Đánh giá hiện trạng và đề xuất phương pháp phục hồi môi trường sau khai thác khoáng sản thân quạng f3 f7 mỏ đất hiếm đông pao tỉnh lai châu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN THỊ THẢO NGUYÊN

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG ÁN PHỤC HỒI MƠI TRƯỜNG
SAU KHAI THÁC KHỐNG SẢN THÂN QUẶNG F3, F7
MỎ ĐẤT HIẾM ĐÔNG PAO, TỈNH LAI CHÂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

THÁI NGUYÊN - 2014


ĐẠI HỌC THÁI NGUN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát từ
yêu cầu thực tế để từ đó hình thành nên hướng nghiên cứu cho luận văn thạc sĩ dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Xuân Tặng .

NGUYÊN
Các số liệu có NGUYỄN
nguồn gốc rõTHỊ
ràng, THẢO
tuân thủ đúng
quy định và kết quả trình bày
trong luận văn là trung thực, chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào
khác.

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG ÁN PHỤC HỒI MÔI TRƯỜNG
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2014
SAU KHAI THÁC KHOÁNG SẢN
THÂN QUẶNG F3, F7
viên
MỎ ĐẤT HIẾM ĐƠNG PAO, TỈNHHọc
LAI
CHÂU
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình!

Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số ngành: 60440301
Nguyễn Thị Thảo Nguyên

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN XUÂN TẶNG

THÁI NGUYÊN - 2014


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát
từ yêu cầu thực tế để từ đó hình thành nên hướng nghiên cứu cho luận văn thạc sĩ
dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Xuân Tặng .
Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ đúng quy định và kết quả trình
bày trong luận văn là trung thực, chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác.

Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình!
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2014
Học viên

Nguyễn Thị Thảo Nguyên


ii

LỜI CẢM ƠN
Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, luận văn của tơi đã được hồn
thành. Với lịng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ
nhiệt tình của Ban giám hiệu Trường Đại học nông lâm Thái Nguyên, Ban chủ
nhiệm khoa sau Đại học cùng sự tận tình giảng dạy của các thầy cơ trong khoa đã
giúp chúng tơi hồn thành khố học của mình.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Xuân Tặng
đã rất tận lịng hướng dẫn tơi trong q trình nghiên cứu và hồn thành luận văn
này.
Nhân dịp này tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và các đồng
nghiệp đã luôn ở bên và động viên giúp đỡ tơi trong q trình học tập và hồn thành
luận văn này.
Cuối cùng, xin chúc các thầy cô mạnh khoẻ , hạnh phúc và thành công trong
sự nghiệp trồng người, trong nghiên cứu khoa học./.
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2014
Học Viên

Nguyễn Thị Thảo Nguyên


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................vii
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………..……………. 1
1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................2
3. Ý nghĩa của đề tài....................................................................................................2
3.1. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................................2
3.2. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...............................3
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ....................................................................................3
1.1.1. Khái niệm về đất hiếm ......................................................................................3
1.1.2. Đặc điểm địa chất, khống vật ..........................................................................3
1.1.3. Mục đích sử dụng..............................................................................................4
1.1.4. Các bước để sản xuất thương mại đất hiếm .....................................................6
1.1.5. Nhu cầu và thị trường quặng đất hiếm..............................................................7
1.2. Cơ sở pháp lý .....................................................................................................12
1.3. Hiện trạng khai thác và sử dụng đất hiếm..........................................................12
1.3.1. Khai thác và sử dụng đất hiếm trên thế giới ...................................................12
1.3.2. Khai thác và sử dụng đất hiếm ở Việt Nam ....................................................14
1.3.3. Khoáng sản đất hiếm ở Việt Nam ...................................................................16
1.3.3.1. Đặc điểm phân bố.........................................................................................16
1.3.3.2. Các kiểu mỏ công nghiệp.............................................................................17
1.3.3.3. Trữ lượng và tài nguyên ...............................................................................19
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................21
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................21

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................21
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu.........................................................................................21
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu......................................................................21
2.2.1. Thời gian nghiên cứu ......................................................................................21
2.2.2. Địa điểm nghiên cứu .......................................................................................21
2.3. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................21
2.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................22


iv

2.4.1. Các phương pháp chung..................................................................................22
2.4.2. Các phương pháp cụ thể..................................................................................23
2.4.2.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp ..........................................................23
2.4.2.2. Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu có liên quan .........................24
2.4.2.3. Phương pháp xử lý số liệu............................................................................24
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................24
3.1. Điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế xã hội của mỏ đất hiếm Đông Pao, huyện
Tam Đường, tỉnh Lai Châu .......................................................................................25
3.1.1 Điều kiện tự nhiên của mỏ đất hiếm Đông Pao, tỉnh Lai Châu .......................25
3.1.1.1. Địa hình, địa mạo khu vực ...........................................................................25
3.1.1.2. Khí tượng thủy văn ......................................................................................25
3.1.1.3. Gió và các yếu tố thời tiết bất lợi .................................................................28
3.1.1.4. Đặc điểm địa tầng, địa chất ..........................................................................28
3.1.1.5. Tài nguyên khoáng sản.................................................................................30
3.1.1.6. Đặc điểm địa chất thủy văn và địa chất cơng trình ......................................31
3.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội của mỏ đất hiếm Đông Pao, tỉnh Lai Châu..............34
3.1.2.1. Dân cư và lao động ......................................................................................34
3.1.2.2. Điều kiện kinh tế ..........................................................................................35
3.1.2.3. Đặc điểm xã hội ...........................................................................................37

3.2. Thực trạng môi trường khu vực nghiên cứu ......................................................38
3.2.1. Môi trường đất ................................................................................................38
3.2.2. Môi trường nước .............................................................................................40
3.2.2.1. Nước mặt......................................................................................................40
3.2.2.2. Nước dưới đất...............................................................................................41
3.2.3. Mơi trường khơng khí .....................................................................................43
3.2.4. Hiện trạng về mơi trường phóng xạ ................................................................45
3.2.4.1. Dự báo sự thay đổi suất liều chiếu ngoài hiệu dụng ....................................45
3.2.4.2. Dự báo nồng độ các khí phóng xạ................................................................46
3.2.4.3. Tác động của chất thải phóng xạ đến môi trường ........................................47
3.3. Đề xuất và lựa chọn phương án phục hồi mơi trường sau khai thác khống sản
thân quặng F3, F7......................................................................................................52


v

3.3.1. Đề xuất phương án phục hồi môi trường ........................................................52
3.3.1.1. Cơ sở để lựa chọn phương án.......................................................................52
3.3.1.2. Các phương án cải tạo phục hồi mơi trường ................................................52
3.3.1.3. Phân tích đánh giá các phương án đề xuất ...................................................54
3.3.2. Lựa chọn phương án cải tạo phục hồi mơi trường ..........................................56
3.3.2.1. Tính chỉ số phục hồi đất .................................................................................. 57
3.3.2.2. Nội dung phương án cải tạo, phục hồi môi trường ......................................63
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................74


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các nguyên tố đất hiếm và các đặc tính cơ bản…………………………..3
Bảng 1.2: Phân nhóm các nguyên tố đất hiếm………………………………………4
Bảng 1.3: Lĩnh vực sử dụng chính của các nguyên tố đất hiếm và hỗn hợp ………..5
Bảng 1.4: Các bước để sản xuất thương mại đất hiếm………………………………6
Bảng 1.5: Dự báo giá của một số oxyt kim loại đất hiếm đến năm 2015 …………...9
Bảng 1.6: Dự kiến tăng trưởng của các ứng dụng liên quan với đất hiếm đến năm
2014…………………………………………………………………………...11
Bảng 1.7: Tổng hợp trữ lượng và tài nguyên đất hiếm ở Việt Nam………………..19
Bảng 3.1: Nhiệt độ khơng khí trung bình nhiều năm………………………………26
Bảng 3.2: Số giờ nắng trung bình nhiều năm tại trạm Lai Châu …………………..26
Bảng 3.3: Lượng mưa trung bình tại trạm Lai Châu……………………………….27
Bảng 3.4: Độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm tại Lai Châu …………………..27
Bảng 3.5: Các thông số cơ bản của các thân quặng đất hiếm ……………………...31
Bảng 3.6: Các thông số cơ bản của các thân quặng đất hiếm ……………………...31
Bảng 3.7: Tính chất cơ lý của lớp quặng đất hiếm ………………………………...33
Bảng 3.8: Thống kê dân cư và lao động 2 xã Bản Hon và Bản Giang …………….34
Bảng 3.9: Một số chỉ tiêu kinh tế của xã Bản Hon và Bản Giang năm 2010 ……..36
Bảng 3.10: Vị trí lấy mẫu đất vùng dự án…………………………………………39
Bảng 3.11: Thành phần hóa lý và dinh dưỡng của đất……………………………..40
Bảng 3.12: Tọa độ vị trí lấy mẫu nước mặt ………………………………………..40
Bảng 3.13: Kết quả phân tích mẫu nước mặt mùa khơ…………………………….40
Bảng 3.14: Vị trí lấy mẫu nước ngầm……………………………………………...42
Bảng 3.15: Chất lượng nước ngầm dùng cho sinh hoạt……………...…………….42
Bảng 3.16: Kết quả đo nồng độ bụi, khí thải và mức ồn giao thơng……………….43
Bảng 3.17: Vị trí lấy mẫu khơng khí……………………………………………….44
Bảng 3.18: Hàm lượng và hoạt độ phóng xạ của thân quặng ……………………...45
Bảng 3.19: Suất liều hiệu dụng khu khai trường thân quặng F3, F7 ………………44
Bảng 3.20: Hàm lượng và cường độ phóng xạ trong lớp đất mỏ Đông Pao……….47

vii

Bảng 3.21: Hàm lượng các nhân phóng xạ trong nước…………………………….49
Bảng 3.22: Chi phí trồng và chăm sóc cây ………………………………………...59
Bảng 3.23: Tóm lược kinh phí quỹ để thực hiện phục hồi mơi trường…………….69

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Dự báo nhu cầu thị trường đất hiếm của thế giới đến năm 2015 ………...8
Hình 1.2: Sản lượng đất hiếm sản xuất từ năm 1985 – 2009 ……………………….9
Hình 1.3: Biểu đồ thống kê giá đất hiếm từ năm 1970 đến năm 2010 …………….10
Hình 1.4: Sơ đồ phân bố các mỏ đất hiếm ở Việt Nam…………………………….17
Hình 3.1: Sơ đồ địa chất các thân quặng mỏ đất hiếm Đơng Pao………………….30
Hình 3.2: Sơ đồ phân vùng hoạt độ phóng xạ lớp đất trên mặt ……………………48
Hình 3.3: Sơ đồ đẳng trị nồng độ khí phóng xạ mỏ đất hiếm Đông Pao …………..51


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Tài nguyên thiên nhiên gồm các dạng năng lượng vật chất, thông tin tồn tại khách
quan với ý muốn con người mà con người có thể sử dụng trong hiện tại và tương lai,
phục vụ cho sự tồn tại và phát triển của loài người. Ngày nay, việc sử dụng hiệu quả và
bền vững nguồn tài nguyên thiên nhiên trong đó có tài nguyên đất hiếm là một mục
tiêu rất quan trọng trong chiến lược phát triển của nước ta.
Như chúng ta đã biết, đất hiếm là nhóm 17 loại khống sản chiến lược, trong đó
có nhiều khoáng chất như: dysprosium, terbium, thulium được sử dụng trong các ngành
công nghiệp mũi nhọn hiện nay, đặc biệt là trong cơng nghiệp điện tử và xe hơi. Ngồi
ra nó cịn có rất nhiều tác dụng khác như: dùng chế tạo nam châm vĩnh cửu cho các nhà
máy phát điện, hay được ứng dụng trong công nghệ laze, vv… Tại Việt Nam từ những

năm 1960, các nhà địa chất đã đánh giá trữ lượng đất hiếm là khoảng 10 triệu tấn, nằm
rải rác ở các mỏ quặng vùng Tây Bắc, đặc biệt xuất hiện nhiều ở Yên Bái, Lai Châu.
Cụ thể là mỏ đất hiếm Đông Pao, nằm trên địa phận xã Bản Hon, huyện Phong Thổ,
tỉnh Lai Châu. Nhằm khai thác có hiệu quả nguồn tài nguyên đất hiếm phục vụ phát
triển kinh tế xã hội của đất nước, góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế của tỉnh Lai
Châu, giải quyết việc làm cho lao động địa phương. Lâu nay nước ta cũng có khai thác
đất hiếm nhưng cơng nghệ cịn lạc hậu, chủ yếu sử dụng phương pháp thủ công và dẫn
đến tổn thất tài nguyên lớn (có những mỏ tổn thất tới 60%), cơng suất thấp, không tách
được hết thành phần nguyên tố hiếm. Trong đất hiếm chứa nhiều ngun tố độc hại, có
tính phóng xạ, việc khai thác có nhiều yếu tố rủi ro cao và khả năng gây tổn hại mơi
trường. Vì vậy việc đưa ra các giải pháp để hồi phục môi trường hiện nay là rất cần
thiết.
Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của Nhà trường, dưới sự hướng dẫn của
thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Xuân Tặng, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: "Đánh


2

giá hiện trạng và đề xuất phương án phục hồi mơi trường sau khai thác khống sản
thân quặng F3, F7 mỏ đất hiếm Đông Pao, tỉnh Lai Châu".
2. Mục tiêu của đề tài
Nhằm hạn chế, khắc phục ô nhiễm và cải tạo phục hồi môi trường sau giai đoạn
khai thác khống sản. Với mục đích đưa mơi trường theo hướng “bằng” hoặc “hơn” so
với trước thời điểm khai thác trên địa bàn mỏ đất hiếm Đông Pao, tỉnh Lai Châu. Đề tài
được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu cụ thể như sau:
- Đánh giá chung về hiện trạng mơi trường sau khai thác khống sản, làm căn cứ đề

xuất các biện pháp phục hồi môi trường.
- Đề xuất các biện pháp cải tạo, phục hồi môi trường và hệ sinh thái, đảm bảo yêu

cầu bảo vệ môi trường và phục vụ các mục đích có lợi cho con người;
- Chuyển đổi mục đích sử dụng đất đối với diện tích mỏ sẽ ngừng khai thác, xây

dựng chương trình quản lý, giám sát môi trường.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học

- Việc nghiên cứu đề tài là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về việc lựa chọn ra
các biện pháp cải tạo phục hồi môi trường phù hợp nhất. Áp dụng với các vùng có điều
kiện tương tự.

- Vận dụng được những kiến thức về môi trường, lập ký quỹ, hay cải tạo phục hồi
môi trường đã học và được áp dụng vào trong thực tế.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Việc nghiên cứu đề tài sẽ giúp ta đánh giá được các ảnh hưởng của việc khai thác
và chế biến khống sản đến mơi trường, làm cơ sở cho việc đánh giá đối với các mỏ lân
cận và từ đó đưa ra các biện pháp cải tạo, phục hồi mơi trường thích hợp.


3

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
1.1.1. Khái niệm về đất hiếm
Theo định nghĩa của Bách khoa tồn thư [1], thì các nguyên tố đất hiếm (rare
earth elements) và các kim loại đất hiếm (rare earth metals) là tập hợp của 17
nguyên tố hóa học thuộc bảng tuần hồn hóa học của Mendeleev, có tên gọi là
Scandi, Yttri và 14 trong 15 nguyên tố của của nhóm Lantan (ngoại trừ Promethi),
có hàm lượng rất nhỏ chứa trong vỏ trái đất. Người ta có thể tìm thấy các ngun tố

đất hiếm ở trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen. Đất hiếm được sắp xếp
vào dạng hợp kim và các hợp chất khác, chính xác là nam châm đất hiếm từ các
dạng khác nhau của nam châm.
1.1.2. Đặc điểm địa hóa - khống vật

Đất hiếm là nhóm gồm 15 ngun tố giống nhau về mặt hóa học trong
bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev và được gọi chung là lantan, gồm các
nguyên tố có số thứ tự từ 57 (lantan) đến số thứ tự 71 (lutexi). Thông thường
ytri (số thứ tự 39) và scandi (số thứ tự 21) cũng được xếp vào nhóm đất hiếm vì
trong tự nhiên nó ln đi cùng các nguyên tố này. Các nguyên tố đất hiếm và
đặc tính cơ bản của đất hiếm được thống kê ở bảng sau.
Bảng 1.1: Các nguyên tố đất hiếm và các đặc tính cơ bản

TT

Ngun tố Ký hiệu
hố học

Thứ tự

Hố trị Nguyên tử lượng

Các oxyt

nguyên tử

1

Lantan

La

57

3

138,92

La 2 O 3

2

Ceri

Ce

58

3,4

140,13

CeO 2

3

Prazeodim

Pr

59

3,4

140,92

Pr 4 O 11

4

Neodim

Nd

60

3

144,27

Nd 2 O 3

5

Prometi

Pm

61

3

145,00

Không

6

Samari

Sm

62

2,3

150,43

Sm2 O 3

7

Europi

Eu

63

2,3

152,00

Eu 2 O 3


4

8

Gadoloni

Gd

64

3

156,90

Gd 2 O 3

9

Tecbi

Tb

65

3,4

159,20

Tb 4 O 7

10

Dysprosi

Dy

66

3

162,46

Dy 2 O 3

11

Honmi

Ho

67

3

164,94

Ho 2 O 3

12

Erbi

Er

68

3

167,20

Er 2 O 3

13

Tuli

Tm

69

3

169,40

Tm 2 O 3

14
15

Ytecbi
Lutexi

Yb
Lu

70
71

2,3
3

173,04
174,99

Yb 2 O 3
Lu2O3

16

Ytri

Y

39

3

88,92

Y2 O3

17

Scandi

Sc

21

3

59,72

Sc2O3
Nguồn: [24]

Trong cơng nghệ tuyển khống, các ngun tố đất hiếm được phân
thành hai nhóm: nhóm nhẹ và nhóm nặng hay cịn gọi là nhóm lantan - ceri và
nhóm ytri. Trong một số trường hợp, đặc biệt là kỹ thuật tách triết, các nguyên
tố đất hiếm được chia ra ba nhóm: nhóm nhẹ, nhóm trung gian và nhóm nặng.
Bảng 1.2: Phân nhóm các nguyên tố đất hiếm
La

Ce

Pr

Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho

Nhóm nhẹ (nhóm lantan ceri)
Nhóm nhẹ

Er

Tm

Yb Lu

Y

Nhóm nặng (nhóm ytri)
Nhóm trung

Nhóm nặng
Nguồn: [24]

1.1.3. Mục đích sử dụng
Đất hiếm có rất nhiều mục đích sử dụng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu cho
các máy phát điện, đưa vào các chế phẩm phân bón vi lượng nhằm tăng năng suất
và chống chịu sâu bệnh cho cây trồng, để chế tạo các nam châm trong máy tuyển từ
trong cơng nghệ tuyển khống. Cụ thể đất hiếm được sử dụng trong các ngành sau :

- Dùng để diệt mối mọt, các cây mục nhằm bảo tồn các di tích lịch sử
- Dùng làm xúc tác trong cơng nghệ lọc hóa dầu và xử lý mơi trường.
- Dùng làm vật liệu siêu dẫn.

- Dùng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu cho các máy phát điện


5

- Dùng để đưa vào các chế phẩm phân bón vì lượng nhằm tăng năng suất và
chống chịu sâu bệnh cho cây trồng

- Dùng để chế tạo các nam châm trong các máy tuyển từ trơng cơng nghệ
tuyển khống

- Dùng chế tạo các đèn catot trong các máy vô tuyến truyền hình
- Các ion đất hiếm cũng được sử dụng như các vật liệu phát quang trong các
ứng dụng quang điện

- Được ứng dụng trong công nghệ laser
Suốt 4 thập kỷ qua, các tính năng vật lý và hóa học đặc biệt của các nguyên liệu
đất hiếm là trung tâm của các nghiên cứu, sáng tạo, phát minh với rất nhiều ứng
dụng kỹ thuật từ macro đến micro và nano cho nhiều ngành cơng nghiệp khác nhau:
xúc tác hóa học trong ngành lọc dầu, kiểm tra ô nhiễm trong ngành xe hơi, gốm lót
cho các động cơ phản lực, nam châm vĩnh cửu cho các ứng dụng từ tính… và dĩ
nhiên trong các ngành chiếu sáng, luyện kim, điện tử, trong các kỹ thuật quân sự từ
màn hình radar đến tia laser và hệ thống điều khiển tên lửa. Thật hiếm có loại
nguyên liệu nào như đất hiếm, vừa có tính ứng dụng phổ qt, vừa có tính kỹ thuật
cao, lại vừa có nhiều triển vọng áp dụng cho tương lai, ví như sản xuất các thùng
chứa và ống dẫn hydrogen nhiên liệu cho thời kỳ thế giới cạn kiệt dầu mỏ [3].
Bảng 1.3: Lĩnh vực sử dụng chính của các nguyên tố đất hiếm và hỗn hợp

TT

NGUYÊN TỐ

KÝ HIỆU HH

1

Lantan

La

2

Ceri

Ce

3

Prazeodim

Pr

LĨNH VỰC SỬ DỤNG
Chất xúc tác; gốm, sứ, kính một hợp kim của
kim loại đất hiếm được sử dụng không chỉ
cho đá đánh lửa trong bật lửa mà còn được
sử dụng, có lẽ quan trọng hơn, trong thép
thanh lọc bởi sự loại bỏ oxy và sulfur; chất
huỳnh quang và bột đánh bóng.
Gốm, sứ; chất huỳnh quang và ứng dụng hạt

nhân; nam chân vĩnh cửu
Gốm, sứ; thuốc nhuộm kính; sợi quang học;
ứng dụng hạt nhân và laze.


6

4

Neodim

Nd

5

Prometi

Pm

Gốm, sứ; kính; sự dị tìm và trực quan hố
ảnh y học quang học và từ tính.

6

Samari

Sm

Gốm, sứ; ứng dụng hạt nhân và laze

7

Europi

Eu

Chất xúc tác tự động; gốm, sứ; kính; chất
huỳnh quang và chất nhuộm.

8

Gadoloni

Gd

9

Tecbi

Tb

Tinh thể đơn chất phát sáng, chất xúc tác, sản
xuất huỳ
nh quang tia X đặc biệt.
Chất xúc tác; máy lọc IR, laze; chất nhuộm
và nam châm vĩnh cửu.

10

Dysprosi

Dy

Gốm, sứ; kính và chất nhuộm; nam châm vĩnh
cửa.

11

Honmi

Ho

Chất huỳnh quang, pin hạt nhân và dụng cụ đo
lường thu nhỏ.

12

Erbi

Er

Bộ lọc vi ba; ứng dụng hạt nhân và nam châm
vĩnh cửu.

13

Tuli

Tm

Khơng gian vũ trụ; gậy bóng chày; ứng
dụng hạt nhân; chất bán dẫn và chiếu sáng.

Yb

Chất huỳnh quang; nam chân vĩnh cửu; pin
nhiên liệu.

14 Ytecbi

Chất huỳnh quang.

15

Lutexi

Lu

Trực quan hố ảnh y học và ống chùm điện tử.

16

Ytri

Y

Cơng nghiệp hoá học và nghề luyện kim.

17

Scandi

Sc

Tụ điện; chất huỳnh quang (ống dẫn tia
catiot - CRT và đèn), công nghệ rada và chất
siêu dẫn.

Nguồn: [24]
1.1.4. Các bước để sản xuất thương mại đất hiếm
Bảng 1.4: Các bước để sản xuất thương mại đất hiếm
1

Tìm ra nguồn tài nguyên/trữ lượng

2

Xác định quy trình: Tuyển quặng; Chiết xuất; Tách đất hiếm

3

Nghiên cứu tiền khả thi

4

Tuyển quặng

Từ bước 4 đến bước 6 : chứng tỏ quy trình được

7

5

Chiết xuất đất hiếm

lựa chọn là hợp lý, tin cậy về mặt kỹ thuật và
thương mại thông qua các nhà máy sản xuất thử

6

Tách đất hiếm

để sản xuất các sản phẩm mẫu cho thuyết minh
khách hàng; để thu thập dữ liệu cho nghiên cứu
khả thi và đánh giá tác động môi trường.

7

Đạt được sự thông qua về đánh giá tác động môi trường của dự án

8

Đàm phán các hợp đồng bán

9

Hoàn thiện nghiên cứu khả thi

10

Xây dựng và tiến hành sản xuất
Nguồn: [22]
Hiện nay, các nhà khoa học Việt Nam đã tách được các nguyên tố đất hiếm

đạt độ sạch đến 98 - 99% và ứng dụng cho nhiều ngành khác nhau trong công
nghiệp.
1.1.5. Nhu cầu và thị trường quặng đất hiếm
 Năm 1794: Sản xuất thương mại đất hiếm đầu tiên tại Áo.
 Năm 1953: Nhu cầu đất hiếm khoảng 1.000 tấn (tương đương 25.000.000

USD).
 Năm 1965: Mỏ khai thác mỏ đất hiếm độc lập đầu tiên là Mountain Pass

(Mỹ).
 Năm 2003: Nhu cầu đất hiếm khoảng 85.000 tấn (tương đương 500.000.000

USD).
 Năm 2008: Nhu cầu đất hiếm khoảng 124.000 tấn (tương đương 1,25 tỷ

USD).
 Năm 2015: Dự kiến nhu cầu đất hiếm trên toàn thế giới khoảng 200.000

tấn (tương đương 2,0 ÷ 3,0 tỷ USD)[25].
Dự báo nhu cầu thị trường đất hiếm đến năm 2015 (± 15%) thể hiện ở hình sau :


8

Nguồn : [17]

Hình 1. 1 : Dự báo nhu cầu thị trường đất hiếm của thế giới đến năm 2015
Hiện nay, Trung Quốc sản xuất hơn 95% các nguyên tố đất hiếm trên thế
giới, một số nước đang phát triển như Canada, Mỹ và Australia. Dự báo trong
thời gian tới nhu cầu cung và cầu sẽ được cân đối. Tuy nhiên, các nguyên tố đất
hiếm nhóm nhóm nhẹ (LREE) được dự báo là cung vượt quá cầu, trong khi các
nguyên tố đất hiếm nhóm nặng (HREE) nhu cầu sẽ ngày càng tăng, lượng cung
sẽ không đủ lượng cầu. Lượng sản xuất đất hiếm trên thế giới từ năm 1985 đến
năm 2009 được thể hiện ở hình 3. Các nước tiêu thụ đất hiếm lớn nhất là Mỹ
(26,95%), Nhật Bản (22,69%), Trung Quốc (21,27%). Các nước xuất khẩu các
sản phẩm đất hiếm lớn nhất là Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Thái Lan. Các nước
nhập khẩu các sản phẩm đất hiếm lớn nhất là Nhật Bản, Pháp, Đức, Anh,
Australia [26].
Dự báo giá của một số kim loại đất hiếm đến năm 2015 như hình dưới đây :


9

Nguồn : [17]
Hình 1.2 : Sản lượng đất hiếm sản xuất từ năm 1985 – 2009
Bảng 1.5 :Dự báo giá của một số oxyt kim loại đất hiếm đến năm 2015
Giá (USD)
Ôxyt đất hiếm

2010

2011

2012

2013

2014

2015

Dysprosium oxide (Dy)

305

375

454

504

580

672

Dysprosium Fe (Dy)

300

369

446

496

570

661

70

73

71

78

65

55

Lutetium Oxide (Lu 2 O 3 )

412

461

517

579

648

726

Terbium oxide (Tb 4 O 7 )

610

778

968

1.172

1.373

1.029

Yttrium Oxide (Y 2 O 3 )

78

99

121

135

163

186

Neodymium (Nd 2 O 3 )

90

113

125

151

176

238

454

499

549

604

665

731

8

8

3

10

11

12

Gadolinium oxide (Gd 2 O 3 )

Europium Oxide (Eu 2 O 3 )
Yttrium Oxide (Y 2 O 3 )

Nguồn: [19]


10

Theo thống kê giá của USGS giá đất hiếm trên thế giới từ năm 1970 đến
năm 2010 có sự biến động theo từng năm, từng giai đoạn và nhu cầu sử dụng. Từ
năm 1970 đến năm 1988 do nhu cầu sử dụng đất hiếm chưa cao và chỉ áp dụng
trong một số lĩnh vực nhất định, do vậy giá đất hiếm chưa cao. Từ năm 1988 đến
năm 1993 giá đất hiếm tăng mạnh từ 2.050 USD/tấn tăng đỉnh điểm trên 10.000
USD/tấn, sau đó từ năm 1993 đến năm 2006 giá đất hiếm nhìn chung giảm dần và
thấp nhất là năm 2006, giá đất hiếm sấp xỉ 4.000 USD/tấn. Tuy nhiên, vào năm
2010 giá đất hiếm tăng mạnh mẽ, vượt ngưỡng 12.000 USD/tấn.

Nguồn : [17]
Hình 1.3: Biểu đồ thống kê giá đất hiếm từ năm 1970 đến năm 2010
Dự báo từ nay đến năm 2014 tốc độ tăng trưởng của các ngành nghề công
nghiệp phổ thông tăng mạnh dẫn đến việc sử dụng các nguyên tố đất hiếm cũng
tăng lên với mức độ tăng trưởng trung bình từ 12,5% đến trên 122,9% tùy theo lĩnh
vực công nghiệp [3].

11

Bảng 1.6: Dự kiến tăng trưởng của các ứng dụng liên quan với đất hiếm đến
năm 2014
Đơn vị tính (000s)
Lĩnh vực sử dụng
Năm 2008

Năm 2014

Tăng trưởng
hàng năm

Nguyên tố sử dụng

Máy tính

293.000

529.000

(%)12,5

Nd, Pr, Sm, Tb, Dy

Xe đạp, xe máy điện

23.000

100.000

34,2

Nd, Pr, Sm, Tb, Dy

Bình ác quy xe điện

527

2.717

38,8

La, Ce, Pr, Nd

Xe máy điện

527

2.717

38,8

Nd, Pr, Sm, Tb, Dy

Màn hình LCD

102.200

375.000

29,7

Eu, Y, Tb, La, Ce

1.222.245

2.250.000

13,0

Nd, Pr, Sm, Tb, Dy

239

24,1

Nd, Pr, Sm, Tb, Dy

Điện thoại
Tua bin gió

81

Nguồn: [18]


12

1.2. Cơ sở pháp lý

- Thông tư số 34/2009/TT-BTNMT, ngày 31/12/2009 của Bộ Tài nguyên và Môi
trường Quy định về lập, phê duyệt, kiểm tra, xác nhận Dự án cải tạo, phục hồi
môi trường và ký quỹ cải tạo, phục hồi mơi trường đối với hoạt động khống
sản.

- Văn bản số 1012/UBND-NN ngày 03/11/2008 của UBND tỉnh Lai Châu đồng ý
chủ trương cấp phép khai thác, chế biến đất hiếm barit tại thân quặng F3, F7 mỏ
đất hiếm Đông Pao, huyện Tam Đường, tỉnh Lai Châu.

- Thỏa thuận giữa Chính phủ Nhật và Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam về
hợp tác phát triển ngành Công nghiệp Đất hiếm ở nước CHXHCN Việt Nam ký
tại TOKYO ngày 31/10/2011.

- Văn bản số 11692/BCT-CNNg ngày 19/12/2011 của Bộ Công thương về việc
triển khai hợp tác khai thác, chế biến đất hiếm giữa Nhật Bản - Việt Nam.

- Quyết định số 18/2013/QĐ - TTg ngày 29/03/2013 của Thủ tướng Chính phủ
về Cải tạo, phục hồi môi trường và ký quỹ cải tạo, phục hồi mơi trường đối với
hoạt động khai thác khống sản.
1.3. Hiện trạng khai thác và sử dụng đất hiếm
1.3.1. Khai thác và sử dụng đất hiếm trên Thế giới
Việc khai thác đất hiếm trên thế giới bắt đầu từ thập niên 50 của thế kỷ trước,
thoạt tiên là những sa khoáng monazit trên các bãi biển do chúng có 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 Kỳ mất vị trí độc tơn khai thác đất hiếm vì nhiều nước
đã phát hiện mỏ đất hiếm, trong đó có Trung Quốc. Đến năm 2004, vùng mỏ Bayan

Obo của Trung Quốc đã sản xuất đến 95.000 tấn tổng số 102.000 tấn đất hiếm của thế
giới [13].


13

Cho tới cuối thập niên 80, Hoa Kỳ vẫn là nước dẫn đầu về sản xuất đất hiếm của
thế giới, nhưng sau đó trọng tâm chuyển dịch sang Trung Quốc. Trong những năm qua,
có 4 nước khai thác đất hiếm là Trung Quốc : 120.000 tấn/năm (sử dụng trong nước là
70.000 tấn/năm; Ấn Độ: 2.700 tấn/năm; Braxin: 650 tấn/năm; Malaixia: 350 tấn/năm.
Chính sách cắt giảm xuất khẩu đất hiếm của Trung Quốc đã làm tăng các dự án
khai thác đất hiếm trên thế giới. Thực tế thì nhiều mỏ đất hiếm lớn đang được triển
khai ở Ôxtraylia, Canada, Hoa Kỳ và nhiều nơi khác cũng có các mỏ có trữ lượng lớn
như ở Nga, Ấn Độ, Braxin hay Mông Cổ, nhưng chỉ có thể thực sự đi vào khai thác sau
năm 2014.
Trong thời gian trước đây, do các tổn phí khai thác đất hiếm quá cao, lại lo sợ
trước các tác hại đối với môi trường, nên các nước phương Tây (cụ thể là Hoa Kỳ) đã
đình chỉ sản xuất đất hiếm để dựa vào nguồn cung ứng dồi dào và giá rẻ đến từ Trung
Quốc [13].
Tại Trung Quốc :
Ở Trung Quốc, nhằm mục đích hiện đại hóa ngành cơng nghiệp, việc nghiên cứu cơ
bản nguyên liệu đất hiếm được xếp vào một trong 15 nội dung tối ưu tiên của Bộ khoa
học và công nghệ nước này. Các nhà địa chất Trung Quốc vừa phát hiện một trữ lượng
lớn đất hiếm ở tỉnh Hồ Bắc, miền Trung nước này. Các nhà địa chất đang điều tra về
thành phần, kết cấu, chất lượng, và quy mô của mỏ này. Khu tự trị Nội Mông chiếm
gần 75% trữ lượng đất hiếm của nước này. Trung Quốc là nước xuất khẩu hơn 97% đất
hiếm cho các nước công nghiệp lớn như Mỹ, Canada, Nhật Bản. Từ năm 2007, Trung
Quốc bắt đầu quy hoạch có sự quản lý việc sản xuất và giảm thiểu xuất khẩu đất hiếm.
Năm nay, Bộ Thương mại Trung Quốc đã ra chỉ thị giảm hạn ngạch xuất khẩu đất hiếm
xuống 40% so với năm 2009. Được biết, hạn ngạch xuất khẩu vào năm sau sẽ tiếp tục

giảm xuống [13].
Tại Hoa Kỳ:


14

Mãi cho tới trước những năm 80 của thế kỷ trước, sản lượng đất hiếm của Mỹ vẫn
chiếm hơn ½ thế giới, nhưng từ năm 2002, do nguồn khoáng sản chủ yếu bị đóng cửa
nên trước mắt 90% đất hiếm của Mỹ vẫn phải nhập khẩu từ Trung Quốc, Mỹ sẽ nhanh
chóng đưa ra những kế hoạch chiến lược, trong đó vấn đề đặc biệt quan trọng là mở
rộng việc sản xuất đất hiếm, đồng thời nhập khẩu nguồn đất này từ phía Trung Quốc để
đảm bảo đầy đủ nguyên liệu. Nhu cầu sử dụng đất hiếm trên thế giới ngày càng tăng,
nhất là tại các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Nhật Bản [13].
1.3.2. Khai thác sử dụng đất hiếm ở Việt Nam
Trữ lượng các mỏ đất hiếm Việt Nam là từ 7 - 8 tỷ tấn, tức đứng hàng thứ ba trên
thế giới. Nuớc ta có cả hai dạng mỏ đất hiếm: thứ nhất là dạng mạch đá trong nền đá cổ
ở Sơn La, Lai Châu, Yên Bái; trong các dải cát đen ven biển ở miền Trung. Việt Nam
cũng là một trong những nước sở hữu nguồn tài nguyên đất hiếm, kết quả nghiên cứu,
tìm kiếm thực hiện từ năm 1958 đến nay đã phát hiện được nhiều điểm tụ khoáng đất
hiếm như ở Bắc Nậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai)
và Yên Phú (Yên Bái). Đất hiếm trong sa khoáng chủ yếu ở dạng monazit, xenotim là
loạt phosphate đất hiếm, ít hơn là silicat đất hiếm (orthit) gồm 2 loại chính: Trong lục
địa và ven biển, phân bố ở các thềm sông, suối là các mỏ ở vùng Bắc Bù Khạng (Nghệ
An) ở các điểm như: Pom Lâu - Bản Tằm, Châu Bình, Bản Gió, hàm lượng monazite
chiếm 0,15-4,8kg/m3, điều kiện khai thác, tuyển đơn giản nên cần được đánh giá, thăm
dị, khai thác khi có nhu cầu. Cịn ở ven biển có nhiều mỏ và điểm quặng sa khống
ilmenit có chứa các khống vật đất hiếm (monazit, xenotim) hàm lượng từ 0,454,8kg/m3 như mỏ Kỳ Ninh, Kỳ Khang, Cẩm Hòa, Cẩm Thượng (Hà Tĩnh), Kẻ Sung
(Thừa Thiên - Huế), Cát Khánh (Bình Định), Hàm Tân (Bình Thuận) [13].
Mặc dù có tiềm năng nhưng nguồn tài nguyên này mới chỉ dừng ở mức độ khai
thác nhỏ lẻ do công nghệ lạc hậu, chủ yếu sử dụng phương pháp thủ cơng, vì vậy dẫn

đến tổn thất tài ngun lớn (có những mỏ tổn thất tới 60%), năng suất thấp, không tách


15

được hết thành phần nguyên tố hiếm. Tại hội thảo góp ý xây dựng hướng dẫn kỹ thuật
lập báo cáo đánh giá tác động môi trường đối với các dự án khai thác và chế biến đất
hiếm giữa Bộ Tài nguyên và Môi trường và Cơ quan Hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA),
các chuyên gia môi trường cho rằng, việc tổ chức khai thác đất hiếm tại Việt Nam là
một vấn đề cần phải xem xét kỹ càng vì đây là loại tài ngun địi hỏi trình độ khai
thác và chế biến ở mức cao. Bên cạnh vấn đề về mơi trường, nếu trình độ kỹ thuật của
nước ta chỉ dừng lại ở việc khai thác và bán nguyên liệu thơ chưa qua chế biến thì giá
trị thu về cũng rất thấp. Hàng năm, Việt Nam mới chỉ khai thác nhỏ, cỡ vài chục tấn
quặng banexit ở Đông Pao và vài ngàn tấn quặng monazit hàm lượng 35-45% R2O3 ở
sa khoáng ven biển miền Trung, để bán theo đường tiểu ngạch. Đất hiếm được nghiên
cứu sử dụng trong các lĩnh vực nông nghiệp, chế tạo nam châm vĩnh cửu, biến tính
thép, hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chất xúc tác trong xử lý khí thải ơtơ... nhưng
hiện vẫn dừng lại ở quy mơ phịng thí nghiệm và bán công nghiệp.
Mỏ đất hiếm Đông Pao, huyện Tam Đường (Lai Châu) hiện đang được Công ty
Cổ phần Đất hiếm Lai Châu (Vimico) quản lý. Mỏ Đông Pao đến nay được xem là lớn
nhất nằm trên địa phận xã Bản Hom, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu. Mỏ Đông Pao
bao gồm trên 30 thân quặng lớn nhỏ đã được tìm kiếm tỉ mỉ với tài nguyên trữ lượng
đạt trên 10,6 triệu tấn R2O3; 34,7 triệu tấn CaF2; 66,7 triệu tấn BaSO4[13]. Hiện tại,
mới chỉ tiến hành khai thác quặng fluorit với sản lượng hàng năm khoảng 1.000 tấn
CaF2 cung cấp cho luyện kim. Theo báo cáo nghiên cứu dự án, mỏ đất hiếm Đông Pao
là mỏ đất hiếm lớn nhất Việt Nam với tổng diện tích hơn 11km2, trữ lượng trên 5 triệu
tấn ơxít, trong đó có thân quặng chính là F3 và F7 là loại quặng quý hiếm rất cần trong
chế tạo công nghệ điện tử. Mỏ sẽ được khai thác lộ thiên, tuyển khoáng và thủy luyện.
1.3.3. Khoáng sản đất hiếm ở Việt Nam
Những kết quả điều tra, đánh giá, thăm dò từ những năm 1950 đến nay đã

khẳng định Việt Nam là quốc gia có tiềm năng lớn về đất hiếm. Các mỏ đất hiếm ở
Việt Nam có quy mơ từ trung bình đến lớn, chủ yếu là đất hiếm nhóm nhẹ (nhóm


16

lantan - ceri), có nguồn gốc nhiệt dịch và tập trung ở vùng Tây Bắc Việt Nam, tạo
điều kiện thuận lợi để phát triển thành một cụm công nghiệp khai thác, chế biến
đất hiếm trong tương lai. Với nhu cầu sử dụng đất hiếm trên thế giới ngày càng
tăng, đặc biệt hiện nay Trung Quốc (nước cung cấp 95% đất hiếm cho thị trường
thế giới) bắt đầu thực hiện chính sách dự trữ tài ngun khống sản thì thị trường
đất hiếm thế giới trở nên sơi động. Vì vậy, cơng tác điều tra, đánh giá và thăm
dò đất hiếm cũng như nghiên cứu chính sách đầu tư khai thác, chế biến, xuất
khẩu đất hiếm hiện nay cần được đặc biệt quan tâm.
1.3.3.1. Đặc điểm phân bố
Các kết quả nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dị đã phát hiện và ghi nhận nhiều
mỏ, điểm quặng đất hiếm trên lãnh thổ Việt Nam.
Các mỏ đất hiếm gốc và vỏ phong hoá phân bố ở Tây Bắc gồm Nậm Xe,
Nam Nậm Xe, Đông Pao (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai), Yên Phú (Yên Bái).
Đất hiếm trong sa khoáng chủ yếu ở dạng monazit, xenotim là loại phosphat đất
hiếm, ít hơn là silicat đất hiếm (orthit). Trong sa khoáng ven biển, monazit, xenotim
được tập trung cùng với ilmenit với các mức hàm lượng khác nhau, phân bố ven
bờ biển từ Quảng Ninh đến Vũng Tàu. Sa khoáng monazit trong lục địa thường
phân bố ở các thềm sơng, suối điển hình là các mỏ monazit ở vùng Bắc Bù Khạng
(Nghệ An) như ở các điểm monazit Pom Lâu - Bản Tằm, Châu Bình… Monazit
trong sa khống ven biển được coi là sản phẩm đi kèm và được thu hồi trong q
trình khai thác ilmenit.
Ngồi các kiểu mỏ đất hiếm nêu trên, ở vùng Tây Bắc Việt Nam cịn gặp
nhiều điểm quặng, biểu hiện khống hố đất hiếm trong các đới mạch đồng molipden nhiệt dịch, mạch thạch anh, xạ hiếm nằm trong các đá biến chất cổ, trong
đá vơi; các thể migmatit chứa khống hố urani, thori và đất hiếm ở Sin Chải,

Thèn Sin (Lai Châu); Làng Phát, Làng Nhẻo (Yên Bái) nhưng chưa được đánh giá.