Yttrium có ứng dụng rất đa dạng cả trong lĩnh vực dân sự lẫn quốc phòng.
Năm 2012, Bộ Quốc phòng Mỹ đã công bố một báo cáo khảo sát tình trạng nguồn cung đất hiếm của Mỹ. Báo cáo nhấn mạnh rằng “vào năm 2013, sản lượng của Mỹ có thể đáp ứng mức tiêu thụ cần thiết đối với nhu cầu mua sắm quốc phòng, ngoại trừ yttrium.”
Sau đó, khuyến nghị của các báo cáo sâu hơn là Mỹ nên bắt đầu dự trữ các dòng đất hiếm loại nặng ngay lập tức, đặc biệt là yttrium. Hai báo cáo của Bộ Quốc phòng Mỹ đều cho thấy rằng yttrium là loại đất hiếm cần được quan tâm nhất. May mắn thay, các thân quặng đất hiếm của Việt Nam rất giàu yttrium.
Yttrium là gì?
Yttrium được phát hiện vào cuối thế kỷ 18, nhưng tới vài thập kỷ gần đây, thứ kim loại mềm, màu bạc này mới được sử dụng rộng rãi – trong hóa học, vật lý, công nghệ máy tính, năng lượng, y học và các lĩnh vực khác.
Trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố, yttrium nằm trong số các kim loại chuyển tiếp, bao gồm một số nguyên tố quen thuộc hơn, ví dụ như bạc và sắt. Các kim loại chuyển tiếp có xu hướng bền nhưng dễ uốn, đó là lý do tại sao một số trong số chúng, chẳng hạn như đồng và niken, được sử dụng rộng rãi cho dây dẫn. Yttrium cũng được sử dụng trong điện tử và năng lượng mặt trời, trong công nghệ laser, gốm sứ, ống kính máy ảnh và hàng chục sản phẩm ứng dụng khác.
Yttrium cũng là một trong những nguyên tố đất hiếm. Khác với tên gọi của chúng, các nguyên tố đất hiếm khá phong phú trên khắp thế giới. 17 nguyên tố đất hiếm bao gồm yttrium, scandium và 15 nguyên tố lanthanide (các nguyên tố kim loại có số nguyên tử từ 57 đến 71).
Chúng đã trở nên không thể thiếu trong sản xuất điện thoại di động và các công nghệ khác. Tuy nhiên, yttrium hiếm khi được sử dụng độc lập.
Thay vào đó, các nhà nghiên cứu sử dụng nó để tạo thành các hợp chất, chẳng hạn như oxit đồng yttrium bari dùng trong công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao. Yttrium cũng được thêm vào hợp kim kim loại để giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn và oxy hóa.
Nguồn gốc của Yttrium
Mặc dù yttrium đã được phát hiện ở Scandinavia, nhưng nó lại có nhiều ở các quốc gia khác. Trung Quốc, Nga, Ấn Độ, Malaysia và Úc là những nhà sản xuất yttrium hàng đầu. Vào tháng 4 năm 2018, các nhà khoa học đã phát hiện ra một mỏ khổng lồ gồm các kim loại đất hiếm, bao gồm cả yttrium, trên một hòn đảo nhỏ của Nhật Bản có tên là Đảo Minamitori.
Yttrium có thể được tìm thấy trong hầu hết các khoáng chất đất hiếm, nhưng chưa bao giờ được phát hiện trong vỏ Trái đất như một nguyên tố tự do. Đá mặt trăng thu thập được trong các sứ mệnh mặt trăng của Apollo cũng có chứa yttrium. Cơ thể con người cũng chứa yttrium với một lượng nhỏ, thường tập trung ở gan, thận và xương.
Ứng dụng của Yttrium
Ngày nay, đá garnet yttrium nhôm (YAG) được sử dụng làm tinh thể khuếch đại ánh sáng trong laser công nghiệp. Loại đá này được sử dụng cho các bộ lọc vi sóng, cũng như trong công nghệ ra đa và truyền thông.
Trả lời trang tin khoa học Live Science, một chuyên gia cho hay: “Mặc dù yttrium có vô số ứng dụng, nhưng mục đích sử dụng cuối cùng lớn nhất là gốm sứ và phốt pho. Một số khác được sử dụng trong luyện kim, đánh bóng thủy tinh và phụ gia, và chất xúc tác. Ngoài ra còn có vô số ứng dụng điện tử khác từ yttrium, nhưng cảm biến oxy là một ứng dụng đặc biệt quan trọng.”
Yttrium được sử dụng rộng rãi để sản xuất phốt pho dùng trong điện thoại di động và màn hình lớn. Đồng vị phóng xạ yttrium-90 được sử dụng trong xạ trị để điều trị ung thư gan và một số bệnh ung thư khác.
Nghiên cứu hiện tại
Yttrium dễ sử dụng hơn và ít tốn kém hơn nhiều nguyên tố khác. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đang sử dụng yttrium để phát triển pin nhiên liệu thay vì platinum do platinum đắt đỏ hơn nhiều.
Các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ và Đại học Kỹ thuật Chalmers của Đan Mạch đang sử dụng yttrium và các kim loại đất hiếm khác ở dạng hạt nano, với tham vọng một ngày nào đó có thể loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch và nâng cao hiệu quả của ô tô chạy bằng pin. Nghiên cứu về siêu dẫn dựa trên Yttrium vẫn tiếp tục trên khắp thế giới.
Những bước đột phá đang được thực hiện trong các đoàn tàu đệm từ và chụp cộng hưởng từ (MRI) trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe.
Yttrium oxit được sử dụng trong nhiều loại gốm sứ và phốt pho cho các hệ thống quân sự bao gồm lớp phủ cản nhiệt cho động cơ phản lực, các bộ phận titan, tinh thể cho kính nhìn ban đêm và chất siêu dẫn nhiệt độ cao. Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) cho biết Trung Quốc gần như là nhà cung cấp yttrium độc quyền – thứ đất hiếm cần thiết cho các ống ngắm súng laser trong xe tăng.
Việc này đã khiến Mỹ đứng trước nhiều rủi ro về nguồn cung đất hiếm. Nghiên cứu của Bộ Quốc phòng Mỹ chỉ ra rằng Việt Nam là nguồn cung đất hiếm “tuyệt vời” để bổ sung cho những nguồn cung sẵn có.
Trong số các mỏ đất hiếm của Việt Nam, các mỏ tại Nậm Xe và Đông Pao là đáng chú ý nhất vì chúng có quy mô lớn. Mỏ Nậm Xe lớn hơn và có hàm lượng khoáng chất cao hơn.
Các cuộc khảo nghiệm thân quặng Nậm Xe chỉ ra rằng mỏ này đặc biệt giàu đất hiếm loại nặng (HREE) có giá trị cao hơn, đặc biệt bao gồm yttrium, europium và gadolinium.
Được biết, các mỏ có tỉ lệ cao các loại đất hiếm nặng (bao gồm yttrium và europium) thường ít hơn nhiều so với các mỏ chứa đất hiếm nhẹ (LREE).
Tỉ lệ cao bất thường của các loại đất hiếm loại nặng trong các thân quặng tại Nậm Xe khiến hoạt động khai thác oxit đất hiếm tại địa điểm này có triển vọng mang lại lợi nhuận cao.
Thực tế này khiến Việt Nam trở thành một đối tác tiềm năng trong việc tìm kiếm sự đa dạng của các nguồn cung cấp đất hiếm cho Mỹ. Qua các thông tin nêu trên, có thể thấy có nhiều phương án mà các quốc gia có thể hợp tác với Việt Nam để phát triển các nguồn tài nguyên khoáng sản đất hiếm vẫn đang “ngủ quên”, chưa được khai thác và phát triển đúng như tiềm năng vốn có.
T.P