Nguyên liệu cho sản xuất gốm sứ - kính xây dựng: Hiện trạng và định hướng sử dụng

Sự phát triển vượt bậc của ngành sản xuất gốm sứ, kính xây dựng trong những năm gần đây đã kéo theo nhu cầu về nguyên liệu khoáng sản cho sản xuất ngày càng tăng.

Cao lanh, trường thạch là một trong những loại nguyên liệu chính, đóng vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành, đặc biệt là ngành công nghiệp gốm sứ và thuỷ tinh. Do những đặc điểm về thành phần, cấu trúc và những tính chất hữu ích nên cao lanh, trường thạch là nguyên liệu chiếm tỷ trọng lớn trong phối liệu sản xuất các sản phẩm gốm sứ và chẳng những nó quyết định điều kiện công nghệ (nhiệt độ nung) mà còn ảnh hưởng lớn đến các tính chất kỹ thuật của sản phẩm.

Việt Nam có tiềm năng cao lanh, trường thạch khá lớn song việc khai thác, chế biến, sử dụng chưa hợp lý dẫn đến việc sử dụng chưa thực sự hiệu quả nguồn nguyên liệu này. Vì vậy, cần có những định hướng đầu tư khai thác, chế biến phù hợp cũng như định hướng sử dụng hợp lý nguồn nguyên liệu này nhằm tránh gây tổn thất và lãng phí tài nguyên.

I. Hiện trạng nguồn nguyên liệu cao lanh, trường thạch sản xuất gốm sứ

1. Trữ lượng và chất lượng cao lanh, trường thạch

1.1. Cao lanh

Cao lanh là một trong những nguyên liệu chính được sử dụng sản xuất gốm sứ xây dựng. Cao lanh ở nước ta được thành tạo từ nhiều nguồn gốc khác nhau theo dạng trầm tích và phong hóa.

Cao lanh ở nước ta nhiều mỏ có chất lượng không cao, lượng thu hồi sau tuyển phần nhiều thấp. Tuy nhiên, cao lanh thành tạo từ đá pecmatit, granit có chất lượng tốt hơn.

Chất lượng cao lanh phụ thuộc vào nguồn gốc thành tạo. Một số chỉ tiêu chất lượng chủ yếu của cao lanh có nguồn gốc thành tạo khác nhau được nêu trong Bảng 1.


1.2.Trường thạch

Ở nước ta, trường thạch có tiềm năng rất lớn, chúng phân phối rộng ở nhiều vùng song tập trung nhiều ở các tỉnh phía Bắc như Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Tuyên Quang và một số tỉnh phía Nam (Quảng Nam, An Giang). Đến nay đã thăm dò, tìm kiếm được 85 mỏ, trong đó có 32 mỏ chưa khảo sát, 53 mỏ đã được khảo sát và mỏ lớn nhất là Mỏ Ngọt – Phú Thọ có trữ lượng 5,9 triệu tấn. Tổng trữ lượng của trường thạch là 83,86 triệu tấn, trong đó: trữ lượng cấp B + C1 + C2 là 46,9 triệu tấn và tài nguyên cấp P là 36,96 triệu tấn

Các mỏ trường thạch ở nước ta tuy nhiều nhưng nhìn chung có chất lượng không cao. Đa số trường thạch có tổng hàm lượng kiềm nhỏ, khoảng 7 – 8%, riêng trường thạch Sơn Mãn – Lào Cai, Đại Lộc – Quảng Nam là trường thạch kali có lượng kiềm tương đối lớn, 10 – 14%. Tuy nhiên, lượng kiềm thường có khoảng dao động khá lớn giữa các vỉa quặng trong cùng một thân quặng.

2. Tình hình khai thác, chế biến nguyên liệu cao lanh, trường thạch

2.1. Khai thác, chế biến cao lanh

Tuy nước ta giàu tiềm năng cao lanh, song nhìn chung các mỏ lẫn rất nhiều cát, đá và các tạp chất khác, mức thu hồi sau tuyển thấp. Vì vậy, cao lanh sau khai thác đều phải tuyển lọc (Riêng mỏ cao lanh Pyrophylit – Tấn Mài – Quảng Ninh thuộc loại quặng gốc dạng khối xít đặc cũng được khai thác tương tự như các mỏ fenspat).

Mặc dù tiềm năng tài nguyên và điều kiện khai thác khá thuận lợi (lớp đất phủ mỏng, có thể tiến hành khai thác lộ thiên) nhưng có thể nói công nghiệp khai thác và chế biến cao lanh ở Việt Nam còn kém phát triển. Từ trước đến nay, các mỏ cao lanh đều khai thác lộ thiên với phương thức: thủ công, thủ công kết hợp với cơ giới. Công nghệ khai thác chủ yếu là thủ công bán cơ giới. Trình tự công nghệ khai thác có thể mô tả tóm tắt như sau:

Thân quặng ®Khoan nổ mìn làm tơi đất đá ®Xúc bốc và vận tải đất đá thải ®Khoan nổ mìn phá vỡ quặng ®Chọn lựa, phân loại, bốc xúc thủ công ®Vận chuyển về xưởng lọc.

Một số khu vực dân cư đào bới tự do chủ yếu dùng cuốc, xẻng để khai thác và vận chuyển sản phẩm bằng quang gánh hoặc xe kéo về nơi tập kết của chủ mua thu gom. Riêng Mỏ Đồng Hới – Quảng Bình đã liên doanh khai thác với Cộng hòa Séc theo công nghệ tuyển hiện đại.

2.2. Khai thác, chế biến trường thạch

Việc khai thác, chế biến trường thạch còn mang tính thủ công, bán cơ giới: tuyển chọn thủ công, đập nghiền là các máy kẹp hàm, đập búa, nghiền con lắc xoay loại 3R, 5R của Trung Quốc, khâu đồng nhất, ổn định thành phần sản phẩm chưa giải quyết đượchoặc có đầu tư trang thiết bị song ở mức thấp, nên nguyên liệu sau chế biến có chất lượng chưa cao và không ổn định. Vì vậy, tạo nên sự mất cân đối cung – cầu, dẫn đến một số cơ sở khai thác chế biến nguyên liệu tiêu thụ sản phẩm khó khăn, khai thác không hết công suất thiết kế... Trong khi đó, một số cơ sở sản xuất lại phải nhập nguyên liệu từ nước ngoài với giá thành cao (giá trường thạch gấp 3 lần nguyên liệu trong nước).

Ví dụ: Mỏ trường thạch kali Đại Lộc – Quảng Nam là mỏ lớn, có chất lượng tốt (R2O lên đến 14%) song khâu khai thác, chế biến còn quá yếu không tương xứng với tiềm năng vùng nguyên liệu và nhu cầu sử dụng ở phía nam.

3. Yêu cầu về chất lượng cao lanh, trường thạch để sản xuất VLXD

Nguyên liệu (cao lanh, trường thạch) cho sản xuất gốm sứ xây dựng quy định theo 02 loại: loại cho xương và loại cho men. Trong thành phần nguyên liệu, lượng oxyt nhôm càng cao càng tốt và lượng tạp chất gây màu (oxyt sắt, oxyt titan) càng thấp càng tốt. Ngoài ra, cần phải quan tâm đến các tính chất khác của nguyên liệu như thành phần hạt, độ trắng, độ co, nhiệt độ chảy,...

Yêu cầu chỉ tiêu kỹ thuật được quy định trong TCVN đối với từng loại nguyên liệu cụ thể.

4. Hiện trạng và nhu cầu sử dụng cao lanh, trường thạch cho sản xuất VLXD

4.1. Hiện trạng sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước

Ngành gốm sứ XD Việt Nam vẫn đang trong tình trạng nhập khẩu chủ yếu các loại nguyên liệu: cao lanh, trường thạch, men, frit và một số nguyên liệu khác.Cao lanh, trường thạch nhập ngoại chủ yếu được sử dụng để sản xuất men trong các nhà máy gạch gốm ốp lát và sứ vệ sinh. Trường thạch thường nhập của Malaysia, Ấn Độ, Thái Lan.

Hiện nay, tại một số nhà máy sản xuất gạch gốm ốp lát đã sử dụng loại cao lanh, trường thạch bán phong hóa để sản xuất xương gạch.

4.2. Nhu cầu sử dụng

Với tốc độ phát triển của ngành công nghiệp gốm sứ, kính xây dựng như hiện nay, nhu cầu nguyên liệu cho sản xuất là rất lớn, đặc biệt là trường thạch, cao lanh (nguyên liệu chiếm tỷ lệ lớn trong bài phối liệu xương, men gốm sứ và kính XD).

Hiện nay, gốm sứ xây dựng cao cấp, kính xây dựng đã và đang trở thành một trong những ngành công nghiệp lớn ở nước ta, sản lượng như sau:

Tổng công suất thiết kế các nhà máy (tính đến năm 2012):

-   Ceramic + granit: Khoảng 414 triệu m2, trong đó gạch granite: 69 triệu m2, gạch ceramic: 345 triệu m2

-   Kính xây dựng: Khoảng 188 triệu m2/năm

- Sứ vệ sinh: khoảng 14,7 triệu sản phẩm/năm.

Việc thống kê sử dụng nguyên liệu cao lanh, trường thạch chỉ đề cập đến các sản phẩm gốm sứ xây dựng cao cấp (gạch gốm ốp lát, sứ vệ sinh) và kính xây dựng. Đây là những sản phẩm chiếm sản lượng lớn. Ước tính lượng nguyên liệu cao lanh, trường thạch đưa ra ở bảng 2.

 
Nhu cầu nguyên liệu cao lanh, trường thạch cho sản xuất GSXD và kính xây dựng khoảng 3,6 triệu tấn.

Ngoài ra,cao lanh còn sử dụng cho sản xuất sứ dân dụng, sứ mỹ nghệ, sứ kỹ thuật và một số lĩnh vực khác ước khoảng 100.000 tấn/năm. Nhu cầu cao lanh cho các nhà máy sản xuất gạch chịu lửa và một số cơ sở tư nhân khoảng 30.000 tấn/năm. Cao lanh cho công nghiệp giấy ước 5% sản lượng, tương đương 93.000 tấn/năm (sản lượng giấy hiện nay khoảng 1,9 triệu tấn/năm). Vậy, nhu cầu cao lanh cho các ngành khác khoảng 223.000 tấn/năm.

Trường thạch cũng được sử dụng cho sản xuất thủy tinh bao bì, thủy tinh, sứ dân dụng, sứ mỹ nghệ, sứ kỹ thuật và một số lĩnh vực khác ước khoảng 120.000 tấn/năm.

Đây là số liệu tính sơ bộ, lượng trường thạch, cao lanh sử dụng và tỷ lệ sử dụng mang tính tương đối. Lượng nguyên liệu trên sử dụng trong phối liệu còn tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu và tuỳ thuộc vào từng bài phối liệu cụ thể cũng như nhiệt độ nung sản phẩm của từng cơ sở sản xuất. Ngoài ra, lượng nguyên liệu cũng được sử dụng ở một số cơ sở sản xuất gốm sứ dân dụng, thuỷ tinh bao bì....

 
II. Các giải pháp sử dụng hiệu quả nguồn cao lanh, trường thạch làm VLXD

Để phát huy ưu thế tài nguyên khoáng sản của đất nước cho sản xuất VLXD nói chung, gốm sứ xây dựng cao cấp và kính xây dựng nói riêng thì việc đổi mới công nghệ, hiện đại hóa ngành khai thác, chế biến TNKS, cũng như định hướng sử dụng hiệu quả nhằm thỏa mãn nhu cầu về số lượng và chất lượng cho sản xuất trước mắt cũng như lâu dài là rất cần thiết. Vì vậy, để phát triển bền vững ngành công nghiệp gốm sứ xây dựng cao cấp và kính xây dựng cũng đồng nghĩa với việc sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu trong nước, cần có một số giải pháp cụ thể như sau:

1. Nghiên cứu đầu tư đổi mới công nghệ và thiết bị ngành khai thác, chế biến nguyên liệu với trình độ chuyên môn hóa cao để đáp ứng nhu cầu nguyên vật liệu có chủng loại, số lượng, chất lượng ngày càng cao.

2. Nghiên cứu đầu tư xây dựng một số cơ sở sản xuất chuyên môn hóa khâu chế biến nguyên liệu, phối liệu cung cấp cho các cơ sở sản xuất gốm sứ xây dựng cao cấp.

3. Trong công nghệ chế biến cần chú ý tới tính đa dạng hóa sản phẩm, sử dụng tiết kiệm tài nguyên. Cần phân loại, đưa ra nhiều chủng loại sản phẩm khác nhau phục vụ cho các mục đích sử dụng khác nhau từ làm xương gốm sứ, nguyên liệu cho sản xuất thủy tinh tới nguyên liệu làm men cao cấp.

4. Cần có kế hoạch và biện pháp để nhanh chóng giảm việc nhập nguyên liệu thông thường như cao lanh, trường thạch làm xương men gốm sứ xây dựng cao cấp.

5. Phân loại nhóm nguyên liệu và quy hoạch vùng khai thác tương ứng với cấp chất lượng, trữ lượng ngay từ khi khai thác mỏ.

6. Thống kê, đánh giá lại nguồn tài nguyên quặng cao lanh, trường thạch theo “Quy hoạch thăm dò khai thác chế biến và sử dụng khoáng sản làm VLXD” một cách chi tiết. Với từng mỏ, từng đối tượng quặng cần định hướng cụ thể  mục đích sử dụng phù hợp với đặc điểm, thành phần vật chất và giá trị của quặng, từ đó có định hướng khai thác, chế biến và sử dụng phù hợp cho từng khu vực mỏ.

7. Các nguyên liệu sau tuyển chất lượng tốt, sử dụng làm xương trắng, men gốm sứ, với những sản phẩm có chất lượng thấp hơn có thể sử dụng làm xương gốm sứ.

8. Đối với mỗi mỏ nguyên liệu lại có những đặc tính, chất lượng khác nhau như thành phần hóa, thành phần hạt, tạp chất,… Vì vậy, để đạt chất lượng nguyên liệu tốt, đồng nhất và ổn định phục vụ cho ngành sản xuất gốm sứ cao cấp cần phải lựa chọn công nghệ cũng như cách xử lý nguyên liệu khác nhau để phù hợp với điều kiện, tính chất, đặc điểm nguyên liệu của từng mỏ cụ thể.

9. Nhà nước cần có sự quan tâm nhiều hơn nữa tới khả năng tự chủ về nguyên liệu cho các ngành sản xuất gốm sứ, thủy tinh trong nước, tạo cơ chế khuyến khích các cơ sở sản xuất áp dụng nghiên cứu cải tiến công nghệ vào sản xuất, tiết kiệm và nâng cao giá trị tài nguyên.

Kết luận

Nước ta là nước có ưu thế tài nguyên khoáng sản cho sản xuất VLXD. Nhưng hiện nay, nguyên liệu trong nước chưa đáp ứng đủ nhu cầu về khối lượng, chủng loại và chất lượng. Việc nhập khẩu các nguyên liệu thông thường như cao lanh, trường thạch đã và đang ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm, khả năng chủ động, hiệu quả kinh tế và khả năng cạnh tranh của các cơ sở sản xuất.

Cao lanh, trường thạch là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất gốm sứ, thủy tinh. Nhu cầu về nguyên liệu chất lượng cao, ổn định của các nhà máy sản xuất gốm sứ và thủy tinh là rất lớn. Bên cạnh đó, cần nghiên cứu đưa các nguyên liệu có chất lượng thấp vào sản xuất xương gốm sứ cho phù hợp. Vì vậy, cần tiếp tục nghiên cứu áp dụng tiến bộ Khoa học công nghệ nhằm sử dụng triệt để được nguồn nguyên liệu vào sản xuất mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đồng thời tìm cơ chế thích hợp để triển khai việc áp dụng, tính toán và sử dụng hợp lý và có hiệu quả nguồn nguyên liệu vào sản xuất, phục vụ nhu cầu nguyên liệu cho sản xuất VLXD, giảm lượng nguyên liệu nhập khẩu, phù hợp với chủ trương của Nhà nước về sử dụng triệt để nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước.

Đổi mới, hiện đại hóa và chuyên môn hóa từ công đoạn khai thác, chế biến và đưa vào sử dụng hợp lý là nhu cầu cấp bách và góp phần phát triển bền vững ngành sản xuất VLXD nói riêng và kinh tế xã hội nói chung.
________________
Tài liệu tham khảo
1. Quy hoạch thăm dò, khai thác chế biến và sử dụng khoáng sản làm VLXD ở Việt Nam đến năm 2020, năm 2007. Trung tâm Dự báo Quy hoạch và phát triển VLXD, Viện Vật liệu xây dựng.
2. Dự án điều tra và định hướng sử dụng nguyên liệu trong nước và nhập khẩu phục vụ công nghiệp sản xuất gốm sứ xây dựng cao cấp – Năm 2000. Trung tâm Gốm sứ - Thủy tinh, Viện Vật liệu xây dựng.
3. Báo cáo về tình hình khai thác, chế biến khoáng sản làm nguyên liệu cho sản xuất gốm sứ, thủy tinh xây dựng- năm 2007. Trung tâm Gốm sứ - Thủy tinh, Viện Vật liệu xây dựng.