Bastnäsite - Bastnäsite

Bastnäsite , bastnaesite
Bastnaesit Burundi.jpg
Bastnäsite do Burundi
Em geral
Categoria Mineral carbonato
Fórmula
(unidade de repetição) 		(La, Ce, Y) CO 3 F
Classificação de Strunz 5.BD.20a
Sistema de cristal Hexagonal
Classe de cristal Ditrigonal dipiramidal ( 6 m2)
Símbolo HM : ( 6 m2)
Grupo espacial P 6 2c
Célula unitária a = 7,118 (1)  Å ,
c = 9,762 (1) Å; Z  = 6
(bastnäsite- (Ce))
Identificação
Cor Amarelo mel, marrom avermelhado
Hábito de cristal Cristais estriados tabulares a equantes, sulcos profundos podem se assemelhar a pilha de placas finas, supercrescimentos orientados, também granulares, maciços
Geminação Lei dauphine, lei do Brasil e lei do Japão
Decote Imperfeito para indistinto em {10 1 0}, partindo em {0001}
Fratura Desigual
Tenacidade Frágil
Dureza da escala de Mohs 4-5
Brilho Vítreo, gorduroso, perolado nas partições basais
Onda Branco
Diafaneidade Transparente para translúcido
Gravidade Específica 4,95-5,0
Propriedades ópticas Uniaxial (+)
Índice de refração n ω = 1,717–1,722
n ε = 1,818–1,823
Birrefringência δ = 0,101 máx.
Pleocroísmo Desmaiado, E> O, incolor a amarelo pálido ou laranja
Outras características Extremamente piezoelétrico; catodoluminescência vermelho-escuro, radioativo se for rico em urânio e / ou tório Radioactive.svg
Referências

O mineral bastnäsita (ou bastnaesita ) é um de uma família de três carbonatos - minerais de fluoreto , que inclui bastnäsita- ( Ce ) com uma fórmula de (Ce, La) CO 3 F, bastnäsita- ( La ) com uma fórmula de (La , Ce) CO 3 F, e bastnäsite- ( Y ) com uma fórmula de (Y, Ce) CO 3 F. Alguns dos bastnäsites contêm OH - em vez de F - e recebem o nome de hidroxilbastnasita. A maioria dos bastnäsita é bastnäsite- (Ce), e o cério é de longe o mais comum das terras raras nesta classe de minerais. Bastnäsite e o mineral de fosfato monazita são as duas maiores fontes de cério e outros elementos de terras raras .

Bastnäsite foi descrito pela primeira vez pelo químico sueco Wilhelm Hisinger em 1838. É nomeado para o Bastnäs mina perto Riddarhyttan , Västmanland , Suécia . Bastnäsite também ocorre como espécimes de muito alta qualidade nas montanhas Zagi, no Paquistão. Bastnäsite ocorre em granito alcalino e sienito e em pegmatitos associados . Também ocorre em carbonatitos e em fenitos associados e outros metassomatitos .

Composição

Cristal de Bastnäsite do distrito de Manitou, Condado de El Paso, Colorado, EUA (tamanho: 4,3 × 3,8 × 3,3 cm)

Bastnäsite tem cério , lantânio e ítrio em sua fórmula generalizada, mas oficialmente o mineral é dividido em três minerais com base no elemento predominante de terras raras . Há bastnäsite- (Ce) com uma fórmula mais precisa de (Ce, La) CO 3 F. Há também bastnäsite- (La) com uma fórmula (La, Ce) CO 3 F. E, finalmente, há bastnäsite- ( Y) com uma fórmula de (Y, Ce) CO 3 F. Há pouca diferença nos três em termos de propriedades físicas e a maioria bastnäsite é bastnäsite- (Ce). O cério na maioria dos bastnas naturais geralmente domina os outros. Bastnäsite e o mineral de fosfato monazita são as duas maiores fontes de cério, um importante metal industrial.

Estrutura cristalina de bastnäsite- (Ce). Código de cores: carbono, C, cinza-azulado; flúor, F, verde; cério, Ce, branco; oxigênio, O, vermelho.

Bastnäsite está intimamente relacionado com a série de minerais parisita . Os dois são fluorocarbonatos de terras raras , mas a fórmula da parisita de Ca (Ce, La, Nd) 2 (CO 3 ) 3 F 2 contém cálcio (e uma pequena quantidade de neodímio ) e uma proporção diferente de íons constituintes. Parisita pode ser vista como uma unidade de fórmula de calcita (CaCO 3 ) adicionada a duas unidades de fórmula de bastnäsita. Na verdade, foi demonstrado que os dois se alteram para frente e para trás com a adição ou perda de CaCO 3 em ambientes naturais.

Bastnäsite forma uma série com os minerais hidroxilbastnäsite- (Ce) [(Ce, La) CO 3 (OH, F)] e hidroxilbastnäsite- (Nd). Os três são membros de uma série de substituição que envolve a possível substituição de íons de flúor (F - ) por íons de hidroxila (OH - ).

Nome

Cristal Bastnäsite, montanha Zagi, áreas tribais administradas pelo governo federal , Paquistão. Tamanho: 1,5 × 1,5 × 0,3 cm.

Bastnäsite recebe o nome de sua localidade tipo , o Bastnäs Mine, Riddarhyttan , Västmanland , Suécia . O minério da mina Bastnäs levou à descoberta de vários novos minerais e elementos químicos por cientistas suecos, como Jöns Jakob Berzelius , Wilhelm Hisinger e Carl Gustav Mosander . Entre estes estão os elementos químicos cério , que foi descrito por Hisinger em 1803, e lantânio em 1839. Hisinger, que também era o dono da mina de Bastnäs, escolheu nomear um dos novos minerais bastnäsit quando foi descrito por ele pela primeira vez em 1838.

Ocorrência

Embora seja um mineral escasso e nunca em grandes concentrações, é um dos carbonatos de terras raras mais comuns. Bastnäsite foi encontrado em depósitos de bauxita cárstica na Hungria , Grécia e na região dos Balcãs . Também encontrado em carbonatitos , uma rocha ígnea intrusiva de carbonato rara, no Complexo de Fen , Noruega ; Bayan Obo , Mongólia ; Kangankunde, Malawi ; Kizilcaoren, Turquia e a mina de terras raras de Mountain Pass na Califórnia , EUA. Em Mountain Pass, bastnäsite é o principal mineral de minério. Algum bastnäsite foi encontrado nos granitos incomuns da área de Langesundsfjord, Noruega; Península de Kola , Rússia ; Minas Mont Saint-Hilaire , Ontário e depósitos do Lago Thor , Territórios do Noroeste , Canadá . Fontes hidrotermais também foram relatadas.

A formação de hidroxilbastnasita (NdCO 3 OH) também pode ocorrer por meio da cristalização de um precursor amorfo contendo terras raras. Com o aumento da temperatura, o hábito dos cristais de NdCO 3 OH muda progressivamente para morfologias esferulíticas ou dendríticas mais complexas. Foi sugerido que o desenvolvimento dessas morfologias de cristal é controlado pelo nível em que a supersaturação é alcançada na solução aquosa durante a quebra do precursor amorfo. Em temperaturas mais altas (por exemplo, 220 ° C) e após aquecimento rápido (por exemplo, <1 h ), o precursor amorfo se decompõe rapidamente e a supersaturação rápida promove o crescimento esferulítico. Em uma temperatura mais baixa (por exemplo, 165 ° C) e aquecimento lento (100 min ), os níveis de supersaturação são aproximados mais lentamente do que o necessário para o crescimento esferulítico e, portanto, formas triangulares piramidais mais regulares se formam.

História da mineração

Em 1949, o enorme depósito bastnasita hospedado em carbonatito foi descoberto em Mountain Pass , no condado de San Bernardino, Califórnia . Essa descoberta alertou os geólogos para a existência de uma classe totalmente nova de depósitos de terras raras: a terra rara contendo carbonatito. Outros exemplos foram logo reconhecidos, particularmente na África e na China. A exploração desse depósito começou em meados da década de 1960, após sua compra pela Molycorp (Molybdenum Corporation of America). A composição de lantanídeos do minério incluía 0,1% de óxido de európio, que era necessário para a indústria de televisão em cores, para fornecer o fósforo vermelho, para maximizar o brilho da imagem. A composição dos lantanídeos era de cerca de 49% de cério, 33% de lantânio, 12% de neodímio e 5% de praseodímio, com algum samário e gadolínio, ou distintamente mais lantânio e menos neodímio e pesados ​​em comparação com a monazita comercial. O conteúdo de európio era pelo menos o dobro de uma monazita típica. O bastnäsite de Mountain Pass foi a maior fonte mundial de lantanídeos entre os anos 1960 e 1980. Depois disso, a China tornou-se um suprimento de terras raras cada vez mais importante. Os depósitos chineses de bastnäsite incluem vários na província de Sichuan e o enorme depósito em Bayan Obo , Mongólia Interior , que foi descoberto no início do século 20, mas não foi explorado até muito mais tarde. Bayan Obo está atualmente (2008) fornecendo a maioria dos lantanídeos do mundo. Bayan Obo bastnäsita ocorre em associação com monazita (mais magnetita suficiente para sustentar uma das maiores siderúrgicas da China) e, ao contrário de bastnäsitas de carbonatita, é relativamente mais próxima de composições de lantanídeo monazita, com exceção de seu conteúdo generoso de 0,2% de európio.

Tecnologia de minério

Em Mountain Pass, o minério bastnäsita foi finamente moído e sujeito à flotação para separar a maior parte da bastnäsita da barita , calcita e dolomita que a acompanha . Os produtos comercializáveis ​​incluem cada um dos principais intermediários do processo de beneficiamento de minério: concentrado de flotação, concentrado de flotação lavado com ácido, bastnäsita lavada com ácido calcinada e, finalmente, um concentrado de cério, que era o resíduo insolúvel deixado após a bastnäsita calcinada ter sido lixiviada com ácido clorídrico . Os lantanídeos que se dissolveram com o tratamento com ácido foram submetidos à extração com solvente , para capturar o európio e purificar os demais componentes individuais do minério. Um outro produto incluía uma mistura de lantanídeos, sem grande parte do cério e essencialmente todo de samário e lantanídeos mais pesados. A calcinação da bastnäsita eliminou o conteúdo de dióxido de carbono, deixando um óxido-fluoreto, no qual o conteúdo de cério foi oxidado ao estado quadrivalente menos básico. No entanto, a alta temperatura de calcinação deu óxido menos reativo, e o uso de ácido clorídrico, que pode causar redução do cério quadrivalente, levou a uma separação incompleta do cério e dos lantanídeos trivalentes. Em contraste, na China, o processamento da bastnäsita, após concentração, começa com o aquecimento com ácido sulfúrico .

Extração de metais de terras raras

Diagrama de fluxo do processo para extração pirometalúrgica de metais de terras raras de minério de bastnasita

O minério de Bastnäsite é normalmente usado para produzir metais de terras raras. As etapas a seguir e o diagrama de fluxo do processo detalham o processo de extração de metais de terras raras do minério.

  1. Após a extração, o minério de bastnasita é normalmente usado nesse processo, com uma média de 7% de REO (óxidos de terras raras).
  2. O minério passa por trituração em moinhos de barras, moinhos de bolas ou moinhos autógenos.
  3. O vapor é usado consistentemente para condicionar o minério moído, junto com o fluosilicato de carbonato de sódio e, geralmente, o óleo residual C-30. Isso é feito para revestir os vários tipos de metais de terras raras com floculantes, coletores ou modificadores para facilitar a separação na próxima etapa.
  4. Flotação usando os produtos químicos anteriores para separar a ganga dos metais de terras raras.
  5. Concentre os metais de terras raras e filtre as partículas grandes.
  6. Remova o excesso de água aquecendo a ~ 100 ° C.
  7. Adicione HCl à solução para reduzir o pH para <5. Isso permite que certos REM (metais de terras raras) se tornem solúveis (Ce é um exemplo).
  8. A torrefação oxidante concentra ainda mais a solução em aproximadamente 85% de REO. Isso é feito a ~ 100 ° C e mais, se necessário.
  9. Permite que a solução se concentre ainda mais e filtre as partículas grandes novamente.
  10. Agentes de redução (com base na área) são usados ​​para remover Ce como carbonato de Ce ou CeO 2 , normalmente.
  11. Solventes são adicionados (tipo de solvente e concentração com base na área, disponibilidade e custo) para ajudar a separar Eu, Sm e Gd de La, Nd e Pr.
  12. Agentes de redução (com base na área) são usados ​​para oxidar Eu, Sm e Gd.
  13. Eu é precipitado e calcificado.
  14. Gd é precipitado como um óxido.
  15. Sm é precipitado como um óxido.
  16. O solvente é reciclado para a etapa 11. O solvente adicional é adicionado com base na concentração e pureza.
  17. La separada de Nd, Pr e SX.
  18. Nd e Pr separados. O SX prossegue para recuperação e reciclagem.
  19. Uma maneira de coletar La é adicionar HNO 3 , criando La (NO 3 ) 3 . HNO 3 normalmente adicionado em uma molaridade muito alta (1–5 M), dependendo da concentração e da quantidade de La.
  20. Outro método é adicionar HCl a La, criando LaCl 3 . HCl é adicionado a 1 M a 5 M dependendo da concentração de La.
  21. O solvente da separação de La, Nd e Pr é reciclado para a etapa 11.
  22. O Nd é precipitado como um produto óxido.
  23. Pr é precipitado como um produto óxido.

Referências

Bibliografia

  • Palache, P .; Berman H .; Frondel, C. (1960). " Dana's System of Mineralogy, Volume II: Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, Etc. (Seventh Edition)" John Wiley and Sons, Inc., New York, pp. 289-291 .