Có trữ lượng đất hiếm lớn thứ hai thế giới, nhưng việc khai thác, chế biến và ứng dụng đất hiếm tại Việt Nam còn sơ khai.
Nhận thấy tiềm năng đất hiếm, PGS Phan Quang Văn cùng cộng sự trường Đại học Mỏ Địa Chất phối hợp một số Viện nghiên cứu trong nước và nhóm chuyên gia Đức xác định đặc tính của khoáng vật đất hiếm vùng Nậm Xe (Lai Châu), nghiên cứu công nghệ tuyển luyện và đánh giá dữ liệu môi trường nền phục vụ thiết kế khai thác và bảo vệ môi trường khu mỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Đất hiếm gồm 17 nguyên tố, là loại khoáng sản đặc biệt không nhiều nước trên thế giới sở hữu, các nguyên tố đất hiếm có ý nghĩa đặc biệt trong thiết bị công nghệ cao, vì vậy đất hiếm mang tầm chiến lược của mỗi quốc gia. Việt Nam có trữ lượng đất hiếm dự báo khoảng 22 triệu tấn. Tuy nhiên công nghệ chọn lọc, tinh luyện đất hiếm tại Việt Nam mới dừng lại ở mức độ phòng thí nghiệm, công suất thấp. “Việc nghiên cứu công nghệ của nhóm là giải pháp nâng cao giá trị đất hiếm Việt Nam, đặc biệt là đất hiếm mỏ Nậm Xe”, PGS Văn cho biết.
Mẫu đất hiếm Nậm Xe được đưa về chiết tách, định lượng khoáng chất. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.
Cuối năm 2015, nhóm nghiên cứu bắt đầu chuyến thực địa tại mỏ Nậm Xe, tiến hành lấy mẫu môi trường nền theo mùa để đánh giá hoạt độ phóng xạ trong khu mỏ và vùng lân cận, đồng thời thực hiện các công tác lấy mẫu địa chất đưa về các Viện Nghiên cứu và gửi sang đối tác Đức phân tích thành phần khoáng vật có trong các mẫu đất hiếm.
Nhóm nghiên cứu đã thực hiện gần 3.000 điểm đo và lấy mẫu nhằm nghiên cứu hoạt độ phóng xạ trên toàn bộ khu mỏ và lân cận, từ đó xây dựng được bộ dữ liệu môi trường nền phục vụ cho công tác an toàn phóng xạ và bảo vệ môi trường khi đưa mỏ vào hoạt động. Các kết quả phân tích hoạt độ phóng xạ trong các loại cây lương thực trồng trong khu vực mỏ và lân cận đã bổ sung thông tin về các thành phần môi trường phóng xạ tự nhiên, là cơ sở cho việc khuyến cáo sản xuất nông nghiệp ở khu mỏ và lân cận.
Các chuyên gia Đức đã kết hợp lấy mẫu địa chất và sử dụng một tấn mẫu để phân tích xác định thành phần vật chất và nghiên cứu phương pháp tuyển luyện bền vững môi trường đối với khoáng vật đất hiếm Nậm Xe. Các nghiên cứu phía Đức được thực hiện tại Viện Công nghệ tài nguyên Helmholtz Freiberg và Công ty Tuyển khoáng và kỹ thuật môi trường, Cộng hòa Liên bang Đức.
Kết quả cho thấy, tại khu Bắc Nậm Xe, do bị ảnh hưởng bởi quá trình phong hóa nên đất hiếm dần hình thành những quả đồi, dễ khai thác. Phía Nam Nậm Xe dạng quặng nguyên, còn ở trong đá. Các quặng nguyên khai của hai khu vực là đất hiếm nhóm nhẹ, chủ yếu là các nguyên tố La (Lantan) và Ce (Xeri), chiếm khoảng 97% tổng oxit đất hiếm khu Bắc Nậm Xe và 75,9% tổng oxit đất hiếm khu Nam Nậm Xe.
Đặc biệt hàm lượng nguyên tố phóng xạ Urani và Thori dạng tự nhiên mỏ Bắc Nậm Xe là chiếm lần lượt 0,003% và 0,005%. Vùng Nam Nậm Xe lần lượt là 0,01% và 0,09%.
PGS Văn cho biết, để có thể sử dụng, lượng Urani dạng tự nhiên (Urani 238) phải được làm giàu bằng kỹ thuật ly tâm để chuyển đồng vị Urani-238 thành Urani-235 có giá trị trong việc tạo phản ứng nhiệt hạch, ứng dụng trong lò phản ứng hạt nhân, nguyên liệu năng lượng cho tàu ngầm nguyên tử.
“Giá thành của những nguyên liệu Urani dạng thô, nghèo hiện vào khoảng 60 USD/cân (hơn 1,4 triệu), tuy nhiên mức giá của Urani tinh chế được đội lên cao là do yếu tố công nghệ khai thác, lọc tách và làm giàu. Tùy vào mức độ tinh chế, làm giàu, giá có thể cao gấp nhiều lần giá thô”, ông nói.
Trong quá trình nghiên cứu công nghệ tuyển luyện luyện quặng đất hiếm và chiết tách các nguyên tố Urani và Thori dạng thô, nhóm kết hợp với các chuyên gia phía Đức để tìm ra phương pháp phù hợp với Việt Nam dựa trên công nghệ chuyển giao của Đức.
Theo đó công nghệ được nhóm nghiên cứu dựa trên nguyên lý tuyển nổi và tuyển từ. Với công nghệ này, quặng thô được nghiền nhỏ và đưa vào nung nóng ở nhiệt độ cao, tiến hành axit hóa để tạo thành dung dịch lỏng. Sau đó kết hợp các hóa chất tuyển vào dung dịch, một số nguyên tố nổi lên thu được quặng tinh, được gọi là tuyển nổi. Bước tiếp theo là sử dụng phương pháp tuyển từ, đưa hỗn hợp qua hệ thống hút từ tính, chất nào có tính từ bị hút vào, chất còn lại bị đẩy ra. “Công nghệ này loại được các tạp chất bùn, hạt mịn dính kết với nhau trong quá trình tách tuyển thành quặng tinh” ông Văn nói.
Kết quả thử nghiệm cho thấy công nghệ này giúp chiết tách hơn 100 gram urani kỹ thuật có hàm lượng urani oxit trên 75%, hiệu suất tách đạt 80%. Sử dụng các phương pháp định tính khác nhau, nhóm nghiên cứu định hướng sử dụng phương pháp khai thác lộ thiên khu vực mỏ Bắc Nậm xe và khai thác hầm lò phía Nam Nậm Xe.
“Nhóm dự định phối hợp với đơn vị doanh nghiệp trong nước để nghiên cứu và tuyển quặng ở mỏ đất hiếm trên quy mô bán công nghiệp. Tuy nhiên, vì đây là tài nguyên quốc gia, nên phải được sự quản lý của Nhà nước”, PGS Văn nói.
Công trình nghiên cứu là nhiệm vụ khoa học và công nghệ theo Nghị Định thư do Văn phòng các Chương trình Khoa học và Công nghệ quốc gia và Vụ Hợp tác quốc tế (Bộ Khoa học và Công nghệ) hỗ trợ.
