Bastnäsite - Bastnäsite

Bastnäsite , bastnaesit
Bastnaesit Burundi.jpg
Burundi'den Bastnäsite
Genel
Kategori Karbonat minerali
Formül
(tekrar eden birim) 		(La, Ce, Y) CO 3 F
Strunz sınıflandırması 5. BD.20a
Kristal sistemi Altıgen
Kristal sınıfı Ditrigonal dipiramidal ( 6 m2)
HM sembolü : ( 6 m2)
Uzay grubu P 6 2c
Birim hücre a = 7.118 (1)  Å ,
c = 9.762 (1) Å; Z  = 6
(bastnäsite- (Ce))
Kimlik
Renk Bal sarısı, kırmızımsı kahverengi
Kristal alışkanlığı Eşit çizgili kristallere tablo şeklinde, derin oluklar ince tabak istifine benzeyebilir, yönlendirilmiş aşırı büyümeler, ayrıca granüler, masif
Eşleştirme Dauphine hukuku, Brezilya hukuku ve Japonya hukuku
Bölünme {10 1 0} üzerinde belirsiz olması kusurlu , {0001} üzerinde ayrılıyor
Kırık Düzensiz
Azim Kırılgan
Mohs sertlik ölçeği 4–5
Parlaklık Bazal bölmelerde camsı, yağlı, inci
Meç Beyaz
Diyafoni Şeffaftan yarı saydam
Spesifik yer çekimi 4.95–5.0
Optik özellikler Tek eksenli (+)
Kırılma indisi n ω = 1,717–1,722
n ε = 1,818–1,823
Çift kırılma δ = 0.101 maks.
Pleokroizm Soluk, E> O, renksiz ila soluk sarı veya turuncu
Diğer özellikler Kesinlikle piezoelektrik; koyu kırmızı katolüminesans, uranyum ve / veya toryum açısından zengin ise radyoaktifRadioactive.svg
Referanslar

Mineral bastnäsite (veya bastnaesite ), üç karbonat - florür minerali ailesinden biridir ve bir (La) formülüne sahip (Ce, La) CO 3 F, bastnäsite- ( La ) formülüne sahip bastnäsite- ( Ce ) içerir. Ce) CO 3 F ve bastnäsite- ( Y ) (Y, Ce) CO bir formül 3 bastnäsites bazıları, OH içeren F - yerine F - ve hydroxylbastnasite adını alırlar. Çoğu bastnäsite, bastnäsite- (Ce) 'dir ve seryum , bu mineral sınıfındaki nadir toprakların en yaygın olanıdır. Bastnäsite ve fosfat mineral monazit , en büyük iki seryum kaynağı ve diğer nadir toprak elementleridir .

Bastnäsite ilk olarak 1838'de İsveçli kimyager Wilhelm Hisinger tarafından tanımlanmıştır . İsmini Riddarhyttan , Västmanland , İsveç yakınlarındaki Bastnäs madeninden almıştır . Bastnäsite ayrıca Pakistan'daki Zagi Dağları'nda çok yüksek kaliteli örnekler olarak bulunur. Bastnäsite alkali meydana granit ve siyenit ve ilgili olarak pegmatit . Aynı zamanda karbonatitlerde ve ilişkili fenitlerde ve diğer metasomatitlerde de bulunur .

Kompozisyon

Manitou Bölgesi, El Paso İlçesi, Colorado, ABD'den Bastnäsite kristali (boyut: 4,3 × 3,8 × 3,3 cm)

Bastnäsite, genelleştirilmiş formülünde seryum , lantan ve itriyum içerir , ancak resmi olarak mineral, baskın nadir toprak elementine dayalı olarak üç minerale bölünmüştür . Daha doğru bir (Ce, La) CO 3 F formülüne sahip bastnäsite- (Ce) vardır. (La, Ce) CO 3 F formülüne sahip bastnäsite- (La) da vardır. Ve son olarak bastnäsite- ( Y) (Y, Ce) CO 3 F formülü ile. Üçte fiziksel özellikler açısından çok az fark vardır ve çoğu bastnäsite, bastnäsite- (Ce) 'dir. Çoğu doğal bastna sitelerinde seryum genellikle diğerlerine hakimdir. Bastnäsite ve fosfat mineral monazit , önemli bir endüstriyel metal olan en büyük iki seryum kaynağıdır.

Bastnäsite- (Ce) kristal yapısı. Renk kodu: karbon, C, mavi-gri; flor, F, yeşil; seryum, Ce, beyaz; oksijen, O, kırmızı.

Bastnäsite yakından maden serisi ile ilgilidir parisite . İki iki nadir toprak olan fluorocarbonates , ancak parisite formülü Ca (Ce, La, Nd) 2 (C = 3 ) 3 K 2 içeren kalsiyum (ve bir miktar neodim ) ve kurucu iyonlarının farklı oranı. Parisit , bastnasitin iki formül birimine eklenen bir kalsit (CaCO 3 ) formül birimi olarak görülebilir. Aslında, ikisinin doğal ortamlarda CaCO 3 eklenmesi veya kaybı ile ileri geri değiştiği gösterilmiştir .

Bastnäsite, hydroxylbastnäsite- (Ce) [(Ce, La) CO 3 (OH, F)] ve hydroxylbastnäsite- (Nd) minerallerinden oluşan bir seri oluşturur . Üçü, florür (F - ) iyonlarının hidroksil (OH - ) iyonları ile olası ikame edilmesini içeren bir ikame serisinin üyeleridir .

İsim Soyisim

Bastnäsite kristali, Zagi Dağı, Federal Olarak Yönetilen Kabile Bölgeleri , Pakistan. Boyut: 1,5 × 1,5 × 0,3 cm.

Bastnäsite, adını kendi tip bölgesi olan Bastnäs Madeni, Riddarhyttan , Västmanland , İsveç'ten alır . Bastnäs Madeni'nden çıkan cevher, Jöns Jakob Berzelius , Wilhelm Hisinger ve Carl Gustav Mosander gibi İsveçli bilim adamları tarafından birkaç yeni mineral ve kimyasal elementin keşfine yol açtı . Bunlar arasında , Hisinger tarafından 1803'te tanımlanan kimyasal elementler seryum ve 1839'da lantan vardır . Aynı zamanda Bastnäs madeninin de sahibi olan Hisinger, yeni minerallerden birine bastnäsit adını vermeyi seçti . 1838.

Oluşum

Kıt bir mineral olmasına ve hiçbir zaman büyük konsantrasyonlarda olmamasına rağmen, daha yaygın olan nadir toprak karbonatlarından biridir. Bastnäsite, Macaristan , Yunanistan ve Balkanlar bölgesindeki karstik boksit yataklarında bulundu . Ayrıca bulunan karbonatitler nadir, karbonat kor müdahaleci kaya, Fen Kompleks , Norveç ; Bayan Obo , Moğolistan ; Kangankunde, Malavi ; Kızılcaören, Türkiye ve Mountain Pass , Kaliforniya , ABD'deki nadir toprak madeni . Mountain Pass'ta bastnäsite, önde gelen cevher mineralidir. Norveç'in Langesundsfjord bölgesindeki alışılmadık granitlerde bazı bastnäsite bulundu ; Kola Yarımadası , Rusya ; Mont Saint-Hilaire madenleri, Ontario ve Thor Gölü yatakları, Kuzeybatı Toprakları , Kanada . Hidrotermal kaynaklar da rapor edilmiştir.

Hidroksilbastnazit (NdCO 3 OH) oluşumu, nadir bulunan toprak içeren amorf bir öncünün kristalleşmesi yoluyla da meydana gelebilir. Artan sıcaklıkla birlikte, NdCO 3 OH kristallerinin alışkanlığı giderek daha karmaşık küresel veya dendritik morfolojilere doğru değişir. Bu kristal morfolojilerinin gelişiminin, amorf prekürsörün parçalanması sırasında sulu çözeltide süperdoymaya ulaşıldığı seviye tarafından kontrol edildiği ileri sürülmüştür. Daha yüksek sıcaklıkta (ör. 220 ° C) ve hızlı ısıtmadan sonra (ör. <1 saat ) şekilsiz öncü hızla parçalanır ve hızlı süperdoyma sferülitik büyümeyi destekler. Daha düşük bir sıcaklıkta (örneğin 165 ° C) ve yavaş ısıtmada (100 dakika ) süperdoyma seviyelerine küresel büyüme için gerekenden daha yavaş yaklaşılır ve bu nedenle daha düzenli üçgen piramidal şekiller oluşur.

Madencilik geçmişi

1949'da , California , San Bernardino İlçesi, Mountain Pass'ta karbonatitin barındırdığı devasa bastnäsite yatağı keşfedildi . Bu keşif, jeologları yepyeni bir nadir toprak birikintisi sınıfının varlığına karşı uyardı: karbonatit içeren nadir toprak. Diğer örnekler, özellikle Afrika ve Çin'de kısa süre sonra kabul edildi. Bu depozitonun kullanımı, Molycorp (Molibden Corporation of America) tarafından satın alındıktan sonra 1960'ların ortalarında başladı . Cevherin lantanit bileşimi, resim parlaklığını en üst düzeye çıkarmak için kırmızı fosfor sağlamak için renkli televizyon endüstrisinin ihtiyaç duyduğu% 0.1 öropiyum oksit içeriyordu. Lantanitlerin bileşimi, ticari monazite kıyasla yaklaşık% 49 seryum,% 33 lantan,% 12 neodim ve% 5 praseodim, biraz samaryum ve gadolinyum veya belirgin şekilde daha fazla lantan ve daha az neodim ve daha ağırdı. Öropiyum içeriği, tipik bir monazitinkinin en az iki katıdır. Mountain Pass bastnäsite, 1960'lardan 1980'lere kadar dünyanın en büyük lantanit kaynağıydı. Bundan sonra, Çin giderek daha önemli bir nadir toprak kaynağı haline geldi. Bastnäsite arasında Çinli yatakları içinde aralarında bazı Sichuan Eyaleti ve en büyük mevduat Bayan Obo , İç Moğolistan 20. yüzyılın başlarında keşfedilmişti, ancak çok sonrasına kadar istismar değil. Bayan Obo şu anda (2008) dünyadaki lantanitlerin çoğunu sağlamaktadır. Bayan Obo bastnäsite, monazit (artı Çin'deki en büyük çelik fabrikalarından birini ayakta tutmaya yetecek kadar manyetit) ile birlikte oluşur ve karbonatit bastnäsitlerin aksine,% 0.2'lik cömert öropiyum içeriği haricinde, monazit lantanit bileşimlerine nispeten daha yakındır.

Cevher teknolojisi

Mountain Pass'ta, bastnäsite cevheri ince bir şekilde öğütüldü ve bastnäsite'nin büyük kısmını beraberindeki barit , kalsit ve dolomitten ayırmak için yüzdürmeye tabi tutuldu . Pazarlanabilir ürünler, cevher hazırlama işleminin ana ara maddelerinin her birini içerir: flotasyon konsantresi, asitle yıkanmış yüzdürme konsantresi, kalsine asitle yıkanmış bastnäsite ve son olarak, kalsine edilmiş bastnäsite hidroklorik asit ile süzüldükten sonra kalan çözünmez kalıntı olan bir seryum konsantresi . Asit muamelesinin bir sonucu olarak çözünen lantanitler , öropyumu yakalamak ve cevherin diğer tek tek bileşenlerini saflaştırmak için çözücü ekstraksiyonuna tabi tutuldu . Bir başka ürün, seryumun çoğundan ve esasen tüm samaryum ve daha ağır lantanitlerden yoksun bir lantanit karışımını içeriyordu. Bastnäsite'nin kalsinasyonu, karbondioksit içeriğini azaltarak, seryum içeriğinin daha az bazik dört değerlikli duruma oksitlendiği bir oksit-florür bıraktı. Bununla birlikte, kalsinasyonun yüksek sıcaklığı daha az reaktif oksit verdi ve dört değerlikli seryumun azalmasına neden olabilen hidroklorik asit kullanımı, seryum ve üç değerlikli lantanitlerin eksik ayrılmasına yol açtı. Buna karşılık, Çin'de, konsantrasyondan sonra bastnasitin işlenmesi sülfürik asitle ısıtmayla başlar .

Nadir toprak metallerinin çıkarılması

Nadir toprak metallerinin bastnazit cevherinden pirometalurji ekstraksiyonu için proses akış diyagramı

Bastnäsite cevheri tipik olarak nadir toprak metalleri üretmek için kullanılır. Aşağıdaki adımlar ve işlem akış şeması, cevherden nadir toprak metal çıkarma işlemini detaylandırmaktadır.

  1. Ekstraksiyondan sonra, bastnazit cevheri bu işlemde tipik olarak ortalama% 7 REO (nadir toprak oksitleri) ile kullanılır.
  2. Cevher, çubuklu değirmenler, bilyalı değirmenler veya otojen değirmenler kullanılarak ufalanmaktadır .
  3. Buhar, soda külü fluosilikat ve genellikle Kuyruk Yağı C-30 ile birlikte öğütülmüş cevherin koşullandırılması için sürekli olarak kullanılır. Bu, bir sonraki adımda daha kolay ayırma için çeşitli nadir toprak metal türlerini pıhtılaştırıcı, toplayıcılar veya değiştiricilerle kaplamak için yapılır.
  4. Gangu nadir toprak metallerinden ayırmak için önceki kimyasalları kullanarak yüzdürme.
  5. Nadir toprak metallerini konsantre edin ve büyük parçacıkları filtreleyin.
  6. Fazla suyu ~ 100 ° C'ye ısıtarak giderin.
  7. PH'ı <5'e düşürmek için çözeltiye HCl ekleyin. Bu, belirli REM'in (nadir toprak metalleri) çözünür hale gelmesini sağlar (Ce bir örnektir).
  8. Oksitleyici kavurma ayrıca çözeltiyi yaklaşık% 85 REO'ya yoğunlaştırır. Bu, gerekirse ~ 100 ° C ve daha yüksek sıcaklıkta yapılır.
  9. Çözeltinin daha fazla konsantre olmasını ve büyük parçacıkları tekrar filtrelemesini sağlar.
  10. İndirgeme ajanları (alana bağlı olarak), Ce'yi, Ce karbonat veya CeO 2 olarak çıkarmak için tipik olarak kullanılır.
  11. Eu, Sm ve Gd'yi La, Nd ve Pr'den ayırmaya yardımcı olmak için çözücüler eklenir (alan, kullanılabilirlik ve maliyete göre çözücü türü ve konsantrasyonu).
  12. İndirgeme ajanları (alana göre) Eu, Sm ve Gd'yi oksitlemek için kullanılır.
  13. Eu çökeldi ve kireçlendi.
  14. Gd, bir oksit olarak çökeltilir.
  15. Sm, bir oksit olarak çökeldi.
  16. Çözücü adım 11'e geri dönüştürülür. Konsantrasyon ve saflığa bağlı olarak ek çözücü eklenir.
  17. La, Nd, Pr ve SX'ten ayrıldı.
  18. Nd ve Pr ayrıldı. SX, kurtarma ve geri dönüşüm için devam ediyor.
  19. La'yı toplamanın bir yolu HNO 3 ekleyerek La (NO 3 ) 3'ü oluşturmaktır . HNO 3 , La konsantrasyonuna ve miktarına bağlı olarak tipik olarak çok yüksek bir molaritede (1-5 M) eklenir.
  20. Başka bir yöntem de, LaCl 3 oluşturarak HCl'yi La'ya eklemektir . HCl, La konsantrasyonuna bağlı olarak 1 M ila 5 M arasında eklenir.
  21. La, Nd ve Pr ayırmadan gelen çözücü adım 11'e geri dönüştürülür.
  22. Nd, bir oksit ürün olarak çökeltilir.
  23. Pr oksit ürün olarak çökeltilir.

Referanslar

Kaynakça

  • Palache, P .; Berman H .; Frondel, C. (1960). " Dana'nın Mineraloji Sistemi, Cilt II: Halojenürler, Nitratlar, Boratlar, Karbonatlar, Sülfatlar, Fosfatlar, Arsenatlar, Tungstatlar, Molybdatlar, vb. (Yedinci Baskı)" John Wiley and Sons, Inc., New York, s. 289-291 .