Các nhà khoa học của Viện Khoa học vật liệu (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu thành công công nghệ thu hồi kim loại antimon từ các nguồn quặng nghèo, quặng phế thải. nghiên cứu này không chỉ mở ra cơ hội tự chủ nguồn nguyên liệu antimon sạch trong bối cảnh việt nam đang phải nhập khẩu với giá thành cao mà còn góp phần mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc thu hồi các kim loại quý hiếm có giá trị kinh tế cao từ quặng và bã thải ở Việt Nam hiện nay.

Trong bối cảnh trữ lượng khoáng sản ở nước ta ngày càng cạn kiệt, nhu cầu tận thu nguồn kim loại, phi kim quý… từ các quặng nghèo, quặng phế thải và chất thải lại càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

“Trên thực tế, việc nghiên cứu thu hồi các kim loại quý hiếm có giá trị kinh tế cao từ quặng và bã thải đã được các nhà khoa học chú ý đến trong những năm gần đây. Nhưng chi phí xử lý thường rất cao, do phải trải qua nhiều công đoạn làm giàu, tinh chế, vì vậy khó áp dụng trong thực tế”, PGS.TS Ðào Ngọc Nhiệm, Trưởng phòng Vật liệu vô cơ (Viện Khoa học vật liệu), chia sẻ.

Antimon (Sb) được biết đến như là kim loại màu quan trọng, làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp như sản xuất vòng bi, trục máy, phụ tùng ôtô. Đặc biệt, antimon được sử dụng nhiều trong sản xuất các sườn cực ắc-quy, chiếm từ 10 đến 12% khối lượng của các sườn điện cực. Ngoài ra, trong lĩnh vực quốc phòng, antimon được dùng để chế tạo vỏ lựu đạn, chất nổ. Một số lĩnh vực khác như sản xuất cao su, thủy tinh, thuốc nhuộm, diêm, dây cáp, vật liệu bán dẫn cũng dùng các nguyên liệu chứa kim loại antimon.

Tại Việt Nam hiện nay, theo số liệu thống kê của Bộ Công thương, có từ 95 đến 99% lượng Antimon sử dụng trong nước được nhập khẩu từ nước ngoài. Ðiều này khiến Việt Nam không chỉ phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu mà phải chịu mức giá thành cao. Ðể giải quyết bài toán chủ động nguồn nguyên liệu Antimon trong nước, năm 2013, PGS.TS Ðào Ngọc Nhiệm cùng các cộng sự triển khai đề tài nghiên cứu chiết tách, thu hồi Antimon có độ sạch ít nhất là 99,5% từ quặng Antimon Tân Lạc - Hòa Bình.

PGS.TS Ðào Ngọc Nhiệm cho biết, trước đó cũng đã có một số phương pháp thu hồi Antimon từ quặng thải. 

Trong đó hai phương pháp phổ biến nhất là hỏa luyện và thủy luyện. Tuy nhiên, nhược điểm của hai phương pháp này là Antimon thu được có độ tinh khiết không cao, thường dưới 95%.

Bên cạnh đó, quy trình hoả luyện có chi phí lớn và chỉ có lợi khi quy mô sản xuất lớn và nguồn quặng antimon phải khá giàu. Vì thế, phương pháp hoả luyện không có khả năng ứng dụng trong thực tế và hiệu quả kinh tế không cao. Trong khi đó, phương pháp thuỷ luyện vẫn đang được nghiên cứu hoàn thiện để làm giảm chi phí và tăng tính khả thi khi áp dụng tại các điểm mỏ vừa và nhỏ.

Xuất phát từ các thực tế trên, PGS.TS Ðào Ngọc Nhiệm cùng các cộng sự đã quyết định tập trung khắc phục thiếu sót về độ tinh khiết của sản phẩm thu được từ phương pháp thủy luyện, giảm độ giàu của nguyên liệu đầu vào, từ đó mở rộng nguồn antimon đầu vào của quy trình thủy luyện. Nhóm nghiên cứu cũng đề ra mục tiêu phương pháp phải có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, phải tận thu được Antimon từ nhiều nguồn, bao gồm cả quặng nghèo, quặng thải, thậm chí cả phế thải chứa Antimon.

Sau nhiều năm nghiên cứu, trải qua nhiều công đoạn khác nhau với nhiều lần thử nghiệm, PGS, TS Ðào Ngọc Nhiệm cùng các cộng sự đã xây dựng thành công công nghệ thu hồi Antimon từ quặng nghèo, quặng thải và ắc-quy. Sản phẩm Antimon kim loại thu hồi từ công nghệ này có hiệu suất thu hồi cao (>90%), độ tinh khiết đạt đến 99,9%, có khả năng thay thế nguồn Antimon nhập khẩu. Hiện, với quy mô nhỏ, nhóm nghiên cứu ước tính giá thành sản phẩm chỉ bằng một phần ba giá nhập khẩu. Với quy mô sản xuất lớn hơn, giá thành sẽ có thể giảm hơn.

Trong quá trình nghiên cứu, nhóm nghiên cứu thử nghiệm trên nhiều mẫu antimon khác nhau để tìm ra được một quy trình có thể áp dụng cho tất cả các nguồn chứa antimon. Nguồn antimon này bao gồm quặng antimon nghèo, quặng antimon, phế thải chứa antimon như khung xương của ăc-quy axit chì,…

Công nghệ thu hồi Antimon từ quặng thải của Viện Khoa học vật liệu với đặc tính mới, hiệu quả đã được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) cấp bằng độc quyền sáng chế số 1-0023004, được công bố vào ngày 25.2.2020. Nhóm nghiên cứu cho biết, nhằm đưa công nghệ vào cuộc sống, mang lại hiệu quả kinh tế, nhóm nghiên cứu đang kết nối với một số nhà máy tại Hà Giang, Cao Bằng, Hòa Bình để triển khai công nghệ ở quy mô lớn.

Ðặc biệt nhóm nghiên cứu ấp ủ việc thu hồi Antimon từ ắc-quy cũ đã thải, bỏ. Antimon là kim loại quý hiếm nhưng khi thải ra môi trường đây lại là kim loại rất độc hại. Vì vậy, việc thu hồi Antimon từ quặng thải, ắc-quy không chỉ có giá trị về mặt kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường, nâng cao sức khoẻ cộng đồng.

PGS.TS Ðào Ngọc Nhiệm cho biết, hiện naytại các làng nghề tái chế, những người làm tái chế ắc-quy chủ yếu quan tâm đến chì và thu hồi chì mà bỏ qua Antimon. Ðiều này không chỉ gây lãng phí lớn nguồn nguyên liệu Antimon có thể thu hồi mà còn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Trong quá trình triển khai đề tài nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã mở rộng công nghệ thu hồi Antimon từ điện cực sườn ắc-quy. Ðiều này tạo nền tảng để có thể triển khai việc tái chế ắc-quy thải bỏ, không chỉ thu hồi chì mà còn thu hồi nhiều kim loại khác trong đó có Antimon. Ngoài ra, từ công nghệ thu hồi Antimon, các nhà khoa học của Viện Khoa học vật liệu cũng đang hướng tới công nghệ tách chiết, thu hồi nhiều kim loại khác nhau từ các mỏ quặng, không chỉ thu được lợi ích lớn về mặt kinh tế mà còn góp phần giảm ô nhiễm môi trường.