Bastnäsite - Bastnäsite

Бастнезит , бастнезит
Bastnaesit Burundi.jpg
Bastnäsite из Бурунди
Общий
Категория Карбонатный минерал
Формула
(повторяющаяся единица) 		(La, Ce, Y) CO 3 F
Классификация Струнца 5.BD.20a
Кристаллическая система Шестиугольный
Кристалл класс Дитригональный дипирамидальный ( 6 м2)
символ HM : ( 6 м2)
Космическая группа P 6 2c
Ячейка а = 7,118 (1)  Å ,
с = 9,762 (1) Å; Z  = 6
(бастнезит- (Ce))
Идентификация
Цвет Медово-желтый, красновато-коричневый
Хрустальная привычка Кристаллы от пластинчатых до изометрично-полосатых, глубокие бороздки могут напоминать стопку тонких пластин, ориентированные наросты, также зернистые, массивные
Twinning Закон Дофина, Закон Бразилии и Закон Японии
Расщепление От несовершенного до нечеткого на {10 1 0}, прощание на {0001}
Перелом Неравномерный
Упорство Хрупкий
Твердость по шкале Мооса 4–5
Блеск Стекловидный, жирный, перламутровый на прикорневых проборах
Полоса белый
Прозрачность От прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес 4,95–5,0
Оптические свойства Одноосный (+)
Показатель преломления n ω = 1,717–1,722
n ε = 1,818–1,823
Двулучепреломление δ = 0,101 макс.
Плеохроизм Слабый, E> O, от бесцветного до бледно-желтого или оранжевого
Другие характеристики Сильно пьезоэлектрический; темно-красная катодолюминесценция, радиоактивна, если уран и / или торий богат Radioactive.svg
Рекомендации

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 является наиболее распространенным из редкоземельных элементов в этом классе минералов. Бастнезит и фосфатный минерал монацит являются двумя крупнейшими источниками 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 . Бастнезит также встречается в виде очень высококачественных образцов 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 .

Состав

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

Бастнезит содержит церий , лантан и иттрий в своей обобщенной формуле, но официально минерал делится на три минерала на основе преобладающего редкоземельного элемента . 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 бастнэзит- ( Y) с формулой (Y, Ce) CO 3 F. С точки зрения физических свойств, эти три практически не различаются, и большая часть бастнезита - это бастнезит- (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 . 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.

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

Имя

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 . Руда из рудника 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 bastnäsit, когда он впервые описал его в своей книге. 1838 г.

Вхождение

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 ; Кизилджаорен, Турция и редкоземельный рудник Маунтин-Пасс в Калифорнии , США. 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 , 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, чтобы развитие этих кристаллических морфологий контролировалось уровнем, на котором достигается пересыщение в водном растворе во время разложения 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 ) уровни пересыщения достигаются медленнее, чем требуется для сферолитового роста, и, таким образом, образуются более правильные треугольные пирамидальные формы.

История горного дела

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. Разработка этого месторождения началась в середине 1960-х годов после того, как оно было куплено Molycorp (Molybdenum Corporation of America). В состав лантаноидов руды входило 0,1% оксида европия, который был необходим индустрии цветного телевидения для получения красного люминофора и максимальной 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. 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 все более важным поставщиком редкоземельных элементов. Китайские месторождения бастнезита включают несколько месторождений 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.

Рудная технология

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, представляющий собой нерастворимый остаток, оставшийся после выщелачивания кальцинированного бастнезита соляной кислотой. . Лантаноиды, растворенные в результате кислотной обработки, были подвергнуты экстракции растворителем , чтобы захватить европий 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 углекислого газа, оставив оксид-фторид, в котором содержание церия окислилось до менее основного четырехвалентного состояния. Однако высокая температура прокаливания дает 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 .

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.

  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 фильтровать 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 рециркулируют на стадии 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.

Рекомендации

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 .