Với 17 nguyên tố quý giá, quặng đất hiếm có vai trò ngày càng lớn đối với các ngành công nghiệp và tương lai của thế giới.

Quặng đất hiếm chứa 17 nguyên tố có hàm lượng rất nhỏ trong vỏ trái đất, như Yttrium và lanthanum. Chúng nằm ở giữa bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Nguyên tố đầu tiên trong đất hiếm được phát hiện vào năm 1787. Đa số chúng được dùng trong lĩnh vực công nghiệp và quốc phòng. Người ta dùng 17 nguyên tố trong đất hiếm để sản xuất các linh kiện trong điện thoại di động, pin mặt trời, motor điện hiệu suất cao, động cơ xe hơi dùng cả xăng và điện, nam châm trong các máy phát thủy điện cực nhỏ và cả các thiết bị trong vũ trụ.

Một mẩu quặng đất hiếm. Ảnh: gallaries.com

Ngoài ra đất hiếm còn là nguyên liệu quan trọng đối với việc phát triển các dạng năng lượng không gây ô nhiễm môi trường. Báo The Christian Science Monitor cho biết, trong những năm đầu thập niên 40, đất hiếm là thứ mà rất ít người biết. Nhưng sau khi Frank Spedding, một nhà hoá học người Mỹ, tìm ra cách phân tách và tinh chế từng nguyên tố thì giới khoa học mới chú ý tới nó. Những tác dụng của đất hiếm bắt đầu được khám phá trong thập niên 60.

Mặc dù được gọi là đất hiếm, song trên thực tế những nguyên tố trong đất hiếm khá sẵn trong tự nhiên. Mức độ phổ biến của chúng tương đương với mạ kền hay thiếc. Thế nhưng chúng không phải là những thứ dễ khai thác và chiết tách.

Các mỏ đất hiếm tồn tại ở khắp nơi trên thế giới. Cục Địa chất Mỹ nhận định tổng trữ lượng đất hiếm trên toàn cầu lên tới 99 triệu tấn, trong đó Trung Quốc có 36 triệu tấn và Mỹ có 13 triệu tấn.

17 nguyên tố trong đất hiếm đặc biệt vì chúng có nhiều tính chất vật lý khó tin. Chúng tạo ra nhiều công dụng kỳ diệu khi kết hợp với những nguyên liệu thông thường khác. Chẳng hạn, Europium là nguyên tố giúp con người biến tivi đen trắng thành tivi màu, Erbium được đặt vào các sợi cáp quang truyền dữ liệu để ánh sáng trong cáp di chuyển xa hơn.

Một số nguyên tố trong đất hiếm được dùng để sản xuất những nam châm nhỏ hơn song mạnh hơn dành cho ô tô, ổ đĩa máy tính, máy phát điện, động cơ và cả hệ thống dẫn đường cho tên lửa. Nhiều nguyên tố khác làm tăng khả năng chịu nhiệt của các cánh quạt trong động cơ phản lực và làm tăng độ sáng của các ống nhòm hồng ngoại (dùng để quan sát trong đêm).

Mỹ và một số nước là nguồn cung cấp đất hiếm chủ yếu trong 50 năm qua. Nhưng nhờ chi phí lao động thấp và sự thiếu vắng những quy định chặt chẽ về bảo vệ môi trường, Trung Quốc trở thành nước bán đất hiếm với giá thấp nhất trên thế giới.

Cục Địa chất Mỹ khẳng định những mỏ đất hiếm chưa được phát hiện trên thế giới có trữ lượng đủ lớn để đáp ứng nhu cầu của loài người trong tương lai. Tuy nhiên, giới khoa học không dám chắc liệu những mỏ mới sẽ được phát hiện kịp thời để đáp ứng nhu cầu đang tăng vọt hay không. Theo Cục Địa chất Mỹ, nguồn cung đất hiếm sẽ thấp hơn cầu khoảng 40 nghìn tấn trong vòng 5 năm tới.

Giá các kim loại đất hiếm, sau nhiều lần điều chỉnh nhờ phát hiện các trữ lượng bổ sung và cải tiến công nghệ sản xuất, cho đến nay vẫn còn rất cao và vì thế còn hạn chế nhiều phạm vi ứng dụng. Giá bán mỗi ký kim loại lanthanum và cerium năm 2003 lần lượt là 25 và 30 USD, gadolinium và yttrium là 78 và 96 USD, erbium và ytterbium là 180 và 484 USD, đặc biệt lên đến 1.600 USD, 3.000 USD và 4.000 USD đối với europium, thullium và lutetium! Nhưng, do tính chất không độc hại và các tính năng hoá lý không thể thay thế nên các nguyên tố đất hiếm vẫn chiếm thế độc tôn trong rất nhiều ứng dụng công nghệ cao: Nhóm Y, La, Ce, Eu, Gd và Tb cho kỹ nghệ huỳnh quang, đặc biệt, các màn hình tinh thể lỏng; nhóm Nd, Sm, Gd, Dy và Pr cho kỹ thuật nam châm vĩnh cửu trong các thiết bị điện, điện tử, phương tiện nghe nhìn, các máy vi tính và các loại dĩa multi-gigabyte hiện nay; đặc biệt Er trong sản xuất cáp quang và nhóm Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm có moment từ cực mạnh khả dĩ phát triển kỹ thuật làm lạnh từ tính thay thế phương pháp làm lạnh truyền thống bằng khí ép như hiện nay.

Theo Tổng cục địa chất, trữ lượng các mỏ đất hiếm ở Việt Nam khoảng 7 - 8 tỉ tấn, điều kiện khai thác thuận lợi. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào cho phát triển ngành công nghiệp điện tử, thủy tinh, luyện kim...

Mỏ đất hiếm Đông Pao nằm trên địa phận xã Bản Hon, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu do Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Khoáng sản 3 quản lý khai thác. Mỏ đất hiếm 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. Riêng 2 thân quặng F.3 và F.7 do Tổng công ty khoáng sản Việt Nam quản lý khai thác đã được thăm dò trữ lượng. Hiện tại, mới chỉ tiến hành khai thác quặng fluorit với sản lượng hàng năm khoảng 1.000 tấn CaF2 hàm lượng 75 - 80%, cung cấp cho luyện kim.

Nguồn đất hiếm ở nước ta đã được phát hiện và khảo sát hàng chục năm trước trong nền đá cổ ở miền Bắc (Promeli, 1989). Việc ban hành và gần đây sửa đổi bổ sung Luật khoáng sản đã tạo điều kiện cho các nhà nghiên cứu và nhà đầu tư quan tâm tốt hơn đối với nguồn tài nguyên quý giá này, vừa có giá trị kinh tế cao vừa là tiền đề phát triển nhiều ngành công nghệ cao ở ngay trong nước, nhất là khi Việt Nam gia nhập WTO và trở thành thành viên có trách nhiệm của cộng đồng thế giới. Điều đáng mừng là cho đến nay tài nguyên đất hiếm nước ta vẫn được bảo tồn nguyên vẹn, gồm các mạch đá “kiểu Mountain Pass” ở miền Bắc và các đới quặng ngoại sinh dễ khai thác “kiểu Bayan Obo” ở miền Nam. Ở Trung Quốc, nhằm mục đích hiện đại hoá ngành công 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.

(Theo VE/khoahocphothong.com)