Nhưng khai thác đất hiếm cũng chứa đựng khá nhiều nguy cơ về môi trường.Một kiểu khai thác đất hiếm Đất hiếm và các kim loại đất hiếm là tập hợp của 17 nguyên tố hóa học thuộc Bảng tuần
Trang 1Do việc Trung Quốc giảm bớt xuất khẩu đất hiếm, nhiều quốc gia, đặc biệt là Nhật Bản, buộc phải tìm những nguồn cung cấp khác và đây là cơ hội để Việt Nam khai thác tài nguyên này Nhưng khai thác đất hiếm cũng chứa đựng khá nhiều nguy cơ về môi trường.
Một kiểu khai thác đất hiếm Đất hiếm và các kim loại đất hiếm là tập hợp của 17 nguyên
tố hóa học thuộc Bảng tuần hoàn Mendeleev, có tên gọi là scandi, yttri và 14 trong 15 của nhóm Lantan Trong đó, yttri xuất phát từ tên làng Yterby (Thụy Điển) - nơi quặng này được phát hiện đầu tiên, còn scandi là từ Bán đảo Scandinavia.
Đất hiếm được sử dụng trong việc chế tạo rất nhiều sản phẩm như micro, loa, tai nghe, các thiết bị âm nhạc, ổ cứng máy tính, trong cáp quang viễn thông, công nghệ màn hình LED, công nghệ in tiền, công nghệ bán dẫn, siêu dẫn…
Do các tính năng vật lý và hóa học đặc biệt, suốt bốn thập kỷ
qua, các nguyên liệu đất hiếm đã trở thành đối tượng nghiên cứu phát minh ra rất nhiều ứng dụng kỹ thuật từ macro đến micro và nano cho nhiều ngành công
nghiệp khác nhau: xúc tác hóa học trong ngành lọc dầu, kiểm
Trang 2tra ô nhiễm trong ngành xe hơi, gốm lót cho các động cơ phản lực, nam châm vĩnh cửu cho các ứng dụng từ tính… Có nhóm cho kỹ nghệ huỳnh quang, đặc biệt là cho các màn hình tinh thể lỏng Có nhóm cho kỹ thuật nam châm vĩnh cửu trong các thiết bị điện, điện tử, phương tiện nghe nhìn, các máy vi tính và các loại đĩa multi-gigabyte hiện nay Có nhóm
để sản xuất moment từ cực mạnh sử dụng trong kỹ thuật làm lạnh từ tính.
Trong tương lai, đất hiếm sẽ cần cho việc sản xuất các thùng chứa và ống dẫn hydrogen nhiên liệu, khi thế giới cạn kiệt dầu mỏ.
Khai thác đất hiếm ở Trung Quốc
Sở dĩ, Trung Quốc hiện nay trở thành nguồn cung ứng đến 97% đất hiếm cho thế giới vì nhiều nước khác nhận thấy rằng, khai thác khoáng sản này tốn kém, gây nhiều tác hại cho môi trường Từ những năm 1950, người ta đã khai thác monazit sa khoáng trên các bãi biển; nhưng khoáng vật phosphat đất hiếm này chứa nhiều thorium có tính phóng xạ, nên từ năm 1965 chuyển sang khai thác carbonat đất hiếm bastnasit tại các mạch đá vùng núi Pass, bang Colorado, Mỹ.
Về sau, một phần do các phí tổn khai thác đất hiếm quá cao
và phần khác do e ngại những tác hại đối với môi trường, các
Trang 3nước phương Tây (cụ thể là Mỹ) đã đình chỉ sản xuất đất hiếm
để dựa vào nguồn cung ứng dồi dào và giá rẻ đến từ Trung Quốc Sự ỷ lại đó đã tạo điều kiện cho Trung Quốc mặc nhiên độc quyền trong lĩnh vực đất hiếm Cho đến năm 2009, Trung
Quốc đã chiếm tới 97% lượng đất hiếm xuất khẩu trên toàn thế giới.
Tuy nhiên, trữ lượng đất hiếm Trung Quốc cũng chỉ chiếm 1/3 trữ lượng của thế giới Nhiều mỏ đất hiếm lớn đang được triển khai khai thác ở Australia, Canada và ở Mỹ Nhiều nước khác khác cũng có các mỏ đất hiếm có trữ lượng lớn như ở Nga, Ấn
Độ, Brazil hay Mông Cổ Ngày 3/1, tạp chí trực tuyến Money Morning của Mỹ đưa tin một công ty khai khoáng của nước này đã phát hiện mỏ đất hiếm được cho là lớn nhất thế giới Việt Nam cũng là một trong những quốc gia được đánh giá là
có trữ lượng đất hiếm cao Cho nên, một số nước như Nhật Bản đang quay sang Việt Nam để tìm nguồn cung ứng bổ sung.
Theo AFP, hai công ty của Nhật là Toyota Tsusho và Sojitz
đang hợp tác với Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) để chuẩn bị khai thác các mỏ đất hiếm Các dự
án của Sumitomo và Toyota Tsusho-Sojitz dự kiến khai thác ít nhất 7.000 tấn đất hiếm mỗi năm, tương đương với 20% nhu cầu của Nhật Bản Vốn đầu tư ban đầu dành cho hai dự án này vào khoảng 200 triệu USD.
Ở Việt Nam, những công trình khảo sát sơ bộ và tìm kiếm khóang sản cho biết, trữ lượng đất hiếm dự đoán khoảng 10 triệu tấn, gồm đầy đủ các nhóm trong 17 nguyên tố Việt Nam có cả hai dạng mỏ đất hiếm gồm các mạch đá kiểu Mountain Pass trong nền đá cổ ở Sơn La, Lai Châu, Yên Bái và trong các dải cát đen ven biển miền Trung Giá bán các kim loại đất hiếm khá cao Năm 2003, giá mỗi kg kim loại lanthanium là 25 USD và cerium là 30 USD Đất hiếm được chế biến thành sản phẩm hàng hoá có giá thương mại rất cao Năm 2008 Europium tinh khiết 99,99% giá khoảng 221.000 USD/kg, Terbium 145.000 USD/kg
Trang 4Việc khai thác đất hiếm ở Việt Nam không gây ra những vấn đề nhạy cảm như khai thác bauxite, nhất là việc khai
thác các mạch quặng trong nền đá cổ vì diện tích các mỏ khai thác sẽ không lớn như khai thác bauxite Hiện giờ, Việt Nam vẫn còn thiếu công nghệ chế biến hiện đại và cũng chưa
có đủ vốn đề đầu tư một cách quy mô, cho nên chỉ có thể hợp tác khai thác với các nước có công nghệ tiên tiến, để dần dần tiếp thu công nghệ cần thiết cho việc phát triển ngành công nghiệp đất hiếm.
Tuy nhiên, khai thác chế biến đất hiếm có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường lớn hơn nhiều so với việc khai thác các
khoáng sản khác như than đá, dầu mỏ vì chế biến đất hiếm phải dùng nhiều hóa chất ảnh hưởng đến môi trường Ngoài
ra, trong quặng đất hiếm có khoáng chất mang tính phóng xạ với cường độ cao hơn các loại khoáng sản khác Tức là khai thác, chế biến đất hiếm chứa đựng hai nguy cơ ô nhiễm: ô nhiễm của hóa chất và ô nhiễm phóng xạ từ đất hiếm Như
vậy, vấn đề đặt ra là phải bảo vệ sức khỏe của công nhân khai thác, sức khoẻ của người dân trong khu vực mỏ và hoàn nguyên môi trường sau khai thác.
Nước thải độc hại đổ ra Hoàng Hà
Ngay cả Trung Quốc nay cũng chuẩn bị ban hành những quy định mới để chống nạn ô nhiễm môi trường do khai thác đất
Trang 5hiếm Theo tờ China Daily, số ra vào đầu tháng Giêng, các công ty khai thác đất hiếm của Trung Quốc sẽ được lệnh là trong thời hạn 2-3 năm phải tuân thủ các chuẩn mực mới về ô nhiễm môi trường Cụ thể, theo những quy định sẽ được ban hành sau ngày Tết nguyên đán 3/2, nước thải được sử dụng trong khai thác đất hiếm không được chứa quá 15 mg azote ammoniacal/lít so với 25 mg như hiện nay Các chất phóng xạ
và phosphore cũng không được vượt quá những mức quy định.
và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Việc Trung Quốc hạn chế xuất khẩu đất hiếm thật ra cũng chính là nhằm tập trung các nhà sản xuất để kiểm soát tốt hơn các chất thải gây ô nhiễm Như vậy, những nhà sản xuất nhỏ gây nhiễm nhất sẽ phải đóng cửa Hàng trăm nhà máy nhỏ sản xuất đất hiếm ở thành phố Baotou, khu vực Nội Mông, Trung Quốc, cho tới nay vẫn đổ các chất thải này xuống Hoàng Hà một cách vô tội vạ, bởi vì chưa có những quy
Một báo cáo vào năm 2005 viết: “Tại Baotou, nơi gần 150 triệu người sống phụ thuộc vào nguồn cung cấp nước của Hoàng Hà, toàn bộ cá đều chết Nhiều người độ tuổi 30 làm việc gần các mỏ đất hiếm đã chết vì ung thư, rất có thể là do nhiễm phóng xạ”.
Trang 6Cập nhật: 26/01/2011
Khai thác đất hiếm đang là chủ đề “nóng” được báo giới quan tâm Tuy nhiên, không phải đến nay chuyện này mới được đề cập Nhiều chuyên gia cho rằng, rất quý, nhưng đất hiếm không dễ khai thác và tinh luyện.
Lời cảnh báo 500 năm trước Theo lời kể và các đống hồ sơ tài liệu đã thất lạcnhiều của UBND huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu, cách đây vài chục năm đã từng có các chuyên gia nước ngoài lên đây nghiên cứu Có lệnh bảo mật nên mọi người cũng chỉ biết có mỏ khoáng sản gì đấy Và họ bảo bà con không nên sống gần khu vực này Song do bà con không biết cái chất đó nguy hiểm đến đâu, nên vẫn dựng nhà sống cạnh suối Hơn nữa, quanh khu vực này có rất nhiều ruộng, nên việc bảo người dân chuyển đi nơi khác là không thể Trong báo cáo điều tra hiện trạng môi trường phóng xạ, khả năng ảnh hưởng
và biện pháp khắc phục trên một số mỏ phóng xạ có chứa phóng xạ ở Lai Châu năm 2004 của các tác giả Nguyễn Văn Tiến, Nguyễn Văn Tự và cộng
sự thuộc Liên đoàn địa chất xạ hiếm, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam
đã chỉ ra vùng không an toàn phóng xạ tại xã Nậm Xe với diện tích 15,6 km2, đặc biệt là tại bản Màu và Đồn biên phòng 277 Nghiên cứu trên đã chỉ ra hàm lượng urani, thozi trong đất và nước tại Nậm Xe cực kì cao, nước uốngnhiễm xạ vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Ông Tiến, chủ nhiệm công trìnhtrên cho biết, đây là một mỏ phóng xạ Có lẽ kỹ thuật hồi những năm 70
không cho phép các chuyên gia nước ngoài khai thác, nhưng rõ ràng việc khoan thăm dò có xảy ra và việc rò rỉ nguồn phóng xạ này là có Chúng tôi đã đưa ra khuyến cáo cho các cấp, ngành cần có quy hoạch cấp nước sinh hoạt cho người dân, không nên cấp đất canh tác và cho dân làm nhà trên các khu
mỏ và vùng lân cận Đối với người dân thì không nên trồng cây lương thực vàchăn thả gia súc tại khu vực đã khoanh vùng ô nhiễm Kết quả nghiên cứu được đưa ra cách đây đã 6-7 năm, nhưng đến nay người dân nơi đây vẫn chưa nhận được một khuyến cáo, giúp đỡ nào của các cơ quan chức năng Trong khi đó, thời gian vừa qua, 1 đoàn kỹ sư người Nhật đã 2 lần vào thăm
dò để khai thác Cách đây 5 thế kỷ, trong lần đi thực địa Nguyễn Trãi đã từng viết trong cuốn Dư địa chí về mảnh đất này, đại ý rằng: Đây là vùng đất hiếm Nước suối có thể đổi màu 5 lần/ngày, mắt nhìn thẳng không thể thấy Đá ở suối không mọc được rêu – Tuy nhiên về chuyện nước suối thay màu 5
lần/ngày, theo một số chuyên gia, bản chất nước là không màu sắc, nhưng tùy theo tác động của phóng xạ vào hạt ánh sáng mà quang phổ (xuất hiện
Trang 7khi nhìn nghiêng mặt nước lúc ánh sáng mặt trời chiếu vào – như cầu vồng)
có thể thay đổi độ đậm nhạt khác nhau Khó nhất là công nghệ Về công nghệ khai thác đất hiếm, TS Nguyễn Thành Sơn, chuyên gia về mỏ và địa chất, chorằng, khai thác tài nguyên này khó hơn bô-xít rất nhiều Đất hiếm cũng như bô-xít, chứa rất nhiều các ô-xít kim loại, nhưng kim loại ở đây hiếm hơn rất nhiều Nếu đưa ra một phép so sánh với bô-xít, thì công nghệ để phân tách kim loại trong đất hiếm khó hơn hàng chục lần Còn theo GS Lê Như Hùng, Trường ĐH Mỏ địa chất, đất hiếm có hai mặt: Nguyên tố chứa trong nó rất quý, nhưng cũng là cái dở, đó là tất cả 17 nguyên tố trong tài nguyên này thường đi cùng nhau, nếu mà khai thác xong, luyện hoặc tuyển ra, phải được
cả 17 nguyên tố này, chứ lấy được nguyên tố này, lại bỏ nguyên tố kia, thì cũng vừa lãng phí, lại vừa không mang lại hiệu quả tốt nhất của những
nguyên tố còn lại Hai nữa là tính chất hóa học của các nguyên tố trong đất hiếm lại gần giống nhau Nếu không luyện cẩn thận, kim loại hiếm trong đất
có thể bay hơi theo ô-xy, nên chỉ có các nước tiên tiến như Mỹ, Nhật mới có
đủ khả năng để luyện tuyển lấy các loại nguyên tố hiếm này trong đất hiếm
“Như vậy, tôi cho rằng, về công nghệ hiện nay, Việt Nam chưa thể lấy được các nguyên tố này, cho nên việc xuất thô là đương nhiên”, GS Hùng nhận định Mức cầu của thế giới về đất hiếm tăng 10% mỗi năm, hiện nay lên đến 120.000 tấn so với 40.000 tấn vào năm 2000 Trong một nghiên cứu cho Bộ Quốc phòng Mỹ, bà Cindy Hurst, Viện Phân tích an ninh toàn cầu (IAGS) nhận định: Nếu không có các đất hiếm, phần lớn các công nghệ hiện đại sẽ hoàn toàn khác đi và rất nhiều chức năng có lẽ sẽ không thực hiện được Ví
dụ chúng ta không thể thu nhỏ kích cỡ của điện thoại hay máy tính xách tay Nói chung, càng được cách tân (tức càng bền, nhẹ, nhỏ và càng thích hợp với sinh thái), máy móc càng cần đến các đất hiếm Về vấn đề môi trường trong quá trình khai thác, theo TS Sơn, khai thác đất hiếm sẽ không “nguy hiểm” cho môi trường như bô-xít, bởi vì trữ lượng đất hiếm không lớn Một ví
dụ đơn giản như Trung Quốc, họ là nước khai thác nhiều nhất thế giới, nhưngsản lượng trung bình mỗi năm cũng chỉ hơn 100 nghìn tấn Ở Việt Nam, vùngtrên Tây Bắc có đặc thù là vùng núi, dân cư thưa thớt nên mức độ ảnh hưởngkhông nguy hại như bô-xít “Tất nhiên là khi đã nói đến khai thác mỏ thì tất cả,không ít thì nhiều, đều có hại cho môi trường đất, nước, tài nguyên thực vật Tuy nhiên, cũng phải nói rằng, việc thăm dò, khai thác không hề đơn giản, vì vùng núi non như vậy, việc đưa máy móc lên cũng khó Ngay như đồng bằng,việc khoan thăm dò trữ lượng than ở bể than sông Hồng cũng đã mất tới
Trang 8hàng triệu đồng một mũi khoan”, TS Sơn cho hay Đất hiếm, thật ra không hiếm, nhưng sở dĩ chúng “hiếm” vì công nghệ khai thác và xử lý thường đắt, thậm chí nguy hiểm bởi yếu tố rủi ro cao đối với khả năng gây tổn hại môi trường (quặng đất hiếm thường xuất hiện gần trầm tích các chất phóng xạ chẳng hạn thorium hoặc uranium) Do vậy, phương Tây lâu nay “nhường sân”khai thác đất hiếm cho Trung Quốc Phí nhân công thấp và luật môi trường thuộc hàng lỏng lẻo nhất thế giới là “ưu thế” số một của công nghiệp khai thácđất hiếm Trung Quốc mà không đối thủ nào địch lại.
Tóm tắt: Đất hiếm ở Việt Nam được phát hiện từ những năm 1956 và được đầu tư tìm kiếm, đánh giá, thăm dò từ năm 1957 đến nay Các kết quả điều tra, đánh giá đã chỉ raViệt Nam là nước có tiềm năng lớn về đất hiếm Các mỏ đất hiếm ở Việt Nam có quy
mô từ trung bình đến lớn, chủ yếu là đất hiếm nhóm nhẹ (nhóm lantan - ceri), có nguồn gốc nhiệt dịch và tập trung ở vùng Tây Bắc Việt Nam Các kết quả nghiên cứu gần đây đã phát hiện được các biểu hiện kiểu mỏ đất hiếm hấp thụ ion ở khu vực Lào Cai Hiện nay nhu cầu sử dụng đất hiếm ngày càng tăng, đặc biệt hiện nay Trung Quốc (cung cấp đất hiếm cho thị trường thế giới khoảng 95%) bắt đầu thực hiện chínhsách dự trữ tài nguyên khoáng sản thì thị trường đất hiếm thế giới trở nên sôi động Công tác điều tra, đánh giá và thăm dò đất hiếm cũng như nghiên cứu chính sách đầu
tư khai thác, chế biến, xuất khẩu đất hiếm hiện nay cần được quan tâm
1 Khái quát chung về đất hiếm
1.1 Khái quát về đất hiếm
Đất hiếm là nhóm gồm 15 nguyên tố giống nhau về mặt hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev và được gọi chung là lantan, gồm các nguyên tố có số thứ tự từ
57 (lantan) đến số thứ tự 71 (lutexi) Thông thường ytri (số thứ tự 39) và scandi (số thứ tự 21) cũng được xếp vào nhóm đất hiếm vì trong tự nhiên nó luôn đi cùng các nguyên tố này
Trong công nghệ tuyển khoáng, các nguyên tố đất hiếm được phân thành hai nhóm: nhóm nhẹ và nhóm nặng hay còn gọi là nhóm lantan-ceri và nhóm ytri Trong một số trường hợp, đặc biệt là kỹ thuật tách triết, các nguyên tố đất hiếm được chia ra ba nhóm: nhóm nhẹ, nhóm trung gian và nhóm nặng (xem bảng 1)
Bảng 1 Phân nhóm các nguyên tố đất hiếm
Nhóm nhẹ (nhóm lantan ceri) Nhóm nặng (nhóm ytri)
Thực tế các nguyên tố hiếm này không hiếm trên trái đất, như hàm lượng trung bình của ceri (Ce=60ppm) cao hơn hàm lượng trung bình của đồng (Cu=50ppm), ngay cả như lutexi (có hàm lượng trung bình trên trái đất ít nhất trong nhóm đất hiếm) cũng cóhàm lượng trung bình cao hơn antimon (Sb), bismut (Bi), cacdimi (Cd) và thali (Tl)
Trang 9Hình 1 Sự phân bố của các nguyên tố trong vỏ trái đất(theo Cục Khảo sát Địa chất Liên bang Mỹ - USGS)
1.2 Lĩnh vực sử dụng
Các sản phẩm của đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y học,… Những lĩnh vực sử dụng chính của các nguyên tố đất hiếm và hỗn hợp gồm:
- Lantan (La) dùng trong men gốm và thuỷ tinh quang học
- Ceri (Ce) là thành phần chủ yếu của mischemetal dùng trong ngành công nghiệp sản xuất thép Ceri làm tăng độ bền, tăng tính mềm dẻo của hợp kim nhôm và tăng tính chịu nhiệt của hợp kim magne Các hợp kim của ceri làm lớp chống phát xạ trên bề mặt catôt của đền chân không, làm chất xúc tác trong quá trình lọc dầu, tụ điện gốm
và vật liệu chịu nhiệt của động cơ phản lực
- Prazeodim (Pr) là một thành phần của men gốm, của tụ điện và nam châm vĩnh cửu Hỗn hợp của Pr với Nd gọi là dydim được sử dụng làm kính bảo hộ cho công nghiệp sản xuất thủy tinh
- Europi (Eu) sử dụng trong đèn màu catôt Oxit của Eu làm chất phát quang màu đổ cho vô tuyến truyền hình màu, là thành phần cơ bản của các thanh điều khiển lò phản ứng hạt nhân
- Thuli (Tm) khi bị chiếu xạ, sẽ tạo ra một đồng vị phát ra tia X được sử dụng trong các máy X quang di động
- Ytri (Y) sử dụng làm chất khử oxit trong thép không rỉ, trong các hợp kim đặc biệt, làm động cơ máy bay, trong bình acquy tái nạp Động vị của Y sử dụng trong thuốc giảm đau
Các nguyên tố đất hiếm khác: samari (Sm) được sử dụng chủ yếu để chế tạo các nam châm vĩnh cửu và laze thủy tinh Gadolini (Gd) là thành phần chủ yếu chế tạo laze rắn
và các vi mạch trong bộ nhớ của máy tính Terbi (Tb) sử dụng trong ống catôt và trong các bộ nhớ quang từ của máy vi tính Dyspozi (Dy) sử dụng trong nam châm vĩnh cửu và thanh điều khiển lò phản ứng hạt nhân Homi (Ho) sử dụng trong các phản ứng hạt nhân Erbi (Er) dùng chế tạo men hồng trên gốm
Trang 10Ở Việt Nam, các cơ quan nghiên cứu về đất hiếm đã xây dựng được hệ thống các phòng thí nghiệm, một số pilot và cơ sở sản xuất với nhiều chủng loại khác nhau, nhưng nhìn chung trang thiết bị và công nghệ còn nhiều hạn chế.
1.3 Địa hoá các nguyên tố đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm (REE) là một họ đặc biệt các nguyên tố trong tự nhiên Trong bất kỳ thể địa chất nào, phát hiện một nguyên tố đất hiếm sẽ chỉ thị sự tồn tại của tất
cả các nguyên tố đất hiếm khác Tuy nhiên, các loại vật chất tự nhiên khác nhau có tổng lượng các nguyên tố đất hiếm khác nhau, do đó tỷ lệ các nguyên tố riêng lẻ cũng
ít nhiều khác nhau Đặc điểm phân bố của các nguyên tố đất hiếm trong hệ mặt trời, trên mặt trăng, các thiên thạch và trái đất, trong các loại đá magma và trầm tích có thể được khái quát như dưới đây:
- Phân bố các nguyên tố đất hiếm trong hệ mặt trời, các thiên thạch, các đá lấy từ mặt trăng và trái đất
Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm trong các đá thiên thạch khác nhau có độ biến thiên lớn, nhưng không thấy sự khác nhau về mô hình phân bố các nguyên tố đất hiếmtrong các đá thiên thạch khác nhau Theo Schmitt (1963, 1964), Zong Puhe (1980), Masuda (1973), Taylor (1982), Li Tong (1976) hàm lượng các nguyên tố đất hiếm củatrái đất rất gần các nguyên tố đất hiếm của chondrite Vì lý do đó, trong nghiên cứu địa hóa các nguyên tố đất hiếm, hàm lượng các nguyên tố đất hiếm trong chondrite thường được thừa nhận là đại diện cho hàm lượng các nguyên tố đất hiếm trong vật chất nguyên sinh của trái đất, có ý nghĩa là các giá trị hàm lượng các nguyên tố đất hiếm được chuẩn hóa Các đường cong được xây dựng trên cơ sở đó được gọi là mô hình phân bố các nguyên tố đất hiếm được chuẩn hóa theo chondrite
- Phân bố các nguyên tố đất hiếm trong các đá khác nhau
+ Trong các đá bazan: đặc điểm phân bố các nguyên tố đất hiếm trong các kiểu bazan:kiểu tholeit lục địa, bazan dãy núi giữa đại dương
+ Trong các đá granitoit: các đá granitoit được đặc trưng bằng các mô hình phân bố các nguyên tố đất hiếm rất phức tạp Mỗi loại đá granitoit khác nhau có mô hình phân
bố các nguyên tố đất hiếm đặc trưng khác nhau
+ Trong các đá biến chất: hàm lượng tổng các nguyên tố đất hiếm trong các đá siêu bazơ thay đổi trong phạm vi rộng, trung bình tăng từ 2 - 20 lần so với chondrite, ngoạitrừ komatit có hàm lượng các đất hiếm tương đối thấp
+ Phân bố các nguyên tố đất hiếm trong các đá trầm tích: vì phân bố các nguyên
tố đất hiếm trong các đá trầm tích có sự liên hệ gần gũi với hàm lượng các nguyên tố đất hiếm trong vỏ trái đất nên từ lâu, các nhà địa hóa đã chú ý đến việc nghiên cứu cácđặc trưng phân bố các nguyên tố đất hiếm trong các đá trầm tích Vì có sự khác nhau
về thành phần hóa học và cơ chế thành tạo, các đá trầm tích cũng có sự khác nhau về thành phần và hàm lượng các nguyên tố đất hiếm Điều này chỉ riêng đối với các đá cacbonat nguồn gốc sinh vật
1.4 Khoáng vật và các loại hình mỏ đất hiếm
1.4.1 Các khoáng vật đất hiếm
Trang 11Hiện nay đã biết khoảng 250 khoáng vật chứa đất hiếm, trong đó có trên 60 khoáng vật chứa từ 5 ÷ 8% đất hiếm trở lên và chúng được chia thành hai nhóm:
- Nhóm thứ nhất: gồm các khoáng vật chứa ít đất hiếm, có thể thu hồi như một sản phẩm đi kèm trong quá trình khai thác và tuyển quặng
- Nhóm thứ hai: gồm các khoáng vật giàu đất hiếm có thể sử dụng trực tiếp như sản phẩm hỗn hợp đất hiếm
Theo thành phần hoá học, các khoáng vật đất hiếm được chia thành 9 nhóm:
1 Fluorur: yttofluorit, gagarunit và fluoserit;
2 Carbonat và fluocarbonat: bastnezit, parizit, ancylit, hoanghit;
3 Phosphat: monazit, xenotim;
4 Silicat: gadolinit, britholit, thortveibit;
5 Oxyt: ferguxonit, esinit, euxenit ;
6 Arsenat: checrolit; 7 Borat: braitschit;
8 Sulfat: chukhrolit; 9 Vanadat: vakefieldit
Trong 9 nhóm trên, 5 nhóm đầu là quan trọng nhất, đặc biệt là nhóm fluocarbonat, phosphat và oxyt Trong đó, các khoáng vật bastnezit, monazit, xenotim và gadolinit luôn được xem là những khoáng vật quan trọng
1.4.2 Các kiểu mỏ công nghiệp
Đất hiếm có thể tạo thành mỏ công nghiệp độc lập hoặc là các nguyên tố đi cùng với nhiều loại hình nguồn gốc khác nhau Trên thế giới đang có 2 ý kiến về phân chia kiểu
mỏ công nghiệp hiện đang được sử dụng:
- Theo Greta J Orris1 and Richard I Grauch năm 2002 [10] có thể chia ra làm 17 kiểu
mỏ đất hiếm như sau:
1 Kiểu cacbonatit;
2 Kiểu mỏ liên quan đến phức hệ xâm nhập kiềm;
3 Kiểu cacbonatit được làm giàu;
4 Kiểu mỏ hấp thụ ion;
5 Kiểu phosphorit;
6 Kiểu mỏ fluorit;
7 Kiểu oxyt sắt nhiệt dịch; 8 Kiểu mỏ liên quan đến đá phun trào;
9 Kiểu mỏ liên quan đến đá biến chất; 10 Kiểu mỏ sa khoáng bờ biển;
11 Kiểu mỏ sa khoáng trầm tích bồi tụ; 12 Kiểu mỏ sa khoáng không rõ nguồn gốc;
13 Kiểu mỏ sa khoáng cổ; 14 Kiểu bauxit hoặc laterit chính;
15 Kiểu mỏ chì; 16 Kiểu mỏ urani;
17 Các kiểu khác: Hỗn hợp và không xác định
Trong các loại hình mỏ nêu trên, quan trọng nhất là các loại hình 1, 2, 3, 4, 5, 6 chúng chiếm trữ lượng khai thác có hiệu quả và sản lượng khai thác chủ yếu trên thế giới hiện nay
- Theo phân loại của Stephen B Castor và James B Hedrick [10], có thể chia các mỏ đất hiếm thành các kiểu mỏ:
Trang 121 Mỏ sắt - đất hiếm; 2 Mỏ đất hiếm carbonatit;
3 Mỏ đất hiếm laterit; 4 Mỏ đất hiếm nguồn gốc sa khoáng;
5 Mỏ đất hiếm nhóm nặng trong đá magma siêu kiềm;
6 Mỏ đất hiếm dạng mạch; 7 Các mỏ đất hiếm dạng khác
Trong các hình mỏ trên quan trọng nhất là các loại hình mỏ: 1, 2, 3, 4, 6 chúng có trữ lượng khai thác hiệu quả và sản lượng khai thác từ các loại mỏ này chiếm chủ yếu trên thế giới hiện nay
1.5 Nguồn gốc thành tạo quặng đất hiếm
Sự tập trung và phân bố các quặng đất hiếm phụ thuộc vào nhiều yếu tố liên quan đến quá trình thạch hoá, sự làm giàu và biển đổi trong các hoạt động magma, nhiệt dịch, các pha tạo khoáng, oxi hoá-khử, quá trình phong hoá …
Sự làm giàu LREE (đất hiếm nhóm nhẹ) trong đá magma được cho là có sự tách ra khỏi nguồn ban đầu và đi vào các khoáng vật granat và pyroxen trong quá trình nóng chảy từng phần của vật chất hoặc trong quá trình phân dị kết tinh
Hầu hết các mỏ và điểm mỏ đất hiếm liên quan đến các đá magma kiềm và carbonatit (mỏ Mountain Pass, Mountain Weld, Araxa, Pea Ridge, Lovozero…) Một số nhà nghiên cứu cho rằng mỏ sắt-đất hiếm Bayan Obo (Trung Quốc) có nguồn gốc
carbonatit; một số khác lại cho rằng nó có nguồn gốc nhiệt dịch…
1.6 Tài nguyên đất hiếm trên thế giới
Năm 2010, Cục Địa chất Mỹ (USGS) nhận định tổng trữ lượng oxit đất hiếm hiện có trên toàn cầu lên tới 99 triệu tấn, trong đó Trung Quốc có 36 triệu tấn và Mỹ có 13 triệu tấn (Bảng 2)
Bảng 2 Sản lượng khai thác và trữ lượng (tấn REO, số liệu năm 2009)
Quốc gia Sản lượng khai thác Trữ lượng
1.7 Nhu cầu và thị trường quặng đất hiếm
Năm 1794: Sản xuất thương mại đất hiếm đầu tiên tại Áo
Năm 1953: Nhu cầu đất hiếm khoảng 1.000 tấn (tương đương 25.000.000 USD)
Năm 1965: Mỏ khai thác mỏ đất hiếm độc lập đầu tiên là mỏ Mountain Pass (Mỹ)Năm 2003: Nhu cầu đất hiếm khoảng 85.000 tấn (tương đương 500.000.000 USD)Năm 2008: Nhu cầu đất hiếm khoảng 124.000 tấn (tương đương 1,25 tỷ USD)
Trang 13Năm 2015: Dự kiến nhu cầu đất hiếm trên toàn thế giới khoảng 200.000 tấn (tương đương 2,0 ÷ 3,0 tỷ USD).
Dự báo nhu cầu thị trường đất hiếm đến năm 2015 (sai số ± 15%) thể hiện ở hình 2.Hiện nay, Trung Quốc sản xuất hơn 95% các nguyên tố đất hiếm trên thế giới, một số nước đang phát triển như Canada, Mỹ và Australia Trong thời gian tới theo dự báo của trang http://metal-pages.com thì nhu cầu cung và cầu sẽ được cân đối Tuy nhiên, các nguyên tố đất hiếm nhóm nhóm nhẹ (LREE) được dự báo là cung vượt quá cầu, trong khi các nguyên tố đất hiếm nhóm nặng (HREE) sẽ ngày càng tăng Do vậy, lượng cung sẽ không đủ lượng cầu Lượng sản xuất đất hiếm trên thế giới từ năm
1985 đến năm 2009 được thể hiện ở hình 3
Các nước tiêu thụ đất hiếm lớn nhất là Mỹ (26,95%), Nhật Bản (22,69%), Trung Quốc(21,27%) Các nước xuất khẩu các sản phẩm đất hiếm lớn nhất là Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Thái Lan Các nước nhập khẩu các sản phẩm đất hiếm lớn nhất là Nhật Bản, Pháp, Đức, Anh, Australia
Hình 2 Dự báo nhu cầu thị trường đất hiếm của thế giới đến năm 2015 theo IMCOA
Trang 14Hình 3 Sản lượng đất hiếm sản xuất từ năm 1985 - 2009Theo thống kê giá của USGS giá đất hiếm trên thế giới có sự biến động theo từng giai đoạn và nhu cầu sử dụng Từ năm 1970 đến năm 1988 do nhu cầu sử dụng đất hiếm chưa cao và chỉ áp dụng trong một số lĩnh vực nhất định, do vậy giá đất hiếm có sự thay đổi theo từng năm Từ năm 1988 đến năm 1993 giá đất hiếm tăng mạnh từ
2.050USD/tấn tăng đỉnh điểm trên 10.000USD/tấn, sau đó từ năm 1993 đến năm 2006giá đất hiếm nhìn chung giảm dần và thấp nhất là năm 2006, giá đất hiếm sấp xỉ 4.000USD/tấn Tuy nhiên sau đó giá đất hiếm tăng mạnh mẽ vào năm 2010 giá đất hiếm vượt ngưỡng 12.000USD/tấn (hình 4)
Trang 15Hình 4 Biểu đồ thống kê giá đất hiếm từ năm 1970 đến năm 2010
Theo dự báo của trang http://metal-pages.com từ nay đến năm 2014 tốc độ tăng
trưởng của các ngành nghề công nghiệp phổ thông tăng mạnh dẫn đến việc sử dụng các nguyên tố đất hiếm cũng tăng lên với mức độ tăng trưởng trung bình từ 12,5% đếntrên 122,9% tùy theo lĩnh vực công nghiệp như máy tính, xe máy điện, điện thoại, tua bin gió…
2 Khoáng sản đất hiếm ở Việt Nam
2.1 Đặc điểm phân bố
Các kết quả nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò đã phát hiện và ghi nhận nhiều mỏ, điểm quặng đất hiếm trên lãnh thổ Việt Nam (hình 5)
- Các mỏ đất hiếm gốc và vỏ phong hoá phân bố ở Tây Bắc gồm Nậm Xe, Nam Nậm
Xe, Đông Pao (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai), Yên Phú (Yên Bái)
- Đất hiếm trong sa khoáng chủ yếu ở dạng monazit, xenotim là loại phosphat đất hiếm, ít hơn là silicat đất hiếm (orthit) Trong sa khoáng ven biển, monazit, xenotim được tập trung cùng với ilmenit với các mức hàm lượng khác nhau, phân bố ven bờ biển từ Quảng Ninh đến Vũng Tàu Sa khoáng monazit trong lục địa thường phân bố
ở các thềm sông, suối điển hình là các mỏ monazit ở vùng Bắc Bù Khạng (Nghệ An) như ở các điểm monazit Pom Lâu - Bản Tằm, Châu Bình… Monazit trong sa khoáng ven biển được coi là sản phẩm đi kèm và được thu hồi trong quá trình khai thác
ilmenit
Trang 16Ngoài các kiểu mỏ đất hiếm nêu trên, ở vùng Tây Bắc Việt Nam còn gặp nhiều điểm quặng, biểu hiện khoáng hoá đất hiếm trong các đới mạch đồng - molipden nhiệt dịch,mạch thạch anh - xạ - hiếm nằm trong các đá biến chất cổ, trong đá vôi; các thể
migmatit chứa khoáng hoá urani, thori và đất hiếm ở Sin Chải, Thèn Sin (Lai Châu); Làng Phát, Làng Nhẻo (Yên Bái);… nhưng chưa được đánh giá
2.2 Các kiểu mỏ công nghiệp
* Theo nguồn gốc có thể chia các mỏ, điểm quặng đất hiếm trên lãnh thổ Việt Nam thành ba loại hình mỏ như sau:
- Mỏ nhiệt dịch: phân bố ở Tây Bắc gồm các mỏ lớn, có giá trị như Bắc Nậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao, Mường Hum, Yên Phú và hàng loạt các biểu hiện khoáng hoá đất hiếm trong vùng Thân quặng có dạng mạch, thấu kính, ổ, đới xuyên cắt vào các đá có thành phần khác nhau: đá vôi, đá phun trào bazơ, đá syenit, đá phiến Hàm lượng tổng oxyt đất hiếm trong các mỏ thuộc loại cao từ 1% đến trên 36%
- Mỏ sa khoáng: đã phát hiện 2 kiểu sa khoáng chứa đất hiếm gồm:
+ Sa khoáng lục địa: ở vùng Bắc Bù Khạng (Mỏ monazit Pom Lâu, Châu Bình và BảnGió), tại các mỏ, điểm quặng này đất hiếm dưới dạng khoáng vật monazit, xenotim đi cùng ilmenit, zircon Quặng nằm trong các trầm tích thềm sông bậc I và II Nguồn cung cấp các khoáng vật chứa đất hiếm chủ yếu từ khối granit Bù Khạng Hàm lượng monazit 0,15 ÷ 4,8kg/m3, điều kiện khai thác, tuyển đơn giản nên cần được quan tâm thăm dò và khai thác khi có nhu cầu
Hình 5 Sơ đồ phân bố các mỏ đất hiếm ở Việt Nam
Trang 17+ Sa khoáng ven biển: ven biển Việt Nam có nhiều mỏ và điểm quặng sa khoáng ilmenit có chứa các khoáng vật đất hiếm (monazit, xenotim) với hàm lượng từ 0,45 ÷ 4,8kg/m3 như mỏ Kỳ Khang, Kỳ Ninh, Cẩm Hòa , Cẩm Nhượng (Hà Tĩnh), Kẻ Sung (Thừa Thiên Huế), Cát Khánh (Bình Định), Hàm Tân (Bình Thuận)… Tuy nhiên, monazit, xenotim trong các mỏ titan sa khoáng chưa được đánh giá đầy đủ.
- Kiểu mỏ hấp thụ ion: kiểu mỏ này do Tổng công ty Dầu khí và kim loại Quốc gia Nhật Bản (JOGMEC) phát hiện trong quá trình điều tra cơ bản địa chất theo biên bản ghi nhớ giữa Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam với Tổng công ty Dầu khí và Kim loại Quốc gia Nhật Bản (JOGMEC) ngày 25 tháng 10 năm 2007 về đề án “Điều tra cơ bản địa chất đối với các nguyên tố đất hiếm đi kèm với khoáng hóa Vàng - đồng
- oxit sắt tại các tỉnh Lào Cai, Yên Bái và Lai Châu" tại khu vực huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai với hàm lượng trung bình tổng đất hiếm khoảng 0,0443 ÷ 0,3233% tREO
Đất hiếm khu vực huyện Bảo Thắng được phát hiện chủ yếu khu vực của đá gneis milonit hóa hoặc đá gneis bị cà nát hay đá phiến giàu felspat và đá laterit và đá felspat
bị kaolin hóa Trên cơ sở đó mỏ đất hiếm hấp thụ ion được hình thành ở khu vực này.Đất hiếm ở khu vực này không có sự tương quan hàm lượng giữa các nguyên tố phóng xạ (urani, thori) với đất hiếm Kết quả nghiên cứu địa hóa ở khu vực này cho thấy đường địa hóa của urani, thori và đất hiếm là không trùng nhau
Kết quả khảo sát cho thấy, đất hiếm hấp thụ ion tồn tại ở hệ tầng Sinh Quyền, theo bản đồ địa chất 1:200.000, hệ tầng Sinh Quyền phân bố dọc sông Hồng từ Lào Cai sang đến Trung Quốc Do đó, kiểu mỏ này cần được quan tâm đánh giá thăm dò để khai thác khi có nhu cầu do điều kiện khai thác, tách tuyển quặng đơn giản
* Theo thành phần nguyên tố quặng đất hiếm trên lãnh thổ Việt Nam có thể chia làm hai loại:
- Đất hiếm nhóm nhẹ: gồm các mỏ Nam Nậm Xe, Bắc Nậm Xe, Đông Pao và quặng
sa khoáng Trong đó, khoáng vật đất hiếm chủ yếu là bastnezit (Nậm Xe, Đông Pao, Mường Hum) và monazit (Bắc Bù Khạng, sa khoáng ven biển)
- Đất hiếm nhóm nặng: điển hình là mỏ Yên Phú Trong mỏ, hàm lượng tổng oxyt đất hiếm không cao (trung bình 1,12%) nhưng tỷ lệ hàm lượng oxyt đất hiếm nhóm nặng khá cao chiếm 21,0 ÷ 43,5% tổng oxyt đất hiếm Ngoài mỏ Yên Phú, mỏ đất hiếm Mường Hum cũng có tỷ lệ hàm lượng oxyt đất hiếm nhóm nặng so với tổng hàm lượng oxyt đất hiếm tương đối cao (21,16 ÷ 36,43%)
2.3 Trữ lượng và tài nguyên
Trữ lượng và tài nguyên đất hiếm ở các mỏ đã được tìm kiếm, đánh giá và thăm dò được thống kê ở bảng 4, 5
Bảng 4 Tổng hợp trữ lượng và tài nguyên đất hiếm ở Việt Nam
Trang 18Hàm lượngtrung bình
Trữ lượng-Tài nguyên (tấn)
Ghichú
2,54÷6,75
%
TR2O3
460.856
1.697.524
2.552.852
4.711.232
Thămdònăm2011
Quặngphong hóa:
5.962.799
7.707.461
Đangthămdò
0,5÷36%
TR2O3 5.680 193.488 740.891 3.150.000 4.090.059
Đangthămdò
it, cordinit,
1,0÷3,18%
TR2O3
45.976 83.231 129.207
Trang 19Hàm lượngtrung bình
Trữ lượng-Tài nguyên (tấn) Ghi
0,15÷4,8kg/m3Monazit
0,15 ÷ 4,8kg/
0,15 ÷ 4,8kg/
m3Monazit
710 2.039 2.749
Qua bảng 4 cho thấy:
- Tổng trữ lượng và tài nguyên đất hiếm trong các mỏ gốc và phong hóa ở Việt Nam đạt khoảng 16,7 triệu tấn tổng oxyt đất hiếm, tập trung chủ yếu ở tỉnh Lai Châu Các
mỏ đất hiếm gốc và phong hóa ở Việt Nam đều thuộc loại quy mô lớn, trong đó mỏ đất hiếm lớn nhất là Bắc Nậm Xe
- Tổng trữ lượng và tài nguyên monazit khoảng 7.000 tấn Khối lượng tài nguyên không lớn nhưng phân bố tập trung, điều kiện khai thác, tuyển đơn giản nên cần được quan tâm thăm dò và khai thác khi có nhu cầu
Kết luận: Việt Nam có tài nguyên đất hiếm lớn, các mỏ đất hiếm chủ yếu thuộc nhóm nhẹ phân bố tập trung ở vùng Tây Bắc, hàm lượng oxyt đất hiếm trong các mỏ hầu hếtthuộc loại trung bình và cao (Nậm Xe, Đông Pao), cơ sở giao thông, điều kiện khai thác tương đối thuận lợi Vì vậy, nhà nước cần có chính sách đầu tư thăm dò, khai thác nguồn tài nguyên khoáng sản này phục vụ phát triển kinh tế khu vực và đất nước.Cùng với công tác thăm dò và khai thác các mỏ đất hiếm đã biết như Đông Pao, Nậm
Xe, Yên Phú… cần tiếp tục đầu tư để phát hiện, đánh giá loại hình đất hiếm mới (kiểuhấp thụ ion) nhằm gia tăng nguồn tài nguyên, phục vụ phát triển kinh tế lâu dài
Công tác đánh giá, thăm dò sa khoáng ven biển cần chú trọng đánh giá tài nguyên monazit một cách đầy đủ Monazit trong sa khoáng ven biển có hàm lượng không cao nhưng điều kiện khai thác, thu hồi dễ nên cần chú ý thu hồi kết hợp trong quá trình khai thác quặng sa khoáng ven biển nhằm sử dụng triệt để tài nguyên và bảo vệ môi trường
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 20[1] Nguyễn Ngọc Anh, Phạm Vũ Đương và nnk, 1972 Báo cáo kết quả công tác tìm kiếm lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1:10 000 và đánh giá 5 thân quặng ở vùng mỏ đất hiếm
- fluorit - barit Đông Pao - Lai Châu Lưu trữ Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm
[2] Nguyễn Ngọc Anh, 1983 Báo cáo thăm dò mỏ đất hiếm - phóng xạ Bắc Nậm Xe
- Lai Châu Lưu trữ Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm
[3] Nguyễn Đắc Đồng và nnk,1992 Báo cáo kết quả công tác tìm kiếm và tìm kiếm đánh giá quặng đất hiếm - fluorit - barit Đông Pao - Phong Thổ - Lai Châu Lưu trữ Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm
[4] Nguyễn Đắc Đồng và nnk, 1994 Báo cáo kết quả tìm kiếm đất hiếm nhóm nặng
và khoáng sản đi kèm phần Tây Bắc Việt Nam Lưu trữ Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm[5] Phạm Vũ Đương và nnk, 1992 Báo cáo địa chất kết quả tìm kiếm đất hiếm phóng
xạ Yên Phú (Hoàng Liên Sơn), Phù Hoạt (Nghệ An) Lưu trữ Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm
[6] Bùi Tất Hợp và nnk, 2007 Báo cáo thống kê, kiểm kê tài nguyên khoáng sản rắn (trừ vật liệu xây dựng thông thường); đánh giá hiện trạng khai thác, sử dụng và đề xuất biện pháp quản lý Lưu trữ Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm
[7] Trịnh Đình Huấn (2011) Báo cáo kết quả điều tra đánh giá tiềm năng đất hiếm khu vực Bến Đền, huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội
[8] Trịnh Quang Ưu và nnk,1986 Báo cáo địa chất kết quả thăm dò tính trữ lượng quặng phong hóa đất hiếm phần nam thân quặng F.3 Mỏ đất hiếm Đông Pao-Lai Châu Lưu trữ Tổng cục Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội
[9] I Ia Vlasov, Iu D Efremov, Cao Sơn, 1961 Báo cáo kết quả công tác tìm kiếm - thăm dò mỏ đất hiếm Nậm Xe (bản dịch) Lưu trữ Liên đoàn Địa chất xạ - hiếm
[10] Greta J Orris1 and Richard I Grauch, 2002 Rare Earth Element Mines,
Deposits, and Occurrences Open-File Report 02-189, U.S Geological survey
[11] Stephen B Castor and James B Hedrick, 2003 Rare Earth Elements Industrial Minerals and Rocks, tr 769- 792
[12] L.E Taylor, J.A Hillier A.Z Mills, R White at all, 2004 World Mineral
Statitics 1998-2002 Minerals Programe Publication No 16, Brictish Geological Survey
[13] Japan international cooperation agency metalming agency of Japan, 2002 Báo cáo thăm dò thân quặng F.3 mỏ đất hiếm Đông Pao - Lai Châu
