Công nghiệp khai thác mỏ

Những bài cùng tác giả

Công nghiệp khai thác mỏ là ngành kinh tế bao gồm công tác thăm dò địa chất, khai đào đất đá lấy quặng và tinh lọc quặng để có sản phẩm tinh chế dùng trong các ngành kinh tế khác. Vì là đầu mối của mọi ngành công nghiệp, ngành khai thác mỏ giữ một vai trò kinh tế xã hội chủ yếu. Tài nguyên khoáng sản ở nước ta chưa được khai thác đúng mức và đúng cách. Chúng ta đang cần một đội ngũ kỹ sư mỏ hùng mạnh để khai triển ngành này một cách tối ưu và theo định hướng xã hội chủ nghĩa.

Muốn trở thành kỹ sư mỏ thì phải bắt đầu học những kiến thức cơ bản về khoa học, kỹ thuật, quản trị và kinh tế[1]. Bài này chỉ là bài khai giảng cho một khoá cử nhân hay thạc sĩ kỹ sư mỏ chúng tôi viết để giới thiệu với thanh niên Việt Nam sự nghiệp và khó khăn của ngành khai thác mỏ.

Chúng tôi sẽ trình bày những phương pháp khai thác mỏ, kinh tế khai thác mỏ và phương pháp nghiên cứu khả thi một dự án khai thác mỏ. Chúng tôi sẽ kết thúc bằng phân tích tình huống (case study) khai thác mỏ bauxite ở Tây Nguyên. Bài này dựa trên những gì chúng tôi ghi chép thời còn đi học ở trường Ecole des Mines de Paris và kinh nghiệm về tư vấn chiến lược công nghiệp. Chúng tôi đã cập nhật những thông tin số liệu về kinh tế kỹ thuật từ những tài liệu lưu trữ ở thư viện trường học cũ của chúng tôi, trên mạng Internet và nhờ chỉ dẫn của một số Việt kiều chuyên về sử học, môi trường thiên nhiên học và kinh tế học[2].

Phần I: Những phương pháp khai thác mỏ

Đưa quặng ở dưới mặt đất đến trạng thái một kim loại hay một khoáng sản làm thương phẩm trung gian có ích cho công nghiệp đi qua bốn khâu: (a) đào mỏ, (b) xử lý đất đá có quặng, (c) phân loại khoáng vật, (d) tinh chế sản phẩm. Mỗi khâu làm tăng thêm giá trị của khoáng vật và xâm phạm thêm môi trường thiên nhiên.

Những phương pháp đào mỏ

Nếu cắt lớp đất dưới chân ta thì sẽ thấy những lớp đất chồng chất lên nhau như là một miếng thịt ba chỉ: dưới một lớp đất mùn cây liên tiếp có một số lớp đất đá. Mỗi lớp đất đá có thể dày từ vài centimet đến vài trăm mét hay nghìn mét. Trong số lớp đất đá đó có thể có những lớp chứa những khoáng vật có lợi ích kinh tế. Một lớp đất đá như vậy chỉ được khai thác nếu đủ dày, có hàm lượng quặng đủ cao và nằm không quá sâu dưới mặt đất.

Người ta có hai cách khai thác một khu mỏ: lộ thiên và đào hầm. Những hình trong bài này chỉ có tính chất minh họa vì trong những nhóm phương pháp khai thác đó còn có nhiều kiểu cách quy hoạch: đào từ trên xuống dưới hay từ dưới lên trên, đào hầm từ sườn núi hay đào giếng từ mặt đất, khai thác chỗ nào trước chỗ nào sau,… Để chọn phương án quy hoạch tối ưu người ta dựa trên những thông tin thăm dò địa chất và dùng những phép tính vận trù (operations research) phức tạp[3].

Đào mỏ là một hoạt động ô nhiễm môi trường thiên nhiên và nguy hiểm.

Dù quy hoạch khai thác thế nào chăng nữa đào mỏ là đụng đến "long mạch", nghĩa đến hệ thống nước tự nhiên. Nếu nước chảy trên mặt đất thì có thể dự báo luồng nước sẽ chảy về hướng mới nào. Nhưng khó ai có thể biết những luồng nước ngầm ở đâu và đoán trước được nước sẽ chảy đi đâu. Ngoài ra, những tảng đá bị đập vỡ sinh ra những diện tích trao đổi hóa học và sinh học mới giữa nước và khoáng vật. Khó ai biết hệ thống nước tự nhiên sẽ có đặc tính hóa học và sinh học mới như thế nào.

Điều biết chắc là, sau khi một mỏ ngưng hoạt động thì cảnh quan, môi trường thiên nhiên sinh thái và đời sống kinh tế xã hội địa phương sẽ hoàn toàn khác hẳn xưa. Đó là một điều tốt hay xấu tùy ở tình huống cá biệt của quy hoạch khai thác mỏ và phương pháp hoàn thổ sau khi mỏ ngưng hoạt động.

Đào mỏ lộ thiên

Nếu lớp đất đá có quặng ở gần mặt đất hay ở dưới những lớp đất đá không có quặng không dày lắm thì người ta dùng phương pháp đào mỏ lộ thiên: cạo những lớp đất đá vô quặng ở trên lớp có quặng rồi lấy đất đá có quặng để xử lý trích quặng (hình 1 và 2). Đây là phương pháp thông dụng nhất.

Hình 1 – Phương pháp cạo núi

Hình 2 – Phương pháp đào rãnh 

Đào mỏ lộ thiên sinh ra nhiều bụi.

Để giảm thiểu bất tiện đó thì người ta rào công trường bởi một hàng bụi cây dày đặc và công nhân phải đeo mặt nạ phòng bụi. Nhưng đeo mặt nạ thì cũng vẫn hít một lượng bụi lớn. Những hạt bụi dính vào hốc phổi làm cho những tế bào ở đó chết đi. Đó là bệnh silicosis mà, thời Pháp thuộc, dân quê đồng bằng Bắc Bộ tưởng nhầm là bệnh lao khi đi làm phu ở các mỏ than Quảng Ninh và bị mắc bệnh này. Dù với hàng rào cây đó hay không, những vùng lân cận vẫn có bụi. Bụi bay trên trời và bám vào nhà cửa, quần áo, bàn ghế, xe cộ… Bụi bám vào cây cỏ làm cho thảo vật bạc mầu và héo. Con người và súc vật thở một không khí nhiễm bụi và cũng mắc bệnh silicosis. Bụi xâm nhập vào chuỗi thực phẩm vì rau quả bị nhiễm, gia súc bị nhiễm vì thở khí có bụi và ăn cây cỏ bị nhiễm. Có công nhân mỏ về hưu vì mất sức lao động chỉ còn có một nửa lá phổi để sống!

Ở những mỏ lộ thiên cảnh quan bị con người thay đổi trầm trọng:

• dân địa phương phải dọn đi sinh sống ở nơi khác,
• cây cối bị đốn để giải phóng địa bàn cho công trường khai đào,
• một lượng lớn đất bị khai đào và chất đống ở nơi khác.

Những phương pháp giảm thiểu những hậu quả xấu đó:

• lưu trữ riêng đất mùn cây để sau này có thể dùng để phủ lại những diện tích đã bị cạo trọc và trồng lại cây đã bị đốn khi khu mỏ sẽ ngưng hoạt động,
• lưu trữ đất đá không có quặng để sau này có thể đắp lại những nơi đã bị khai đào,
• sau khi khai thác hết khu mỏ thì cải tạo cảnh quan như cũ, phục hồi những sinh hoạt lâm nghiệp nông nghiệp và, nếu có thể, phục hồi môi trường thiên nhiên sinh thái hay tạo ra một môi trường thiên nhiên sinh thái khác hài hòa với thiên nhiên.

Dù sao thì cũng không thể đắp lại được hết tất cả những nơi đã bị khai đào. Quá lắm thì những chỗ trũng còn lại có thể dùng làm hồ nuôi cá hay làm khu du lịch nghỉ dưỡng. Đất đá bị đập vỡ không còn trạng thái đặc cứng xưa nên rừng sẽ không mọc lại như xưa và đồng ruộng phải được canh tác theo lối khác. Những dòng sông cũng như dòng nước ngầm cũng sẽ không chảy như xưa nữa.

Đào mỏ hầm

Nếu lớp đất có quặng ở sâu dưới mặt đất thì người ta dùng phương pháp đào hầm để bớt phải đào và vận chuyển nhiều đất đá không có quặng (hình 3).

Với phương pháp này, người ta đào hai cái giếng ở hai đầu khu mỏ. Một giếng dùng để thổi gió thông hơi hầm và một giếng dùng để thoát gió. Dưới mặt đất, người ta đào một mạng đường hầm liên kết hai giếng này. Hai giếng và mạng đường hầm cũng dùng để người lên xuống đi lại và để vận chuyển khí cụ, vật liệu và đất đá.

Hình 3 – Phương pháp đào hầm

So với những phương pháp lộ thiên, phương pháp đào hầm xâm phạm môi trường thiên nhiên trên mặt đất ít hơn vì ngoài đất của giếng và những đường hầm giao liên, người ta chỉ đào và vận chuyển ra ngoài đất đá có quặng thôi. Nhờ đất mùn cây ở nguyên tại chỗ, cảnh quan thiên nhiên bị xúc phạm ít hơn và nếu bị xúc phạm thì phục hồi mau hơn. Nếu lớp đất đá không có quặng ở trên lớp đất đá có quặng rắn và dày thì cảnh quan ngoài trời không bị ảnh hưởng gì đáng kể. Quá lắm thì những tường nhà có thể rạn nứt.

Nhưng khi trần hầm sập thì mặt đất ở trên khu mỏ có thể bị lún (hình 3b) làm nguy hại đến nhà cửa. Cả chục năm sau khi khu mỏ đã được khai thác hết, trần hầm vẫn có thể tiếp tục sập và nếu chưa sập thì vẫn còn khả năng một ngày nào đó sẽ sập. Vì lý do an toàn diện tích đất ở trên một khu mỏ chỉ có thể dùng để trồng rừng, làm ruộng và nuôi súc vật thôi.

Với phương pháp đào hầm thì bụi bị kìm hãm trong hầm. Khói từ những công cụ khai đào và khói từ những chất nổ dùng để đập vỡ đất đá cũng bị kìm hãm trong hầm. Để giảm thiểu những hậu quả xấu cho an toàn vệ sinh lao động người ta phun nước gần nơi khai đào để cho bụi và khói mau lắng xuống đất. Nhưng dù áp dụng những phương pháp này nồng độ bụi và khói trong hầm vẫn cao hơn là ở ngoài trời nên tỷ lệ công nhân mỏ bị silicosis và những bệnh của bộ hô hấp cao hơn là ở những mỏ lộ thiên.

Môi trường thiên nhiên lao động trong hầm rất nóng và ẩm. Khi xuống dưới lòng đất thì nhiệt độ tăng. Thêm vào đó, những động cơ tỏa nhiệt mà nhiệt lượng không thể thoát đi đâu được. Ở nhiệt độ cao, nước ngầm và nước mang từ bên ngoài bốc hơi tạo ra một không khí có độ ẩm cao. Để công nhân có thể thở và làm việc ở một nhiệt độ mà con người có thể chịu đựng được, người ta thổi vào hầm gió đã được làm lạnh. Vì làm việc nặng nhọc ở những nơi eo hẹp, nóng, ẩm và nguy hiểm hơn, tỷ lệ công nhân bị tai nạn cao hơn là ở những mỏ lộ thiên. Đất đá rơi từ trần hầm là nguồn tai nạn chính. Ở các hầm mỏ than lại còn có nguy cơ khí methan nổ[4].

Những phương pháp xử lý đất đá có quặng

Đất đá có quặng gồm bởi nhiều loại khoáng vật. Để tách quặng khỏi những đất đá khác bao quanh, người ta phải đập vỡ những cục đá có quặng. Những cục đá đó có thể được lựa sơ bộ để loại những cục không có quặng.

Sau đó, người ta nghiền và sàng những cục đá thành bột. Người ta nghiền đá nhuyễn tới một đường kính đủ nhỏ đề mỗi hạt bột chỉ có duy nhất một loại khoáng vật. Trước khi gửi đi nhà máy phân loại khoáng vật người ta kết tụ bột thành những viên hay những khối để vận chuyển dễ dàng.

Quy trình nghiền và sàng đất đá tiêu thụ nhiều năng lượng, rất ồn ào và sinh ra bụi. Làm việc thường xuyên ở môi trường thiên nhiên ồn ào sẽ bị bệnh suy thính và có thể bị điếc. Quy ra khối lượng đất đá được xử lý thì bụi sinh ra ở khâu này dễ khống chế hơn ở khâu đào mỏ lộ thiên.

Để giảm thiểu những hậu quả xấu này,

• công nhân phải đeo mảnh che tai chống tiếng động và mặt nạ chống bụi,
• những máy đập và những máy nghiền sàng phải có bộ lọc bụi,
• công xưởng có những cỗ máy này cũng phải có hệ thống thông gió trang bị bộ lọc bụi.

Tuy nhiên, dù có những thiết bị đó, những vùng lân cận vẫn ồn ào, bụi bậm và tỷ lệ công nhân bị suy thính và mắc bệnh silicosis vẫn cao hơn ở những ngành công nghiệp khác.

Những phương pháp phân loại khoáng vật

Hàm lượng quặng trong những viên bột có thể rất ít, tỷ dụ vàng trong cát sỏi, nhưng có thể lên tới 70/80 phần trăm với trung bình là non 40 phần trăm. Người ta sàng lọc những viên bột quặng bằng cách lợi dụng những khoáng vật có khả năng hút nước, tỷ trọng, tĩnh điện tính, từ tính và/hay khả năng bị hòa tan khác nhau.

Nước bám vào một viên bột làm cho tỷ trọng trung bình của viên bột đó thay đổi. Sau khi nghiền đất đá có quặng thành bột, đổ bột vào một thùng nước, khuấy hỗn hợp đó và để lắng một hồi thì những viên bột tách ly tùy theo tỷ trọng trung bình của chúng. Sau đó chỉ cần hút hỗn hợp nước và bột ở tầng có quặng. Nếu nước không tách ly những khoáng vật khác nhau một cách đủ rõ rệt thì có thể pha thêm vào nước một vài chất hóa học như oxalic acid, xanthate hay dithiophosphate. Những chất hóa học này có tác động thay đổi tỷ trọng của nước và tỷ số tẩm ướt (dampening index) của nước với diện tích những hạt khoáng vật.

Khi chạy một máy lắc, máy xoắn, hay máy ly tâm thì những viên bột khoáng vật tách ly tùy theo tỷ trọng của chúng. Khi đổ bột đất đá có quặng không dẫn điện vào một thùng có điện tích thì những viên khoáng vật khác nhau sẽ tách ly tùy tĩnh điện tính của chúng. Khi đổ bột đất đá có quặng trên một xylanh đang quay đã được từ hóa thì những khoáng vật có từ tính khác nhau sẽ tách ly tùy từ tính của chúng.

Tất cả những phương pháp phân loại khoáng vật kể trên đều dùng nhiều nước. Sau khi lọc những viên bột quặng vẫn còn ướt. Sau khâu tách ly, người ta sấy bột bằng cách thổi khí nóng để cho bột ráo. Quy trình sấy này thải ra nhiều khí có bụi có chứa chất hóa học và cũng tiêu thụ nhiều năng lượng. Với công nghệ hiện đại, người ta đốt nhiên liệu không hoàn nguyên và sinh ra dioxyd carbon, một khí có hiệu ứng nhà kính. Lượng khí này đáng kể nhưng ít hơn nhiều so với lượng khí rất lớn sinh ra từ những khí cụ đào mỏ, vận chuyển vật liệu và đập vỡ đất đá.

Dù không dùng phương pháp hòa tan khoáng vật, người ta cũng thường thêm vào nước ít nhiều chất hóa học tạo ra một dung dịch hóa học. Một số khoáng vật có thể hòa tan trong dung dịch đó và một số khác lắng xuống đáy thùng phản ứng. Sau khi lọc dung dịch để tuần hoàn, người ta đổ bùn trong một hồ nhân tạo hay một chỗ trũng chờ cho chất lỏng vẫn còn bám vào những vật liệu rắn bốc hơi. Sự có mặt của hồ chứa là một nguy cơ cho sức khỏe và môi trường  vì nước đọng trong ao tù là nơi sinh sản của những côn trùng. Chất lỏng với những chất hoá học độc hại trong hồ có thể chảy ra ngoài vòng kiềm chế của nhà máy, gây lụt và ô nhiễm hóa học những vùng lân cận nếu:

• hồ chứa không đủ lớn để chứa tất cả nước mưa lũ,
• đê đập hồ chứa bị vỡ vì đã không được thiết kế kỹ và được xây dựng kiên cố,
• lòng hồ chứa không được lát bằng một lớp không thấm bền vững để cho bùn thấm vào lòng đất.

Một khi ô nhiễm như vậy rồi thì đất sẽ trở nên vô sinh không còn cây cỏ nào mọc ở đó nữa và nếu có thảo vật mọc được thì cây cỏ bị nhiễm độc, sinh vật ăn cây cỏ đó cũng sẽ bị nhiễm và, theo chuỗi thực phẩm, con người cũng bị nhiễm lây.

Sau khi khu mỏ ngưng hoạt động những hóa chất và vật liệu nguy hiểm khác vẫn còn ở dưới lòng hồ thể hiện một đe dọa về y tế. Sau khi khô thì những vật liệu đó sẽ thành bụi và có thể bị gió thổi đi xa. Để chống lại rủi ro này, sau khi hồ cạn thì người ta phủ mặt hồ với một tấm vải nhựa và lấp ở trên một lớp đất đá.

Những phương pháp tinh chế sản phẩm

Một khoáng vật có thể tự nhiên ở trạng thái nguyên chất ròng như là carbon (kim cương), lưu huỳnh, vàng, đồng, platinium,… Sau khi tinh luyện, những khoáng vật đó có thể được dùng ngay làm nguyên liệu cho công nghiệp. Đại đa số khoáng vật khác ở trạng thái hỗn hợp các phân tử silicate, carbonate, sulfate, halide, oxyd, sulfid, phosphate hay hữu cơ. Những kim loại thường ở trạng thái oxyd và sulfid. Một số nhỏ ở trạng thái chlorid.

Tùy khoáng vật và tùy điều kiện kinh tế địa phương, người ta tinh chế sản phẩm theo một chuỗi quy trình xử lý hỏa luyện (pyrometallurgy), thuỷ luyện (hydrometallurgy) và điện luyện (electrometallurgy).

Nói chung về ô nhiễm môi trường thiên nhiên thì:

• phương pháp hỏa luyện sinh ra nhiều bụi trộn với sulfur dioxyd và carbon dioxyd, hai khí có hiệu ứng nhà kính,
• phương pháp thuỷ luyện ô nhiễm khí quyển ít hơn nhưng đặt vấn đề xử lý nước thải tương tự như ở khâu phân loại khoáng vật,
• phương pháp điện luyện tiêu thụ rất nhiều điện và quy tụ những phiền phức của hai phương pháp trên nhưng ít hơn so với khối lượng được xử lý.

Sau khi tinh chế cơ bản như kể ở trên thì có kim loại ở trạng thái bột, chất xốp hay tảng vẫn còn chứa nhiều chất bẩn. Để đạt những tiêu chuẩn về độ tinh chế theo đòi hỏi của công nghiệp người ta dùng nhiều phương pháp tinh chế vật lý và hóa học khác. Sau khi đạt được độ tinh chế đó, người ta cũng có thể trộn những kim loại khác nhau để có những hợp kim có đặc tính cơ học và hóa học theo đòi hỏi của công nghiệp. Sau những khâu xử lý cuối cùng đó thì công ty khoáng sản có thể đưa ra thị trường những thương phẩm trung gian dưới đủ mọi hình dáng: những cuộn dây, những tấm tôn, những tấm mỏng hay dày, những thanh dài và những thỏi.

Hạ tầng hậu cần và công nghiệp phụ trợ

Một dự án khai thác mỏ cần nhiều hạ tầng hậu cần và công nghiệp phụ trợ.

Chi phí vận tải trong dây chuyền khai thác mỏ, xử lý đất đá, phân loại quặng và tinh chế sản phẩm lớn so với giá trị của thương phẩm vì:

• nơi khai thác mỏ và nơi chế biến quặng hay khoáng sản cách xa nhau,
• quặng, khoáng vật, dù đã được phân loại, và sản phẩm, dù đã được tinh luyện, là những sản phẩm quy ra trọng lượng và khối lượng có giá trị thương mại rất thấp.

Để giảm thiểu chi phí vận tải, người ta cố gắng tìm cách xử lý đất đá ngay tại nơi khai thác mỏ, phân loại khoáng vật gần nơi khai thác mỏ và tinh chế sản phẩm ở ngay bên cạnh nhà máy phân loại khoáng vật. Tỷ dụ những tổ hợp gang thép đã được thành lập tại Lorraine, bên Pháp, hay Ruhrgebiet, bên Đức, những vùng khi xưa có những mỏ sắt và mỏ than. Cũng để giảm thiểu chi phí vận tải người ta ưu tiên dùng những phương tiện rẻ nhất khi phải xuất khẩu quặng hay khoáng vật: đường sắt từ khu mỏ đến hải cảng gần nhất rồi đường thuỷ đến nơi nhận. Tỷ dụ, ở Mauritania, người ta xây 650 km đường sắt để cho mỗi ngày một đoàn tầu gồm ba đầu tầu và 200 toa tầu chở được 24.000 tấn quặng sắt từ mỏ Kedia d'Idjil đến cảng Casado. Ở nước nhập khẩu, người ta tìm cách đặt những nhà máy chế biến ở bến cảng tiếp nhận những quặng hay khoáng vật. Vì thế mà người ta lập khu gang thép ở hải cảng Fos, đầm Etang de Berre, miền Nam nước Pháp, để chế biến thép từ quặng sắt chở từ Mauritania và Nam Mỹ đến. Cũng vì thế mà xung quanh Etang de Berre có tới ba nhà máy lọc dầu, một trạm cuối tiếp nhận khí tự nhiên từ cảng Skida, bên Algeria, một nhà máy nhiệt điện lớn và vô số nhà máy hoá chất tiêu thụ phụ phẩm của các nhà máy kia.

Hệ thống hậu cần này đơn giản:

• bên nước xuất khẩu thì có một đường sắt, một ống dầu hay một ống khi tự nhiên nối liền khu mỏ với một hải cảng,
• bên nước nhập khẩu cũng lại có một đường sắt, một ống dầu hay một ống khí tự nhiên nối liền hải cảng với khu công nghiệp chế biến,
• và ở giữa là một đội tầu chuyên môn chở hàng rời với những kho bãi và thùng chứa.

Nhưng vì trọng lượng và khối lượng phải vận chuyển lớn, hệ thống hậu cần này phải có công suất lớn hơn nhiều hệ thống hậu cần của những ngành sản xuất khác.

Như viết ở những phần trên, ngành khai thác mỏ cần đến hoá chất và nhiều năng lượng. Năng lượng trong ngành khai thác mỏ thường là điện và năng lượng hoá thạch. Vậy khi thiết kế một dự án khai thác mỏ thì phải tính thêm những cơ sở sản xuất những hoá chất và năng lượng đó. Tỷ dụ, trong chuỗi xử lý bauxite thành nhôm thì có một khâu cần đến hydroxyd natrium nên một nhà máy điện phân bauxite thành nhôm phải được kèm thêm một nhà máy hoá chất này.

Trong quy trình xử lý, hoá chất thường được tuần hoàn, tức là dùng lại. Nhưng nhu cầu về hoá chất vẫn còn lớn để thay thế những lượng bị thất lạc trong quy trình tuần hoàn hay trong những quy trình chế biến khác. Nếu không có nguồn hoá học tại chỗ thì phải nhập từ xa đến.

Năng lượng hoá thạch và hoá chất có thể mang từ xa đến những nhà máy xử lý khoáng sản. Nhưng điện thì phải sản xuất tại chỗ. Nếu không có điện với giá rẻ thì chỉ có cách là chở quặng đến một nơi khác có giá điện rẻ. Vào thập niên 1960, người ta xây một nhà máy luyện nhôm ở Mourenx, miền Tây Nam nước Pháp, để lợi dụng nguồn điện sản xuất từ một mỏ khí tự nhiên gần đó. Sau khi nguồn khí tự nhiên đó cạn nhà máy điện ngưng hoạt động. Người ta xây lại một nhà máy luyện nhôm lớn hơn tại Dunkerque, miền Bắc nước Pháp, và xây một nhà máy điện hạt nhân để cung cấp điện cho nhà máy luyện nhôm. Người ta xây hai nhà máy này ở bờ biển và xây thêm một hải cảng riêng để bớt phải vận chuyển bauxite được mang đến bằng tầu thuỷ.

Cung cấp những hoá chất và năng lượng đó sinh ra ô nhiễm. Hai nguồn ô nhiễm quan trọng này cộng với những nguồn ô nhiễm chúng tôi kế ở những phần trên làm cho ngành khai thác mỏ là ngành công nghiệp ô nhiễm nhiều nhất quy ra giá trị của sản phẩm cuối cùng.

Khai thác mỏ là ngành công nghiệp cần đến nhiều hạ tầng hậu cần với công suất cao và những nguồn năng lượng dồi dào, đặc biệt là điện. Đào mỏ xâm phạm nặng đến môi trường thiên nhiên. Lao động trong ngành khai thác mỏ nguy hiểm và có thể mắc nhiều bệnh trong đó bệnh silicosis là chính. Đời sống của dân xung quanh cũng bị ảnh hưởng bởi bụi, khói và tiếng động do công trường và những nhà máy sinh ra.

Các kỹ sư mọi ngành chuyên môn đều có nhiệm vụ chế tạo những sản phẩm kinh tế quốc dân cần đến mà cùng lúc vẫn phải bảo đảm an toàn lao động, an toàn vệ sinh y tế của người dân và toàn vẹn môi trường thiên nhiên. Nhưng, từ thời tiền sử khi nhân loại bắt đầu khai thác mỏ cho tới nay, an toàn, vệ sinh, y tế và môi trường thiên nhiên vẫn là những vấn đề lớn mà những người khai thác mỏ phải đương đầu.

Phần II: Kinh tế ngành khai thác mỏ

Trong phần trước chúng tôi đã trình bày những khía cạnh kỹ thuật, an toàn, vệ sinh, y tế và môi trường thiên nhiên của ngành mỏ. Những vấn đề đó ảnh hưởng đến kinh tế và chiến lược kinh doanh của ngành.

Trong phần này chúng tôi xin trình bày tình hình kinh tế ngành khai thác mỏ trên thế giới, đặc biệt ở những nước nghèo xuất khẩu khoáng sản và ở Việt Nam.

Kinh tế mỏ thế giới

Những đặc điểm của ngành khai thác mỏ

Đặc điểm quan trọng của ngành khai thác mỏ là giá vật phẩm biến đổi ở một phạm vi lớn. Tỷ dụ từ giữa năm 2008 đến cuối năm 2008, giá trung bình mỗi quý của nhôm niêm yết trên sàn LME (London Metal Exchange) mất một phần ba, giá đồng mất một nửa, giá chì và giá kền bị giảm hai phần ba,... (bảng 1) [5]. Ngày 16 tháng năm 2007 một tấn kền trị giá 54.200 USD và một năm rưỡi sau, ngày 24 tháng mười 2008, chỉ còn có 8.810 USD[6].

Đặc điểm thứ hai là, khi xưa, ngành khai thác mỏ cần nhiều nhân công. Xí nghiệp khai thác mỏ chỉ mua thể lực chứ không cần đến tri thức của người lao động. Bây giờ thì ngành này được cơ giới hóa. Xí nghiệp khai thác mỏ cần đến một số nhỏ nhân công mà họ đào tạo để vận hành và bảo trì những phương tiện khai đào, vận chuyển và xử lý đất đá.

Đặc điểm thứ ba là:

• Sau khi phân loại đất đá thì chỉ có một chủng loại sản phẩm gọi là quặng.
• Nhiều quặng chứa nhiều khoáng vật có giá trị kinh tế khác nhau đều có giá trị kinh tế. Gần như tất cả các quặng đó đều có sắt ở trạng thái sulfid. Sau khi phân loại quặng thì có thể có một, hai hay ba khoáng vật khác nhau. Tỷ dụ quặng kền thường cũng là quặng cobalt hay trong cùng một loại quặng có thể có bốn kim loại như là đồng, kẽm, chì và bạc.
• Sau khi được tinh chế thì mỗi khoáng vật sẽ được biến chế thành kim loại dưới nhiều chủng loại hợp kim và được đúc và cán thành nhiều dạng khác nhau: những thỏi lớn hay nhỏ, những tấm dày hay mỏng, những thanh có mặt cắt khác nhau, những chất đốt với đủ loại chỉ số octane và chất phụ gia.
• Từ mỗi dạng đó có thể sản xuất vô số sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng. Số những sản phẩm này chỉ có trí sáng tạo của con người hạn chế.

Trên phương diện kinh doanh có ba phương pháp để khắc phục khó khăn tiêu biểu của ngành khai thác mỏ:

• Vật giá niêm yết biến đổi mau và mạnh và nhu cầu đầu tư vào những phương tiện sản xuất tốn kém, ngành khai thác mỏ cần nhiều vốn cố định và vốn lưu hành.
• Càng đi sâu vào những khâu biến chế thì càng có nhiều chủng loại sản phẩm. Dó đó, kinh doanh càng gần sản phẩm cuối cùng bao nhiêu thì hoạt động và tình hình tài chính càng ổn định bấy nhiêu.
• Hoạt động ở nhiều nước khác nhau thì biến động chính trị ở một nước sẽ tương đối sinh ra ít hậu quả xấu hơn cho tập đoàn.

Những tập đoàn khai thác mỏ quốc tế

Vì những đặc điểm kể trên những xí nghiệp khai thác mỏ nhỏ hoặc đã phá sản hoặc đã sáp nhập với nhau để thành những tập đoàn khổng lồ. Những tập đoàn đó có xu hướng tích phân hóa theo chiều dọc (vertical integration) từ khâu khai thác mỏ đến khâu tinh chế quặng thành nguyên liệu cho các ngành kinh tế khác và trở nên những tập đoàn khoáng sản chứ không còn là những xí nghiệp chỉ khai thác mỏ nữa. Họ có chi nhánh hoạt động ở khắp các nước. Những cổ phiếu của họ được niêm yết ở tất cả những thị trường chứng khoán quan trọng trên thế giới. Vì thế người ta chỉ có thể xác định nước đặt trụ sở chứ không thể nói đến quốc tịch của một tập đoàn được.

Ba tập đoàn khoáng sản có vốn niêm yết lớn nhất thể giới là BHP Billiton, Rio Tinto và Anglo American.

BHP Billiton là tập đoàn khoáng sản và kim loại lớn nhất thế giới. Trụ sở đặt tại Melbourne, Australia. Năm 2001 tập đoàn được thành lập do sáp nhập công ty BHP (Broken Hill Proprietary, thành lập năm 1885) và công ty Billiton (thành lập năm 1860). Tập đoàn tác động trên thị trường sắt, kim cương, than, dầu khí, nhôm, đồng, kền và uranium.

Rio Tinto là kết quả của sự sáp nhập năm 1962 của công ty Rio Tinto (thành lập năm 1873) và công ty Consolidated Zinc Corporation (thành lập năm 1905). Trụ sở đặt tại hai nơi: một ở London, Anh Quốc, và một ở Melbourne, Australia. Tập đoàn tác động trên thị trường nhôm, đồng, kim cương, than, uranium, vàng, khoáng chất công nghiệp (borax, titan, muối, đá tan) và quặng sắt. Mấy năm gần đây, tập đoàn này đã mua lại nhiều công ty nhôm nên nợ quá nhiều. Để có thể trả nợ, hội đồng quản trị tập đoàn đã phải chấp nhận công ty nhôm Trung Quốc Chinalco góp 19,5 tỷ USD tiền mặt để tăng phần cổ đông từ 9% lên 18%. Khi chúng tôi đang viết những dòng này, hai công ty đang chờ cổ đông của hai bên chuẩn y thỏa thuận này.

Anglo American được thành lập năm 1917. Trụ sở đặt tại London, Anh Quốc. Tập đoàn tác động trên thị trường platin, kim cương, kim loại mầu, kim loại đen, than và những khoáng sản công nghiệp khác. Với những khó khăn kinh tế hiện nay, Anglo American dự định sa thải 19.000 nhân viên để giảm chi phí điều hành 2 tỷ USD mỗi năm.

Năm 2007, kết quả điều hành của ba tập đoàn này có thể coi trên bảng 2. Điều đáng chú ý là tỷ số lãi trên doanh số rất cao. Như vậy có nghĩa là phần để lại cho địa phương hay quốc gia chủ nhà không có là bao. Nhưng, với suy thoái kinh tế ở các nước công nghiệp, những lãi đó có nguy cơ biến thành lỗ trong những năm tới.

Tác động của Trung Quốc

Để thỏa mãn nhu cầu sản vật (commodities) và nhờ khối ngoại tệ thặng dư lớn, Trung Quốc đang sử dụng nhiều biện pháp nhằm kiểm soát những nguồn tài nguyên tự nhiên của thế giới.

Đối với những nước nghèo Trung Quốc phân phát Tài trợ Trực tiếp Chính thức (ODA, Official Direct Assistance) với điều kiện duy nhất là phải cắt đứt mọi liên hệ ngoại giao với Đài Loan. Trung Quốc xây hạ tầng cơ sở cho những nước đó để đổi lấy quyền gửi người Hoa sang khai thác mỏ và dầu khí mang về nước. Ngoài ra Trung Quốc không dòm ngó gì đến bản chất trong sạch và dân chủ của chính quyền các nước nhận trợ cấp[7].

Mô hình hợp tác quốc tế đó tương tự như là mô hình khai thác thuộc địa. Những khoáng sản và dầu khí được mang về chế biến tiếp ở Trung Quốc. Phần giá trị gia tăng do những nước được hưởng tài trợ không có là bao nhiêu so với phần của các xí nghiệp ở Trung Quốc. Nhờ nhập khẩu ồ ạt quặng bauxite và quặng sắt Trung Quốc đã trở thành nước xuất siêu về nhôm và kim loại đen[8]. Khi thấy làm ăn lỗ lã ở đất người, vài doanh nhân người Hoa ăn quỵt thuế và lương công nhân của nước chủ nhà chạy trốn về nước. Tỷ dụ gần đây dư luận quốc tế xôn xao chuyện bốn chục chủ nhân lò luyện đồng người Hoa bên Cộng hòa Dân chủ Congo (Congo Cựu Bỉ) bỗng dưng biến đi đâu mất mà không để lại địa chỉ liên lạc.

Đối với những nước giầu, Trung Quốc tìm cách có chân trong hội đồng quản trị những tập đoàn khoáng sản quốc tế. Phương pháp thứ nhất là họ vơ vét những cổ phiếu niêm yết trên các sàn giao dịch chứng khoán quốc tế. Phương pháp thứ hai là họ bỏ vốn vào những tập đoàn khoáng sản gặp khó khăn tài chính phải tìm thêm vốn mới. Từ một năm nay, ngoài chuyện Chinalco đầu tư 19,5 tỷ USD vào vốn của Rio Tinto đã kế trên, chúng tôi ghi nhận ít nhất những chuyện sau đây từ những phương tiện truyền thông chuyên môn về khai thác mỏ:

• China Minmetals muốn đầu tư 1,7 tỷ USD vào vốn của công ty kẽm Oz Minerals có trụ sở ở Australia,
• Hunan Valin Iron & Ore mua cổ phần trị giá 0,77 tỷ USD của tập đoàn Australia chuyên về xuất khẩu quặng sắt,
• China National Petroleum Corp. mua với giá 0,39 tỷ USD công ty Verenex Energy có trụ sở đặt tại Calgary, Canada,
• China Petroleum & Oil Corp. hùn với China Development Bank đầu tư 10 tỷ USD vào Petrobas, một công ty dầu quốc doanh Brazil, để đổi lấy quyền được mua của công ty này 160.000 thùng dầu mỗi ngày trong 20 năm,
• Chính quyền Bắc Kinh đồng ý cho Rosneft, một công ty dầu Nga, vay 15 tỷ USD và Transneft, công ty đặt đường ống tải dầu lớn nhất của Nga, vay 10 tỷ USD, để đổi lấy quyền được mua của các công ty này 300.000 thùng dầu mỗi ngày cũng trong 20 năm.

Nhiều nước bắt đầu nghi ngờ bản chất thân thiện của chính sách đầu tư và hợp tác kinh tế Trung Quốc. Chính phủ Australia và chính phủ Hoa kỳ đang tìm cách ngăn cản những công ty Trung Quốc tham gia vào vốn những tập đoàn có trụ sở đặt tại nước họ. Chính phủ Brazil cũng bắt đầu quan tâm đến việc này[9]. Cả tới ở Việt Nam, dự án khai thác mỏ bauxite ở Tây Nguyên chung với Trung Quốc đang đang gây tranh cãi trong giới gần gũi với chính quyền. Đại tướng Võ Nguyên Giáp đã phải lên tiếng[10].

Kinh tế khai thác mỏ những nước xuất khẩu khoáng sản

Quan trọng kinh tế mỏ ở những nước nghèo

Nhiều người tưởng rằng các nước giầu chiếm đoạt tài nguyên khoáng sản các nước nghèo để phát triển công nghiệp của họ. Điều đó không đúng mấy. Năm 2005 những nước giầu (chủ yếu những nước Bắc Mỹ) sản xuất 29% quặng sắt, 43% đồng, 28% vàng, 30% kền, 36% kẽm và 36% bauxite. Họ không cần đến khoáng sản của những nước nghèo để phát triển kinh tế của họ.

Về trữ lượng tài nguyên thì những nước giầu có khả năng tài chính và kỹ thuật để thăm dò địa chất lãnh thổ họ. Hàng năm, 80% vốn đầu tư thăm dò địa chất mỏ tập trung vào chỉ có bốn nước Canada, Hoa kỳ, Australia và Nam Phi, bốn nước giầu xuất khẩu khoáng sản. Vì thế, hai phần ba trữ lượng khoáng sản có giá trị thương mại nằm ở lãnh thổ những nước giầu. Hầu hết trữ lượng của các nước nghèo đã được phát hiện từ thời những nước đó là thuộc địa của những nước giầu. Khi họ giành được độc lập thì họ không có khả năng nhân lực, vật chất và tài chính để tìm kiếm thêm.

Những nước nghèo (thu nhập đầu người dưới 1.000 USD mỗi năm) chỉ đóng góp chừng một phần tư vào tổng lượng khoáng sản ngoài khoáng sản năng lượng của thế giới. Nhưng có một số nước nghèo chỉ có tài nguyên khoáng sản để xuất khẩu. Trên bảng 3, chúng tôi xin nêu một số thí dụ[11].

Sự tùy thuộc vào xuất khẩu khoáng sản đến độ đó không cho phép những nước nghèo kế hoạch hóa phát triển kinh tế dù ở ngắn hạn được. Để bảo đảm nguồn tài chính gần như là duy nhất đó, những nước đó phải có một chính thể chuyên chế ngăn cản mọi rối ren xã hội. Một chính thể chuyên chế sinh ra tham nhũng, giai cấp cầm quyền chiếm đoạt tài sản của dân và công lao của người lao động. Giai cấp này có thể thông đồng với những công ty khai thác mỏ siêu quốc gia để khai thác tài nguyên tự nhiên. Nước đã nghèo mỗi năm lại càng nghèo hơn.

Bệnh Hoà Lan

So với các nước nghèo khác, các nước nghèo sống chủ yếu nhờ tài nguyên khoáng sản[12]:

• có tỷ số nợ quốc tế trên sản lượng quốc nội cao hơn,
• khả năng đa dạng hóa xuất khẩu rất kém hơn,
• tăng trưởng sản xuất lương thực thấp hơn (từ 1970 đến 1976 tăng trưởng là 2,6% mỗi năm thay vì 3,4%),
• nhập khẩu lương thực nhiều hơn,
• tỷ số trẻ em được đi học thấp hơn.

Những nhận xét trên thể hiện của bệnh Hòa Lan. Theo Corden và Neary[13] khi thu nhập nhờ tài nguyên tự nhiên trở nên quan trọng thì vốn đầu tư sẽ ưu tiên đổ vào ngành khai thác tài nguyên đó làm cho các ngành kinh tế khác suy thoái vì thiếu vốn phát triển. Hiện tượng này được gọi là bệnh Hòa Lan (Dutch Disease). Hai tác giả này khám phá ra bệnh Hòa Lan khi nghiên cứu phát triển công nghiệp Hòa Lan sau khi nước này bắt đâu khai thác mỏ khí tự nhiên của nước họ: những nguồn tài chính ưu tiên chảy vào ngành khí tự nhiên vì lúc đó ngành này sinh lợi nhiều hơn là các ngành khác. Để tránh bệnh Hòa Lan, người ta rút lãi thặng dư của ngành khai thác tài nguyên tự nhiên để bỏ vào một quỹ phát triển những ngành kinh tế khác hay để dùng khi tài nguyên đó cạn hết. Một nước nghèo không có khả năng tích tụ vốn như thế nên mắc bệnh Hòa Lan và không thể ngóc đầu lên được nữa khi tài nguyên tự nhiên không còn nữa.

Tình trạng của những nước đó bi đát đến nỗi trong giới chuyên gia khai thác mỏ người ta thường nói "Tài nguyên khoáng sản là một tai họa cho các nước nghèo". Thí dụ thảm thương nhất là Cộng hoà Nauru.

Năm 1968, khi Australia trao độc lập thì tương lai đảo quốc này sáng lạn. Nauru có 13 770 dân sống trên một hòn đảo rộng 21,7 kilômét vuông. Thực ra đảo Nauru là một quả núi phosphat, một khoáng sản dùng làm phân bón cho nông nghiệp. Nhờ tài nguyên đó, năm được độc lập, thu nhập mỗi người Nauru lớn gấp ba lần thu nhập của người Hoa Kỳ, chỉ thua có người Koweit. Vào thời cao điểm, năm 1990, đảo xuất khẩu 1,7 triệu tấn phosphat. Nhưng kinh tế chỉ dựa vào nguồn tài nguyên duy nhất này. Dân và chính quyền đảo không khai triển ngành kinh tế nào khác, tiêu xài phung phí mà không nghĩ tới tương lai. Năm 2003 thì nguồn phosphat cạn hết. Để có ngoại tệ, chính phủ Nauru đã phải sai dân mót tận thu những tụ quặng còn lại và nhặt sỏi đá ở bờ biển làm hàng xuất khẩu, thiết lập ngoại giao với Đài Loan đổi lấy viện trợ, cho Australia thuê mặt bằng quản thúc những người nhập cư bất hợp pháp, bán sổ thông hành nhà nước, cho phép mở ngân hàng có mục đích rửa tiền bất lương,...

Nạn khoáng tặc

Một nước nghèo mà không có một nhà nước pháp quyền thì có thêm nạn khoáng tặc.

Nhận thấy chính quyền và các công ty ngoại quốc khai thác tài nguyên thì dân nghèo cũng tìm cách nhặt mót ở quy mô nhỏ. Ở Nigeria người ta đục ống dẫn dầu để ăn cắp nhiên liệu. Ở nhiều nước, những toán năm sáu đến một trăm người khai đào trái phép những mỏ nhỏ, ăn cắp quặng và bán lậu quặng sang những nước láng giềng. Vì làm ăn trên quy mô nhỏ, an toàn lao động không được bảo đảm, môi trường thiên nhiên không được tôn trọng. Ở Trung Quốc, tuần lễ nào cũng có một tai nạn mỏ. Ở lưu vực sông Amazon, đặc biệt ở Guyana, những sông bị nhiễm bởi thủy ngân do những khoáng thuế cho Nhà nước hợp pháp. Quen làm ăn ngoài vòng pháp luật, chúng tụ tập thành băng đảng, nhờ lính đánh thuê bảo vệ nguồn lợi tức cho chúng, gây rối ren và không chấp hành lệnh của Nhà nước hợp pháp. Những băng đảng đó có thể liên kết với nhau để trở thành những đoàn quân đánh mướn tư dưới sự chỉ huy của một sứ quân. Mọi người còn nhớ đến chiến tranh Biafra bên Nigeria hay biết đến những rối ren bên Cộng hòa Dân chủ Congo (nguyên Congo thuộc Bỉ) từ khi nước này độc lập. Năm 2006, ở Bolivia có trận ẩu đả giữa thợ mỏ tranh giành quyền khai thác một mỏ thiếc. Trận ẩu đả này gây ra 16 người chết và 60 người bị thương. Tổng thống Morales phải gửi 700 quân nhân đến dẹp yên[14].

Có khi có sứ quân khoáng tặc có khả năng đe dọa chính quyền trung ương như ở Tchad, Rwanda, Venezuela hay Bolivia. Trong lịch sử cận đại, nhân vật nổi tiếng nhất là Mobutu Sese Seko Kuku Ngbendu wa Za Banga. Mobutu khi xưa là một sứ quân Katanga, đã ám sát bộ trưởng Patrice Lumbumba và lật đổ Joseph Kasa Vubu, vị tổng thống đầu tiên của nước Congo độc lập. Mobutu nắm quyền chuyên chính và khai thác tài nguyên Congo làm sở hữu riêng từ 1965 đến 1997, năm hắn bị Laurent Désiré Kabila, một sứ quân khác, lật đổ.

Việt Nam cũng có nạn khoáng tặc. Theo báo chí trong nước, khoáng tặc lộng hành ở Quảng Ninh, Thanh Hóa, Ninh Thuận và Lâm Đồng[15]. Có khi chúng đương đầu bằng khí giới với lực lượng biên phòng[16]. Một Bí thư Tỉnh ủy và thân nhân của vị này bị đe dọa ám sát[17]. Trong sử sách nước ta, Khâm Định Việt Sử Thông Giám Cương Mục có ghi thời vua Lê Hiển Tông, chúa Trịnh Doanh, "người nhà Thanh" sang khai thác mỏ ở những tỉnh thượng du phía Bắc gây biến loạn. Quan quân triều đình điều 17 cơ đội đi dẹp nhưng đi nửa đường thì chạy về viện cớ là Trịnh Doanh băng hà[18]. Cho tới nay khoáng tặc ở Việt Nam chỉ là một phiền phức nhỏ có thể dẹp yên dễ dàng khi nào chúng ta thanh toán được nạn tham nhũng và thực thi nhà nước pháp quyền.

Kinh tế khai thác mỏ Việt Nam

Vấn đề quan trọng là vị trí ngành khai thác mỏ trong kinh tế xã hội. Trên phương diện này, mặc dù là một nước hãy còn nghèo, tình trạng nước ta không bi đát như những nước nghèo kể ở phần trên. Tài nguyên khoáng sản của chúng ta rất đa dạng. Theo Bộ Công thương, chúng ta gần 5.000 mỏ và điểm quặng với 60 loại khoáng sản khác nhau. Bảng 4 cho thấy, ngoài quặng sắt và bauxite, trữ lượng mỗi khoáng sản không có là bao nhiêu và những tài nguyên đó vẫn chưa được khai thác tương xứng với tiềm năng và sức mạnh của kinh tế Việt Nam.

Việt Nam có hai tập đoàn khoáng sản:

• Tập đoàn Dầu Khí Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) khai thác những mỏ dầu và mỏ khí tự nhiên,
• Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin), khai thác những mỏ khoáng sản khác.

Tất cả vốn của hai tập đoàn này hoàn toàn trong tay của Nhà nước. Tuy nhiên, những công ty con có thể liên doanh với các công ty tư nhân Việt Nam hay ngoại quốc. Cả hai tập đoàn đều có chức năng thăm dò tiềm năng trữ lượng và chế biến khoáng sản đến dạng sản phẩm tinh chế các ngành kinh tế khác có thể dùng làm nguyên liệu. Doanh số của cả hai đều chủ yếu ở trong ngành năng lượng. Do đó hai tập đoàn này cũng sản xuất điện làm phụ phẩm. Các ngành luyện kim, phân bón và hóa chất khác dự kiến sẽ trưởng thành mạnh trong vài năm tới với những dự án hàng tỷ USD đang khai triển hay đang nghiên cứu: những dự án gang thép Nghi Sơn (Thanh Hóa) và Vũng Áng (Khánh Hòa), dự án khai thác bauxite ở Tây Nguyên, nhà máy phân đạm Cà Mau,...

Ngoài việc tuân theo những quy định về kinh doanh, lao động và bảo vệ môi trường thiên nhiên, những công ty khoáng sản cũng phải tuân theo những văn bản pháp quy sau đây:

• Luật Khoáng sản (không có số) ngày 20 tháng 03 năm 1996 và Luật sửa đổi 46/2005/QH11, ngày 14 tháng 06 năm 2005, bổ sung một số điều của Luật Khoáng sản.
• Nghị định 160/2005/NĐ CP ngày 27 tháng 12 năm 2005 "Quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành Luật Khoáng sản và Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Khoáng sản".

Mới đây, ngày 22 tháng 01 năm 2009, chính phủ ban hành Nghị định số 07/2009/NĐ CP ngày "Sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 160/2005/NĐ CP". Khi đang viết những dòng này thì nghị định này chưa được đưa lên mạng Interrnet của Hệ thống Văn bản Quy phạm Pháp luật. Theo Ông Lê Ái Thụ, Trưởng phòng Pháp chế, Cục Địa chất khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường, thì nghị định định rõ hơn một số quy định thi hành Luật Khoáng sản nhằm tăng cường công tác quản lý nhà nước, bảo đảm khai thác hiệu quả, tiết kiệm nguồn tài nguyên khoáng sản của đất nước[21].

Vì phải đặt gấp nền móng cho một nhà nước pháp quyền, những văn bản pháp quy Việt Nam thường được bổ sung và sửa đổi liên tục. Luật Khoáng sản ban hành năm 1996 đã được sửa đổi năm 2005. Trước Nghị định 160/2005/NĐ CP (ban hành năm 2005) thì có Nghị định 76/2000/NĐ CP (ban hành năm 2000) và sau đó là Nghị định 76/2000/NĐ CP (ban hành đầu năm nay). Chúng tôi khuyên những doanh nhân nên theo dõi thường xuyên những biến đổi trên trạm Internet "Hệ thống Văn bản Quy phạm Pháp luật" của chính phủ[22].

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê thì từ mười năm nay công nghiệp Việt Nam tăng trưởng đều đặn 14,5 phần trăm mỗi năm với xu hướng tăng tốc (bảng 5). Nếu nhìn về chi tiết thì ngành khai thác mỏ tăng trưởng ít hơn và có xu hướng giảm tốc. Ngoài ra tỷ trọng ngành này trong toàn bộ các ngành công nghiệp chỉ chiếm có 6,5 phần trăm, đặc biệt ngành khai thác quặng kim loại cho tới nay chỉ chiếm một phần không đáng kể. Ngành này có xu hướng tăng tốc, nhưng nhịp tăng trưởng vẫn còn kém hơn tăng trưởng của tất cả các ngành công nghiệp khác[23].

Theo những số liệu nêu trên, cho tới nay công nghiệp đã tăng trưởng mạnh mặc dù ngành khai thác mỏ vẫn còn yếu. Dù dầu hỏa đã đem đến một nguồn tài chính đáng kể cho ngân sách nhà nước nhưng nói chung số liệu trên cho thấy công nghiệp Việt Nam không cần đến ngành này để tiếp tục phát triển. Quá lắm là chúng ta dựa vào tài nguyên tiềm tàng về quặng bauxite và quặng sắt để tăng tốc một chút nhịp phát triển kinh tế.

Tóm lại, nhìn về khía cạnh kinh tế ngành khai thác mỏ thì:

(a) ngành này đã bị các tập đoàn siêu quốc gia chi phối, đặc biệt những tập đoàn Trung Quốc vừa lớn vừa có khả năng tài chính và quyết tâm thống trị thị trường sản vật thế giới,

(b) những nước nghèo chọn xuất khẩu khoáng sản đã để cho những ngành kinh tế khác suy thoái, mắc bệnh Hòa Lan đến nỗi không còn khả năng nhóc đầu lên được nữa.

Việt Nam đang ở giai đoạn không còn là một nước nghèo mà vẫn chưa phải là một nước giầu, có một chút tài nguyên khoáng sản chưa được khai thác đúng tiềm năng mà kinh tế vẫn phát triển mạnh. Chọn khai triển ngành khai thác mỏ để tăng tốc phát triển kinh tế là một quyết định chiến lược có thể dẫn nước ta mau chóng lên hàng một cường quốc công nghiệp như Canada hay Australia nhưng cũng rất có thể vĩnh viễn biến nước ta thành một nước nhược tiểu. 

Phần III: Nghiên cứu khả thi một dự án đầu tư lớn

Trong phần I, chúng tôi đã trình bày những khía cạnh kỹ thuật và bảo vệ an toàn, vệ sinh, y tế và môi trường thiên nhiên của ngành mỏ. Trong phần II, chúng tôi đã trình bày tình hình kinh tế ngành khai thác trên thế giới.

Số những dự án đầu tư ở nước ta có thể tính tới là vô tận. Chúng ta không thể thực hiện ngay lập tức tất cả được và vấn đề đặt ra cho chúng ta là[24]:

• tại sao chúng ta lại thực hiện một dự án khai thác mỏ mà không thực hiện một dự án công nghiệp, nông nghiệp hay dịch vụ khác?
• tại sao chúng ta lại khai thác mỏ bauxite thay vì khai thác mỏ một loại quặng khác ?
• tại sao lại khai thác mỏ bauxite ở Tây Nguyên thay vì khai thác một mỏ bauxite ở nơi khác, nước khác?
• tại sao lại khai thác mỏ bauxite ở Tây Nguyên bây giờ mà không khai thác vào một thời điểm khác?
• tại sao lại khai thác mỏ bauxite ở Tây Nguyên với đối tác này mà không khai thác với một đói tác khác?
• tại sao …?

Để có thể trả lời những câu hỏi thuộc loại này chúng tôi sẽ trình bày phương pháp luận nghiên cứu khả thi chung cho mọi dự án, dù có phải là dự án khai thác mỏ hay không. Sau đó chúng tôi sẽ kết thúc với tình huống mỏ bauxite và công nghiệp nhôm để cho thấy phương pháp luận để tìm giải đáp cho những vấn đề công nghiệp của ngành nhôm cũng chung cho mọi ngành công nông nghiệp.

Nghiên cứu khả thi phía xí nghiệp đầu tư

Nghiên cứu khả thi một dự án khai thác mỏ gồm nghiên cứu thiết kế kỹ thuật và nghiên cứu lợi nhuận tài chính. Nghiên cứu kỹ thuật tùy ở tình huống cá biệt của dự án. Còn nghiên cứu lợi nhuận tài chính thì mỗi tập đoàn khoáng sản có một trình tự tiêu chuẩn nhưng những trình tự của tất cả các tập đoàn trên thế giới đều dựa trên lưu lượng tài chính. Lưu lượng tài chính là hiệu số của tổng tất cả những thu nhập trừ tổng tất cả những chi tiêu.

Nghiên cứu chi tiết một dự án lớn huy động nhiều chuyên gia trong một thời gian lâu, có khi tới hai ba năm, và rất tốn kém, khoảng 0,5 đến 2 phần trăm giá trị của dự án và một dự án thì tính bằng tỷ USD. Để tránh tiến hành vô ích, công trình nghiên cứu đó người ta chia công trình nghiên cứu khả thi một dự án khai thác mỏ làm ba giai đoạn: ước lượng tầm vóc của khu mỏ (preliminary studies hay là scoping studies), nghiên cứu khả thi sơ bộ (pre feasibility studies) và nghiên cứu khả thi chi tiết. Sau mỗi giai đoạn có quyết định nghiên cứu tiếp hay không (go no go decision).

Quyết định này chủ yếu tuỳ ở tỷ số lợi nhuận dự báo: ban giám đốc xí nghiệp sẽ tiếp tục nghiên cứu khai triển dự án nếu tỷ số lợi nhuận đủ cao so với những dự án khác. Thực ra thì ai cũng biết rằng những dự báo bao giờ cũng sai vì chỉ có thể tính được trong một độ chính xác (accuracy) nào đó. Nhưng, mặc dù chính xác đến đâu, quyết định nghiên cứu tiếp hay không và thực hiện dự án hay không đều do ban giám đốc xí nghiệp tin tưởng tỷ số lợi nhuận dự báo sẽ bền vững hay không.

Ước lượng tầm vóc là định giá ban đầu của nguồn khoáng vật và vốn đầu tư cần thiết. Mục đích là quyết định có nên thăm dò địa chất thêm để thiết lập một phương án khai thác hay không. Ước lượng này dựa trên những mỏ tương tự đang được khai thác trên thế giới. Tỷ số lợi nhuận (rate of return) không chính xác mấy, sai số khoảng chừng 40/50 phần trăm.

Nghiên cứu khả thi sơ bộ, còn gọi là nghiên cứu tiền khả thi, đi thêm vào chi tiết dựa trên nghiên cứu thiết kế những hạng mục lớn của dự án. Mục đích là có nên tiếp tục nghiên cứu chi tiết hơn hay không. Tỷ số lợi nhuận ở giai đoạn này chính xác khoảng 20/30 phần trăm.

Nghiên cứu khả thi chi tiết nghiên cứu phương án khai thác khu mỏ và tất cả những hạng mục của dự án nếu dự án được đưa vào thực hiện và dẫn tới quyết định thực hiện hay không thực hiên dự án. Tỷ số lợi nhuận chính xác tới 10/15 phần trăm. Một dự án khai thác mỏ thường kéo dài hàng chục năm, thậm chí hơn nửa thế kỷ. Khoảng cách thời gian này đủ dài để có thể điều chỉnh dự án khi có thông tin chính xác và chi tiết hơn hay khi điều kiện kinh tế thay đổi. Vậy độ chính xác này đủ để làm cơ sở quyết định thực hiện dự án hay không.

Phương pháp tính tỷ số lợi nhuận một dự án khai thác mỏ không khác gì phương pháp tính cho những dự án khác: từ lộ trình đầu tư và khai thác người ta dùng những phép tính toán học tài chính để suy ra lưu lượng tài chính (financial flow) theo thời gian, tích tụ lưu lượng tài chính theo thời gian (value of financial flows accumulated over time) và tỷ số lợi nhuận từ lưu lượng tài chính của mỗi giai đoạn dự án. Dùng tích tụ lưu lượng tài chính thì công việc tính toán bớt công phu và kết quả tính toán chính xác hơn một cách đáng kể.

Hàm số tích tụ lưu lượng tài chính theo thời gian, biểu diễn lộ trình đầu tư và khai thác. Hàm số này là một thành phần quan trọng của báo cáo nghiên cứu khả thi. Hàm số được biểu thị bằng một đường cong tương tự như đường cong ABCDE của hình 4. Trên hoạ đồ hình 4, hoành độ là thời gian, tung độ là tích tụ lưu lượng tài chính và đường cong ABCDE, biểu thị biến thiên của hàm số lộ trình. Trong bài này chúng tôi gọi tắt hàm số tích luỹ lưu lượng tài chính theo thời gian là hàm số lộ trình và đường biểu thị của hàm số đó là đường biểu thị lộ trình

 Hình 4.   Lộ trình đầu tư và khai thác

Đường cung AB thể hiện giai đoạn đầu tư. Những hạng mục đang được lắp đặt, mỏ chưa đạt công suất thiết kế, xí nghiệp chi nhiều hơn là thu. Ở điểm B, hoành độ TB, tung độ V, chi và thu cân bằng nhau. Tung độ V là vốn ban đầu của dự án. Giới chuyên gia gọi V là "vé vào cửa" của dự án vì phải có vốn tối thiểu V thì mới thực hiện được dự án.

Đường cung BC thể hiện giai đoạn hoàn vốn của dự án. Những hạng mục đã được lắp đặt hết hay gần hết, mỏ đã đạt hay bắt đầu đạt công suất thiết kế. Nhờ sản xuất đã khởi đầu, xí nghiệp chi ít hơn là thu. Điểm hoành độ C gọi là thời hạn hoàn vốn (pay back time), nghĩa là lúc chủ đầu tư đã thu lại hết những khoản tài chính chi ra để thực hiện dự án. Thời hạn vốn là một điểm rất quan trọng: khi cần so sánh sơ bộ những dự án với nhau, dự án nào có thời hạn hoàn vốn ngắn nhất là dự án hay nhất.

Đường cung CD thể hiện giai đoạn sinh lợi của dự án. Những hạng mục đã được lắp đặt hết hay gần hết. Xí nghiệp chỉ có chi phí vận hành. Đạo hàm của hàm số lộ trình giảm theo thời gian tới thời điểm TD. Lúc đó tích tụ lưu lượng tài chính đạt tối đa biểu thị bởi điểm D vì:

• lúc ban đầu xí nghiệp chi ít về bảo trì,
• sau đó chi phí bảo trì tăng vì những thiết bị trở nên cũ cần được xửa chữa hay thay thế, ngoài ra xí nghiệp phải phòng chống ô nhiễm môi trường thiên nhiên mỗi ngày mỗi nhiều hơn,
• rút cục, khi trữ lượng mỏ gần cạn, ngoài việc bảo trì và thay thế thiết bị và phòng chống ô nhiễm, xí nghiệp phải bắt đầu hoàn thổ để sửa soạn ngưng hoạt động.

Đường cung DE thể hiện giai đoạn cuối cùng của hoạt động khai thác mỏ khi trữ lượng khoáng sản bắt đầu cạn hay đã cạn. Thu hoạch của xí nghiệp kém hơn là chi phí hoàn thổ nên tích tụ lưu lượng tài chính giảm. Hoành độ T thể hiện thời điểm xí nghiệp trả lại mặt bằng đã được tái thiết. Tung độ L thể hiện tổng số lãi của xí nghiệp sinh ra từ hoạt động khai thác mỏ. Để đối phó tình trạng đó xí nghiệp khai thác mỏ thường lập sẵn một tài khoản tích tụ một phần của lề khai thác mỏ khi hãy còn ở giai đoạn lưu lượng tài chính tăng.

So với phương pháp tính tỷ số lợi nhuận từ những lưu lượng tài chính mỗi giai đoạn của dự án thì phương pháp tính từ tích tụ lưu lượng tài chính chỉ cần đến những trị số V, L, TB, C, TD và T nên san trơn những biến đổi ngắn hạn của giá khoáng sản niêm yết trên thị trường quốc tế và, suy ra, tỷ số lợi nhuận được tính một cách thực tế hơn và chính xác hơn.

Nghiên cứu khả thi phía nước chủ nhà

Mục đích của nước chủ nhà là chọn dự án tốt nhất trong số những dự án các xí nghiệp đầu tư trình. Một dự án tốt là một dự án thỏa mãn hai điều kiện: "tuân theo toàn bộ pháp quy nước chủ nhà" và "công minh hai bên đều có lợi". Đối với một quốc gia như Việt Nam muốn trở thành một cường quốc công nghệ tiên tiến thì có thêm điều kiện thứ ba là "đóng góp vào tiến bộ công nghệ nước chủ nhà".

Để xét một cách khách quan, nước chủ nhà cần có những trình tự viết sẵn về phương pháp nghiên cứu khả thi và bảng kiểm tra (check list) kê sẵn những điểm cần phải xét mà xí nghiệp đầu tư phải tuân theo. Để đảm bảo công trình nghiên cứu hồ sơ có chất lượng, những trình tự và danh sách này phải được viết trước khi nghiên cứu một dự án và phải được áp dụng chung cho tất cả các dự án xin đầu tư vào tất cả các ngành công nghiệp cũng như nông lâm nghiệp. Lãnh đạo bộ phận nghiên cứu khả thi phải quan tâm đến việc các cấp dưới áp dụng chung cho tất cả những dự án và thường xuyên kiểm tra điều này đã được tuân theo.

Tốt nhất là Bộ Công nghiệp và Bộ Kế hoạch và Đầu tư viết chung một Sổ tay Bảo đảm Chất lượng của công tác nghiên cứu hồ sơ xin đầu tư. Chúng tôi đề nghị Sổ tay viết theo tiêu chuẩn ISO 9001 và viết một Sổ tay cho những dự án phải trình lên chính phủ và một Sổ tay cho những dự án địa phương có thể xét được.

Tuân theo toàn bộ pháp quy của nước chủ nhà

Điều kiện "tuân theo toàn bộ pháp quy nước chủ nhà" là một điều hiển nhiên đối với một quốc gia có nhà nước pháp quyền. Công việc đầu tiên của ban nghiên cứu hồ sơ xin phép khai thác mỏ của nước chủ nhà, mà trong bài này chúng tôi gọi tắt là ban nghiên cứu, là kiểm tra xem tất cả những điều mô tả dự án có thích ứng với bộ pháp quy nhà nước không.

Phương pháp giản dị nhất là ban nghiên cứu đã có sẵn một bảng kiểm tra chung cho tất cả những dự án lớn. Bảng đó liệt kê tất cả những đòi hỏi ghi trong bộ pháp quy nhà nước và đã được thiết lập trước khi bắt đầu nghiên cứu hồ sơ cuả tất cả các xí nghiệp đầu tư. Đối với ngành mỏ ở Việt Nam bộ pháp quy nhà nước bao gồm luật kinh doanh, luật lao động, luật bảo vệ môi trường và luật khoáng sản cùng với các nghị định hướng dẫn thi hành.

Hồ sơ phải có trình tự kiểm tra thực hiện những cam kết vả quy định xử lý mọi tình huống xí nghiệp đầu tư không tôn trọng những cam kết sau khi xí nghiệp đầu tư được cấp phép đầu tư. Mọi thiếu sót hay không rõ phải được giải quyết thoả đáng. Khi nghiên cứu hồ sơ, tốt nhất là những người trách nhiệm phần này không gặp mặt đại diện xí nghiệp đầu tư và chỉ trao đổi với họ bằng công hàm. Tại các nước, vấn đề công chức rất nhạy cảm thì danh tính người này không được công bố và tất cả những nhân viên thuộc bộ phận này đều được chỉ định trên các văn kiện là "người phụ trách hồ sơ XYZ".

Để tiến hành phần nghiên cứu này ban nghiên cứu phải có những người am hiểu các phiên bản mới nhất về pháp quy và phương cách kinh doanh quốc tế.

Công minh hai bên đều có lợi

Một dự án không công minh hai bên đều có lợi sẽ không thể thực hiện được hay sẽ chấm dứt trước kỳ hạn nếu đã bắt đầu thực hiện. Nếu bên nước chủ nhà không nhượng bộ để xí nghiệp đầu tư có một dự án với tỷ số lợi nhuận đủ cao thì xí nghiệp đó sẽ chọn đầu tư vào một dự án khác ở một nước khác. Ngược lại, nước chủ nhà cũng có khả năng thương lượng với một đối tác khác vì không có lý do gì lại để cho một xí nghiệp chiếm phần lớn lợi nhuận của dự án.

Hàm số lộ trình là công cụ hữu hiệu để ban nghiên cứu xét xem dự án hội đủ hai điều kiện kể trên và xí nghiệp đầu tư có khai đúng thực tế hay không.

Để dùng công cụ này thì ban nghiên cứu cũng phải tự lập một hàm số lộ trình như chính mình là xí nghiệp đầu tư và dựa trên những cam kết đầu tư và khai thác của xí nghiệp đầu tư. Sau đó ban nghiên cứu so sánh hàm số lộ trình của ban nghiên cứu với hàm số của xí nghiệp đầu tư (hình 5).

 Hình 5.  So sánh lộ trình đầu tư và khai thác

Tỷ dụ hàm số lộ trình của ban nghiên cứu hồ sơ nước chủ nhà được biểu thị bởi đường biểu thị I của hình 5. Nếu trên họa đồ các đường biểu thị lộ trình của hai bên gần giống nhau thì ban nghiên cứu hồ sơ nước chủ nhà có thể tiếp tục nghiên cứu thêm. Nhưng nếu đường biểu thị của xí nghiệp đầu tư khác với đường biểu thị của ban nghiên cứu thì có thể có một trong hai tình huống biểu hiện bằng hai đường biểu thị II và III. Khác biệt biểu hiện một hồ sơ không thực tế. Chuẩn y một hồ sơ không thực tế sẽ dẫn tới một dự án ngưng trước thời hạn vì xí nghiệp đầu tư sẽ không thể hay không muốn thực hiện những gì đã cam kết trong hồ sơ.

Hai trường hợp có thể xảy ra: 

(a) Đường biểu thị II. So với đường biểu thị I của ban nghiên cứu, đường biểu thị của xí nghiệp đầu tư giống như đường biểu thị II và so với tính toán của ban nghiên cứu có ít nhất một số hiện tượng sau đây:

• vốn đầu tư V ít hơn,
• thời gian hoàn vốn C ngắn hơn,
• đạo hàm ở các đường cung BC và CD lớn hơn,
• không có đường cung DE hay đường cung đó nhỏ hơn,
• lãi thể hiện bởi tích tụ tài chính L lớn hơn,
• suy ra, tỷ số lợi nhuận của dự án cao hơn.

Rất có thể xí nghiệp đầu tư khai man so với hồ sơ trình ban nghiên cứu: thiết bị cũ, công nghệ lạc hậu và/hay không dự trù đủ chi phí bảo vệ an toàn vệ sinh, y tế và môi trường thiên nhiên và chi phí hoàn thổ theo pháp quy của nước chủ nhà.

(b) Đường biểu thị III. So với đường biểu thị I của ban nghiên cứu, đường biểu thị của xí nghiệp đầu tư giống như đường biểu thị III và so với tính toán của ban nghiên cứu có ít nhất một số hiện tượng sau đây:

• vốn đầu tư V nhiều hơn,
• thời gian hoàn vốn C lâu hơn,
• đạo hàm ở các đường cung BC và CD nhỏ hơn,
• đạo hàm của đường cung DE lớn hơn,
• lãi thể hiện bởi tích tụ tài chính L nhỏ hơn,
• suy ra, tỷ số lợi nhuận của dự án thấp hơn.

Xí nghiệp đầu tư có thể đã tô điểm một hồ sơ không thực tế bằng cách thổi phồng vốn đầu tư, thời gian hoàn vốn, chi phí bảo vệ an toàn vệ sinh, y tế và môi trường thiên nhiên và chi phí hoàn thổ. Mục đích là cho thấy đã "tuân theo toàn bộ pháp quy của nước chủ nhà" và có khi đã tự đặt những quy định khắt khe hơn quy định nước chủ nhà để được thiện cảm của ban nghiên cứu và/hay để có cớ xin thêm ưu đãi.

Để thực hiện phần nghiên cứu này ban nghiên cứu phải có những người am hiểu ngành thiết kế công nghiệp, luôn luôn trau dồi kiến thức về các ngành công nghiệp và có kỹ năng thương lượng với doanh nhân ngoại quốc.

Đóng góp vào tiến bộ công nghệ nước chủ nhà

Điều kiện "đóng góp vào tiến bộ công nghệ nước chủ nhà" rất quan trọng cho một nước đang nhôi lên muốn trở thành cường quốc công nghệ tiên tiến:

• xí nghiệp sẽ chuyển cho nước chủ nhà những bí quyết tay nghề (know how) nào và những bí quyết đó có thể dùng vào những ngành khác nào,
• xí nghiệp đầu tư sẽ tham gia vào đào tạo bao nhiêu tay nghề ở trình độ nào và những tay nghề đó có thể dùng vào những ngành khác nào.

Điểm thứ nhất có thể nói tắt là nước chủ nhà muốn được chuyển giao công nghệ tân tiến nhất, rẻ tiền nhất và bảo vệ hữu hiệu nhất an toàn vệ sinh, y tế và môi trường thiên nhiên. Như mọi vấn đề kỹ thuật, ba điều kiện mâu thuẫn với nhau. Mỗi bên đòi hỏi và nhượng bộ gì tuỳ ở cán cân thương lượng (bargaining power):

• nước chủ nhà cần gì, thiếu gì, có thể trả bao nhiêu và có bí quyết tay nghề nào để trao đổi,
• xí nghiệp đầu tư sẵn sàng nhượng bộ đến đâu so với những dự án tương tự có thể thực hiện ở nước khác.

Về điểm thứ hai thì mỗi chuyên gia về chiến lược công nghiệp có chỉ tiêu riêng do người đó sáng chế. Chúng tôi xin đề nghị dùng chỉ tiêu chỉ số HL (học lực) do chúng tôi lập:

HL=(6.TH+10.CS+12.PT+15.CN+17.CH)÷(NQ+N0+TH+CS+PT+CN+CH)

Trong đó:

NQ=số nhân viên không có quốc tịch nước chủ nhà, không kể bằng cấp và trinh độ học vấn

N0=số nhân viên không có bằng cấp

TH=số nhân viên có trình độ tiểu học

CS=số nhân viên có trình độ trung học cơ sở

PT=số nhân viên có trình độ trung học phổ thông (bằng tú tài)

CN=số nhân viên có trình độ cử nhân

CH=số nhân viên có trình độ thạc sĩ hay hơn

Những nhân số trong phương thức là số năm học tối thiểu để đạt trình độ học vấn tương ứng.

Nếu xí nghiệp chỉ dùng người ngoại quốc và những người không có bằng cấp thì chỉ số HL sẽ bằng số không vì không đóng góp gì cho tiến bộ công nghệ nước chủ nhà. Nếu xí nghiệp chỉ dùng người nước chủ nhà có trình độ thạc sĩ hay hơn nữa thì chỉ số HL sẽ đạt tối đa 17 điểm, số năm học tối thiểu để đạt trình độ thạc sĩ.

Công nghệ liên quan đến khoa học kỹ thuật, kinh tế, ngoại giao và quốc phòng. Những người thương lượng về chuyển giao công nghệ phải nắm vững chính sách Nhà Nước về bốn khía cạnh này. Trên nguyên tắc, người phụ trách chỉ có quyền thương lượng với xí nghiệp đầu tư một số giải pháp hai bên có thể chấp nhận được. Sau đó người trách nhiệm viết báo cáo trình bày những điểm thuận lợi và điểm bất lợi của mỗi giải pháp. Báo cáo được đệ lên chính phủ để xin quyết định.

Bauxite và công nghiệp nhôm

Những gì chúng tôi viết ở những phần trên về ngành khai thác mỏ nói chung đều có thể áp dụng cho ngành khai thác mỏ bauxite và công nghiệp nhôm.

Chế biến bauxite thành nhôm

Nguyên tử nhôm (Al) chiếm 8,1% vỏ quả đất, nhiều hạng ba trên địa cầu sau nguyên tử oxy (O) và silic (Si). Đất đá có quặng nhôm gọi là bauxite, sinh ra từ sự phân hoá đất đá khi khí hậu luân phiên khô và ẩm. Một tụ quặng bauxite đáng được khai thác chứa 40 đến 60% alumin, nghĩa là oxyd aluminium Al₂O₃. Những khoáng vật khác chứa trong quặng bauxite là oxyd sắt, oxyd silic và oxyd titan[25].

Nhôm tự nhiên trong quặng ở ba dạng khoáng vật:

• boehmite, mono hydrat alumin Al₂O₃(H₂O), ở các nước có khí hậu kiểu Địa Trung Hải như Pháp, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ,…
• gibbstite, tri hydrat alumin Al₂O₃(H₂O)₃, ở các nước nhiệt đới như Guinea, Nam Mỹ, Ấn Độ, Australia,...
• và diaspore, một dạng mono hydrat và tri hydrat, ở các nước vùng Caribbean.

Đa số những mỏ bauxite ở gần mặt đất và được khai thác lộ thiên. Sau khi được hiệu chỉnh trong suốt thế kỷ thứ XIX, công nghệ chế biến nhôm từ bauxite thành nhôm bây giờ đã ổn định (hình 6).

Hình 6   Quy trình chế biến nhôm từ bauxite

So với những phương pháp biến chế quặng thành kim loại khác, những khâu khai thác mỏ, xử lý đất đá và tinh luyện kim loại không có gì đặc biệt về kỹ thuật cũng như về bảo vệ an toàn vệ sinh, y tế và môi trường thiên nhiên.

Phân loại khoáng vật theo quy trình Bayer, tên người sáng chế quy trình này. Quy trình diễn biến như sau:

(a) hoà tan hydrat alumin của bauxite trong một dung dịch hydroxyd natri NaOH ở nhiệt độ 200/250 C để tạo ra aluminat natri NaAlO_2,

(b) lọc những dung dịch để loại bùn đỏ chứa những chất bẩn, chủ yếu gồm bởi những oxyd chứa trong quặng bauxite,

(c) chờ cho dung dịch nguội để cho aluminat natri trở lại dạng hydrat alumin và kết tủa,

(d) lọc một lần nữa để hoàn nguyên hydroxyd natri,

(e) nung hydrat alumin để có alumin Al₂O₃.

 Hình 7   Quy trình Bayer chế biến alumin từ bauxite

Phần lớn alumin, khoảng 90%, dùng để sản xuất nhôm. Nhưng vì alumin là một vật liệu rắn và chịu lửa nên cũng được dùng để sản xuất vật chịu lửa và chất mài. Một phần nhỏ dùng để sản xuất kem đánh răng và đèn huỳnh quang.

Oxyd sắt và oxyd silic là phế liệu của quy trình Bayer thải ra dưới dạng bùn nổi tiếng được gọi là bùn đỏ. Bùn đỏ đặt vấn đề môi trường vì hydrat natri vẫn còn bám vào những hạt oxyd sắt oxyd silic. Nếu không thì hai khoáng vật này chỉ đặt vấn đề thẩm mỹ rất ấn tượng. Người ta có thể sấy bùn cho khô để làm phụ gia béton cho ngành cầu đường. Nhưng phương pháp này tiêu thụ rất nhiều năng lượng tốn kém hơn là giá trị những chất phụ gia béton khác. Ngoài ra tiêu thụ năng lượng thì sinh ra bụi và khí có hiệu ứng nhà kính. Đâu vào đó và với trình độ công nghệ hiện nay, phương pháp loại bùn đỏ là bơm xuống một hố sâu dưới đáy biển hay đổ vào một hồ nhân tạo hay một chỗ trũng.

Người ta khử oxy của alumin bằng phương pháp điện phân Heroult Hall, tên hai người sáng chế ra phương pháp này. Alumin chảy lỏng ở nhiệt độ 2.200 C. Để giảm nhiệt độ chảy lỏng xuống còn 950/1.000 C người ta trộn alumin với cryolith Na₃AlF₆ và một phần fluorid nhôm AlF₃. Dưới điện thế 4 volt và 350.000 ampere, alumin được khử oxy và nhôm chảy lỏng được hút ra ngoài thùng điện phân và đúc thành thỏi thương phẩm (hình 8).

Hình 8   Thùng điện phân nhôm (dựa theo Wikipedia)

 Cryolith có nguyên tử fluor và những điện cực làm bằng carbon. Ở nhiệt độ cao trong lò điện phân hai vật này bốc hơi. Người ta dùng một mũ chụp thu hồi chúng và dùng lại. Nhưng cũng có một phần thoát ra khí quyển gây ô nhiễm môi trường thiên nhiên. Fluorit rất độc hại cho con người và những sinh vật khác. Carbon và khí oxy trong khí quyển biến thành oxyd carbon, một khí có hiệu ứng nhà kính.

Kinh tế ngành công nghiệp nhôm

Nhôm dùng riêng là một kim loại nhẹ, mềm và dễ gẫy. Nhưng hợp kim với những kim loại khác làm tăng đặc tính cơ học của nhôm:

• đồng làm tăng độ rắn nhưng làm giảm tính chống rỉ,
• magnésium, mangan hay hỗn hợp mangan silic làm tăng sức bền,
• silic làm giảm nhiệt độ nóng chảy và làm tăng tính lỏng.

Hợp kim nhôm kẽm là một vật liệu siêu bền. Ngoài ra nhôm dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt. Nhờ những đặc tính vật lý đó nhôm là kim loại thông dụng nhất sau sắt. Nhôm và hợp kim nhôm dùng để chế tạo động cơ, thiết bị vận tải, bao bì, khung nhà cửa, thiết bị gia dụng,… Những sợ cáp nhôm đang thay thế đồng làm dây tải điện. Nhôm tinh khiết ở độ 99,998% hay hơn nữa được dùng trong ngành điện tử thay thế mỏ hàn bằng bạc và để sản xuất đĩa CD và DVD.

Nhôm lại có một đặc tính quan trọng nữa là dễ hoàn nguyên. Trung bình 20% nhôm dùng trên thế giới là nhôm thứ sinh. Ở Âu Châu tỷ lệ nhôm thứ sinh dùng trong công nghiệp là 50% vào năm 1980 và bây giờ là hơn 70%. Sản xuất nhôm thứ sinh tiêu thụ có một phần mười năng lượng so với sản xuất nhôm sơ đẳng từ bauxite.

Để sản xuất một tấn alumin cần đến 3 tấn bauxite. Để bù thất thoát hydroxyd natri trong quy trình hoàn nguyên, phải có một nhà máy sản xuất vật liệu này từ muối. Để sản xuất một tấn nhôm cần đến hai tấn alumin, một nửa tấn carbon và 15.000 kWh điện. Vì nhu cầu điện rất lớn mà điện thì khó tải được đi xa, nếu nơi sản xuất alumin không có đủ điện thì phải xây thêm một nhà máy điện hay chở alumin đến những nơi có điện.

Với những thông số kỹ thuật nêu ở phần trên:

• hiển nhiên là phải sản xuất nhôm tại khu mỏ để giảm chi phí vận chuyển phế liệu,
• vì giá cước vận tải bây giời rất rẻ xu hướng là nếu nơi sản xuất alumin không có đủ điện thì chở alumin đến những nơi có nguồn điện dồi dào và rẻ,
• nếu phải sản xuất nhôm ở nơi khác thì ít ra cũng phải chế biến tại chỗ bauxite thành ra alumin và gửi alumin thay vì gửi bauxite.

Những điều này thể hiện trên bảng 6.  

Trong số mười nước sản xuất nhiều nhôm nhất thì có:

• ba nước dẫn đầu, Trung Quốc, Nga và Canada, đều nhập siêu về bauxite và alumin,
• bốn nước, Canada, Na Uy, Nam Phi và các Tiểu Vương Quốc Ả Rập Thống Nhất, không có bauxite (Hoa Kỳ không công bố sản lượng bauxite nhưng chúng tôi nghĩ nước này cũng có một chút),
• trừ Trung Quốc, tất cả những nước nêu trên đều là những nước công nghiệp, giầu và có nguồn điện rẻ,
• hai nước, Australia và Brazil, chế biến tại nước họ gần hết sản lượng bauxite thành alumin trước khi xuất khẩu alumin (hai nước này không phải là hai nước nghèo, nếu họ xuất khẩu alumin chỉ là tại vì họ ít dân nên thiếu nhân lực).

Trên phương diện kinh tế, sản lượng nhôm tăng trung bình 6% mỗi năm từ 2003 đến 2007. Trung Quốc là nước sản xuất nhiều nhôm nhất thế giới và sản lượng tăng gần 17% mỗi năm, gần ba lần tăng trưởng trung bình của thế giới. Nhiều người giảng nghĩa tăng trưởng này của Trung Quốc là nước này muốn trở thành một quốc gia công xưởng của thế giới nên cần đến nhiều nguyên liệu kim loại, trong số đó có nhôm (bảng 7). Nhưng điều khó hiểu là thay vì nhập khẩu alumin để giảm chi phí vận tải thì Trung Quốc lại nhập bauxite. Điều đáng lo ngại cho ngành công nghiệp nhôm thế giới là sản lượng alumin Trung Quốc tăng đến 23% mỗi năm và sản lượng bauxite thì chỉ tăng có 17%, chứng tỏ Trung Quốc tìm cách vơ vét tất cả bauxite chào bán trên thị trường quốc tế. Phải chăng đây là một chiến lược thống trị thị trường của mọi sản vật mà nhiều nước công nghiệp cáo buộc Trung Quốc?

 Một vấn đề có thể được giải đáp bằng nhiều cách lợi ích ngang nhau và giải đáp sẽ được chọn là giải đáp sinh ra ít bất tiện nhất. Một người chỉ có một giải pháp cho một vấn đề là một người đã tìm được một giải pháp lười không muốn nghiên cứu những giải pháp khác, hay là một người đã học được một giải pháp nhưng không có đủ kiến thức để nhận thấy những giải pháp khác.

Do đó, một quyết định là kết quả của sự so sánh giữa nhiều khả năng: quyết định đầu tư vào ngành này hay ngành khác, đầu tư vào dự án này hay dự án khác. Nếu không muốn thiên vị khi chọn thì phải có một phương pháp duy nhất để nghiên cứu mỗi đối tượng và phải so sánh những chỉ tiêu chung cho tất cả những đối tượng. Chỉ tiêu để quyết định đó là tỷ số lợi nhuận tiềm tàng.

Cũng như thế, những phương pháp khai thác mỏ bauxite, phân loại alumin và tinh chế tinh luyện nhôm chỉ khác những phương pháp khai thác mỏ quặng khác, khoáng vật khác và kim loại khác ở một vài chi tiết do phải làm cho những phương pháp đó thích ứng với cấu tạo hóa học vật lý của quặng.

Kết luận 

Mọi nghề đều có vinh quang và khó khăn của nó. Khó khăn của nghề kỹ sư mỏ là phải có tầm nhìn xa vượt hẳn đời nghề của mình, có khi còn vượt hẳn đời sống của cá nhân mình. Khó khăn nữa là không những phải lo cho xí nghiệp, mà còn phải lo cho người dân địa phương và môi trường thiên nhiên. Những khó khăn đó cũng là vinh quang của nghề kỹ sư mỏ vì nghề đó giữ vai trò định hướng tương lai kinh tế xã hội của một nước.

Trên phương diện khoa học kỹ thuật, ngành mỏ vẫn còn tiêu thụ nhiều năng lượng so với năng lượng liên kết của những phân tử cấu tạo đất đá và quặng. Đây là một đất vẫn còn trống với nhiều cơ hội để một kỹ sư có hoài bảo khám phá một đột phá công nghệ.

Xin nêu thí dụ công nghiệp nhôm. Lúc khởi đầu sản xuất nhôm cần đến rất nhiều năng lượng nên kim loại nhôm đắt và được coi là báu vật. Sau yến tiệc, Hoàng đế Pháp Napoleon III quen biếu quan khách bộ dao nĩa bằng nhôm họ đã dùng để ăn. Năm 1884, người ta dùng nhôm thay vì vàng để bọc ngói Tòa Tưởng Niệm Washington. Nhờ những những Karl Josef Bayer (1847 1904), Paul Louis Toussaint Héroult (1863 1914), Charles Martin Hall (1836 1914),… mà sản xuất nhôm tiêu thụ năng lượng ít hơn và ngày nay nhôm là một kim loại thông dụng rẻ tiền. Hãng Bayer thì ai cũng biết đến. Héroult đã thành lập hãng Pechiney một thời đã là số một thế giới về nhôm. Hall đã thành lập Alcoa, bây giời là số một thế giới về nhôm. Điều đáng chú ý là những vị này đã vào lịch sử công nghiệp khi còn là nghiên cứu sinh trẻ chưa tới 25 tuổi đời.

Đặng Đình Cung
Kỹ sư tư vấn

Chú thích

Đã đăng trên Thời Đại Mới