Зміст
- Рідкісні елементи Землі не є "рідкісними"
- Рідкісні концентрації елементів Землі
- Лужні магнітні скелі та магми
- Класифікація рідкоземельних руд
- Рідкісні родовища пластівців із землею
- Залишкові рідкісні родовища Землі
- Рідкісні стихії Землі в пегматитах
- Інші рідкісні види родовища Землі
- Переробка мінералів для викликів
- Комплексна переробка мінералів
Карта рідкоземельних елементів: Рідкоземні стихійні райони в США розташовані переважно на заході. На цій карті показано розташування потенційних виробничих місць - збільшити карту, щоб побачити всі локації.
Рідкісні елементи Землі не є "рідкісними"
Кілька геологічних аспектів природного явища рідкоземельних елементів сильно впливають на постачання сировини рідкоземельних елементів. Ці геологічні фактори подаються у вигляді констатацій фактів з подальшим детальним обговоренням.
Орієнтовна середня концентрація рідкоземельних елементів у земній корі, яка коливається приблизно від 150 до 220 частин на мільйон (таблиця 1), перевищує концентрацію багатьох інших металів, що видобуваються в промислових масштабах, таких як мідь (55 частин на один млн) і цинку (70 частин на мільйон). На відміну від більшості копальних копалень та дорогоцінних металів, однак рідкоземельні елементи рідко зосереджуються в шахтних рудних родовищах.
Рідкісні концентрації елементів Землі
Основні концентрації рідкісноземельних елементів пов'язані з рідкісними різновидами магматичних порід, а саме лужними гірськими породами та карбонатитами. Потенційно корисні концентрації мінералів, що містять РЗЕ, також знаходяться в родовищах розсипів, залишкових родовищах, що утворюються внаслідок глибокого вивітрювання магматичних порід, пегматитів, оксидних залізо мідно-золотих родовищ та морських фосфатів (табл. 2).
Таблиця 1. Оцінки кількості кори в рідкісних земних елементах.
Лужні магнітні скелі та магми
Лужні магматичні гірські породи утворюються при охолодженні магм, отриманих малим ступенем часткового плавлення гірських порід у мантії Землі. Утворення лужних гірських порід є складним і не повністю зрозумілим, але його можна розглядати як геологічний процес, який видобуває та концентрує ті елементи, які не вписуються в структуру загальних гірсько-мінеральних порід.
Одержані лужні магми рідкісні та незвично збагачені такими елементами, як цирконій, ніобій, стронцій, барій, літій та рідкісноземельні елементи. Коли ці магми піднімаються до земної кори, їх хімічний склад зазнає подальших змін у відповідь на зміни тиску, температури та складу навколишніх гірських порід. Результат - дивовижне різноманіття типів гірських порід, які мінливо збагачуються економічними елементами, включаючи рідкоземельні елементи. Родовища корисних копалин, пов'язані з цими гірськими породами, також є досить різноманітними і незручними для класифікації, оскільки відмінні риси цих родовищ та їх рідкість можуть спричинити класифікацію, що містить лише один або кілька відомих прикладів.
Геологічна карта рідкоземельних елементів: Узагальнена геологічна карта більшої частини району рідкоземельних елементів Гірського проходу, південна Каліфорнія. Показано лише представницьку меншину з сотень шонкінітових, сієнітових та карбонатитових дамб. Широко поширені андезитні та риолітичні дамби мезозойського або третинного віку не показані. З USGS Open-File Report 2005-1219. Збільшити карту.
Класифікація рідкоземельних руд
Класифікація руд, що відносяться до лужних гірських порід, також є суперечливою. У таблиці 2 представлена порівняно проста класифікація, яка відповідає аналогічним категоріям для родовищ, що відносяться до неалкалінових магматичних порід. Деякі з незвичайних лужних порід, що містять РЕЕ, або пов'язані з ними, є карбонатитовими та фоскоритовими, магматичними породами, складеними, головним чином, з карбонатних та фосфатних мінералів відповідно. Карбонатити, і особливо фосфорити, є відносно рідкісними явищами, оскільки у світі відомо лише 527 карбонатитів (Woolley and Kjarsgaard, 2008). Економічна концентрація мінералів, що містять РЗЕ, відбувається в деяких лужних породах, скарах та карбонатних замісних покладах, пов’язаних з лужними інтрузіями, жилами та дамбами, що розрізають лужні магматичні комплекси та навколишні гірські породи, ґрунти та інші продукти вивітрювання лужних порід.
Періодична таблиця REE: Рідкісні елементи Землі - це елементи серії 15 лантанідів плюс ітрій. Скандій зустрічається в більшості рідкісних родовищ земляних елементів і іноді класифікується як рідкоземельний елемент. Зображення від.
Рідкісні родовища пластівців із землею
Вивітрювання всіх типів гірських порід дає осади, які осідають у найрізноманітніших середовищах, таких як струмки та річки, берегові лінії, алювіальні вентилятори та дельти. Процес ерозії концентрує щільніші мінерали, особливо золота, у родовищах, відомих як розсипи. Залежно від джерела продуктів ерозії, окремі рідкісноземельні елементи, що містять мінерали, такі як моназит та ксеноти, можуть концентруватися разом з іншими важкими мінералами.
Джерелом не повинно бути лужна магматична порода або пов'язане з цим рідкоземельне родовище. Багато поширених магматичних, метаморфічних і навіть більш старих осадових порід містять достатню кількість монациту, щоб утворити моназитоносний розсип. Як результат, моназит майже завжди знаходиться в будь-якому родовищі розсипів. Однак типи розсипів з найбільшою концентрацією моназиту, як правило, ілменітові важкі мінеральні розсипи, які видобуваються для оксидів титану, і розсипи каситериту, які видобуваються для олова.
Рідкоземельне родовище залізного пагорба: Вид на північний захід на Залізний пагорб, графство Ганнісон, штат Колорадо. Залізна гірка утворена масивним карбонатитовим запасом, який утворює центр лужно-інтрузивного комплексу. Цей комплекс містить багато мінеральних ресурсів, включаючи титан, ніобій, рідкоземельні елементи та торій. Зображення USGS.
Залишкові рідкісні родовища Землі
У тропічних середовищах гірські породи глибоко вивітрюються, утворюючи унікальний ґрунтовий профіль, що складається з латериту, ґрунту, багатого залізом і алюмінієм, товщиною стільки, як десятки метрів. Процеси ґрунтоутворення звичайно концентрують важкі корисні копалини як залишкові відкладення, в результаті чого шар надбагаченого металу перебуває над підстилаючою основою, не вивітрюваною.
Коли рідкоземельне родовище зазнає такого вивітрювання, воно може бути збагачене рідкоземельними елементами в концентраціях, що мають економічний інтерес. Особливий тип родовища РЗЕ, іонно-поглинальний тип, утворюється шляхом вилуговування рідкоземельних елементів із, здавалося б, звичайних магматичних порід та кріпленням елементів на глини в ґрунті. Ці родовища відомі лише у південному Китаї та Казахстані, і їх освіта недостатньо вивчена.
Рідкісні стихії Землі в пегматитах
Серед пегматитів група дуже грубозернистих інтрузивних магматичних порід, сімейство ніобій-ітрій-фтор, містить велику кількість підтипів, утворених у різних геологічних середовищах. Ці підтипи мають гранітний склад і зазвичай зустрічаються від периферійних до великих гранітних вторгнень. Однак загалом рідкоземельні елементи-пегматити, як правило, невеликі і представляють економічний інтерес лише для колекціонерів мінералів.
Інші рідкісні види родовища Землі
Мідно-золотий родовище типу оксиду заліза було визнано видовим видом родовища лише з моменту відкриття гігантського родовища Олімпійської греблі в Південній Австралії у 1980-х роках. Родовище Олімпійської греблі незвичне тим, що містить велику кількість рідкісноземельних елементів та урану. Економічний метод вилучення рідкоземельних елементів з цих родовищ досі не знайдений. Багато інших родовищ цього типу виявлено по всьому світу, але інформації про вміст їх рідкоземельних елементів, як правило, бракує. Сліди рідкісноземельних елементів також були визначені в магнетито-апатитових замісних покладах.
Карстові боксити, багаті алюмінієм ґрунти, які накопичуються у кавернозних вапняках (основні карстові рельєфи) в Чорногорії та інших місцях, збагачені рідкоземельними елементами, але отримані концентрації не представляють економічного інтересу (Максимович та Панту, 1996). Те саме можна сказати і про морські фосфатні родовища, які можуть містити аж 0,1 відсотка РЗЕ оксидів (Altschuler та ін, 1966). В результаті було досліджено відновлення рідкісноземельних елементів як побічного продукту виробництва фосфорних добрив.
Переробка мінералів для викликів
У багатьох родовищах базових та дорогоцінних металів видобуті метали висококонцентровані в одній мінеральній фазі, наприклад, мідь у халькопіриті (CuFeS2) або цинк у сфалериті (ZnS). Відокремлення єдиної мінеральної фази від гірської породи є відносно легким завданням. Кінцевий продукт являє собою концентрат, який зазвичай направляють у плавильний завод для остаточного вилучення та рафінування металів. Наприклад, цинк майже повністю походить від мінерального сфалериту, таким чином, що глобальна галузь виплавки та переробки цинку розробила вузькоспеціалізовану обробку цього мінералу. Таким чином, виробництво цинку має яскраво виражену перевагу в витратах, оскільки використовується єдина стандартна технологія, а розробка нової шахти цинку є значною мірою звичайним процесом.
Сучасна практика переробки мінералів здатна до послідовного поділу декількох мінеральних фаз, але це не завжди є рентабельним. Коли елементи, що цікавлять, виявляються в двох або більше мінеральних фазах, кожна з яких потребує іншої технології видобутку, переробка мінералів коштує порівняно дорого. Багато родовищ рідкісноземельних елементів містять дві або більше фаз, що несуть рідкоземельні елементи. Тому поклади рідкоземельних елементів, в яких рідкоземельні елементи, в основному сконцентровані в одній мінеральній фазі, мають конкурентну перевагу.На сьогоднішній день видобуток РЗЕ в основному походить з однофазних родовищ, таких як Баян Обо (бастназит), Гірський перевал (батнасит) і важкомінеральні розсипи (моназит).
Комплексна переробка мінералів
Рідкоземельні елементи, що містять мінерали, щойно розділені, містять аж 14 окремих рідкісноземельних елементів (лантаніди та ітрій), які необхідно додатково відокремити та вдосконалити. Складність видобутку та переробки рідкоземельних елементів проілюстрована металургійним листком для шахти Гірський перевал у Каліфорнії (рис. 2). На відміну від сульфідів металів, які є хімічно простими сполуками, мінерали, що містять РЗЕ, досить складні. Руди сульфідів основного металу, такі як сфалерит (ZnS), зазвичай виплавляють для спалювання сірки та відокремлення домішок від розплавленого металу. Отриманий метал додатково очищають до майже чистоти за допомогою електролізу. З іншого боку, рідкоземельні елементи, як правило, видобуваються та очищаються за допомогою десятків хімічних процесів для розділення різних рідкісноземельних елементів та видалення домішок.
Головною шкідливою домішкою мінералів, що містять РЗЕ, є торій, який надає рудам небажану радіоактивність. Оскільки радіоактивні матеріали важко видобувати та безпечно обробляти, вони жорстко регулюються. Коли утворюється радіоактивний відхід, слід застосовувати спеціальні методи утилізації. Витрати на обробку та утилізацію радіоактивних матеріалів є серйозною перешкодою для економічного видобутку більш багатих радіоактивними РЕЕ мінералів, зокрема моназиту, який, як правило, містить значну кількість торію. Насправді, запровадження більш жорстких норм щодо використання радіоактивних корисних копалин витіснило багато джерел моназиту з ринку рідкоземельних елементів протягом 1980-х років.
Складна металургія рідкоземельних елементів ускладнюється тим, що жодні дві РДЕ руди справді не схожі. Як результат, не існує стандартного способу видобутку мінералів, що містять РЗЕ, та їх переробки в ринкові рідкоземельні сполуки. Для розробки нових шахт рідкоземельних елементів руди необхідно пройти комплексну випробування з використанням різноманітних відомих методів видобутку та унікальної послідовності оптимізованих етапів переробки. Порівняно з новою шахтою цинку, розробка технологій для рідкоземельних елементів коштує значно більше часу та коштів.