Tuy rằng có trữ lượng đất hiếm lớn thứ hai trên thế giới, nhưng công tác khai thác, chế biến và ứng dụng đất hiếm hiện nay tại Việt Nam vẫn còn sơ khai.

Nhận thấy tiềm năng từ đất hiếm, PGS Phan Quang Văn cùng các cộng sự tại trường Trường Đại học Mỏ – Địa chất phối hợp những Viện nghiên cứu lớn trên cả nước và nhóm chuyên gia người Đức để xác định, nghiên cứu về đặc tính của khoáng vật đất hiếm tại vùng Nậm Xe (tỉnh Lai Châu), nghiên cứu những công nghệ mới và đánh giá dữ liệu môi trường nền nhằm phục vụ cho việc thiết kế khai thác và giữ an toàn môi trường cho khu mỏ phù hợp với điều kiện tại Việt Nam.

Đất hiếm bao gồm 17 nguyên tố, là một loại khoáng sản đặc biệt và không nhiều quốc gia trên thế giới sở hữu, các nguyên tố bên trong đất hiếm có ý nghĩa rất lớn trong việc phát triển thiết bị công nghệ cao, vì vậy đất hiếm có thể coi như chiến lược đặc biệt của mỗi đất nước. Việt Nam may mắn có trữ lượng đất hiếm vào khoảng 22 triệu tấn, lớn thứ hai thế giới. Tuy nhiên những công nghệ chọn lọc, và tinh luyện loại khoáng sản này tại Việt Nam mới chỉ dừng lại ở mức độ trong phòng thí nghiệm, công suất còn thấp. "Nhiệm vụ nghiên cứu công nghệ của nhóm là để tìm ra giải pháp nhằm nâng cao giá trị đất hiếm tại Việt Nam, đặc biệt là loại đất hiếm tại mỏ Nậm Xe", PGS Phan Quang Văn cho biết.

Từ cuối năm 2015, nhóm đã bắt đầu nghiên cứu thực địa tại mỏ Nậm Xe. Nhóm tiến hành lấy các mẫu môi trường nền theo từng mùa để đánh giá mức độ hoạt độ phóng xạ tại khu mỏ và các vùng lân cận, đồng thời cũng thực hiện lấy mẫu địa chất để đưa về các Viện Nghiên cứu liên kết khác và gửi sang cho đối tác ở Đức để phân tích thành phần khoáng vật có bên trong các mẫu vật đất hiếm.

Nhóm nghiên cứu đã miệt mài thực hiện hơn 3.000 điểm đo và lấy mẫu nhằm nghiên cứu mức độ hoạt độ phóng xạ toàn bộ khu mỏ và các vùng lân cận, nhờ đó đã xây dựng được bộ dữ liệu về môi trường nền để phục vụ cho công tác an toàn phóng xạ và công tác bảo vệ môi trường khi mỏ chính thức đi vào hoạt động. Kết quả phân tích hoạt động phóng xạ từ các loại cây lương thực trồng trong phạm vi khu vực mỏ và cả các khu vực lân cận đã bổ sung thêm thông tin về các thành phần có trong môi trường phóng xạ tự nhiên, và là cơ sở xây dựng nên các khuyến cáo sản xuất ngành nông nghiệp bên trong khu mỏ.

Các chuyên gia người Đức đã kết hợp lấy mẫu địa chất thực tế và sử dụng một tấn mẫu vật khác để phân tích và xác định thành phần vật chất và nhằm nghiên cứu ra phương pháp tuyển luyện bền vững cho môi trường đối với khoáng vật đất hiếm tại mỏ Nậm Xe. Các nghiên cứu bên phía nước Đức được thực hiện tại cơ sở Viện Công nghệ tài nguyên Helmholtz Freiberg và Công ty Tuyển khoáng và kỹ thuật môi trường có trụ sở chính đặt tại Cộng hòa Liên bang Đức.

Kết quả cho thấy, tại khu vực phía Bắc mỏ Nậm Xe, do bị ảnh hưởng bởi quá trình phong hóa nên khoáng vật đất hiếm dần tạo thành những quả đồi, dễ dàng cho việc khai thác. Phía Nam mỏ Nậm Xe ở dạng quặng nguyên, tồn tại bên trong đá. Các quặng nguyên khai tại hai khu vực là đất hiếm thuộc nhóm nhẹ, chủ yếu là các nguyên tố Ce (Xeri) và La (Lantan), chiếm tới 97% tổng lượng oxit đất hiếm tại khu vực Bắc Nậm Xe và khoảng 75,9% tổng lượng oxit đất hiếm tại khu phía Nam Nậm Xe.

Đặc biệt hơn, hàm lượng nguyên tố phóng xạ Urani và Thori ở dạng tự nhiên có tại mỏ Bắc Nậm Xe chiếm tỉ lệ lần lượt là 0,003% và 0,005%. Vùng phía Nam mỏ Nậm Xe lần lượt là 0,01% và 0,09%.

PGS Phan Quang Văn cho biết thê, để có thể đưa vào sử dụng, lượng Urani ở dạng tự nhiên (Urani 238) phải trải qua quá trình làm giàu bằng kỹ thuật ly tâm hiện đại để chuyển đồng vị Urani-238 thành Urani-235 . Urana-235 có giá trị lớn trong việc tạo thành phản ứng nhiệt hạch, ứng dụng trong các lò phản ứng hạt nhân, và là nguyên liệu năng lượng chính cho phương tiện tàu ngầm nguyên tử.

"Giá thành của nguyên liệu Urani ở dạng thô hiện nay vào khoảng 60 USD/cân (khoảng hơn 1,4 triệu vnđ), tuy nhiên mức giá của Urani đã qua tinh chế được đội lên cao, chủ yếu là do yếu tố công nghệ khai thác, công nghệ lọc tách và quá trình làm giàu. Tùy vào mức độ tinh chế và làm giàu, giá bán có thể cao gấp rất nhiều lần giá trị thô", PGS Văn nói.

Nhóm đang kết hợp với các chuyên gia của Đức để tìm ra công nghệ tuyển luyện quặng đất hiếm và chiết tách các nguyên tố Urani và Thori ở dạng thô phù hợp với điều kiện tại Việt Nam dựa trên các công nghệ chuyển giao từ phía Đức.

Theo đó, công nghệ được nhóm nghiên cứu dựa trên các nguyên lý về tuyển nổi và tuyển từ. Với công nghệ hiện đại này, nguyên liệu ở dạng quặng thô sẽ được nghiền nhỏ và nung nóng ở nhiệt độ cao, sau đó được cho tiến hành axit hóa để tạo thành dạng dung dịch lỏng. Sau đó cho thêm các hóa chất tuyển vào trong dung dịch, một số nguyên tố cần thiết sẽ nổi lên trên thu được quặng tinh, đây được gọi là tuyển nổi. Bước tiếp theo là sử dụng công nghệ tuyển từ, đưa hỗn hợp qua một hệ thống hút từ tính, nguyên tố nào có tính chất từ sẽ bị hút vào và các chất còn lại sẽ bị đẩy ra. "Công nghệ này loại được hầu hết các tạp chất như bùn, hạt mịn dính kết với nhau trong quá trình tách tuyển để trở thành quặng tinh" ông Phan Quang Văn nói.

Kết quả thực nghiệm cho thấy được phương pháp áp dụng công nghệ hiện đại này giúp chiết tách khoảng 100 gram urani kỹ thuật có hàm lượng urani oxit cao trên 75%, hiệu suất chiết tách đạt 80%. Sử dụng những phương pháp định tính khác nhau, nhóm nghiên cứu dự định sẽ sử dụng phương pháp khai thác lộ thiên ở khu vực phía Bắc và phía Nam mỏ Nậm Xe.

"Nhóm nghiên cứu dự định phối hợp với một số đơn vị doanh nghiệp ở trong nước để nghiên cứu và kết hợp tuyển quặng đất hiếm tại mỏ Nậm Xe trên quy mô bán công nghiệp. Tuy nhiên, bởi vì đất hiếm được coi là tài nguyên của quốc gia, nên cần phải đặt dưới sự quản lý của Nhà nước", PGS Phan Quang Văn nói.

Công trình nghiên cứu này là nhiệm vụ khoa học và công nghệ thực hiện theo Nghị Định thư, được Vụ Hợp tác quốc tế (Bộ Khoa học và Công nghệ) và Chương trình Khoa học và Công nghệ quốc gia hỗ trợ.