Xử lý chế biến quặng đất hiếm việt nam

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM





BÁO CÁO TỔNG KẾT
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI HỢP TÁC KHCN
THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VIỆT NAM- HÀN QUỐC







XỬ LÝ CHẾ BIẾN
QUẶNG ĐẤT HIẾM VIỆT NAM






Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ Xạ Hiếm
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS., NCVC. Lê Bá Thuận

6728
01/02/2008


HÀ NỘI, NĂM 2007


MỤC LỤC

Trang
Abstract
Danh sách các cán bộ tham gia nhiệm vụ hợp tác
Phần I. Kết quả thực hiện nhiệm vụ hợp tác
2
Lời mở đầu 2
1. Trách nhiệm của các bên 3
2. Những căn cứ để xây dựng nhiệm vụ 5
3. Những nội dung đã thực hiện và kết quả đạt được 6
4. Đánh giá chung 13
5. Kiến nghị 16
Phần 2: Báo cáo kết quả nghiên cứu
17
Chương 1. Tổng quan tài liệu và cơ
sở khoa học của nhiệm vụ
17
1.Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài và tổng quan về phương pháp xử

lý, phân chia tinh chế đất hiếm
17
1.1. Kỹ thuật sản xuất tổng đất hiếm từ tinh quặng 17
1.2. Công nghệ phân chia tinh chế đất hiếm 21
1.3 Phân chia tinh chế ytri 27
1.4 Tách và tinh chế Eu bằng phương pháp khử chọn lọc 34
2. Tình hình nghiên cứu đất hiếm ở Hàn Quốc 38
3. Tình hình nghiên cứu công nghệ xử lý chế biến
đất hiếm ở Việt Nam 39
Chương 2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
41
1. Nghiên cúu phân hủy tinh quặng đất hiếm bastnaesite 41
2. Nghiên cứu phân hủy tinh quặng đất hiếm xenotime 41
3. Nghiên cứu tách và tinh chế Eu 43
3.1. Sơ đồ tách và tinh chế Eu dự kiến 43
3.2. Thí nghiệm khử và kết tủa 45
3.3. Xác định điều kiện khử Eu(III) từ dung dịch EuCl
3
tinh khiết và
kết tủa dạng EuSO
4

46
3.4. Điều kiện khử Eu(III) và tách Eu(II) từ hỗn hợp Eu-Gd-Sm (1:4:5) 48
3.5. Nghiên cứu điều kiện tinh chế Eu bằng phương pháp Khử-Độ Bazơ 49
3.6. Thử nghiệm tách và tinh chế Eu từ phân nhóm trung Yên Phú 53
4. Nghiên cứu điều kiện phân chia nhóm & phân chia tinh chế Gd, Sm, Y 56
4.1. Đặc trưng của hệ chiết PC88A - RE
3+
- HCl 56

4.2. Đường đẳng nhiệt và dung lượng chiết hệ RE
3+
- HCl - PC88A 66
4.3. Mô hình hoá số liệu cân bằng của hệ chiết 68
4.4. Đặc trưng của hệ chiết RE
3+
- NAP - HCl 78
5. Nghiên cứu thử nghiệm phân chia nhóm và phân chia các nguyên tố
riêng rẽ trên thiết bị chiết
81
5.1. Thiết bị chiết khuấy lắng dung tích 4000 ml/bậc 81
5.2. Nguyên liệu phân chia 81
5.3. Tính toán các thông số công nghệ chiết 83
5.4. Xây dựng và thử nghiệm quy trình chiết phân chia nhóm tổng đất
hiếm Yên Phú
86
5.5. Xây dựng và thử nghiệm quy trình chiết phân chia Gd và Sm từ tổng
đất hiếm nhóm trung Yên Phú
95
5.6. Phân chia tinh chế Y khỏi đất hiếm nặng bằng kỹ thuật chiết v
ới
dung môi NAP
99
6. Nghiên cứu điều chế oxit đất hiếm 103
6.1. Cơ sở của phương pháp 103
6.2. Điều chế oxit đất hiếm bằng phương pháp kết tủa oxalat và nung ở
nhiệt độ cao
104
7. Thiết bị chế tạo trong nước phục vụ nhiệm vụ 113
8. Thiết bị do viện KIGAM viện trợ 113

Chương 3. Quy trình công nghệ
115
1. Quy trình tách và tinh chế Eu 115
2. Quy trình phân chia nhóm 117
3. Quy trình phân chia Gd-Sm 121
4. Quy trình tinh chế Y 122
5. Quy trình đi
ều chế oxit đất hiếm 125
Chương 4. Kết luận và đề nghị
126
1. Kết luận từ kết quả nghiên cứu về xử lý chế biến quặng đất hiếm 126
2. Đánh giá chung về kết quả hợp tác nghiên cứu với Hàn Quốc 126
3. Đề nghị 128
Tài liệu tham khảo
129
Giải trình kinh phí của nhiệm vụ
133
Phần phụ lục
134







NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG BẢN BÁO CÁO

KIGAM Korea Institute of Geoscience and Minerals Resources
MMPD Minerals and Materials Processing Division (KIGAM)

ITRRE Inst. for Technology of Radioactive and Rare Elements
Viện CNXH Viện Công nghệ xạ hiếm
NTĐH, RE Nguyên tố đất hiếm
KLĐH Kim loại đất hiếm
Ln
3+
, RE
3+
Ion kim loại đất hiếm
TREO Tổng đất hiếm
PC88A 2-ethylhexyl photphonic axit mono 2-ethylhexyl ester
NAP Naphthenic axit
TBP Tributyl photphat
O/A Tỉ lệ thể tích pha hữu cơ trên pha nước
D Hệ số phân bố
β
Hệ số tách
Ci Nồng độ ban đầu
Hi Độ axit ban đầu của hệ chiết
n Số bậc chiết
m Số bậc rửa chiết
V
F
Tốc độ dòng của nguyên liệu
V
S
Tốc độ dòng của dung môi
V
W
Tốc độ dòng của dd. rửa chiết

1
D2-3-DSTG

DANH SÁCH TÁC GIẢ CỦA ĐỀ TÀI KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC

(Danh sách những cá nhân đã đóng góp sáng tạo chủ yếu cho Đề tài
được sắp xếp theo thứ tự thoả thuận)

(
Kèm theo quyết định số 13/2004/QĐ-BKHCN ngày 25/5/2004
của bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ
)

1. Tên đề tài: Xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam

2. Thuộc chương trình: Hợp tác khoa học và công nghệ theo Nghị định thư
giữa Việt Nam và Hàn Quốc 2002-2004.

3. Thời gian thực hiện: 3 năm, 2002-2004

4. Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ Xạ Hiếm

5. Bộ chủ quản: Bộ Khoa học và Công nghệ

6. Danh sách tác giả:

TT Học hàm, học vị, họ và tên Chữ ký
A. Phía Việt nam

1 PGS. TS. Lê Bá Thuận
2 TS. Trần Ngọc Hà
3 ThS. Nguyễn Trọng Hùng
4 CN. Lưu Xuân Đĩnh
5 CN. Nguyễn Thành Chung
6 ThS. NCS. Nguyễn Văn Hải
7 ThS. NCS. Nguyễn Đức Vượng
8 ThS. Nguyễn Quang Anh
9 KS. Lê Thị Bằng
10 TC. Nguyễn Thị Thanh Thuỷ
11 CN. Võ Hồng Lĩnh
12 TS. Hoàng Nhuận
13 TS. Nguyễn Bá Tiến
B. Phía Hàn Quốc
1 TS. Joon Soo KIM KIGAM
2 TS. Jin Joung Lee KIGAM
3 TS. Hoo Soo Yoon KIGAM




2
PHẦN I.
KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam có nguồn đất hiếm phong phú cần được nghiên cứu công
nghệ phục vụ cho khai thác chế biến nhằm phục vụ cho nền kinh tế. Mỏ đất
hiếm Yên Phú giàu nguyên tố đất hiếm phân nhóm trung và đất hiếm phân

nhóm nặng và mỏ đất hiếm Đông Pao giàu nguyên tố đất hiếm nhóm nh
ẹ.
Nguồn tài nguyên đất hiếm này gần như chưa được khai thác chế biến phục
vụ cho nền kinh tế. Một trong những lý do là công nghệ chế biến quặng đất
hiếm chưa được nghiên cứu đầy đủ để có thể cho sản phẩm mong muốn về
chất lượng và cạnh tranh về giá cả.
Một trong những giai đoạn quan trọng trong công nghệ chế biến quặng
đất hi
ếm là nghiên cứu phân chia tinh chế các nguyên tố đất hiếm thành
nguyên tố riêng rẽ có độ tinh khiết cao. Công nghệ này chứa đựng hàm lượng
khoa học cao và hiện nay cũng là bí quyết công nghệ của nhiều quốc gia sản
xuất và xuất khẩu đất hiếm.
Nghiên cứu phân chia tinh chế một số nguyên tố đất hiếm giá trị cao có
ý nghĩa quan trọng trong việc bước đầu đánh giá và xây dựng quy trình tối ưu
phân chia tinh chế nguyên tố đấ
t hiếm Yên Phú. Các nguyên tố đất hiếm phân
nhóm trung và phân nhóm nặng trong đó có Y có độ tinh khiết cao ngày càng
được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghệ cao như vật liệu phát quang,
vật liệu từ, vật liệu hạt nhân, vật liệu gốm cao cấp, v. v. .
Trong thời gian qua, Bộ Khoa học và Công nghệ đã tăng cường hợp tác
KHCN với nước ngoài nhằm đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa học và nâng
cao trình độ khoa học công nghệ trong nước. Bộ
KH&CN đã ký nghị định thư
với Bộ KHCN Hàn Quốc vào năm 2002 cho phép thực hiện nội dung hợp tác
về: " Xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam". Hai cơ quan đối tác chính
thực hiện nhiệm vụ này là: Viện Công nghệ Xạ Hiếm và Viện Khoa học Địa
chất và Tài nguyên khoáng sản Hàn Quốc (Korea Institute of Geoscience and
Mineral Resources- KIGAM, Korea).

3

Hàn Quốc là nước tiêu thụ đất hiếm khá lớn nhưng không có tài nguyên
đất hiếm. Nguồn cung cấp đất hiếm nguyên liệu duy nhất hiện nay cho công
nghiệp Hàn Quốc là Trung Quốc. Về lâu dài, cũng như các nước khác, Hàn
Quốc không muốn phụ thuộc vào nguồn đất hiếm Trung Quốc và Hàn Quốc
mong muốn hợp tác với Việt Nam để tìm hiểu, nghiên cứu chế biến đất hiếm
Việt Nam nhằm mở rộng nguồn cung c
ấp nguyên liệu đất hiếm. Tuy không
có tài nguyên đất hiếm có giá trị kinh tế, nhưng công tác nghiên cứu đất hiếm
của Hàn Quốc bắt đầu từ năm 1980 do nhu cầu phát triển của công nghiệp.
Viện KIGAM là một trong số Viện có nghiên cứu mạnh và có truyền thống về
lĩnh vực này.
Đề tài: “Xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam” là kết quả của
mối quan tâm chung trên đây và nhằm nâng cao giá tr
ị của khoáng sản đất
hiếm và xây dựng được công nghệ chế biến quặng đất hiếm Việt Nam, cung
cấp nguyên liệu đất hiếm cho các công nghệ chế tạo sản phẩm chất lượng cao
cho nền công nghiệp kỹ thuật cao.

I. TRÁCH NHIỆM CỦA CÁC BÊN

Phân công trách nhiệm của hai bên được thể hiện trong thuyết minh của
nhiệm vụ và được thể hiện trong bản thoả thuận và bả
n kế hoạch do Viện
CNXH, Viện KIGAM và hai chủ nhiệm nhiệm vụ kí kết trước khi thực hiện
nhiệm vụ (xem phụ lục kèm theo).
1. Trách nhiệm của phía Việt Nam

a) Nghiên cứu xây dựng quy trình phân chia tinh chế nguyên tố đất hiếm
Sm, Eu, Gd và Y từ tinh quặng đất hiếm Yên Phú và chế thử oxit đất
hiếm có kích thước hạt thích hợp

- Thực hiện nghiên cứu khoa học ở các phòng thí nghiệm của hai bên
với đối tượ
ng là tinh quặng đất hiếm Yên Phú và tinh quặng đất hiếm Đông
Pao, Việt Nam.
- Trao đổi kết quả nghiên cứu và tham gia đào tạo cán bộ trong lĩnh vực
công nghệ đất hiếm.

4
Nội dung nghiên cứu ở phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ xạ hiếm
tập trung vào các vấn đề chính sau đây:
- Tiếp nhận công nghệ phân huỷ tinh quặng đất hiếm Việt Nam từ
nghiên cứu thực hiện ở KIGAM, Hàn Quốc.
- Thực hiện nghiên cứu công nghệ tinh chế các nguyên tố Sm, Gd, Eu
và Y.
- Thực hiện nghiên cứu thu nhận oxit đất hiếm trên có kích thước hạt
phù hợp cho các mục đích sử dụng khác nhau.
Trong b
ản báo cáo kết thúc nhiệm vụ này, chúng tôi sẽ trình bày kết
quả cơ bản trong các việc thực hiện mục đích và nội dung đề ra.
b) Phát triển nguồn nhân lực nghiên cứu ứng dụng đất hiếm
- Trao đổi thông tin khoa học và công nghệ phân chia tinh chế đất hiếm
thế giới và kết quả khoa học nghiên cứu trong thời gian trước đây của hai bên.
- Hàng năm tiếp đón 3-5 cán bộ nghiên cứu Hàn Quốc sang viện
CNXH tổ
chức trao đổi thông tin dưới dạng seminar khoa học và thảo luận tại
phòng thí nghiệm và làm thí nghiệm demo.
- Hàng năm cử cán bộ 3-4 Việt Nam sang Hàn Quốc trong khoảng thời
gian 1 tháng để khảo sát, học tập kinh nghiệm, nghiên cứu tại các phòng thí
nghiệm của KIGAM, hội thảo và trao đổi thông tin khoa học về lĩnh vực
nghiên cứu. Tổ chức hội thảo về công nghệ chế biến và ứng dụng đất hiếm

cho cán bộ c
ủa hai Viện và cán bộ trong nước nghiên cứu trong lĩnh vực chế
biến và ứng dụng đất hiếm Việt Nam.
2. Trách nhiệm của phía Hàn Quốc
- Xây dựng kế hoạch nghiên cứu chung.
- Phân huỷ và hoà tách tinh quặng đất hiếm Việt Nam. Phân tách xeri từ tinh
quặng đất hiếm Đông Pao.
- Phân chia nhóm các nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp chiết dung môi
với PC88A.
- Phân chia nguyên tố đất hiếm Eu, Gd, Sm và Y
- Chế thử các hợp chất đất hi
ếm.

5
- Thiết kế công nghệ chế biến tinh quặng đất hiếm và phân chia nguyên tố đất
hiếm từ tinh quặng đất hiếm Việt Nam
- Hàng năm, tiếp nhận 3-4 cán bộ Việt Nam sang Hàn Quốc từ 1 tuần đến 1
tháng để khảo sát học tập kinh nghiệm, làm việc trong phòng thí nghiệm của
KIGAM dưới sự hướng dẫn của cán bộ KIGAM, tham quan khoa học ở một
số nhà máy của Hàn Quốc.
- Hàng năm, cử 3-5 cán b
ộ nghiên cứu Hàn Quốc sang Viện tổ chức trao đổi
thông tin dưới dạng seminar khoa học, thảo luận tại phòng thí nghiệm và làm
thí nghiệm giới thiệu (thí nghiệm demo).

II. NHỮNG CĂN CỨ ĐỂ XÂY DỰNG NHIỆM VỤ

- Căn cứ vào nhu cầu hợp tác nghiên cứu khoa học về nghiên cứu và chế biến
quặng đất hiếm Việt Nam do hai phía Việt Nam và Hàn Quốc cùng quan tâm.
- Căn cứ vào khả năng chuyên môn và sự hợ

p tác trong nghiên cứu khoa học
giữa Viện Công nghệ xạ hiếm và Viện KIGAM, Hàn Quốc.
- Biên bản ghi nhớ giữa Viện CNXH và KIGAM, ký ngày 24/7/2000.
- Thoả thuận của Viện CNXH và KIGAM về nghiên cứu phát triển công nghệ
chế biến và ứng dụng đất hiếm, ký ngày 25/7/2000.
- Phê duyệt và kế hoạch cấp kinh phí cho đề tài chiến lược quốc tế năm 2001
do Viện kế hoạch khoa học và kỹ thuật Hàn Quốc thông báo, ngày 1/8/2001
(Tiếng Hàn).
- Thoả thu
ận của phía Việt Nam và Hàn Quốc trong phiên họp lần 1 của Tiểu
ban hợp tác Việt - Hàn về năng lượng và tài nguyên khoáng sản (Vấn đề 3-
Tài nguyên khoáng sản; Biên bản phiên họp lần 1 của Tiểu ban hợp tác Việt -
Hàn về năng lượng và tài nguyên khoáng sản, ngày 14/8/2001).
- Nhiệm vụ " Xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam" được đưa vào danh
mục chính thức thực hiện từ năm 2002-2004 tại phiên họp thứ hai c
ủa Uỷ ban
Liên chính phủ Việt - Hàn về hợp tác KHCN, ngày 22/10/2001 (Protocol of
the second meeting of the Korea-Vietnam Joint Committee on Science &
Technological Cooperation-2001).

6
- Công hàm của đại sứ Hàn Quốc thông báo cho Bộ KH, CN &MT Việt
Nam rằng dự án: "A study on the Preparation of raw marterial from
Vietnamese Rare Earth Ore" được chính phủ Hàn Quốc phê chuẩn và hai đối
tác của dự án này là Viện CNXH và Viện KIGAM. Đại sứ quán Hàn Quốc
yêu cầu Bộ KHCN&MT hỗ trợ và cho phép thực hiện dự án quốc tế này
(KEV-0-460 ngày 27 tháng 11 năm 2001).
- Hợp đồng KH&CN về việc thực hiện nội dung hợp tác với Bộ KH&CN:
Hợp đồng số 14/2002/HĐ-QHQT, ngày 28 tháng 4 năm 2003.

III. NỘ
I DUNG ĐÃ THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Nội dung và kết quả thực hiện nhiệm vụ hợp tác song phương qua từng
năm được thể hiện như sau:
2.1. Những nội dung đã thực hiện trong năm 2002
- Tổng quan tài liệu liên quan đến mục tiêu của đề tài.
- Chuẩn bị nguyên liệu (tinh quặng Đông Pao và Yên Phú) và gửi tinh quặng
sang KIGAM (Hàn Quốc).
- Tiếp nhận công nghệ phân huỷ tinh qu
ặng đất hiếm Đông Pao. Phân hủy
quặng đất hiếm bastnesite đã được Viện KIGAM nghiên cứu nhiều nên Viện
KIGAM mong muốn nghiên cứu áp dụng đối với đối tượng quặng ĐH Đông
Pao,Việt Nam.
- Thử nghiệm và làm chủ công nghệ phân chia tổng đất hiếm Yên phú thành
các nhóm nhẹ - trung - nặng và các concentrate phù hợp với mục đích phân
chia riêng rẽ bằng kỹ thuật chiết dung môi trên thiết bị chiết 4 lit/bậc.
- C
ử cán bộ sang Hàn Quốc và tiếp nhận chuyên gia Hàn Quốc đến Việt Nam
tiến hành thực nghiệm và trao đổi khoa học theo các nội dung trên.
- Đi thực địa thăm quan, lấy mẫu, khảo sát mỏ đất hiếm Yên Phú cùng với
chuyên gia Hàn Quốc.
2.2. Những nội dung đã thực hiện trong năm 2003
- Thử nghiệm và làm chủ công nghệ phân chia tinh chế Gd, Sm và Eu đạt độ
tinh khiết 99,9% bằng phương pháp chiết dung môi và khử bằng Zn từ đất

7
hiếm Yên Phú trên thiết bị chiết lớn 4 lit/bậc do KIGAM trao đổi kết quả
nghiên cứu.
- Cử cán bộ sang Hàn Quốc và tiếp nhận chuyên gia Hàn Quốc đến Việt Nam

tiến hành thực nghiệm và trao đổi khoa học theo các nội dung trên.
- Chế thử oxit đất hiếm Eu, Gd và Sm đạt tiêu chuẩn thương mại (độ sạch:
Eu
2
O
3
, Gd
2
O
3
và Sm
2
O
3
- 99,9%, kích thước hạt trung bình: 3-5µm)
2.3. Những nội dung đã thực hiện trong năm 2004
- Thực hiện tinh chế ytri trên thiết bị chiết và chế thử oxit đất hiếm Y đạt tiêu
chuẩn đăng ký (độ sạch: Y
2
O
3
- 99,9%, kích thước hạt trung bình: 3-5µm).
- Tổ chức hội thảo khoa học tổng kết nhiệm vụ.
- Xây dựng nhiệm vụ hợp tác giai đoạn 2005-2008. Lập đề án thành lập Trung
tâm hợp tác nghiên cứu vật liệu đất hiếm Việt- Hàn
2.4. Trao đổi chuyên gia, cán bộ
Một trong những nội dung chính của sự hợp tác giữa hai Viện là trao
đổi thông tin khoa học, kết quả nghiên cứu, chuyển giao phương pháp và kĩ
thuật th
ực nghiệm và thảo luận các kết quả nghiên cứu của các cán bộ tham

gia nhiệm vụ nghị định thư.
Công tác này được thực hiện đều đặn theo từng năm, theo kế hoạch hai
bên đã vạch ra. Sau đây, chúng tôi trình bày bảng tổng kết trao đổi chuyên gia
và cử cán bộ đi thực tập hàng năm.
a) Thăm quan và trao đổi khoa học của cán bộ Viện KIGAM

Năm 2002
TT Cán bộ KIGAM Nội dung trao đổi chính Th
ời gian
1

2


Dr. Joon Soo KIM

Dr. Jin Young Lee


Lập kế hoạch hợp tác;
Thăm quan mỏ đất hiếm Yên Phú.
Kĩ thuật chiết dung môi tách
NTĐH
Giới thiệu Viện KIGAM và đơn vị
6-11/5/ 2002

18-23/7/2002

8


3



Dr. Ho Sung Yoon
hợp tác trực tiếp là Mineral &
Material Procesing Division.
Trao đổi kinh nghiệm về xử lý
quặng đất hiếm.


18-23 /7/ 2002


Năm 2003
TT Chuyên gia Nội dung trao đổi chính Thời gian
1



2

3
Dr. Joon Soo KIM

Dr. Jin Young Lee

MSc. Lee Hoo In
-Xây dựng kế hoạch thực hiện dự
án; Bàn bạc mục đích và kế hoạch
thành lập trung tâm hợp tác Việt
Hàn về vật liệu đất hiếm.
-Kĩ thuật chiết dung môi phân chia
Eu, Gd, Sm.
-Tái sinh dung môi đã sử dụng.
6 -11/5/ 2002



18-25 /3/ 2003

18-25 /3/ 2003

Năm 2004
TT Chuyên gia Nội dung trao đổi chính Thời gian
1
2
3
4
5
6
7
8

Dr. Joon Soo KIM

Dr. Jin Young Lee
Dr. Ho Sung Yoon
Dr. Ho Seok Jeon
Dr. Sung Dong Kim
Mr. Chul Joo Kim
Mr. Ho In Lee
Prof. Choon Han
(Kwangwoon Univ.)
- Đánh giá hoạt động của dự án



- Tham gia hội thảo lần thứ 1
Việt Nam - Hàn Quốc về
nghiên cứu công nghệ và ứng
dụng đất hiếm.




6-12/6/ 2004


b) Thăm quan và trao đổi khoa học của cán bộ Viện CNXH
II. 1. Năm 2002

9
TT Cán bộ Nội dung công tác Thời gian
1

2
TS. Lê Bá Thuận

TS. Trần Ngọc Hà
-Thăm quan khoa học và xác
định kế hoạch nghiên cứu.
-Mô phỏng máy tính quá trình
chiết dung môi và tính toán các
thông số chiết.
25/6/2002-
2/7/2002
17- 31/10/
2002

Năm 2003
TT Cán bộ Nội dung công tác Thời gian
1

2

3



4
PGS. Huỳnh Văn Trung

Th.S. Nguyễn Quang Anh

Th. S. Nguyễn Trọng Hùng

TS. Lê Bá Thuận
(Chuyến công tác này thuộc
kế hoạch 2004)
-Thăm quan khoa học và
hợp tác giữa hai Viện
- Tách và tinh chế Eu

-Phân huỷ quặng
bastnaesite.
-Đánh giá kết quả nghiên
cứu đạt được;
-Chuẩn bị cho hội thảo
Việt-Hàn về công nghệ và
ứng dụng đất hiếm.
14-21/4/
2003
7/4-
5/5/2003
7/4-
5/5/2003


15-22/12/
2003


Năm 2004

TT Cán bộ Nội dung công tác Thời gian
1


2
TS. Nguyễn Bá Tiến


Nguyễn Thành Chung
- Kỹ thuật điều chế oxit
đất hiếm kích thước hạt
nhỏ.
- Tinh chế Y
5/4 -
5/5/2004

5/4 -
5/5/2004



10
c. Nội dung khoa học đã trao đổi thông qua hội thảo, seminar khoa học
Trong quá trình làm việc của các cán bộ KIGAM tại Viện CNXH và
các cán bộ Viện CNXH tại KIGAM đã thực hiện nội dung trao đổi khoa học
qua việc tổ chức seminar. Sau đây là các seminar khoa học đã được tổ chức
trong thời gian 2002- 2004.
Ngoài trao đổi chính thức khi cán bộ viện này đến công tác tại viện kia,
trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, thàng tháng hai bên còn trao đổi thảo luận
kết quả

nghiên cứu, cung cấp tài liệu chuyên môn qua điện thoại và qua
email,…
a) Senimar khoa học
No Nội dung khoa học Địa điểm
Thời
gian
Báo cáo viên
1
Kĩ thuật chiết dung môi phân chia
các NTĐH
CNXH 2002 Jin Young Lee
2
Các kĩ thuật xử lý quặng đất hiếm
bastnaesite
CNXH 2002 Ho Sung Yoon
3
Kĩ thuật chiết dung môi tách Gd,
Sm và Eu
CNXH 2003 Jin Young Lee
4 Xử lý monazite và ilmenite Huế 2003 Joon Soo Kim
5
- Nghiên cứu phất triển công nghệ
tại Viện CNXH
- Tài nguyên đất hiếm Việt Nam
KIGAM 2003 Lê Bá Thuận
6
Phân huỷ quặng đất hiếm Yên
Phú
KIGAM 2003 Ng. Tr. Hùng
7

Điều chế ADU và hợp chất
NTĐH
KIGAM 2004 Ng. Bá Tiến

2.6. Tổ chức hội thảo khoa học
Để tổng kết, đánh giá hoạt động trong khuôn khổ của nhiệm vụ, năm
2004 hai bên đã tổ chức hội thảo khoa học. Ngoài cán bộ chính của hai đơn vị

11
tham gia trực tiếp vào nhiệm vụ, còn có các cán bộ và chuyên gia trong và
ngoài Viện trong lĩnh vực đất hiếm được mời đến dự hội thảo.
Tên hội thảo: 1st - Korea Joint Symposium on Rare Earths
Development and Application
Thời gian và địa điểm: Ngày 8-9/6/2004 Tại Khách sạn Vườn thủ đô,
Hà Nội.
Tài liệu của hội thảo: Proceedings of the 1st Vietnam-Korea
symposium on rare earths development and application. Hanoi, June 8-9,
2004.
Danh sách các báo cáo tham dự hội thảo:
No Tên Báo cáo Người trình bày
1
Preparation of concentrate from Vietnamese
Yen Phu rare earths ore
ThS. Dương Văn Sự,
ThS. Nguyễn Đức Hưng
(CNXH)
2
Process development for preparation of rare
earth concentration from the Korean monazite
and Vietnamese xenotime ore

Dr. Ho-Seok Jeon,
(KIGAM)
3
Recovery of rare earths from Yen Phu
xenotime by pressure- alkaline attack
KS. Phạm Quang Trung
(CNXH)
4
Recovery of cerium and rare earth element
oxides from Dong Pao bastnaesite concentrate
ThS. Ng. Trọng Hùng
(CNXH)
5
Preparation of cerium carbonate from
bastnasite
BSc. Chul-Joo Kim
(KIGAM)
6
Process development for separation of rare
earths by solvent technique-current status in
ITRRE
PGS. Lê Bá Thuận
(CNXH)
7
Extraction of Ce(IV) with PC88A/DEHPA in
HNO
3
medium and its use for cerium
purification
CN. Hoàng Nhuận

(CNXH)

8 Preparation of High purified Europium oxide Mr. Hoo-In Lee

12
from medium rare earth group by Zn
reduction
(KIGAM)
9
Purification of yttrium by solvent technique
using Aliquat 336
ThS. Nguyễn Văn Hải
(ĐH Sư Phạm Hà Nội)
10
Separation of rare earth elements(Sm/Gd) by
continuous solvent extraction
Dr. Joon-Soo Kim,
Dr. Jin-Young Lee
(KIGAM)
11
Study on separation of some major rare earth
elements from Yen Phu xenotime by solvent
extraction technique
PGS. Lê Bá Thuận
(CNXH)
12
Separation Characteristics of Heavy Rare
Earth Elements by Extraction
Chromatography
Prof. Choon Han

(Kwangwoon Univ.)
13
Computer simulation of counter current
extraction processes for rare earths separation
using PC88A, DEHPA extractants
TS. Trần Ngọc Hà
(CNXH)
14
Preparation of red-phospher by Sol-Gel
process
Dr. Ho-Sung Yoon
(KIGAM)
15
Preparation of Fe-REE-Mg alloy at ITRRE

KS. Phạm Đức Thái
(CNXH)
16
Preparation of neodymium oxide from NdFeB
magnet scrap
Dr. Sung-Don Kim
(KIGAM)
17
Study on preparation of some RE products for
increasing the yield of tea plant
TS. Nguyễn Bá Tiến
(CNXH)

Đây là hội thảo không những tổng kết đánh giá hoạt động của hai bên
trong quá trình thực hiện nhiệm vụ hợp tác song phương mà còn là dịp cho

các nhà khoa học của hai nước nghiên cứu trong lĩnh vực đất hiếm gặp gỡ
trao đổi và định hướng cho nghiên cứu tiếp theo.

13
Nối tiếp hội thảo này, dự kiến năm 2007 sẽ tổ chức hội thảo 2st - Korea
Joint Symposium on Rare Earths Development and Application lần thứ tại
Hàn Quốc.
2.5. Gửi mẫu tinh quặng và quặng đất hiếm Việt Nam
Nhiệm vụ hợp tác này lấy đối tượng quặng đất hiếm Việt Nam là đối
tượng nghiên cứu chính nên công tác gửi mẫu là nhiệm vụ được đặt ra từ khi
thực hiện nhiệ
m vụ. Theo yêu cầu của phía KIGAM chúng tôi đã thực hiện
các đợt gửi mẫu khác nhau:
- 7/2002 Viện CNXH gửi 10 kg mẫu tinh quặng đất hiếm Đông Pao sang
KIGAM phục vụ mục đích nghiên cứu công nghệ xử lý quặng đất hiếm.
- 12/2002 Viện CNXH gửi 50 kg mẫu tinh quặng đất hiếm Đông Pao có hàm
lượng đất hiếm 30% và 200 kg tinh quặng đất hiếm Yên Phú với hàm lượng
đất hiếm ~ 35%.

IV. ĐÁNH GIÁ CHUNG

- Nhiệm vụ
HTQT đã thực hiện các mục tiêu đã đăng ký thông qua các hoạt
động: trao đổi thông tin khoa học, nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm của
hai bên và trao đổi kết quả nghiên cứu, tham các cơ sở công nghiệp, tham
quan phòng thí nghiệm, tổ chức các seminar khoa học và hội thảo khoa học.
- Những nội dung đã đặt ra trong nhiệm vụ hợp tác nghiên cứu với đối tác
Hàn Quốc đã được hoàn thành như kế hoạch đề ra.
+ Đã xây dựng các quy trình công nghệ
phân chia nhóm tổng đất hiếm

Yên Phú, quy trình tách và tinh chế Eu, quy trình phân chia tinh chế Gd, Sm
và Y đạt độ tinh khiết cao > 99,9%.
+ Đã xây dựng quy trình điều chế các oxit đất hiếm có kích thước
thước nhỏ đáp ứng yêu cầu của sản phẩm thương mại.
- Ngoài những việc đảm bảo nội dung đăng kí, chúng tôi còn tiếp nhận công
nghệ và kỹ thuật khác nhau trong lĩnh vực đất hiếm. Những vấn đề này được
trình bày dưới đ
ây.

14
- Thông qua hợp tác và thực hiện nhiệm vụ, phía Việt Nam đã thu nhận được
kết quả quan trọng sau đây:
+ Đào tạo cán bộ: Thông qua nhiệm vụ hợp tác, kiến thức các cán bộ
thu được thông qua hình thức như seminar khoa học, trao đổi trực tiếp với cán
bộ KIGAM trong các phòng thí nghiệm của Viện CNXH và phòng thí nghiệm
của Viện KIGAM, và thực tập khoa học tại phòng thí nghiệm của KIGAM,
kiến thức của cán bộ
về lĩnh vực xử lý và phân chia tinh chế nguyên tố đất
hiếm được cập nhật và nâng cao. Điều đặc biệt, các cán bộ tiếp thu được
những kỹ thuật nghiên cứu mới như các kỹ thuật sol-gel trong việc chế tạo
các bột mịn dopping đất hiếm, các oxit đất hiếm có kích thước nano, kỹ thuật
tính toán thông số của công nghệ chiết dung môi được các nước trên thế giới
áp dụng có hiệ
u quả, đặc biệt là ở Trung Quốc.
Thông qua thực hiện nhiệm vụ nghị định thư, 1 NCS đã bảo vệ thành
công luận án tiến sĩ (Hoàng Nhuận), 3 học viên đã bảo vệ thành công luận văn
thạc sĩ (Nguyễn Văn Hải, Trần Hồng Thu và Nguyễn Thị Phấn). Hiện có 2
NCS (Nguyễn Văn Hải và Nguyễn Đức Vượng) đang thực hiện nghiên cứu
theo các hướng và nộ
i dung của nghị định thư. Đã công bố nhiều bài báo khoa

học trên tạp chí khoa học trong nước và tham dự các hội thảo khoa học trong
và ngoài nước.
+ Phương diện công nghệ: Không thể hiểu dễ dàng là tất cả bí quyết
công nghệ đối tác đã nghiên cứu được đều có thể chuyển giao cho Việt Nam.
Nhưng thông qua hợp tác này, Viện CNXH đã thu nhận được vấn đề công
nghệ quan trọng làm cơ sở cho nghiên cứ
u hoàn thiện ở Viện. Đó là công
nghệ:
• Công nghệ xử lý quặng đất hiếm bastnaesite và tách trực tiếp xeri từ
dung dịch hoà tách. Công nghệ này được chúng tôi nghiên cứu và áp
dụng cho đất hiếm Đông Pao và đã cho kết quả rất tốt trong việc chủ
động cung cấp lượng lớn tổng đất hiếm với suất đầu tư thấp và có
thể thu nhận trực tiếp xeri có chất lượng cao (96% - 98%) dùng
đượ
c cho nhiều mục đích ứng dụng.

15
• Kỹ thuật xác định các thông số công nghệ chiết bằng phương pháp
tính toán tĩnh hiện được Trung Quốc, Hàn Quốc áp dụng cho việc
nghiên cứu và xây dựng các công nghệ phân chia và tinh chế đất
hiếm bằng kĩ thuật chiết dung môi.
• Những vấn đề về vận hành và chế tạo thiết bị chiết nhiều bậc. Kinh
nghiệm vận hành thiết bị chiết được phía cán bộ KIGAM trao đổi
v
ới cán bộ của Viện CNXH. Một số mô hình và thiết kế thiết bị
chiết mixer-settler, thiết bị chiết cột cũng được phía KIGAM cho
học tập và tìm hiểu.
• Viện KIGAM đã trao đổi kiến thức và kinh nghiệm để kết tủa oxalat
có kích thước thước và phân bố kích thước hạt phù hợp việc điều
chế oxit đất hiếm có kích thước theo yêu cầu.

• Viện KIGAM cũng đ
ã cấp cho Viện CNXH một số sơ đồ thiết kế
công nghệ chế biến quặng đất hiếm bastnaesite có thể áp dụng trực
tiếp cho tinh quặng đất hiếm Đông Pao.
• Ngoài ra, Viện KIGAM cung cấp cho Viện CNXH một số hóa chất,
thiết bị. Các hóa chất thiết bị và tài liệu này rất quý giá cho công tác
nghiên cứu tại Viện CNXH, góp phần không nhỏ vào việc thực hiện
thành công nội dung khoa học công nghệ nêu trên.
+ Mở rộng hướng nghiên cứu và hợp tác: qua tham quan, trao đổi
khoa học, các cán bộ hai bên luôn đề xuất hướng hợp tác mới như hợp tác về
điều chế bột tan siêu mịn, hướng ứng dụng hợp chất đất hiếm, mời các doanh
nghiệp tham gia vào khai thác chế biến đất hiếm tại Việt Nam. Phía KIGAM
nhiều lần đề xuất hình thành Trung tâm hợp tác về vật liệu đất hiếm làm cơ sở

cầu nối cho hợp tác khoa học giữa các nhà khoa học hai nước trong lĩnh vực
này, cũng như để lôi kéo các trường đại học tham gia đào tạo cán bộ trẻ và
làm cầu nối tổ chức tham quan, hội thảo để các doanh nghiệp Hàn Quốc đến
Việt Nam đầu tư lĩnh vực này.
+ Phương diện tăng cường hợp tác và hiểu biết giữa các nhà khoa
học giữa hai Viện KIGAM và Viện CNXH. Chúng tôi
đánh giá đây cũng là

16
vấn đề cần thiết và quan trọng. Trước đây, khi nhà khoa học KIGAM đến
Viện họ còn lo ngại về vấn đề mang tính chất chính trị như chủ nghĩa xã hội
của Việt Nam, … nhưng qua thời gian làm việc và trao đổi tham quan đến
Việt Nam những lo ngại, e dè này đã biến mất nhường chỗ cho sự hợp tác
thân thiện và nhiệt tình của hai bên.
- Thông qua hợp tác và thực hiện nhiệm vụ, phía KIGAM đã thu nhậ
n được

kết quả quan trọng sau đây:
+ Họ đã có tổng quan khá đầy đủ về tình hình tài nguyên đất hiếm Việt
Nam. Đây không chỉ là vấn đề tổng quan số liệu mà họ còn có chuyến tham
quan đến tận mỏ đất hiếm như mỏ đất hiếm Yên Phú và những số liệu phân
tích về thành phàn hoá học, khoáng vật học quặng đất hiếm Việt Nam, khả
năng sơ chế, x
ử lý làm giàu và phân huỷ tinh quặng và khả năng tinh chế các
nguyên tố đất hiếm Việt Nam
+ Các kết quả nghiên cứu của Viện CNXH và KIGAM là quan trọng để
họ tư vấn cho các nhà đầu tư vào đầu tư khai thác chế biến quặng đất hiếm
Việt Nam. Đây là mục tiêu sâu xa của chúng tôi đặt ra khi đề xuất thực hiện
nhiệm vụ này.

V. KIẾN NGHỊ
Nghiên cứu trong lĩnh vực đất hiế
m đã có kết quả nhất định nhưng đây
là lĩnh vực công nghệ cao cần có nghiên cứu sâu để cho công nghệ có sức
cạnh tranh nhằm khai thác có hiệu quả tài nguyên đất hiếm Việt Nam. Hai
bên đã xây dựng nhiệm vụ và kế hoạch nghiên cứu tiếp tục. Phía đối tác
KIGAM, Hàn Quốc đã và đang thực hiện giai đoạn thứ hai của nhiệm vụ hợp
tác này. Viện CNXH đã được Bộ
KH&CN phê duyệt thực hiện giai đoạn 2.
Chúng tôi bày tỏ sự cảm ơn đến Bộ KH &CN và mong được triển khai nhiệm
vụ giai đoạn 2 này để đồng hành với kế hoạch của Viện KIGAM.




17
PHẦN II.

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA
NHIỆM VỤ
I. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài và tổng quan về phương pháp xử
lý, phân chia tinh chế đất hiếm [1-7, 29-31]
Tổng quan về các vấn đề tính chất của các nguyên tố đất hiếm, tình
hình nghiên cứu, tình hình sản xuất, công nghệ, các khía cạnh kinh tế của các
nguyên tố đất hiếm, … là những nội dung cầ
n thiết nhưng ở bản báo cáo này
chúng tôi giới hạn chỉ trình bày một số vấn đề cơ bản. Các nội dung khác đã
được trình bày trong các tài liệu khác nhau như trong bản báo cáo đề tài các
cấp thực hiện tại Viện CNXH.
I.1. Kỹ thuật sản xuất tổng đất hiếm từ tinh quặng
I.1.1. Tài nguyên đất hiếm
Về trữ lượng đất hiếm, Trung Quốc và Mỹ là hai quốc gia đứng đầu,
chiếm t
ới hơn 90% tổng lượng tài nguyên đất hiếm của thế giới. Quặng
bastnaesite cũng chỉ có ở hai nước trên là đáng kể, mỏ Baiyunebo, Trung
Quốc trữ lượng lớn nhất thế giới chứa cả bastnaesite và monazite. Về trữ
lượng monazite, Ôtxtrâylia đứng hàng đầu thế giới. Ở Việt Nam, bastnaesite
được phát hiện thấy ở Đông Pao, Bắc Nậm Xe và Nam Nậm Xe thuộc huyện
Phong Thổ, Tỉnh Lai Châu với trữ
lượng 984.000 tấn tổng oxit đất hiếm (cấp
R1E). Tổng trữ lượng tiềm năng của 3 mỏ này là cỡ 20.000.000 tấn.
Ở Việt Nam, khoáng vật xenotime được tìm thấy ở Yên Phú, Yên Bái.
Hàm lượng trung bình tổng đất hiếm trong quặng Yên Phú là 1% với tổng trữ
lượng cấp C1 +C2 là 18.000 tấn. Quặng đất hiếm Yên Phú giàu về nguyên tố
đất hiếm phân nhóm trung và phân nhóm nặng. Tổng nguyên tố nhóm trung
và nhóm nặng lên đến ~ 50%.
1.1.2. Cơ sở hoá học củ

a các quá trình phân huỷ tinh quặng đất hiếm
Về phương diện hoá học, có các kỹ thuật cơ bản sau đây thực hiện phân
huỷ tinh quặng đất hiếm.

18
Phân huỷ tinh quặng bastnaesite bằng HCl và NaOH
Cơ sở của phương pháp là phân huỷ bằng axit HCl có kết hợp với
NaOH. Hai phần ba lượng đất hiếm trong tinh quặng bastnaesite nằm dưới
dạng cacbonat được phản ứng với HCl đặc ở khoảng 90
0
C theo phản ứng 1.1.
Ln
2
(CO
3
)
3
.LnF
3
+9HCl → 2LnCl
3(dd)
+ LnF
3

(r)
+ 3HCl + 3H
2
O + 3CO
2
↑ (1.1)

Phần rắn LnF
3
sau khi tách ra khỏi dung dịch được phân huỷ tiếp bằng
dung dịch NaOH 20% để chuyển thành dạng hyđroxyt đất hiếm và khi đó flo
được chuyển thành dạng muối natri tan:
LnF
3
+ 3NaOH → Ln(OH)
3
(r) + 3NaF(dd) (1.2)
Hỗn hợp của phản ứng 1.2 được rửa lắng gạn để loại bỏ dung dịch, còn
phần rắn là các hydroxyt đất hiếm được hoà tan vào pha nước bằng dung dịch
axit theo phản ứng 1.3.
Ln(OH)
3
+ 3HCl LnCl
3
(dd) + 3H
2
O (1.3)
Công ty Molycorp (Mỹ) và một số công ty của Trung quốc thực hiện
quá trình sản xuất theo phương pháp này.
Phân huỷ bastnaesite bằng phương pháp axit H
2
SO
4
Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng phân huỷ bastnaesite như sau:
2LnFCO
3
+ 3H

2
SO
4
→ Ln
2
(SO
4
)
3
+ 2HF ↑ + 2CO
2
↑ + 2H
2
O (1.4)
Phản ứng này thường xảy ra ở nhiệt độ trên 100
o
C. Nhược điểm của
phương pháp này là thoát ra các sản phẩm độc hại như HF, SO
3
, SO
2
, ….
Phân huỷ monazite bằng NaOH
Cơ sở của phương pháp phân huỷ monazite bằng kiềm như sau:
LnPO
4
+ 3 NaOH → Ln(OH)
3
+ Na
3

PO
4
(1.5)
Th
3
(PO
4
)
4
+ 12 NaOH → 3 Th(OH)
4
+ 4 Na
3
PO
4
(1.6)
Theo công nghệ này, sự hình thành hydroxit trên bề mặt của hạt tinh
quặng ngăn cản phản ứng tiếp giữa hạt quặng với NaOH. Vì vậy, tinh quặng
đòi hỏi phải được nghiền thật tốt đến kích thước - 300 mesh trước khi phân
huỷ. Quá trình phân huỷ được thực hiện ở 140
o
C ÷ 170
o
C trong 5 ÷ 10 giờ với

19
dung dịch NaOH 50%. Về mặt lý thuyết, tỉ lệ khối lượng NaOH: Monazite =
0,5 : 1 nhưng thực tế tỉ lệ 1,3 : 1 là tốt nhất để phân huỷ hoàn toàn monazite.
Trong công nghệ này, axit HCl được dùng để hoà tan chọn lọc đất hiếm
vào dung dịch và giữ Th, U, Fe ở trạng thái rắn.

Công nghệ này được sử dụng ở Ấn Độ, Mỹ, Braxin, Trung Quốc,
Pháp, Malaysia, Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Triều Tiên, v.v. .
Ngoài phương pháp kiềm, trước đây còn dùng phương pháp axit H
2
SO
4

đặc nóng để phân huỷ monazite, nhưng hiện nay hầu như không được sử dụng
do vấn đề môi trường và vấn đề thu hồi photphat.
Phân huỷ tinh quặng đất hiếm xenotime
Về thành phần hoá học, khoáng vật đất hiếm xenotim là photphat đất
hiếm của Y và các nguyên tố đất hiếm nặng. Hiện nay, có hai phương pháp
chính để phân huỷ khoáng vật xenotime: phương pháp axit sunfuric và
phương pháp kiềm. Phương pháp phân huỷ kiềm có một số kỹ
thuật khác
nhau: Kỹ thuật phân huỷ tương tự như phân huỷ monazite (phân huỷ nhiệt độ
~ 140
0
C), kỹ thuật kiềm chảy (nhiệt độ 400 ÷ 700
0
C) và kỹ thuật kiềm áp suất
cao (~200
0
C). Ngoài hai phương pháp trên, có một số phương pháp phân huỷ
khác như phương pháp clorua hoá, phương pháp khử nhiệt, phân huỷ với
fluorua silicat, v.v. . Các tài liệu đều cho thấy, phương pháp phân huỷ kiềm có
nhiều ưu điểm nên được lựa chọn triển khai công nghiệp xử lý tinh quặng đất
hiếm xenotime.
1.1.3. Một số công nghệ xử lý tinh quặng bastnaesite của thế giới
Công nghệ xử lý tinh quặng đất hiếm bastnaesite của Mỹ

Mỏ
bastnaesite lớn thứ hai thế giới ở Mountain Pass, California,
Mỹ. Tinh quặng thu được có hàm lượng tổng oxit đất hiếm khoảng 70%
và tạp chất thấp. Cơ sở của phương pháp phân huỷ tinh quặng bastnaesite
70% oxit ĐH thu nhận clorua ĐH do công ty Molycorp là phân huỷ bằng HCl
có kết hợp với NaOH.
Công nghệ này có ưu điểm tiêu tốn hoá chất không lớn, giá thành sản
xuất thấp và có hiệu suất thu nhận đất hiếm cao. Nhược đi
ểm của phương

20
pháp là đòi hỏi tinh quặng có chất lượng cao và đặc biệt sự ăn mòn thiết bị
của axit HCl.
Công nghệ xử lý tinh quặng bastnaesite của Trung Quốc
Trung Quốc là nước có mỏ đất hiếm lớn nhất thế giới (Mỏ Baiyunebo)
chứa đồng thời cả bastnaesite và monazite với tỷ lệ từ 6: 4 đến 7: 3 tương
ứng. Quá trình tuyển cho hai loại tinh quặng có hàm lượng tổng đất hiếm khác
nhau, loại thấp khoảng từ 30 ∼ 40% và loại cao khoảng 50 ∼ 60% oxit đất
hiếm.
Ở Trung quốc, cả hai phương pháp được sử dụng để phân huỷ tinh
quặng đất hiếm: phương pháp phân huỷ bằng axit sunfuric và phương pháp
phân huỷ bằng HCl và NaOH. Trong đó, phương pháp cơ bản phân huỷ tinh
quặng đất hiếm bastnaesite có chứa monazite là phân huỷ bằng axit sunfuric ở
nhiệt độ cao.
Phương pháp phân huỷ bằng H
2
SO
4
cho phép phân huỷ quặng có thành
phần phức tạp chứa đồng thời bastnaesite và monazite. Phương pháp này còn

thích hợp đối với cả hai loại tinh quặng hàm lượng cao và thấp.
Theo phương pháp này, tinh quặng được trộn với H
2
SO
4
đặc và nung
trong lò quay. Diễn biến quá trình được mô tả bởi các phản ứng chính như
sau:
2LnFCO
3
+ 3H
2
SO
4
→ Ln
2
(SO
4
)
3
+ 2HF ↑ + 2CO
2
↑ + 2H
2
O ↑ (1.7)
2 LnPO
4
+ 3 H
2
SO

4
→ Ln
2
(SO
4
)
3
+ 2H
3
PO
4
(1.8)
Th
3
(PO
4
)
4
+ 6 H
2
SO
4
→ 3Th(SO
4
)
2
+ 4H
3
PO
4

(1.9)
Quá trình nung diễn ra ở 500
0
C hoặc cao hơn để phân huỷ Th (SO
4
)
2
và
Fe
2
(SO
4
)
3
thành các hợp chất khó tan nhưng vẫn đảm bảo khả năng tan của
các sunfat đất hiếm. Trong quá trình ngâm chiết tiếp theo bằng nước đất hiếm
sẽ tan vào dung dịch còn sắt và thori nằm lại trong phần bã rắn.
Công nghệ sản xuất này do Công ty Baotou Steel and Rare Earths
(Trung Quốc) thực hiện. Nhược điểm của phương pháp này là khó bảo quản
thiết bị ở giai đoạn nung phân huỷ với axit đặc và giai đoạn hoà tách axit ti
ếp

21
theo dễ phát thải khí HF gây độc hại môi trường. Ngoài ra, quá trình này tiêu
tốn nhiều thời gian, nhiều giai đoạn chuyển hoá lỏng - rắn, lượng lớn nước
thải và hiệu suất thu nhận đất hiếm thấp.
Thực ra, công nghệ chế biến đất hiếm ở Trung Quốc phát triển rất
nhanh chóng trong những năm gần đây. Hiện nay, Trung Quốc đã trở thành
nước cung cấp đất hiếm lớn nh
ất thế giới. Các phương pháp nung sunfat hoá

thế hệ thứ nhất, thứ hai và thứ ba nhằm sản xuất clorua đất hiếm đã được
nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất.
Một trong số các phương pháp nung sunfat hoá thế hệ thứ hai là
phương pháp nung oxi hoá và hoà tách đất hiếm từ bastnaesite bằng axit
sunfuric. Đây là phương pháp đơn giản và được sử dụng trong một số nhà
máy xử lý đất hiếm của Trung Quốc hiệ
n nay. Đặc điểm nổi bật của phương
pháp này là quá trình hoà tách được đơn giản hoá, tách ngay được Ce đang ở
trạng thái Ce (IV) bằng phương pháp kết tủa sunfat kép. Quá trình hoà tách ở
nhiệt độ 50÷70
0
C không gây thoát axit HF, khí SO
2
và dễ triển khai ở quy mô
lớn. Tuy nhiên, những điều kiện kỹ thuật cho quá trình nung oxi hoá và phân
huỷ không được thông báo chi tiết.
Ngoài ra, các quy trình công nghệ liên tục được cải tiến và hoàn thiện
tới mức có thể bỏ qua một số giai đoạn tách tạp chất bằng các phương pháp
kết tinh sau khi hoà tan quặng và dùng phương pháp chiết lỏng -lỏng trực tiếp
tinh quặng để tách và tinh chế NTĐH. Theo tính toán của Trung tâm Nghiên
cứu Công nghệ Quố
c gia về Vật liệu Đất hiếm Trung Quốc (National
Engineering Research Center for Rare earth Materials- CREM), công nghệ
sản xuất trực tiếp clorua đất hiếm bằng phương pháp chiết lỏng -lỏng đã giảm
được tới 30% giá thành.
I.2. Công nghệ phân chia tinh chế đất hiếm
Trong phần này, chúng tôi tóm tắt một số đặc trưng chung của phương
pháp hiện đại được sử dụng phổ biến hiện nay trong công nghiệp đất hiếm thế
giớ
i: Phương pháp chiết dung môi. Một số phương pháp khác như oxi hoá