Bastnäsite - Bastnäsite

Bastnäsite, бастнезит
Bastnaesit Burundi.jpg
Bastnäsite из Бурунди
Общее
КатегорияКарбонатный минерал
Формула
(повторяющийся блок)		(La, Ce, Y) CO3F
Классификация Струнца5.BD.20a
Кристаллическая системаШестиугольный
Кристалл классДитригональный дипирамидальный (6м2)
Символ HM: (6 м2)
Космическая группап62c
Ячейкаа = 7.118(1) Å,
c = 9,762 (1) Å; Z = 6
(бастнэзит- (Ce))
Идентификация
ЦветМедово-желтый, красновато-коричневый
Хрустальная привычкаКристаллы от пластинчатых до изометрично-полосатых, глубокие бороздки могут напоминать стопку тонких пластин, ориентированные наросты, также зернистые, массивные
TwinningЗакон Дофина, Закон Бразилии и Закон Японии
РасщеплениеОт несовершенного до нечеткого на {1010}, прощание {0001}
ПереломНеравномерный
УпорствоХрупкий
Шкала Мооса твердость4–5
БлескСтекловидный, жирный, перламутровый на прикорневых проборах
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес4.95–5.0
Оптические свойстваОдноосный (+)
Показатель преломленияпω = 1.717–1.722
пε = 1.818–1.823
Двулучепреломлениеδ = 0,101 макс.
ПлеохроизмСлабый, E> O, от бесцветного до бледно-желтого
Другие характеристикиСильно пьезоэлектрический; темно-красная катодолюминесценция, Radioactive.svg Радиоактивный если уран и / или торий богат
Рекомендации[1][2][3]

Минерал бастнезит (или же бастнезит) - один из трех карбонат -фторид минералы, в том числе бастнезит- (Ce ) с формулой (Ce, La) CO3F, bastnäsite- (Ла ) с формулой (La, Ce) CO3F, и бастнэзит- (Y ) с формулой (Y, Ce) CO3F. Некоторые бастнезиты содержат OH− вместо выключения− и получают название гидроксилбастназит. Большинство бастнэзитов - бастнэзит- (Ce), и церий на сегодняшний день является наиболее распространенным из редкоземельных элементов этого класса минералов. Bastnäsite и фосфатный минерал монацит два крупнейших источника церия и других редкоземельные элементы.

Бастнезит был впервые описан шведским химиком Вильгельм Хизингер в 1838 году. Он назван в честь Bastnäs мой рядом Риддархиттан, Вестманланд, Швеция.[2]Бастнезит также встречается в виде очень высококачественных образцов в горах Заги, Пакистан. гранит и сиенит и в связанных пегматиты. Это также происходит в карбонатиты и в связанных фениты и другие метасоматиты.[1][4]

Сочинение

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

Bastnäsite имеет церий, лантан и иттрий в своей обобщенной формуле, но официально минерал делится на три минерала на основе преобладающих редкоземельный элемент.[5] Существует бастнезит- (Ce) с более точной формулой (Ce, La) CO.3F. Существует также бастнэзит- (La) с формулой (La, Ce) CO.3F. И, наконец, есть бастнэзит- (Y) с формулой (Y, Ce) CO3F. По физическим свойствам разница между ними небольшая, и большая часть бастнезита - это бастнезит (Ce). Церий в большинстве природных бастнезитов обычно преобладает над другими. Bastnäsite и фосфат минеральная 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 минеральной серией парижанин.[6] Оба являются редкоземельными фторкарбонаты, но паризитовая формула Ca (Ce, La, Nd)2(CO3)3F2 содержит кальций (и небольшое количество неодим ) и другое соотношение составляющих ионов. Паризит можно рассматривать как формульную единицу кальцит (CaCO3) добавлен к двум формульным единицам бастнэзита. Фактически было показано, что эти два фактора изменяются взад и вперед с добавлением или потерей CaCO.3 в естественной среде.[нужна цитата ]

Бастнезит образует ряд с минералами гидроксилбастнезит- (Ce) [(Ce, La) CO3(OH, F)] и гидроксилбастнезит- (Nd).[7] Эти трое являются членами серии замен, которая включает в себя возможную замену фторид (F−) ионы с гидроксил (ОЙ−) ионы.

имя

Кристалл бастнезита, гора Заги, Территории племен под федеральным управлением, Пакистан. Размер: 1,5 × 1,5 × 0,3 см.

Bastnäsite получил свое название от тип местности, то Bastnäs Мой, Риддархиттан, Вестманланд, Швеция.[8] Руда из рудника Бастнас привела к открытию нескольких новых минералов и химические элементы шведскими учеными, такими как Йенс Якоб Берцелиус, Вильгельм Хизингер и Карл Густав Мосандер. Среди них химические элементы церий, описанный Хизингером в 1803 г., и лантан в 1839 г. Хисингер, который также был владельцем рудника Бастнес, решил назвать один из новых минералов bastnäsit когда он впервые был описан им в 1838 году.[9]

Вхождение

Хотя это редкий минерал и никогда не бывает больших концентраций, он является одним из наиболее распространенных карбонатов редкоземельных элементов. Бастнезит был найден в карстовых боксит депозиты в Венгрия, Греция и Балканы область, край. Также найдено в карбонатиты, редкая карбонатная магматическая интрузивная порода, на Фен комплекс, Норвегия; Баян Обо, Монголия; Канганкунде, Малави; Кизилкаорен, индюк и Редкоземельный рудник Mountain Pass в Калифорния, НАС. На горном перевале бастнезит является ведущим рудным минералом. Некоторое количество бастнезита было найдено в необычных граниты области Лангесундсфьорд, Норвегия; Кольский полуостров, Россия; Mont Saint-Hilaire шахты Онтарио, и Тор Лейк депозиты, Северо-западные территории, Канада. Гидротермальный источников также не сообщалось.

Образование гидроксилбастнасита (NdCO3ОН) также может происходить посредством кристаллизации аморфного предшественника, содержащего редкоземельные элементы. С повышением температуры привычка NdCO3Кристаллы ОН постепенно изменяются на более сложные сферолитические или дендритные морфологии. Было высказано предположение о развитии этих морфологий кристаллов.[10] должно контролироваться уровнем, при котором достигается пересыщение в водном растворе во время разложения аморфного предшественника. При более высокой температуре (например, 220 ° C) и после быстрого нагрева (например, <1 час ) аморфный предшественник быстро разрушается, и быстрое пересыщение способствует росту сферолитов. При более низкой температуре (например, 165 ° C) и медленном нагреве (100 мин ) к уровням пересыщения приближаются медленнее, чем требуется для роста сферолитов, и, таким образом, образуются более правильные треугольные пирамидальные формы.

История горного дела

В 1949 г. было открыто огромное месторождение бастнезита, содержащее карбонатиты, на Горный переход, горный перевал, Округ Сан-Бернардино, Калифорния. Это открытие предупредило геологов о существовании целого нового класса месторождений редкоземельных элементов: редкоземельных элементов, содержащих карбонатит. Вскоре были обнаружены и другие примеры, особенно в Африке и Китае. Эксплуатация месторождения началась в середине 60-х годов прошлого века после того, как его выкупила компания. Моликорп (Молибденовая корпорация Америки). В состав лантаноидов руды входило 0,1% оксида европия, который был крайне необходим растущей индустрии цветного телевидения для получения красного люминофора и увеличения яркости изображения. В состав лантаноидов входило около 49% церия, 33% лантана, 12% неодима и 5% празеодима, с небольшим количеством самария и гадолиния или значительно больше лантана и меньше неодима и тяжелых компонентов по сравнению с коммерческим монацитом. Однако содержание европия было как минимум вдвое больше, чем в типичном монаците. Бастнезит горного перевала был основным источником лантаноидов в мире с 1960-х по 1980-е годы. После этого Китай становился все более важным поставщиком редкоземельных элементов в мире. Китайские месторождения бастнезита включают несколько Провинция Сычуань, а массивное месторождение на Баян Обо, Внутренняя Монголия, которые были обнаружены в начале 20-го века, но эксплуатировались гораздо позже. Баян Обо в настоящее время (2008 г.) обеспечивает большинство 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 ближе к составам лантаноидов монацита, за исключением его щедрого 0,2% содержания европия.[нужна цитата ]

Рудная технология

На горном перевале бастнезитовая руда была тонко измельчена и подвергнута флотации для отделения основной массы бастнезита от сопутствующих барит, кальцит, и доломит. Товарная продукция включает в себя все основные промежуточные продукты процесса обогащения руды: флотационный концентрат, промытый кислотой флотационный концентрат, кальцинированный промытый кислотой бастнезит и, наконец, цериевый концентрат, представляющий собой нерастворимый остаток, оставшийся после выщелачивания кальцинированного бастнезита с помощью соляная кислота. Лантаноиды, растворенные в результате кислотной обработки, подвергались воздействию экстракция растворителем, чтобы захватить европий, и очистить другие отдельные компоненты руды. Еще один продукт включал смесь лантанидов, обедненную большей частью церия, и по существу всем самарием и более тяжелыми лантаноидами. Прокаливание бастнезита привело к снижению содержания углекислого газа, оставив оксид-фторид, в котором содержание церия окислилось до менее основного четырехвалентного состояния. Однако высокая температура прокаливания дала 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 нагрева с серная кислота.[нужна цитата ]

Извлечение редкоземельных металлов

Технологическая схема пирометаллургического извлечения редкоземельных металлов из бастнаситовой руды

Бастнезитовая руда обычно используется для производства редкоземельных металлов. Следующие шаги и технологическая схема подробно описывают процесс извлечения редкоземельных металлов из руды.[11][12]

  1. После извлечения в этом процессе обычно используется бастнаситовая руда, в среднем с 7% REO (оксиды редкоземельных элементов).
  2. Руда проходит измельчение с помощью стержневых мельниц, шаровых мельниц или автогенных мельниц.
  3. Пар постоянно используется для кондиционирования измельченной руды вместе с фторсиликатом кальцинированной соды и, как правило, Tail Oil C-30. Это делается для покрытия различных типов редкоземельных металлов флокулянтом, коллекторами 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 излишки воды, нагревая до ~ 100 ° C.
  7. Добавьте в раствор HCl, чтобы снизить pH до <5. Это позволяет некоторым REM (редкоземельным металлам) стать растворимыми (например, Ce).
  8. Окислительная обжарка дополнительно концентрирует раствор примерно до 85% REO. При необходимости это делается при температуре ~ 100 ° C и выше.
  9. Позволяет раствору концентрироваться дальше и снова фильтровать крупные частицы.
  10. Восстановители (в зависимости от площади) используются для удаления Ce в виде карбоната Ce или CeO.2, как правило.
  11. Добавляются растворители (тип и концентрация растворителя в зависимости 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 осаждается и кальцинируется.
  14. Gd осаждается в виде оксида.
  15. Sm осаждается в виде оксида.
  16. Растворитель возвращается на стадию 11. Дополнительный растворитель добавляется в зависимости от концентрации и чистоты.
  17. La отделился от Nd, Pr и SX.
  18. Nd и Pr разделены. SX отправляется на восстановление и переработку.
  19. Один из способов собрать La - добавить HNO.3, создавая La (NO3)3. HNO3 обычно добавляют с очень высокой молярностью (1–5 M), в зависимости от концентрации и количества La.
  20. Другой метод - добавить HCl к La, создавая LaCl3. HCl добавляют в количестве от 1 М до 5 М в зависимости от концентрации La.
  21. Растворитель после отделения La, Nd и Pr возвращается на стадию 11.
  22. Nd осаждается в виде оксида.
  23. Pr осаждается в виде оксидного продукта.

Рекомендации

  1. ^ а б Bastnäsite. Справочник по минералогии.
  2. ^ а б Бастнасит- (Ce). Webmineral.
  3. ^ Бастнасит. Миндат. Проверено 14 октября 2011.
  4. ^ Бастнасит В архиве 13 ноября 2007 г. Wayback Machine. Минеральные галереи. Проверено 14 октября 2011.
  5. ^ Битти, Ричард; 2007; Th℮ Lanthanides; Издано Маршаллом Кавендишем.
  6. ^ Гупта, К. К. (2004) Добывающая металлургия редких земель, CRC Press ISBN  0-415-33340-7.
  7. ^ Роберт Э. Кребс (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочное руководство. Издательская группа "Гринвуд". ISBN  978-0-313-33438-2. Получено 14 октября 2011.
  8. ^ Адриан П. Джонс; Фрэнсис Уолл; К. Терри Уильямс (1996). Редкоземельные минералы: химический состав, происхождение и месторождения руд. Springer. ISBN  978-0-412-61030-1. Получено 14 октября 2011.
  9. ^ Зальстрём, Фредрик; Йонссон, Эрик; Хегдал, Карин; Тролль, Валентин Р .; Харрис, Крис; Jolis, Ester M .; Вайс, Франц (23.10.2019). «Взаимодействие между высокотемпературными магматическими флюидами и известняком объясняет залежи РЗЭ типа Бастнес в центральной Швеции». Научные отчеты. 9 (1): 15203. Дои:10.1038 / s41598-019-49321-8. ISSN  2045-2322.
  10. ^ Валлина Б., Родригес-Бланко Дж. Д., Бланко Дж. А. и Беннинг Л. Г. (2014) Влияние нагрева на морфологию кристаллического гидроксикарбоната неодима, NdCO3ОЙ. Минералогический журнал, 78, 1391–1397. DOI: 10.1180 / minmag.2014.078.6.05.
  11. ^ Лонг, Кейт Р., Брэдли С. Ван Госен, Нора К. Фоли и Даниэль Кордье. «Отчет о научных исследованиях 2010–5220». Основные месторождения редкоземельных элементов в Соединенных Штатах - обзор внутренних депозитов и глобальная перспектива. Геологическая служба США, 2010. Web. 03 марта 2014 г.
  12. ^ Макиллри, Родерик. «Проект Кванефьельд - крупный технический прорыв». Объявления ASX. Greenland Minerals and Energy LTD, 23 февраля 2012 г. Интернет. 03 марта 2014 г.

Библиография

  • Palache, P .; Берман Х .; Фрондел, К. (1960). "Система минералогии Даны, том II: галогениды, нитраты, бораты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, арсенаты, вольфраматы, молибдаты и т.д. (седьмое издание) » John Wiley and Sons, Inc., Нью-Йорк, стр. 289-291.