Kỳ 1: Tiềm năng khoáng sản Bauxite Việt Nam

Theo dõi KTMT trên

Lời tòa soạn: Nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò nguồn tài nguyên khoáng sản có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với mỗi quốc gia. Và thật hồng phúc lớn khi nguồn khoáng sản có được ấy lại có trữ lượng lớn, có thể khai thác cung cấp nguyên liệu sản xuất cho các ngành kinh tế của đất nước và cho xuất khẩu. Trong loạt bài viết lần này, Tạp chí Kinh tế Môi trường xin được cùng trao đổi về chuyên đề khoáng sản Bauxite Tây Nguyên với mong muốn có những ý kiến đánh giá khách quan trong bối cảnh mới mang Tầm nhìn thời đại, vì sự phát triển bền vững đất nước cho các thế hệ hiện tại và muôn đời con cháu mai sau.

Hiện nay các Tiểu ban chuẩn bị văn kiện Đại hội XIII của Đảng, trong đó có Tiểu ban Kinh tế đang gấp rút hoàn thành các báo cáo. Với quan điểm phát triển kinh tế-xã hội bền vững thì không thể không dựa vào nguồn vốn tự nhiên, trong đó khoáng sản cần được tính đến để khai thác và sử dụng hợp lý đóng góp thiết thực vào tiến trình phát triển kinh tế đất nước. Chúng tôi thấy rằng, tài nguyên khoáng sản bauxite cần được đặt đúng vị thế của nó để đánh giá thực chất.

Việt Nam là quốc gia có tiềm năng lớn về tài nguyên khoáng sản Bauxite - đây là điều chắc chắn, được khẳng định qua nghiên cứu và khảo sát, tìm kiếm, thăm dò thực địa trong nhiều thập kỷ qua.

Vấn đề khai thác Bauxite phục vụ phát triển kinh tế đất nước đã có nhiều ý kiến tranh luận mạnh mẽ trong dư luận Việt Nam vào những năm 2008-2010, khi hai dự án sản xuất Alumin theo công nghệ Bayer do nhà thầu Trung Quốc thực hiện tại Tân Rai, Bảo Lộc, Lâm Đồng và Nhân Cơ, Gia Nghĩa, Đắk Nông được quyết định đầu tư. Đây đều là những ý kiến đầy tâm huyết, rất trách nhiệm với đất nước, thực sự đáng trân trọng bởi trong bối cảnh cách đây một thập kỷ thì thực tế có nhiều điểm khác biệt so với hiện nay nên cần cân nhắc thận trọng. Có thể nói những băn khoăn, nghi vấn, khó khăn đặt ra khi đó thì giờ đây đã được giải tỏa, làm sáng tỏ và khả thi về tất cả các khía cạnh: Kinh tế, xã hội, công nghệ, môi trường.

Cho đến nay, thông tin về tình hình hoạt động của hai nhà máy alumin Tân Rai và Nhân Cơ, có công suất mỗi nhà máy 650.000 tấn alumin/ năm đến với các cơ quan quản lý và cộng đồng dân cư còn hạn chế, chưa khách quan, không toàn diên và đầy đủ; nhất là từ năm 2017 khi hoạt động sản xuất của hai nhà máy đi vào ổn định và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Sự thiếu hụt các thông tin mang tính chất hệ thống dẫn đến nhận thức và quan điểm còn khác biệt của các tầng lớp nhân dân đối với những định hướng phát triển ngành công nghiệp Nhôm của Việt Nam hiện tại và trong tương lai. Với vai trò là người phản biện các chính sách phát triển đất nước, trực thuộc Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam, Hội Kinh tế Môi trường Việt Nam đã rất chú trọng triển khai nghiên cứu sâu về vấn đề này. Các chuyên gia, nhà khoa học đã tiến hành lấy mẫu tại hiện trường các mỏ và phân tích trong phòng thí nghiệm để có được những số liệu cụ thể. Hội đã giao cho PGS.TS. Lưu Đức Hải, Phó Chủ tịch Hội Kinh tế Môi trường Việt Nam, nguyên là Chủ nhiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN (người có hơn 40 năm kinh nghiệm và đã trực tiếp tham gia vào việc tìm kiếm bauxite Tây Nguyên, thành viên của Hội đồng thẩm định các dự án Alumin nói trên, đồng thời là tác giả của giải pháp xử lý bùn đỏ) viết các bài tổng quan mang tính chất hệ thống về vấn đề này.

Thay mặt Hội Kinh tế Môi trường Việt Nam, Ban biên tập Tạp chí và tác giả rất mong được sự quan tâm của quý Bạn đọc để sớm nhận được góp ý trao đổi thẳng thắn, xây dựng sau khi đọc các bài viết này.

Bauxite và quá trình hình thành Bauxite laterit trên đá bazan Tây Nguyên

Bauxite là loại khoáng sản Al (Nhôm) có thành phần hóa học chủ yếu là các ô xit và hydroxit Al và Fe. Có hai loại hình khoáng sản Bauxite có khả năng khai thác quy mô công nghiệp là Bauxite laterit và Bauxite biến chất. Quá trình hình thành hai loại hình này khác biệt nhau, dẫn đến tính chất và vấn đề môi trường khác biệt nhau.

Bauxite laterit là sản phẩm của quá trình phong hóa dưới tác động của các yếu tố nhiệt độ, lượng nước mưa và oxy khí quyển các đá macma, chủ yếu là đá phun trào bazan. Loại hình này tạo nên các các mỏ bauxite ở vùng Tây Nguyên nước ta. Quá trình phong hóa ở đây diễn ra theo 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn phong hóa vật lý: ở giai đoạn này, các đá macma bazan từ dạng khối đặc bị vỡ vụn thành các mảnh nhỏ, tạo điều kiện cho nước, CO2 và ô xi thâm nhập vào các khoáng vật chứa trong đá. Kết quả giai đoạn này của quá trình phong hóa tạo nên một đới trong vỏ phong hóa là đới vỡ vụn cơ học hay đới bazan phong hóa.

- Giai đoạn sét hóa: Ở giai đoạn này các khoáng vật chưa trong đá bazan như Olivin (Mg,Fe)2SiO4, Piroxen (Mg,Fe,Ca)2Si2O6, Plazocla (Na-Ca)2[(Al,Si)AlSi2O8] bị phong hóa biến thành các khoáng vật sét: Kaolinit Al4[Si4O10](OH)8, Monmorilonit Al2[Si4O10](OH)2.nH2O, Illit (K,H2O)Al2[(Al,Si)Si3O10](OH)2. Trong giai đoạn này, các nguyên tố kiềm (Na, K, Ca, Mg) trong đá bazan ban đầu bị tách ra khỏi các khoáng vật và chuyển vào nước ngầm, các phân tử nước từ nước ngầm thâm nhập vào cấu trúc các khoáng vật sét mới hình thành. Kết quả của giai đoạn này tạo nên đới sét trong vỏ phong hóa.

- Giai đoạn laterit: Giai đoạn này thường chỉ tồn tại trong vỏ phong hóa đá bazan và một số đá macma bazơ. Ở giai đoạn này các khoáng vật sét tiếp tục bị biến đổi thành các khoáng vật ô xit và hydroxit như: Gipxit Al(OH)3, Limonit Fe(OH)3, Hematit Fe2O3, Gơtit FeO(OH). Trong giai đoạn này, Si và một số nguyên tố kiềm còn lại bị rửa trôi khỏi cấu trúc các khoáng vật sét đi vào nước ngầm thấm qua vỏ phong hóa. Khoáng vật Gipxit Al(OH)3 chính là thành phần chủ yếu để lấy Al từ quặng Bauxite. Nói một cách khác, hàm lượng của Gipxit trong quặng quyết định chất lượng của quặng Bauxite laterit.

Sự tiếp nối liên tục của các giai đoạn phong hóa là nguyên nhân tạo nên tính phân đới của vỏ phong hóa đá bazan Tây nguyên.

Sơ đồ tính phân đới của vỏ phong hóa đá bazan Tây Nguyên.

Yếu tố môi trường phong hóa có ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng quặng và chiều dày thân quặng bauxit laterit theo cơ chế của quá trình phong hóa chính là lượng nước ngầm thấm qua vỏ phong hóa. Nhưng chính lượng nước ngầm thấm qua vỏ phong hóa lại phụ thuộc vào độ dốc địa hình bề mặt và lượng mưa hàng năm. Do vậy, mặc dù tầng quặng bauxit laterit có ở tất cả mọi nơi trong vùng phân bố đá bazan Tây Nguyên, nhưng nơi xác định là mỏ có giá trị khai thác thường chỉ tập trung ở vùng có lượng mưa lớn và độ dốc địa hình bề mặt dao động trong khoảng 20O đến 45O như: Gia Nghĩa, Đắc Nông (lượng mưa hàng năm > 3.000mm), Bảo Lộc, Lâm Đồng (lượng mưa hàng năm >2.500mm), Măng Đen, Kon Tum (lượng mưa hàng năm >2.400mm). Đá bazan Tây Nguyên có tuổi địa chất N2-Q1 và Q1 (khoảng 6 triệu năm trở lại đây) không chứa các nguyên tố phóng xạ, do đó bauxit laterit do phong hóa nằm trên các đỉnh đồi như Tây Nguyên nước ta không chứa các nguyên tố phóng xạ.

Bauxite biến chất là sản phẩm của quá trình biến đổi bauxite laterit cổ xảy ra dưới tác động của tác nhân biến chất (nhiệt độ, áp suất và dung dịch biến chất) khi quặng bị nhấn chìm vào lòng đất hàng trăm triệu năm. Dưới tác động của các tác nhân biến chất, quặng bauxite laterit bị biến đổi về mặt thành phần hóa học và khoáng vật. Khoáng vật Gipxit Al(OH)3 sẽ kết tinh thành khoáng vật có cấu trúc tinh thể bền vững hơn như Diaspo HAlO2, Bơmit AlO(OH). Một phần các khoáng vật Fe sẽ hòa tan trong dung dịch biến chất và mang đi khỏi bauxite ban đầu. Do đó, hàm lượng Al trong quặng sẽ tăng lên còn hàm lượng Fe sẽ giảm đi. Cùng với quá trình thay đổi về thành phần hóa học và khoáng vật của quặng bauxite ban đầu, các nguyên tố phóng xạ hòa tan trong môi trường biến chất như U và Th sẽ thâm nhập và hấp thụ vào quặng bauxite bị biến chất. Kết quả của quá trình biến chất như trên sẽ tạo loại quặng bauxit biến chất có modul Al (tỷ lệ Al/Fe) cao hơn bauxite laterit, nhưng chứa các nguyên tố phóng xạ và khó hòa tan trong quá trình bayer.

Loại bauxite biến chất đã được các nhà địa chất Pháp và Việt Nam tìm thấy trong các tầng đá vôi có tuổi 200 - 350 triệu năm từ Cao Bằng, Lạng Sơn và Hải Dương, với trữ lượng ước tính khoảng 50 triệu tấn. Nhà máy đá mài Hải Dương đã và đang khai thác một điểm lộ quặng bauxit biến chất trên đá vôi gần với nhà máy xi măng Hoàng Thạch, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương.

Sự khác biệt về về loại hình khoáng sản bauxite như đã nói trên là nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt về thiết kế công nghệ bayer của quá trình sản xuất alumin, cũng như các các vấn đề môi trường cần khắc phục ở các quốc gia trên Thế giới.

Tiềm năng kinh tế của khoáng sản Bauxite Việt Nam

Bauxite là nguồn nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp nhôm của Thế giới. Quá trình sản xuất Al từ quặng bauxite trải qua hai công đoạn quan trọng: Sản xuất alumin (Al2O3) theo công nghệ bayer và điện phân alumin thành Al. Hiện Việt Nam như đã nói trên đã có hai nhà máy sản xuất alumin thuộc Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) với sản lượng thiết kế tổng cộng là 1.300.000 tấn/năm. Đồng thời, một nhà máy điện phân nhôm của chủ đầu tư là Công ty TNHH luyện kim Trần Hồng Quân, công suất thiết kế đến năm 2020 dự kiến là 450.000 tấn nhôm/năm đang được xây dựng tại khu công nghiệp Nhân Cơ, huyện Dak R’lap, tỉnh Đắk Nông. Do đó, lượng alumin sản xuất tại nhà Alumin Nhân Cơ chưa đủ đáp ứng nhu cầu nguyên liệu của nhà máy điện phân nhôm sẽ vận hành trong tương lai.

Như vậy, về cơ bản Việt Nam đã có đủ công nghệ để khai thác tiềm năng rất lớn về quặng bauxite laterit Tây Nguyên, nhưng nhu cầu alumin trong và ngoài nước đang vượt khả năng cung cấp.

Theo số liệu tổng hợp của TS. Nguyễn Khắc Vinh, nguyên Chủ tịch Tổng hội Địa chất Việt Nam, trữ lượng công nghiệp của bauxite của Việt Nam là trên 7 tỷ tấn, đứng vào hàng thứ 3 về trữ lượng bauxit của thế giới. Trong đó, trữ lượng quặng bauxite laterit ở Nhân Cơ khoảng 4 tỷ tấn, còn trữ lượng tại Bảo Lộc khoảng 500 triệu tấn.

Theo số liệu sản xuất thực tế năm 2018 của hai nhà máy alumin Tân Rai, Lâm Đồng và Nhân Cơ, Đắc Nông, với lượng quặng thô khai thác là 2,6-2,7 triệu tấn, sau khi tuyển quặng sẽ tạo ra được 1,3 triệu tấn tinh quặng bauxite và sản xuất được 650.000 tấn alumin có hàm lượng Al2O3 đạt trên 99%. Nói một cách khác, theo công nghệ sản xuất bayer đang vận hành tại hai nhà máy của Vinacomin thì hiệu suất thu hồi alumin tính trên quặng thô là 24-25% trọng lượng. Ước tính, với tổng trữ lượng khoáng sản 7 tỉ tấn quặng thô có thể tạo ra 1,68-1,89 tỉ tấn alumin; mức thấp nhất trong dự tính khai thác toàn bộ quăng bauxit có thể tạo ra 1,5 tỉ tấn alumin.

Hiệu quả kinh tế rất rõ ràng:

- Với giá thị trường hiện tại khoảng 600 USD/tấn alumin (so với giá dự báo trong luận chứng kinh tế - kỹ thuật (KTKT) của các dự án alumin nói trên là 300 USD/tấn alumin) thì:

- Giá trị kinh tế nếu chế biến toàn bộ quặng bauxit thành alumin theo thời giá hiện tại là 900 tỉ USD, lãi ròng so với giá dự báo trong luận chứng KTKT là 450 tỉ USD.

- Với quy mô sản xuất alumin tại nhà máy Nhân Cơ, Đắk Nông hiện nay, lượng quặng tại địa phương có thể đủ dùng cho thời gian trên 1.480 năm; với quy mô sản xuất alumin của nhà máy Tân Rai, Lâm Đồng, lượng quặng tại Bảo Lộc có thể đủ dùng trong hơn 190 năm.

Nếu tính thêm giá trị gia tăng của công nghệ điện phân nhôm từ alumin thì nguồn thu từ công nghiệp nhôm của Việt Nam dựa trên tiềm năng bauxite Tây Nguyên là rất lớn.

Hiện tại, nền kinh tế Việt Nam đang còn ở trình độ phát triển trung bình thấp, tổng thu nhập quốc dân còn nhỏ hơn nhiều nước khu vực ASEAN như Indonesia, Malaysia, Thái Lan, Philippin, Singapore. Bởi vậy, tiềm năng rất lớn từ khai thác và chế biến bauxite và phát triển ngành công nghiệp nhôm của Việt Nam cần được các nhà lãnh đạo, các ngành kinh tế và các tập đoàn kinh tế nhà nước và tư nhân nước ta quan tâm khai thác, sử dụng hiệu quả sớm nhất có thể. Việc nhận thức và đánh giá đầy đủ các khía cạnh kinh tế - môi trường - xã hội phục vụ phát triển bền vững dựa trên thực tế sản xuất tại các các nhà máy alumin và điện phân nhôm là trách nhiệm, nghĩa vụ của các cơ quan quản lý, các nhà khoa học và mỗi người dân Việt Nam.

Kỳ 2: Công nghệ sản xuất Alumin và các vấn đề cấp bách về môi trường

PGS.TS. Lưu Đức Hải