11 thg 7, 20234 phút đọc

Việt Nam Chớ Bỏ Qua Gìn Giữ và Khai Thác Kho Báu Gallium

Gallium là yếu tố được sử dụng trong ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời và trong tàu thăm dò không gian.

Quốc kỳ Trung Quốc được đặt bên cạnh các nguyên tố Gallium và Germanium trên bảng tuần hoàn. Ảnh: Florence Lo

Ngày 3/7, Bộ Thương mại Trung Quốc thông báo quy định mới, yêu cầu các nhà xuất khẩu gallium (gali, ký hiệu hóa học Ga) và germanium (gecmani, ký hiệu hóa học Ge) phải xin giấy phép trước khi bán ra nước ngoài. Lý do cho quy định là an ninh quốc gia. Hãy nói chuyện về gali trước.

Thế giới vội tăng cường tích trữ gali sau lệnh hạn chế xuất khẩu của Bắc Kinh. Sản xuất ô tô điện và điện thoại đứng trước nguy cơ lao đao!

Gali không tồn tại dưới dạng nguyên tố tự do trong vỏ Trái đất. Trữ lượng trong trái đất chiếm tỷ lệ cỡ 16,9 ppm (part per million - phần triệu) tương đương như chì, coban và niobi trong vỏ trái đất.

Tuy nhiên, không giống như các nguyên tố này, gali không hình thành các mỏ quặng riêng, nó chỉ xuất hiện ở nồng độ vết tương tự cỡ 50 ppm trong quặng nhôm, và nó là sản phẩm phụ trong sản xuất alumina và nhôm từ bauxite. Đặc biệt là sản xuất alumina theo công nghệ Bayer như hai nhà máy Tân rai và Nhân cơ.

Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) ước tính rằng hơn 1 triệu tấn gali được chứa trong trữ lượng quặng bauxite đã biết. Một số bụi khói than chứa một lượng nhỏ gali, thường dưới 1% trọng lượng. Tuy nhiên, những lượng này không thể trích xuất được nếu không khai thác vật liệu chủ. Do đó, sự sẵn có của gali về cơ bản được xác định bởi tốc độ khai thác bauxite, quặng kẽm và than đá.

Gali được sản xuất độc quyền như một sản phẩm phụ trong quá trình xử lý quặng của các kim loại khác. Nguồn nguyên liệu chính của nó là bauxite, quặng chính của nhôm, nhưng một lượng nhỏ cũng được chiết xuất từ quặng kẽm sunfua (sphalerite là khoáng vật chủ chính). Trong quá khứ, một số loại than là một nguồn quan trọng.

Trong quá trình xử lý bauxite thành alumina trong quy trình Bayer, gali tích tụ trong dung dịch natri hydroxit. Từ đó nó có thể được chiết xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau. Gần đây nhất là việc sử dụng nhựa trao đổi ion. Hiệu suất khai thác có thể đạt được chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ ban đầu trong bauxite nguyên liệu.

Ở nồng độ thông thường là 50 ppm, khoảng 15% lượng gali chứa trong đó có thể chiết xuất được. Gali được tách ra khỏi nhựa trao đổi ion trong dung dịch. Sau đó điện phân thu được kim loại gali. Đối với việc sử dụng chất bán dẫn, nó được tinh chế thêm bằng quá trình nóng chảy vùng hoặc quy trình Czochralski.

Những quy trình này ta hoàn toàn tự làm được và đạt được độ tinh khiết 99,9999% là sản phẩm trên thị trường công nghệ hiện nay. Trung Quốc đang cấm bán là loại này.

Các ước tính gần đây đặt tiềm năng cung cấp gali ở mức tối thiểu là 2.100 tấn/năm từ bauxite, 85 tấn/năm từ quặng kẽm sunfua và có khả năng là 590 tấn/năm từ than đá. Những con số này lớn hơn đáng kể so với sản lượng hiện tại 375 tấn vào năm 2016. Do đó, sự gia tăng lớn trong sản xuất sản phẩm phụ của gali trong tương lai sẽ có thể thực hiện được mà không làm tăng đáng kể chi phí sản xuất hoặc giá cả.

Giá trung bình của gali cấp thấp là 120 USD/kg vào năm 2016 và 135-140 USD/kg vào năm 2017. Nhưng khi Trung Quốc đã cấm bán thì giá có thể nhảy vọt hàng chục hàng trăm lần. Giá gali siêu tinh khiết 99.9999% dùng cho công nghệ điện tử bán dẫn hiện tại là 37 USD/gram tức 37 triêu USD/tấn , xấp xỉ 60% giá vàng hôm nay (62.5 USD/gram).

Năm 2017, sản lượng gali cấp thấp trên thế giới là khoảng 315 tấn — tăng 15% so với năm 2016.

Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga và Ukraine là những nhà sản xuất hàng đầu, trong khi Đức đã ngừng sản xuất gali sơ cấp vào năm 2016.

Sản lượng gali có độ tinh khiết cao là khoảng 180 tấn, chủ yếu có nguồn gốc từ Trung Quốc, Nhật Bản, Slovakia, Anh và Mỹ. Năng lực sản xuất hàng năm trên thế giới năm 2017 ước tính là 730 tấn đối với gali cấp thấp và 320 tấn đối với gali tinh chế.

Trung Quốc sản xuất 250 tấn gali cấp thấp vào năm 2016 và 300 tấn vào năm 2017, chiếm hơn một nửa sản lượng đèn LED toàn cầu. Tính đến tháng 7/2023, Trung Quốc chiếm từ 80% đến 95% sản lượng. Hiện nay và trong tương lai, chỉ riêng đèn chiếu sáng LED đã và đang thay thế hoàn toàn các loại đèn khác mà Trung Quốc kiểm soát gali. Chưa nói đến TV, máy tính, điện thoại di động, cáp quang… Nếu thiếu gali cũng bó tay hết.

E rằng Việt Nam đang ngồi trên một kho báu nhưng đang để nó tuột mất. Việt Nam có trữ lương bauxite thứ 3 thế giới. Mỏ bauxite loại khủng ở Tây Nguyên đang khai thác nhưng chắc là bỏ qua tận thu gali. Ở miền Bắc cũng có khu bauxite khá lớn ở giải đất biên cương Hà Giang - Cao Bằng - Lạng Sơn. Mặc dù chính phủ đã lệnh cấm khai thác nhưng nghe nói vẫn khai thác ngầm bán qua biên giới… gay go quá, nếu không kiểm soát chặt.

Đây cũng là cơ hội để các nhà đầu tư tư nhân, các nhà vật lý và công nghệ hoá học Việt Nam cùng với Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) khai thác tiềm năng này của đất nước.