Nghiên cứu khả năng tiềm ẩn ô nhiễm của mỏ đất hiếm Nậm Xe

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Mỏ đất hiếm Bắc/Nam Nậm Xe được các cơ quan chức năng tiến hành thăm dò từ năm
1990. Để khai thác hiệu quả loại khoáng sản này, đồng thời đảm bảo an toàn môi trường,
chất lượng công tác đánh giá tác động môi trường đối với các dự án khai thác cần phải
phòng ngừa ô nhiễm phóng xạ ngay từ khi xem xét đầu tư dự án cũng như kiểm soát ô
nhiễm sau khi dự án đi vào vận hành. Nghiên cứu khả năng tiềm ẩn ô nhiễm của mỏ đất
hiếm Nậm Xe sẽ đưa đến cái nhìn tổng quan về sự khai thác, chế biến đất hiếm cũng như
điều kiện phát tán ô nhiễm phóng xạ đến môi trường khu vực dự kiến khai thác. Đây sẽ là
tư liệu phục vụ xác định phương pháp khai thác, chế biến đất hiếm mỏ Nậm Xe một cách
hiệu quả và đảm bảo cho sự phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và sức khỏe nhân dân
một cách lâu dài.
2. Mục tiêu của đề tài:
Đánh giá được khả năng gây ô nhiễm phóng xạ của mỏ đất hiếm Nậm Xe, Lai Châu đến
môi trường nếu đưa vào khai thác, chế biến.
3 Đối tượng nghiên cứu:
Môi trường phóng xạ nền khu vực nghiên cứu.
4 Phạm vi nghiên cứu:
Khu vực mỏ Nam/Bắc Nậm Xe, tỉnh Lai Châu

5 Phương pháp ngiên cứu:
 Phương pháp kế thừa, thu thập, thống kê: Tiếp cận đối tượng nghiên cứu và ế thừa

các kết quả nghiên cứu có liên quan đến nội dung nghiên cứu trong đề tài


 Phương pháp điều tra khảo sát hiện trường: Khảo sát thực địa khu vực nghiên cứu,

thu thập, phân tích, mẫu môi trường nền phóng xạ;

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ KHAI THÁC, SỬ DỤNG ĐẤT HIẾM VÀ

CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI MÔI TRƯỜNG
1.1 Đất hiếm là gì?
Đất hiếm (rare earth) là nhóm nguyên tố hiếm có hàm lượng ít trong vỏ Trái đất và rất
khó tách ra từng nguyên tố riêng biệt. Trong nhóm nguyên tố đất hiếm có những nguyên
tố có hàm lượng trong vỏ Trái đất còn cao hơn cả bạc và chì.
Nhóm nguyên tố đất hiếm gồm 17 nguyên tố chia làm hai nhóm.
+ Nhóm nặng gồm 10 nguyên tố: Dysprosium (Dy), Erbium (Er), Europium (Eu),
Gadolinium (Gd), Holmium (Ho), Lutetium(Lu). Terbium (Tb), Thulium (Tm),
Ytterbium (Yb), Yttrium (Y).
+ Nhóm nhẹ gồm 07 nguyên tố: Cerium (Ce), Lathanium (La), Neodymium(Nd),
Praseodymium (Pr), Promethium (Pm), Samarium (Sm) và Scandium (Sc).
1.2. Vấn đề khai thác và sử dụng đất hiếm trong và ngoài nước
1.2.1: Khai thác và sử dụng đất hiếm ở Việt Nam


a. Trữ lượng
Theo ‘báo cáo tổng kết kết quả thực hiện đề tài hợp tác KH&CN theo nghị định thư Việt
Nam –Hàn Quốc’ xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam (do PGS.TS Lê Bá Thuận làm
chủ nhiệm, thực hiện năm 2007), Việt Nam có nguồn đất hiếm phong phú, 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 nhẹ. Ở nước ta quặng 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 oxit đất hiếm (cấp R1E). Tổng trữ lượng tiềm năng
của 3 mỏ này cỡ 20 triệu tấn. Khoáng vật xenotime cũng được tìm thấy ở Yên Phú,Yên
Bái. Hàm lượng trung bình tổng đất hiếm trong quặng ở Yên Phú là 1% với tổng trữ
lượng cấp C1 + C2 là 18 nghìn 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
gần 50%.
Tuy nhiên, theo PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh (tổng hội Địa Chất Việt Nam) hiện chưa có
nghiên cứu nào đánh giá tổng thể về trữ lượng đất hiếm ở Việt Nam. Các kết quả nghiên

cứu tìm kiếm từ năm 1958 đến nay đã phát hiện được nhiều điểm tụ khoáng đất hiếm ở
Lai Châu, Lào Cai và Yên Bái. Dù nhiều bài báo ở Việt Nam đưa ra con số trữ lượng tài
nguyên đất hiếm hiện có vào khoảng 17-22 triệu tấn, song trữ lướng khai thác theo như
PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh chỉ gần là 1 triệu tấn. Báo Lao Động ngày 29/10/2010, trích
dẫn lời Thứ trưởng Bộ Tài Nguyên và Môi trường Nguyễn Văn Đức cho biết về trữ
lường đất hiếm ở Việt Nam trong cuộc họp báo giao lưu trực tuyến định kỳ lần thứ II
năm 2010( diễn ra vào ngày 28/10/2010): “ Hiện vẫn chưa thể xác định cụ thể là bao
nhiêu và quan trọng đang trong quá trình chờ thăm dò, khảo nghiệm”
Cũng theo PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh, được báo Hà Nội trích dẫn ngày 5/11/2010, các
nhà khoa học Việt Nam đã có những nghiên cứu về đất hiếm cách đây hơn 50 năm.


Nước ta đã nghiên cứu sử dụng đất hiếm trong các lĩnh vực nông nghiệp, chế tạo nam
châm vĩnh cửu, biến tính thép, chế tạo hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chất xúc tác
trong xử lý khí thải ô tô… Tuy nhiên, những nghiên cứu ứng dụng đất hiếm vẫn dừng lại
ở mức phòng thí nghiệm và quy mô bán công nghiệp. Hằng năm, nước ta mới khai thác
nhỏ với số lượng vài chục tấn quặng Bastnaesit ở Đông Pao( Lai Châu) và vài nghìn tấn
quặng Monazit ở ven biển miền Trung để xuất khẩu tiểu ngạch. Khó khăn lớn nhất trong
khai thác đất hiếm chính là việc chúng có chứa nguyên tố rất độc, đặc biết là nguyên tố
có tính phóng xạ. Vì thế, nếu khai thác không đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường. Để
khai thác, tuyển và chế biến đất hiếm đòi hỏi quy trình công nghệ rất cao mà Việt Nam
chưa thể tự chủ được.
Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lai Châu cho biết gần đây nhiều đoàn chuyên gia đến
từ Nhật Bản tiếp tục trở lại những vùng có tiềm năng đất hiếm lớn ở tỉnh này. Trong đó,
riêng Tập đoàn Công nghiệp than – khoáng sản Việt Nam (TKV) đã cùng đối tác Nhật
Bản (hai công ty Toyota Tsuho và Sojitz) lập xong báo cáo nghiên cứu khả thi việc khai
thác và chế biến đất hiếm thân quặng F3 Đông Pao (huyện Tam Đường, tỉnh Lai Châu).
Thân quặng này được thăm dò từ sớm và năm 1986 đã được phê duyệt đánh giá trữ lượng
trên 1 triệuu tấn, trong đó khoáng chất có thể chế biến đất hiếm trên 8%.
Tình hình nghiên cứu công nghệ xử lý chế biến quặng đất hiếm ở Việt Nam.

Nghiên cứu công nghệ xử lý chế biến quặng đất hiếm ở Việt Nam chủ yếu được thực
hiện ở Viện KH&CN Việt Nam, Viện Luyện kim màu, Viện Công nghệ Xạ hiếm và một
số trường đại học ở Hà Nội.
Tại Việt Nam, nguồn tài nguyên đất hiếm này gần như chưa được khai thác chế biến phục
vụ 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 giá cả. Một
trong những giai đoạn quan trọng trong công nghệ chế biến quặng đất hiếm 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 chi 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 đất hiếm ở 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 hạt nhân, vật liệu gốm cao cấp…


Các nghiên cứu phân hủy tinh quặng đất hiếm được tập trung chủ yếu vào quặng Nam
Nậm Xe và đặc biệt quặng đất hiếm Đông Pao, đặc điểm của tinh quặng đất hiếm được
đưa vào nghiên cứu phân hủy là hàm lượng đất hiếm cỡ 30-35% do giai đoạn tuyển chưa
được nghiên cứu đầy đủ và do thành phần khoáng vật của quặng. Hao phương pháp cơ
bản được dung để phân hủy tinh quặng đất hiếm bastnaesite là phương pháp HCl-NaOH
và phương pháp axit H2SO4.
Những nghiên cứu về quá trình phân hủy quặng đất hiếm bằng axit HCl đã lựa chọn được
các thông số công nghệ như: nhiệt độ phân hủy, nhiệt độ hòa tách, tốc độ và thời gian
phân hủy, sự tương quan giữa hơi nước quá nhiệt và khối lượng dung dịch phản ứng. Sản
xuất thử nghiệm tổng oxit đất hiếm quy mô bán sản xuất cũng như một số thử nghiệm sản
xuất đã cung cấp sản phẩm cho nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng trong nước.
Quá trình phân hủy theo phương pháp HCl-NaOH chủ yếu được thử nghiệm ở mức đọ
phòng thí nghiệm. Phương pháp axit H2SO4 đã được triển khai ở 110-120 độ C, có cấp

nhiệt; ngăn hóa tách đất hiếm bằng nước; lắng lọc; khử Ce(IV) thành Ce(III) bằng H2O2
hoặc bằng phoi sắt, sau đó kết tủa tổng sunphat kép đất hiếm (III) bằng Na2SO4 ; chuyển
hóa đất hiếm từ dạng sunphat kép sang dạng hydroxit bằng dung dịch NaOH. Quy trình
sản xuất áp dụng vào thực tế đã sản xuất được một số sản phẩm oxit đất hiếm có độ sạch
kỹ thuật cung cấp cho thị trường.
Phương pháo tinh chế được nghiên cứu và phát triển ở Việ Công nghệ Xạ hiếm. Dung
môi chính được sử dụng là PC88A. Công nghệ được nghiên cứu phát triển là nghiên cứu
phân chia nhóm tổng đất hiếm Yên Phú. Quy trình này được thử nghiệm ở quy mô thiết
bị chiết 300ml/bậc. Quy trình phân chia nhóm tổng đất hiếm Đông Pao ở quy mô 4lít/bậc.
Phân chia tinh chế Y bằng phương pháp chiết với Aliquat 336 trong môi trường SCN.
Phân chia tinh chế Gd, Sm cũng được nghiên cứu nhưng thực hiện trên thiết bị chiết
300ml/bậc. Các thông số của quá trình phân chia này được thực hiện trên việc sử dụng
phần mềm mô phỏng do Viện Công nghệ Xạ hiếm nghiên cứu và phát triển.


Theo Đề tài nghiên cứu “Xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam” (do PGS.TS Lê Bá
Thuận làm chủ nhiệm, thực hiện năm 2007), trên cơ sở phương án công nghệ và kết quả
nghiên cứu, Viện Công nghệ Xạ hiếm đã xây dựng sơ đồ công nghệ xử lý tinh quặng đất
hiếm Đông Pao và tách trực tiếp xeri từ dung dịch hòa tách thu nhận xeri hàm lượng cao
(>90%) và tổng đất hiếm. Với sơ đồ công nghệ này Viện đã thử nghiệm trên thiết bị pilot
monazite do Ấn Độ giúp với mẻ 500kg và đã xử lý gần 10 tấn tinh quặng. Kết quả cho
thấy công nghệ dễ mở rộng quy mô, sản xuất đầu tư nhỏ không thải khí độc hại như Sox
và HF, nhiệt độ phản ứng thấp.
b. Khai thác và sử dụng đất hiếm ở Việt Nam.
Theo PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh, Việt Nam đã bắt đầu khai thác đất hiếm từ vài chục
năm nay, nhưng sản lượng rất ít. Lúc đó, Tiệp Khắc và Ba Lan đã tham gia khai thác đất
hiếm ở Việt Nam nhưng không nhiều. Hằng năm, Việt Nam mới chỉ khai thác nhỏ, cỡ vài
chục tấn quặng bastnaesit ở Đông Pao và vài ngàn tấn quặng monazite hàm lượng 3545%R203 ở sa khoáng ven iển miền Trung để bán theo đường tiểu ngạch. Việc khai thác
và sử dụng đất hiếm tại Việt Nam chưa nhiều, không phải vì lý do công nghệ vì công
nghệ các nước đã làm, mà theo nhiều chuyên gia thì chủ yếu là do nhu cầu chưa cao.

Việt Nam đã nghiên cứu sử dụng đất hiếm trong các lĩnh vực nông nghiệp, chế tạo nam
châm vĩnh cửu, biến tính thép, chế tạo hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chất xúc tác
trong xử lý khí thải ô tô… nhưngg cho tới nay vẫn dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm
và bán công nghiệp. Hiện nay các nhà khoa học Việt Nam đã tách được các nguyên tố đất
hiếm đạt đến độ sạch đến 98-99% và ứng dụng cho nhiều ngành khác nhau trong công
nghiệp.
Cụm công trình “ Công nghệ đất hiếm phục vụ sản xuất đời sống và bảo về môi trường”
đã tặng giải thưởng Nhà nước về KH&CN 2005. Nhóm nghiên cứu đề tài thuộc Viện
Khoa học vật liệu (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam ), PGS.TS Lưu Minh Đại làm
Chủ nhiệm, đã tìm ra nhưng công nghệ biến đất hiếm thành những sản phẩm hữu ích, làm
lợi cho Nhà nước hàng trăm tỷ đồng.


Tại nước ta, các nhà nghiên cứu đã đi vào ba hướng ứng dụng đất hiếm :
Sử dụng làm chế phẩm vi lượng DH93 nhằm nâng cao năng suất cây trồng.
Sử dụng trong xúc tác lọc khí độc từ lò đốt rác y tế và ô tô xe máy.
Sử dụng để chế tạo nam châm trong các máy phát điện cực nhỏ.
Cả ba hướng nghiên cứu trên đều được tiến hành từ 1990. GS.TS Đặng Vũ Minh và
PGS.TS Lưu Minh Đại đã có nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng vi lượng đất hiếm
trong nông nghiệp. Theo Báo cáo “Một số kết qủa ứng dụng vi lượng đất hiếm trong
nông nghiệp” năm 1999 của GS.TS Đặng Vũ Minh và PGS.TS Lưu Minh Đại, ở nước ta
trữ lượng đất hiếm khá lớn là nguồn cung cấp lâu dài cho loại phân vi lượng đất hiếm.
Những nghiên cứu thử nghiệm đầu tiên về ảnh hưởng của đất hiếm đến sự phát triển của
một số cây trồng đã được tiến hành năm 1990 tại Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công
nghệ Quốc gia, Viện thổ nhưỡng và Nông hóa và lần đầu tiên được áp dụng trên đồng
ruộng vào năm 1993. Chế phẩm phun lá DH93 dùng trong nông nghiệp như một thứ phân
bón vi lượng, giảm lượng phân bón thông thường. Với kết quả thử nghiệm trên lúa, cho
thấy lúa được phun DH93 tăng 7%-12% sản lượng, giảm lượng hạt lép, lá lúa dày hơn,
cứng hơn; đỗ tương được phun DH93 cũng tăng năng suất 7-19%; ngoài ra hiệu quả cũng
thu được đối với cây điều và cây lạc khi dung DH93. Đặc biệt, lúa trổ đều, chín sớm hơn

một tuần giảm nhiều công chăm sóc. Tỉnh Đồng Tháp, một vựa lúa của Nam Bộ đã nhận
bàn giao công nghệ ứng dụng đất hiếm để sản xuất phân vi lượng DH93.
Đất hiếm còn có tác dụng giảm thải khí độc từ lò đốt rác y tế và khói xe. Tại Việt Nam đã
có đề tài KC.02.05: “ Công nghệ chế tạo vật liệu xúc tác xử lý khí thải từ lò chất thải y
tế”, do Viện Khoa học Vật liệu, Viện KH&CN Việt Nam chủ trì. Sau khi tách chiết được
các kim loại đất hiếm sạch, các nhà khoa học sử dụng chúng trong một loại vật liệu xúc
tác, được các kim loại đất hiếm sạch, các nhà khoa học sử dụng chúng trong một loại vật
liệu xúc tác, được đùn đúc dưới dạng than tổ ong. Đặt những “viên than” này trong hệ
thống xả khói của lò đốt hoặc ống xả của xe, khi khí thảo đi qua sẽ xảy ra phản ứng hóa
học. Lò đốt rác thải y tế CAMAT do Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam chế tạo, có
bộ lọc khí độc đã được lắp đặt ở Hà Nội, Hải Dương, Nghệ An, Tây Ninh…


Đất hiếm là thành phần cơ bản để chế tạo nam châm vĩnh cửu NdFeB. Đây là loại nam
châm tối ưu hiện nay dung trong máy phát điện cỡ nhỏ. Theo TS. Đại, hiẹn 6 máy phát
điện công suất từ 200-1.000W đã được lắp đặt ở các vùng đồng bào thiểu số Hoàng Su
Phì( Hà Giang), Kỳ Sơn (Nghệ An). Nhóm nghiên cứu đã có thể khảo sát, chi phí này
chỉ bằng 1/10 so với phương án trạm thủy điện nhỏ. Thiết bị này có chất lượng tương
đương mà giá thành chỉ bằng 20% sản phẩm nhập ngoại.
Chỉ ba năm sau năm1985 (năm nghiên cứu đầu tiên) các nhà khoa học đã chiết tách được
những oxit đất hiếm sạch đến 99% và nay, ứng dụng của nó đã tìm thu lợi hàng trăm tỷ
đồng. Viện Vật liệu đã làm chủ được các công nghệ cơ bản như chiết tách, dung đất
hiếm làm phân vi lượng, làm nam châm vĩnh cửu.
1.2.2 . Khai thác và sử dụng đất hiếm hiện nay trên thế giới
a. Trữ lượng
Trung Quốc và Hoa Kỳ là hai quốc gia đứng đầu, chiếm hơn 90% tổng lượng tài nguyên
đất hiếm của thế giới. Quawngj bastnaesite cũng chỉ có ở hai nước trên là đáng kể. Mỏ
Baiyunebo, Trung Quốc, có trữ lượng lớn nhất thế giới chứa cae bastnaesite và monazite.
Về trữ lượng monazite, Ôxtraylia đứng đầu thế giới.
Theo số liệu của bộ đất đai và tài nguyên Trung Quốc, trữ lượng ôxit đất hiếm của

Trung Quốc đã được chứng minh là khoảng 83 triệu tấn. Trong đó trữ lượng đất hiếm
nhóm nhẹ là khoảng từ 50 đến 60 triệu tấn(năm 2008). Các chuyên gia trong đó có Lin
Donglu tổng thư ký của hiệp hội đất hiếm Trung Quốc (CSRE), cho rằng trữ lượng đất
hiếm chưa được khai thác tại Trung Quốc được ước tính là ít hơn 30% của tổng trữ lượng
đất hiếm của thế giới, thấp hơn ước tính.
Bảng 2 : Trữ lượng và sản xuất đất hiếm trên thế giới năm 2009


Nước

Sản xuất
(Tấn)

Hoa Kỳ

0

Trung
Quốc

120.000

Tỷ lệ %

Trữ lượng
khai thác
(triệu tấn)

Tỷ lệ %

Trữ lượng Tỷ lệ %
tài nguyên
(Triệu
tấn)

13,0

13

14,0

9,3

36,0

36

89,0

59,3

Nga và
các nước
thuộc
Liên Xô
cũ

19,0

19

21,0

14

Ôxtraylia

5,4

5

5,8

3,9

3,1

3

1,3

1

23

12,5

97

Ân Độ

2.700

2

Braxin

650

0,05

0,05

Malaixia

380

0,03

0,03

Các nước
khác

270

22,0

22

Tổng
cộng

124.000

99

154


b. Khai thác đất hiếm hiện nay trên thế giới
Việc khai thác đất hiếm bắt đầu thừ những năm 50 của thế kỷ trước, thoạt tiên là những
sa khoáng monazit trên các bãi biển. Vì monazit chứa nhiều thorium (Th) có tính phóng
xạ ảnh hưởng đến môi trường nên việc khai thác bị hạn chế. Từ năm 1965, việc khai thác
đất hiếm chủ yếu diễn ra ở vùng núi Pass, California – Hoa Kỳ. Đến năm 1983, Hoa Kì
mất vị trí độc tôn khai thác vì nhều nước đã phát hiện mỏ đất hiếm. Trong đó, ưu thế khai
thác dần nghiêng về phía Trung Quốc vì nước này đã phát hiện được đất hiếm. Đến năm
2004, vùng mỏ Bayan Obo của Trung Quốc đã sản xuất đến 95.000/102.000 tấn đất hiếm
của thế giới.
Cho tới cuối thập niên 80, Hoa Kỳ vẫn là nước sản xuất đất hiếm số một thế giới, nhưng
sau đó trọng tâm dịch chuyển sang Trung Quốc. Đất hiếm Trung Quốc càng có giá trị
hơn khi công ty duy nhất còn khai thác đất hiếm ở Hoa Kỳ là công ty Molycorp đóng cửa
năm 2002. Hoa Kỳ và Ôxtraylia tuy sở hữu lần lượt 13% và 5% trữ lượng đất hiếm
nhưng đã nhừng khai thcs vì hai lí do : ô nhiễm môi trường và không cạnh tranh được vứi
giá bán đất hiếm của Trung Quốc. Trung Quốc sở hữu hơn 1/3 trữ lượng đất hiếm thế
giới, nhưng năm 2009 sản xuất đến 97% sản lượng đất hiếm toàn cầu/
Trong những năm qua, có 4 nước khai thác đất hiếm đáng kể là Trung Quốc (1200.000
tấn/năm, sử dụng trong nước là 70.000 tấn), Âns Độ (2.700 tấn/năm, 2,1%), Braxin (650
tấn/năm), Malixia (350 tấn/năm)……..
1.2.3. Dự báo cung, cầu và giá đất hiếm trên thế giới.

Thực tế cần đất hiếm trên thế giới cũng không cao, mỗi năm chỉ cần sản xuất khoảng
125.000 tấn. Sản lượng tiêu thụ năm 2010 ước tính là 125.000 tấn (giá trị tương đương 2
tỷ USD) so với 85.000 tấn (500 triệu USD) vào năm 2003. Nhu cầu tiêu thụ có thể còn
tăng khoảng 70% trong 5 năm tới. Giá ĐH trung bình là từ 9-11 USD/kg. Các nguyên tố
ĐH trong nhóm nhẹ có giá trị thấp, trong khi đó ĐH nặng thì giá trị rất cao.


Tháng 7/2010, Trung Quốc quyết định giảm hạn ngành xuất khẩu ĐH 72% trong nửa
cuối năm 2010. Giữa tháng 10, Trung Quốc tuyên bố dự kiến sẽ giảm hạn ngạch trong
năm tới khoảng 30%. Sản lượng xuất khẩu 60.000 tấn ĐH Trung Quốc năm 2004 giảm
chỉ còn một nửa trong năm 2010. Giá ĐH theo đó tăng vọt. Chẳng hạn, giá dysprosium từ
150 USD/kg đã tăng kên 400 USD hồi năm ngoái. Giá ĐH ở Trung Quốc tăng hơn 20%
kể từ năm 1979 đến nă 2008. Năm 2009, giá ĐH trung bình là 8.500 USD/tấn. Biểu đồ
giá ĐH trung bình từ năm 2002 đến 2010 cho thấy mức giá đã tăng đột biến trong năm
2010 (đường thể hiện mức giá đã gần như thẳng đứng).
KH&CN càng phát triển thì nhu cầu ĐH càng tăng. Năm 1980, sản lượng ĐH được
trao đổi trên thế giới chỉ có 26.000 tấn, nhưng đến năm 2008 đã tăng lên 124.000 tấn
(tăng gấp 5 lần).

Bảng : Gía một số ôxit đất hiếm trên thế giới năm 2010 với độ tinh khiết 99%
(đơn vị : USD/kg oxit đất hiếm)


Các oxit đất
hiếm nhóm nhẹ

giá trung bình
quý I/2010

Gía trung bình

quý II/2010

Gía cuối tháng
7/2010

Gía đầu tháng
8/2010

Lathanium

5,72

7,13

11,50

22,50

Cerium

4,15

5,58

7,00

21,00

Praseodymium

26,00

30,60

38,00

48,00

Neodymium

26,58

31,13

40,00

48,50

Samarium

4,50

4,50

8,00

15,00

Europium

488,33

521,67

550,00

575,00

Gadolinium

7,47

8,25

16,00

25,00

Dysprosium

141,67

196,67

275,00

295,00

Terbium

405,00

545,00

550,00

585,00

Ytterbium

10,50

11,42

15,00

22,00

Các oxit đất
hiếm nhóm nặng


Mặc dù quy mô thị trường đất hiếm toàn cầu khá nhỏ, chỉ vào khoảng 1,5 tỷ USD vào
năm 2009 nhưng giá trị này đang gia tăng cùng với sự leo thang của giá đất hiếm
1.3 Ảnh hưởng từ vệc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường và sức khỏe con
người.
1.3.1 Sự phát tán các nguyên tố độc hại trong môi trường không khí
Các chất độc hại thường xuyên phát tán vào môi trường không khí. Các chất phóng xạ
thường xuyên phát ra khí radon và thoron và không khí, gây ra ảnh hưởng lớn đến môi
trường sống của con người (hình 1.4, 1.5).

a - Phụ thuộc vào địa hình và
hướng gió; b - Phụ thuộc địa
hình, sức nóng của mặt trời và
hướng gió.
Hình 6. Mô hình hoá sự phụ thuộc của điều kiện môi trường vào sự phát tán
khoáng sản độc hại vào không khí
Ví dụ: mức độ phát tán của các nguyên tố phóng xạ ở các mỏ phóng xạ hoặc mỏ chứa
nguyên tố phóng xạ ở tỉnh Nghệ An, Quảng Nam…, nhìn chung mức độ ảnh hưởng của
chúng khá lớn đối với môi trường sinh thái và khu dân cư trong vùng. Kết quả thực hiện
các đề án, đề tài điều tra, đánh giá hiện trạng môi trường phóng xạ của Liên đoàn Địa
chất xạ - hiếm trong thời gian vừa qua cho thấy trong vùng phân bố các mỏ, điểm phóng
xạ có nồng độ khí phóng xạ radon tăng cao. Vì vậy rất nguy hiểm đối với môi sinh và con
người sinh sống trong vùng.


Hình 7. Mô hình hoá sự thoát khí radon vào môi trường không khí


1.3.2 Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường
Đất hiếm là khoáng sản chiến lược, đóng vai trò rất quan trọng trong các ngành công
nghiệp điện tử, kỹ thuật nguyên tử, chế tạo máy, công nghiệp hóa chất, năng lượng sạch
đến lĩnh vực luyện kim, chăn nuôi trồng trọt, quân sự, v.v. Hiện nay nhu cầu đất hiếm
trên thế giới ngày càng tăng do nhu cầu phát triển công nghệ cao như sản xuất xe hơi
công nghệ hybrid, tuabin gió, chất siêu dẫn, pin mặt trời, ổ đĩa máy tính, điện thoại di
động v.v. Nhà sản xuất và xuất khẩu đất hiếm lớn nhất thế giới là Trung Quốc gần đây
đang hạn chế cung cấp nguồn nguyên liệu này. Sự thiếu hụt nguồn cung cấp đất hiếm từ
Trung Quốc dẫn tới nhiều hoạt động mở mỏ đất hiếm mới hoặc khôi phục lại sản xuất
đang được triển khai ở một số nước như Mỹ, Úc, Brazil, Canada, Nam Phi, Tanzania,
Greenland, Nam Phi, Ấn Độ, Kirghizia và Kazakhstan và Việt Nam… Có 2 dự án khai
thác và chế biến quặng đất hiếm mới bắt đầu hoạt động vào năm 2011 và 2012 là dự án

Mountain Pass ở California, Mỹ và dự án Mt Weld ở vùng sa mạc Tây Úc với nhà máy
chế biến đặt tại Malaysia. Các dự án này đã được chính phủ các nước thông qua đồng
nghĩa với việc các vấn đề môi trường liên quan cũng đã được quan tâm. Tuy nhiên hình
thức hoạt động khai thác và chế biến sẽ không chỉ phụ thuộc vào công nghệ, thiết bị sử
dụng mà còn phụ thuộc vào biện pháp quản lý và giám sát phù hợp của các công ty khai
thác chế biến đất hiếm và của chính quyền các nước.
Khai thác và chế biến đất hiếm mang nguy cơ gây ô nhiễm và rủi ro môi trường lớn hơn
rất nhiều so với các loại khoáng sản thông thường khác do trong quặng đất hiếm có chứa
các chất phóng xạ và việc chế biến đất hiếm phải sử dụng nhiều hóa chất độc hại. Vì
những nguy cơ gây rủi ro, ô nhiễm do phóng xạ và ô nhiễm do hóa chất như vậy mà
những hệ lụy về môi trường sinh thái và sức khỏe của người dân sống xung quanh khu
vực mỏ là điều khó tránh khỏi. Một trong số các vấn đề môi trường lớn nhất trong hoạt
động khai thác và chế biến khoáng sản nói chung và đất hiếm nói riêng là vấn đề quản lý
chất thải. Do vậy việc kiểm soát và quản lý chặt chẽ các nguồn thải là yếu tố quan trọng
nhằm phòng tránh và giảm thiểu các rủi ro và ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe người
lao động và người dân trong khu vực cũng như cải tạo và phục hồi môi trường cho khu
vực mỏ sau khi mỏ đã ngừng hoạt động.


Nước thải độc hại đổ ra Hoàng Hà

...và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng
1.3.2.1 Các nguồn thải và nguy cơ gây rủi ro, ô nhiễm môi trường


Khai thác và chế biến quặng đất hiếm sinh ra một khối lượng lớn chất thải (gồm chất thải
rắn, nước thải và khí bụi thải), đặc biệt chất thải rắn có khối lượng gấp nhiều lần khối
lượng khoáng sản thu hồi được. Các loại chất thải này nếu không được kiểm soát và quản
lý thích hợp sẽ là nguồn gây ô nhiễm và rủi ro môi trường tiềm tàng. Hình 1 dưới đây
tổng hợp cácnguồn thải chính có khả năng gây ô nhiễm và rủi ro môi trường trong quá

trình khai thác và chế biến quặng đất hiếm mà không có biện pháp quản lý và kiểm soát
môi trường.



Hình 1. Sơ đồ các nguồn thải chính và nguy cơ rủi ro, ô nhiễm môi
trường trong khai thác và chế biến quặng đất hiếm
a. Bãi thải đất đá
Đất đá thải trong khai thác quặng đất hiếm được lưu giữ trong các bãi thải đất đá. Các bãi
thải đất đá thường bị phơi lộ trong môi trường do vậy các chất độc hại như các chất
phóng xạ, sulphides, fluorites và các kim loại nặng có trong thành phần đất đá thải có thể
sẽ bị hòa tan và lan truyền tới các thủy vực, rò rỉ vào hệ thống nước ngầm và đất đai xung
quanh nếu không có giải pháp kiểm soát và quản lý thích hợp.
Các bãi thải đất đá trong khai thác quặng đất hiếm còn là nguồn tiềm năng phát sinh bụi
có chứa các kim loại nặng, chất phóng xạ và các chất độc hại khác. Nhờ gió, bụi lan
truyền tới các khu vực ở rất ra và có thể gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái, sức khỏe con
người trong một khu vực rộng lớn. Bãi thải đất đá cũng là nguồn tiềm tàng gây rủi ro, sự
cố môi trường như trượt lở bãi thải do mưa bão hoặc do quản lý bãi thải không phù hợp
làm phát tán các chất độc hại ra xung quanh. Các bãi thải đất đá cũng thường chiếm một
diện tích sử dụng đất lớn trong mỏ và cần phải được cải tạo phục hồi môi trường sau khi
mỏ đã ngừng hoạt động. Do các bãi thải đất đá trong khai thác quặng đất hiếm có thể
chứa các chất phóng xạ và các chất thải độc hại khác nên các phương án cải tạo, sử dụng
đất sau này cần phải được nghiên cứu kỹ và được kiểm soát.
b. Khai trường khai thác
Khai thác bằng phương pháp lộ thiên sẽ hình thành các khai trường khai thác rất lớn. Đây
cũng là nguồn gây rủi ro môi trường, đặc biệt sau khi mỏ đã đóng cửa. Giống như đối với
bãi thải đất đá, các khai trường này cũng bị phơi lộ trong môi trường làm hòa tan các chất
độc hại và các chất phóng xạ. Các chất ô nhiễm này xuất hiện ở đáy và tường của khai
trường lộ thiên và sau đó lan truyền tới các thủy vực và ngấm vào đất đai, nước ngầm
xung quanh. Thời gian khai trường để lộ thiên càng lâu thì càng có khả năng nhiều chất ô

nhiễm bị thất thoát vào môi trường. Một diện tích lớn khai trường khai thác như vậy cần
phải được cải tạo phục hồi sau khi mỏ đã ngừng hoạt động. Do đây là một nguồn tiềm
năng hình thành các chất ô nhiễm nên các phương án cải tạo, phục hồi môi trường và sử
dụng đất sau này cũng cần phải được quan tâm.
c. Hồ thải quặng đuôi


Quặng đuôi thải ra từ quá trình tuyển quặng đất hiếm được lưu chứa trong các hồ thải
quặng đuôi. Đây là nguồn có khả năng gây ô nhiễm và rủi ro môi trường lớn nhất và lâu
dài nhất, trong suốt thời gian mỏ đang hoạt động và cả sau khi mỏ đã đóng cửa. Quặng
đuôi bao gồm các hạt mịn, nước thải và các hóa chất tuyển. Một phần nước thải trong hồ
thải quặng đuôi được tuần hoàn trở lại dây chuyền sản xuất, phần còn lại được chứa trong
hồ thải.
Thông thường quặng đuôi được lưu giữ vĩnh viễn trong hồ thải quặng đuôi và bị phơi lộ
trong môi trường dưới tác động của môi trường (dòng chảy, mưa, không khí, gió..), do
vậy có thể dẫn tới sự hòa tan các thành phần độc hại có trong quặng đuôi và có khả năng
gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí xung quanh. Tùy thuộc vào từng mỏ
từng khu vực cụ thể mà thành phần quặng đuôi sẽ khác nhau. Tuy nhiên về cơ bản thành
phần quặng đuôi thường bao gồm các kim loại đi kèm trong quặng đất hiếm (như Al, Ba,
Be, Cu, Pb, Mn, Zn..), các chất phóng xạ (như Th và U..), fluorides, sulphate, hóa chất
tuyển v.v.
Các rủi ro, ô nhiễm môi trường tiềm tàng từ hồ thải quặng đuôi bao gồm:
Bụi phát sinh từ bãi thải quặng đuôi (đã làm khô) có thể gây ô nhiễm không khí và đất
xung quanh. Các hạt bụi chứa kim loại nặng và các chất phóng xạ (như Th và U) đi kèm
làm tăng nguy cơ rủi ro đối với sức khỏe công nhân làm việc trong mỏ và người dân sống
xung quanh khu vực. Rủi ro này mang tính chất lâu dài, kể cả sau khi mỏ đã ngừng hoạt
động nếu không có giải pháp kiểm soát và quản lý thích hợp.
Hồ thải quặng đuôi bị tràn, vỡ do mưa bão; do đập xây dựng kém chất lượng hoặc do các
tai biến địa chất, dẫn tới hậu quả là một khối lượng rất lớn nước và bùn thải chưa được xử
lý có thể tràn ra khu vực xung quanh gây ô nhiễm thủy vực và đất đai kề cận. Thành phần

của nước ô nhiễm phụ thuộc vào từng mỏ cụ thể và thành phần quặng gốc cùng các hóa
chất tuyển được sử dụng. Đáng chú ý là các chất phóng xạ có trong thành phần của quặng
đuôi sẽ có khả năng gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường sinh thái.
Hiện tượng rò rỉ nước từ các hồ thải quặng đuôi ngấm xuống hệ thống nước ngầm xảy ra
do lớp lót đáy hồ thải không được thiết kế phù hợp. Thành phần chủ yếu của nước rò rỉ từ
hồ quặng đuôi bao gồm các kim loại nặng, florides, sulphides và chất phóng xạ Th, U,
hóa chất... Những thành phần độc hại này có thể rò rỉ, lan truyền vào hệ thống nước ngầm
trong khu vực.


Sau khi đóng cửa mỏ, các hồ thải quặng đuôi sẽ được cải tạo và phục hồi môi trường. Do
khả năng bị ảnh hưởng lâu dài của các chất độc hại có trong quặng đuôi, đặc biệt các chất
phóng xạ, và chiếm một diện tích sử dụng đất khá lớn như vậy mà phương án phục hồi
môi trường và sử dụng đất cho khu vực hồ thải này cần phải được nghiên cứu và lựa chọn
phù hợp.
d. Bãi chứa quặng
Ngoài quặng nguyên khai sau khai thác thì sau khi nghiền và làm giàu, quặng tinh có thể
được chất đống trong khu vực mỏ/nhà máy tuyển trước khi được vận chuyển đến khu vực
chế biến tiếp theo. Các bãi chứa quặng này (quặng nguyên khai và quặng tinh) có thể
mang theo các chất phóng xạ với hàm lượng đủ để phát xạ ở mức cao và có thể phát thải
khí Radon. Do vậy, các bãi chứa quặng này cần phải được quản lý chặt chẽ, bảo vệ ngăn
ngừa sự phát tán (VD: do gió) ra bên ngoài và bảo vệ cho công nhân vận hành trong khu
vực.
e. Bã thải đuôi quặng từ quá trình tinh luyện quặng
Quá trình chế biến quặng đất hiếm bằng phương pháp thủy luyện sẽ hình thành bã thải
đuôi quặng. Đây là thành phần không phân hủy trong tinh quặng và các chất kết tủa trong
môi trường trung tính, bao gồm chủ yếu là Fe, các chất phóng xạ Th và U, hóa chất...
Lượng chất thải này chủ yếu phát sinh trong quá trình sulphate hóa tinh quặng và kết tủa
ôxalat đất hiếm. Quá trình chiết tách-tinh chế quặng đất hiếm sinh ra một khối lượng chất
thải rắn với thành phần chủ yếu bao gồm Fe, Si, một số kim loại nặng, hóa chất và chất

phóng xạ Th và U [1]. Do chất thải từ các quá trình này có thể chứa các chất phóng xạ
với hàm lượng cao gây phát xạ và phát thải khí Radon vượt ngưỡng cho phép nên cần
phải được quản lý thích hợp. Việc xử lý chất thải loại này sẽ phụ thuộc vào biện pháp sử
dụng trong quá trình chế biến quặng, mức độ phát xạ tương ứng và nồng độ khí Radon
phát thải. Các chất thải này cần phải được thu gom và lưu trữ ở các khu chứa được thiết
kế đặc biệt để ngăn ngừa khả năng phát xạ và rò rỉ các chất độc hại ra ngoài môi trường.
f. Nước thải từ quá trình tinh luyện quặng


Nước thải từ quá trình thủy luyện quặng đất hiếm phát sinh chủ yếu từ quá trình làm
mát thiết bị, từ xử lý khí thải, từ quá trình trung hòa chất thải lỏng và từ nhiều công đoạn
khác. Nước thải này thường được tuần hoàn một phần. Thành phần chủ yếu của nước thải
này chứa các chất phóng xạ U, Th, các kim loại nặng, axit.. Nước thải từ quá trình chiết
tách-tinh chế quặng đất hiếm phát sinh chủ yếu phát sinh từ công đoạn trung hòa dung
môi, quá trình xử lý HCl và công đoạn chiết, kết tủa ôxalat đất hiếm riêng rẽ. Nước thải
từ công đoạn này thường có tính axit nhẹ (axit HCl hoặc axit ôxalic) và chứa một hàm
lượng nhỏ đất hiếm, các chất dung môi, NaCl, một số ôxit kim loại nặng và đặc biệt có
thể chứa các chất phóng xạ U và Th ở dạng các ôxit
g. Khí thải từ quá trình tinh luyện quặng
Quá trình chế biến sâu tinh quặng đất hiếm là quá trình tiêu thụ nhiều năng lượng và gây
ra phát thải khí đáng kể như SO2, NOx, CO, CO2, HCl, HF, VOC, bụi và các chất phóng
xạ v.v. Dù phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu sử dụng nhưng sự phát thải CO2 gia tăng sẽ
góp phần gây biến đổi khí hậu.
1.3.2.2 Các nghiên cứu điển hình ở Trung Quốc và Mỹ
a. Trung Quốc
Trung Quốc là một trong những nước có trữ lượng đất hiếm tương đối phong phú. Từ
những năm 1950, ngành công nghiệp đất hiếm của Trung Quốc đã đạt được những thành
tựu đáng kể. Sau nhiều năm nỗ lực, Trung Quốc đã trở thành nhà sản xuất và xuất khẩu
các sản phẩm đất hiếm lớn nhất thế giới. Trung Quốc đã phát triển ba khu vực sản xuất
đất hiếm lớn, đó là khu vực sản xuất đất hiếm nhẹ tại Baotou vùng Nội Mông và Lương

Sơn của tỉnh Tứ Xuyên, và các khu vực sản xuất đất hiếm trung bình và nặng tại 5 tỉnh
phía Nam, tập trung xung quanh Cám Châu, tỉnh Giang Tây. Với hệ thống sản xuất công
nghiệp hoàn thiện trong khai thác, tuyển và tinh luyện, Trung Quốc đã sản xuất trên 95%
tổng sản lượng thế giới.


Tuy nhiên, việc khai thác và chế biến đất hiếm tại Trung Quốc đã đem lại những hậu quả
nghiêm trọng như tổn thất tài nguyên, gây ô nhiễm và suy thoái môi trường sinh thái và
gây rủi ro về an toàn và sức khỏe con người. Các hoạt động sản xuất đất hiếm ở Trung
Quốc từ quy mô lớn của doanh nghiệp thuộc chính phủ tới sản xuất lậu của tư nhân ở quy
mô nhỏ. Thông thường các hoạt động nhỏ có ít hoặc là không có các biện pháp kiểm soát
môi trường còn các cơ sở hoạt động lớn hơn mới chỉ gần đây áp dụng các biện pháp giảm
thiểu ô nhiễm. Ở một số nơi, việc khai thác đất hiếm quá mức đã dẫn đến sạt lở đất, các
con sông bị bồi lấp, môi trường sinh thái bị ô nhiễm trầm trọng và gây ra các tai nạn rủi
ro nghiêm trọng gây thiệt hại lớn đến an toàn và sức khỏe con người. Đồng thời, việc
phục hồi và cải tạo môi trường cho một số khu vực sản xuất đất hiếm ở Trung Quốc cũng
không được hoặc là khó thực hiện.
Baotou, một thành phố thuộc khu tự trị vùng Nội Mông của Trung Quốc, là nơi có trữ
lượng đất hiếm lớn nhất tại Trung Quốc. Đất hiếm ở đây được khai thác tại mỏ Bayan
Obo, cách Baotou khoảng 120 km về phía bắc. Mỏ này chủ yếu khai thác quặng sắt còn
đất hiếm chỉ là sản phẩm phụ. Tuy vậy mỏ này có có trữ lượng đất hiếm lớn trên thế giới.
Mỏ khai thác lộ thiên quặng bastnaesite-monazite chứa các nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ
và Th. Tinh quặng đất hiếm sau đó được đưa về nhà máy đặt tại thành phố Baotou để tinh
chế.


Hình 2. Khai thác đất hiếm tại mỏ Bayan Obo


Quặng đuôi từ quá trình tuyển được thải vào hồ thải quặng đuôi đặt ở trong khu vực. Hồ

thải quặng đuôi này rất lớn, có chiều dài 12 km và có diện tích 11 km2, lớn hơn gấp 100
lần hồ thải bùn đỏ của nhà máy alumin Ajka của Hungary bị vỡ năm 2010. Tổng lượng
quặng đuôi trong hồ chứa đã lên tới trên 150 triệu tấn bao gồm quặng thải của cả nhà máy
chế biến sắt và chế biến đất hiếm. Hồ thải quặng đuôi này đang trở thành mối đe dọa lớn
cho môi trường khu vực thành phố Baotou và sông Hoàng Hà do lo ngại về vấn đề phóng
xạ và nguy cơ rủi ro tràn vỡ hồ thải.
Kết quả nghiên cứu của Viện Quản lý Phóng xạ và Môi trường Baotou vào năm 1998 cho
thấy khu vực mỏ đã bị nhiễm phóng xạ nghiêm trọng. Hàm lượng Th trong khu vực là
0,0135% và suất liều phát xạ gamma của các thân quặng phía Đông, Nam, Tây và Bắc
của mỏ đều rất cao, vượt xa ngưỡng trong môi trường bình thường. Nghiên cứu cũng cho
thấy thực vật trong khu vực đã bị nhiễm phóng xạ (232Th,238U, 226Ra và 40K) cao gấp 32 lần
và đất bị nhiễm xạ cao gấp 1,7 lần so với mẫu bình thường [3]. Nghiên cứu này cũng cho
thấy bụi chứa Th phát thải tới 61,8 tấn/năm trong quá trình nghiền quặng tại mỏ.Quặng
đuôi và chất thải của khu vực mỏ và của nhà máy tinh luyện đất hiếm đều chứa chất
phóng xạ Th với liều lượng rất cao (xem Bảng 1).