Tác giả: Thuỷ Tiên dịch và tổng hợp
Đất hiếm là tên gọi chung của một nhóm nguyên tố kim loại hiếm hay kim loại đất hiếm, bao gồm 17 nguyên tố hóa học thuộc bảng tuần hoàn Mendeleev như scandium, yttrium và 15 nguyên tố thuộc nhóm Lanthanide, có tỷ lệ tương đối lớn trong vỏ trái đất. Kim loại đất hiếm bao gồm 17 nguyên tố kim loại, tất cả đều được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm công nghiệp và công nghệ cao. Danh sách 17 nguyên tố đất hiếm theo thứ tự bảng chữ cái gồm có: Cerium, Dysprosium, Erbium, Europium, Gadolinium, Holmium, Lanthanum, Lutetium, Neodymium, Praseodymium, Promethium, Samarium, Scandium, Terbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium.
Hình ảnh của các mẫu nguyên tố kim loại đất hiếm, nguồn: Cleanbreak(dot)ca
Dưới đây là danh sách các nguyên tố đất hiếm được sắp xếp theo tên, ký hiệu hóa học và một số ứng dụng đặc biệt mà chúng được sử dụng, theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS):
- Scandium (Sc): Siêu hợp kim, linh kiện hàng không vũ trụ siêu nhẹ, ống tia X, gậy bóng chày, đèn, chất bán dẫn
- Yttrium (Y): Gốm sứ, hợp kim kim loại, pin sạc, TV phosphors (chất phát quang trong ống hình và màn hình truyền hình), chất siêu dẫn nhiệt độ cao
- Lanthanum (La): Pin, kính quang học, ống kính máy ảnh, chất xúc tác lọc dầu
- Cerium (Ce): Chất xúc tác, hợp kim kim loại, tấm chắn bức xạ, máy lọc nước
- Praseodymium (Pr): Nam châm, laser, chất màu, chất làm lạnh ở nhiệt độ siêu thấp
- Neodymium (Nd): Nam châm vĩnh cửu siêu cường, laser, bộ lọc hồng ngoại, ổ đĩa cứng
- Samarium (Sm): Nam châm nhiệt độ cao, thanh điều khiển và tấm chắn trong lò phản ứng hạt nhân, laser, bộ lọc vi sóng
- Europium (Eu): Màn hình hiển thị LCD, đèn huỳnh quang, phosphor đỏ và xanh
- Gadolinium (Gd): Chất tương phản hình ảnh cộng hưởng từ, chip nhớ, tấm chắn lò phản ứng hạt nhân, đĩa compact
- Terbium (Tb): phosphor xanh, laser, đèn huỳnh quang, bộ nhớ máy tính quang học
- Dysprosium (Dy): Nam châm vĩnh cửu, laser, chất xúc tác, lò phản ứng hạt nhân
- Holmium (Ho): Laser, lò phản ứng hạt nhân, chất xúc tác, nam châm
- Erbium (Er): Laser, thép vanadi, kính hấp thụ tia hồng ngoại, sợi quang
- Thulium (Tm): Máy X-quang cầm tay, lò vi sóng
- Ytterbium (Yb): Laser hồng ngoại, chất khử hóa học, pin sạc, sợi quang
- Lutetium (Lu): Máy dò quét PET, chất siêu dẫn, kính có chỉ số khúc xạ cao, phosphor tia X
Ngày nay, khoảng 250 khoáng chất có chứa nguyên tố đất hiếm đã được phát hiện trong vỏ trái đất. Khoảng 1/2 đã được xác định trong cấu trúc mạng khoáng sản và hơn 60 khoáng chất chứa không dưới 5,0 – 8,0% REO (oxit đất hiếm). Đáng chú ý là có sáu khoáng vật quặng khác nhau được chế biến trong sản xuất công nghiệp, bao gồm bastnaesit [(Ce,La)(CO3)F], monazite [(Ce,La)PO4)], xenotime (YPO4), loparite [( Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O3], apatit [(Ca,REE,Sr,Na,K)3Ca2(PO4)3(F,OH)] và đất sét hấp thụ ion [1-3]. Ba khoáng sản đầu tiên, được gọi là nguồn khoáng sản đất hiếm (REE) thương mại, đóng góp tới gần 95% trữ lượng thế giới: bastnaesit (70–75% oxit đất hiếm REO), monazite (55–60% REO), và xenotime (55-60% REO). Các khoáng sản đất hiếm có giá trị công nghiệp được khai thác chủ yếu là bastnaesite, monazite, xenotime và gadolinite, trong đó bastnaesite chiếm 1/3 sản lượng đất hiếm của thế giới. Gần đây, đất hiếm trong đất sét có khả năng hấp thụ ion đã được tìm thấy trong lớp vỏ đá ong bị phong hóa.
Các nguyên tố đất hiếm (REE) được phân thành hai nhóm “nặng” và “nhẹ”, tùy thuộc vào mật độ nguyên tử của chúng. REE “nhẹ” bao gồm lanthanum (La) (số 57 trong bảng tuần hoàn) đến europium (Eu) (số 63 trong bảng tuần hoàn). Ngược lại, REE ‘nặng’ bao gồm gadolinium (Gd) (64) đến lutecium (Lu) (71) và yttrium.
Trong những năm gần đây, nhu cầu về REE đã tăng lên do những đặc tính độc đáo và ứng dụng đa dạng của chúng. Đến giữa thế kỷ XX, vật liệu đất hiếm chỉ được sử dụng trong lĩnh vực quân sự. Từ năm 1987, việc sử dụng chúng đã mở rộng sang thủy tinh, gốm sứ, chất xúc tác trong ngành công nghiệp lọc dầu và luyện kim. Theo thời gian, chưa đến 5% sản lượng đất hiếm được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử để sản xuất nam châm có độ bền cao. Ngày nay, với sự phát triển cao của ngành luyện kim, các sản phẩm hợp kim đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, y tế, gốm sứ, máy tính, màn hình tivi màu, ô tô thân thiện với môi trường, nam châm, ắc quy, chất xúc tác hóa dầu, tên lửa, radar, v.v.
Tổng quan về ngành đất hiếm Việt Nam
Việt Nam tăng cường sản lượng quặng đất hiếm lên gấp mười lần – thông tin này được chứng minh bằng dữ liệu
Đất hiếm từ lâu đã là một trong những tài nguyên quý báu nhất của Việt Nam. Dữ liệu của Mỹ cho thấy sản lượng đất hiếm của Việt Nam đã tăng gấp mười lần trong năm ngoái, khi các công ty toàn cầu đã đổ về Việt Nam, nơi có dự trữ ước lượng lớn thứ hai trên thế giới, nhằm giảm sự phụ thuộc vào Trung Quốc đối với các kim loại công nghiệp chính. Theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), sản lượng mỏ đất hiếm của Việt Nam đã tăng lên 4.300 tấn vào năm ngoái từ mức 400 tấn vào năm 2021. Tuy nhiên, sản lượng của Việt Nam chỉ là một phần nhỏ so với các nhà sản xuất hàng đầu khác năm ngoái. Trung Quốc, nhà sản xuất lớn nhất thế giới, đã khai thác 210.000 tấn vào năm 2022, Mỹ 43.000 tấn và Úc 18.000 tấn. Nhưng Việt Nam có trữ lượng đất hiếm lớn thứ hai thế giới – ước lượng là 22 triệu tấn – chỉ đứng sau Trung Quốc, theo USGS. Tính đến tháng 1 năm 2023, Trung Quốc nắm giữ thị phần lớn nhất về trữ lượng đất hiếm đã được chứng minh trên thế giới, chiếm 33,8% tổng trữ lượng. Việt Nam đứng thứ hai với trữ lượng 16,9% tổng lượng đất hiếm hiện có. Nga và Brazil đứng thứ ba, mỗi nước chiếm khoảng 16,1% trữ lượng đất hiếm của thế giới. Sản lượng của Việt Nam tăng vào năm ngoái đã khiến nó trở thành nhà sản xuất lớn thứ sáu trên thế giới (trước đó là thứ 10 vào năm 2021), đây có thể là một dấu hiệu của sự thay đổi đáng kể trong việc khai thác tài nguyên của nước ta. Việt Nam cũng là nhà sản xuất lớn duy nhất ở Đông Nam Á tăng sản lượng năm ngoái, trong khi các đối thủ lớn khu vực như Myanmar và Thái Lan báo cáo sản lượng giảm, theo dữ liệu của USGS. Per Kalvig, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoáng sản và Vật liệu (MiMa) của Đan Mạch, cho biết: “Cơ sở hạ tầng xử lý REE của Việt Nam khá tiên tiến và không chỉ xử lý nguồn tài nguyên REE nội địa.” Ông nói rằng Việt Nam là một trong những nước nhập khẩu hợp chất quặng đất hiếm thô lớn nhất thế giới vào năm 2021.
Việt Nam đặt mục tiêu nâng sản lượng đất hiếm thô lên 2 triệu tấn/năm vào năm 2030
Việt Nam đặt mục tiêu tăng sản lượng đất hiếm lên 2,02 triệu tấn mỗi năm vào năm 2030, theo một kế hoạch của chính phủ được Reuters đánh giá, nhằm tận dụng một trong những trữ lượng kim loại công nghiệp quan trọng lớn nhất thế giới.
Việt Nam sẽ có sản lượng cao hơn nhờ vào khai thác từ 9 mỏ ở các tỉnh phía Bắc Lai Châu, Lào Cai và Yên Bái, theo kế hoạch được Phó Thủ tướng Trần Hồng Hà ký ngày 18/7. Tài liệu cho thấy Việt Nam sẽ phát triển 3-4 mỏ mới sau năm 2030, nhằm nâng sản lượng đất hiếm thô lên 2,11 triệu tấn vào năm 2050. “Mục tiêu của kế hoạch là để quốc gia phát triển một ngành công nghiệp khai thác và chế biến đất hiếm đồng bộ và bền vững”. Đất hiếm là một nhóm các nguyên tố có ứng dụng trong sản xuất điện tử và pin, làm cho chúng quan trọng trong quá trình chuyển đổi toàn cầu sang nguồn năng lượng sạch và trong lĩnh vực quốc phòng.
Ngoài khai thác mỏ, Việt Nam cũng sẽ tìm cách đầu tư vào các cơ sở tinh chế đất hiếm, với mục tiêu sản xuất 20.000-60.000 tấn oxit đất hiếm (REO) hàng năm vào năm 2030. Kế hoạch này nhằm mục đích nâng sản lượng REO hàng năm lên 40.000-80.000 tấn vào năm 2050.
Hoạt động khai thác đất hiếm của Việt Nam chủ yếu tập trung ở vùng Tây Bắc, Tây Nguyên và bao gồm các nhóm đất hiếm nhẹ có nguồn gốc thủy nhiệt. Một số khoáng sản đất khác còn có ở Bắc Nam Xe, Nam Nam Xe, Đồng Pao (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai), Yên Phụ (Yên Bái), dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Vũng Tàu.
Thế giới muốn hướng đến một tương lai xanh, do đó nhu cầu về nguồn đất hiếm thay thế đang rất cao. Với những tiến bộ công nghệ nhanh chóng, môi trường đầu tư thuận lợi, Việt Nam, nguồn cung cấp đất hiếm lớn thứ hai thế giới, đang trở thành một điểm đến tích cực cho các nhà đầu tư trong lĩnh vực này.
Ngành đất hiếm Việt Nam đang phát triển mạnh
Đất hiếm là nguyên liệu thô quan trọng cho quá trình chuyển đổi năng lượng sạch được sử dụng cho xe điện và tua-bin gió. Nó cũng được sử dụng trong điện tử, công nghệ thực phẩm, ứng dụng y tế và thiết bị quân sự. Gần đây, các quốc gia khác cũng bắt đầu chuyển sang Việt Nam để đảm bảo nguồn cung đầu tư cho các dự án phát triển.
Mới đây, Công ty đất hiếm CAVICO Việt Nam và Viện Công nghệ bức xạ Việt Nam đã ký thỏa thuận tiến hành nghiên cứu và phát triển nhà máy chế biến sâu đất hiếm scandium. Các chuyên gia tin rằng thỏa thuận này sẽ tạo động lực cho ngành đất hiếm ở Việt Nam.
Với việc tiếp cận được các nhà nhập khẩu khoáng sản đất hiếm chủ chốt như Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc, Việt Nam cũng có lợi thế về vị trí địa lý thuận lợi. Năm 2022, Công ty Cổ phần Đất hiếm Việt Nam (VTRE), một công ty có trụ sở tại tỉnh Hà Nam, đã ký hợp đồng xuất khẩu 1.000-2.000 tấn đất hiếm hàng năm trị giá 50 triệu USD sang Hàn Quốc.
Một số yếu tố khác cũng có lợi cho Việt Nam là các khoản đầu tư đáng kể vào hạ tầng và lực lượng lao động có kỹ năng cao và chi phí thấp. Chính phủ Việt Nam đã xác định ngành khoáng sản đất hiếm là một ưu tiên phát triển và đơn giản hóa các thủ tục cấp giấy phép khai thác, đồng thời thành lập các khu công nghiệp ủng hộ khai thác, bao gồm ưu đãi thuế.
Thách thức và cơ hội
Về thách thức, các doanh nghiệp thăm dò, chế biến Việt Nam còn thiếu công nghệ chế biến sâu. Các công ty này gặp khó khăn trong việc tiếp cận công nghệ chế biến, khiến việc thâm nhập thị trường nội địa và xuất khẩu trở thành thách thức lớn cho các doanh nghiệp. Trước đây, những nỗ lực thành lập ngành đất hiếm của Việt Nam cũng thất bại do giá sụt giảm và các rào cản pháp lý. Tuy nhiên, với doanh số bán xe điện (EV) ngày càng tăng đã thúc đẩy sự quan tâm đến đất nước này. Việt Nam đang nhanh chóng trở thành một lựa chọn ngày càng hấp dẫn thay thế Trung Quốc, quốc gia đang cuốn vào căng thẳng thương mại với Mỹ, tắc nghẽn chuỗi cung ứng hậu Covid và chi phí lao động tăng cao.
Việt Nam đang trở thành một cơ sở sản xuất quan trọng ở Đông Nam Á về linh kiện và thiết bị điện tử và là một trong những thị trường năng lượng tái tạo phát triển nhanh nhất. Nhiều quốc gia, đặc biệt là Úc và Canada, đang liên kết với chính phủ và các công ty Việt Nam để thiết lập chuỗi cung ứng tích hợp đất hiếm và các nguyên liệu quan trọng khác. Blackstone Minerals đã ký biên bản ghi nhớ (MoU) với Công ty Đất hiếm Việt Nam (VTRE) và công ty khai khoáng Australia Strategic Materials (ASM) để phát triển chuỗi giá trị liên tục và tích hợp từ khai thác mỏ đến sản xuất kim loại đất hiếm tại Việt Nam.
