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

MỤC LỤC

1

1


DANH MỤC BẢNG BIỂU

2

2


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 khống sản này, đồng thời
đảm bảo an tồn mơi 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 sốt ơ 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 mơi 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 ơ 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

3

3


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

nghiên cứu, thu thập, phân tích, mẫu mơi trường nền phóng xạ;

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ KHAI THÁC, SỬ DỤNG ĐẤT
HIẾM VÀ CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ TỚI MƠI TRƯỜNG
1.1 Đất hiếm là gì?
Đất hiếm (rare earth) là nhóm ngun 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 cịn cao hơn
cả bạc và chì.
Nhóm ngun 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

4

4


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 Đơng Pao giàu
ngun 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 1722 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 Ngun và Mơi 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.

5

5


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 ơ tô… Tuy nhiên, những nghiên cứu ứng
dụng đất hiếm vẫn dừng lại ở mức phịng thí nghiệm và quy mơ 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 khơng đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi
trường. Để khai thác, tuyển và chế biến đất hiếm địi hỏi quy trình cơng 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 đồn Cơng 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 khống 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.

6

6


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. Cơng nghệ này chứa đựng
hàm lượng khoa học cao và hiện nay cũng là bí quyết cơng 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 phịng thí nghiệm. Phương pháp axit H2SO4 đã được triển khai ở 110120 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.
7

7


Phương pháo tinh chế được nghiên cứu và phát triển ở Việ Cơng nghệ Xạ
hiếm. Dung mơi 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 mơ thiết bị chiết 300ml/bậc. Quy trình phân chia nhóm
tổng đất hiếm Đơng Pao ở quy mơ 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 khơng 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 35-45%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, khơng phải vì lý do cơng nghệ vì cơng 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 ơ tơ… nhưngg cho tới nay vẫn dừng lại ở
quy mơ phịng thí nghiệm và bán cơng 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.
8

8


Cụm cơng trình “ Cơng 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 cơng nghệ biến đất
hiếm thành những sản phẩm hữu ích, làm lợi cho Nhà nước hàng trăm tỷ đồng.

9

9


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 lị 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 cơng 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 Nơng 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 thơng 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 cơng 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 cịn có tác dụng giảm thải khí độc từ lị đốt rác y tế và khói xe. Tại
Việt Nam đã có đề tài KC.02.05: “ Cơng nghệ chế tạo vật liệu xúc tác xử lý khí
thải từ lị 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
lị đốt hoặc ống xả của xe, khi khí thảo đi qua sẽ xảy ra phản ứng hóa học. Lị
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…

10

10


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 Hồng 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.

11

11


Bảng 1 : 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 Tỷ lệ %
khai thác
(triệu tấn)

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
Xơ cũ

19,0

19

21,0

14

Ơxtraylia

5,4

5

5,8

3,9

3,1

3

1,3

1

23

12,5

97

Ân Độ

2.700

Braxin

650

0,05

0,05

Malaixia

380

0,03

0,03

Các nước 270
khác

22,0

22

Tổng cộng 124.000

99

12

2

154

12


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 mơi 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 tơn 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 cơng ty duy nhất còn khai thác đất hiếm ở Hoa Kỳ
là cơng 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 cịn 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.

13

13


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 2 : Gía một số ơxit 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 Gía trung bình Gía cuối tháng Gía đầu tháng
q I/2010
q II/2010
7/2010
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

Các oxit đất hiếm
nhóm nặng

14

14


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

Mặc dù quy mơ thị trường đất hiếm tồn 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 mơi trường khơng khí
Các chất độc hại thường xun phát tán vào mơi trường khơng khí. Các
chất phóng xạ thường xun phát ra khí radon và thoron và khơng khí, gây ra
ảnh hưởng lớn đến mơi 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. Mơ hình hố sự phụ thuộc của điều kiện mơi trường vào sự
phát tán khống sản độc hại vào khơng 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
15

15

hiện trạng mơi trường phóng xạ của Liên đồn 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. Mơ hình hố sự thốt khí radon vào mơi trường khơng khí

16

16


1.3.2 Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến mơi trường
Đất hiếm là khống sản chiến lược, đóng vai trị rất quan trọng trong các ngành
cơng 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 cơng 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 thơng 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 cơng nghệ, thiết bị sử dụng mà cịn 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 khống sản thơng 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, ơ 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.

17

17


Nước thải độc hại đổ ra Hồng Hà

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

18

18

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 khống sản thu hồi được. Các loại chất thải này
nếu không được kiểm sốt 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 khơng có biện pháp quản lý và kiểm sốt mơi trường.

19

19


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

20

20


21

21


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 khơng có giải pháp kiểm
sốt và quản lý thích hợp.
Các bãi thải đất đá trong khai thác quặng đất hiếm cịn 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 mơi trường làm hịa tan các chất độc hại và các chất phóng xạ. Các chất ơ
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 ơ nhiễm bị
thất thốt vào mơi 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.

22

22

c. Hồ thải quặng đuôi
Quặng đuôi thải ra từ quá trình tuyển quặng đất hiếm được lưu chứa trong các
hồ thải quặng đi. 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 đi bao gồm các hạt mịn, nước thải và các
hóa chất tuyển. Một phần nước thải trong hồ thải quặng đuôi được tuần hồn
trở lại dây chuyền sản xuất, phần cịn 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 (dịng chảy, mưa,
khơng khí, gió..), do vậy có thể dẫn tới sự hịa tan các thành phần độc hại có
trong quặng đi và có khả năng gây ơ nhiễm mơi trường đất, nước và khơng
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, ơ nhiễm mơi trường tiềm tàng từ hồ thải quặng đuôi bao gồm:
Bụi phát sinh từ bãi thải quặng đi (đã làm khơ) có thể gây ơ nhiễm khơng 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 khơng có giải pháp kiểm sốt
và quản lý thích hợp.
Hồ thải quặng đi 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 đi sẽ có khả năng gây
ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường sinh thái.

23

23


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 khơng 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 rị 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
đi, 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 ngồi và bảo vệ cho công nhân vận hành trong khu vực.
e. Bã thải đi quặng từ q trình tinh luyện quặng

24

24


Quá trình chế biến quặng đất hiếm bằng phương pháp thủy luyện sẽ hình thành
bã thải đi quặng. Đây là thành phần không phân hủy trong tinh quặng và các
chất kết tủa trong mơi 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 q
trình sulphate hóa tinh quặng và kết tủa ơxalat đất hiếm. Quá trình chiết táchtinh 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 q 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 ngồi mơi trường.
f. Nước thải từ q 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 q trình trung hịa chất thải lỏng và
từ nhiều cơng 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 cơng đoạn trung hịa dung mơi, q trình xử lý HCl
và cơng đoạn chiết, kết tủa ôxalat đất hiếm riêng rẽ. Nước thải từ công đoạn
này thường có tính axit nhẹ (axit HCl hoặc axit ơxalic) 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 ơxit
g. Khí thải từ q 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

25

25