Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Бастнезита )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Бастнезит , бастнезит
Bastnaesit Burundi.jpg
Bastnäsite из Бурунди
Общий
КатегорияКарбонатный минерал
Формула (повторяющаяся единица)(La, Ce, Y) CO 3 F
Классификация Струнца5.BD.20a
Кристаллическая системаШестиугольный
Кристалл классДитригональный дипирамидальный ( 6 м2)
символ HM : ( 6 м2)
Космическая группаP 6 2c
Ячейкаа = 7,118 (1)  Å ,
с = 9,762 (1) Å; Z  = 6
(бастнезит- (Ce))
Идентификация
ЦветМедово-желтый, красновато-коричневый
Хрустальная привычкаКристаллы от пластинчатой ​​до изогнутой формы, глубокие бороздки могут напоминать стопку тонких пластин, ориентированные наросты, также зернистые, массивные
TwinningЗакон Дофина, Закон Бразилии и Закон Японии
РасщеплениеОт несовершенного до нечеткого на {10 1 0}, прощание на {0001}
ПереломНеравномерный
УпорствоХрупкий
Твердость по шкале Мооса4–5
БлескСтекловидный, жирный, перламутровый на прикорневых проборах
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес4,95–5,0
Оптические свойстваОдноосный (+)
Показатель преломленияn ω = 1,717–1,722
n ε = 1,818–1,823
Двулучепреломлениеδ = 0,101 макс.
ПлеохроизмСлабый, E> O, от бесцветного до бледно-желтого или оранжевого
Другие характеристикиСильно пьезоэлектрический; темно-красная катодолюминесценция, радиоактивна, если богат ураном и / или ториемRadioactive.svg
Рекомендации[1] [2] [3]

Минеральной бастназит (или бастнезита ) является одним из семейства трех карбоната - фторидных минералов, который включает в себя bastnäsite- ( Ce ) с формулой (Ce, La) CO 3 F, bastnäsite- ( La ) с формулой (La , Ce) CO 3 F и бастнезит- ( Y ) с формулой (Y, Ce) CO 3 F. Некоторые из бастнезитов содержат OH - вместо F - и получили название гидроксилбастназита. Большая часть бастнезита - это бастнезит (Ce), а церий на сегодняшний день является наиболее распространенным из редкоземельных элементов этого класса минералов. Bastnäsite ифосфатный минерал монацит - два крупнейших источника церия и других редкоземельных элементов .

Бастнезит был впервые описан шведским химиком Вильгельмом Хизингером в 1838 году. Он назван в честь шахты Бастнес около Риддархиттана , Вестманланд , Швеция . [2] Бастнезит также встречается в виде образцов очень высокого качества в горах Заги, Пакистан. Бастнезит встречается в щелочных гранитах и сиенитах и связанных с ними пегматитах . Он также встречается в карбонатитах и связанных с ними фенитах и других метасоматитах . [1] [4]

Состав [ править ]

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

В обобщенной формуле бастнезита есть церий , лантан и иттрий, но официально минерал делится на три минерала на основе преобладающего редкоземельного элемента . [5] Существует бастнэзит- (Ce) с более точной формулой (Ce, La) CO 3 F. Существует также бастнэзит- (La) с формулой (La, Ce) CO 3 F. И, наконец, есть bastnäsite- (Y) с формулой (Y, Ce) CO 3 F. По физическим свойствам разница между этими тремя веществами незначительна, и большая часть бастнезита - это bastnäsite- (Ce). Церий в большинстве природных бастнезитов обычно преобладает над другими. 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 минеральной серией паризит . [6] 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 (СаСО 3 ), добавленного к двум формульным единицам бастнезита. Фактически, эти два фактора изменяются взад и вперед с добавлением или потерей CaCO 3 в естественной среде. [ необходима цитата]

Бастнезит образует ряд с минералами гидроксилбастнасит- (Ce) [(Ce, La) CO 3 (OH, F)] и гидроксилбастнезит- (Nd). [7] Эти три элемента являются членами серии замещения, которая включает возможное замещение ионов фтора (F - ) на ионы гидроксила (OH - ).

Имя [ редактировать ]

Кристалл бастнезита, гора Заги, Территория племен федерального управления , Пакистан. Размер: 1,5 × 1,5 × 0,3 см.

Бастназит получает свое название от его типа местности , в Bastnäs Mine, Riddarhyttan , Вестманланд , Швеция . [8] Руда из шахты Бастнес привела к открытию нескольких новых минералов и химических элементов шведскими учеными, такими как Йенс Якоб Берцелиус , Вильгельм Хизингер и Карл Густав Мосандер . Среди них химические элементы церий , который был описан Хисингером в 1803 году, и лантан в 1839 году. Хисингер, который также был владельцем рудника Бастнес, решил назвать один из новых минералов bastnäsitкогда он был впервые описан им в 1838 году. [9]

Происшествие [ править ]

Хотя это редкий минерал и никогда не бывает больших концентраций, это один из наиболее распространенных карбонатов редкоземельных элементов. Бастнезит был обнаружен в карстовых месторождениях бокситов в Венгрии , Греции и на Балканах . Также встречается в карбонатитах , редких карбонатных магматических интрузивных породах, в комплексе Фен , Норвегия ; Баян Обо , Монголия ; Канганкунде, Малави ; Кызылджаорен, Турция и редкоземельный рудник Mountain Pass в Калифорнии, НАС. На горном перевале бастнезит является ведущим рудным минералом. Некоторое количество бастнезита было найдено в необычных гранитах в районе Лангесундсфьорда, Норвегия; Кольский полуостров , Россия ; Рудники Мон-Сен-Илер [10] Онтарио и месторождения Тор-Лейк , Северо-Западные территории , Канада . Сообщалось также о гидротермальных источниках.

Образование гидроксилбастнасита (NdCO 3 OH) также может происходить посредством кристаллизации аморфного предшественника, содержащего редкоземельные элементы. С повышением температуры габитус кристаллов NdCO 3 OH прогрессивно меняется на более сложные сферолитические или дендритные морфологии. Было предложено [11], что развитие этих кристаллических морфологий контролируется уровнем, на котором достигается пересыщение в водном растворе во время разрушения аморфного предшественника. При более высокой температуре (например, 220 ° C) и после быстрого нагревания (например, <1 ч ) аморфный предшественник быстро разрушается, и быстрое перенасыщение способствует росту сферолитов. При более низкой температуре (например, 165 ° C) и медленном нагревании (100 мин.) к уровням пересыщения приближаются медленнее, чем требуется для роста сферолитов, и, таким образом, образуются более правильные треугольные пирамидальные формы.

История майнинга [ править ]

В 1949 году на Маунтин-Пассе , округ Сан-Бернардино, Калифорния, было обнаружено огромное месторождение бастнезита, содержащее карбонатиты . 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 1960-х годов после его покупки компанией Molycorp.(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 стал играть все более важную роль в мировом предложении редкоземельных элементов. Китайские месторождения бастнезита включают несколько в провинции Сычуань.и массивное месторождение в Баян Обо , Внутренняя Монголия , которое было обнаружено в начале 20 века, но не эксплуатировалось намного 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. [ необходима цитата ]

Рудная технология [ править ]

На горном перевале бастнезитовая руда была тонко измельчена и подвергнута флотации для отделения основной части бастнезита от сопутствующих барита , кальцита и доломита . 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, который представлял собой нерастворимый остаток, оставшийся после выщелачивания кальцинированного бастнезита соляной кислотой. . Лантаноиды, растворенные в результате кислотной обработки, были подвергнуты экстракции растворителем для захвата европия., и очистить другие отдельные компоненты руды. Еще один продукт включал смесь лантаноидов, обедненную большей частью церия и, по существу, всем самарием и более тяжелыми лантаноидами. Прокаливание бастнезита привело к снижению содержания диоксида углерода, 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 нагревания серной кислотой . [ необходима цитата ]

Добыча редкоземельных металлов [ править ]

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. [12] [13]

  1. После добычи в этом процессе обычно используется бастнаситовая руда, в среднем 7% REO (оксиды редкоземельных элементов).
  2. Руда измельчается в стержневых мельницах, шаровых мельницах или самогенных мельницах.
  3. Пар постоянно используется для кондиционирования измельченной руды, наряду с фторсиликатом кальцинированной соды и обычно 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 (редкоземельные металлы) 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 отфильтровывает крупные частицы.
  10. Восстановители (в зависимости от площади) обычно используются для удаления Се в виде карбоната Се или СеО 2 .
  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 сбора La - это добавление HNO 3 с образованием La (NO 3 ) 3 . HNO 3 обычно добавляют с очень высокой молярностью (1–5 M), в зависимости от концентрации и количества La.
  20. Другой метод - добавить HCl к La, образуя LaCl 3 . 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 оксидного продукта.
  23. Pr осаждается в виде оксидного продукта.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Bastnäsite . Справочник по минералогии.
  2. ^ a b Бастнасите- (Ce) . Webmineral.
  3. ^ Бастнасите . Миндат. Проверено 14 октября 2011.
  4. ^ Бастназит архивации 13 ноября 2007, в Wayback Machine . Минеральные галереи. Проверено 14 октября 2011.
  5. ^ Битти, Ричард; 2007; Th℮ Lanthanides; Издано Маршаллом Кавендишем.
  6. ^ Гупта, СК (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. Проверено 14 октября 2011 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  8. ^ Адриан П. Джонс; Фрэнсис Уолл; К. Терри Уильямс (1996). Редкоземельные минералы: химический состав, происхождение и рудные месторождения . Springer. ISBN 978-0-412-61030-1. Проверено 14 октября 2011 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  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. DOI : 10.1038 / s41598-019-49321-8 . ISSN 2045-2322 . 
  10. ^ https://www.mcgill.ca/redpath/files/redpath/guidebook_4a_final2.pdf
  11. ^ 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 .
  12. ^ Лонг, Кейт Р., Брэдли С. Ван Госен, Нора К. Фоули 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.
  13. ^ Макиллри, Родерик. «Проект Кванефьельд - крупный технический прорыв». Объявления ASX . Greenland Minerals and Energy LTD, 23 февраля 2012 г. Интернет. 03 марта 2014 г.

Библиография [ править ]

  • 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 .