Sau hàng loạt thảm họa nghiêm trọng liên quan đến đập quặng đuôi, ngành khai khoáng toàn cầu đang chứng kiến những bước chuyển mình đáng kể trong cách tiếp cận quản lý chất thải, với trọng tâm là an toàn và phát triển bền vững.

Cần khuyến khích đổi mới trong quản lý chất thải đuôi. Ảnh: EB Adventure Photography/Shutterstock.com.

Thảm họa vỡ đập Brumadinho tại Brazil vào năm 2019 - khiến 259 người thiệt mạng - đã trở thành hồi chuông cảnh tỉnh, buộc toàn ngành phải xem xét lại các quy chuẩn kỹ thuật và chiến lược quản trị đối với quặng đuôi. Vụ việc này không chỉ đặt ra yêu cầu cấp thiết về gia tăng giám sát và trách nhiệm giải trình, mà còn thúc đẩy nhu cầu đổi mới các giải pháp kỹ thuật trong suốt vòng đời vận hành của các cơ sở chứa chất thải mỏ.

Trong báo cáo cập nhật được công bố vào tháng 2-2025, Hội đồng Khai thác mỏ và Kim loại Quốc tế (ICMM) nhấn mạnh rằng, song song với quản trị mạnh mẽ, đổi mới trong công nghệ và cách tiếp cận là nhân tố then chốt để nâng cao độ an toàn và giảm thiểu rủi ro môi trường liên quan đến quặng đuôi. Bà Kim Morrison - chuyên gia tư vấn ESG với 30 năm kinh nghiệm và từng giữ vị trí Giám đốc cấp cao về quản lý chất thải tại Newmont (nhà sản xuất đồng và vàng hàng đầu thế giới) - khẳng định: “Các giải pháp sáng tạo và công nghệ tiên tiến chính là con đường hiệu quả nhất để ngành khai thác tạo ra sự chuyển biến mạnh mẽ trong quản lý quặng đuôi.”

Dù ngành vẫn còn dè dặt trong việc áp dụng rộng rãi công nghệ mới do các rào cản về chi phí, an toàn và khả năng tương thích, nhiều dự án thí điểm đang được triển khai trên toàn cầu. Những mô hình thử nghiệm này đang mở ra triển vọng thay đổi căn bản cách thức xử lý và lưu trữ chất thải quặng đuôi - hướng tới một tương lai khai khoáng bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Công nghệ xử lý quặng đuôi thế hệ mới

Trong nỗ lực cải tiến công nghệ quản lý chất thải mỏ, tập đoàn khai khoáng đa quốc gia Anglo American đang triển khai thử nghiệm công nghệ Xếp chồng khử nước thủy lực (Hydraulic Dewatered Stacking - HDS) tại mỏ đồng El Soldado ở Chile. Đây là sáng kiến hợp tác giữa Anglo American và các đối tác kỹ thuật như WSP, với quy mô thử nghiệm lên đến 150.000 m³ quặng đuôi.

Công nghệ HDS được Anglo-American PLC thử nghiệm tại El Soldado, Chile

Công nghệ HDS được Anglo American phát triển dựa trên nền tảng thành công trước đó của Công nghệ thu hồi hạt thô (Coarse Particle Recovery - CPR). CPR cho phép thu hồi các hạt khoáng lớn hơn đáng kể so với các quy trình tuyển nổi truyền thống, giúp tối ưu hóa kích thước hạt trong xử lý và cải thiện hiệu quả khử nước.

Theo ông Erick Vlot, Giám đốc toàn cầu về quặng đuôi và vật liệu lấp của Weir - một trong những nhà cung cấp giải pháp kỹ thuật tham gia dự án - công nghệ xử lý hạt thô giúp giảm nhu cầu nghiền mịn, từ đó tiết kiệm đáng kể năng lượng. Hiện Weir đang hợp tác với nhà sản xuất thiết bị chế biến khoáng sản Eriez để tiếp tục hoàn thiện các hệ thống tuyển nổi hạt thô.

Điểm đáng chú ý trong quy trình mới là tạo “lớp tuyển nổi” từ quặng đuôi thô, sau đó đổ quặng đuôi mịn xen kẽ để hình thành khối quặng đuôi rắn, khô, ổn định với độ ẩm chỉ dao động từ 5 đến 7%. Điều này không chỉ tăng tính an toàn cho cơ sở hạ tầng sau khai thác mà còn giúp giảm bớt nhu cầu về nước.

Trên thực tế, các loại quặng đuôi càng mịn thì việc khử nước càng trở nên khó khăn. Ngược lại, quặng đuôi càng thô thì càng dễ khử nước, đồng thời tiết kiệm được năng lượng ở đầu và cuối chu trình. Chính vì vậy, công nghệ HDS cho phép Anglo American cải tạo và tái sử dụng nước quặng đuôi trong quá trình khai thác và tạo ra đất khô, ổn định sau khai thác. Theo số liệu đo lường, hiệu suất thu hồi nước đạt trên 80%, với nước tách ra từ chất thải có độ trong cao, trong khi các phép đo xác nhận chất thải đuôi vẫn ở trạng thái chưa bão hòa - yếu tố quan trọng trong việc kiểm soát rủi ro môi trường.

Công nghệ HDS hiện đang thu hút sự quan tâm của nhiều doanh nghiệp tại Australia cũng như khu vực châu Mỹ, mở ra triển vọng áp dụng rộng rãi trên quy mô công nghiệp trong tương lai gần.

Tăng tốc độ lọc quặng đuôi

Trước đây, việc áp dụng công nghệ lọc quặng đuôi chủ yếu nhằm tái sử dụng nước cho nhà máy, đồng thời giảm thiểu lượng nước thất thoát do bay hơi và thẩm thấu. Tuy nhiên, các hệ thống này thường chỉ đạt công suất dưới 20.000 tấn/ngày. Đến nay, quy mô đã được nâng lên đáng kể - nhà máy lọc quặng đuôi lớn nhất thế giới, do công ty Karara tại Australia vận hành, có thể xử lý khoảng 35.000 tấn/ngày.

Sự suy giảm hàm lượng khoáng trong quặng nguyên khai đang buộc các nhà máy chế biến tăng công suất để duy trì sản lượng hàng hóa có giá trị tương đương. Điều này kéo theo nhu cầu nâng cao công suất và tốc độ của các hệ thống lọc quặng đuôi, nhằm đáp ứng khối lượng ngày càng lớn.

Tuy nhiên, việc tăng hiệu quả lọc không thể chỉ dựa vào công nghệ. Mặc dù các phương pháp lọc hiện đại giúp giảm độ ẩm của quặng đuôi - từ đó, cải thiện khả năng quản lý và độ ổn định của bãi thải - chúng vẫn đòi hỏi quy trình thiết kế, thi công, đo đạc và giám sát nghiêm ngặt. Thực tế cho thấy, những thiếu sót trong các khâu này có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng. Sự cố tại mỏ Turmalina của Công ty Jaguar ở Brazil vào ngày 7/12/2024 là một ví dụ điển hình. Vụ việc buộc mỏ phải tạm ngừng hoạt động, sau khi hệ thống ống lọc bị tắc nghẽn do vật liệu thải tràn, được cho là có liên quan đến sự sụp đổ của bãi thải Satinoco.

Sự cố này là lời cảnh báo rõ ràng: công nghệ lọc, dù tiên tiến đến đâu, cũng không thể thay thế cho một hệ thống quản lý kỹ thuật toàn diện và nghiêm ngặt.

Công nghệ pha trộn quặng đuôi

Một xu hướng công nghệ mới đang nổi lên, thu hút nhiều sự chú ý: pha trộn quặng đuôi với đá thải. Phương pháp này không chỉ nhằm cải thiện các đặc tính địa kỹ thuật và địa hóa của vật liệu thải mà còn mở ra hướng đi bền vững hơn trong thiết kế và vận hành các bãi thải mỏ.

Khác với kỹ thuật “tách dòng” truyền thống - nơi các thành phần thô được lọc riêng, còn phần mịn được chứa trong các hố kín nhằm giảm thiểu nguy cơ rửa trôi kim loại và đôi khi có thể tránh được việc xây đập thải, phương pháp pha trộn hướng đến việc tích hợp hai dòng chất thải (đá dải và quặng đuôi) thành một thể đồng nhất. Mặc dù giúp đơn giản hóa khâu xử lý và ổn định vật liệu, tuy nhiên, phương pháp tách dòng lại đòi hỏi không gian lưu trữ lớn hơn đáng kể khi các dòng thải được quản lý riêng biệt.

Hiện tại, Liên danh Quặng đuôi GeoStable đang dẫn đầu các nỗ lực phát triển công nghệ pha trộn nhằm đảm bảo tính ổn định lâu dài cả về mặt cơ học lẫn hóa học cho các bãi thải. Một trong những thành viên chủ chốt của tập đoàn, mỏ Antamina - nhà sản xuất đồng và kẽm quy mô lớn nằm tại dãy Andes, Peru - đang tích cực thử nghiệm và tinh chỉnh công nghệ GeoStable Tailings, nhắm mục tiêu mở rộng áp dụng ở quy mô công nghiệp trong tương lai gần.

Các công ty tiên phong trong tận thu khoáng sản từ quặng đuôi

Trong bối cảnh ngành công nghiệp khai thác mỏ toàn cầu ngày càng chú trọng đến việc cải thiện quản lý quặng đuôi, cộng với áp lực từ chính phủ các nước trong việc thu hồi khoáng sản quan trọng đã mở ra sân chơi cho các công ty khởi nghiệp đổi mới sáng tạo, tìm kiếm những giải pháp vừa hiệu quả kinh tế, vừa thân thiện với môi trường.

Tại Canada, công ty công nghệ sạch Tersa Earth đang thu hút sự chú ý của ngành với công nghệ pin nhiên liệu vi sinh vật đã được cấp bằng sáng chế. Công nghệ này không chỉ cho phép chiết xuất các kim loại như đồng, niken, kẽm, coban và vàng từ quặng đuôi mà còn có khả năng tự cung cấp năng lượng trong quá trình vận hành. Đặc biệt, hệ thống còn giúp trung hòa nước axit, cho phép tái sử dụng nước trong chu trình khai thác - một bước tiến quan trọng hướng tới khai thác tuần hoàn. Tersa Earth đã vượt qua hàng trăm đối thủ để giành chiến thắng tại Thử thách Nước Toàn cầu BHP và sẽ hợp tác với tập đoàn khai khoáng khổng lồ này trong 18 tháng tới nhằm triển khai thử nghiệm công nghệ trong thực tế.

Không chỉ riêng Tersa Earth, làn sóng đổi mới đang lan rộng trong giới công nghệ khai khoáng tại Canada. Tập đoàn CoTec Holdings đang hiện thực hóa tiềm năng còn ẩn trong hàng triệu tấn quặng đuôi bị bỏ lại tại các mỏ cũ. Tại khu mỏ quặng sắt Lac Jeannine ở Quebec, CoTec đang phát triển giải pháp cô đặc và chiết tách khoáng chất từ quặng đuôi mịn, cho phép sản xuất viên quặng sắt chi phí thấp và carbon thấp. Giải pháp không chỉ mở ra cơ hội thu hồi giá trị mà còn giúp thu nhỏ dấu chân chất thải, giảm tải trách nhiệm phục hồi môi trường - một yếu tố đang ngày càng được nhà đầu tư và cộng đồng quan tâm.

Trong khi đó, BAIE Minerals - một công ty khác tại Canada - đang theo đuổi hướng tiếp cận độc đáo với công nghệ chiết tách khoáng sản dựa trên chất lỏng độc quyền. Mục tiêu của họ là thu hồi và tái sử dụng tài nguyên tại các bãi quặng đuôi bỏ hoang, như dự án thí điểm tại mỏ amiăng cũ ở Baie Verte, Newfoundland. Công nghệ của BAIE hướng đến việc cung cấp nguyên liệu đầu vào cho ngành xi măng, vật liệu xây dựng và phân bón - những thị trường đang ngày càng đòi hỏi nguyên liệu có nguồn gốc bền vững và có thể truy xuất nguồn gốc.

Sự đón nhận công nghệ mới trong xử lý quặng đuôi

Việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến nhằm chiết xuất kim loại và khoáng sản còn sót lại trong quặng đuôi đang mở ra những triển vọng đáng kể cho ngành công nghiệp khai khoáng. Tuy vậy, quá trình này vẫn đối mặt với nhiều rào cản đáng kể, trong đó nổi bật là việc định hình và hiểu rõ giá trị tài nguyên trong quặng đuôi - điều này có thể gặp khó khăn vì các mô hình tài nguyên truyền thống không được thiết kế cho chất thải mỏ. Ngoài ra, xử lý và loại bỏ an toàn lượng chất thải sau khai thác vẫn là một bài toán kỹ thuật và môi trường đầy thách thức.

Song song đó, một loạt công nghệ tiềm năng ở giai đoạn đầu đang thu hút sự chú ý, chẳng hạn như kỹ thuật sinh học áp dụng cho quặng đuôi, hay các giải pháp cô lập carbon bằng cách chuyển hóa khí thải thành hợp chất khoáng bền vững. Dù được đánh giá là có triển vọng, nhưng phần lớn những công nghệ này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, với lộ trình thương mại hóa dự kiến kéo dài ít nhất một thập kỷ.

Trong bối cảnh toàn ngành vẫn giữ thái độ thận trọng với các công nghệ mới nổi, việc thúc đẩy đổi mới sáng tạo và khuyến khích thử nghiệm là điều cấp thiết. Những bước tiến công nghệ này, nếu được đón nhận đúng mức, có thể góp phần định hình lại tương lai của ngành khai khoáng theo hướng bền vững và hiệu quả hơn.

Chuyển biến trong tư duy công nghệ quặng đuôi: Tập trung vào lợi ích dài hạn

Việc triển khai các công nghệ mới hoặc cải tiến trong xử lý quặng đuôi thường bị chi phối bởi yếu tố chi phí. Thực tế là, ở giai đoạn đầu, chi phí này thường cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cách nhìn nhận đó dễ dẫn đến sự đánh giá thiếu toàn diện nếu chỉ dựa vào "giá trị hiện tại ròng". Trong trường hợp một bãi thải được quản lý lâu dài dưới quyền sở hữu của một công ty, cần đặt nó trong khung thời gian tương ứng với tuổi thọ của mỏ, thường kéo dài từ 20 đến 30 năm.

Theo Đánh giá Quặng đuôi Toàn cầu, chi phí dành cho quản lý quặng đuôi có thể chiếm khoảng 15% tổng vốn đầu tư trong giai đoạn phát triển mỏ, trong khi chi phí vận hành liên tục cho hoạt động này thường chỉ chiếm dưới 5% tổng chi phí sản xuất. Những con số này cho thấy rằng, đầu tư vào quản lý quặng đuôi không chỉ là một nghĩa vụ môi trường, mà còn là một chiến lược tài chính dài hạn hợp lý.

Kim Morrison, biên tập viên điều hành của “Sổ tay Quản lý Quặng đuôi: Phương pháp tiếp cận theo vòng đời”, nhấn mạnh rằng sự thay đổi tư duy cần bắt đầu từ cấp lãnh đạo cao nhất trong ngành. Khi các giám đốc điều hành nhận thức rõ những lợi ích tài chính từ việc đầu tư vào công nghệ quặng đuôi tiên tiến, bao gồm giảm thiểu nợ tiềm ẩn, tối ưu chi phí quản lý dài hạn, đồng thời nâng cao uy tín doanh nghiệp và đảm bảo “giấy phép xã hội” để tiếp tục hoạt động, họ sẽ có động lực rõ ràng hơn để hành động.

Kết luận

Sự dịch chuyển chiến lược từ “khai thác mới” sang “tái khai thác thông minh” đang mở ra một chương mới cho ngành khai thác mỏ. Quặng đuôi, từng bị xem là chất thải cần xử lý, là gánh nặng môi trường, nay dần được nhìn nhận như một nguồn tài nguyên thứ cấp có giá trị, mở ra cơ hội kinh tế song hành với lợi ích môi trường. Chính sự thay đổi trong cách tiếp cận và tư duy này đang tạo nền tảng cho những đột phá công nghệ, góp phần tái định hình tương lai bền vững và hiệu quả hơn cho ngành công nghiệp khai khoáng./.