Những nguyên tố đất hiếm (rare-earth metals - REM) 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 yếu tố quan trọng trong cạnh tranh toàn cầu và an ninh quốc gia.
Về nguồn trữ lượng kim loại đất hiếm, 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% để đáp ứng nhu cầu REM của các doanh nghiệp trong nước.
Các bộ cơ quan chuyên ngành của Nga đã cố gắng giải quyết “nút thắt” này trong nhiều năm liền và có vẻ như mọi thứ cuối cùng đã bắt đầu tiến về phía trước.
| Nga đang sở hữu nguồn trữ lượng kim loại đất hiếm lớn nhất thế giới. (Nguồn: Metallurgprom) |
Tiềm năng chưa được khai thác
“Người chơi” lớn nhất trên thị trường REM toàn cầu là Trung Quốc: Cung cấp 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 1/3 sản lượng toàn cầu. Ở đó, quặng thuộc loại cacbonatite đã hình thành do sự hóa rắn của một loại đá nóng chảy (magma) cụ thể, chủ yếu là carbonate. Loại đất hiếm tương tự được tìm thấy trong các mỏ lớn khác ở Trung Quốc, Mỹ, Australia và Nga (mặc dù mỏ Tomtor ở Yakutia chưa được thăm dò và khai thác đầy đủ).
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. Nền kinh tế lớn thứ hai thế giới cũng chiếm khoảng 72% tổng lượng tiêu thụ đất hiếm trên thế giới.
Mỹ nhập khẩu một phần từ Trung Quốc. Những nước tiêu dùng lớn khác như Nhật Bản, Anh, các nước thuộc Liên minh châu Âu (EU) nhập khẩu kim loại đất hiếm từ Trung Quốc và Australia.
Ở Nga, trữ lượng đất hiếm lớn nhất tập trung ở các vùng khó tiếp cận và ít được thăm dò. Chỉ có mỏ Lovozersky trên Bán đảo Kola đang hoạt động và cung cấp các loại quặng loparite với độ khó khai thác khá cao. Ngoài REM, mỏ Lovozersky khai thác tantalum, niobi và titanium. 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 ở Solikamsk duy nhất trong nước, nơi sản xuất sản phẩm trung gian – để điều chế kim loại đất hiếm bằng cách hoà tan oxit hoặc cacbonate, sau đó cô đặc dung dịch. Để chiết xuất kim loại cần thiết cho ngành công nghiệp, cần phải tách 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 đến các doanh nghiệp đó để xử lý, bây giờ chương trình này không còn 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 của Nga 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.
Diễn đàn Khai khoáng quốc gia lần thứ VI GORPROMEXPO-2022 ở Moscow 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 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 30/8/2022. 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 từ các nhà sản xuất ở các quốc gia khác, chủ yếu là Trung Quốc”.
Đại diện Rosatom lưu ý, các nhiệm vụ được đặt ra đến năm 2025 - bao gồm giảm phụ thuộc nhập khẩu xuống 50%, tăng sản lượng đất hiếm lên đến 2.700 tấn. Theo lộ trình này, đến năm 2030, Nga sẽ có thể đáp ứng 100% nhu cầu nội địa, sản xuất 7.500 tấn kim loại đất hiếm mỗi năm.
Hiệp hội các nhà sản xuất và sử dụng đất hiếm được thành lập vào tháng 7/2020 sẽ trở thành một 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.
Chúng tôi có cả các ngành công nghiệp ứng dụng đất hiếm, song chưa có giai đoạn xử lý trung gian. Bây giờ chúng tôi cần phải xây dựng một chuỗi: Từ tách 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, 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 cao 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 Moscow, là doanh nghiệp đầu tiên ở Nga khởi động nhà máy tinh luyện đất hiếm, 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.
Skygrad vẫn tiếp tục hoạt động. Đến năm 2023, Skygrad có kế hoạch sản xuất 500 tấn oxit đã tách mỗi năm. Đến năm 2024, mục tiêu lên tới 1.000 tấn và đến năm 2025 là 2000 tấn.
Cùng với đó, 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, Nga 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.
Giờ đây, Nga đối diện với hai thách thức chính trong mục tiêu phát triển REM, đó là bảo đảm hậu cần và tìm kiếm các nhà đầu tư. Tuy nhiên, những vấn đề này đã trở nên phức tạp hơn dưới tác động của các lệnh trừng phạt kinh tế.