15/08/2013

Thuật ngữ “đất hiếm – rare earths” thực chất là một diễn giải lầm lẫn, do các nguyên tố có trong hợp chất này không đặc biệt hiếm và đều là kim loại. Sự diễn tả thường chỉ đề cập đến 15 nguyên tố có trong dãy lantanit trong Bảng tuần hoàn hóa học và thêm hai nguyên tố là ytri (Y) và scanđi (Sc). Mặc dù hai nguyên tố này không cùng nằm trong nhóm tuần hoàn nhưng chúng cùng xuất hiện với các lantanit trong các khoáng sàng đất hiếm và có các tính chất có thể so sánh được.
Các nguyên tố đất hiếm được phân loại thành hai nhóm, “nặng” hoặc “nhẹ”, tùy thuộc vào mật độ các ion trong nguyên tử. Đất hiếm “nhẹ” bao gồm các nguyên tố từ nguyên tố lantan (La) (số 57 trong bảng tuần hoàn) đến nguyên tố ơropi (Eu) (số 63 trong bảng tuần hoàn), còn đất hiếm “nặng” bao gồm các nguyên tố từ gađolini (Gd) (64) đến luteti (Lu) (71) và ytri.
Nếu như vào những năm giữa thế kỷ 20, nguyên liệu đất hiếm chỉ được sử dụng giới hạn trong lĩnh vực quân sự, thì đến năm 1987, nó còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất kính, đồ gốm, các chất xúc tác trong công nghiệp lọc dầu và luyện kim. Vào thời điểm đó, chưa đến 5% sản lượng đất hiếm được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử để sản xuất ra nam châm có cường độ cao. Tới nay, khi ngành luyện kim phát triển, các sản phẩm hợp kim từ đất hiếm được sử dụng nhiều trong các ngành công nghệ cao như công nghệ thực phẩm, y tế, gốm sứ, máy tính, màn hình tivi màu, ô tô thân thiện với môi trường, nam châm, pin, xúc tác lọc hoá dầu, tên lửa, radar… . 
Theo các số liệu thống kê của Cơ quan Khảo sát Địa chất Anh – BGS (British Geological Survey), tổng tài nguyên đất hiếm trên toàn thế giới là 150 triệu tấn, trữ lượng là 99 triệu tấn, trong đó, Trung Quốc: 57,72%; Mỹ: 9,08%; Australia: 3,76%; Cộng đồng các quốc gia độc lập (CIS) 13,62%; Ấn Độ: 0,84%; Brazil: 0,05%; Malaysia: 0,02%; Các nước khác (bao gồm Indonesia, Kazakhstan, CHDCND Triều Tiên, Hàn Quốc, Kyrgyzstan, Mozambique và Việt Nam): 14,91%. Trong 10 năm qua,  sản lượng đất hiếm trên toàn thế giới tăng ổn định, sản lượng đất hiếm năm 2008 đạt 124.000 tấn, trong đó, Trung Quốc chiếm 97%, Ấn Độ 2,2%, Brazil 0,5% và Malaysia 0,3%.
  Trong hơn mười năm qua, Trung Quốc luôn nắm vai trò độc quyền trong sản xuất và xuất khẩu nguồn tài nguyên đất hiếm, cung cấp cho những khách hàng truyền thống như Mỹ, Nhật Bản và những đối tác tại Châu Âu. Hiện nay, Trung Quốc sở hữu hai nguồn đất hiếm chính, đó là, sản phẩm đồng hành được khai thác từ mỏ quặng sắt Bayan Obo thuộc khu Tự trị Nội Mông và khoáng sàng sét hấp thụ iôn cấp thấp tại các tỉnh phía nam Trung Quốc như Jiangxi, Quangdong, Hunan, Quangxi và Fujian. Về mặt thương mại, hai nguồn đất hiếm này bổ sung cho nhau, do sản phẩm đất hiếm của khu vực mỏ quặng Bayan Obo thuộc loại “nhẹ” còn nguồn sét lại chứa nhiều nguyên tố “nặng” hơn. Ưu điểm chung trong khai thác hai nguồn đất hiếm này là chi phí sản xuất thấp, tuy nhiên, trong thời gian gần đây, vấn đề về môi trường và xử lý chất thải trong khai thác đã làm giảm bớt những lợi thế này. Được phát hiện từ năm 1927, lúc đầu, mỏ Bayan Obo chỉ được xem như một khoáng sàng quặng sắt. Tuy nhiên, 9 năm sau nó được xem là khu vực có tiềm năng về đất hiếm. Theo các số liệu thăm dò, khu vực khoáng sàng này có trữ lượng 470 triệu tấn quặng sắt, 40 triệu tấn khoáng hóa có hàm lượng 3,5% – 4% đất hiếm, 1 triệu tấn Nb2O5 và 150 triệu tấn florua. Các thân quặng dạng tầng và dạng thấu kính nằm xen giữa các lớp đất đá đôlomit, đá vôi, đá phiến và thạch anh (đá quaczit).  
 Tại Mỹ, hai khu vực khai thác đất hiếm lớn nhất sẽ được tiến hành khai thác trở lại là Mountain Pass (bang California) và Pea Ridge (bang Missouri) nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước. 
 Theo công suất thiết kế, sau khi sản xuất ổn định, khu mỏ Mountain Pass do Tập đoàn Molycorp Minerals khai thác, sẽ đạt sản lượng 19.050 tấn oxit đất hiếm/năm, đồng thời sẽ hợp tác với các công ty khác trong việc sản xuất ra các sản phẩm nam châm tổng hợp neođim – sắt – bo có độ bền cao. Theo kết quả khảo sát, khu mỏ có trữ lượng tin cậy 40.000 tấn oxit đất hiếm với hàm lượng 9,38% và trên 962.000 tấn oxit có hàm lượng 8,2%. Như vậy, với sản lượng lên tới 40.000 tấn/năm, thì trữ lượng của mỏ vẫn còn đủ để khai thác trong gần 40 năm nữa.     
Khu mỏ quặng sắt Pea Ridge do Công ty tư nhân Wings Iron Ore khai thác từ năm 2001. Tuy nhiên, các thân quặng tại khu mỏ Pea Ridge cũng chứa đất hiếm, đều dưới dạng apatit (đá photphat) trong thân quặng chính và trong các ống quặng rời, hàm lượng cao. Quan trọng hơn nữa, Pea Ridgecó tỷ lệ đất hiếm nặng (samari, ơropi, gadolini, tecbi và ytri) cao hơn so với các nguồn đất hiếm khác, kể cả Mountain Pass, Bayan Obo và Mount Weld thuộc khu vực miền Tây Australia. Việc khai thác trở lại của khu mỏ này có thể được bắt đầu vào năm 2012 và khi sản xuất ổn định, mỏ có thể đạt sản lượng 42.000 tấn apatit/năm và 1.900 tấn oxit đất hiếm/năm.
  Tại khu vực miền Tây Australia, dự án khai thác mỏ đất hiếm Mount Weld của Tập đoàn Lynas được tiến hành khai thác thử nghiệm từ năm 2008. Theo đánh giá sơ bộ, khu mỏ này có tổng trữ lượng 17,59 triệu tấn oxit đất hiếm hàm lượng 8,1% (tương đương 7,9% lantanit), được chia làm hai khu vực khai thác, khu Trung tâm có trữ lượng 9,88 triệu tấn và khu Duncan có trữ lượng 7,62 triệu tấn. Tuy khu Duncan chỉ có hàm lượng 4,8% nhưng lại có tỷ lệ các kim loại đất hiếm nặng cao hơn.   
Tại miền Bắc Canada, theo các số liệu khảo sát, khu vực mỏ Nechalacho có trữ lượng 14,48 triệu tấn và 175, 5 triệu  tấn khoáng hóa lần lượt  có hàm lượng 1,82% và 1,43% oxit đất hiếm. Khoáng sàng đất hiếm Nechalacho còn có chứa các hợp chất khoáng hóa như tantali (Ta), niobi (Nb), gali (Ga) và ziriconi (Zr). Một nghiên cứu tiền khả thi đầu năm 2010 cho thấy, với sản lượng 10.000 tấn oxit đất hiếm/năm cùng các loại khoáng hóa kể trên, mỏ hầm lò Nechalacho có khả năng khai thác trong 18 năm.  
Ngoài mỏ Nechalacho nói trên, Tập đoàn Great Western Minerals của Canada còn đang tiến hành một số dự án thăm dò và khai thác đất hiếm và các khoáng hóa đồng hành như đồng, chì, ziriconi và ilmenit tại khu vực Bắc Mỹ và Nam Phi.
Việt Nam là nước có tiềm năng về đất hiếm, tổng tài nguyên dự báo đạt trên 10 triệu tấn và trữ lượng gần 1 triệu tấn. Kết quả khảo sát cho thấy, tại Việt Nam, đất hiếm có nhiều tại Bắc Nậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai), Yên Phú (Yên Bái)… Trong những năm qua, Việt Nam đã sử dụng đất hiếm trong sản xuất, chế tạo nam châm vĩnh cửu, thuỷ tinh, bột màu, chế tạo hợp kim gang, đèn catot trong máy vô tuyến truyền hình, vật liệu siêu dẫn…
Dù là tài nguyên quý, nhưng trong đất hiếm chứa nhiều nguyên tố độc hại, có tính phóng xạ. Vì thế, nếu khai thác không đúng quy trình kỹ thuật có thể gây ô nhiễm môi trường./.
  Nguyễn Trung (biên dịch)
                                                          T/c Coalage 12/2012