stringtranslate.com

Бастнесит

Минерал бастнезит (или бастнезит ) — один из семейства трех карбонатно - фторидных минералов, в которое входят бастнезит-( Ce ) с формулой (Ce, La)CO 3 F, бастнезит-( La ) с формулой (La , Ce)CO 3 F и бастнезит-( Y ) с формулой (Y, Ce)CO 3 F. Некоторые бастнезиты содержат OH - вместо F - и получают название гидроксилбастназита. Большая часть бастнезита представляет собой бастнезит-(Ce), а церий, безусловно, является наиболее распространенным из редкоземельных элементов в этом классе минералов. Бастнезит и фосфатный минерал монацит являются двумя крупнейшими источниками церия и других редкоземельных элементов .

Бастнесит был впервые описан шведским химиком Вильгельмом Хизингером в 1838 году. Он назван в честь шахты Бастнес недалеко от Риддархиттана , Вестманланд , Швеция . [3] Бастнесит также встречается в виде очень высококачественных экземпляров в горах Заги в Пакистане. Бастнезит встречается в щелочных гранитах и ​​сиенитах , а также в связанных с ними пегматитах . Он также встречается в карбонатитах и ​​связанных с ними фенитах и ​​других метасоматитах . [2] [5]

Состав

Кристалл бастнесита из района Маниту, округ Эль-Пасо, Колорадо, США (размер: 4,3×3,8×3,3 см)

В обобщенной формуле бастнезита присутствуют церий , лантан и иттрий , но официально минерал делится на три минерала на основе преобладающего редкоземельного элемента . [6] Существует бастнесит-(Ce) с более точной формулой (Ce, La)CO 3 F. Существует также бастнесит-(La) с формулой (La, Ce)CO 3 F. И, наконец, есть бастнезит-(Y) с формулой (Y, Ce)CO 3 F. С точки зрения физических свойств эти три элемента мало отличаются, и большая часть бастнезита представляет собой бастнезит-(Ce). Церий в большинстве природных бастнеситов обычно доминирует над остальными. Бастнезит и фосфатный минерал монацит являются двумя крупнейшими источниками церия, важного промышленного металла.

Кристаллическая структура бастнезита-(Ce). Цветовой код: карбон, C, серо-голубой; фтор, F, зеленый; церий, Ce, белый; кислород, О, красный.

Бастнезит тесно связан с минералом серии паризит . [7] Оба являются фторкарбонатами редкоземельных элементов , но формула паризита Ca(Ce, La, Nd) 2 (CO 3 ) 3 F 2 содержит кальций (и небольшое количество неодима ) и другое соотношение составляющих ионов. Паризит можно рассматривать как формульную единицу кальцита (CaCO 3 ), добавленную к двум формульным единицам бастнезита. Фактически, было показано, что они меняются взад и вперед в зависимости от добавления или потери CaCO 3 в естественной среде. [ нужна цитата ]

Бастнезит образует ряд с минералами гидроксилбастнезитом-(Ce) [(Ce,La)CO 3 (OH,F)] и гидроксилбастнезитом-(Nd). [8] Эти три элемента являются членами ряда замещения, который включает возможное замещение ионов фторида (F - ) ионами гидроксила (OH - ).

Имя

Кристалл бастнесита, гора Заги, федерально управляемая территория племен , Пакистан. Размер: 1,5×1,5×0,3 см.

Бастнесит получил свое название от своего типа местности — шахты Бастнес , Риддархиттан , Вестманланд , Швеция . [9] Руда из шахты Бастнес привела к открытию нескольких новых минералов и химических элементов шведскими учеными, такими как Йёнс Якоб Берцелиус , Вильгельм Хизингер и Карл Густав Мосандер . Среди них — химические элементы церий , описанный Хизингером в 1803 году, и лантан в 1839 году. Хизингер, который также был владельцем рудника Бастнес, решил назвать один из новых минералов бастнесит , когда он был впервые описан им в 1838 г. [10]

Вхождение

Хотя это редкий минерал и никогда не бывает в больших концентрациях, он является одним из наиболее распространенных редкоземельных карбонатов. Бастнезит был обнаружен в карстовых месторождениях бокситов в Венгрии , Греции и на Балканах . Также встречается в карбонатитах , редкой карбонатной магматической интрузивной породе, в комплексе Фен , Норвегия ; Баян Обо , Монголия ; Канганкунде, Малави ; Кызылкаорен, Турция , и редкоземельный рудник Маунтин-Пасс в Калифорнии , США. На Маунтин-Пассе бастнесит является ведущим рудным минералом. Некоторое количество бастнезита было обнаружено в необычных гранитах района Лангесундс-фьорда в Норвегии; Кольский полуостров , Россия ; Шахты Мон-Сен-Илер , [11] Онтарио , и месторождения Тор-Лейк , Северо-Западные территории , Канада . Сообщалось также о гидротермальных источниках.

Образование гидроксилбастназита (NdCO 3 OH) может происходить также за счет кристаллизации аморфного предшественника, содержащего редкоземельные элементы. С повышением температуры форма кристаллов NdCO 3 OH постепенно меняется на более сложную сферолитовую или дендритную морфологию. Было высказано предположение [12], что развитие этих кристаллических морфологий контролируется уровнем, при котором достигается пересыщение водного раствора при распаде аморфного предшественника. При более высокой температуре (например, 220°C) и после быстрого нагревания (например, <1 часа ) аморфный предшественник быстро разрушается, а быстрое пересыщение способствует росту сферолитов. При более низкой температуре (например, 165°C) и медленном нагревании (100 мин ) уровни пересыщения достигаются медленнее, чем требуется для роста сферолитов, и, таким образом, образуются более правильные треугольные пирамидальные формы.

История горного дела

В 1949 году огромное месторождение бастнезита, содержащее карбонатиты, было обнаружено в Маунтин-Пасс , округ Сан-Бернардино, Калифорния . Это открытие привлекло внимание геологов к существованию совершенно нового класса редкоземельных месторождений: редкоземельных металлов, содержащих карбонатит. Вскоре были признаны и другие примеры, особенно в Африке и Китае. Разработка этого месторождения началась в середине 1960-х годов после того, как оно было куплено компанией Molycorp (Molybdenum Corporation of America). В состав лантанидов руды входило 0,1% оксида европия, который был необходим промышленности цветного телевидения для получения красного люминофора и максимизации яркости изображения. Состав лантаноидов составлял около 49% церия, 33% лантана, 12% неодима и 5% празеодима с небольшим количеством самария и гадолиния или заметно больше лантана и меньше неодима и тяжелых веществ по сравнению с коммерческим монацитом. Содержание европия было как минимум вдвое больше, чем в типичном монаците. Бастнезит Маунтин-Пасс был основным источником лантаноидов в мире с 1960-х по 1980-е годы. После этого Китай стал все более важным поставщиком редкоземельных металлов. Китайские месторождения бастнесита включают несколько месторождений в провинции Сычуань , а также массивное месторождение Баян-Обо во Внутренней Монголии , которое было обнаружено в начале 20-го века, но эксплуатировалось лишь намного позже. Баян Обо в настоящее время (2008 г.) обеспечивает большую часть лантаноидов в мире. Бастнезит Баян Обо встречается в ассоциации с монацитом (плюс достаточно магнетита, чтобы поддерживать один из крупнейших сталелитейных заводов в Китае) и, в отличие от карбонатитовых бастнезитов, относительно близок к монациту по составу лантаноидов, за исключением большого содержания европия (0,2%). [ нужна цитата ]

Рудная технология

На Маунтин-Пассе бастнезитовую руду мелко измельчали ​​и подвергали флотации, чтобы отделить основную часть бастнезита от сопутствующих барита , кальцита и доломита . Товарные продукты включают все основные промежуточные продукты процесса обогащения руды: флотационный концентрат, промытый кислотой флотационный концентрат, прокаленный бастнезит, промытый кислотой, и, наконец, цериевый концентрат, который представлял собой нерастворимый остаток, оставшийся после выщелачивания прокаленного бастнезита соляной кислотой . . Растворившиеся в результате кислотной обработки лантаноиды подвергались экстракции растворителем для улавливания европия и очистки других отдельных компонентов руды. Еще один продукт включал смесь лантаноидов, обедненную большей частью церия и практически всем самарием и более тяжелыми лантанидами. Прокаливание бастнезита привело к удалению содержания углекислого газа, в результате чего остался оксид-фторид, в котором содержание церия окислилось до менее основного четырехвалентного состояния. Однако высокая температура прокаливания давала менее реакционноспособный оксид, а использование соляной кислоты, которая может вызвать восстановление четырехвалентного церия, привело к неполному разделению церия и трехвалентных лантаноидов. Напротив, в Китае обработка бастнезита после концентрирования начинается с нагревания серной кислотой . [ нужна цитата ]

Добыча редкоземельных металлов

Технологическая схема пирометаллургического извлечения редкоземельных металлов из бастназитовой руды

Бастнезитовая руда обычно используется для производства редкоземельных металлов. Следующие этапы и технологическая схема подробно описывают процесс извлечения редкоземельных металлов из руды. [13] [14]

  1. После добычи в этом процессе обычно используется бастназитовая руда, содержащая в среднем 7% РЗЭ (оксидов редкоземельных элементов).
  2. Руда подвергается измельчению с помощью стержневых, шаровых или автогенных мельниц.
  3. Для кондиционирования измельченной руды постоянно используется пар вместе с фторсиликатной содой и обычно Tail Oil C-30. Это делается для покрытия различных типов редкоземельных металлов флокулянтами, собирателями или модификаторами для облегчения разделения на следующем этапе.
  4. Флотация с использованием предыдущих химикатов для отделения пустой породы от редкоземельных металлов.
  5. Сконцентрируйте редкоземельные металлы и отфильтруйте крупные частицы.
  6. Удалите лишнюю воду, нагрев до ~100 °C.
  7. Добавьте HCl в раствор, чтобы снизить pH до < 5. Это позволяет некоторым РЗМ (редкоземельным металлам) стать растворимыми (например, Ce).
  8. Окислительный обжиг дополнительно концентрирует раствор примерно до 85% REO. Это делается при температуре ~100 °С и при необходимости выше.
  9. Позволяет раствору концентрироваться дальше и снова отфильтровывает крупные частицы.
  10. Восстановители (в зависимости от площади) обычно используются для удаления Ce в виде карбоната Ce или CeO 2 .
  11. Добавляются растворители (тип и концентрация растворителя зависят от площади, доступности и стоимости), чтобы помочь отделить Eu, Sm и Gd от La, Nd и Pr.
  12. Восстановители (в зависимости от площади) используются для окисления Eu, Sm и Gd.
  13. Eu выпадает в осадок и кальцинируется.
  14. Gd осаждается в виде оксида.
  15. Sm осаждается в виде оксида.
  16. Растворитель возвращают на этап 11. Добавляют дополнительное количество растворителя в зависимости от концентрации и чистоты.
  17. La отделена от Nd, Pr и SX.
  18. Nd и Pr разделились. SX идет на восстановление и переработку.
  19. Один из способов собрать La — добавить HNO 3 , создав La(NO 3 ) 3 . HNO 3 обычно добавляется с очень высокой молярностью (1–5 М), в зависимости от концентрации и количества La.
  20. Другой метод — добавить HCl к La, получив LaCl 3 . HCl добавляют в концентрации от 1 до 5 М в зависимости от концентрации La.
  21. Растворитель от разделения La, Nd и Pr возвращается на стадию 11.
  22. Nd осаждается в виде оксидного продукта.
  23. Pr осаждается в виде оксидного продукта.

Рекомендации

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Bastnäsite .
  1. ^ Уорр, LN (2021). «Утвержденные IMA – CNMNC минеральные символы». Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021МинМ...85..291Вт. дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ аб Bastnäsite. Справочник по минералогии.
  3. ^ аб Бастнасит-(Ce). Вебминерал.
  4. ^ Бастназит. Миндат. Проверено 14 октября 2011 г.
  5. ↑ Bastnasite. Архивировано 13 ноября 2007 года в Wayback Machine . Минеральные галереи. Проверено 14 октября 2011 г.
  6. ^ Битти, Ричард; 2007 г.; Th℮ Лантаниды; Опубликовано Маршаллом Кавендишем.
  7. ^ Гупта, CK (2004) Добывающая металлургия редкоземельных элементов, CRC Press ISBN 0-415-33340-7 . 
  8. ^ Роберт Э. Кребс (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочник. Издательская группа Гринвуд. ISBN 978-0-313-33438-2. Проверено 14 октября 2011 г.
  9. ^ Адриан П. Джонс; Фрэнсис Уолл; К. Терри Уильямс (1996). Редкоземельные минералы: химия, происхождение и месторождения руд. Спрингер. ISBN 978-0-412-61030-1. Проверено 14 октября 2011 г.
  10. ^ Сальстрем, Фредрик; Йонссон, Эрик; Хёгдал, Карин; Тролль, Валентин Р.; Харрис, Крис; Джолис, Эстер М.; Вайс, Франц (23 октября 2019 г.). «Взаимодействие между высокотемпературными магматическими флюидами и известняком объясняет месторождения РЗЭ типа Бастнес в центральной Швеции». Научные отчеты . 9 (1): 15203. Бибкод : 2019NatSR...915203S. дои : 10.1038/s41598-019-49321-8 . ISSN  2045-2322. ПМК 6811582 . ПМИД  31645579. 
  11. ^ Путеводитель по экскурсиям mcgill.ca
  12. ^ Валлина, Б., Родригес-Бланко, Дж. Д., Бланко, Дж. А. и Беннинг, Л. Г. (2014) Влияние нагрева на морфологию кристаллического гидроксикарбоната неодима, NdCO 3 OH. Минералогический журнал, 78, 1391–1397. DOI: 10.1180/minmag.2014.078.6.05.
  13. ^ Лонг, Кейт Р., Брэдли С. Ван Гозен, Нора К. Фоули и Дэниел Кордье. «Отчет о научных исследованиях 2010-5220». Основные месторождения редкоземельных элементов в Соединенных Штатах – краткий обзор внутренних месторождений и глобальная перспектива. Геологическая служба США, 2010. Интернет. 03 марта 2014 г.
  14. ^ Макиллри, Родерик. «Проект Кванефьельд – крупный технический прорыв». Объявления ASX . Greenland Minerals and Energy LTD, 23 февраля 2012 г. Интернет. 03 марта 2014 г.

Библиография