Nghiên cứu làm chủ công nghệ chế biến sâu đất hiếm tại Việt Nam

Chia sẻ các kết quả về nghiên cứu chế biến và ứng dụng đất hiếm, PGS. TS Hoàng Anh Sơn, Viện trưởng Viện Khoa học vật liệu cho biết, quá trình chế biến quặng đất hiếm lý tưởng nhất là đạt đến sản phẩm có giá trị tăng cao. Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào trình độ công nghệ và khả năng đầu tư, có thể thực hiện từng giai đoạn một.

Tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nghiên cứu đất hiếm theo hướng phân chia bằng phương pháp trao đổi ion và sau đó nghiên cứu phát triển công nghệ chiết đất hiếm đã được thực hiện từ rất sớm. Quy trình phân chia các nguyên tố đất hiếm nhẹ đến độ sạch cao bằng sắc ký đã phân tách riêng rẽ được các oxit đất hiếm Lantan, Neodym, Prazeodym, Samari, Europi ra khỏi tổng đất hiếm trên cột trao đổi cation và làm sạch đến 99,9%.

Quy trình công nghệ chiết phân chia trên hệ chiết liên tục ngược dòng 80 bậc đã sản xuất một số oxit đất hiếm sạch La2O3 99,9%; Pr 98,4%; Nd độ sạch 97,6% trong phòng thí nghiệm từ những năm đầu thập kỷ 80.

Trong lĩnh vực phân chia và làm sạch nguyên tố đất hiếm, Viện Khoa học vật liệu đã thực hiện nghiên cứu và đưa ra các quy trình: Quy trình chế tạo Oxit Yttri sạch bằng phương pháp sắc ký cho phép sản xuất Yttri có độ sạch cao trên 99% với hiệu suất thu hồi khoảng 70%; Quy trình chế tạo Oxit Ơvrôpi độ sạch cao bằng phương pháp sắc ký với kết quả Ơvrôpi từ sản phẩm kỹ thuật cao có thể được phân chia khỏi các nguyên tố đất hiếm sản phẩm độ sạch hơn 99,9% với hiệu suất thu hồi khoảng 90%.

Nghiên cứu về đất hiếm ở Lai Châu đã bắt đầu thực hiện ở Viện Khoa học vật liệu từ năm 2025. Kết quả thực nghiệm tuyển thu hồi được tinh quặng đất hiếm hàm lượng 21,77% tổng oxit đất hiếm với mức thực thu hơn 84% ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô bán công nghiệp. Bên cạnh đó, hướng nghiên cứu chế biến, làm sạch và ứng dụng đất hiếm cũng được đẩy mạnh trong giai đoạn này.

 Ảnh minh hoạ.

PGS. TS Hoàng Anh Sơn thông tin thành tựu nổi bật là Giải thưởng nhà nước về khoa học và công nghệ năm 2005 với công trình nghiên cứu “Công nghệ vật liệu đất hiếm phục vụ sản xuất, đời sống và bảo vệ môi trường” đã được trao cho các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học vật liệu.

Viện trưởng Viện Khoa học vật liệu cũng thông tin các kết quả nghiên cứu về công nghệ tuyển, chế biến đất hiếm tại các đơn vị thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công Thương.

Cụ thể, Viện Công nghệ xạ hiếm, Bộ Khoa học và Công nghệ đã có quá trình nghiên cứu liên tục với đầy đủ các giai đoạn chế biến: Tuyển, thủy luyện, phân chia tinh chế thực hiện trên các đối tượng quặng ở Việt Nam. Nổi bật là việc xây dựng sơ đồ tuyển tinh quặng đất hiếm Yên Phú hàm lượng 30%, đất biển Đông Pao hàm lượng 35-38%.

Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim, Bộ Công Thương (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ- Luyện kim) đã thí nghiệm tuyển mẫu quặng đất hiếm Đông Pao trên dây chuyền tuyển khép kín công suất 100 kg/h tại Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ- Luyện kim đã thu được sản phẩm quặng tinh đất hiếm tổng hợp có hàm lượng khoảng 35% RE; thực thu đất hiếm khoảng 72%; sản phẩm quặng tinh barit có hàm lượng khoảng 93% BaSO4; thực thu barit 93%; sản phẩm quặng tinh fluorit có hàm lượng 70% CaF2; thực thu fluorit khoảng 70%.

Theo Viện Khoa học vật liệu, kết quả này là cơ sở dữ liệu có độ tin cậy cao có thể phục vụ cho kế hoạch triển khai dự án xây dựng nhà máy tuyển quặng đất hiếm Đông Pao thân quặng F3 ở quy mô công nghiệp.

Tuy nhiên, đối với đất hiếm Lai Châu, tất cả công trình nghiên cứu từ trước đến nay đều dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc pilot, một số vấn đề về thuốc tuyển vẫn chưa giải quyết được nên chất lượng tuyển không cao, chất lượng quặng đất hiếm cuối cùng không được như mong muốn (hàm lượng và tỷ lệ thực thu đất hiếm, hàm lượng các tạp chất có hại đi cùng).

Theo Viện Khoa học vật liệu, đến nay chưa có nhà máy chế biến từ tinh quặng đất hiếm Việt Nam ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu, hàm lượng tổng oxit đất hiếm phải đạt tối thiểu từ 95% trở lên. Đối với công nghệ phân chia riêng rẽ oxit đất hiếm và làm sạch đến độ sạch cao, mặc dù đã có nghiên cứu từ rất sớm nhưng phần lớn mới triển khai trong phòng thí nghiệm, chưa có công nghệ nào áp dụng vào thực tế.

Thời gian qua có nhiều doanh nghiệp, đối tác nước ngoài của Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc… quan tâm, nghiên cứu và bày tỏ quan điểm muốn hợp tác với Việt Nam trong lĩnh vực khai thác, chế biến khoáng sản đất hiếm. Tuy nhiên, chỉ số ít nhà sản xuất tại các quốc gia này có công nghệ chế biến sâu đất hiếm nhưng giữ bản quyền, bí mật và không chuyển giao công nghệ. Theo ông Sơn, công nghệ chế tạo kim loại đất hiếm, tạo ra các nguyên liệu phục vụ sản xuất sản phẩm cho ngành xe điện, điện gió, công nghiệp quốc phòng,… đòi hỏi ở một trình độ công nghệ rất cao.

Để có thể khai thác hiệu quả, hợp lý nguồn tài nguyên đất hiếm Việt Nam phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế xã hội; an ninh quốc phòng; đồng thời đảm bảo khai thác, tận thu triệt để các khoáng sản đi kèm, Viện KHoa học vật liệu đề xuất tiếp tục điều tra, khảo sát đánh giá trữ lượng, giá trị của các thành phần nguyên tố đất hiếm trong các mỏ đất hiếm đã cấp phép của Việt Nam trong đó ưu tiên ứng dụng các thành tựu của cách mạng 4.0 nâng cao chất lượng, hiệu quả công tác điều tra, thăm dò, khảo sát để có định hướng khai thác, chế biến và ứng dụng hiệu quả đất hiếm Việt Nam. Cân đối giữa khai thác với dự trữ khoáng sản quốc gia đối với các khoáng sản chiến lược, quy mô lớn như Uraini, đất hiếm làm cơ sở phát triển bền vững.

Viện cũng đề xuất xây dựng tiềm lực khoa học công nghệ, hình thành các trung tâm nghiên cứu mạnh về đất hiếm trên cơ sở nòng cốt là các viện nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ. Tập hợp đội ngũ nhà khoa học, chuyên gia, đầu tư hạ tầng, trang thiết bị nghiên cứu hiện đại đáp ứng yêu cầu nghiên cứu công nghệ khai thác, chế biến sâu đất hiếm.

Hình thành một số nhiệm vụ khoa học công nghệ có quy mô lớn gắn đẩy mạnh phát triển các dự án khai thác, chế biến nhằm nghiên cứu phát triển được công nghệ chế biến có khả năng áp dụng vào thực tiễn đảm bảo an toàn môi trường, tận thu các khoáng sản có giá trị, đạt mục tiêu Chiến lược địa chất, khoáng sản và công nghệ khai khoáng đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 cũng như quy hoạch khoáng sản thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050 của Thủ tướng Chính phủ.

Cụ thể, giai đoạn 2021-2030 chế biến 22.500-62.500 tấn tổng oxit đất hiếm/năm để có thể chiết tách ra các loại đất hiếm riêng rẽ. Đến năm 2025, các mỏ được cấp phép khai thác phải hoàn thành xây dựng cơ bản, đầu tư nghiên cứu công nghệ chế biến ra sản phẩm đất hiếm hỗn hợp dạng cacbonat đạt 99%.

Lồng ghép vào một số chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm quốc gia, ưu tiên thực hiện nhiệm vụ theo hướng nghiên cứu khai thác, chế biến và ứng dụng đất hiếm trong các lĩnh vực kỹ thuật, công nghệ cao, công nghệ lõi cũng như các lĩnh vực có thị trường tiêu thụ lớn trong nước (gang thép, gốm thủy tinh, bột mài cao cấp, phân bón cây trồng…), góp phần tăng trưởng kinh tế và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên này.

Chuyên gia này cũng đề xuất giao cho Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam xây dựng chương trình nghiên cứu phát triển công nghệ chế biến sâu đất hiếm, phân chia riêng rẽ các oxit đất hiếm độ sạch cao, công nghệ điện phân chế tạo kim loại một số nguyên tố Nd, Dy, Pr…, công nghệ chế tạo nam châm đất hiếm cho ngành công nghiệp ô tô điện, điện gió để sớm đưa vào thực tế sản xuất trong 10 năm tới.

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ cũng đề xuất kiến nghị ban hành cơ chế, chính sách riêng để phát triển công nghiệp đất hiếm phù hợp với tiềm năng, vị trí vai trò, trong đó cần có cơ chế gắn kết chặt chẽ giữa nghiên cứu, phát triển công nghệ và triển khai sản xuất, chế biến sâu cũng như cơ chế chấp nhận rủi ro, độ trễ trong nghiên cứu. Tạo cơ chế, chính sách thu hút các doanh nghiệp đầu tư vào khai thác, chế biến sâu đất hiếm kèm theo các điều khoản về chuyển giao công nghệ, nhất là doanh nghiệp từ các quốc gia có nền công nghiệp đất hiếm phát triển như Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc…

Bảo Lâm