바스트네사이트

Bastnäsite
바스트네사이트
부룬디에서 온 바스트네사이트
일반
카테고리탄산염광물
공식
(repeating단위)		(La, Ce, Y)CO3F
IMA 기호Bsn[1]
스트룬츠 분류5.BD.20a
크리스털 시스템육각형
크리스탈 클래스Ditrigonal dipyramidal (6m2)
H-M symbol: (6 m2)
공간군P62c
단위 셀a = 7.118 (1) Å,
c = 9.762(1) Å; Z = 6
(bastnäsite-(Ce))
신분증
색.꿀-노랑, 적갈색
수정습관동일한 줄무늬 결정에 대해 표로 나타내면, 깊은 홈은 얇은 판을 쌓고, 과성장을 지향하며, 또한 과립형이며, 거대할 수 있습니다.
트윈닝도핀법, 브라질법, 일본법
갈라짐{1010}에서 불완전하거나 불분명하며, {0001}에서 헤어짐
골절울퉁불퉁
고집부서지기 쉬운
모이스 스케일 단단함4–5
광채유리질, 기름기가 많고 진주질이 기본적인 부분에 있음
줄무늬하얀색
디아페니티투명에서 반투명으로
비중4.95–5.0
광학적 특성일축(+)
굴절률nω = 1.717–1.722
nε = 1.818–1.823
복굴절δ = 최대 0.101.
플레오크로이즘희미한, E > O, 무색에서 옅은 노란색 또는 주황색
기타특성강한 압전성, 짙은 적색 음극 발광, 우라늄 및/또는 토륨이 풍부한 경우 방사성
참고문헌[2][3][4]

광물 바스트네사이트(, bastnäsite)는 화학식이 (Ce3, La)COF인 바스트네사이트-(Ce), 화학식이 (La, Ce3)COF인 바스트네사이트-(La), 화학식이 (Y, Ce3)COF인 바스트네사이트-(Y)를 포함하는 3가지 탄산염-불화광물 계열 중 하나입니다. 일부 바스트네사이트는 F− 대신 OH를− 포함하고 하이드록실 바스트네사이트라는 이름을 받습니다. 대부분의 bastnäsite는 bastnäsite-(Ce)이며, 세륨은 이러한 종류의 광물에서 가장 흔한 희토류입니다. Bastnäsite와 인산염 광물 모나자이트는 세륨과 기타 희토류 원소의 가장 큰 두 공급원입니다.

바스트네사이트는 1838년 스웨덴의 화학자 빌헬름 히징거에 의해 처음으로 기술되었습니다. 이 광산의 이름은 스웨덴 베스트만란드의 리다히탄 근처에 있는 바스트네스 광산에서 따온 것입니다.[3] 바스트네사이트는 파키스탄 야기 산맥에서도 매우 고품질의 표본으로 발견됩니다. Bastnäsite는 알칼리 화강암 및 시에나이트 및 관련 페그마타이트에서 발생합니다. 또한 탄산염 및 관련 회향 및 기타 메타소마타이트에서도 발생합니다.[2][5]

구성.

미국 콜로라도주 엘파소 군 Manitou 지구의 Bastnäsite crystal (크기: 4.3×3.8×3.3cm)

Bastnäsite는 일반화된 공식에 세륨, 란타넘, 이트륨을 포함하고 있지만 공식적으로 이 광물은 우세한 희토류 원소를 기준으로 세 개의 광물로 나뉩니다.[6] (Ce, La)COF의3 더 정확한 공식을 가진 bastnäsite-(Ce)가 있습니다. 공식이 (La, Ce)COF인3 bastnäsite-(La)도 있습니다. 그리고 마지막으로 (Y, Ce)COF의3 공식을 가진 bastnäsite-(Y)가 있습니다. 물리적 특성 측면에서 세 가지는 거의 차이가 없으며 대부분의 bastnäsite는 bastnäsite-(Ce)입니다. 대부분의 천연 보스트네 지역의 세륨은 보통 다른 지역들을 지배합니다. 바스트네사이트(Bastnäsite)와 인산염 광물 모나자이트(Monazite)는 중요한 산업 금속인 세륨의 두 가지 가장 큰 공급원입니다.

바스트네사이트의 결정 구조-(Ce). 색상 코드: 탄소, C, 블루 그레이, 불소, F, 그린, 세륨, Ce, 화이트, 산소, O, 레드.

Bastnäsite는 광물 계열 파리사이트와 밀접한 관련이 있습니다.[7] 둘 다 희토류 플루오로카보네이트이지만, Parisite의 Ca(Ce, La, Nd)(2CO3)3F의2 공식은 칼슘(및 소량의 네오디뮴)과 다른 구성 이온의 비율을 포함합니다. Parisite는 Bastnäsite의 두 가지 공식 단위에 추가된 석회암(CaCO3)의 공식 단위로 볼 수 있습니다. 사실, 이 둘은 자연 환경에서 CaCO의3 첨가 또는 손실에 따라 앞뒤로 변화하는 것으로 나타났습니다.[citation needed]

Bastnäsite는 하이드록실 bastnäsite-(Ce)[(Ce,La)CO3(OH,F)] 및 하이드록실 bastnäsite-(Nd)와 일련의 광물을 형성합니다.[8] 세 가지는 불소(F−) 이온을 하이드록실(OH−) 이온으로 치환할 수 있는 치환 시리즈의 구성원입니다.

이름.

파키스탄, 연방정부가 관리하는 부족 지역, 야기 산 바스트네사이트 크리스탈. Size: 1.5×1.5×0.3 cm.

바스트네시테(Bastnäsite)는 스웨덴 베스트만란트주 리다히탄에 있는 바스트네시 광산(Bastnäs Mine)에서 이름을 따왔습니다.[9] 바스트네스 광산의 광석은 스웨덴의 과학자인 욘 야콥 베르셀리우스, 빌헬름 히징거, 칼 구스타프 모산더에 의해 몇 가지 새로운 광물과 화학 원소를 발견하게 되었습니다. 이 중에는 1803년 히싱어가 기술한 화학 원소 세륨과 1839년 란타넘이 있습니다. 바스트네 광산의 소유자이기도 했던 히싱어는 1838년에 그가 처음으로 바스트네시트 광산에 대해 기술했을 때 새로운 광물 중 하나를 명명하기로 결정했습니다.[10]

발생

미네랄이 부족하고 농도가 높은 적이 없지만 희토류 탄산염 중 하나입니다. 바스트네사이트는 헝가리, 그리스 및 발칸 지역의 카르스트 보크사이트 퇴적물에서 발견되었습니다. 또한 노르웨이 펜 콤플렉스에 있는 희귀 탄산염 화성 관입암인 카르보나이트, 몽골 바얀 오보, 말라위의 캉캉쿤데, 튀르키예의 키질카오렌, 미국 캘리포니아의 마운틴패스 희토류 광산에서도 발견됩니다. 마운틴 패스에서 바스트네사이트는 주요 광석 광물입니다. 일부 바스트네 유적은 노르웨이 랑선즈 피오르 지역의 특이한 화강암, 러시아 콜라 반도, 온타리오주 [11]몽생힐레어 광산, 캐나다 노스웨스트 준주 토르 호수 퇴적물에서 발견되었습니다. 열수원도 보고되었습니다.

또한, 희토류 함유 비정질 전구체의 결정화를 통해 하이드록실 바스트나사이트(NdCOOH3)의 형성이 일어날 수 있습니다. 온도가 증가함에3 따라 NdCOOH 결정의 습성은 점점 더 복잡한 구형 또는 수지상 형태로 바뀝니다. 이러한 결정 형태의 발달은 비정질 전구체의 분해 동안 수용액에서 과포화에 도달하는 수준에 의해 제어되는 것으로 제안되었습니다[12]. 더 높은 온도(예: 220 °C) 및 급속 가열(예: < 1 h) 후에 비정질 전구체가 빠르게 분해되고 빠른 과포화는 구형 성장을 촉진합니다. 낮은 온도(예: 165°C)와 느린 가열(100분)에서 과포화 수준은 구형 성장에 필요한 것보다 더 느리게 접근되며, 따라서 더 규칙적인 삼각 피라미드 모양이 형성됩니다.

광업이력

1949년, 캘리포니아 샌버나디노 카운티의 마운틴 패스에서 거대한 탄산염 주최 바스트네사이트 퇴적물이 발견되었습니다. 이 발견은 지질학자들에게 완전히 새로운 종류의 희토류 퇴적물, 즉 탄산염을 포함하는 희토류의 존재를 경고했습니다. 다른 예들은, 특히 아프리카와 중국에서 곧 인정받았습니다. 이 예금의 개발은 1960년대 중반 몰리코프(Molybdenum Corporation of America)에 의해 매입된 이후 시작되었습니다. 광석의 란타넘 성분은 0.1%의 산화 유로퓸을 함유하고 있었는데, 이 산화 유로퓸은 컬러 텔레비전 업계에서 적색 형광체를 공급하여 영상 밝기를 극대화하는 데 필요했습니다. 란타넘족의 조성은 약 49%의 세륨, 33%의 란타넘, 12%의 네오디뮴, 5%의 프라세오디뮴이었으며, 일부 사마륨과 가돌리늄, 또는 상업용 모나자이트에 비해 분명히 란타넘이 많고 네오디뮴과 중량이 적었습니다. 유로퓸 함량은 일반적인 모나자이트의 두 배 이상이었습니다. 마운틴 패스 바스트네사이트(Mountain Pass bastnäsite)는 1960년대부터 1980년대까지 세계의 주요 란타니드 공급원이었습니다. 그 후, 중국은 점점 더 중요한 희토류 공급국이 되었습니다. 중국의 보스트네사이트 퇴적물에는 쓰촨성의 여러 곳과 내몽골 바얀오보의 대규모 퇴적물이 포함되어 있는데, 이 퇴적물은 20세기 초에 발견되었지만 훨씬 나중까지 이용되지 않았습니다. 바얀 오보는 현재(2008년) 세계 란타넘족의 대부분을 제공하고 있습니다. Bayan Obo bastnäsite는 모나자이트(그리고 중국에서 가장 큰 제철소 중 하나를 유지하기에 충분한 자철석)와 관련하여 발생하며, 카르보나이트 bastnäsite와 달리 유로퓸 함량이 0.2%라는 점을 제외하고는 모나자이트 란타나이드 조성에 비교적 가깝습니다.[citation needed]

광석기술

마운틴 패스(Mountain Pass)에서 바스트네사이트 광석을 잘게 분쇄하고 부유시켜 바스트네사이트의 대부분을 바라이트, 석회암 및 백운모로부터 분리했습니다. 시장성이 있는 제품에는 광석 드레싱 공정의 주요 중간체인 부유 농축액, 산 세척 부유 농축액, 하소산 세척 바스트네사이트, 최종적으로 하소된 바스트네사이트가 염산으로 침출된 후 남은 불용성 잔류물인 세륨 농축액이 포함됩니다. 산처리의 결과로 용해된 란타넘족을 용매 추출하여 유로퓸을 포획하고 광석의 다른 개별 성분을 정제하였습니다. 추가 제품에는 많은 세륨이 고갈된 란타니드 혼합물과 본질적으로 모든 사마륨과 더 무거운 란타니드가 포함되었습니다. 바스트네사이트의 소성은 이산화탄소 함량을 몰아내고 산화-불화물을 남겼고 세륨 함량은 덜 기본적인 4가 상태로 산화되었습니다. 그러나 하소의 높은 온도는 반응성이 떨어지는 산화물을 주었고, 4가 세륨의 환원을 일으킬 수 있는 염산의 사용은 세륨과 3가 란타넘족의 불완전한 분리로 이어졌습니다. 이에 비해 중국에서는 농축 후 바스트네사이트의 처리가 황산으로 가열하는 것으로 시작됩니다.[citation needed]

희토류 금속의 추출

바스트나사이트 광석에서 희토류 금속의 열금속 추출을 위한 공정 흐름도

일반적으로 Bastnäsite 광석은 희토류 금속을 생산하는 데 사용됩니다. 다음 단계와 공정 흐름도는 광석에서 희토류-금속 추출 공정을 자세히 보여줍니다.[13][14]

  1. 추출 후 일반적으로 바스트나사이트 광석은 평균 7%의 REO(희토류 산화물)를 사용합니다.
  2. 광석은 로드 밀, 볼 밀 또는 자가 공장을 사용하여 분쇄를 거칩니다.
  3. 증기는 소다회 플루오실리케이트, 일반적으로 테일 오일 C-30과 함께 갈린 광석을 조화시키기 위해 지속적으로 사용됩니다. 이것은 다음 단계에서 더 쉽게 분리하기 위해 다양한 유형의 희토류 금속을 응집제, 포집제 또는 개질제로 코팅하기 위해 수행됩니다.
  4. 희토류 금속으로부터 갱단을 분리하기 위해 이전의 화학 물질을 사용한 부유.
  5. 희토류 금속을 농축하고 큰 입자를 걸러냅니다.
  6. 과량의 물을 ~100°C로 가열하여 제거합니다.
  7. 용액에 HCl을 첨가하여 pH를 < 5로 낮춥니다. 이를 통해 특정 REM(희토류 금속)이 용해될 수 있습니다(Ce가 예입니다).
  8. 로스트를 산화시키면 용액이 약 85% REO로 농축됩니다. 필요한 경우 ~100°C 이상에서 수행됩니다.
  9. 용액이 더욱 농축되어 큰 입자를 다시 걸러냅니다.
  10. 환원제(면적 기준)는 일반적으로 Ceas Ce 탄산염 또는 CeO를2 제거하는 데 사용됩니다.
  11. 용매는 La, Nd, Pr에서 Eu, Sm, Gd를 분리할 수 있도록 하기 위해 (면적, 가용성, 비용에 따른 용매 종류 및 농도) 첨가됩니다.
  12. 환원제(면적 기준)는 Eu, Sm, Gd를 산화시키는 데 사용됩니다.
  13. Eu는 침전되고 석회화됩니다.
  14. Gd는 산화물로 침전됩니다.
  15. Sm은 산화물로 침전됩니다.
  16. 용매는 11단계로 재활용됩니다. 농도와 순도에 따라 용매를 추가로 첨가합니다.
  17. La는 Nd, Pr, SX에서 분리되었습니다.
  18. Nd와 Pr은 분리되었습니다. SX는 회수 및 재활용을 위해 계속됩니다.
  19. La를 수집하는 한 가지 방법은 HNO를3 추가하여 La(NO3)를 생성하는 것입니다.3 HNO는3 일반적으로 La 농도와 양에 따라 매우 높은 몰농도(1-5 M)로 첨가됩니다.
  20. 또 다른 방법은 La에 HCl을 첨가하여 LaCl을3 생성하는 것입니다. HCl은 La 농도에 따라 1M에서 5M까지 첨가됩니다.
  21. La, Nd, Pr 분리의 용매는 11단계로 재활용됩니다.
  22. Nd는 산화물로 침전됩니다.
  23. Pr은 산화물로 침전됩니다.

참고문헌

Wikimedia Commons에는 Bastnäsite와 관련된 미디어가 있습니다.
  1. ^ Warr, L.N. (2021). "IMA–CNMNC approved mineral symbols". Mineralogical Magazine. 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. doi:10.1180/mgm.2021.43. S2CID 235729616.
  2. ^ a b Bastnäsite. 광물학 핸드북.
  3. ^ a b 바스트나사이트-(Ce). 웹미네랄.
  4. ^ 바스트나사이트. 조심해요. 2011-10-14에 회수되었습니다.
  5. ^ 2007년 11월 13일 Wayback Machine에 보관된 Bastnasite. 미네랄 갤러리. 2011-10-14에 회수되었습니다.
  6. ^ 비티, 리처드; 2007; ℮ 란타니데스; 마셜 캐번디시 출판 ℮.
  7. ^ 굽타, C. K. (2004) 희토류 추출 야금학, CRC Press ISBN 0-415-33340-7
  8. ^ Robert E. Krebs (2006). The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide. Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-313-33438-2. Retrieved 14 October 2011.
  9. ^ Adrian P. Jones; Frances Wall; C. Terry Williams (1996). Rare earth minerals: chemistry, origin and ore deposits. Springer. ISBN 978-0-412-61030-1. Retrieved 14 October 2011.
  10. ^ Sahlström, Fredrik; Jonsson, Erik; Högdahl, Karin; Troll, Valentin R.; Harris, Chris; Jolis, Ester M.; Weis, Franz (2019-10-23). "Interaction between high-temperature magmatic fluids and limestone explains 'Bastnäs-type' REE deposits in central Sweden". Scientific Reports. 9 (1): 15203. Bibcode:2019NatSR...915203S. doi:10.1038/s41598-019-49321-8. ISSN 2045-2322. PMC 6811582. PMID 31645579.
  11. ^ 현장학습 가이드북 mcgill.ca
  12. ^ Vallina, B., Rodriguez-Blanco, J. D., Blanco, J. A. and Benning, L. G. (2014) 결정질 네오디뮴 하이드록시카보네이트, NdCOOH의3 형태에 대한 가열의 영향 광물학 잡지, 78, 1391–1397. DOI: 10.1180/minmag. 2014.078.6.05.
  13. ^ 키이스 R, 브래들리 S. 반 고센, 노라 K. 폴리와 다니엘 코디어. "과학 조사 보고서 2010--5220" 미국의 주요 희토류 퇴적물 - 국내 퇴적물 요약과 세계적 관점 USGS, 2010. 웹. 2014년 3월 03일
  14. ^ 맥일리, 로데릭. "크바네펠드 프로젝트 – 주요 기술 혁신" ASX 공지사항. 그린란드 광물 및 에너지 LTD, 2012년 2월 23일 웹. 2014년 3월 03일

서지학

  • Palache, P., Berman H., Frondel, C. (1960) "다나의 광물학 체계, 2권: 할라이드, 질산염, 붕산염, 탄산염, 황산염, 인산염, 아르세네이트, 텅스테이트, 몰리브데이트 등 (제7판)" John Wiley and Sons, Inc., 뉴욕, pp. 289–291.