền côn sẽ thực hiện công việc nghiền đá tới kích thước yêu cầu của khách hàng và phân loại các loại đá trên. Các thiết bị chính trong công tác chế biến đá nêu trong bảng 1-6. Bảng 1-6:Các thiết bị chính trong công tác chế biến đá [1] TT Tên thiết bị Mã hiệu Số lƣợng 1 Bunke + cấp liệu rung GDZ-960x3800 1 2 Máy nghiền kẹp hàm PE750x1060 1 3 Băng tải 1000x10000 1 4 Băng tải 1000x15000 1 5 Sàng lọc đất 1250x3000 1 6 Băng tải 1000x12000 1 7 Sàng rung 3YZS1548 1 8 Tổ hợp máy nghiền côn XS 0917 1 9 Máy xúc lật bánh lốp D584 1 Đá sau khi chế biến được bốc lên ô tô chở về các vị trí lưu trữ hoặc được chở thẳng tới cho khách hàng. d) Thành phẩm hàng năm Trên thực tế qua điều tra, khảo sát tại công ty cho thấy sản lượng khai thác hàng năm của công ty là 180.000 m3 đá nguyên khai, trong đó 80% là sản phẩm đá các loại, 20% là đá mạt. Hiện nay 90% sản phẩm đá của công ty bán cho công ty Việt Hàn dùng sản xuất bê tông tươi, đá mạt chủ yếu dùng trong san lấp mặt bằng, tuy nhiên nhu cầu của thị trường không cao nên thường tồn đọng nhiều tại công ty. 14 1.2. Các vấn đề môi trƣờng do đá mạt tại mỏ 1.2.1. Ảnh hƣởng tới môi trƣờng đất, nƣớc, không khí a) Ảnh hƣởng tới môi trƣờng nƣớc Các tác động của đá mạt tới môi trường nước chủ yếu do bị nước mưa rửa trôi và gió thổi bay làm vương vãi ra các vùng quanh bãi chứa rồi đẩy xuống ao, hồ hay vực chứa nước xung quanh. Khi vào nước, đá mạt đã làm tăng độ đục của nước gây ảnh hưởng đến sự xuyên sâu của ánh sáng mặt trời và hấp thụ nhiệt mạnh hơn. Điều này đã gây tác động xấu cho động thực vật sống trong nước, làm giảm hàm lượng ô xy hòa tan trong nước, tăng phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ và tạo mùi xú uế dẫn đến làm giảm chất lượng nước. Mặt khác, về bản chất đá mạt có thành phần hóa học như đá gốc, ở điều kiện bình thường đá bazan rất khó bị hòa tan;Tuy nhiên, do đá mạt có kích thước đa dạng và nhỏ hơn nhiều so với trước khi chúng bị khai thác điều này làm tăng diện tích tiếp xúc với nước mưa khiến quá trình hòa tan diễn ra nhanh hơn rất nhiều.Các nguyên tố kim loại nặng phân tán cùng đất đá, cũng như các ion Ca2+, Mg2+ có thể làm thay đổi thành phần hóa học và độ cứng của nước do tác động của các yếu tố môi trường trong vực nước như pH, nồng độ oxy hòa tan, hàm lượng hữu cơ... Tất nhiên, đá mạt tác động tới môi trường nước như thế nào còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của đá gốc. Như đã nêu trong bảng 1-6 ở trên, ta thấy trong đá bazan gốc ở khu vực Núi Voikhông chứa các kim loại nặng gây hại, ngoài ra sunfat (nhân tố tạo thành axit) và photphat (gây phú dưỡng) trong đá không đáng kể nên đá mạt hầu như không gây ảnh hưởng tới môi trường nước về mặt hóa học. Ngoài ra, do đá mạt có rất nhiều bột mịn rất dễ bị rửa trôi theo nước mưa, gây nên hiện tượng bồi lắng mà cụ thể ở đây là bồi lắng khe nước phía sau nhà điều hành của khu mỏ. b) Ảnh hƣởng tới môi trƣờng không khí Do đá mạt có chứa tỷ lệ bột mịn lớn nên rất dễ sinh ra bụi do các hoạt động xung quanh khu vực lưu giữ làm ảnh hưởng tới công nhân trong khu vực. c) Ảnh hƣởng tới môi trƣờng đất Việc chất tải lên đất cũng làm cho đất bị nén ép mất độ tơi xốp, giảm chất 15 lượng đất. Bột đá bazan khi gặp nước sẽ cứng lại như xi măng, một khi lèn vào các kẽ hở của đất sẽ làm đất cứng, rắn khó thấm nước từ đó hạn chế sự phát triển của thực vật. Việc bột đá hình thành lớp phủ cứng cũng làm tăng tốc độ dòng chảy của nước mưa sau khi không còn lưu trữ đá tại vị trí đó nữa. 1.2.2.Các tác động khác a) Nguy cơ trƣợt lở Hàng năm công ty TNHH Quang Long khai thác khoảng 486 nghìn tấn đá trong đó lượng đá mạt sinh ra trong quá trình chế biến đá lên tới 20% (khoảng 97.200 tấn). Tuy nhiên do lượng đá mạt này không tiêu thụ được nên đã bị tồn lưu tại công ty với số lượng rất lớn tại bãi thải trên sườn đồi sẽ có những nguy cơ nhất định về trượt lở do theo thời gian nước mưa sẽ làm yếu sườn đồi, một khi lực liên kết của đất không đủ giữ toàn bộ khối lượng của đất đá sẽ gây hiện tượng trượt lở. b) Lãng phí tài nguyên Bãi thải của mỏ được thiếu kế để chứa đá thải, đất bóc, tuy nhiên do lượng đá mạt quá nhiều nên hiện nay không gian của bãi chứa còn rất ít, nếu không có biện pháp giải phóng lượng đá mạt sẽ gây lãng phí quỹ đất thậm chí trong tương lai gần sẽ không còn chỗ chứa đá mạt tại mỏ. Bản thân đá mạt cũng là một nguồn tài nguyên quý giá và có nhiều công dụng (sẽ bàn ở các phần tiếp theo) do đó nếu không tận thu được thì cũng đồng nghĩa với việc gây lãng phí tài nguyên. 1.3. Một số hƣớng tận dụng đá mạt trong khai thác đá Đá mạt vốn là sản phẩm thừa, thải trong quá trình khai thác và chế biến đá và thường được dùng để san nền đường, nền các công trình xây dựng. Tuy nhiên do nhu cầu san lấp mặt bằng không cao nên loại đá này thường tồn trữ nhiều tại các mỏ khai thác gây nên các vấn đề về môi trường như: bụi, nguy cơ sạt lở, lún, sụt, cản trở dòng chảy và tốn rất nhiều không gian lưu trữ của mỏ. Do là sản phẩm phụ nên giá thành của đá mạt cũng rẻ hơn so với các sản phẩm đá khác. Hiện nay ngoài sử dụng đá mạt để san nền, còn có các hướng sử dụng sau: - Sử dụng đá mạt làm cốt liệu bê tôngvà gạch không nung 16 - Sử dụng đá mạt trong nông nghiệp - Sản xuất cát từ đá mạt 1.3.1. Sử dụng đá mạt làm cốt liệu bê tông và gạch không nung Trước đây việc sản xuất gạch không nung chủ yếu nhằm tận dụng các loại vật liệu rẻ tiềnnhư tro, xỉ than, công nghệ lạc hậu, quy mô nhỏ lẻ. Gạch được sản xuất từ vôi tôi trộn với xỉ than, được đóng thành các viên lớn bằng khuôn gỗ, gạch sản xuất ra có chất lượng kém chủ yếu để xây các công trình phụ, tường rào và chuồng trại chăn nuôi. Ngày nay dã có nhiều cải tiến trong quy mô và công nghệ sản xuất gạch không nung. Đá mạt là một trong những thành phần thường thấy trong gạch do có giá thành rẻ, và khả năng chịu lực cao. Hình 1-5 dưới đây là một trong những quy trình sản xuất gạch không nung có sử dụng đá mạt[16]. Hình 1-5: Quy trình sản xuất gạch không nung có sử dụng đá mạt Ngoài sản xuất gạch không nung đá mạt cũng rất thích hợp làm cốt liệu bê tông. Do kích cỡ của đá mạt rất đa dạng lại có nhiều bột, loại bột này không phải các loại đất, sét hay các cặn bẩn hữu cơ mà là các hạt đá siêu nhỏ sinh ra trong quá trình nghiền. Loại bột này khi dùng trong bê tông đóng vai trò là cốt liệu siêu mịn 17 thay thế một phần xi măng nhờ đó lượng xi măng cần dùng cũng ít hơn so với bê tông sử dụng cát tự nhiên. Theo nghiên cứu [4], thay thế cát thô (vật liệu đang khan hiếm ở một số khu vực) bằng đá mạt (đá thải từ các mỏ đá) trong thành phần của bê tông cát đã cải thiện đáng kể cường độ chịu nén, chịu kéo uốn của bê tông cát. Cụ thể với thành phần thí nghiệm đã tiến hành của bê tông cát DC (gồm 60% đá mạt Hóa An-Đồng Nai, 40% cát mịn Vĩnh Long, tỷ lệ N/X = 0.46, lượng xi măng là 450kg) thì cường độ chịu nén cao hơn 25% và kéo uốn cao hơn 18% so với bê tông cát sử dụng cát vàngCV (gồm 60% cát vàng Trị An, 40% cát mịn Vĩnh Long, tỷ lệ N/X = 0.46, lượng xi măng là 450kg).Ngoài ra các thông số như khả năng chống mài mòn, chống thấm và hàm lượng clorua cũng được cải thiện đáng kể; bê tông cũng đạt được độ cứng nhanh hơn so với sử dụng cát vàng thông thường. Tuy nhiên do thành phần bột đá lớn nên bê tông sử dụng đá mạt làm cốt liệu sử dụng nhiều nước hơn và khô nhanh hơn, nên khi thi công dễ dẫn đến hiện tượng bề mặt bê tông bị rạn, nứt. 1.3.2. Sử dụng đá mạt trong nông nghiệp Việc sử dụng các loại đá trong nông nghiệp đã được chú ý từ lâu [15]. Trong quá trình canh tác nông dân thường sử dụng nhiều loại phân bón khác nhau nhưng các loại phân này chủ yếu bổ sung N, P, K cho đất. Tuy nhiên, các loại phân bón này liệu có khả năng giữ cho đất màu mỡ một cách lâu dài? Như chúng ta đã biết ngoài N, P, K thực vật còn sử dụng một lượng nhỏ các chất khoáng. Bình thường các loại khoáng này có trong đất và nước, nhưng sau quá trình canh tác lâu dài, các loại khoáng này sẽ bị rửa trôi hay tích lũy trong sinh khối và bị lấy đi khỏi đất; dẫn đếnlàm cho đất thiếu hụt dần các loại khoáng này. Các loại đá do có chứa nhiều các loại khoáng trên, nên đóng vai trò như phân bón giúp cải thiện chất lượng đất. Sử dụng đá làm phân bón có nhiều ưu điểm như giá thành rẻ, sẵn có tại địa phương, có thể sử dụng các sản phẩm thải, loại như đá mạt, bụi. Đa số các loại đá có khả năng làm tăng pH đất và có chứa số lượng các chất dinh dưỡng hết sức đa dạng và ít ảnh hưởng tới môi trường. Các loại đá có hàm 18 lượng cacbonat cao rất thích hợp với đất có tính axit do khả năng giải phóng chất dinh dưỡng của chúng khá thấp. Sử dụng đá làm phân bón cũng có nhiều nhược điểm như nghèo chất dinh dưỡng nên cần số lượng lớn gây khó khăn cho quá trình vận chuyển và canh tác. Chất dinh dưỡng giải phóng chậm nên không thích hợp cho các loại cây trồng ngắn ngày. Các loại đá chỉ chứa phần rất nhỏ là chất dinh dưỡng còn phần lớn là các thành phần không cần thiết cho cây trồng nên gây lãng phí rất lớn cho quá trình vận chuyển. Đá mạt là phần thải trong quá trình khai thác và chế biến đá nên có giá thành thấp, số lượng lớn, lại có hàm lượng bột đá khá cao nên có một số ưu điểm nếu được dùng làm phân bón như: tiết kiệm năng lượng trong quá trình nghiền đá, giá thành rẻ, số lượng dồi dào và giải quyết được không gian lưu trữ tại các mỏ đá. Tuy trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về việc sử dụng đá gốc làm phân bón nhưng ở Việt Nam vấn đề này vẫn chưa được quan tâm, nghiên cứu. 1.3.3.Sản xuất cát nhân tạo a) Tình hình sản xuất và nghiên cứu cát nhân tạo trên thế giới Cát nghiền đã được sản xuất và sử dụng rất lâu. Theo các nhà sản xuất và sử dụng ở các nước phát triển như Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Trung Quốc thì hầu như ở tất cả các dây chuyền sản xuất đá xây dựng đều sản xuất được cát nhân tạo. Các nước thiếu cát tự nhiên phải sử dụng đến cát nhân tạo: Bồ Đào Nha, Pháp, Anh, Italia, Venezuela và cát nhân tạo đã là nguồn cốt liệu sử dụng chính cho bê tông ở các vùng thiếu cát tự nhiên. Ở Bồ Đào Nha hiện có 75 cơ sở sản xuất với tổng công suất khoảng 800.000 tấn/năm. Ở Anh sản xuất khoảng 700.000 tấn/năm, riêng ở bắc đảo Irland là 450.000 tấn/nămĐặc biệt cát nhân tạo được dùng sản xuất dùng cho xây dựng các đập nước lớn như đập Sagulinh ở Indonesia từ đá andesite, đập Chonarit trên sông Lakhdar đông Manakesh từ đá vôi, đập Jebha ở Nigieria từ đá granit, đập Grand Maison của Pháp từ đá gneisquazt, đập Vueltosa của Venezuela [3]. Đặc biệt trong đó Trung Quốc là quốc gia ứng dụng công nghệ này thành công nhất như đập Tam Hiệp