Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 01/04/2013 22:31 (GMT+7)

Đất Hiếm và công dụng

1. Đất hiếm là gì?

Đất hiếm là một nhóm gồm 17 nguyên tố hoá học có trong bảng tuần hoàn Mendeleev. Nhóm bao gồm yttri, 15 nguyên tố thuộc dãy lanthanide (lanthan, ceri, praseodym, neodym, promethi, samari, europi, gadoli, terbi, dysprosi, holmi, erbi, thuli, ytterbi, luteti) và scandi. Scandi được tìm thấy nhiều trong các khoáng sàng đất hiếm.

Cũng có một số nhà nghiên cứu không coi Scandi là một nguyên tố đất hiếm, tuy nhiên Tổ chức International Union of Pure and Applide Chemistry lại công nhận là nguyên tố đất hiếm. Các nguyên tố đất hiếm đều là kim loại và chúng được gọi là “nhóm kim loại đất hiếm”. Những kim loại này có nhiều tính chất tương tự nhau và đi cùng nhau trong khoáng sàng đất hiếm.

Các nguyên tố đất hiếm thường được chia thành hai nhóm “Nhóm nặng” và “Nhóm nhẹ”. Lanthan, ceri, praseodym, neodym, promethi và samari thuộc nhóm nhẹ. Yttri, europi, gadolini, terbi, dysprosi, holmi, erbi, thuli, ytterbi và luteti thuộc nhóm nặng. Mặc dù yttri nhẹ hơn các nguyên tố nhóm nặng nhưng do có tính tương đồng về hoá lý với nhóm nặng nên vẫn được coi là nguyên tố đất hiếm nặng.

2. Công dụng của đất hiếm

Kim loại và hợp kim có chứa đất hiếm sử dụng rất nhiều trong các thiết bị mà chúng ta dùng hàng ngày như máy tính, đầu đĩa, pin ắc quy nạp điện, điện thoại di động, bộ chuyển đối xúc tác xe hơi, nam châm, đèn huỳnh quang… Suốt 20 năm qua đã có sự bùng nổ về nhu cầu kim loại đất hiễm. Hai mươi năm trước đây điện thoại di động chưa được sử dụng nhiều như ngày nay, nhưng ước tính hiện nay trên thế giới số lượng điện thoại di động được sử dụng hàng ngày là hơn 5 tỷ chiếc. Máy tính và đầu đĩa cũng đang phát triển nhanh gần như điện thoại di động. Bảng 1 cho biết nhu cầu sử dụng đất hiếm năm 2008 của Mỹ.

Rất nhiều pin ắc quy đất hiếm đã được sản xuất cho các thiết bị điện tử như điện thoại di động, đầu đọc kỹ thuật số, máy tính và camera. Mỗi pin ắc quy dùng cho xe điện và xe hybrid chỉ cần một vài trăm gam đến vài nghìn gam đất hiếm. Do tiết kiệm điện, giảm ô nhiễm mà nhu cầu pin ắc quy đất hiếm tăng rất nhanh. Đất hiếm cũng được dùng nhiều trong sản xuất chất đánh bóng, chất xúc tác, màn hình chiếu sáng ở các thiết bị điện tử, kính quang học chất lượng cao và kiểm tra không khí. Cũng có nhiều hợp chất khác có thể có tính năng thay thế được đất hiếm nhưng những chất này thường có hiệu quả sử dụng thấp và giá thành cao.

Bảng 1. Sử dụng đất hiếm ở Mỹ (số liệu 2008)

Tỷ lệ sử dụng

Kim loại và hợp kim

29%

Điện tử

18%

Hoá chất xúc tác

14%

Màn hình, ti vi, đèn chiếu sáng

12%

Bộ chuyển đổi xúc tác

9%

Chất đánh bóng thủy tinh

6%

Nam châm vĩnh cửu

5%

Chế biến dầu mỏ

4%

sản phẩm khác

3%

Điện thoại di động sử dụng một khối lượng nhỏ kim loại đất hiếm. Những thiết bị này có tuổi thọ ngắn, hàng năm có tới hàng tỷ chiếc điện thoại bị thải loại nhưng việc quay vòng tái sử dụng đất hiếm chưa được quan tâm (Ảnh của Bakaleev Aleksey, iStockphoto).

Các nguyên tố đất hiếm đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực quốc phòng. Chúng được sử dụng để sản xuất vũ khí dẫn đường, kính nhìn xuyên đêm, sản xuất hợp kim siêu cứng để chế tạo xe bọc thép và đạn xuyên phá. Cũng có thể thay thế đất hiếm bằng một số chất khác nhưng chúng cũng không hiệu quả như đất hiếm. Một số công dụng của đất hiếm trong quốc phòng được trình bày ở Bảng 2.

Bảng 2. Công dụng của đất hiếm trong quốc phòng

Lanthan

Kính nhìn ban đêm

Neodym

Máy dò laser, hệ thống dẫn đường, thông tin liên lạc

Europi

Chất phát quang trong đèn và màn hình

Erbi

Bộ khuếch đại truyền dữ liệu quang học

Samari

Nam châm vĩnh cửu bền nhiệt

Samari

Vũ khí dẫn đường chính xác

Samari

“White noise” trong công nghệ tàng hình

3. Đất hiếm có thực sự là hiếm?

Đất hiếm không thực sự là hiếm như tên gọi. Thuli và luteti là 2 nguyên tố ít nhất nhưng chúng có hàm lượng lớn hơn gần 200 lần so với vàng trong lớp vỏ trái đất. Tuy nhiên, những kim loại này rất khó tạo thành khoáng sàng bởi vì khó tập trung đủ hàm lượng để khai thác và chiết tách. Nhiều nhất là các nguyên tố ceri, yttri, lanthan và neodym. Chúng có hàm lượng trung bình tương tự các kim loại công nghiệp khác như crôm, niken, kẽm, thiếc, chì…

Đất hiếm tương đối phong phú trong vỏ trái đất nhưng việc phát hiện ra hàm lượng đủ lớn ít hơn hầu hết các quặng thông thường. Đất hiếm tồn tại phổ biến ở dạng quặng khoáng basneasit và monazit. Các mỏ basneasit có trữ lượng lớn tập trung ở Trung Quốc, Mỹ, Việt Nam, trong khi đó monazit tập trung ở các nước như Úc, Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Nam phi, Sri Lanka, Việt Nam, Thái lan và Mỹ. Ngoài ra còn có các khoáng chất chứa đất hiếm khác như apatit, cheralit, eudialyt, loparit, phosphorit, sét hấp phụ ion, monazit thứ sinh và xenotim.

Một số loại đất hiếm (theo chiều kim đồng hồ, từ trên đỉnh là praseodymi, sau đó là ceri, lanthan, neodym, samari và gadolm) (Ảnh của Peggy Greb, USDA image gallery).

Việt Nam, Úc, Canada và Mỹ được biết đến là những quốc gia rất tiềm tàng về đất hiếm nhưng chưa được đưa vào khai thác.

4. Sản xuất và thương mại đất hiếm

Một lượng đáng kể đất hiếm được sản xuất ra chỉ ở một vài nước. Trung Quốc là nước đứng đầu, có trên 95% sản lượng oxit đất hiếm là do Trung Quốc sản xuất. Một vài quốc gia như Brazil, Ấn Độ, Kyrgyzstan và Malaysia sản xuất phần còn lại. Cơ quan Thăm dò Địa chất Mỹ cho biết, Canada và Úc đang trở lại tìm kiếm thăm dò các mỏ đất hiếm mới.

Trung Quốc trở thành nhà sản xuất đất hiếm hàng đầu thế giới vào những năm 90 của thế kỷ XX, khi mà việc khai thác ở mỏ Mountain pass (Mỹ) bắt đầu giảm. Sản xuất tăng nhanh chóng và vào năm 2000 đạt 90% sản lượng đất hiếm thế giới.

Bảng 3. Sản lượng và trữ lượng đất hiếm thế giới năm 2009

Quốc gia

Sản lượng, tấn

Trữ lượng, tấn

Mỹ

Không sản xuất

13.000.000

Úc

Không sản xuất

5.400.000

Brazil

650

48.000

Trung Quốc

120.000

36.000.000

Cộng đồng các quốc gia độc lập

Không sản xuất

19.000.000

Ấn Độ

2.700

3.100.000

Malaysia

380

30.000

Các nước khác

Không sản xuất

22.000.000

Tổng cộng

124.000

99.000000

Trung Quốc bán đất hiếm với giá rất thấp, khiến mỏ Mountain Pass và các mỏ khác không thể cạnh tranh. Vào năm 2010, Trung Quốc sản xuất trên 95% sản lượng đất hiếm của thế giới. Trung Quốc cũng là một nhà tiêu thụ đất hiếm (để chế tạo các sản phẩm điện tử phục vụ xuất khẩu và nội địa). Nhật Bản và Mỹ là những nước đứng thứ 2 và 3 về tiêu thụ nguyên liệu đất hiếm. Cũng vào năm 2010 Trung Quốc quyết định hạn chế xuất khẩu để đảm bảo cho sản xuất nội địa. Thông báo này đã gây tâm lý hoang mang cho người tiêu thụ và từ đó giá đất hiếm tăng cao kỷ lục. Các công ty Trung Quốc cũng đang tìm kiếm đất hiếm ở ngoài nước. Ví dụ năm 2009, Công ty China Non-Ferrous Metal Mining Conpany mua cổ phần chủ yếu của Công ty Lynas Corporation, một công ty của Úc có đầu ra lớn bên ngoài Trung Quốc.

5. Viễn cảnh về đất hiếm

Sử dụng đất hiếm trong các chất xúc tác, nam châm vĩnh cửu và các pin ắc quy nạp điện được kỳ vọng tăng khi mà nhu cầu cho xe điện thông thường, xe hybrid, máy tính, thiết bị điện tử và bảng điện tử tăng.

Điện thoại di động

Thị trường đất hiếm đang cần nhiều các sản phẩm riêng rẽ và hợp chất đất hiếm tinh khiết. Nhu cầu về ceri và neodym dùng cho các bộ chuyển đổi xúc tác ô tô, các chất xúc tác để chế biến dầu mỏ kỳ vọng tăng từ 6 đến 8%/năm cho 5 năm tới. Nhu cầu đất hiếm dự kiến tăng từ 10 đến 16%/năm vào năm 2012, tức là 45.000 đến 50.000 T (Kingsnorrth, 2008). Sự phát triển của pin ắc quy NiMH dành cho xe hybrid dự kiến tăng từ 10.000 đến 20.000 tấn oxit đất hiếm vào năm 2012. Và kỳ vọng sẽ tăng nhiều hơn nữa cho các thiết bị điện tử như máy tính xách tay, máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại di động, ổ đĩa compact…

Mỗi xe điện hay xe hybrid có một ắc quy lớn. Mỗi ắc quy sử dụng một vài nghìn gam hợp chất đất hiếm. Số lượng xe điện có kỳ vọng ngày càng tăng khi vấn đề biến đổi khí hâu, ô nhiễm môi trường được quan tâm thích đáng. Điều này làm tăng nhu cầu nguyên liệu đất hiếm.

Việc sử dụng đất hiếm sẽ tăng cao trong chế tạo sợi quang học, nha khoa và phẫu thuật nội soi, hình ảnh cộng hưởng từ, dược chất đánh dấu trong y tế, đồng vị y tế và thiết bị dò chụp. Các thiết bị làm lạnh từ tính, chất kích thích tăng trưởng nông nghiệp trong tương lai cũng cần nhiều đất hiếm.

Tài liệu tham khảo

1. Rare Earths Elements Critical Resources for High Technology: United States Geological Survey, Fact Sheet 087-02.

2. Rare Earths: United States Geogical Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2010.

3. Rare Earths: United States Geogical Survey, Mineral Yearbook 2008

4. A Rare Earths Approach to Tracing Soil Erosion: United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service.

5. China’s Ace in the Hole: Rare Earths Elements: National Defense University Press.

6. The Geology of Rare Earths Elements: Republication of “The Principal Rare Earths Elements Deposits of the United States-A Summary of Domestic Deposits and a Global Perspective”.


Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

GS.VS. Châu Văn Minh: Tăng cường kết nối khoa học, nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe nhân dân
Ngày 25/10/2026, tại Hà Nội, GS.VS. Châu Văn Minh, Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam), đã tham dự và phát biểu tại Hội nghị khoa học “Cập nhật các tiến bộ mới trong quản lý bệnh tiêu hóa và gan mật”, kết hợp kỷ niệm 8 năm thành lập Viện Nghiên cứu và Đào tạo Tiêu hóa, Gan mật.
TECHFEST Việt Nam 2026 đưa sản phẩm công nghệ đến gần người dân
TECHFEST Việt Nam 2026 sẽ diễn ra tại Hà Nội từ ngày 13 đến 15/11, khu vực hồ Hoàn Kiếm và phố đi bộ là trung tâm với mô hình không gian mở, đưa các hoạt động trình diễn công nghệ, triển lãm sản phẩm khởi nghiệp và kết nối đầu tư đến gần hơn với người dân, doanh nghiệp, nhà đầu tư.
Liên hiệp Hội Thành phố Hồ Chí Minh và 7 giải pháp phát huy vai trò trí thức
Tư vấn, phản biện và giám định xã hội của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh là một hoạt động quan trọng nhằm phát huy trí tuệ, kinh nghiệm và trách nhiệm xã hội của đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ trong quá trình hoạch định chính sách, quy hoạch và triển khai các chương trình, dự án phát triển.
Đề xuất giải pháp tăng cường vai trò kết nối của VUSTA với các Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện
Ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức hội thảo đề xuất các giải pháp đổi mới cơ chế phối hợp, phát huy tối đa tiềm năng của mạng lưới 92 Hội ngành trong hoạt động tư vấn, phản biện; khẳng định quyết tâm nâng tầm vai trò cầu nối của VUSTA, biến trí tuệ đội ngũ trí thức KH&CN thành những luận cứ khoa học tin cậy phục vụ các quyết sách của Đảng, Nhà nước và MTTQ.
Đưa tri thức số về bản, giúp người dân làm chủ công nghệ
Phổ biến kiến thức khoa học, kỹ thuật chỉ thực sự phát huy giá trị khi người dân có thể vận dụng vào đời sống. Từ hoạt động giảng dạy của chuyên gia Hội Mã số Mã vạch Việt Nam trong chương trình tập huấn “Người bản số” tại Lào Cai, có thể thấy rõ cách tiếp cận lấy kỹ năng thực hành, khả năng tự chủ và an toàn trên môi trường số làm trọng tâm.
VUSTA tập huấn nâng cao kiến thức, kỹ năng phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ tại cơ sở
Nhằm nâng cao nhận thức, trách nhiệm và kỹ năng xử lý tình huống cháy, nổ cho cán bộ, nhân viên làm việc tại tòa nhà, ngày 23/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức tập huấn công tác phòng cháy, chữa cháy và cứu hộ, cứu nạn. Chương trình kết hợp phổ biến quy định pháp luật với hướng dẫn kỹ năng thực hành, góp phần chủ động phòng ngừa và hạn chế thiệt hại khi có sự cố xảy ra.
Phát huy vai trò cầu nối của Liên hiệp Hội Việt Nam trong hoạt động tư vấn, phản biện và giám định xã hội
Tăng cường kết nối giữa các hội thành viên, đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ với các cơ quan Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam là yêu cầu quan trọng nhằm nâng cao chất lượng hoạt động tư vấn, phản biện, góp phần hoàn thiện chính sách và thúc đẩy phát triển đất nước.
Đắk Lắk: Từ chính sách đãi ngộ đến yêu cầu sử dụng hiệu quả nguồn nhân lực chất lượng cao
Việc HĐND tỉnh Đắk Lắk thông qua Nghị quyết quy định chính sách thu hút, hỗ trợ đào tạo phát triển nguồn nhân lực giai đoạn 2026- 2031 thể hiện sự đồng thuận cao đối với yêu cầu nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, tạo nền tảng cho phát triển trong giai đoạn mới. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để chính sách đi vào cuộc sống, thu hút được người có năng lực và tạo môi trường để trí thức cống hiến.