Câu chuyện về đất hiếm dường như xa lạ với những người ngoài ngành nhưng với những người thuộc ngành công nghiệp lại mang một giá trị đặc biệt. Hợp chất chứa 17 nguyên tố hóa học, trong đó có scandi, yttri và 15 nguyên tố của nhóm Lantan, đang ngày càng có vai trò quan trọng bởi các ngành công nghệ cao hiện nay đều cần đến nó, từ chất xúc tác trong công nghệ lọc hóa dầu và xử lý môi trường, vật liệu phát quang trong ngành chiếu sáng, màn hình tivi, công nghệ laser, nam châm, rada, tên lửa, linh kiện điện tử…
Thế giới biết tới đất hiếm là nguyên liệu chính để sản xuất con chip nhưng ứng dụng của đất hiếm còn có nhiều ứng dụng khác. Có thể hiểu, đất hiếm là tập hợp nhóm vật chất được ứng nhiều trong lĩnh vực công nghệ cao và cũng là thành phần quan trọng trong phát triển công nghiệp và các ngành công nghệ cao trên thế giới. Trữ lượng tài nguyên đất hiếm của Việt Nam được đánh giá đứng thứ 2 trên thế giới nhưng sản lượng đất hiếm của Việt Nam cung cấp cho thế giới vẫn còn hạn chế.
Đất hiếm là nguyên liệu quan trọng sản xuất chất bán dẫn cho các ngành công nghiệp cao. Với trữ lượng tài nguyên này, Việt Nam có những cơ hội, lợi thế để khai thác, hợp tác, phát triển công nghiệp bán dẫn, tham gia chuỗi cung ứng.
Ngày nay, cụm từ “đất hiếm” hay “các nguyên tố đất hiếm” đã không còn xa lại với đại bộ phận người dân bởi đó là nguyên liệu trọng yếu ứng dụng trong các ngành công nghiệp, công nghệ cao như: bán dẫn, điện tử, IT, xúc tác,… Trong đó ứng dụng trong các ngành, lĩnh vực ô tô, xe máy điện hay điện thoại thông minh và các sản phẩm công nghệ thông minh chiếm tỷ trọng nhiều nhất. Theo Liên minh quốc tế về hóa học và ứng dụng (IUPAC), các nguyên tố đất hiếm (REE) gồm mười bảy nguyên tố, bao gồm scandium (Sc), yttrium (Y) và chuỗi lanthanide (15 nguyên tố từ Lanthanum (La) đến Lutetium (Lu)) [1].
Nhìn chung, đất hiếm có thể được chia thành hai nhóm : một là nhóm nhẹ (LREE), bao gồm lanthan (La), xeri (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samari (Sm) và europium (Eu); hai là nhóm nặng (HREE), bao gồm gadolinium (Gd), terbi (Tb), dysprosi (Dy), holmium (Ho), erbi (Er), thuli (Tm), ytterbi (Yb), luteti (Lu), scandium (Sc) và yttrium (Y).
Ước tính của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ, hiện nay trữ lượng đất hiếm trên trái đất đạt khoảng 132 triệu tấn. Trong đó, Trung Quốc là quốc gia có trữ lượng nhiều nhất với 44 triệu tấn, thứ 2 là Việt Nam (22 triệu tấn), Brazil (21 triệu tấn), Nga (21 triệu tấn) và Ấn Độ (6,9 triệu tấn) (Bảng 1)
Tại Việt Nam, các mỏ đất hiếm có trữ lượng lớn đều tập trung ở các tỉnh phía Tây Bắc Bộ. Trong đó, mỏ Nậm Xê (Lai Châu) có diện tích 125,98 km2, trữ lượng ước tính khoảng 10 triệu tấn; mỏ Đông Pao (Lai Châu) diện tích 53,99 km2, trữ lượng ước tính từ 8 đến 10 triệu tấn; mỏ Mường Hum (Lào Cai) diện tích 26,84 km2, chưa có số liệu cụ thể; mỏ Yên Phú (Yên Bái) có trữ lượng ước tính khoảng 20.000 tấn. Ngoài ra, còn một số mỏ đất hiếm với trữ lượng thấp hơn nhưng có nhiều tiềm năng khai thác như mỏ Kỳ Ninh (Hà Tĩnh), mỏ Kẻ Sung (Thừa Thiên - Huế), mỏ Cát Khánh (Bình Định), mỏ Hàm Tân (Bình Thuận).
Trên thế giới, các công nghệ kỹ thuật cao đã được nghiên cứu và áp dụng trong quá trình khai thác và chế biến đất hiếm. Quá trình chế biến đất hiếm các bước: thăm dò và đánh giá; khai thác; tuyển quặng; hoà tách, xử lý hoá học; phân tách các nguyên tố đất hiếm; và cuối cùng là tính chế. Tùy thuộc vào khoáng vật, quá trình chế biến sẽ phải thay đổi các điều kiện nhiệt độ, hoá chất, phương pháp, … Trong đó, công việc phân tách riêng biệt các nguyên tố đất hiếm là khó nhất, đòi hỏi kỹ thuật cao. Một số kỹ thuật tách như chiết dung môi, trao đổi ion và kết tủa thường được sử dụng để thu hồi kim loại đất hiếm từ dung dịch thu được từ quá trình hòa tách bằng axit hoặc kiềm. Trong đó, công nghệ chiết dung môi được nghiên cứu phát triển và ứng dụng nhiều trong công nghiệp do có những ưu điểm vượt trội như: độ tinh khiết cao, quy mô lớn, tuần hoàn,....
Ở Việt Nam, trữ lượng đất hiếm thuộc top đầu thế giới, song việc triển khai khai thác, chế biến và sử dụng đất hiếm còn nhiều hạn chế, chưa tương xứng với tiềm năng hiện có. Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ thống kê rằng Việt Nam chỉ sản xuất được khoảng 600 tấn oxit đất hiếm vào năm 2023. Đây là một con số rất thấp so với thế giới, chỉ chiếm khoảng 0,17% nguồn cung toàn cầu vào năm 2023 (tổng khoảng 350.000 tấn), thấp hơn nhiều quốc gia như Nga (0,74%), Ấn Độ (0,83%), Thái Lan (2%), Australia (5,1%), Myanmar (10,9%), Mỹ (12,3%) và Trung Quốc (68,6%). Khó khăn lớn nhất nằm ở công nghệ chế biến đất hiếm của Việt Nam.
[1] T. Damhus, R. M. Hartshorn, and A. T. Hutton, “Nomenclature of inorganic chemistry: IUPAC recommendations 2005,” Chem. Int, vol. 27, pp. 25–26, 2005.
[2] W. L. Filho, R. Kotter, P. G. Özuyar, I. R. Abubakar, J. H. P. P. Eustachio, and N. R. Matandirotya, “Understanding rare earth elements as critical raw materials,” Sustainability, vol. 15, no. 3, p. 1919, 2023.
[3] X. Hu et al., “Impacts of China’s exports decline in rare earth primary materials from a trade network-based perspective,” Resour. Policy, vol. 81, p. 103321, 2023.
[4] J. A. Ober, “Mineral commodity summaries 2018,” USGS Rep., p. 2, 2018.
[5] C. Pham‐Ngoc, D. Ishiyama, T. A. Tran, M. Hoshino, and S. Taguchi, “Characteristic Features of REE and Pb–Zn–Ag Mineralizations in the Na Son Deposit, Northeastern Vietnam,” Resour. Geol., vol. 66, no. 4, pp. 404–418, 2016.
[6] H. Paulick and E. Machacek, “The global rare earth element exploration boom: An analysis of resources outside of China and discussion of development perspectives,” Resour. policy, vol. 52, pp. 134–153, 2017.
