Đất hiếm - Xu hướng hiện tại và triển vọng tương lai

 09:16 | Thứ hai, 11/12/2023  0
Phân tích thị trường đất hiếm năm 2022 cho thấy hai xu hướng chính. Một là Trung Quốc tiếp tục củng cố chiến lược hiện diện khắp nơi trong chuỗi sản xuất đất hiếm. Hai là một số giải pháp thay thế - đặc biệt của phương Tây ra đời để giữ thị phần đất hiếm.

Nhu cầu đất hiếm “từ tính” dành cho nam châm vĩnh cửu 

Chuyên gia kinh tế tài nguyên khoáng sản Gaétan Lefebvre tại Văn phòng Nghiên cứu địa chất và Khai thác mỏ (BRGM) của Chính phủ Pháp ghi nhận trong 17 nguyên tố đất hiếm có 4 nguyên tố mang đặc tính từ tính vượt trội: Neodymium (Nd), Praseodymium (Pr), Dysprosium (Dy) và Terbium (Tb). Chúng chiếm 90% giá trị thị trường đất hiếm, tức khoảng 1,7 tỷ USD mỗi năm. 

Đất hiếm “từ tính” được sử dụng ở dạng hợp kim để sản xuất nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao, đặc biệt là công nghệ nam châm Neodymium-Sắt-Boron (NdFeB, thường gọi là nam châm trắng hay nam châm Neodymium). Nhu cầu đối với đất hiếm “từ tính” tăng gần 10%/năm do xe điện, năng lượng gió ngoài khơi, thiết bị điện tử và robot sử dụng ngày càng nhiều nam châm vĩnh cửu.

Nhu cầu nam châm NdFeB khoảng 125.000 tấn trong năm 2019 dự kiến tăng lên 200.000 tấn vào năm 2030 hoặc thậm chí tới 320.000 tấn (mức tăng bình quân 9,8%/ năm). Nhu cầu tăng lớn nhất thuộc về lĩnh vực xe điện, tăng từ 9% lên 25% vào năm 2030, tương đương 50.000 tấn nam châm NdFeB. Kế đến là điện tử với mức tăng 20%, sau đó đến năng lượng gió với thị phần 10-15% vào năm 2030 so với 9% năm 2019.

Trong tự nhiên, các kim loại đất hiếm tồn tại trong nhiều khoáng vật dưới dạng oxit kim loại đất hiếm. Ảnh: T.L.I


Tác động mạnh nhất đến nguồn cung liên quan đến tình hình sản xuất Neodymium (Nd) và  Praseodymium (Pr). Oxit Nd-Pr là nguyên liệu cơ bản để sản xuất nam châm vĩnh cửu NdFeB. Để sản xuất 45.000 tấn oxit Nd-Pr trên thế giới hiện nay, công suất cần phải tăng gấp đôi vào năm 2030 để đạt 90.000 tấn.

Hai nguyên tố Dysprosium (Dy) và Terbium (Tb) được thêm vào dưới dạng chất khử trong nam châm NdFeB. Song do độ hiếm và giá cao, hiện có nhiều giải pháp hạn chế sử dụng hoặc thay thế chúng. Sản lượng của chúng khoảng 2.000 tấn/năm và dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030.

Để đạt được các mức tăng trên, cần khai thác thêm mỏ mới và gia tăng năng lực chiết xuất đất hiếm. Trung Quốc vốn chiếm 60% sản lượng khai thác đất hiếm và 85% sản lượng nam châm vĩnh cửu hiểu rõ điều này nên đã gia tăng củng cố vị thế trên thị trường.

Thị trường nội địa Trung Quốc quyết định giá đất hiếm quốc tế

Giá đất hiếm biến động chủ yếu do thị trường nội địa Trung Quốc chi phối. Do chưa niêm yết trên thị trường chứng khoán nên giá đất hiếm được ấn định thông qua đàm phán hợp đồng giữa nhà sản xuất và nhà chế biến hoặc người sử dụng. Giá được xem xét riêng cho từng nguyên tố đất hiếm và có chênh lệch lớn giữa đất hiếm nhẹ (khá dồi dào) với đất hiếm nặng (hiếm). Ví dụ giá Lanthanum (La) và Cerium (Ce) khoảng 5 USD/kg trong khi giá Terbium (Tb) có thể trên 1.000 USD/kg.

Năm 2020, nguồn cung và giá đất hiếm trên thế giới ít biến động vì hai nguyên nhân. Một là Trung Quốc vẫn còn lượng dự trữ lớn trước đại dịch Covid-19. Hai là dù gián đoạn tạm thời 70-80% năng suất chế biến đất hiếm trong hai tháng đầu năm 2020 do phong tỏa vì đại dịch (đặc biệt ở miền  Nam như các tỉnh Giang Tây và Quảng Đông), phần lớn năng lực chế biến đất hiếm nặng ở Trung Quốc đều chưa chạy hết công suất. 

Ngược lại, sang năm 2021, giá đất hiếm tăng mạnh. Giá Lanthanum (La) và Cerium (Ce) tăng 10% trong khi giá đất hiếm dùng cho nam châm vĩnh cửu tăng vọt. Giá Terbium (Tb) đứng ở mức 1.709,5 USD/kg so với 660,8 USD/kg năm 2020, tăng 158%. Giá Dysprosium (Dy) tăng 55,7% lên 527,1 USD/kg trong khi Praseodymium (Pr) và Neodymium (Nd) tăng lần lượt từ 93,6 USD/kg lên 122,9 USD/kg (+31,3%) và từ 61,3 USD/kg lên 120,9 USD/kg (+97,2%).

Hiện tượng tăng giá xuất phát từ nhiều yếu tố. Trước tiên là mức tồn kho đất hiếm của các nhà sản xuất nam châm Trung Quốc còn ít trong khi thế giới đang phục hồi sau đại dịch. Kế đến, Trung Quốc ban hành nhiều biện pháp quản lý, đặc biệt là tiêu chuẩn mới về tiết kiệm năng lượng cho động cơ điện (kế hoạch 2021-2023). Từ đó, nhu cầu bổ sung nam châm vĩnh cửu NdFeB cho động cơ điện lên tới 20.000 tấn/năm trên thị trường nội địa Trung Quốc.

Nếu giá đất hiếm được niêm yết bằng đô la Mỹ, một trong những mục tiêu của Trung Quốc nhắm tới là lấy nhân dân tệ làm tiền tệ trao đổi. Để đạt mục tiêu này, sàn giao dịch đất hiếm được thành lập tại Bao Đầu (Nội Mông) vào năm 2018. Mặc dù sàn giao dịch chỉ tập trung vào thị trường nội địa Trung Quốc nhưng khối lượng giao dịch tăng dần, từ 670 tấn năm 2018 lên 3.387 tấn năm 2019. Mục đích cuối cùng của Trung Quốc là tăng cường ảnh hưởng đối với thị trường đất hiếm thế giới.

Cơ cấu lại các tập đoàn khai thác với hai trung tâm lớn ở miền Nam và Bắc Trung Quốc

Cuối tháng 12.2021, China Rare Earth Group (Tập đoàn Đất hiếm Trung Quốc) ra đời từ 3 công ty khai thác đất hiếm chính ở miền Nam sáp nhập lại gồm Aluminum Corporation of China (Chinalco), China Minmetals và China Southern Rare Earth Group (Tập đoàn Đất hiếm miền Nam Trung Quốc). Tập đoàn mới có cổ đông chính là Ủy ban Quản lý và Giám sát tài sản nhà nước (trực thuộc Quốc vụ viện Trung Quốc) với 31,2% cổ phần. Ba công ty nêu trên nắm mỗi công ty 20,3%. Cuối cùng hai công ty nghiên cứu China Iron & Steel Research Institute Group và Grinm Group Corp nắm mỗi công ty 3,9%.

Tập đoàn Đất hiếm Trung Quốc có khả năng sản xuất khoảng 45.000 tấn oxit đất hiếm mỗi năm và trở thành nhà sản xuất đất hiếm thứ hai trong nước sau China Northern Rare Earth Group (Tập đoàn Đất hiếm miền Bắc Trung Quốc). 

Đầu tháng 6.2022, Tập đoàn Đất hiếm miền Bắc Trung Quốc thông báo cơ cấu lại bằng cách sáp nhập 2 đơn vị Baotou Huaxing Rare Earth và Baotou Keri Rare Earth Materials. Nếu khâu sản xuất nam châm chủ yếu tập trung ở 3 tỉnh Chiết Giang (thành phố Ninh Ba), Sơn Tây và Bắc Kinh thì Bao Đầu ở khu tự trị Nội Mông (miền Bắc) chiếm ưu thế về sản xuất bột từ tính và hợp kim tính năng cao dùng chế tạo nam châm NdFeB hoặc Sm-Co. Với công suất hàng năm 45.000-50.000 tấn bột từ tính, Nội Mông đặt mục tiêu tăng gấp đôi sản lượng để đạt công suất 100.000 tấn/năm vào năm 2025.

Khai thác đất hiếm: Trung Quốc, Mỹ và Úc  

Ước tính sản lượng khai thác đất hiếm thế giới năm 2021 đạt 280.000-300.000 tấn oxit đất hiếm. Trung Quốc đứng đầu chiếm 60%. Sản lượng chính thức của Trung Quốc được điều chỉnh bởi “hạn ngạch sản xuất” đã tăng 20%, lên 168.000 tấn oxit đất hiếm so với 140.000 tấn trong năm 2020. Hạn ngạch này chắc chắn sẽ tăng do nguồn cung ở Trung Quốc và nhu cầu từ các nhà sản xuất nam châm vĩnh cửu NdFeB. 

Mỹ đứng thứ hai thế giới về khai thác đất hiếm sau khi Công ty MP Materials sở hữu mỏ Mountain Pass. Cục Khảo sát Địa chất Mỹ ghi nhận năm 2021 đã có 43.000 tấn oxit đất hiếm được khai thác nhưng MP Materials chủ yếu bán tinh quặng đất hiếm sang Trung Quốc. Năm 2023, MP Materials sản xuất oxit Nd-Pr và tiền chất nam châm vĩnh cửu tại Mỹ.

Công ty Lynas của Úc với mỏ Mount Weld đang thực hiện công đoạn chiết xuất đất hiếm nhẹ tại nhà máy Gebeng ở Malaysia. Năm 2021, 15.600 tấn oxit đất hiếm riêng rẽ được sản xuất, trong đó có 5.400 tấn oxit Nd-Pr có giá trị gia tăng cao. Sản lượng này đủ cung ứng 65% nhu cầu nam châm vĩnh cửu NdFeB tại Nhật. Sản lượng còn lại gồm oxit Cerium và oxit Lanthanum (khoảng 8.000 tấn) có giá trị thấp hơn chủ yếu dành cho thị trường chiết xuất. Cuối cùng là tinh quặng đất hiếm nặng hỗn hợp được gọi là SEG (Samarium-Europium-Gadolinium) chừng 2.000 tấn được bán cho Trung Quốc để chiết xuất.

Công ty Lynas đã thực hiện một số dự án mở rộng. Đầu tiên là xây dựng một nhà máy tinh luyện ở Kalgoorlie (Úc). Lynas còn nhận tài trợ của Lầu Năm Góc để xây dựng một nhà máy chiết xuất đất hiếm nhẹ ở Texas với công suất 5.000 tấn/năm, trong đó có 1.250 tấn oxit Nd-Pr. Khâu chiết xuất đất hiếm nặng tại Mỹ cũng đã được tính đến.

Phần còn lại của thế giới chỉ đạt sản lượng khiêm tốn. Tại Kola (Nga), Công ty Solikamsk đạt 2.700 tấn oxit đất hiếm cô đặc. Đất hiếm cô đặc cũng được sản xuất tại Gakara của Burundi (Rainbow Rare Earths), Araxá của Brazil (CBMM), các tỉnh Kerala và Tamil Nadu của Ấn Độ (Indian Rare Earths Ltd.), tỉnh Phuket của Thái Lan, tỉnh Kachin của Myanmar và Việt Nam.

Xử lý và chiết xuất đất hiếm nhẹ với nhiều giải pháp khác nhau  

Chuyên gia Gaétan Lefebvre ghi nhận từ năm 2021 đã có gần 10 nhà máy luyện kim được xây dựng để chiết xuất đất hiếm nhẹ, chủ yếu ở Úc, Mỹ, Canada và châu Âu.

Úc đã triển khai nhiều dự án triển vọng. Công ty Arafura Resources được chính phủ hỗ trợ 30 triệu đô la Úc xây dựng nhà máy chiết xuất đất hiếm với công suất 7.000 tấn oxit Nd-Pr/năm. Công ty Iluka Resources đã xây dựng hai kế hoạch khai thác mỏ và một nhà máy chiết xuất ở Eneabba (Tây Úc) và Wimmera (bang Victoria). Ngoài ra còn có Công ty Australian Strategic Minerals với dự án Dubbo ở New South Wales và Công ty Northern Minerals với dự án Browns Range dự kiến đi vào sản xuất năm 2025.

Tại nhà máy chiết xuất đất hiếm của Công ty Iluka Resources ở Eneabba (Úc). Ảnh: AFR


Mỹ đã áp dụng chiến lược mới sau khi các thỏa thuận hợp tác về đất hiếm được ký kết vào mùa hè năm 2019 giữa hai chính phủ Mỹ và Úc. Vào tháng 11.2020, Bộ Quốc phòng Mỹ đã chi 13 triệu USD cho MP Materials, TDA Magnets Inc và Urban Mining để hỗ trợ xây dựng nhà máy chiết xuất đất hiếm.

Tại Mỹ, Công ty Energy Fuels tuyên bố vào cuối năm 2020 đã sản xuất đất hiếm cô đặc đầu tiên từ cát Monazite ở Georgia. Ngoài ra, một thỏa thuận đã đạt được với Công ty Neo Performance (Canada) về vận hành nhà máy chiết xuất Silmet ở Estonia. Energy Fuels dự kiến xử lý ít nhất 15.000 tấn Monazite mỗi năm. Hai công ty USA Rare Earths LLC và Texas Mineral Resources Corp cũng đã khai trương nhà máy thí điểm ở Colorado để áp dụng công nghệ chiết xuất đất hiếm riêng và tiếp tục phát triển mỏ Round Top ở Texas.

Tại Canada vào tháng 7.2021, chính quyền tỉnh bang Saskatchewan thông báo đã đầu tư 31 triệu đô la Canada cho nhà máy chế biến đất hiếm ở Saskatoon. Tại Nga, tập đoàn khai thác mỏ Polymetal chuẩn bị đưa mỏ Tomtor vào sản xuất. Hoạt động này gồm một mỏ lộ thiên với một nhà máy xử lý (chi phí 259 triệu USD). 

Tại Thụy Điển, dự án Norra Kärr được gia hạn giấy phép thăm dò đến tháng 8.2025. Một dự án khác của Công ty LKAB được tiến hành nhằm chứng minh tính khả thi về quá trình xử lý đất hiếm trong quặng Apatit để thu về 10.000-15.000 tấn đất hiếm cô đặc mỗi năm. Tại Na Uy, Công ty Yara cũng đang nghiên cứu khả năng thu hồi đất hiếm từ phân lân.

Tại Anh, Công ty Pensana Rare Earths phát triển dự án mỏ đất hiếm ở Longonjo (Angola) và cam kết xây dựng một nhà máy tinh luyện đất hiếm ở Anh. Công ty Rainbow Rare Earths đang sản xuất đất hiếm cô đặc ở Burundi cũng hứa hẹn tinh luyện đất hiếm ở Anh. Cuối cùng tại Ba Lan, Tập đoàn Azoty Pulawy hợp tác với Talaxis Limited tháng 7.2021 để phát triển dự án khai thác mỏ ở Malawi với Công ty Mkango (Canada) nhằm xây dựng nhà máy tinh luyện và chiết xuất đất hiếm ở Ba Lan. 

Tái chế nam châm vĩnh cửu NdFeB 

Hiện nay, chỉ có Nhật và Trung Quốc tái chế nam châm vĩnh cửu NdFeB nhưng với 2 mô hình khác nhau. Tại Trung Quốc, hoạt động tái chế chủ yếu tập trung vào phế liệu sản xuất nam châm vĩnh cửu, đặc biệt ở các tỉnh Sơn Đông và Giang Tây.

Thiết bị thu năng lượng gió ngoài khơi sử dụng ngày càng nhiều nam châm vĩnh cửu. Ảnh: SNSM


Còn tại Nhật, từ những năm 2010 nước này đã chú trọng phục hồi các thiết bị hết vòng đời do người sử dụng đất hiếm bán (thiết bị điện tử, máy nén điều hòa...). Các công ty chính gồm có Hitachi, Shin Etsu, Showa Denko, Mitsubishi Materials, Toyota Tsusho. Năm 2020, Hitachi ước tính các chi nhánh tái chế của họ đã đóng góp tới 10% nguồn cung nam châm vĩnh cửu, tương đương 26 tấn đất hiếm tái chế kể từ năm 2013.

Ở phần còn lại của thế giới, các sáng kiến tái chế đang nở rộ, rõ ràng nhất là ở Bắc Mỹ và châu Âu với GéoMega ở Canada, Urban Mining Company ở Mỹ, Hypromag ở Anh và Carester, MagREEsources, Orano và Arelec ở Pháp.

Hoàng Duy Long

bài viết liên quan
để lại bình luận của bạn
có thể bạn quan tâm

Đọc tin nhanh

*Chỉ được phép sử dụng thông tin từ website này khi có chấp thuận bằng văn bản của Người Đô Thị.