Mangan dioxit điện giải (EMD) là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất pin. Nhu cầu sử dụng EMD ở nước ta khoảng vài ngàn tấn nhưng vẫn phải nhập khẩu. Từ thực tế này, sau nhiều năm miệt mài nghiên cứu, Th.S Dương Phước Đạt, Trung tâm Phát triển khoa học - Công nghệ trẻ (Thành Đoàn TPHCM) cùng các cộng sự đã tìm ra phương pháp chế tạo EMD từ nguồn quặng pyrolusit tại tỉnh Cao Bằng.
Đã hoàn thiện quy trình công nghệ
Hiện nay, nguyên liệu EMD cho các doanh nghiệp sản xuất pin ở nước ta (PINACO, Văn Điển, Vĩnh Phú…) phải nhập ngoại. Riêng tại PINACO, hàng năm nhập từ Trung Quốc trên 1.000 tấn EMD và nhu cầu nhập khẩu ngày càng tăng. Trong khi đó, nguồn khoáng vật pyrolusit có trữ lượng khá lớn, ước khoảng 6,7 triệu tấn, tập trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc. Tuy vậy, nguồn tài nguyên quý giá này mới chỉ được khai thác và sử dụng hạn chế trong nước, chủ yếu đem xuất khẩu dạng thô, giá thấp.
Với việc nghiên cứu sản xuất thành công EMD, ngành công nghiệp sản xuất pin – ắcquy Việt Nam có thể mua nguyên liệu ngay trong nước.
Theo Th.S Dương Phước Đạt, cần phải đẩy mạnh việc nghiên cứu xây dựng một quy trình hoàn chỉnh và khả thi để chế tạo EMD từ các loại quặng mangan trong nước nhằm nâng cao giá trị kinh tế của nguồn tài nguyên này, đồng thời có thể hạn chế nhập ngoại nguyên liệu EMD.
Từ năm 2006, Th.S Dương Phước Đạt đã bắt đầu nghiên cứu lĩnh vực này. Đến đầu năm 2011, anh và các cộng sự đã xây dựng thành công quy trình chế tạo EMD hoàn chỉnh, khả thi và ít gây ô nhiễm môi trường từ quặng pyrolusit tại Cao Bằng. Nhóm nghiên cứu đã điều chế hơn 10kg EMD (quy mô 500g/mẻ), được dùng thử nghiệm làm nguyên liệu sản xuất pin R6 tại nhà máy của PINACO, với các thông số kỹ thuật, chất lượng đạt tiêu chuẩn đang áp dụng tại nhà máy, tương đương EMD nhập khẩu từ Trung Quốc, được các chuyên gia kỹ thuật của PINACO đánh giá rất cao.
Đặc biệt, từ nghiên cứu thành công này, nhóm nghiên cứu đã phát triển được loại vật liệu SP-EMD nano có kích thước hạt khoảng 20nm, qua quy trình kết hợp (thủy nhiệt phân - nghiền - nung), hướng tới việc sử dụng SP-EMD nano làm nguyên liệu catot trong tụ điện điện hóa, có hiệu năng và tuổi thọ vượt xa các loại tụ điện thông thường.
Đủ sức thay thế nguyên liệu nhập khẩu
Nhu cầu sử dụng EMD trên thế giới khá cao và đang tăng rất nhanh. Hiện nay, Trung Quốc là quốc gia sản xuất và xuất khẩu EMD lớn nhất thế giới (chiếm 69,26% sản lượng EMD toàn thế giới năm 2009). Ở nước ta, pin Leclanche vẫn là sản phẩm pin duy nhất của các nhà máy pin - ắcquy. Tuy vậy, toàn bộ nguồn EMD đang sử dụng tại Công ty PINACO nói riêng và ngành công nghiệp pin - ắcquy ở nước ta nói chung phải nhập ngoại, chủ yếu từ Trung Quốc.
Mangan dioxit có nhiều đặc tính quan trọng như oxy hóa khử, hấp phụ, xúc tác, điện hóa, bán dẫn… có ứng dụng rất phong phú và quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và đời sống như: tác nhân khử hoặc tạo màu cho thủy tinh, gốm, vật liệu catot trong các loại pin, tác nhân xúc tác oxy hóa hoặc xúc tác quang oxy hóa phân hủy các hợp chất hữu cơ… Theo Th.S Dương Phước Đạt, nếu mở rộng sản xuất quy mô lớn, nước ta hoàn toàn có thể tự cung cấp nguyên liệu EMD, đồng thời có thể xuất khẩu ra nước ngoài với giá trị cao. Trong thiên nhiên, có nhiều loại khoáng vật chứa dioxit mangan như pyrolusit, pollanlte, ramsdellit, vernadit, hollandit… |
Những năm gần đây, tổng lượng EMD mà Việt Nam nhập khẩu có chiều hướng tăng: Năm 2007 là 1.457 tấn; năm 2009 là 1.564 tấn. Nếu nước ta vẫn không sản xuất thì hàng năm sẽ nhập một lượng lớn EMD chất lượng rất tốn kém. Cụ thể, trữ lượng quặng mangan ở nước ta theo dự báo khoảng 11,1 triệu tấn, trong đó có khoảng 6,7 triệu tấn có thể khai thác ở quy mô công nghiệp, tập trung chủ yếu tại các tỉnh Cao Bằng, Tuyên Quang và Hà Giang.
Th.S Dương Phước Đạt cho rằng, với nguồn nguyên liệu dồi dào, nước ta hoàn toàn có thể sản xuất quặng quy mô lớn, chất lượng và giá cả đảm bảo tính cạnh tranh với hàng nhập khẩu từ Trung Quốc. Hơn nữa, việc sản xuất trong nước còn mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, xã hội; góp phần tạo công ăn việc làm cho người lao động, tránh lãng phí tài nguyên thiên nhiên, nguồn ngoại tệ ra nước ngoài và chủ động đảm bảo các yêu cầu về bảo vệ môi trường.
Nghiên cứu trên cũng rất phù hợp với định hướng phát triển công nghiệp khai khoáng của Việt Nam, bởi theo Quyết định số 33 của Bộ Công nghiệp, giai đoạn từ năm 2015 - 2035, nước ta sẽ đầu tư xây dựng 3 nhà máy sản xuất EMD công nghệ cao nhằm tận thu các quặng thải và quặng nghèo, mang lại lợi nhuận lớn phát triển kinh tế - xã hội, tạo việc làm cho người lao động.
Để nghiên cứu thực sự được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn, Th.S Dương Phước Đạt cho rằng, kết quả nghiên cứu này cần được thử nghiệm quy trình sản xuất quy mô pilot để có cơ sở tính toán chính xác hiệu quả kinh tế. Đồng thời, tận dụng các nguồn quặng mangan nghèo làm nguyên liệu sản xuất EMD, nghiên cứu sâu hơn về kỹ thuật và các đặc tính của EMD kích thước nano để có cơ sở khoa học vững chắc cho nghiên cứu ứng dụng chúng, phát triển ngành.
K.GIANG – V.TUYẾT
