Lên mạng ngày 26/2/2011
Nên học cách khai thác, tinh luyện đất hiếm sạch môi sinh … ở Việt Nam ?
Xuất khẩu đất hiếm quặng thô hay xuất khẩu oxyds kim loại đất hiếm, đã tinh luyện ít nhiều ?
G S Tôn Thất Trình
Cách đây hơn một năm, tháng 11 năm 2009, chúng tôi đã lưu ý Việt Nam có lẽ nên mau học hỏi cách khai thác những mỏ kim loại( khí ) đất hiếm - rare earth minerals hay các nguyên tố đất hiếm - rare earth elements ở Nậm Sà , Đông Pao ( Phong Thổ, Lai Châu) đã biết trữ lượng đến 9 triệu tấn hay có thể lớn hơn nữa, hàm lượng tổng oxyd đất khan hiếm 4- 5%, thân quặng giàu đến 10 -30% , không kể các mỏ rải rác khác ở Yên Phú ( Yên Bái), Mường Hum ( Lào Cai ) Quỳ Hợp ( Nghệ An ) và mới đây ở vùng Quảng Nam - Kontum và còn có thể ở nhiều nơi khác vùng Trường Sơn Tây hai bên biên giới Lào - Việt ( ? ), Miên - Việt ( ? ). Theo nghiên cứu của Sở Địa chất Hoa Kỳ - US Geological Service , trử lượng kim loại đất hiếm ở Việt Nam, khoảng chừng 1 triệu tấn , trong khi trử lượng thế giới ước lựợng là 99- 100 triệu tấn. Trung Quốc là nước có trữ lượng lớn nhất, chừng 36 triệu tấn; mỏ lớn nhất ở vùng Nội Mông . Thứ đến là Úc Châu , rồi Brasil. Tháng 10 năm 2010, Hoa Kỳ cho biết ước lượng của Hoa kỳ là 13 triệu tấn,; mỏ lớn nhất là ở Đèo Núi - Mountain Pass ,bang California. Yêu cầu kim loại đất hiếm thế giới là 125000 tấn mỗi năm. Mức gia tăng tiêu thụ kim loại đất hiếm khoảng 8- 10 % một năm .
1- Danh sách nguyên tố hay kim loại đất hiếm
Theo định nghĩa ,đó là 17 nguyên tố hóa học của bảng hóa học tuần hoàn, đặc biệt là 15 nguyên tố lanthanoids, cọng thêm scandium và yttrium. Scandium và yttrium được xem là nguyên tố đất hiếm ( “đất” là tên gọi trước đây ), vì chúng có khuynh hướng tìm thấy ở những mỏ quặng trầm tích như các lanthanoids và trưng diện những đặc tính hóa học tương tự.
Dù tên xưng gọi là hiếm, các nguyên tố đất hiếm, ngoại trừ promethium phóng xạ ) tương đối dồi dào ở vỏ Trái Đất, như cerium là nguyên tố thứ 25 trên phương diện phong phú ở 68 phần mỗi triệu -parts per million, tương đương với đồng. Tuy nhiên vì các đặc tính địa chất và hóa học, các nguyên tố đất hiếm điển hình phân tán rải rác, ít khi thấy dưới dạng cô đặc, có cơ khai thác ích lợi kinh tế. Nguyên tố hay kim loại đất hiếm khám phá đầu tiên là gadolinite, một hợp chất của cerium, yttrium, sắt, silicon và nhiều nguyên tố khác. Kim loại gadonilite được trích ra từ một mỏ ở làng Ytterby, nước Thụy Điển. Rất nhiều danh hiệu nguyên tố đất hiếm phát sinh từ làng này . Sau đây là tên, nguồn gốc và sử dụng lựa chọn của 17 nguyên tố đất hiếm:
- Scandium ( tên ). Số nguyên tử : 21. Ký hiệu :Sc. Từ nguyên - etymology: từ la tinh Scandia ( Scandinavia ) nơi khám phá quặng mỏ đất hiếm đầu tiên. Hợp kim nhom - aluminium nhẹ -scandium dùng cho các bộ phận khoảng không vũ trụ- aerospace, chất phụ thêm các đèn bốc hơi thủy ngân .
- Yttrium . 39 . Y . Từ nguyên; tên làng Ytterby , nơi khám phá quặng mỏ đất hiếm đầu tiên. Chế tạo Tinh thể bộ nhớ - garnet Ytrium - aluminium ( YAG ) cho laser, YBCO siêu dẫn nhiệt độ cao, Tinh thể yttrium iron ( YIG) cho các máy lọc vi ba .
- Lanthanum . 57. La . Từ nguyên theo tiếng Hy Lạp “ lanthanein” có nghĩa là che dấu. Gương chỉ số phản chiếu cao - high refractive index, tồn trữ hygrogen, đá lữa, điện cực bình điện , thấu hính máy chụp hình, chất xúc tác cracking - làm rạn vỡ cho các nhà máy lọc dầu lữa .
- Cerium . 58. Ce. Từ hành tinh lùn Ceres. Tác nhân oxydhóa hóa học, bột đánh bóng, các màu sắc vàng ở gương và đồ gốm - ceramics , vật xúc tác cho các lò tự làm sạch, chất xúc tác lỏng cracking cho các nhà máy lọc dầu .
- Praseodymium. 59 . Pr .Từ tiếng Hy Lạp là “ prasio” có nghĩa là xanh tỏi tây - leekgreen và “ didymos” có nghĩa là sinh đôi . Dùng làm các nam châm đất hiếm , laser, lõi vật liệu cho đèn hồ quang - cung lữa ( arc lighting ) , chất nhuộm màu cho gương và men tráng - enamel , chất thêm vào gương Didynium ở kính hàn điện ( bảo vệ mắt ), các sản phẩm thép chịu lữa- ferrocerium firesteel flint.
- Neodynium . 60 . Nd . Từ tiếng Hy Lạp “ neos” có nghĩa là mới và “ di dymos” có nghĩa là sinh đôi. Dùng làm các nam châm đất hiếm , laser, màu tím cho gương và đồ gốm , các tu điện gốm - ceramic apacitors.
- Promethium . 61 . Pm . Từ Titan Prometheus, vị thần thần thoại Hy Lạp đã mang lữa tới cho nhân loại. Dùng làm các bình điện - ắc quy .
- Samarium . 62 . Sm . Từ Vasili Smarsky- Bykhovets, người dã khám phá ra quặng đất hiếm samarskite. Dùng làm nam châm đất hiếm, lasers, chụp bắt trung hòa tử - neutron, masers.
- Europium . 63 . Eu . Từ lục địa Âu Châu - Europe. Dùng làm phosphor đỏ và xanh dương , lasers , các đèn thủy ngân bốc hơi, tác nhân hồi phục NMR relaxation agent .
- Gadolinium . 64. Gd . Tên của Johan Gadolin ( 1760- 1852), vinh danh công trình ông khảo cứu về đất hiếm. Dùng chế tạo nam châm đất hiếm, gương hay tinh thể bộ nhớ - garnets chỉ số phản chiếu cao , lasers , các ống tia -x, các bộ nhớ máy computer, bắt chụp neutron , tác nhân tương phản MRI, tác nhân hồi phục NMR
- Terbium . 65. Tb . Theo tên làng của Ytterby, Thụy Điển. Dùng làm phosphor màu xanh lục, lasers , đèn huỳnh quang .
- Dysprosium. 66. Dy . Theo tiếng Hy Lạp “ dysprositos” có nghĩa là khó tìm thấy. Dùng chế tạo lasers, các nam châm đất hiếm.
- Holmium. 67. Ho . Tên của Stockholm( la tinh là “ Holmia” , thành phố quê quán của một nhà khám phá. Dùng làm lasers .
- Erbium - 68. Er. Cùng là tên làng Ytterby. Làm lasers, thép vanadium.
- Thulium . 69. Tm . Tên đất miền Bắc huyền thoại Thule. Các máy tia -x xách tay được .
- Ytterbium . 70 . Yb . Tên làng Ytterby, Thụy Điển. Dùng làm lasers hồng nội - infrared , tác nhân khử- reducing hóa học.
- Lutetium . 71 . Lu . Tên của Lutetia tiền thân thủ đô Paris - Ba Lê ngày nay. Dùng làm các máy dò-detector máy rà dò- PET Scan, guơng chỉ số phản chiếu cao.
2- Sản xuất đất hiếm trên thế giới
Mãi đến năm 1948, nguồn gốc đất hiếm trên thế giới là các trầm tích cát ở Ấn Độ và Brasil . Suốt thập niên 1950 , nguồn gốc lớn nhất chuyễn qua tay Nam Phi, sau khi khám phá ở xứ này những mạch đất hiếm lớn chứa mozanite. ( Các quặng hợp kim chứa nguyên tố đât hiếm quan trọng là bastnaxite , monazite , loparite và các sét - clay laterit hấp thu- ion adsorption ). Suốt thập niên 1960 đến thập niên 1980 , mỏ Đèo Núi, bang California - Hoa Kỳ là vùng sản xuất chánh đất hiếm trên thế giới. Ngày nay, các mỏ trần tích Ấn Độ và Nam Phi vẫn còn sản xuất đôi chút vài loại đất hiếm, nhưng không sánh được với kích thước sản xuất đất hiếm của Trung Quốc. Trung Quốc hiện chiếm 97% nguồn cung cấp đất hiếm thế giới, phần lớn ở các mỏ tỉnh Nội Mông ( Cỗ ), tuy rằng Trung Quốc chỉ có 37% trữ lượng đã chứng minh. Tất cả các đất hiếm nặng - heavy rare earths , tỉ như dysprosium, phát nguồn từ các đất hiếm Tàu như các trầm tích đa kim loại Bayan Obo.
Yêu cầu mới mẽ gần đây đã làm nghẹt cung cấp ; nhiều lo ngại tăng thêm là thế giới sẽ thiếu hụt trầm trọng đất hiếm, vài năm tới. Sắp tới, yêu cầu thế giới về các nguyên tố đất hiếm sẽ lớn hơn cung cấp hiện nay , 40 000 tấn một năm, trừ phi những nguồn cung cấp mới được phát triễn. Những lo ngại càng tăng cường vì hành động của Trung Quốc, nguồn cung cấp chủ trì. Đặc thù, Trung Quốc tuyên bố điều hòa xuất khẩu và trừng phạt gay gắt buôn lậu đất hiếm. Ngày mồng 1 tháng chín năm 2009, Trung Quốc tuyên bố những dự án giảm cô ta - quota xuất khẩu xuống chỉ còn 35 000 tấn một năm vào các năm 2010 - 2015, rỏ ràng muốn bảo tồn nguồn nguyên liệu hiếm hoi và bảo vệ môi sinh. Ngày 19 tháng 10 năm 2010, Nhật báo Trung Quốc - China Daily kể lại lời một chức quyền bộ Thương Mãi dấu tên, nói rằng Trung Quốc sẽ còn giảm hơn nữa cô -ta xuất khẩu đất hiếm, ít nhất là 30% năm 2011, để bảo vệ các kim loại quí báu này khỏi lạm thác. Cuối năm 2010, Trung Quốc tuyên bố là cô ta đầu tiên xuất khẩu cho năm 2011 sẽ là 145446 tấn, một sút giảm 35 % so với cô- ta đầu tiên năm 2010.
Thành qủa yêu cầu tăng gia và giới hạn chặc chẻ xuất khẩu các kim loại này từ Trung Quốc là sự tìm kiếm các nguồn thay thế ở Úc Châu, Brasil, Canada, Nam Phi và Hoa Kỳ . Các mỏ ở các nước này đã đóng cửa khi Trung Quốc cắt giảm giá cả thế giới vào thập niên 1990. Họ muốn khai thác lại các mỏ này , thế nhưng cần phải vài năm mới tái sản xuất lại được vì có nhiều rào cản mo »i phát sinh nhu Môi trương , các chất độc hại khi tinh luyện v.v…. Chẳng hạn mỏ Đèo Núi - Mountain Pass ở bang Ca Li , dự tính khai thác lại. Trầm tích Đèo Núi đã được các nhà dò tìm uranium khám phá ở thập niên 1940, có lúc đã là nguồn cung cấp đất hiếm lớn nhất thế giới, khi yêu cầu europium, cần thiết để chế tạo các màn hình tivi, tăng vọt vào thập niên 1960. Nhưng mỏ này đã vào miên trạng ( cho ngũ ) nhiều năm , với phong trào môi sinh la ó đầu thập niên 2000. Vì chưng khai thác mỏ để lại những đống núi vật thải cặn bã - tailings, những chất bùn dơ dáy quanh vùng mỏ. Như đã nói qua ở bài tháng 11 năm 2009, nay công ty khai thác mỏ Đèo Núi Molycorp đã chi tiêu hơn 500 triệu đô la Mỹ, cận đại hóa mỏ và tái xây dựng tiện nghi cơ sở hầu sản xuất 40 000 tấn kim loại đất hiếm năm 2014 ( năm 2010- 11 chỉ mới sản xuất 3 000 tấn) có thể với giá sản xuất còn rẽ hơn giá Trung Quốc ( ? ) ( theo Los Angeles Times ngày 20 tháng hai năm 2011 ). Những mỏ khác đang phát triễn ngoài các mỏ Trung Quốc là là dự án No lans ở miền Trung Úc Châu, dự án xa xôi Hoidas Lake ở miền Bắc Canada và dự án Mount Weld ở Úc . Dự án Hoidas Lake có tiềm năng cung cấp khoảng 10% của 1 tỉ đô la, giá trị mức tiêu thụ nguyên tố đất hiếm mỗi năm ở Hoa Kỳ. Tháng 10 năm 2010, Việt Nam đã ký kết với Nhật Bổn , cung cấp đất hiếm cho Nhật từ mỏ Phong Thổ, tỉnh Lai Châu. Thật ra thì còn có nhiều vị trí khác đang nghiên cứu tiềm năng khai thác đất hiếm, tỉ như Thor Lake ở Northwest Territories , nhiều vị trí ở Việt Nam ( đã kê ra một số ở bài tháng 11 năm 2009) , một vị trí ở Tây Nam bang Nebraska, Hoa Kỳ . Mới đây, một trầm tích lớn lao kim loại đất hiếm được phát hiện ở Kvanefjeld, miền Nam xứ Greenland , quặng lujavrite đen , chứa khoảng 1% oxyds đất hiếm. Những số lượng đáng kể về oxyds đất hiếm ở bùn dơ vật thải - tailings tích lũy sau 50 năm khai thác quặng uranium, mỏ vỏ sò và loparite ở Silamae , nước Estonia ( gần nước Phần Lan - Finland ). Nhờ giá cả đất hiếm tăng gia ( như giá cả cerium năm ngoái chỉ 10 đô la một kg , nay lên đến 70 đô la , tăng 700 %) , nên trích quặng uranium những oxyd này đã tỏ ra có lợi lộc kinh tế. Estonia hiện đã bán ra mỗi năm 3000 tấn oxyds đất hiếm, 2% sản xuất thế giới.
3- Việt Nam lựa chọn ra sao ?
Ông Bùi Đức Thăng , tổng thư ký Hiệp hội Địa chất Việt Nam có phần nào hửu lý , khi nói rằng đừng đặt quá nhiều hy vọng thu nhiều ngoại tệ khai thác đất hiếm. Vì nếu thử Việt Nam đạt xuất khẩu mỗi năm 10 000 tấn quặng giá trung bình là 8000 đô la/tấn thì V.N. cũng chỉ thu được khoảng 80 triệu đô la . So với xuất khẩu dầu lữa thô trị giá trên 10 tỉ mỗi năm thật quá thấp .
Và đúng như ông nói, nếu chúng ta xuất khẩu đất hiếm sang Nhật, chúng ta phải nhân cơ hội này học cho được kỷ thuật cận đại chế biến , tinh lọc ( luyện ) thành các kim loại - nguyên tố đất hiếm, giảm đến mức tối thiểu việc xuất khẩu vật liệu thô, quặng hay ngay cả thân quặng giàu chứa 30 % kim loại đất hiếm . Giá các sản phẩm đất hiếm tinh luyện cao hơn đất hiếm thô mấy trăm lần ( như một tấn kim loại cerium kể trên nay giá đến 70 000 đô la /tấn ). Vấn đề khó khăn , nhưng không nan giải ( như Estonia đã tinh luyện các vật thải khai thác uranium, xuất khẩu oxyds đất hiếm ), là khó mà có đầu tư thiết lập nhà máy biến chế tinh lọc, vì yêu cầu thế giới không nhiều và yêu cầu vẫn quá thấp, ngay cả khi chúng ta học được kỷ càng kỷ thuật tinh luyện. Việt Nam nay đã có một ngành công nghệ điện tử ( bán dẫn …) , công nghệ chế tạo lasers , công nghệ làm bình điện- batteries cao cấp ( ? ) và sạch, công nghệ ráp và chế tạo vài bộ phận xe hơi ( xem hình về xe hơi lai dùng kim loại đất hiếm đính kèm ), công nghệ quốc phòng ( hỏa tiễn, radar , vệ tinh v.v… nay chỉ mới dùng ở la bô thử nghiệm ? ) , công nghệ lọc dầu lữa ( Dung Quất , Nghi Sơn )…. Và hy vọng hoàn tất được công nghệ hóa, cận đại hóa xứ sở năm 2020.( ? ). Cho nên Việt Nam nên hạn chế xuất khẩu kim loại đất hiếm thô. Tránh bẩy thòng lọng thắt cổ mình, xuất khẩu vật liệu thô rồi mua lại các sản phẩm tinh luyện sau đó. Việt Nam cần tìm thêm thị trường khác Nhật, vì rằng Nhật hiện có đến 300 000 tấn đất hiếm, tồn trữ trong các vật dụng điện tử không xài nữa . Nhật đang xây dựng những nhà máy tái sử dụng - recycling các vật dụng này với những kỷ thuật tân tiến trích kim loại đất hiếm chứa trong đó .
Một khía cạnh khác cần tìm ngay giải pháp thích nghi là các vấn đề môi sinh . Khai thác mỏ , tinh luyện ( lọc- refining ) , tái dụng ( recycling ) đất hiếm có nhiều hậu quả nghiêm trọng. Một hiểm nguy đặc biệt là các chất bùn vật thải - slurry tailings có phần phóng xạ - midly radioactive, thành quả việc chứa đựng thorium và uranium trong các quặng đất hiếm . Thêm vào đó, còn có các acid độc hại thiết yếu cho tiến trình tinh luyện . Xử lý không đàng hoàng những chất này, có thể gây ra nhiều tai họa môi sinh. Tháng 5 năm 2010, Trung Quốc tuyên bố một chiến dịch trừng phạt năng nề (đã kể trên) khai thác mỏ bất hợp pháp , hầu bảo vệ môi sinh và tài nguyên xứ sở. Chiến dịch chỉ mới tập trung ở miền Nam, nơi chỉ có mỏ đất hiếm nhỏ, ở nông thôn và hoạt động bất hợp pháp, đặc biệt giải tỏa ra các phế thải độc hại trên nguồn cung cấp nước uống ( còn hiện nay xuất khẩu đôi chút vật liệu thô đất hiếm Lai Châu , Lào Cai thì sao ?). Tuy nhiên, hoạt động chánh ở Baotou- Nội Mông, trong đó đa số là quặng đất hiếm được tinh luyện , thì đã khổ sở nhiều rồi về các tai hại môi sinh .
