Бастнесит

**Бастнезит** , бастнезит
Бастнезит , бастнезит
	Бастнесит из Гакары Бурунди
Общий
Категория	Карбонатный минерал
Формула ; (повторяющаяся единица)	(La, Ce, Y)CO 3 F
Имеет символ IMA.	БСН
Классификация Штрунца	5.БД.20а
Кристаллическая система	Шестиугольный
Кристаллический класс	Дитригональный дипирамидальный ( 6 м2) ; Символ HM : ( 6 м2)
Космическая группа	П 6 2в
Элементарная ячейка	а = 7,118(1) Å , ; с = 9,762(1) Å; З = 6 ; (bastnäsite-(Ce))
Идентификация
Цвет	Медово-желтый, красновато-коричневый
Кристальная привычка	Кристаллы таблитчатые, изометрически исчерченные, глубокие бороздки могут напоминать стопку тонких пластинок, ориентированные наросты, также зернистые, массивные.
Твиннинг	Закон Дофина, закон Бразилии и закон Японии
Расщепление	Несовершенный или нечеткий на {10 1 0}, расставание на {0001}
Перелом	Неровный
упорство	хрупкий
шкала Мооса твердость	4–5
Блеск	Стекловидное тело, жирное, перламутровое на прикорневых проборах.
Полоса	Белый
прозрачность	От прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес	4.95–5.0
Оптические свойства	Одноосный (+)
Показатель преломления	п ω = 1,717–1,722 ; п ε = 1,818–1,823
Двойное лучепреломление	δ = 0,101 макс.
Плеохроизм	Слабый, E > O, от бесцветного до бледно-желтого или оранжевого цвета.
Другие характеристики	Сильно пьезоэлектрический; темно-красная катодолюминесценция, Радиоактивен, если богат ураном и/или торием.
Ссылки

Минерал бастнезит (или бастнезит ) — один из семейства трех карбонатно - фторидных минералов, в состав которого 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 Ф ⁻ и получили 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 округа 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] Есть бастнезит-(Ce) с более точной формулой (Ce, La)CO ₃ F. Есть еще бастнезит-(La) с формулой (La, Ce)CO ₃ F. И, наконец, есть бастнезит-( Y) с формулой (Y, Ce)CO ₃ F. Эти три элемента имеют небольшую разницу с точки зрения физических свойств, 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.

Бастнесит 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 ссылка ]}

Бастнезит образует ряд с минералами гидроксилбастнезитом-(Ce) [(Ce,La)CO ₃ (OH,F)] и гидроксилбастнезитом-(Nd). ^[8] Все трое являются членами ряда замещения, который включает возможное замещение фторида ( F ⁻) ионы с гидроксилом (OH ⁻) ионы.

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 , который был описан 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. ^[10]

возникновение

Хотя это редкий минерал и никогда не бывает в больших концентрациях, он является одним из наиболее распространенных редкоземельных карбонатов. Бастнезит был обнаружен в карстовых бокситов месторождениях 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] Месторождения Онтарио и Тор-Лейк , Северо-Западные территории , Канада . гидротермальных Сообщалось также о 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 предложено развитие этих кристаллических морфологий. ^[12] контролироваться 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°С) 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 бастнезита включают несколько Провинция Сычуань и 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 ссылка ]}

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 серная кислота . ^{[ нужна ссылка ]}

Добыча редкоземельных металлов

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

После добычи в этом процессе обычно используется бастназитовая руда, содержащая в среднем 7% РЗЭ (оксидов редкоземельных элементов).
Руда подвергается измельчению с помощью стержневых, шаровых или автогенных мельниц.
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.
Флотация с использованием предыдущих химикатов для отделения пустой породы от редкоземельных металлов.
Сконцентрируйте редкоземельные металлы и отфильтруйте крупные частицы.
Удалите лишнюю воду, нагрев до ~100 °C.
Добавьте HCl в раствор, чтобы снизить pH до < 5. Это позволяет некоторым РЗМ (редкоземельным металлам) стать растворимыми (например, Ce).
Окислительный обжиг дополнительно концентрирует раствор примерно до 85% REO. Это делается при температуре ~100 °С и при необходимости выше.
Позволяет раствору концентрироваться дальше и снова отфильтровывает крупные частицы.
Восстановители (в зависимости от площади) обычно используются для удаления Ce в виде карбоната Ce или CeO ₂ .
Добавляются растворители (тип и концентрация растворителя зависят от площади, доступности и стоимости), чтобы помочь отделить Eu, Sm и Gd от La, Nd и Pr.
Восстановители (в зависимости от площади) используются для окисления Eu, Sm и Gd.
Eu выпадает в осадок и кальцинируется.
Gd осаждается в виде оксида.
Sm осаждается в виде оксида.
Растворитель возвращают на этап 11. Добавляют дополнительное количество растворителя в зависимости от концентрации и чистоты.
La отделена от Nd, Pr и SX.
Nd и Pr разделились. SX идет на восстановление и переработку.
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.
Другой метод — добавить HCl к La, получив LaCl ₃ . HCl добавляют в концентрации от 1 до 5 М в зависимости от концентрации La.
Растворитель от разделения La, Nd и Pr возвращается на стадию 11.
Nd осаждается в виде оксидного продукта.
Pr осаждается в виде оксидного продукта.

Ссылки

^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
^ Jump up to: ^а ^б Бастнесит . Справочник по минералогии.
^ Jump up to: ^а ^б Бастнасит- (Что) . Вебминерал.
^ Бастназит . Миндат. Проверено 14 октября 2011 г.
↑ Bastnasite . Архивировано 13 ноября 2007 года в Wayback Machine . Минеральные галереи. Проверено 14 октября 2011 г.
^ Битти, Ричард; 2007 г.; Th℮ Лантаниды; Опубликовано Маршаллом Кавендишем.
^ Гупта, CK (2004) Добывающая металлургия редкоземельных элементов, CRC Press ISBN 0-415-33340-7 .
^ 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.
^ 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.
^ 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 : 2019НатСР...915203С . дои : 10.1038/s41598-019-49321-8 . ISSN 2045-2322 . ПМК 6811582 . PMID 31645579 .
^ Путеводитель по экскурсиям mcgill.ca
^ 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 .
^ 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.
^ Макиллри, Родерик. «Проект Кванефьельд – крупный технический прорыв». Объявления ASX . Greenland Minerals and Energy LTD, 23 февраля 2012 г. Интернет. 03 марта 2014 г.

Библиография

Палаш, П.; Берман Х.; Фрондель, 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. .

[1] Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .

[Handbook-2] Jump up to: ^а ^б Бастнесит . Справочник по минералогии.

[webmineral-3] Jump up to: ^а ^б Бастнасит- (Что) . 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.

[Beatty-6] Битти, Ричард; 2007 г.; Th℮ Лантаниды; Опубликовано Маршаллом Кавендишем.

[Gupta-7] Гупта, CK (2004) Добывающая металлургия редкоземельных элементов, CRC Press ISBN 0-415-33340-7 .

[Krebs-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.

[Jones-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 : 2019НатСР...915203С . дои : 10.1038/s41598-019-49321-8 . ISSN 2045-2322 . ПМК 6811582 . PMID 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.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]