"Một quyết định hợp lý”: Nga làm hồi sinh ngành công nghiệp quan trọng nhất
© Sputnik / Pavel Lvov
/ Đăng ký
Về nguồn trữ lượng kim loại đất hiếm (rare-earth metals – REM), Nga đứng thứ hai trên thế giới, nhưng chỉ chiếm gần 2% sản lượng đất hiếm toàn cầu. Sự phát triển bị cản trở do thiếu nhu cầu nội địa, trong khi đó Nga nhập khẩu tới 90% lượng REM để đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp trong nước.
Các bộ cơ quan chuyên ngành đã cố gắng giải quyết mâu thuẫn này trong nhiều năm liền. Có vẻ như mọi thứ cuối cùng bắt đầu tiến về phía trước.
Các nguyên tố đặc biệt
Các kim loại đất hiếm bao gồm 15 nguyên tố thuộc nhóm Lanthan cộng với yttrium và scandium. Chúng có tính chất hóa học tương tự nhau và thường xuất hiện cùng nhau trong thiên nhiên. Cái tên "đất hiếm" xuất hiện vào cuối thế kỷ 18 bởi vì vào thời điểm đó người ta tin rằng, những nguyên tố này là tương đối hiếm cũng như vì các nguyên tố này tạo thành các oxit chịu lửa không tan trong nước trước đây được gọi là "đất".
Năm 1794, trong quá trình nghiên cứu các mẫu đá từ một mỏ đá cũ gần làng Ytterby của Thụy Điển, Johan Gadolin, một nhà hóa học, nhà vật lý và khoáng vật học người Phần Lan, đã phát hiện một mẫu đá quặng màu đen nặng bất thường trước đây chưa được biết mà ông đặt tên là yttrium. Sau đó, nhà khoa học người Đức Martin Klaproth đã chia các mẫu đá này thành nhóm yttri và nhóm xeri. Kể từ đó, các nguyên tố đất hiếm được phân thành hai nhóm: nhóm nhẹ (xeri) và nhóm nặng (yttri).
Những nguyên tố đất hiếm đang được sử dụng rộng rãi trong điện tử vô tuyến, chế tạo dụng cụ, kỹ thuật hạt nhân, kỹ thuật cơ khí, công nghiệp hóa chất, luyện kim và lĩnh vực quốc phòng. Dự trữ chiến lược về đất hiếm là một yếu tố quan trọng trong sự cạnh tranh toàn cầu và an ninh quốc gia.
Từ đèn lồng gas đến tên lửa
Vào cuối thế kỷ 19, cesium và thorium đã được sử dụng trong sản xuất cây nến bên trong đèn lồng khí đốt và dầu hỏa. Vào những năm 1960 đã bắt đầu "kỷ nguyên europium". Trong những năm 1970-1980, samarium – kim loại đất hiếm được sử dụng để sản xuất nam châm samarium-coban (SmCo) còn được gọi là nam châm nhiệt độ cao, đã trở nên khan hiếm nhất. Ngày nay loại nam châm đất hiếm khan hiếm nhất là năm châm có neodymium.
Phổ biến nhất hiện nay là neodymium và dysprosium, cũng như scandium. Do sự gia tăng sản xuất xe điện, nhu cầu về REM đang tăng lên. Ví dụ, một chiếc xe Prius của Toyota cần khoảng bốn kg kim loại đất hiếm: 2,6 kg - lantan và 1,5 kg - neodymium. Nam châm neodymium là cần thiết để sản xuất hệ thống truyền động và hộp số, đồng thời các bộ phận này phải hoạt động ở nhiệt độ cao, do đó phải có thêm các chất phụ gia để chế tạo những hợp kim dysprosi.
Đất hiếm còn được sử dụng rộng rãi để sản xuất chất xúc tác trong các công nghệ khai thác dầu, lọc dầu, công nghiệp hóa chất và sản xuất polyme, cũng như làm sạch khí thải xe cộ và khí thải công nghiệp. Các quy định về môi trường đang được thắt chặt trên toàn thế giới.
Trong ngành luyện kim, các chất phụ gia hợp kim đất hiếm làm tăng đáng kể các đặc tính hiệu suất của hợp kim. Điều này rất quan trọng trong lĩnh vực sản xuất kỹ thuật quân sự. Ví dụ, các tập đoàn quốc phòng Mỹ phải có đến 417 kg kim loại đất hiếm để sản xuất một tiêm kích tàng hình F-35. Và lutetium, một trong những loại REM hiếm nhất và đắt nhất, được sử dụng trong động cơ tên lửa đẩy.
Tiềm năng chưa được khai thác
Người chơi lớn nhất trên thị trường REM toàn cầu là Trung Quốc: chiếm 62% sản lượng toàn cầu và hơn 42% trữ lượng nguyên liệu đất hiếm. Khu vực có nhiều đất hiếm nhất là Bayan Obo tại khu tự trị Nội Mông Cổ cung cấp tới một phần ba sản lượng toàn cầu. Ở đó, quặng thuộc loại cacbonatite đã hình thành do sự hóa rắn của một loại magma cụ thể, chủ yếu là cacbonat. Loại đất hiếm tương tự được tìm thấy trong các mỏ lớn khác ở Trung Quốc, Hoa Kỳ, Úc và Nga (mỏ Tomtor ở Yakutia chưa được thăm dò và khai thác đầy đủ).
22 Tháng Mười Một 2022, 16:55
Trung Quốc đáp ứng đầy đủ nhu cầu của mình đối với nguyên liệu thô chiến lược này và đang kiểm soát thị trường toàn cầu. Đất nước này chiếm khoảng 72% tổng lượng tiêu thụ đất hiếm trên thế giới.
Mỹ mua một phần ở Trung Quốc. Những người tiêu dùng lớn khác - Nhật Bản, Anh, các nước EU - nhập khẩu kim loại đất hiếm từ Trung Quốc và Úc.
Ở Nga, trữ lượng đất hiệm lớn nhất tập trung ở các vùng khó tiếp cận và ít được thăm dò. Chỉ có mỏ Lovozerskoye trên Bán đảo Kola đang hoạt động và cung cấp các loại quặng loparite với độ khó khai thác khá cao. Ngoài REM, mỏ Lovozerskoye khai thác tantali, niobi và titan. Là thành phần liên quan, đất hiếm cũng được khai thác từ quặng apatite-nepheline tại một số mỏ ở vùng Murmansk.
Quặng đã làm giàu được gửi đến nhà máy sản xuất Magiê ở Solikamsk duy nhất trong nước, nơi thu được sản phẩm trung gian - điều chế kim loại đất hiếm bằng cách hoà tan oxit hoặc cácbonat, sau đó cô đặc dung dịch. Để chiết xuất kim loại cần thiết cho ngành công nghiệp, cần phải tách nó thành các oxit. Ở Nga chưa có doanh nghiệp nào có thể làm điều này ở quy mô công nghiệp. Sau sự sụp đổ của Liên Xô, các doanh nghiệp này ở lại trên lãnh thổ Kazakhstan và Estonia. Trước đây, chất cô đặc đã được gửi để xử lý đến các doanh nghiệp đó, bây giờ chương trình này không hoạt động.
Kết quả là, dù là một trong những nước sở hữu nguồn trữ lượng kim loại đất hiếm lớn nhất thế giới, Nga lại phụ thuộc 100% vào việc nhập khẩu nguyên liệu thô chiến lược này. Các mỏ đất hiếm chưa được khai thác, các nhà máy tinh luyện đất hiếm không được xây dựng vì không có nhu cầu.
Phá vỡ vòng luẩn quẩn
Tháng 7/2019, Chính phủ và Tập đoàn Nhà nước về Năng lượng nguyên tử “Rosatom” đã ký Thỏa thuận hợp tác về phát triển lĩnh vực công nghệ cao “Công nghệ Vật liệu và Chất mới” tại Liên bang Nga. Tại Diễn đàn Khai khoáng Quốc gia lần thứ VI GORPROMEXPO-2022 ở Mátxcơva, đã tổ chức một phiên họp dành riêng cho kim loại đất hiếm. Tại phiên họp này, ông Andrey Shevchenko, Giám đốc Công nghệ của Tập đoàn Nhà nước Rosatom, đã đưa ra các mục tiêu lớn với lộ trình rõ ràng bao gồm các dự án trọng điểm.
Ông Shevchenko nói:
“Kim loại đất hiếm được đưa vào danh sách các loại nguyên liệu khoáng sản chiến lược chính đã được phê duyệt theo nghị định của chính phủ ngày 30 tháng 8 năm 2022. Tình hình hiện tại trong ngành này không khiến chúng tôi phấn khích. Nhưng chúng tôi không coi trình trạng này là vô vọng và đang làm việc theo hướng này. Hiện tại, có vấn đề với các cơ sở công nghiệp tinh luyện đất hiếm. Vấn đề thứ hai cản trở chúng tôi là mức tiêu thụ nội địa thấp. Chúng tôi sẽ tăng tiêu thụ nội địa và sẽ cố gắng thâm nhập thị trường nước ngoài, nơi có sự cạnh tranh rất gay gắt với các nhà sản xuất từ các quốc gia khác, chủ yếu là Trung Quốc”.
Đại diện Rosatom lưu ý, các nhiệm vụ được đặt ra đến năm 2025 - giảm phụ thuộc nhập khẩu xuống 50%, tăng sản lượng đất hiếm lên đến 2,7 nghìn tấn. Theo lộ trình này, đến năm 2030, Nga sẽ có thể đáp ứng 100% nhu cầu nội địa, sản xuất 7,5 nghìn tấn kim loại đất hiếm mỗi năm.
25 Tháng Chín 2022, 07:41
Hiệp hội các nhà sản xuất và sử dụng đất hiếm được thành lập vào tháng 7 năm 2020 sẽ trở thành một loại trụ sở chính của ngành, điều phối sự tương tác giữa tất cả những doanh nghiệp tham gia thị trường.
Ông Ruslan Dimukhamedov, Chủ tịch Hiệp hội, giám đốc phát triển kinh doanh của Atomredmetzoloto (bộ phận khai thác của Rosatom) giải thích:
“Cho đến nay, khoảng cách giữa khối lượng sản xuất cần thiết để mang lại lợi nhuận và nhu cầu nội địa là quá lớn. Chúng tôi sở hữu các công nghệ cần thiết và có sẵn các mỏ đất hiếm. Có cả các ngành công nghiệp ứng dụng đất hiếm, nhưng, chưa có giai đoạn xử lý trung gian. Bây giờ chúng tôi cần phải xây dựng một chuỗi: từ oxit đến kim loại, từ kim loại đến hợp kim chính, từ hợp kim chính đến sản phẩm".
"Kho báu ngủ quên"
Theo các tác giả của lộ trình, bước đầu tiên là dự án liên quan đến phosphogypsum, một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất phân lân. Trong đó kim loại đất hiếm thuộc nhóm xeri chiếm 0,4-0,5% và kim loại stronti có nhu cầu không kém trong các ngành công nghiệp công nghệ cao và công nghiệp hạt nhân – chiếm 1,5%.
Những “núi trắng” phosphogypsum đang nằm la liệt khắp đất nước. Công ty Skygrad tại thị trấn Korolev gần Matxcơva, là doanh nghiệp đầu tiên ở Nga khởi động nhà máy tinh luyện đất hiếm, họ đã từng phát triển công nghệ xử lý nguyên liệu thô để cùng với chất kết dính thạch cao rẻ tiền thu được chất cô đặc REM.
Công ty vẫn tiếp tục hoạt động. Đến năm 2023, Skygrad có kế hoạch sản xuất 500 tấn oxit đã tách mỗi năm, vào năm 2024 - lên tới một nghìn tấn, vào năm 2025 - lên tới hai nghìn tấn. Atomredmetzoloto cũng đang thực hiện một dự án với quy mô tương tự nhưng chậm hơn một năm.
Sản lượng này là đủ để đáp ứng nhu cầu nội địa. Sau đó cần phải khai thác các mỏ mới, xây dựng các doanh nghiệp chế biến lớn để cung cấp kim loại đất hiếm cho ngành công nghiệp công nghệ cao và thâm nhập thị trường nước ngoài.
Theo các chuyên gia, chỉ riêng mỏ Tomtor, sau khi hoàn thành việc thăm dò và sản xuất hết công suất, sẽ đáp ứng tới 10% nhu cầu đất hiếm toàn thế giới. Hơn nữa, quặng của mỏ Tomtor chứa nhóm đất hiếm nặng, khan hiếm nhất. Bây giờ hai vấn đề chính là bảo đảm hậu cần và tìm kiếm các nhà đầu tư, mà các vấn đề này trở nên phức tạp hơn do tác động của các lệnh trừng phạt kinh tế.
