Tên chính thức của đất hiếm là nguyên tố đất hiếm [REE – Rare Earth Element], để chỉ 17 nguyên tố hóa học có mặt trên bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Chúng bao gồm các nguyên tố [xếp theo thứ tự alphabet]: Cerium [Ce]; Dysprosium [Dy]; Erbium [Er]; Europium [Eu]; Gadolinium [Gd]; Holmium [Ho]; Lanthanum [La]; Lutetium [Lu]; Neodymium [Nd]; Praseodymium [Pr]; Promethium [Pm]; Samarium [Sm]; Scandium [Sc]; Terbium [Tb]; Thulium [Tm]; Ytterbium [Yb] và cuối cùng là Yttrium [Y]. Đất hiếm [Rare earth] là nhóm nguyên tố hiếm có hàm lượng ít trong vỏ Trái đất và rất khó tách ra từng nguyên tố riêng biệt Người ta có thể tìm thấy các nguyên tố đất hiếm ở trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen. Nhóm đất hiếm thường không có tên trong sự sắp xếp khoa học. Tuy vậy, chúng vẫn được Học viện sở hữu trí tuệ toàn cầu sắp xếp vào dạng hợp kim và các hợp chất khác. Chính xác là nam châm đất hiếm từ các dạng khác nhau của nam châm. Hiện nay các nhà khoa học Việt Nam đã tách được các nguyên tố đất hiếm đạt đến độ sạch đến 98-99% và ứng dụng cho nhiều ngành khác nhau trong công nghiệp. Đất hiếm là một nhóm 17 loại vật chất có từ tính và tính điện hóa đặc biệt. Chúng bao gồm các chất như gadolinium, lanthanum, cerium và promethium, có vai trò thiết yếu trong sản xuất thuốc điều trị ung thư, điện thoại thông minh và các công nghệ năng lượng tái tạo. Các loại vật chất này đã được Hiệp hội Thăm dò địa chất Mỹ xếp hạng “cực kỳ quan trọng” cho các ngành công nghiệp, bao gồm cả ngành sản xuất vũ khí. – Chế tạo các nam châm vĩnh cửu cho các máy phát điện. – Góp phần chế tạo các nam châm trong các máy tuyển từ trong công nghệ tuyển khoáng. Nam châm thì là một phần thiết yếu của ổ đĩa, mô tơ nhỏ, bất cứ thứ loa nào phát ra âm thanh, turbine chạy điện và máy phát. – Chế tạo các đèn cathode trong các máy vô tuyến truyền hình. – Làm chất xúc tác trong công nghệ lọc hóa dầu và xử lý môi trường. – Dùng làm vật liệu siêu dẫn. – Các ion đất hiếm cũng được sử dụng như các vật liệu phát quang trong các ứng dụng quang điện. – Được ứng dụng trong công nghệ laser hồng ngoại cho mục đích quân sự. – Đặc biệt nó còn có thể sử dụng để chế tạo cảm biến cho hệ thống tên lửa – Ngành công nghiệp kính sử dụng nhiều nhất. Cerium, lanthanum và lutetium được dùng trong cả việc đánh mặt kính lẫn thêm màu sắc cho kính. – Chúng còn được tìm thấy trong các đồ gia dụng. Chúng giúp máy tính và điện thoại thông minh nhẹ hơn, nhỏ hơn và hiệu quả hơn. – Trong nông nghiệp, đất hiếm còn được bổ sung thêm vào phân bón để bón cho cây trồng. Các chế phẩm phân bón vi lượng nhằm tăng năng suất. Và chống chịu sâu bệnh cho cây trồng. Đồng thời cũng đã có một số thử nghiệm để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. – Ngoài ra, nó còn có thể sử dụng để diệt mối mọt trong các cây mục. Nhằm bảo tồn các di tích lịch sử cần được bảo quản. – Đất hiếm được sử dụng trong y tế, bao gồm việc sản xuất các thiết bị phẫu thuật, thuốc trị ung thư, máy tạo nhịp tim, thuốc viêm khớp. Ngoài ra, chúng cũng có thể được tìm thấy trong ống nhòm, động cơ máy bay, hoặc chất phụ gia trong hệ thống khí thải xe hơi nhằm giảm phát thải. Tuy có công dụng tuyệt vời như thế, nhưng đất hiếm của có các tác hại – Đây là các nguyên tố rất độc [có nhiều nguyên tố có tính phóng xạ]. Vì thế, nếu khai thác không đảm bảo sẽ gây ô nhiễm môi trường – Đặc biệt, để khai thác, tuyển và chế biến đất hiếm đòi hỏi phải có quy trình công nghệ rất cao. Mặc dù, quá trình này không phức tạp, nhưng ảnh hưởng nặng nề tới sức khỏe người công nhân. Đồng thời làm ô nhiễm môi trường xung quanh các mỏ, các trung tâm xử lý quặng. Đặc biệt là ô nhiễm không khí và ô nhiễm đất. Ngoài ra, quá trình khai thác đất hiếm có thể tàn phá môi trường. Các mỏ khai thác sẽ đặt hệ sinh thái vào thế nguy hiểm khi thải ra các sản phẩm phụ gốc kim loại, gây ô nhiễm nguồn nước. Vì vậy, việc khai thác đất hiếm cần phải được nghiên cứu một cách thấu đáo. Mặc dù mang tên là “hiếm”. Thế nhưng, chúng có thể được tìm đất hiếm thực ra không quá hiếm. Chúng có thể được tìm thấy khắp nơi trên bề mặt vỏ trái đất. Tuy nhiên, điều đáng kể là chúng thường được phân bố với trữ lượng thấp, khó khăn và đắt đỏ trong khai thác. Cho đến nay, Trung Quốc là nước sản xuất đất hiếm lớn nhất Thế giới, chiếm 70% sản lượng toàn cầu. Nước này có trữ lượng đất hiếm chiếm 37% Thế giới.
Đất hiếm được tìm thấy khắp nơi trên bề mặt vỏ trái đất. Tuy nhiên, điều đáng kể là chúng thường được phân bố với trữ lượng thấp, khó khăn và đắt đỏ trong khai thác.
Hiệp hội Thăm dò địa chất Mỹ ước tính rằng trữ lượng đất hiếm của toàn thế giới là 120 triệu tấn trong đó Trung Quốc 44 triệu tấn, 22 triệu tấn ở Brazil và 18 triệu tấn ở Nga.
Tại Việt Nam, trữ lượng đất hiếm khoảng 20 triệu tấn, phân bố chủ yếu ở vùng Tây Bắc, được giới khoa học đánh giá có thể đứng thứ 3 trên Thế giới về tiềm năng đất hiếm. Tuy nhiên, hiện tại chưa khai thác công nghiệp có hiệu quả và chưa xuất khẩu.
Các mỏ đất hiếm gốc tập chung ở Lai Châu, Lào Cai hay Yên Bái. Mỏ lớn nhất nằm ở Bắc Nậm Xe [Lai Châu]. Ngoài ra, một số quặng đất [sa khoáng] hiếm nhỏ nằm rải rác khu vực ven biển từ Quảng Ninh – Vũng Tàu.
Về sản lượng khai thác, hiện tại, Trung Quốc chiếm tới 95% tổng sản lượng Thế giới trong tổng số 120.000 tấn đất hiếm khai thác mỗi năm [số liệu năm 2015]. PGS.TS Nguyễn Xuân Khiển, Nguyên Viện trưởng Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường cho biết, Trung Quốc là một cường quốc về đất hiếm, với trữ lượng rất lớn.
Chính vì vậy, Trung Quốc đã và sẽ dùng đất hiếm để thao túng các quốc gia nhập khẩu để sản xuất các linh kiện điện tử, trong đó có Mỹ và Nhật Bản.
Trên đây là thông tin về đất hiếm , một loại khoáng sản cực kì quan trọng để phát triển kinh tế. Thật may mắn và tự hòa khi Việt Nam có sản lượng đất hiếm đứng thứ hai trên thế giới. Đây sẽ là tiền đề để đất nước Việt Nam phát triển các ngành công nghệ cao trong thời đại mới.
Công ty TNHH Xuất nhập khẩu và công nghệ Tiến Phát chuyên cung cấp các loại Hóa chất xử lý nước , hóa chất xi mạ, và các loại hóa chất thí nghiệm. Nếu quý khách có nhu cầu mua các loại hóa chất như axit sunfuric H2SO4 kỹ thuật, xút vảy Trung Quốc, Oxy già Hàn Quốc, PAC chất trợ lắng…. có thể liên hệ với chúng tôi để được tư vấn một các nhanh nhất
Thông tin liên hệ:
Hotline: 0916.385.333
Email:
Website: www.tienphatchem.vn
[CPP] “Đất hiếm” là một trong những chủ đề nổi bật nhất hiện nay khi mà cuộc “chiến tranh thương mại giữ Mỹ và Trung Quốc” đang trên đà leo thang. Vậy đất hiếm là gì? Ứng dụng của đất hiếm? Tại sao cần phải có đất hiếm? Đi tìm quốc gia có trữ lượng đất hiếm lớn nhất? Và nước nào đang sản xuất đất hiếm cũng như tiêu thụ mạnh nhất?… Và xem xét rằng đất hiếm có phải là công cụ có lợi của Trung Quốc sử dụng để đối phó với Mỹ trong cuộc chiến tranh thương mại hiện nay không…
KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐẤT HIẾM
Phần này giới thiệu tổng quan về đất hiếm: tên tiếng Anh, viết tắt của đất hiếm, ứng dụng của đất hiếm trong một số lĩnh vực/ngành…
Đất hiếm là gì?
Các nguyên tố đất hiếm [rare-earth elements – REE] hoặc các kim loại đất hiếm [rare-earth metals – REM], theo IUPAC là tập hợp của 17 nguyên tố hóa học thuộc bảng tuần hoàn của Mendeleev, có tên gọi là scandi, yttri và 15 nguyên tố của nhóm Lantan và trái ngược với tên gọi [loại trừ promethi], chúng có hàm lượng lớn trong Trái Đất.
Người ta có thể tìm thấy các nguyên tố đất hiếm ở trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen. Nhóm đất hiếm thường không có tên trong sự sắp xếp khoa học. Tuy vậy, đất hiếm vẫn được tổ chức USPTO sắp xếp vào dạng hợp kim và các hợp chất khác, chính xác là nam châm đất hiếm [rare earth magnets] từ các dạng khác nhau của nam châm.
Mặc dù mang tên là hiếm, các nguyên tố đất hiếm – ngoại trừ promethi có tính phóng xạ – là tương đối dồi dào trong lớp vỏ Trái đất, với xeri là nguyên tố phổ biến thứ 25 với 68 phần triệu, nhiều hơn cả đồng. Tuy nhiên, do đặc tính địa hóa của chúng, các nguyên tố đất hiếm thường phân tán và không thường được tìm thấy tập trung trong các khoáng vật đất hiếm [rare earth minerals]; kết quả là các kho quặng đất hiếm mà có thể khai thác kinh tế là ít phổ biến hơn. Khoáng vật đất hiếm đầu tiên được phát hiện [1787] là gadolinit, một khoáng chất bao gồm xeri, yttri, sắt, silic và các nguyên tố khác. Khoáng chất này được khai thác từ một mỏ ở làng Ytterby ở Thụy Điển; bốn trong số các nguyên tố đất hiếm có tên bắt nguồn từ tên địa điểm này.
Các nguyên tố đất hiếm bao gồm
17 nguyên tố đất hiếm là xeri [Ce], dysprosi [Dy], erbi [Er], europi [Eu], gadolini [Gd], holmi [Ho], lantan [La], luteti [Lu], neodymi [Nd], praseodymi [Pr], promethi [Pm], samari [Sm], scandi [Sc], terbium [Tb], thuli [Tm], ytterbi [Yb] và yttri [Y].
Trong đó phân thành 3 loại/nhóm chính:
- Scandi [Sc]
- Yttri [Y]
- Họ lantan [nhóm lantan] là một họ gồm 15 nguyên tố La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, và Lu.
Phân loại/phân nhóm nguyên tố – nặng/nhẹ
Nhóm nguyên tố đất hiếm gồm 17 nguyên tố được chia làm hai nhóm:
- Nhóm nguyên tố đất hiếm nặng bao gồm 09 nguyên tố: yttrium [Y], gadolinium [Gd], terbium [Tb], dysprosium [Dy], holmium [Ho], erbium [Er], thulium [Tm], ytterbium [Yb], lutetium[Lu].
- Nhóm nguyên tố đất hiếm nhẹ [Light Rare Earth Elements – LREE] bao gồm 08 nguyên tố: scandi [Sc], lanthanum [La], cerium [Ce], praseodymium [Pr], neodymium [Nd], promethium [Pm], samarium [Sm], europium [Eu].
Công dụng của đất hiếm?
Đất hiếm – Rare Earth được sử dụng nhiều trong các ngành công nghệ cao như công nghệ thực phẩm, y tế, đánh bóng thuỷ tinh, sứ gốm, máy tính, màn hình tivi màu, chiếu sáng, ô tô thân thiện với môi trường, nam châm, pin, xúc tác lọc hoá dầu, tên lửa, radar…
Một số ứng dụng chính của đất hiếm:
- Dùng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu cho các máy phát điện
- Dùng để đưa vào các chế phẩm phân bón vi lượng nhằm tăng năng suất và chống chịu sâu bệnh cho cây trồng
- Dùng để chế tạo các nam châm trong các máy tuyển từ trong công nghệ tuyển khoáng
- Dùng để diệt mối mọt, các cây mục nhằm bảo tồn các di tích lịch sử
- Dùng chế tạo các đèn cathode trong các máy vô tuyến truyền hình
- Dùng làm xúc tác trong công nghệ lọc hóa dầu và xử lý môi trường
- Dùng làm vật liệu siêu dẫn
- Các ion đất hiếm cũng được sử dụng như các vật liệu phát quang trong các ứng dụng quang điện
- Được ứng dụng trong công nghệ laser
Hiện nay các nhà khoa học Việt Nam đã tách được các nguyên tố đất hiếm đạt đến độ sạch đến 98-99% và ứng dụng cho nhiều ngành khác nhau trong công nghiệp.
Trong nông nghiệp, đất hiếm còn được bổ sung thêm vào phân bón để bón cho cây trồng; đồng thời cũng đã có một số thử nghiệm để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi.
Một số từ viết tắt
Dưới đây là các ký hiệu viết tắt của các nguyên tố đất hiếm thường được sử dụng:
Thống kê các nước có trữ lượng và khai thác – sản xuất đất hiếm nhiều nhất thế giới
Top các nước có dự trữ đất hiếm nhiều nhất thế giới
Xem hình bên dưới [đơn vị: Nghìn tấn]:
Nguồn: Statista – Rare earth reserves worldwide by country 2018
Ta thấy rằng, tổng dự trữ đất hiếm toàn cầu khoảng 120 triệu tấn. Trong đó, Trung Quốc có đến 44 triệu tấn [chiếm khoảng 36% dự trữ đất hiếm toàn cầu], Brazil và Việt Nam bằng nhau với 22 triệu tấn [chiếm khoảng 18% dự trữ đất hiếm toàn cầu]…
Top các nước khai thác, sản xuất nhiều đất hiếm nhất thế giới
Xem hình bên dưới [đơn vị: Tấn]:
Nguồn: Statista – Major countries in rare earth mine production 2013-2018
Tuy Việt Nam chiếm khoảng 18% lượng đất hiếm trên thế giới nhưng khai thác chưa được bao nhiêu. Trung Quốc khai thác năm 2018 là 120 nghìn tấn, Úc là 20 nghìn tấn, Mỹ là 15 nghìn tấn [tuy trữ lượng của Mỹ chỉ chiếm 1.400/120.000]. Có thể nói Việt Nam còn tiềm năng rất lớn về khai thác đất hiếm [xem xét cẩn trọng yếu tố môi trường].
Như vậy, nói Trung Quốc dùng đất hiếm như một công cụ trả đũa Mỹ cũng là điều hiển nhiên!
Lưu ý về đất hiếm
Đất hiếm là các nguyên tố rất độc [có nhiều nguyên tố có tính phóng xạ]. Vì thế, nếu khai thác không đảm bảo sẽ gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, để khai thác, tuyển và chế biến đất hiếm đòi hỏi phải có quy trình công nghệ rất cao… Vì vậy, việc khai thác đất hiếm cần phải được nghiên cứu một cách thấu đáo.
KIẾN THỨC CHUYÊN SÂU VỀ ĐẤT HIẾM – DÀNH CHO CÁC BẠN CHUYÊN NGÀNH HOẶC MUỐN NGHIÊN CỨU THÊM VỀ ĐẤT HIẾM
Khái quát chung về đất hiếm
Đặc điểm địa hóa – khoáng vật
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. Các nguyên tố đất hiếm và đặc tính cơ bản của đất hiếm được thống kê ở bảng dưới.
| TT | Nguyên tố | Ký hiệu hoá học | Thứ tự nguyên tử | Hoá trị | Nguyên tử lượng | HLTB
trong vỏ trái đất [ppm] |
Các oxyt |
| 1 | Lantan | La | 57 | 3 | 138,92 | 29,00 | La2O3 |
| 2 | Ceri | Ce | 58 | 3,4 | 140,13 | 60,00 | CeO2 |
| 3 | Prazeodim | Pr | 59 | 3,4 | 140,92 | 9,00 | Pr4O11 |
| 4 | Neodim | Nd | 60 | 3 | 144,27 | 37,00 | Nd2O3 |
| 5 | Prometi | Pm | 61 | 3 | 145,00 | – | Không |
| 6 | Samari | Sm | 62 | 2,3 | 150,43 | 8,00 | Sm2O3 |
| 7 | Europi | Eu | 63 | 2,3 | 152,00 | 1,30 | Eu2O3 |
| 8 | Gadoloni | Gd | 64 | 3 | 156,90 | 8,00 | Gd2O3 |
| 9 | Tecbi | Tb | 65 | 3,4 | 159,20 | 2,50 | Tb4O7 |
| 10 | Dysprosi | Dy | 66 | 3 | 162,46 | 5,00 | Dy2O3 |
| 11 | Honmi | Ho | 67 | 3 | 164,94 | 1,70 | Ho2O3 |
| 12 | Erbi | Er | 68 | 3 | 167,20 | 3,00 | Er2O3 |
| 13 | Tuli | Tm | 69 | 3 | 169,40 | 0,50 | Tm2O3 |
| 14 | Ytecbi | Yb | 70 | 2,3 | 173,04 | 0,33 | Yb2O3 |
| 15 | Lutexi | Lu | 71 | 3 | 174,99 | 0,50 | Lu2O3 |
| 16 | Ytri | Y | 39 | 3 | 88,92 | 29,00 | Y2O3 |
| 17 | Scandi | Sc | 21 | 3 | 59,72 | – | Sc2O3 |
Bảng Các nguyên tố đất hiếm và các đặc tính cơ bản
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.
Phân nhóm các nguyên tố đất hiếm:
| La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Y |
|
Nhóm nhẹ [nhóm lantan ceri] |
Nhóm nặng [nhóm ytri] |
||||||||||||||
| Nhóm nhẹ | Nhóm trung | Nhóm nặng |
Thực tế các nguyên tố hiếm này không hiếm trên trái đất [xem thêm hình bên dưới].
Theo Cục Khảo sát Địa chất Liên bang Mỹ – USGS: Fact Sheet 087-02, 2002, 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 có hàm lượng trung bình cao hơn antimon [Sb], bismut [Bi], cacdimi [Cd] và thali [Tl].
Hiện 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.
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 của chúng tóm tắt ở bảng bên dưới.
| TT | Tên | Ký hiệu | Lĩnh vực sử dụng |
| 1 | Ceri | Ce | Chất xúc tác; gốm, sứ; kính; một hợp kim của kim loại đất hiếm được sử dụng không chỉ cho đá đánh lửa trong bật lửa mà còn được sử dụng, có lẽ quan trọng hơn, trong thép thanh lọc bởi sự loại bỏ oxy và sulfur; chất huỳnh quang và bột đánh bóng |
| 2 | Dysprosi | Dy | Gốm, sứ; chất huỳnh quang và ứng dụng hạt nhân; nam chân vĩnh cửu |
| 3 | Erbi | Er | Gốm, sứ; thuốc nhuộm kính; sợi quang học; ứng dụng hạt nhân và laze |
| 4 | Europi | Eu | Chất huỳnh quang |
| 5 | Gadolini | Gd | Gốm, sứ; kính; sự dò tìm và trực quan hoá ảnh y học quang học và từ tính |
| 6 | Holmi | Ho | Gốm, sứ; ứng dụng hạt nhân và laze |
| 7 | Lantan | La | Chất xúc tác tự động; gốm, sứ; kính; chất huỳnh quang và chất nhuộm |
| 8 | Luteti | Lu | Tinh thể đơn chất phát sáng, chất xúc tác, sản xuất huỳnh quang tia X đặc biệt |
| 9 | Neodym | Nd | Chất xúc tác; máy lọc IR, laze; chất nhuộm và nam châm vĩnh cửu |
| 10 | Praseodym | Pr | Gốm, sứ; kính và chất nhuộm; nam châm vĩnh cửa |
| 11 | Promethi | Pm | Chất huỳnh quang, pin hạt nhân và dụng cụ đo lường thu nhỏ |
| 12 | Samari | Sm | Bộ lọc vi ba; ứng dụng hạt nhân và nam châm vĩnh cửu |
| 13 | Scandi | Sc | Không gian vũ trụ; gậy bóng chày; ứng dụng hạt nhân; chất bán dẫn và chiếu sáng |
| 14 | Terbi | Tb | Chất huỳnh quang; nam chân vĩnh cửu; pin nhiên liệu |
| 15 | Thuli | Tm | Trực quan hoá ảnh y học và ống chùm điện tử |
| 16 | Ytterbi | Yb | Công nghiệp hoá học và nghề luyện kim |
| 17 | Yttri | Y | Tụ điện; chất huỳnh quang [ống dẫn tia catiot-CRT và đèn], công nghệ rada và chất siêu dẫn |
Bảng Lĩnh vực sử dụng chính của các nguyên tố đất hiếm và hỗn hợp
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. Theo Greta J. Orris1 and Richard I. Grauch có thể chia ra làm 17 kiểu mỏ đất hiếm như sau:
- Kiểu cacbonatit [Carbonatites]
- Kiểu cacbonatit được làm giàu [Carbonatites with residual enrichment]
- Kiểu mỏ liên quan đến phức hệ xâm nhập kiềm [Alkaline igneous complexes]
- Kiểu oxyt sắt nhiệt dịch [Hydrothermal iron-oxide deposits]
- Kiểu mỏ liên quan đến đá phun trào [Other Igneous affiliated]
- Kiểu mỏ liên quan đến đá biến chất [Deposits hosted by metamorphic rocks]
- Kiểu mỏ sa khoáng bờ biển [Shoreline placer deposits]
- Kiểu mỏ sa khoáng trầm tích bồi tụ [Alluvial placer deposits]
- Kiểu mỏ sa khoáng không rõ nguồn gốc [Placer uncertain origin]
- Kiểu mỏ sa khoáng cổ [Paleoplacers]
- Kiểu mỏ hấp thụ ion [Ion adsorption weathering crusts]
- Kiểu phosphorit [Phosphorites]
- Kiểu bauxit hoặc laterit chính [Bauxite or lateraite hosted]
- Kiểu mỏ fluorit [F deposits]
- Kiểu mỏ chì [Pb deposits]
- Kiểu mỏ urani [Uranium deposits]
- Các kiểu khác: Hỗn hợp và không xác định [Others: miscellaneous and unkown].
Trong các loại hình mỏ nêu trên, quan trọng nhất là các loại hình 1, 2, 3, 11, 12, 14 chúng chiếm trữ lượng khai thác có hiệu quả và sản lượng khai thác chủ yếu trên thế giới hiện nay.
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 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].
…
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. Dự báo trong thời gian tới 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] nhu cầu sẽ ngày càng tăng, 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 bên dưới.
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.
Theo thống kê giá của USGS giá đất hiếm trên thế giới từ năm 1970 đến năm 2010 có sự biến động theo từng năm, 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 chưa cao. 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 2006 giá đất hiếm nhìn chung giảm dần và thấp nhất là năm 2006, giá đất hiếm sấp xỉ 4.000USD/tấn. Tuy nhiên, vào năm 2010 giá đất hiếm tăng mạnh mẽ, vượt ngưỡng 12.000USD/tấn [xem hình bên dưới].
Khoáng sản đất hiếm ở Việt Nam
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 [xem hình dưới].
– 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.
Ngoài 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.
Các kiểu mỏ công nghiệp
* Theo nguồn gốc có thể chia các mỏ, điểm quặng đất hiếm trên lãnh thổ Việt Nam thành 3 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 khác 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 từ 1% đến trên 36%.
– Kiểu mỏ hấp thụ ion: kiểu mỏ này mới đươc phát hiện tại khu vực huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai. Quặng đất hiếm phân vỏ phong hóa của đá granit kiềm, hàm lượng tổng đất hiếm khoảng 0,0443 ÷ 0,3233%, trung bình khoảng 0,1% tREO. Các kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy, kiểu quặng này tuy hàm lượng đất hiếm không cao, nhưng điều kiện khai thác thuận lợi, công nghệ tách tuyển quặng đơn giản. Do đó, cần được quan tâm điều tra, thăm dò để khai thác khi có nhu cầu.
– Mỏ sa khoáng: gồm 2 kiểu sa khoáng chứa đất hiếm:
+ Sa khoáng lục địa: phân bố ở vùng Bắc Bù Khạng [Pom Lâu, Châu Bình và Bản Gió]. 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.
+ 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.
* Theo thành phần nguyên tố, quặng đất hiếm ở Việt Nam có thể chia làm 2 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, tỷ lệ hàm lượng oxyt đất hiếm nhóm nặng trên tổng oxyt đất hiếm trung bình khoảng 30%. Ngoài mỏ Yên Phú, mỏ đất hiếm Mường Hum, tỷ lệ này tương đối cao, trung bình khoảng 22%.
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 bên dưới.
Qua bảng trên cho thấy:
– Tổng trữ lượng và tài nguyên đất hiếm trong các mỏ gốc và phong hóa ở Việt Nam đạt khoảng trên 16 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 là một trong những quốc gia có tiềm năng lớn về quặng đất hiếm, các mỏ đất hiếm chủ yếu thuộc nhóm nhẹ, hàm lượng quặng thuộc loại trung bình, phân bố tập trung ở vùng Tây Bắc, nên có điều kiện thuận lợi để phát triển thành một cụm công nghiệp khai thác, chế biến trong tương lai. 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… cần tiếp tục đầu tư để phát hiện, đánh giá loại hình đất hiếm mới [kiểu hấp 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.
* Lưu ý: Các dữ liệu thống kê trong phần KIẾN THỨC CHUYÊN SÂU VỀ ĐẤT HIẾM… được lấy tại năm 2010 [BUI TAT HOP AND TRINH DINH HUAN. GENERAL OUTLINES OF RARE EARTHS IN VIET NAM]
Đất hiếm – Rare Earth