MỞ ĐẦU Ngày nay kim loại đất hiếm (KLĐII) đã trở thành vật liệu chiến lược cho các ngành công nghệ cao như điện - điện tử, hạt nhân, quang học, vũ trụ, vật liệu siêu dẫn, siêu nam châm, luyện kim, xúc tác thủy tỉnh và gêm sứ kỹ thuật cao, phân bón vi lượng, v. Trên thể giới lài ngụ dất hiểm có Liễm năng rất lớn, cha đến nay tổng trữ lượng Sxit đất hiểm cấp R1 đã đạt tới 119 triệu tân nhưng phân bố không. châu A cỏ trữ lượng, lớn nhất với gần 54,6 triệu tần, chiếm 46%, tổng trữ lượng đất hiếm thế giới, trong đó Trung Quốc là nước đứng đầu thế giới với 51 triệu tấn. Tiếp đến là Châu Mỹ trên 37 triệu tắn, chiếm 34%, trong đỏ Mỹ có xấp xi 14 triệu tấn.
Châu Phi 31,5 triệu tấn, chiếm 26,5 %, trong đó amibia có 20 triệu tắn.PH dược khai thác lrên thế giới chủ yếu từ khoáng vật basneziL tại hai nước chính là Trung Quốc và Mỹ, từ khoảng vật mơnazit pm các nước Ôxtrâyla, Ân Độ, Mỹ, Braxin, Nam Phi, Trung Quốc, Thái Lan, Srilanca, vw Theo số liệu thống kê, tiêu thụ KLĐII trên thể giới vẫn không ngừng gia tang va chau A 1a thị trường tiêu thụ lớn nhất (13.710 tắn/năm) tiếp đó là Bắc Mỹ (W.335 tắnnăm) và châu Âu (7.180 tấn/năm), trong đó Irưng Quốc và Mỹ là hai thị trường tiêu thụ lớn nhất. khu cầu tiêu thụ KLĐH trên toàn cầu được dự báo là sẽ tăng trưởng từ 4 đến 79%/ năm. Tại Việt Nam, ngành đất hiểm mới được bắt đầu từ năm 1970 khi Nhà nước cho triển khai công Lac thăm dò đánh giả lải nguyễn đất hiểm và cáo công tác nghiên cứu chế biến KLĐI. 'Lổng trữ lượng KLDH của Việt Nam hiện nay theo dự báo có khoảng 22.000 tấn Re,O;, song trữ lượng khai thác có hiệu quả thì chỉ vào khoảng 948.000 tấn, dứng thứ 9 trên thể giới sau Irung Quốc, SNGŒ, Nambia, Mỹ, Ôxtrâylia, Ân DS, Canada vá Nam Phi Nhu cầu tiêuthụ KLDII6 Viét Nam được đự báo là không nhỏ.
Theo đánh giá thì nhu cầu về các sản phim ) KLDH vào khoảng 3. Khả năng thị trường xuất khẩu vẫn còn nhiều, biểu hiện là một số tập đoàn lớn vẫn luôn tim kiểm cơ hội đầu tư thăm dé khai thác các mỏ lớn khác như từ năm 2003 một số Công ty của Nhật Bản thông qua tổ chức JICA di va đang triển khai thăm đỏ đánh giá lại trữ hrợng và nghiên cứu khả thi khai thác quặng KL+H. Khả năng sử dụng KLĐH trong các ngành công nghiệp ngáy cing duoc més rộng. Mặt kháo, tỉnh hình thị trường KLĐII thế giới hiện nay con nhiều biển động đòi hỏi phải có những chiến lược và định hưởng nhất định cho nganh công nghiệp này.
Có thể nói, đất hiếm là mật trong những tải nguyễn khoảng sản có ưu thế và phong phú về chứng loại của Việt Nam, đã được đánh giá và khai thác hai nguồn chủ yếu là: Quặng Basnesite tập chungở mô vùng Tây Bắc vả quặng MônaziLc trong sa khoáng ven biển Miền Trung. Ở nước ta môi trường khí hậu nhiệt đới. nóng ẵm, lá điều kiên lý tưởng cho ăn mòn kim loại, tỷ lệ vật liệu kmm loại được sử dụng còn cao, vì vậy thiệt hại do fin man chắc chẵn sẽ lớn hơn Một trong những biện pháp chống ấn mén kim loại là sử dụng lớp phủ phôtphat hóa bề mặt. Để tăng hiệu quả bảo về của lớp phủ phôtphat hóa có thể đưa thêm lượng nhỏ phụ giá là các nguyên tố dất hiếm (NTĐH) và một số kim loại chuyển tiếp như Mắn, Ni.
Chỉ với một lượng nhỏ các chất phụ gia đó có táo đụng tăng độ bền lớp phủ, chống ä ăn môn, bảo vệ kim loại khỏi môi trường gây hại đồng thời cũng oó thể nâng cau hiệu quả thẩm mỹ của lớp phủ như lảm cho lớp phủ mịn và sáng hơn. Có nhiều phương pháp định lượng chính xác các phụ gia này như ICP- OLS, ICP-MS, CL.Céng trinh nay nghién cứu điều kiện thích hợp cho việc tách và xác định các nguyên tố đất hiểm trong lớp phủ bằng phương pháp sắc ký điện di mao quản. CIIUGNG 1: TONG QUAN 1.1 Các nguyên tố đất hiểm. Đặc điểm chung về các NIĐII.
Suốt 4 thập kỹ qua, các tính năng vật lý và hóa học đặc biệt của các nguyên liệu đất hiểm là trưng tâm của các nghiên cứu, sảng tao, phát minh với rất nhiều ứng dụng kỹ thuật từ macro đến micro và nano cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau: xúc tác hỏa học trong ngành lọc dầu, kiểm tra õ nhiễm trong ngành xe hơi, gỗm lót cho các động cơ phần lực, nam châm vĩnh cửu cho gáo ứng dụng từ tính. và đĩ nhiên trong gáo ngành chiếu sáng, luyên kim, điện lữ, rong các kỹ thuật quân sự từ màn hình radar đến tia laser và hộ thống điêu khiển tên lửa. Thật hiếm có loại nguyên liệu nảo như đất hiếm, vira cé tinh tmg dung phé quát, vừa có tính kỹ thuật cao, lại vừa có nhiều triển vọng áp dụng cho tương lai. Do tính chất không độc hại và các tính năng hóa lý không thé thay thế nên các nguyên tố đất hiểm vẫn chiếm thé dộc tôn trong rất nhiều ứng dụng céng nghé cao: Nhém Y, La, Ce, Ku, Gd va ‘Th cho kỹ nghệ huỳnh quang, đặc biệt, các mản hinh tinh thé léng; nhém Nd, Sm, Gd, Dy va Dr cho kỹ thuật nam châm vĩnh cửu trong các thiết bị diện, diện tử, phương tiện nghe nhỉn, các máy vi tính và cáo loại đĩa mult-gigabyto hiện nay; đặc biệt Er trong sắn xuất cáp quang và nhóm Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm cé moment tir cue manh kha đĩ phát triển kỹ thuật làm lạnh từ tính thay thế phương pháp làm lạnh truyền thông bằng khí ép như hiện nay 17 kim loại trong vỏ trái đất gọi là đất hiếm, thưởng nằm trong các mổ quặng va cat đen.
Sở dĩ chúng được gơi là "hiếm" bởi chiết tách những nguyên tô tỉnh sạch này rất khó. Điển nay việc xác định hàm lượng các NTPH của vỏ trái đất đã cho thầy trữ lượng các NIĐH không phải hiểm. Hàm lượng các NI.H trong vỏ trái dit được trình bảy trong Bảng 7 Bang 1. Hàm lượng trung bình của các NTĐH trong lớp vỏ trái đất 'Tỷ lượng trong nhóm các nguyên to 18,7 114 28,6 45 Các NTPH là nguyên liêu cực kì quan trong cho nhiều ngành khoa học, kỹ thuật và công nghệ.
Vai trò của NTĐH trong công nghệ chê tạo vật liệu là không thể thiếu được. Từ những năm 60, các nhà địa chất đã đánh giá trữ lượng đất hiểm ở ta khoảng, 10 triệu tấn năm rải rác ở các mỏ quặng nằm ở vũng Tây Bắc, đặc biệt nhiềuở Yên Bái và đạng cát đen phân bố ở ven biển miền Trung. Céng nghé chiét tach, img dung đất hiểm xuất hiện đầu những năm 1970 và hiện mới có Viện Khoa học vật liệu, Viện Năng lượng nguyên tử vả 'Viên Khoáng sản nghiên cứu quặng này. Ba hướng ứng dung dat hiém: _ a, Str dung lam chế phẩm vi lương ĐH 93 nhằm nâng cao năng suất cây trong.
Sử dụng trong xúc tác lọc khi độc từ lò đốt rác y tế và ôtô xe máy c. Sử dụng để chế tạo nam châm trong các máy phát thủy điên cực nhỏ Cả ba hưởng nghiên cứu trên đều được liên hành tir 1990. Theo PGS-TS Lưu Minh Đại, ĐII 93 dùng trong nông nghiệp như một thứ phân bén vi lượng, giảm. lượng phân bón thông thưởng.
Với kết quả thử nghiệm trên lúa, kết quá cho thấy lúa được phun ĐII 93 ting 8% dén 12% sản lượng, giám lượng hạt lép, lá lúa đây hơn, cứng cáp hơn. Đặc biệt, lúa trổ đều, chín sớm hơn một tuần giảm nhiều công chăm sóc. Đất hiếm còn có tác dụng giảm thải khí độc từ lò đốt rác y tế và khói xe. Sau khi chiết tách được các kim loại đất hiểm sạch, các nhà khoa học sử dụng chúng trong một loại vật liệu xúc tác, được dùn đúc dưới dạng than tễ ong Đặt những "viên than” nảy trong hệ thống xã khói của lò đốt hoặc ống xả của xe, khi khí thai di qua sẽ xãy ra phản ứng hóa học Đất hiểm là thánh phần co bản để chế tạo nam châm vĩnh citu NdFoB.
Đây là loại nam châm tối tru hiện nay ding trong máy phát thủy điện cỡ nhỏ. Đại, hiện sáu máy phát điện sông suất từ 200 đến 1.000W đã được lắp đặt ở các vửng đồng bào thiểu số Hoàng Su Phì (Hà Giang), Ky Son (Nghệ An). Nhóm nghiên cứu đã có thể khảo sát, lắp đặt thiết bị chiếu sáng, nghe nhìn cho nhiều cụm dân cư chưa có lưới điện. quốc gia, chi phi nay chi bing 1/10 so với phương án trạm thủy điện nhẻ.
Nguân tài nguyên đất hiếm Liệt Nam: Theo Tổng cục địa chất, trữ lượng các mỏ đất hiểm ở Việt Nam khoảng 7 - 8 ti tin, điều kiện khai thác thuận lợi. Đây là nguồn nguyên liệu dỗi đảo cho phát triển ngành công nghiệp điền tử, thủy tỉnh, luyên kim. Mỏ đât hiếm Đông Pao nằm trên địa phận x4 Ban Ion, huyện Phong Thể, tỉnh Lai Châu do Công ty TRIIT nhà nước một thành viên khoáng sản 3 quản lý khai thác. Mỏ đất hiểm Đông Pao bao gồm trên 30 thân quặng lớn nhỏ đã được tim kiếm tỉ mỉ với tài nguyên trữ lượng đạt trên 10,6 triệu tấn R;O;; 34,7 triệu tân CaF;; 66,7 triệu.
Riêng 2 thân quặng F.7 do Tông công ty khoáng sản Việt Nam quản lý khai thác đã được thăm dỏ trử lượng. Hiện tại, mới chỉ tiên hành khai thác quặng fiuorit với sản lượng hàng năm khoảng 1.000 tấn Cak2 hàm lượng 75 - 80%, cung cấp cho luyện kim Nguồn đất hễm ở nước ta dã dược phát hiển và kháo sát hàng chục năm trước trong nên đá cỗở miễn Hắc (Promeli, 1989). Việc ban bảnh vả gần đây sửa đối bố sung Luật khoáng sản đã tạo điều kiên cho các nhà nghiên cứu và nha dau tự quan tâm tốthơn đối với nguồn tải nguyễn quý giá nảy, vừa có giá trị kinh tế cao vừa là tiễn để phát triển nhiều ngành công nghệ cao ở ngay trong nước, nhất là khi Việt Nam gianhập WTO và trở thành thành viên có trách nhiệm của công đồng thế giới Điều đáng mừng là cho đến nay tai nguyén đất hiếm nước ta vẫn được bảo tồn nguyên vẹn, gồm các mạch đá “kiêu Mountaim 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 hóa ngành công nghiệp, việc “nghiên cứu cơ bản nguyên liệu đất hiểm” được xếp vào một trong ]Š nội dung tối ưu tiên của Bộ khoa học và công nghệ nước này.