Đánh giá được khả năng gây ô nhiễm phóng xạ của mỏ đất hiếm Nậm Xe, Lai Châu đến môi trường nếu đưa vào khai thác, chế biến

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ KHAI THÁC, SỬ DỤNG ĐẤT HIẾM VÀ CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI MÔI TRƯỜNG 5 1.1 Đất hiếm là gì? 5 1.2. Vấn đề khai thác và sử dụng đất hiếm trong và ngoài nước 5 1.2.1: Khai thác và sử dụng đất hiếm ở Việt Nam 5 1.2.2 . Khai thác và sử dụng đất hiếm hiện nay trên thế giới 10 1.2.3. Dự báo cung, cầu và giá đất hiếm trên thế giới. 13 1.3 Ảnh hưởng từ vệc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường và sức khỏe con người. 15 1.3.1 Sự phát tán các nguyên tố độc hại trong môi trường không khí 15 1.3.2 Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường 17 1.3.2.1 Các nguồn thải và nguy cơ gây rủi ro, ô nhiễm môi trường 18 1.3.2.2 Các nghiên cứu điển hình ở Trung Quốc và Mỹ 24 1.3.3. Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến sức khoẻ con người: 32 CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ MỎ ĐẤT HIẾM NẬM XE 38 2.1. Vị trí địa lý 38 2.2. Đặc điểm địa chất 38 2.2.1. Địa tầng 39 2.2.2. Đá magma xâm nhập: 39 2.2.3. Kiến tạo 40 2.3. Đặc điểm quặng hóa 41 2.3.1. Đặc điểm hình thái thân quặng, kích thước thân quặng 41 2.3.2. Đặc điểm thành phần vật chất 42 2.3.2.1. Đặc điểm thành phần khoáng vật 42 2.3.2.2. Thành phần hóa học 43 2.3.3. Đặc điểm cấu tạo, kiến trúc quặng 43 2.3.3.1 Đặc điểm cấu tạo: 43 2.3.3.2. Kiến trúc quặng: 43 2.3.3.3 Tổ hợp cộng sinh khoáng vật, thời kỳ giai đoạn tạo quặng 44 2.3.4. Điều kiện thành tạo quặng 45 2.4.1. Khái quát tình hình thăm dò quặng đất hiếm chứa chất phóng xạ vùng Nậm Xe 45 2.4.2 Mức độ ô nhiễm phóng xạ ở các vùng có diện tích khác nhau: 47 2.5. Kết luận 49 3.2.2 Nguyên tắc khoanh định diện tích không an toàn phóng xạ 59 3.2.3 Đánh giá các thành phần môi trường phóng xạ 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………..

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ KHAI THÁC, SỬ DỤNG ĐẤT HIẾM VÀ CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI MÔI TRƯỜNG 5

1.1 Đất hiếm là gì? 5

1.2 Vấn đề khai thác và sử dụng đất hiếm trong và ngoài nước 5

1.2.1: Khai thác và sử dụng đất hiếm ở Việt Nam 5

1.2.2 Khai thác và sử dụng đất hiếm hiện nay trên thế giới 10

1.2.3 Dự báo cung, cầu và giá đất hiếm trên thế giới 13

1.3 Ảnh hưởng từ vệc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường và sức khỏe con người 15

1.3.1 Sự phát tán các nguyên tố độc hại trong môi trường không khí 15

1.3.2 Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường 17

1.3.2.1 Các nguồn thải và nguy cơ gây rủi ro, ô nhiễm môi trường 18

1.3.2.2 Các nghiên cứu điển hình ở Trung Quốc và Mỹ 24

1.3.3 Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến sức khoẻ con người: 32

CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ MỎ ĐẤT HIẾM NẬM XE 38

2.1 Vị trí địa lý 38

2.2 Đặc điểm địa chất 38

2.2.1 Địa tầng 39

2.2.2 Đá magma xâm nhập: 39

2.2.3 Kiến tạo 40

2.3 Đặc điểm quặng hóa 41

2.3.1 Đặc điểm hình thái thân quặng, kích thước thân quặng 41

2.3.2 Đặc điểm thành phần vật chất 42

2.3.2.1 Đặc điểm thành phần khoáng vật 42

2.3.2.2 Thành phần hóa học 43

2.3.3 Đặc điểm cấu tạo, kiến trúc quặng 43

2.3.3.1 Đặc điểm cấu tạo: 43

2.3.3.2 Kiến trúc quặng: 43

2.3.3.3 Tổ hợp cộng sinh khoáng vật, thời kỳ giai đoạn tạo quặng 44

2.3.4 Điều kiện thành tạo quặng 45

2.4.1 Khái quát tình hình thăm dò quặng đất hiếm chứa chất phóng xạ vùng Nậm Xe 45

2.5 Kết luận 49

3.2.2 Nguyên tắc khoanh định diện tích không an toàn phóng xạ 59

3.2.3 Đánh giá các thành phần môi trường phóng xạ 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

DANH MỤC BẢNG BIỂ

Bảng 1 : Trữ lượng và sản xuất đất hiếm trên thế giới năm 2009 12

Bảng 2 : Gía một số ôxit đất hiếm trên thế giới năm 2010 với độ tinh khiết 99% 14

Bảng 3 Phóng xạ trong môi trường lao động, môi trường xung quanh và trong một số mẫu môi trường tại khu vực khai thác chế biến mỏ đất hiếm Bayan Obo, Trung Quốc 28

Bảng 6-2 Bảng giá trị nồng độ tới hạn đối với sức khỏe con người của một số nguyên tố nhóm Lanthan 37

Bảng 1 Phân loại đối tượng tiếp xúc với phóng xạ 56

Bảng 2 Bảng thống kê liều bức xạ giới hạn 57

Bảng 3 Bảng thống kê liều bức xạ giới hạn 57

Bảng 8 Hoạt độ phóng xạ giới hạn trong không khí và nước 59

Bảng 1 : Bảng số liệu đo phổ của các đồng vị phóng xạ tại khu vực nghiên cứu ( Đo bằng máy GAD6 ) 62

Bảng 1.1: Bảng so sánh số liệu thu được với tiêu chuẩn: 63

Bảng2 : Bảng kết quả nồng độ khí phóng xạ đo được tại khu vực nghiên cứu ( đo bằng Máy RAD -7 do Mỹ sản xuất) 63

Bảng 2.1: Bảng tính toán nồng độ khí phóng xạ trung bình 65

Bảng 3 : Các kết quả về suất liều phóng xạ đo tại hiện trường ( đo bằng Máy DKS96P do Cộng hòa Liên bang Nga sản xuất ) 65

Bảng 3.1: Bảng so sánh trung bình của suất liều phóng xạ với tiêu chuẩn 72

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Mỏ đất hiếm Bắc/Nam Nậm Xe được các cơ quan chức năng tiến hànhthăm dò từ năm 1990 Để khai thác hiệu quả loại khoáng sản này, đồng thờiđảm bảo an toàn môi trường, chất lượng công tác đánh giá tác động môitrường đối với các dự án khai thác cần phải phòng ngừa ô nhiễm phóng xạngay từ khi xem xét đầu tư dự án cũng như kiểm soát ô nhiễm sau khi dự án

đi vào vận hành Nghiên cứu khả năng tiềm ẩn ô nhiễm của mỏ đất hiếm Nậm

Xe sẽ đưa đến cái nhìn tổng quan về sự khai thác, chế biến đất hiếm cũng nhưđiều kiện phát tán ô nhiễm phóng xạ đến môi trường khu vực dự kiến khaithác Đây sẽ là tư liệu phục vụ xác định phương pháp khai thác, chế biến đấthiếm mỏ Nậm Xe một cách hiệu quả và đảm bảo cho sự phát triển bền vững,bảo vệ môi trường và sức khỏe nhân dân một cách lâu dài

2 Mục tiêu của đề tài:

Đánh giá được khả năng gây ô nhiễm phóng xạ của mỏ đất hiếm Nậm Xe, LaiChâu đến môi trường nếu đưa vào khai thác, chế biến

3 Đối tượng nghiên cứu:

Môi trường phóng xạ nền khu vực nghiên cứu

4 Phạm vi nghiên cứu:

Khu vực mỏ Nam/Bắc Nậm Xe, tỉnh Lai Châu

5 Phương pháp ngiên cứu:

Phương pháp kế thừa, thu thập, thống kê: Tiếp cận đối tượng nghiên

 Phương pháp điều tra khảo sát hiện trường: Khảo sát thực địa khu vựcnghiên cứu, thu thập, phân tích, mẫu môi trường nền phóng xạ;

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ KHAI THÁC, SỬ DỤNG ĐẤT HIẾM VÀ CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI MÔI TRƯỜNG

1.1 Đất hiếm là gì?

Đất hiếm (rare earth) là nhóm nguyên tố hiếm có hàm lượng ít trong

vỏ Trái đất và rất khó tách ra từng nguyên tố riêng biệt Trong nhóm nguyên

tố đất hiếm có những nguyên tố có hàm lượng trong vỏ Trái đất còn cao hơn

cả bạc và chì

Nhóm nguyên tố đất hiếm gồm 17 nguyên tố chia làm hai nhóm

+ Nhóm nặng gồm 10 nguyên tố: Dysprosium (Dy), Erbium (Er), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Holmium (Ho), Lutetium(Lu) Terbium (Tb),

Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Yttrium (Y)

+ Nhóm nhẹ gồm 07 nguyên tố: Cerium (Ce), Lathanium (La),

Neodymium(Nd), Praseodymium (Pr), Promethium (Pm), Samarium (Sm) và Scandium (Sc)

1.2 Vấn đề khai thác và sử dụng đất hiếm trong và ngoài nước

1.2.1: Khai thác và sử dụng đất hiếm ở Việt Nam

a Trữ lượng

Theo ‘báo cáo tổng kết kết quả thực hiện đề tài hợp tác KH&CN theo nghị định thư Việt Nam –Hàn Quốc’ xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam (do PGS.TS Lê Bá Thuận làm chủ nhiệm, thực hiện năm 2007), Việt Nam có nguồn đất hiếm phong phú, mỏ đất hiếm Yên Phú giàu nguyên tố đất hiếm phân nhóm trung và đất hiếm phân nhóm nặng và mỏ đất hiếm Đông Pao giàu nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ Ở nước ta quặng bastnaesite được phát hiện thấy

ở Đông Pao, Bắc Nậm Xe và Nam Nậm Xe, thuộc huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu với trữ lượng 984.000 tấn oxit đất hiếm (cấp R1E) Tổng trữ lượng tiềm năng của 3 mỏ này cỡ 20 triệu tấn Khoáng vật xenotime cũng được tìm thấy ở Yên Phú,Yên Bái Hàm lượng trung bình tổng đất hiếm trong quặng ở Yên Phú

là 1% với tổng trữ lượng cấp C1 + C2 là 18 nghìn tấn Quặng đất hiếm Yên Phú giàu về nguyên tố đất hiếm phân nhóm trung và phân nhóm nặng Tổng nguyên tố nhóm trung và nhóm nặng lên đến gần 50%

Tuy nhiên, theo PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh (tổng hội Địa Chất Việt Nam) hiện chưa có nghiên cứu nào đánh giá tổng thể về trữ lượng đất hiếm ở Việt Nam Các kết quả nghiên cứu tìm kiếm từ năm 1958 đến nay đã phát hiện đượcnhiều điểm tụ khoáng đất hiếm ở Lai Châu, Lào Cai và Yên Bái Dù nhiều bài báo ở Việt Nam đưa ra con số trữ lượng tài nguyên đất hiếm hiện có vào

khoảng 17-22 triệu tấn, song trữ lướng khai thác theo như PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh chỉ gần là 1 triệu tấn Báo Lao Động ngày 29/10/2010, trích dẫn lời Thứ trưởng Bộ Tài Nguyên và Môi trường Nguyễn Văn Đức cho biết về trữ lường đất hiếm ở Việt Nam trong cuộc họp báo giao lưu trực tuyến định kỳ lần thứ II năm 2010( diễn ra vào ngày 28/10/2010): “ Hiện vẫn chưa thể xác định

cụ thể là bao nhiêu và quan trọng đang trong quá trình chờ thăm dò, khảo nghiệm”

Cũng theo PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh, được báo Hà Nội trích dẫn ngày

5/11/2010, các nhà khoa học Việt Nam đã có những nghiên cứu về đất hiếm cách đây hơn 50 năm

Nước ta đã nghiên cứu sử dụng đất hiếm trong các lĩnh vực nông nghiệp, chế tạo nam châm vĩnh cửu, biến tính thép, chế tạo hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chất xúc tác trong xử lý khí thải ô tô… Tuy nhiên, những nghiên cứu ứng dụng đất hiếm vẫn dừng lại ở mức phòng thí nghiệm và quy mô bán công nghiệp Hằng năm, nước ta mới khai thác nhỏ với số lượng vài chục tấn quặng Bastnaesit ở Đông Pao( Lai Châu) và vài nghìn tấn quặng Monazit ở ven biển miền Trung để xuất khẩu tiểu ngạch Khó khăn lớn nhất trong khai thác đất hiếm chính là việc chúng có chứa nguyên tố rất độc, đặc biết là nguyên tố có tính phóng xạ Vì thế, nếu khai thác không đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường Để khai thác, tuyển và chế biến đất hiếm đòi hỏi quy trình công nghệ rất cao mà Việt Nam chưa thể tự chủ được.

Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lai Châu cho biết gần đây nhiều đoàn

chuyên gia đến từ Nhật Bản tiếp tục trở lại những vùng có tiềm năng đất hiếm lớn ở tỉnh này Trong đó, riêng Tập đoàn Công nghiệp than – khoáng sản Việt Nam (TKV) đã cùng đối tác Nhật Bản (hai công ty Toyota Tsuho và Sojitz) lập xong báo cáo nghiên cứu khả thi việc khai thác và chế biến đất hiếm thân quặng F3 Đông Pao (huyện Tam Đường, tỉnh Lai Châu) Thân quặng này đượcthăm dò từ sớm và năm 1986 đã được phê duyệt đánh giá trữ lượng trên 1 triệuu tấn, trong đó khoáng chất có thể chế biến đất hiếm trên 8%

Tình hình nghiên cứu công nghệ xử lý chế biến quặng đất hiếm ở Việt Nam

Nghiên cứu công nghệ xử lý chế biến quặng đất hiếm ở Việt Nam chủ yếu được thực hiện ở Viện KH&CN Việt Nam, Viện Luyện kim màu, Viện Công nghệ Xạ hiếm và một số trường đại học ở Hà Nội

Tại Việt Nam, nguồn tài nguyên đất hiếm này gần như chưa được khai thác chếbiến phục vụ nền kinh tế Một trong những lý do là công nghệ chế biến quặng đất hiếm chưa được nghiên cứu đầy đủ để có thể cho sản phẩm mong muốn về chất lượng và giá cả Một trong những giai đoạn quan trọng trong công nghệ chế biến quặng đất hiếm là nghiên cứu phân chia tinh chế các nguyên tố đất hiếm thành nguyên tố riêng rẽ có độ tinh khiết cao Công nghệ này chứa đựng hàm lượng khoa học cao và hiện nay cũng là bí quyết công nghệ của nhiều quốc gia sản xuất và xuất khẩu đất hiếm Nghiên cứu phân chi tinh chế một số nguyên tố đất hiếm giá trị cao có ý nghĩa quan trọng trong việc bước đầu đánh giá và xây dựng quy trình tối ưu phân chia tinh chế nguyên tố đất hiếm ở Yên Phú Các nguyên tố đất hiếm phân nhóm trung và phân nhóm nặng trong đó có

Y có độ tinh khiết cao ngày càng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghệ cao như vật liệu phát quang, vật liệu hạt nhân, vật liệu gốm cao cấp…

Các nghiên cứu phân hủy tinh quặng đất hiếm được tập trung chủ yếu vào quặng Nam Nậm Xe và đặc biệt quặng đất hiếm Đông Pao, đặc điểm của tinh quặng đất hiếm được đưa vào nghiên cứu phân hủy là hàm lượng đất hiếm cỡ 30-35% do giai đoạn tuyển chưa được nghiên cứu đầy đủ và do thành phần khoáng vật của quặng Hao phương pháp cơ bản được dung để phân hủy tinh quặng đất hiếm bastnaesite là phương pháp HCl-NaOH và phương pháp axit H2SO4

Những nghiên cứu về quá trình phân hủy quặng đất hiếm bằng axit HCl đã lựa chọn được các thông số công nghệ như: nhiệt độ phân hủy, nhiệt độ hòa tách, tốc độ và thời gian phân hủy, sự tương quan giữa hơi nước quá nhiệt và khối lượng dung dịch phản ứng Sản xuất thử nghiệm tổng oxit đất hiếm quy mô bánsản xuất cũng như một số thử nghiệm sản xuất đã cung cấp sản phẩm cho nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng trong nước

Quá trình phân hủy theo phương pháp HCl-NaOH chủ yếu được thử nghiệm ở mức đọ phòng thí nghiệm Phương pháp axit H2SO4 đã được triển khai ở 110-

120 độ C, có cấp nhiệt; ngăn hóa tách đất hiếm bằng nước; lắng lọc; khử

Ce(IV) thành Ce(III) bằng H2O2 hoặc bằng phoi sắt, sau đó kết tủa tổng

sunphat kép đất hiếm (III) bằng Na2SO4 ; chuyển hóa đất hiếm từ dạng

Phương pháo tinh chế được nghiên cứu và phát triển ở Việ Công nghệ Xạ hiếm Dung môi chính được sử dụng là PC88A Công nghệ được nghiên cứu phát triển là nghiên cứu phân chia nhóm tổng đất hiếm Yên Phú Quy trình nàyđược thử nghiệm ở quy mô thiết bị chiết 300ml/bậc Quy trình phân chia nhóm tổng đất hiếm Đông Pao ở quy mô 4lít/bậc Phân chia tinh chế Y bằng phương pháp chiết với Aliquat 336 trong môi trường SCN Phân chia tinh chế Gd, Sm cũng được nghiên cứu nhưng thực hiện trên thiết bị chiết 300ml/bậc Các thông

số của quá trình phân chia này được thực hiện trên việc sử dụng phần mềm mô phỏng do Viện Công nghệ Xạ hiếm nghiên cứu và phát triển

Theo Đề tài nghiên cứu “Xử lý chế biến quặng đất hiếm Việt Nam” (do

PGS.TS Lê Bá Thuận làm chủ nhiệm, thực hiện năm 2007), trên cơ sở phương

án công nghệ và kết quả nghiên cứu, Viện Công nghệ Xạ hiếm đã xây dựng sơ

đồ công nghệ xử lý tinh quặng đất hiếm Đông Pao và tách trực tiếp xeri từ dung dịch hòa tách thu nhận xeri hàm lượng cao (>90%) và tổng đất hiếm Với

sơ đồ công nghệ này Viện đã thử nghiệm trên thiết bị pilot monazite do Ấn Độ giúp với mẻ 500kg và đã xử lý gần 10 tấn tinh quặng Kết quả cho thấy công nghệ dễ mở rộng quy mô, sản xuất đầu tư nhỏ không thải khí độc hại như Sox

và HF, nhiệt độ phản ứng thấp

b Khai thác và sử dụng đất hiếm ở Việt Nam

Theo PGS.TS Nguyễn Khắc Vinh, Việt Nam đã bắt đầu khai thác đất hiếm từ vài chục năm nay, nhưng sản lượng rất ít Lúc đó, Tiệp Khắc và Ba Lan đã tham gia khai thác đất hiếm ở Việt Nam nhưng không nhiều Hằng năm, Việt Nam mới chỉ khai thác nhỏ, cỡ vài chục tấn quặng bastnaesit ở Đông Pao và vài ngàn tấn quặng monazite hàm lượng 35-45%R203 ở sa khoáng ven iển miền Trung để bán theo đường tiểu ngạch Việc khai thác và sử dụng đất hiếm tại Việt Nam chưa nhiều, không phải vì lý do công nghệ vì công nghệ các nước

đã làm, mà theo nhiều chuyên gia thì chủ yếu là do nhu cầu chưa cao

Việt Nam đã nghiên cứu sử dụng đất hiếm trong các lĩnh vực nông nghiệp, chế tạo nam châm vĩnh cửu, biến tính thép, chế tạo hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chất xúc tác trong xử lý khí thải ô tô… nhưngg cho tới nay vẫn dừng lại ởquy mô phòng thí nghiệm và bán công nghiệp Hiện nay các nhà khoa học ViệtNam đã tách được các nguyên tố đất hiếm đạt đến độ sạch đến 98-99% và ứng

Cụm công trình “ Công nghệ đất hiếm phục vụ sản xuất đời sống và bảo về môitrường” đã tặng giải thưởng Nhà nước về KH&CN 2005 Nhóm nghiên cứu đề tài thuộc Viện Khoa học vật liệu (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam ), PGS.TS Lưu Minh Đại làm Chủ nhiệm, đã tìm ra nhưng công nghệ biến đất hiếm thành những sản phẩm hữu ích, làm lợi cho Nhà nước hàng trăm tỷ đồng.

Tại nước ta, các nhà nghiên cứu đã đi vào ba hướng ứng dụng đất hiếm :

Sử dụng làm chế phẩm vi lượng DH93 nhằm nâng cao năng suất cây trồng

Sử dụng trong xúc tác lọc khí độc từ lò đốt rác y tế và ô tô xe máy

Sử dụng để chế tạo nam châm trong các máy phát điện cực nhỏ

Cả ba hướng nghiên cứu trên đều được tiến hành từ 1990 GS.TS Đặng Vũ Minh và PGS.TS Lưu Minh Đại đã có nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng vi lượng đất hiếm trong nông nghiệp Theo Báo cáo “Một số kết qủa ứng dụng vi lượng đất hiếm trong nông nghiệp” năm 1999 của GS.TS Đặng Vũ Minh và PGS.TS Lưu Minh Đại, ở nước ta trữ lượng đất hiếm khá lớn là nguồncung cấp lâu dài cho loại phân vi lượng đất hiếm Những nghiên cứu thử

nghiệm đầu tiên về ảnh hưởng của đất hiếm đến sự phát triển của một số cây trồng đã được tiến hành năm 1990 tại Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện thổ nhưỡng và Nông hóa và lần đầu tiên được áp dụng trên đồng ruộng vào năm 1993 Chế phẩm phun lá DH93 dùng trong nông nghiệp như một thứ phân bón vi lượng, giảm lượng phân bón thông thường Với kết quả thử nghiệm trên lúa, cho thấy lúa được phun DH93 tăng 7%-12% sản lượng, giảm lượng hạt lép, lá lúa dày hơn, cứng hơn; đỗ tương được phun DH93 cũng tăng năng suất 7-19%; ngoài ra hiệu quả cũng thu được đối với câyđiều và cây lạc khi dung DH93 Đặc biệt, lúa trổ đều, chín sớm hơn một tuần giảm nhiều công chăm sóc Tỉnh Đồng Tháp, một vựa lúa của Nam Bộ đã nhậnbàn giao công nghệ ứng dụng đất hiếm để sản xuất phân vi lượng DH93

Đất hiếm còn có tác dụng giảm thải khí độc từ lò đốt rác y tế và khói xe Tại Việt Nam đã có đề tài KC.02.05: “ Công nghệ chế tạo vật liệu xúc tác xử lý khíthải từ lò chất thải y tế”, do Viện Khoa học Vật liệu, Viện KH&CN Việt Nam chủ trì Sau khi tách chiết được các kim loại đất hiếm sạch, các nhà khoa học

sử dụng chúng trong một loại vật liệu xúc tác, được các kim loại đất hiếm sạch,các nhà khoa học sử dụng chúng trong một loại vật liệu xúc tác, được đùn đúc dưới dạng than tổ ong Đặt những “viên than” này trong hệ thống xả khói của

lò đốt hoặc ống xả của xe, khi khí thảo đi qua sẽ xảy ra phản ứng hóa học Lò đốt rác thải y tế CAMAT do Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam chế tạo,

có bộ lọc khí độc đã được lắp đặt ở Hà Nội, Hải Dương, Nghệ An, Tây Ninh…

Đất hiếm là thành phần cơ bản để chế tạo nam châm vĩnh cửu NdFeB Đây là loại nam châm tối ưu hiện nay dung trong máy phát điện cỡ nhỏ Theo TS Đại,hiẹn 6 máy phát điện công suất từ 200-1.000W đã được lắp đặt ở các vùng đồng bào thiểu số Hoàng Su Phì( Hà Giang), Kỳ Sơn (Nghệ An) Nhóm nghiêncứu đã có thể khảo sát, chi phí này chỉ bằng 1/10 so với phương án trạm thủy điện nhỏ Thiết bị này có chất lượng tương đương mà giá thành chỉ bằng 20% sản phẩm nhập ngoại.

Chỉ ba năm sau năm1985 (năm nghiên cứu đầu tiên) các nhà khoa học đã chiết tách được những oxit đất hiếm sạch đến 99% và nay, ứng dụng của nó đã tìm thu lợi hàng trăm tỷ đồng Viện Vật liệu đã làm chủ được các công nghệ cơ bảnnhư chiết tách, dung đất hiếm làm phân vi lượng, làm nam châm vĩnh cửu.1.2.2 Khai thác và sử dụng đất hiếm hiện nay trên thế giới

a Trữ lượng

Trung Quốc và Hoa Kỳ là hai quốc gia đứng đầu, chiếm hơn 90% tổng lượng tài nguyên đất hiếm của thế giới Quawngj bastnaesite cũng chỉ có ở hai nước trên là đáng kể Mỏ Baiyunebo, Trung Quốc, có trữ lượng lớn nhất thế giới chứa cae bastnaesite và monazite Về trữ lượng monazite, Ôxtraylia đứng đầu thế giới

Theo số liệu của bộ đất đai và tài nguyên Trung Quốc, trữ lượng ôxit đất hiếm của Trung Quốc đã được chứng minh là khoảng 83 triệu tấn Trong đó trữlượng đất hiếm nhóm nhẹ là khoảng từ 50 đến 60 triệu tấn(năm 2008) Các chuyên gia trong đó có Lin Donglu tổng thư ký của hiệp hội đất hiếm Trung Quốc (CSRE), cho rằng trữ lượng đất hiếm chưa được khai thác tại Trung Quốc được ước tính là ít hơn 30% của tổng trữ lượng đất hiếm của thế giới, thấp hơn ước tính

Bảng 1 : Trữ lượng và sản xuất đất hiếm trên thế giới năm 2009

Nước Sản xuất

(Tấn)

Tỷ lệ % Trữ lượng

khai thác (triệu tấn)

Tỷ lệ % Trữ lượng

tài nguyên(Triệu tấn)

b Khai thác đất hiếm hiện nay trên thế giới

Việc khai thác đất hiếm bắt đầu thừ những năm 50 của thế kỷ trước, thoạt tiên

là những sa khoáng monazit trên các bãi biển Vì monazit chứa nhiều thorium (Th) có tính phóng xạ ảnh hưởng đến môi 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 Kì mất vị trí độc tôn khai thác vì nhều nước đã phát hiện mỏ đất hiếm Trong đó, ưu thế khai thác dần nghiêng

về phía Trung Quốc vì nước này đã phát hiện được đất hiếm Đến năm 2004, vùng mỏ Bayan Obo của Trung Quốc đã sản xuất đến 95.000/102.000 tấn đất hiếm của thế giới

Cho tới cuối thập niên 80, Hoa Kỳ vẫn là nước sản xuất đất hiếm số một thế giới, nhưng sau đó trọng tâm dịch chuyển sang Trung Quốc Đất hiếm Trung Quốc càng có giá trị hơn khi công ty duy nhất còn khai thác đất hiếm ở Hoa Kỳ

là công ty Molycorp đóng cửa năm 2002 Hoa Kỳ và Ôxtraylia tuy sở hữu lần lượt 13% và 5% trữ lượng đất hiếm nhưng đã nhừng khai thcs vì hai lí do : ô nhiễm môi trường và không cạnh tranh được vứi giá bán đất hiếm của Trung Quốc Trung Quốc sở hữu hơn 1/3 trữ lượng đất hiếm thế giới, nhưng năm

2009 sản xuất đến 97% sản lượng đất hiếm toàn cầu/

Trong những năm qua, có 4 nước khai thác đất hiếm đáng kể là Trung Quốc (1200.000 tấn/năm, sử dụng trong nước là 70.000 tấn), Âns Độ (2.700 tấn/năm,2,1%), Braxin (650 tấn/năm), Malixia (350 tấn/năm)……

1.2.3 Dự báo cung, cầu và giá đất hiếm trên thế giới

Thực tế cần đất hiếm trên thế giới cũng không cao, mỗi năm chỉ cần sản xuất khoảng 125.000 tấn Sản lượng tiêu thụ năm 2010 ước tính là 125.000 tấn (giá trị tương đương 2 tỷ USD) so với 85.000 tấn (500 triệu USD) vào năm 2003 Nhu cầu tiêu thụ có thể còn tăng khoảng 70% trong 5 năm tới Giá ĐH trung bình là từ 9-11 USD/kg Các nguyên tố ĐH trong nhóm nhẹ có giá trị thấp, trong khi đó ĐH nặng thì giá trị rất cao

Tháng 7/2010, Trung Quốc quyết định giảm hạn ngành xuất khẩu ĐH 72% trong nửa cuối năm 2010 Giữa tháng 10, Trung Quốc tuyên bố dự kiến sẽ

giảm hạn ngạch trong năm tới khoảng 30% Sản lượng xuất khẩu 60.000 tấn

ĐH Trung Quốc năm 2004 giảm chỉ còn một nửa trong năm 2010 Giá ĐH

theo đó tăng vọt Chẳng hạn, giá dysprosium từ 150 USD/kg đã tăng kên 400

USD hồi năm ngoái Giá ĐH ở Trung Quốc tăng hơn 20% kể từ năm 1979 đến

nă 2008 Năm 2009, giá ĐH trung bình là 8.500 USD/tấn Biểu đồ giá ĐH

trung bình từ năm 2002 đến 2010 cho thấy mức giá đã tăng đột biến trong năm

2010 (đường thể hiện mức giá đã gần như thẳng đứng)

KH&CN càng phát triển thì nhu cầu ĐH càng tăng Năm 1980, sản lượng

ĐH được trao đổi trên thế giới chỉ có 26.000 tấn, nhưng đến năm 2008 đã tăng

lên 124.000 tấn (tăng gấp 5 lần)

Bảng 2 : Gía một số ôxit đất hiếm trên thế giới năm 2010 với độ tinh khiết 99%

(đơn vị : USD/kg oxit đất hiếm)

Các oxit đất hiếm

nhóm nhẹ

giá trung bìnhquý I/2010

Gía trung bình quý II/2010

Gía cuối tháng7/2010

Gía đầu tháng 8/2010

1.3 Ảnh hưởng từ vệc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường và sức khỏecon người.

1.3.1 Sự phát tán các nguyên tố độc hại trong môi trường không khí

Các chất độc hại thường xuyên phát tán vào môi trường không khí Cácchất phóng xạ thường xuyên phát ra khí radon và thoron và không khí, gây raảnh hưởng lớn đến môi trường sống của con người (hình 1.4, 1.5)

a - Phụ thuộc vào địa hình

và hướng gió; b - Phụthuộc địa hình, sức nóngcủa mặt trời và hướng gió

Hình 6 Mô hình hoá sự phụ thuộc của điều kiện môi trường vào sự phát tán khoáng sản độc hại vào không khí

Ví dụ: mức độ phát tán của các nguyên tố phóng xạ ở các mỏ phóng xạhoặc mỏ chứa nguyên tố phóng xạ ở tỉnh Nghệ An, Quảng Nam…, nhìn

gian vừa qua cho thấy trong vùng phân bố các mỏ, điểm phóng xạ có nồng độkhí phóng xạ radon tăng cao Vì vậy rất nguy hiểm đối với môi sinh và conngười sinh sống trong vùng.

Hình 7 Mô hình hoá sự thoát khí radon vào môi trường không khí

1.3.2 Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến môi trường

Đất hiếm là khoáng sản chiến lược, đóng vai trò rất quan trọng trong các ngànhcông nghiệp điện tử, kỹ thuật nguyên tử, chế tạo máy, công nghiệp hóa chất, năng lượng sạch đến lĩnh vực luyện kim, chăn nuôi trồng trọt, quân sự, v.v Hiện nay nhu cầu đất hiếm trên thế giới ngày càng tăng do nhu cầu phát triển công nghệ cao như sản xuất xe hơi công nghệ hybrid, tuabin gió, chất siêu dẫn, pin mặt trời, ổ đĩa máy tính, điện thoại di động v.v Nhà sản xuất và xuất khẩu đất hiếm lớn nhất thế giới là Trung Quốc gần đây đang hạn chế cung cấp nguồnnguyên liệu này Sự thiếu hụt nguồn cung cấp đất hiếm từ Trung Quốc dẫn tới nhiều hoạt động mở mỏ đất hiếm mới hoặc khôi phục lại sản xuất đang được triển khai ở một số nước như Mỹ, Úc, Brazil, Canada, Nam Phi, Tanzania, Greenland, Nam Phi, Ấn Độ, Kirghizia và Kazakhstan và Việt Nam… Có 2 dự

án khai thác và chế biến quặng đất hiếm mới bắt đầu hoạt động vào năm 2011

và 2012 là dự án Mountain Pass ở California, Mỹ và dự án Mt Weld ở vùng samạc Tây Úc với nhà máy chế biến đặt tại Malaysia Các dự án này đã được chính phủ các nước thông qua đồng nghĩa với việc các vấn đề môi trường liên quan cũng đã được quan tâm Tuy nhiên hình thức hoạt động khai thác và chế biến sẽ không chỉ phụ thuộc vào công nghệ, thiết bị sử dụng mà còn phụ thuộc vào biện pháp quản lý và giám sát phù hợp của các công ty khai thác chế biến đất hiếm và của chính quyền các nước

Khai thác và chế biến đất hiếm mang nguy cơ gây ô nhiễm và rủi ro môi

trường lớn hơn rất nhiều so với các loại khoáng sản thông thường khác do trong quặng đất hiếm có chứa các chất phóng xạ và việc chế biến đất hiếm phải

sử dụng nhiều hóa chất độc hại Vì những nguy cơ gây rủi ro, ô nhiễm do phóng xạ và ô nhiễm do hóa chất như vậy mà những hệ lụy về môi trường sinh thái và sức khỏe của người dân sống xung quanh khu vực mỏ là điều khó tránh khỏi Một trong số các vấn đề môi trường lớn nhất trong hoạt động khai thác vàchế biến khoáng sản nói chung và đất hiếm nói riêng là vấn đề quản lý chất thải Do vậy việc kiểm soát và quản lý chặt chẽ các nguồn thải là yếu tố quan trọng nhằm phòng tránh và giảm thiểu các rủi ro và ô nhiễm môi trường, bảo

vệ sức khỏe người lao động và người dân trong khu vực cũng như cải tạo và phục hồi môi trường cho khu vực mỏ sau khi mỏ đã ngừng hoạt động

Nước thải độc hại đổ ra Hoàng Hà

và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

1.3.2.1 Các nguồn thải và nguy cơ gây rủi ro, ô nhiễm môi trường

Khai thác và chế biến quặng đất hiếm sinh ra một khối lượng lớn chất thải (gồm chất thải rắn, nước thải và khí bụi thải), đặc biệt chất thải rắn có khối lượng gấp nhiều lần khối lượng khoáng sản thu hồi được Các loại chất thải nàynếu không được kiểm soát và quản lý thích hợp sẽ là nguồn gây ô nhiễm và rủi

ro môi trường tiềm tàng Hình 1 dưới đây tổng hợp cácnguồn thải chính có khả năng gây ô nhiễm và rủi ro môi trường trong quá trình khai thác và chế biến quặng đất hiếm mà không có biện pháp quản lý và kiểm soát môi trường

Hình 1 Sơ đồ các nguồn thải chính và nguy cơ rủi ro, ô nhiễm môi trường trong khai thác và chế biến quặng đất hiếm

a Bãi thải đất đá

Đất đá thải trong khai thác quặng đất hiếm được lưu giữ trong các bãi thải đất

đá Các bãi thải đất đá thường bị phơi lộ trong môi trường do vậy các chất độc hại như các chất phóng xạ, sulphides, fluorites và các kim loại nặng có trong thành phần đất đá thải có thể sẽ bị hòa tan và lan truyền tới các thủy vực, rò rỉ vào hệ thống nước ngầm và đất đai xung quanh nếu không có giải pháp kiểm soát và quản lý thích hợp

Các bãi thải đất đá trong khai thác quặng đất hiếm còn là nguồn tiềm năng phátsinh bụi có chứa các kim loại nặng, chất phóng xạ và các chất độc hại khác Nhờ gió, bụi lan truyền tới các khu vực ở rất ra và có thể gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái, sức khỏe con người trong một khu vực rộng lớn Bãi thải đất đá cũng

là nguồn tiềm tàng gây rủi ro, sự cố môi trường như trượt lở bãi thải do mưa bão hoặc do quản lý bãi thải không phù hợp làm phát tán các chất độc hại ra xung quanh Các bãi thải đất đá cũng thường chiếm một diện tích sử dụng đất lớn trong mỏ và cần phải được cải tạo phục hồi môi trường sau khi mỏ đã ngừng hoạt động Do các bãi thải đất đá trong khai thác quặng đất hiếm có thể chứa các chất phóng xạ và các chất thải độc hại khác nên các phương án cải tạo, sử dụng đất sau này cần phải được nghiên cứu kỹ và được kiểm soát

b Khai trường khai thác

Khai thác bằng phương pháp lộ thiên sẽ hình thành các khai trường khai thác rất lớn Đây cũng là nguồn gây rủi ro môi trường, đặc biệt sau khi mỏ đã đóng cửa Giống như đối với bãi thải đất đá, các khai trường này cũng bị phơi lộ trong môi trường làm hòa tan các chất độc hại và các chất phóng xạ Các chất ônhiễm này xuất hiện ở đáy và tường của khai trường lộ thiên và sau đó lan truyền tới các thủy vực và ngấm vào đất đai, nước ngầm xung quanh Thời giankhai trường để lộ thiên càng lâu thì càng có khả năng nhiều chất ô nhiễm bị thất thoát vào môi trường Một diện tích lớn khai trường khai thác như vậy cần phải được cải tạo phục hồi sau khi mỏ đã ngừng hoạt động Do đây là một nguồn tiềm năng hình thành các chất ô nhiễm nên các phương án cải tạo, phục hồi môi trường và sử dụng đất sau này cũng cần phải được quan tâm

c Hồ thải quặng đuôi

Quặng đuôi thải ra từ quá trình tuyển quặng đất hiếm được lưu chứa trong các

hồ thải quặng đuôi Đây là nguồn có khả năng gây ô nhiễm và rủi ro môi

trường lớn nhất và lâu dài nhất, trong suốt thời gian mỏ đang hoạt động và cả sau khi mỏ đã đóng cửa Quặng đuôi bao gồm các hạt mịn, nước thải và các hóa chất tuyển Một phần nước thải trong hồ thải quặng đuôi được tuần hoàn trở lại dây chuyền sản xuất, phần còn lại được chứa trong hồ thải

Thông thường quặng đuôi được lưu giữ vĩnh viễn trong hồ thải quặng đuôi và

bị phơi lộ trong môi trường dưới tác động của môi trường (dòng chảy, mưa, không khí, gió ), do vậy có thể dẫn tới sự hòa tan các thành phần độc hại có trong quặng đuôi và có khả năng gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí xung quanh Tùy thuộc vào từng mỏ từng khu vực cụ thể mà thành phần quặng đuôi sẽ khác nhau Tuy nhiên về cơ bản thành phần quặng đuôi thường bao gồm các kim loại đi kèm trong quặng đất hiếm (như Al, Ba, Be, Cu, Pb,

Mn, Zn ), các chất phóng xạ (như Th và U ), fluorides, sulphate, hóa chất tuyển v.v

Các rủi ro, ô nhiễm môi trường tiềm tàng từ hồ thải quặng đuôi bao gồm:

Bụi phát sinh từ bãi thải quặng đuôi (đã làm khô) có thể gây ô nhiễm không khí

và đất xung quanh Các hạt bụi chứa kim loại nặng và các chất phóng xạ (như

Th và U) đi kèm làm tăng nguy cơ rủi ro đối với sức khỏe công nhân làm việc trong mỏ và người dân sống xung quanh khu vực Rủi ro này mang tính chất lâu dài, kể cả sau khi mỏ đã ngừng hoạt động nếu không có giải pháp kiểm soát

và quản lý thích hợp

Hồ thải quặng đuôi bị tràn, vỡ do mưa bão; do đập xây dựng kém chất lượng hoặc do các tai biến địa chất, dẫn tới hậu quả là một khối lượng rất lớn nước vàbùn thải chưa được xử lý có thể tràn ra khu vực xung quanh gây ô nhiễm thủy vực và đất đai kề cận Thành phần của nước ô nhiễm phụ thuộc vào từng mỏ cụthể và thành phần quặng gốc cùng các hóa chất tuyển được sử dụng Đáng chú

ý là các chất phóng xạ có trong thành phần của quặng đuôi sẽ có khả năng gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường sinh thái

Hiện tượng rò rỉ nước từ các hồ thải quặng đuôi ngấm xuống hệ thống nước ngầm xảy ra do lớp lót đáy hồ thải không được thiết kế phù hợp Thành phần chủ yếu của nước rò rỉ từ hồ quặng đuôi bao gồm các kim loại nặng, florides, sulphides và chất phóng xạ Th, U, hóa chất Những thành phần độc hại này cóthể rò rỉ, lan truyền vào hệ thống nước ngầm trong khu vực.

Sau khi đóng cửa mỏ, các hồ thải quặng đuôi sẽ được cải tạo và phục hồi môi trường Do khả năng bị ảnh hưởng lâu dài của các chất độc hại có trong quặng đuôi, đặc biệt các chất phóng xạ, và chiếm một diện tích sử dụng đất khá lớn như vậy mà phương án phục hồi môi trường và sử dụng đất cho khu vực hồ thải này cần phải được nghiên cứu và lựa chọn phù hợp

d Bãi chứa quặng

Ngoài quặng nguyên khai sau khai thác thì sau khi nghiền và làm giàu, quặng tinh có thể được chất đống trong khu vực mỏ/nhà máy tuyển trước khi được vận chuyển đến khu vực chế biến tiếp theo Các bãi chứa quặng này (quặng nguyên khai và quặng tinh) có thể mang theo các chất phóng xạ với hàm lượng

đủ để phát xạ ở mức cao và có thể phát thải khí Radon Do vậy, các bãi chứa quặng này cần phải được quản lý chặt chẽ, bảo vệ ngăn ngừa sự phát tán (VD:

do gió) ra bên ngoài và bảo vệ cho công nhân vận hành trong khu vực

e Bã thải đuôi quặng từ quá trình tinh luyện quặng

Quá trình chế biến quặng đất hiếm bằng phương pháp thủy luyện sẽ hình thành

bã thải đuôi quặng Đây là thành phần không phân hủy trong tinh quặng và các chất kết tủa trong môi trường trung tính, bao gồm chủ yếu là Fe, các chất

phóng xạ Th và U, hóa chất Lượng chất thải này chủ yếu phát sinh trong quá trình sulphate hóa tinh quặng và kết tủa ôxalat đất hiếm Quá trình chiết tách-tinh chế quặng đất hiếm sinh ra một khối lượng chất thải rắn với thành phần chủ yếu bao gồm Fe, Si, một số kim loại nặng, hóa chất và chất phóng xạ Th và

U [1] Do chất thải từ các quá trình này có thể chứa các chất phóng xạ với hàm lượng cao gây phát xạ và phát thải khí Radon vượt ngưỡng cho phép nên cần phải được quản lý thích hợp Việc xử lý chất thải loại này sẽ phụ thuộc vào biện pháp sử dụng trong quá trình chế biến quặng, mức độ phát xạ tương ứng

và nồng độ khí Radon phát thải Các chất thải này cần phải được thu gom và lưu trữ ở các khu chứa được thiết kế đặc biệt để ngăn ngừa khả năng phát xạ và

rò rỉ các chất độc hại ra ngoài môi trường

f Nước thải từ quá trình tinh luyện quặng

Nước thải từ quá trình thủy luyện quặng đất hiếm phát sinh chủ yếu từ quá trình làm mát thiết bị, từ xử lý khí thải, từ quá trình trung hòa chất thải lỏng và

từ nhiều công đoạn khác Nước thải này thường được tuần hoàn một phần Thành phần chủ yếu của nước thải này chứa các chất phóng xạ U, Th, các kim loại nặng, axit Nước thải từ quá trình chiết tách-tinh chế quặng đất hiếm phát sinh chủ yếu phát sinh từ công đoạn trung hòa dung môi, quá trình xử lý HCl

và công đoạn chiết, kết tủa ôxalat đất hiếm riêng rẽ Nước thải từ công đoạn này thường có tính axit nhẹ (axit HCl hoặc axit ôxalic) và chứa một hàm lượngnhỏ đất hiếm, các chất dung môi, NaCl, một số ôxit kim loại nặng và đặc biệt

có thể chứa các chất phóng xạ U và Th ở dạng các ôxit

g Khí thải từ quá trình tinh luyện quặng

Quá trình chế biến sâu tinh quặng đất hiếm là quá trình tiêu thụ nhiều năng lượng và gây ra phát thải khí đáng kể như SO2, NOx, CO, CO2, HCl, HF, VOC, bụi và các chất phóng xạ v.v Dù phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu sử dụng nhưng sự phát thải CO2 gia tăng sẽ góp phần gây biến đổi khí hậu

1.3.2.2 Các nghiên cứu điển hình ở Trung Quốc và Mỹ

a Trung Quốc

Trung Quốc là một trong những nước có trữ lượng đất hiếm tương đối phong phú Từ những năm 1950, ngành công nghiệp đất hiếm của Trung Quốc đã đạt được những thành tựu đáng kể Sau nhiều năm nỗ lực, Trung Quốc đã trở thànhnhà sản xuất và xuất khẩu các sản phẩm đất hiếm lớn nhất thế giới Trung Quốc đã phát triển ba khu vực sản xuất đất hiếm lớn, đó là khu vực sản xuất đất hiếm nhẹ tại Baotou vùng Nội Mông và Lương Sơn của tỉnh Tứ Xuyên, và các khu vực sản xuất đất hiếm trung bình và nặng tại 5 tỉnh phía Nam, tập trung xung quanh Cám Châu, tỉnh Giang Tây Với hệ thống sản xuất công nghiệp hoàn thiện trong khai thác, tuyển và tinh luyện, Trung Quốc đã sản xuấttrên 95% tổng sản lượng thế giới

Tuy nhiên, việc khai thác và chế biến đất hiếm tại Trung Quốc đã đem lại những hậu quả nghiêm trọng như tổn thất tài nguyên, gây ô nhiễm và suy thoái môi trường sinh thái và gây rủi ro về an toàn và sức khỏe con người Các hoạt động sản xuất đất hiếm ở Trung Quốc từ quy mô lớn của doanh nghiệp thuộc chính phủ tới sản xuất lậu của tư nhân ở quy mô nhỏ Thông thường các hoạt động nhỏ có ít hoặc là không có các biện pháp kiểm soát môi trường còn các

cơ sở hoạt động lớn hơn mới chỉ gần đây áp dụng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm Ở một số nơi, việc khai thác đất hiếm quá mức đã dẫn đến sạt lở đất, các con sông bị bồi lấp, môi trường sinh thái bị ô nhiễm trầm trọng và gây ra các tai nạn rủi ro nghiêm trọng gây thiệt hại lớn đến an toàn và sức khỏe con người Đồng thời, việc phục hồi và cải tạo môi trường cho một số khu vực sản xuất đất hiếm ở Trung Quốc cũng không được hoặc là khó thực hiện

Baotou, một thành phố thuộc khu tự trị vùng Nội Mông của Trung Quốc, là nơi

có trữ lượng đất hiếm lớn nhất tại Trung Quốc Đất hiếm ở đây được khai thác tại mỏ Bayan Obo, cách Baotou khoảng 120 km về phía bắc Mỏ này chủ yếu khai thác quặng sắt còn đất hiếm chỉ là sản phẩm phụ Tuy vậy mỏ này có có trữ lượng đất hiếm lớn trên thế giới Mỏ khai thác lộ thiên quặng bastnaesite-monazite chứa các nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ và Th Tinh quặng đất hiếm sau đó được đưa về nhà máy đặt tại thành phố Baotou để tinh chế

Quặng đuôi từ quá trình tuyển được thải vào hồ thải quặng đuôi đặt ở trong khu vực Hồ thải quặng đuôi này rất lớn, có chiều dài 12 km và có diện tích

11 km2, lớn hơn gấp 100 lần hồ thải bùn đỏ của nhà máy alumin Ajka của Hungary bị vỡ năm 2010 Tổng lượng quặng đuôi trong hồ chứa đã lên tới trên 150 triệu tấn bao gồm quặng thải của cả nhà máy chế biến sắt và chế biến đất hiếm Hồ thải quặng đuôi này đang trở thành mối đe dọa lớn cho môitrường khu vực thành phố Baotou và sông Hoàng Hà do lo ngại về vấn đề phóng xạ và nguy cơ rủi ro tràn vỡ hồ thải

Kết quả nghiên cứu của Viện Quản lý Phóng xạ và Môi trường Baotou vào năm 1998 cho thấy khu vực mỏ đã bị nhiễm phóng xạ nghiêm trọng Hàm lượng Th trong khu vực là 0,0135% và suất liều phát xạ gamma của các thân quặng phía Đông, Nam, Tây và Bắc của mỏ đều rất cao, vượt xa ngưỡng trong môi trường bình thường Nghiên cứu cũng cho thấy thực vật trong khu vực đã bị nhiễm phóng xạ (232Th,238U, 226Ra và 40K) cao gấp 32 lần và đất bị nhiễm xạ cao gấp 1,7 lần so với mẫu bình thường [3] Nghiên cứu này cũng cho thấy bụi chứa Th phát thải tới 61,8 tấn/năm trong quá trình nghiền quặng tại mỏ.Quặng đuôi và chất thải của khu vực mỏ và của nhà máy tinh luyện đất hiếm đều chứa chất phóng xạ Th với liều lượng rất cao (xem Bảng 1)

Bảng 3 Phóng xạ trong môi trường lao động, môi trường xung quanh và trong

một số mẫu môi trường tại khu vực khai thác chế biến mỏ đất hiếm Bayan Obo, Trung Quốc

Do sự phát tán Th cao ở trong và xung quanh khu vực mỏ mà Trung tâm

Nghiên cứu Sức khỏe Trung Quốc đã thực hiện một nghiên cứu dài trong vòng

20 năm về tác động tới sức khỏe con người do bụi chứa Th ở đây Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ chết do ung thư phổi đã tăng đáng kể trong số công nhân mỏ của Baotou do bị phơi nhiễm Th Th cũng là nguồn gây ô nhiễm phóng xạ cho khu vực thành phố Baotou và sông Hoàng Hà chảy qua thành phố, gây ảnh hưởng tới hơn 150 triệu người sinh sống dọc theo con sông và sử dụng nước của con sông này cho sinh hoạt Ô nhiễm nước ngầm do các hồ, đậpchứa bã thải đuôi quặng từ tinh chế đất hiếm đã làm các sông hồ xung quanh bị

ô nhiễm trầm trọng, ruộng đồng không thể trồng trọt được, nguồn nước không thể sử dụng để ăn uống, gia súc chết hàng loạt và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của dân cư sống trong 7 ngôi làng quanh khu vực với các bệnh phổ biến là ung thư phổi, tuyến tụy và bệnh bạch cầu Nhiều người dân sống bằng nông nghiệp đã phải bỏ quê hương để đi, làm dân số khu vực này đã giảm nhanh chóng

Hình 3 Hồ thải quặng đuôi của Mỏ đất hiếm Bayan Obo

Theo tính toán của Hiệp hội Đất hiếm Trung Quốc, để tinh luyện được 100.000tấn tinh quặng đất hiếm/năm thì hàng năm mỏ này cũng sẽ thải ra khoảng 200 tấn ThO2 trong bùn thải thải, mỗi tấn đất hiếm được sản xuất thì sẽ thải ra 8,5

kg F và 13 kg bụi Công nghệ tinh luyện đất hiếm sử dụng axit sulphuric Để tinh chế 1 tấn đất hiếm thì sẽ thải ra 9600-12000 m3 khí chứa HF, SO2, H2SO4 Không chỉ một lượng lớn khí thải độc sinh ra mà còn một khối lượng rât lớn nước thải và chất thải rắn phát sinh từ quá trình tinh luyện này Để tinh luyện 1 tấn quặng đất hiếm thì thải ra khoảng 75 m3 nước thải axit và và 1 tấn chất thải phóng xạ Quá trình tuyển tách và tinh luyện quặng đất hiếm ở mỏ cũng hình thành nước thải chứa hàm lượng NH3 cao gấp từ 10-200 lần tiêu chuẩn thải chophép của Trung Quốc

Hình 4 Tinh chế quặng đất hiếm tại mỏ Bayan Obo

b Mỹ

Mỏ Mountain Pass ở miền nam bang California (Mỹ) thuộc quản lý của Công

ty Khoáng sản Molycorp là một trong những mỏ sản xuất đất hiếm lớn nhất thế giới Quặng đất hiếm ở mỏ Mountain Pass là loại quặng bastnaesite có chứa 0,02 % Th và 0,002 % U Mỏ bắt đầu khai thác năm 1952 nhưng ở thời gian này mỏ chưa có các biện pháp kiểm soát môi trường Mỏ này từng đóng góp trên 70 % tổng sản lượng đất hiếm thế giới trong giai đoạn những năm 1960-80, đưa Mỹ trở thành nhà sản xuất và cung cấp đất hiếm hàng đầu thế giới Cho tới nay, mỏ Mountain Pass vẫn là mỏ đất hiếm duy nhất ở Mỹ đượckhai thác Bắt đầu vào giữa những năm 1980, do các vấn đề môi trường liên quan cùng với cạnh tranh nguồn cung cấp đất hiếm giá rẻ của Trung Quốc

mà sản xuất ở mỏ này đã phải dừng lại vào năm 2002 Hoạt động của mỏ đã gây ô nhiễm nghiêm trọng nước ngầm và đất Các chất gây ô nhiễm ở khu vực này bao gồm: barium, tổng hoạt độ phóng xạ alpha và bêta, nitrate, sodium lignin sulfonate, strontium, TDS, total radium, chất phóng xạ Th và

U Nguồn gây ô nhiễm ban đầu ở mỏ Mountain Pass là nước thải sản xuất và

hồ thải quặng đuôi Trước 1980, mỏ sử dụng các hồ loại thấm lọc để xử lý nước thải và hồ thải truyền thống để lưu giữ quặng đuôi Các hoạt động sản xuất đất hiếm trước đó đã gây ô nhiễm nước ngầm trong khu vực Tác động lớn nhất là sự gia tăng hàm lượng tổng chất rắn hòa tan (TDS) do quá trình trung hòa axit HCl có trong nước thải bằng NaOH Các hồ quặng đuôi không

có lớp lót đáy có hàm lượng TDS cao gấp 12-27 lần so với giá trị nền và hàm lượng các nguyên tố như Ba, Sr, Mn, Ce và các chất phóng xạ Th, U Trong nước thải và quặng đuôi, hàm lượng cao các kim loại, chất dinh dưỡng và các chất phóng xạ đã gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng nước ngầm Vào các năm

1980 và 1987, có hai hồ làm khô được xây dựng thêm ở ngoài khu vực mỏ để

xử lý nước thải Trong thời gian 2 hồ này hoạt động thì đã nhiều lần xảy ra vỡđường ống dẫn nước thải từ mỏ tới hồ thải và gây ô nhiễm đất mặt Đặc biệt các sự cố vỡ đường ống dẫn nước thải trong giai đoạn từ 1984-88, đã làm thấtthoát hơn 3000 m3 nước thải vào môi trường May mắn là các lần vỡ đường ống đều xảy ra ở trong khu vực mỏ, do vậy mà rủi ro tới sức khỏe con người

và môi trường sinh thái đã được hạn chế

Năm 2004, mỏ Mountain Pass đã làm các thủ tục trình chính phủ phê duyệt để chẩn bị hoạt động trở lại với việc sẽ áp dụng các tiêu chuẩn môi trường chặt chẽ để làm giảm thiệt hại môi trường so với trước đây khi còn áp dụng các kỹ thuật công nghệ và máy học lạc hậu và việc quản lý còn yếu kém Năm 2012,

mỏ đã hoạt động trở lại sau khi đã thay đổi lạicông nghệ, trang thiết bị hiện đại

Dự kiến mỏ sẽ hoạt động tới năm 2042 với sản lượng 20.000 tấn quặng đất hiếm/năm

Theo kế hoạch, công tác quản lý và cải thiện các vấn đề ô nhiễm môi trường đãtồn tại trước đây của mỏ và những vấn đề môi trường có khả thể phát sinh trong giai đoạn tái sản xuất của mỏ được đặt ra bao gồm:

Cải tiến quá trình nghiền để thu hồi tài nguyên và làm giảm khối lượng quặng đuôi thải ra/đơn vị ôxit đất hiếm sản xuất được;

Sử dụng đường ống dẫn khí tự nhiên mới để cung cấp cho hệ thống nhiệt và năng lượng nhằm cung cấp điện và nhiệt có hiệu quả hơn so với phương pháp

Nước thải phát sinh từ hoạt động chế biến quặng cũng như nước thải từ các hệ thống xử lý nước moong khai thác và xử lý nước ngầm sẽ được làm khô tự nhiên trong các hồ của khu vực;

Xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước ngầm;

Nước từ moong khai thác sẽ được bơm lên xử lý và tái sử dụng Sẽ xây dựng

Chất thải nguy hại (chủ yếu chứa Pb) sẽ được xử lý ở bãi chôn lấp chất thải

nguy hại bên ngoài khu vực;

Xây dựng một nhà máy xử lý khí thải;

Xây dựng kế hoạch cải tạo và phục hồi môi trường sau khi mỏ đóng cửa

Hiện nay, nước ngầm bị ô nhiễm của khu vực mỏ đang được xử lý rất tích cực Các giếng nước ngầm và các khai trường mỏ hình thành hố trũng dạng hình

nón cho phép thu giữ và xử lý nước thải bị ô nhiễm Các đường ống dẫn nước thải bị vỡ hiện nay cũng đã được phá dỡ Mục tiêu đầu tiên là cải thiện vấn đề quản lý nước thải và quặng đuôi Quặng đuôi sau khi khử nước ở dạng bùn

nhão sẽ được bơm vào một khu vực trong mỏ theo phương pháp chồng lớp

Quá trình này làm giảm được một diện tích khoảng 48 ha hồ cho mục đích làm khô tự nhiên Công nghệ thẩm thấu ngược (RO) sẽ được sử dụng để xử lý nướcthải Nước thải sau khi qua lọc RO sẽ được xử lý thêm để có thể tuần hoàn cho sản xuất tới 90%

1.3.3 Ảnh hưởng từ việc khai thác, chế biến đất hiếm đến sức khoẻ con người:

Hoạt động khai thác và chế biến có khả năng tạo ra một số nguy cơ về môi

trường đối với sức khỏe con người và sinh thái Mức độ nghiêm trọng của

những rủi ro này là khác nhau giữa các hoạt động khai thác và hoạt động của nhà máy mỏ Các chất ô nhiễm cần quan tâm sẽ khác nhau tùy thuộc vào quặngkhoáng sản đất hiếm, độc tính của các chất ô nhiễm từ đá thải, dự trữ quặng và dòng thải chế biến Sự di chuyển của chất gây ô nhiễm sẽ được kiểm soát bởi các đặc điểm địa chất, thủy văn, môi trường và môi trường địa chất thủy văn nơi có mỏ, cùng với các đặc điểm của quá trình khai thác và phương pháp xử lýchất thải Các tác động môi trường từ hoạt động khai thác khoáng sản hoặc tái chế REM nơi đô thị tương tự như chế biến khoáng sản, nếu như biện pháp thu hồi và tinh chế giống hệt nhau

Tóm tắt của các điểm tiềm ẩn phát thải các chất ô nhiễm và mối quan tâm liên quan đến khai thác, chế biến và tái chế đất hiếm được thể hiện trong Bảng sau :Hoạt động Nguồn phát thải Các chất gây ô nhiễm chính

Phóng xạKim loại

Nước thải axit mỏ,nước thải mỏ

Nước thải trung tính hoặc kiềm

Bụi và các chất gậy ô nhiễmkết hợp

Độ đụcChất hữu cơ

Bụi và các chất gây ô nhiễmkết hợp

Tháo dỡ và táchPhế thải

Nhìn chung, các dữ liệu về độc tính hoặc hạn chế dịch tễ học thường dùng để đánh giá những ảnh hưởng sức khỏe con người tiềm ẩn của đất hiếm

Nói chung, dữ liệu độc tính hạn chế hay dịch tễ học đều sẵn có để đánh giá những ảnh hưởng tiềm ẩn đến sức khỏe con người của đất hiếm Các tài liệu xác định được xem xét ngắn gọn và tóm tắt trong bảng sau Nhiều nghiên cứu

đã kiểm tra hỗn hợp đất hiếm, chứ không phải từng nguyên tố riêng

Đất hiếm được phân chia thành "nhẹ" (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, và Gd) và

"nặng" (Y, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, và Lu) (Wells và Wells, năm 2001, như trích dẫn của Mỹ EPA, 2009b, 2009c, 2009d) Đối với bất kỳ nhóm Lantan đã

kể trên, dạng hòa tan gồm clorua, nitrat, và sulfat, trong khi dạng không hòa tan bao gồm cacbonat, photphat, và hydroxit Các ion ít hòa tan nhẹ hơn (số nguyên tử nhỏ hơn), kích cỡ lớn hơn thường tích tụ chủ yếu trong gan, trong khi, các ion hòa tan hơn, nặng hơn (số nguyên tử lớn hơn) nhỏ hơn có bán kínhion tương tự canxi hóa trị hai chủ yếu tích trong xương (Wells và Wells, năm

2001, như trích dẫn của Mỹ EPA, 2009a, 2009b, 2009c) Bởi vì sự phân biệt nguyên tố nhóm Lantan không quá rõ ràng nên rất khó để phân biệt những tác động của các nguyên tố nhóm Lantan trong trường hợp nghiên cứu trên con người và động vật Ngoài ra, xuất hiện cùng với nguyên tố nhóm Lantan phóng

xạ, đồng vị thori và bụi silica, làm phức tạp thêm việc giải thích có độc tính - đặc biệt là liên quan đến sự phơi nhiễm của con người (Palmer et al., 1987, nhưtrích dẫn của Mỹ EPA, 2009b, 2009c, 2009d)

Độc tính cho phổi khi hít phải đất hiếm trở thành chủ đề của các cuộc tranh luận, đặc biệt là về những đóng góp tương đối của các chất gây ô nhiễm phóng

xạ so với các nguyên tố ổn định trong sự phát triển của xơ hóa mô kẽ phổi (Haley, 1991; Mỹ EPA, 2007b)

EPA đã xem xét độc tính với sức khỏe con người trong một vài loại đất hiếm Các giá trị chuẩn sức khỏe con người (nơi xuất phát) và thông tin độc tính nền được tóm tắt dưới đây EPA không xem xét lại độc tính của dysprosium,

- Cerium: Trong một đánh giá của IRIS ( Hệ thống tích hợp thông tin về rủi ro)

2009 trên oxit cerium và các hợp chất cerium, nghiên cứu trên con người và động vật chứng minh rằng ăn phải cerium có thể có ảnh hưởng đến các mô tim mạch (xơ hóa endomyocardial) và ái lực hemoglobin- oxy

- Gadolinium: Trong một tài liệu PPRTV (Đánh giá giá trị tạm thời của độc tính) năm 2007, có tác động tối thiểu đến tăng trọng và mô học gan sau khi chuột uống gadolinium Thay đổi mô bệnh học phổi với biểu hiện bao gồm giảm phù phổi và viêm phổi dẫn đến tử vong đã được quan sát thấy ở chuột và lợn khi tiếp xúc với gadolinium oxide qua đường hô hấp.Đánh giá độc tính của gadolinium mang lại "thông tin không đầy đủ để đánh giá khả năng gây ung thư" (US EPA, 2007a)

- Lutetium: Có bằng chứng cho thấy khi hít phải hay tiếp xúc ở nồng độ cao có thể gây bệnh bụi phổi, xơ phổi nhưng chưa có thông tin cụ thể về khả năng gâyung thư

- Neodymium: Tiếp xúc miệng 5E-1 mg/kg/ngày (trên chuột) không thấy có ảnhhưởng lên cân nặng, tuần hoàn máu và mô bệnh học

- Prasepdymium: tương tự như neodymium

- Promethium: thiếu dữ liệu về đánh giá khả năng gây ung thư

- Samarium: thử nghiệm tiếp xúc hô hấp 5E-1 mg/kg/ngày trên chuột thì không

có ảnh hưởng đến cân nặng, huyết học và mô bệnh học Tác dụng phụ ở mức thấp nhất là tăng tụy và tăng nồng độ malondialdehuyde trong mô gan khi cho chuột uống phải samarium nitrat

Bảng 6 - 1 Bảng giá trị nồng độ tới hạn đối với sức khỏe con người của một số

nguyên tố nhóm Lanthan

Praseodymium clorus Pr s-RfD 5E-1mg/kg/ngày

CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ MỎ ĐẤT HIẾM NẬM XE

Trên thế giới, đất hiếm ngày càng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghiệp, nông nghiệp, khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ cao

và an ninh quốc phòng

Việt Nam là một quốc gia có tiềm năng lớn về quặng đất hiếm, điều này đã được chứng minh qua các công trình nghiên cứu, khảo sát tìm kiếm, điều tra, đánh giá, thăm dò một số mỏ Đông Pao, Yên Phú, Nam Nậm Xe Việc nghiêncứu góp phần làm sáng tỏ về đặc điểm quặng hóa đất hiếm khu vực có ý nghĩa rất lớn trong việc điều tra, thăm dò quặng đất hiếm khu vực Lai Châu nói riêng,Tây Bắc Việt Nam nói chung

2.1 Vị trí địa lý

Mỏ đất hiếm Nam Nậm Xe thuộc địa phận Bản Màu, Bản Mỏ xã Nậm Xe, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu, với diện tích 3,278km2 nằm trong tờ bản đồ Hợp 2 số hiệu F-48-27-D và tờ Phong Thổ số hiệu F-48-39-B tỷ lệ 1:50.000 hệtoạ độ VN 2000, kinh tuyến trục 1050, múi chiếu 60

Khu vực nghiên cứu phân bố ở vị trí địa hình núi khá cao từ 450m đến 1.200m.Sườn núi dốc 30 ¸ 40o, bị phân cắt bởi nhiều khe suối Thảm thực vật chủ yếu

là nương rẫy của các cư dân địa phương và cỏ tranh, lau sậy, cây to còn lác đáctrong một số khe suối

Mạng sông suối trong khu vực kém phát triển, suối Nậm Xe là con suối chính chảy theo hướng Đông - Tây gần ranh giới giữa mỏ Bắc Nậm Xe và Nam Nậm

Xe Trong vùng mỏ chỉ có các suối nhánh của suối Nậm Xe chảy theo

hướngNam- Bắc, các suối nhánh có lưu lượng nước không đáng kể nhưng rất dốc, nhiều chỗ có những vách đá dựng đứng Lưu lượng nước của suối Nậm

Xe thay đổi theo mùa, mùa khô ít nước nhưng mùa mưa nước chảy xiết nên giao thông qua lại giữa 2 bờ suối vô cùng khó khăn

2.2 Đặc điểm địa chất

Tham gia vào cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu có các thành tạo carbonat tuổi Permi và spilit, diabaporphyrit, andezit, porphyrit, tuf, dăm kết tuf tuổi Trias Bản đồ địa chất khoáng sản năm 1996, nhóm tờ Phong Thổ do Tô Văn Thụ làm chủ biên xếp các thành tạo trên vào các hệ tầng: Na Vang (P2 nv) và

Viên Nam (T1i vn).

Các đá magma xâm nhập rất nhiều đai mạch với thành phần khác nhau, các thành tạo mạch nhiệt dịch và biến chất trao đổi Đá trầm tích, phun trào bị vò nhàu thành các nếp uốn phương Tây Bắc và bị phá huỷ bởi các hệ thống đứt gãy

2.2.1 Địa tầng

- Hệ tầng Na Vang (P2 nv): chiếm một diện tích nhỏ ở phía TâyNam mỏ Nam Nậm Xe với thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám, xám sáng nhiều chỗ bị hoahoá và dolomit hoá yếu (ít gặp) Đá phân lớp mỏng đến phân lớp dày, dạng khối hoặc dạng dải, đá có kiến trúc hạt biến tinh men rạn, cấu tạo định hướng được hình thành bởi các biến dư dạng thấu kính kéo dài của calcit Thành phần

đá hoa chủ yếu là calcit (98 ÷ 99%), rất hiếm thấy dolomit Đôi chỗ gặp các lớpkẹp đá hoa chứa nhiều thạch anh dạng dạt có góc cạnh không đều đặn và mài tròn, có thể là trầm tích lục nguyên Trong đá hoa gặp các khoáng vạt chủ yếu: flogopit, anbit, biotit, ribeckit, actinolit, epidot, quặng sulfua và magnetit

Đây là tầng đá chứa quặng của mỏ Bắc Nậm Xe dưới tác dụng của biến chất trao đổi giữa hoạt động nhiệt dịch và đá vôi đã tạo nên đới quặng công nghiệp rộng hàng trăm mét trên mỏ Bắc Nậm Xe

- Hệ tầng Viên Nam(T1 i vn): trong phạm vi vùng mỏ gặp các đá phun trào gồmandezit, andezit porphyrit, diaba porphyrit, spilit Tầng đá này phát triển rộng rãi và chiếm toàn bộ diện tích mỏ Nam Nậm Xe Theo phương Tây Bắc tầng đáphun trào phủ không khớp trên đá vôi hệ tầng Na Vang, các đá của tầng này đã

bị biến đổi khá mạnh làm mờ thành phần và kiến trúc ban đầu của chúng, đặc biệt các loại đá này đã bị clorit hoá mạnh, chúng có màu xanh lá cây