Бастнезит

Бастнезит — еден од семејството на три флуорокарбонатни минерали, кое вклучува бастнезит-(Ce2) со формула (Ce, La) CO<sub>3</sub>F, бастнезит-(La2) со формула (La, Ce2) CO<sub>3</sub>Fи бастнезит-(Y2) со формула (Y, Ce2) CO<sub>3</sub>F. Некои од бастнезитите содржат OH<sup>&#x2212;</sup> наместо F<sup>&#x2212;</sup> и го добиваат името хидроксилбастнезит. Повеќето бастнезити се бастнезит-(Ce2), а цериумот е убедливо најчестиот од ретките земни елементи во оваа класа на минерали. Бастнезитот и фосфатниот минерал моназит се двата најголеми извори на цериум и други ретки земни елементи.
Минералот за првпат го опишал шведскиот хемичар Вилхелм Хизингер во 1838 година. Именуван е по рудникот Бастнес во близина на Ридархитан, Вестманланд, Шведска. Бастнезитот се јавува и како многу квалитетен примерок на планините Заги, Пакистан. Минералот може да се најде во алкален гранит и сиенит и во придружните пегматити. Може да се појави и во карбонатити и во придружните фенити и други метасоматити.
1 Композиција
Минералот во својата генерализирана формула содржи цериум, лантан и итриум, но официјално тој е поделен на три минерали врз основа на доминантниот елемент од ретки земи. Постои бастнезит-(Ce) со попрецизна формула (Ce, La)CO<sub>3</sub>F. Постои и бастнезит-(La) со формула (La, Ce) CO<sub>3</sub>F како и бастнезит-(Y) со формула (Y, Ce)CO<sub>3</sub>F. Постои мала разлика меѓу трите видови во однос на физичките својства и повеќето бастнезити се бастнезит-(Ce). Цериумот во повеќето природни бастнезити обично доминира над другите. Бастнезитот и фосфатниот минерал моназит се двата најголеми извори на цериум, важен индустриски метал.
Овој минерал е тесно поврзан со минералната серија паризит. И двата минерали се флуорокарбонати на ретки земни елементи, но формулата на паризитот содржи калциум (и мала количина на неодимиум) и има различен сооднос на составните јони. Паризитот може да се смета како формулна единица на калцит (CaCO<sub>3</sub>) додадена на две формулни единици на бастнезит. Всушност, покажано е дека двата минерала се менуваат напред-назад со додавање или губење на CaCO<sub>3</sub> во природни средини.
Минералот формира серија со минералите хидроксилбастнезит-(Ce) и хидроксилбастнезит-(Nd). Трите се членови на супституциска серија што вклучува можна супституција на флуоридни (F<sup>−</sup>) јони со хидроксилни (OH<sup>−</sup>) јони.
2 Име
Бастнезитот го добива своето име од неговата типска локација, рудникот Бастнес, Ридархитан, Вестманланд, Шведска. Рудата од рудникот Бастнес довела до откривање на неколку нови минерали и хемиски елементи од страна на шведски научници како што се Јенс Јакоб Берзелиус, Вилхелм Хизингер и Карл Густав Мосандер. Меѓу нив се хемиските елементи цериум, кој го опишал Хизингер во 1803 година, како и лантан во 1839 година. Хизингер, кој бил и сопственик на рудникот Бастнес го именувал новиот минерал ''бастнезит'' кога првпат бил опишан од него во 1838 година.
3 Појава
Иако е редок минерал и никогаш не е во големи концентрации, тој е еден од почестите карбонати на ретки земјени елементи. Бастнезитот е пронајден во карстни бокситни наоѓалишта во Унгарија, Грција и балканскиот регион. Исто така, пронајден е во карбонатити, ретка карбонатна магматска интрузивна карпа, во комплексот Фен, Норвешка; Бајан Обо, Внатрешна Монголија; Канганкунде, Малави; Кизилкаорен, Турција и рудникот за ретки земјени елементи Маунтин Пас во Калифорнија, САД. Во Маунтин Пас, бастнезитот е водечки руден минерал. Некој бастнезит е пронајден во необичните гранити на областа Лангесундсфјорд, Норвешка; полуостровот Кола, Русија; рудниците Мон Сен-Илер, Квебек и наоѓалиштата на езерото Тор, Северозападни територии, Канада. Пријавени се и хидротермални извори.
Формирањето на хидроксилбастназит (NdCO<sub>3</sub>OH) може да се случи и преку кристализација на аморфен прекурсор што содржи ретки земни елементи. Со зголемување на температурата, навиката на кристалите <sub>NdCO3</sub> OH прогресивно се менува во посложени сферулитни или дендритични морфологии. Се претпоставува дека развојот на овие кристални морфологии се контролира од нивото на кое се достигнува презаситеност во водниот раствор за време на распаѓањето на аморфниот прекурсор. На повисока температура (на пр., 220 °C) и по брзо загревање (на пр. < 1 час) аморфниот прекурсор брзо се распаѓа и брзата презаситеност го поттикнува растот на сферулитите. На пониска температура (на пр., 165 °C) и бавно загревање (100 мин) нивоата на презаситеност се достигнуваат побавно отколку што е потребно за сферулитен раст, и на тој начин се формираат поправилни триаголни пирамидални форми.
4 Историја на рударството
Во 1949 година, огромното наоѓалиште на бастнезит со карбонатит беше откриено во Маунтин Пас, округ Сан Бернардино, Калифорнија, САД. Ова откритие ги предупреди геолозите за постоењето на сосема нова класа на наоѓалиште на ретки земји: ретки земји што содржат карбонатит. Наскоро беа препознаени и други примери, особено во Африка и Кина. Експлоатацијата на ова наоѓалиште започна во средината на 1960-тите, откако беше купено од Molycorp. Составот на лантаниди во рудата вклучуваше 0,1% европиум оксид, кој беше потребен на индустријата за телевизија во боја, за да се обезбеди црвениот фосфор, за да се максимизира осветленоста на сликата. Составот на лантанидите беше околу 49% цериум, 33% лантан, 12% неодимиум и 5% празеодимиум, со малку самариум и гадолиниум, или значително повеќе лантан и помалку неодимиум и тешки метали во споредба со комерцијалниот моназит. Содржината на европиум беше барем двојно поголема од типичниот моназит.
Бастнезитот на Маунтин Прес беше главен светски извор на лантаниди од 1960-тите до 1980-тите. Потоа, Кина стана сè поважен снабдувач на ретки земји. Кинеските наоѓалишта на бастнезит вклучуваат неколку во покраината Сечуан, како и огромното наоѓалиште во Бајан Обо, Внатрешна Монголија, кое беше откриено на почетокот на 20 век, но не беше експлоатирано сè до многу подоцна. Бајан Обо моментално (2008) обезбедува поголем дел од лантанидите во светот. Бастнезитот Бајан Обо се јавува во асоцијација со моназит (плус доволно магнетит за да се одржи една од најголемите челичарници во Кина) и за разлика од карбонатитните бастнезити, е релативно поблизок до составот на моназитните лантаниди, со исклучок на неговата обилна содржина од 0,2% на европиум.
5 Технологија на руда
Во Планинскиот превој, рудата бастнезит била фино мелена и подложена на флотација за да се одвои најголемиот дел од бастнезитот од придружните барит, калцит и доломит. Пазарните производи вклучуваат секој од главните меѓупроизводи од процесот на обработка на рудата: концентрат за флотација, концентрат за флотација измиен со киселина, калциниран бастнезит измиен со киселина и конечно концентрат на цериум, кој бил нерастворлив остаток што останал откако калцинираниот бастнезит бил исплакнат со хлороводородна киселина. Лантанидите што се раствориле како резултат на киселиот третман биле подложени на екстракција со растворувач, за да се зароби европиумот и да се прочистат другите индивидуални компоненти на рудата. Дополнителен производ вклучувал мешавина од лантаниди, исцрпена од голем дел од цериумот и во суштина целиот самариум и потешки лантаниди. Калцинацијата на бастнезитот ја отстранила содржината на јаглерод диоксид, оставајќи оксид-флуорид, во кој содржината на цериум се оксидирала до помалку базна квадривалентна состојба. Сепак, високата температура на калцинацијата давала помалку реактивен оксид, а употребата на хлороводородна киселина, која може да предизвика редукција на квадривалентниот цериум, довела до нецелосно одвојување на цериумот и тривалентните лантаниди. Спротивно на тоа, во Кина, преработката на бастнезит, по концентрацијата, започнува со загревање со сулфурна киселина.
5.1 Екстракција на ретки земни метали
Рудата бастнезит обично се користи за производство на ретки земни метали. Следните чекори и дијаграм на процесот го детализираат процесот на екстракција на ретки земни метали од рудата.# По екстракцијата, во овој процес обично се користи бастназитна руда, со просек од 7% REO (оксиди на ретки земни елементи).
# Рудата се меле со употреба на стапчести мелници, топчести мелници или автогени мелници.
# Пареа постојано се користи за кондиционирање на мелената руда, заедно со флуосиликат од сода и пепел, а обично и со Tail Oil C-30. Ова се прави за да се премачкаат различните видови ретки земни метали со флокулент, колектори или модификатори за полесно одвојување во следниот чекор.
# Флотација со користење на претходните хемикалии за одвојување на гангата од ретките земни метали.
# Концентрирајте ги ретките земни метали и филтрирајте ги големите честички.
# Отстранете го вишокот вода со загревање на ~100 °C.
# Додадете HCl во растворот за да ја намалите pH вредноста на < 5. Ова им овозможува на одредени REM (реткоземни метали) да станат растворливи (Ce е пример).
# Оксидирањето на печењето дополнително го концентрира растворот до приближно 85% REO. Ова се прави на ~100 °C и повисоко доколку е потребно.
# Овозможува растворот да се концентрира понатаму и повторно да ги филтрира големите честички.
# Редукциските агенси (врз основа на површината) се користат за отстранување на Ce како Ce карбонат или <sub>CeO2</sub>, обично.
# Се додаваат растворувачи (вид на растворувач и концентрација врз основа на површина, достапност и цена) за да се помогне во одделувањето на Eu, Sm и Gd од La, Nd и Pr.
# Редукциските агенси (врз основа на површината) се користат за оксидирање на Eu, Sm и Gd.
# Eu се таложи и калцифицира.
# Gd се таложи како оксид.
# Sm се таложи како оксид.
# Растворувачот се рециклира во чекор 11. Дополнителен растворувач се додава врз основа на концентрацијата и чистотата.
# La е одвоен од Nd, Pr и SX.
# Nd и Pr се одвоени. SX продолжува за обновување и рециклирање.
# Еден начин за собирање на La е додавање на <sub>HNO3</sub>, со што се создава La(<sub>NO3</sub>) <sub>3</sub>. <sub>HNO3</sub> обично се додава со многу висока моларност (1–5 M), во зависност од концентрацијата и количината на La.
# Друг метод е да се додаде HCl во La, создавајќи <sub>LaCl3</sub>. HCl се додава од 1 M до 5 M во зависност од концентрацијата на La.
# Растворувачот од одвојувањето на La, Nd и Pr се рециклира до чекор 11.
# Nd се таложи како оксиден производ.
# Pr се таложи како оксиден производ.
6 Библиографија
* Палаче, П.; Берман Х.; Фрондел, К. (1960). „ ''Данов систем на минералогија, том II: Халиди, нитрати, борати, карбонати, сулфати, фосфати, арсенати, волфрами, молибдати, итн. (Седмо издание)“'' Џон Вајли и синови, Инк., Њујорк, стр. 289–291.