Kandungan
- Elemen Langka Bumi Tidak "Langka"
- Konsentrasi Elemen Langka Bumi
- Batu Igneous Alkali dan Magmas
- Pengelasan Ore Langka Bumi
- Deposit Placer Nadir Bumi
- Deposit Deposit Langka Bumi
- Elemen Langka Bumi di Pegmatites
- Jenis-jenis Simpanan Nadir Bumi yang lain
- Pemprosesan Mineral untuk Cabaran
- Pemprosesan Mineral Kompleks
Peta elemen nadir bumi: Daerah unsur tanah jarang di Amerika Syarikat terletak di barat. Peta ini menunjukkan lokasi lokasi pengeluaran berpotensi - membesarkan peta untuk melihat semua lokasi.
Elemen Langka Bumi Tidak "Langka"
Beberapa aspek geologi tentang kejadian semula jadi unsur-unsur nadir bumi sangat mempengaruhi bekalan bahan mentah jarang-bumi-unsur-unsur. Faktor geologi ini dibentangkan sebagai kenyataan fakta yang diikuti dengan perbincangan terperinci.
Anggaran purata kepekatan unsur-unsur nadir bumi di kerak Bumi, yang terdiri daripada sekitar 150 hingga 220 bahagian sejuta (jadual 1), melebihi logam lain yang dilombong pada skala perindustrian, seperti tembaga (55 bahagian per juta) dan zink (70 bahagian setiap juta). Tidak seperti kebanyakan pangkalan yang dijual dan logam berharga secara komersial, bagaimanapun, unsur-unsur nadir bumi jarang tertumpu kepada deposit bijih yang boleh ditemui.
Konsentrasi Elemen Langka Bumi
Kepekatan utama unsur-unsur nadir bumi dikaitkan dengan jenis-jenis batuan igneni yang tidak biasa, iaitu batuan alkali dan karbonatit. Kepekatan berpotensi REE bearing yang berpotensi berguna juga terdapat dalam deposit placer, simpanan sisa yang terbentuk daripada pelapukan batuan beku, pegmatit, deposit tembaga-emas besi, dan fosfat laut (Jadual 2).
Jadual 1. Anggaran kelebihan unsur-unsur bumi jarang.
Batu Igneous Alkali dan Magmas
Batuan igneus alkali terbentuk daripada penyejukan magmas yang diperolehi oleh darjah kecil pencairan sebahagian daripada batuan dalam mantel Bumi. Pembentukan batu alkali adalah rumit dan tidak difahami sepenuhnya tetapi boleh dianggap sebagai proses geologi yang mengekstrak dan menumpukan unsur-unsur yang tidak sesuai dengan struktur mineral yang membentuk batu.
Magmas alkali yang terhasil jarang dan tidak biasa diperkaya dalam unsur-unsur seperti zirkonium, niobium, strontium, barium, lithium, dan unsur-unsur nadir bumi. Apabila magmas ini naik ke kerak Bumi, komposisi kimia mereka mengalami perubahan selanjutnya sebagai tindak balas terhadap variasi tekanan, suhu, dan komposisi batuan di sekitarnya. Hasilnya adalah kepelbagaian jenis-jenis batu yang menakjubkan yang banyak diperkayakan dalam unsur-unsur ekonomi, termasuk unsur-unsur nadir bumi. Deposit mineral yang dikaitkan dengan batu-batu ini juga agak berbeza dan janggal untuk dikelaskan, kerana ciri-ciri tersendiri dari deposit ini dan jarang mereka boleh menyebabkan klasifikasi yang hanya mempunyai satu atau beberapa contoh yang diketahui.
Peta geologi elemen nadir bumi: Peta geologik yang umum di kebanyakan kawasan pasir bumi Gunung Pass, California selatan. Hanya minoriti wakil daripada ratusan shonkinite, syenite, dan dikatil karbonatit yang ditunjukkan. Diesel dan rhyolitic meluas, umur Mesozoik atau Tertiari, tidak ditunjukkan. Daripada Laporan Fail Terbuka USGS 2005-1219. Memperbesar peta.
Pengelasan Ore Langka Bumi
Klasifikasi bijih yang berkaitan dengan batuan alkali juga kontroversi. Jadual 2 menyajikan klasifikasi yang agak sederhana yang mengikuti kategori analog untuk deposit yang berkaitan dengan batuan ignisik nonalkaline. Sebahagian daripada batuan alkali yang lebih luar biasa yang menjadi tuan rumah, atau yang berkaitan dengan, bijih REE adalah karbonatit dan phoscorite, batuan igneus yang terdiri terutamanya daripada mineral karbonat dan fosfat. Karbonatit, dan terutama phosphorite, agak jarang, kerana terdapat hanya 527 karbonatit yang diketahui di dunia (Woolley dan Kjarsgaard, 2008). Kepekatan ekonomi galian-galas REE berlaku di beberapa batuan alkali, skarns dan deposit penggantian karbonat yang berkaitan dengan intrusi, urat dan urat alkali, pemotongan kompleks ignis alkali dan batuan, tanah dan lain-lain produk lumpur alkali.
Jadual Berkala REE: Unsur-Unsur Langka Bumi adalah unsur siri lanthanide 15, ditambah yttrium. Scandium terdapat di dalam simpanan unsur bumi yang paling jarang dan kadang kala dikelaskan sebagai unsur jarang bumi. Imej oleh.
Deposit Placer Nadir Bumi
Cuaca semua jenis batuan menghasilkan sedimen yang didepositkan dalam pelbagai persekitaran, seperti sungai dan sungai, garis pantai, penggemar aluvial, dan delta. Proses hakisan menumpukan mineral padat, terutamanya emas, ke dalam deposit yang dikenali sebagai tempat penampungan. Bergantung pada sumber produk-produk hakisan, mineral-mineral tertentu yang mengandungi unsur nadir bumi, seperti monazit dan xenotim, boleh ditumpukan bersama dengan mineral berat lain.
Sumbernya tidak boleh menjadi batuan beku alkali atau deposit tanah jarang yang berkaitan. Banyak batuan sedimen biasa, metamorf, dan bahkan lebih lama mengandungi monazit yang cukup untuk menghasilkan placer yang mempunyai monazite bearing. Akibatnya, monazit hampir selalu dijumpai di mana-mana deposit placer. Walau bagaimanapun, jenis peniaga dengan konsentrasi monazit yang paling besar biasanya adalah penambang mineral ilmenit-berat, yang telah ditambang untuk pigmen oksida titanium, dan penapis kasassit, yang ditambang untuk bijih timah.
Deposit besi nadir bumi besi: Pemandangan Barat yang menghadap ke Iron Hill, Gunnison County, Colorado. Iron Hill dibentuk oleh stok karbonatit besar yang membentuk pusat kompleks intrusif alkali. Kompleks ini banyak menanam sumber mineral, termasuk titanium, niobium, unsur-unsur nadir bumi, dan torium. Imej USGS.
Deposit Deposit Langka Bumi
Di dalam persekitaran tropika, batuan sangat lekas untuk membentuk profil tanah yang unik yang terdiri daripada laterit, tanah yang kaya dengan besi dan aluminium, setebal puluhan meter tebal. Proses pembentukan tanah biasanya menumpukan mineral berat sebagai deposit residu, menghasilkan lapisan logam yang diperkaya di atas dasar batuan yang tidak berasas.
Apabila deposit tanah jarang berlaku seperti cuaca, ia dapat diperkaya dalam unsur-unsur nadir bumi dalam kepekatan kepentingan ekonomi. Jenis deposit REE tertentu, jenis penyerapan ion, dibentuk oleh larutan unsur-unsur nadir bumi dari batu-batu halus yang biasa dan menetapkan unsur-unsur ke tanah liat di dalam tanah. Deposit ini hanya diketahui di selatan China dan Kazakhstan dan pembentukannya kurang difahami.
Elemen Langka Bumi di Pegmatites
Di antara pegmatites, sekumpulan batu-batu igneus intrusif kasar kasar, keluarga niobium-yttrium-fluorin, terdiri daripada sebilangan besar subtipe yang terbentuk dalam persekitaran geologi yang berbeza. Subtipe ini adalah granit dalam komposisi dan biasanya dijumpai periferal untuk pencerobohan granit yang besar. Walau bagaimanapun, secara amnya, pegmatit yang mengandungi unsur-unsur nadir bumi pada umumnya kecil dan kepentingan ekonomi hanya kepada pengumpul mineral.
Jenis-jenis Simpanan Nadir Bumi yang lain
Deposit jenis tembaga-emas besi-oksida telah diiktiraf sebagai jenis deposit yang berbeza hanya selepas penemuan simpanan Empangan Olimpik di Australia Selatan pada tahun 1980-an. Deposit Empangan Olimpik adalah luar biasa kerana ia mengandungi sejumlah besar elemen nadir bumi dan uranium. Kaedah ekonomi untuk memulihkan unsur nadir bumi dari deposit ini belum dijumpai. Banyak deposit lain jenis ini telah dikenalpasti di seluruh dunia, tetapi maklumat tentang kandungan unsur nadir bumi umumnya kurang. Jumlah jejak unsur nadir bumi juga telah dikenalpasti dalam deposit penggantian magnetite-apatite.
Bauxite karst, tanah kaya aluminium yang terkumpul di batu kapur yang besar (topografi karst yang mendasari) di Montenegro dan di tempat lain, diperkaya dalam unsur-unsur nadir bumi, tetapi kepekatan yang dihasilkan tidak mempunyai kepentingan ekonomi (Maksimovic dan Pantó, 1996). Begitu juga untuk deposito fosfat marin, yang boleh mengandungi sebanyak 0.1 peratus REE oxides (Altschuler dan lain-lain, 1966). Akibatnya, pemulihan unsur nadir bumi sebagai hasil sampingan pembuatan baja fosfat telah disiasat.
Pemprosesan Mineral untuk Cabaran
Dalam banyak logam asas dan logam berharga, logam yang diekstrak sangat tertumpu dalam fasa mineral tunggal, seperti tembaga dalam kalkopirit (CuFeS2) atau zink dalam sphalerit (ZnS). Pemisahan satu fasa mineral dari batu adalah tugas yang agak mudah. Produk akhir adalah tumpuan biasanya dikirimkan kepada pelebur untuk pengekstrakan dan penapisan akhir logam. Zink, sebagai contoh, hampir sepenuhnya diperolehi daripada sphalerit mineral, oleh itu industri peleburan zink dan penapisan zink global telah membangunkan rawatan mineral yang sangat khusus ini. Oleh itu, pengeluaran zink mempunyai kelebihan kos yang jelas kerana satu teknologi standard digunakan, dan pembangunan lombong zink baru adalah proses konvensional.
Amalan pemprosesan mineral semasa mampu memisahkan pelbagai peringkat fasa mineral tetapi tidak semestinya kos efektif untuk melakukannya. Apabila unsur-unsur kepentingan ditemui dalam dua atau lebih fasa mineral, masing-masing memerlukan teknologi pengekstrakan yang berbeza, pemprosesan mineral agak mahal. Ramai unsur-unsur nadir bumi mengandungi dua atau lebih fasa galas-bumi yang jarang berlaku. Oleh itu, unsur-unsur nadir bumi di mana elemen nadir bumi sebahagian besarnya tertumpu dalam fasa mineral tunggal mempunyai kelebihan daya saing.Sehingga kini, pengeluaran REE sebahagian besarnya berasal dari deposit fasa tunggal mineral, seperti Bayan Obo (bastnasit), Gunung Pass (bastnasit), dan penambang mineral berat (monazite).
Pemprosesan Mineral Kompleks
Mineral yang mengandungi unsur-unsur nadar, sekali dipisahkan, mengandungi sebanyak 14 elemen nadir bumi (lanthanides dan yttrium) yang perlu dipisahkan dan ditapis. Kerumitan pengelasan dan penapisan elemen nadir bumi digambarkan oleh lembaran aliran logam untuk lombong Gunung Pass di California (gambar 2). Tidak seperti logam sulfida, yang merupakan sebatian kimia yang mudah, mineral galas REE agak kompleks. Bijih logam sulfida asas, seperti sphalerit (ZnS), biasanya dicelup untuk membakar sulfur dan kekotoran berasingan dari logam cair. Logam yang terhasil terus diperhalusi ke arah kemurnian berhampiran dengan elektrolisis. Elemen-elemen nadar bumi, sebaliknya, biasanya diekstrak dan ditapis melalui puluhan proses kimia untuk memisahkan unsur-unsur nadir bumi yang berbeza dan menghilangkan kekotoran.
Kekecohan utama yang merosakkan dalam mineral REE-bearing adalah torium, yang menyampaikan radioaktiviti yang tidak diingini kepada bijih. Kerana bahan radioaktif sukar untuk lombong dan mengendalikan dengan selamat, mereka sangat dikawal. Apabila produk sisa radioaktif dihasilkan, kaedah pelupusan khas mesti digunakan. Kos pengendalian dan pelupusan bahan radioaktif adalah halangan yang serius terhadap pengekstrakan ekonomi lebih banyak mineral REE yang kaya dengan radioaktif, khususnya monazit, yang biasanya mengandungi sejumlah besar torium. Malah, pengenaan peraturan yang lebih ketat mengenai penggunaan mineral radioaktif menyebabkan banyak sumber monazite daripada pasaran unsur nadir bumi pada tahun 1980-an.
Metalurgi kompleks unsur nadir bumi dikompaun oleh fakta bahawa tidak ada dua bijih REE yang sama. Akibatnya, tidak terdapat proses standard untuk mengekstrak mineral REE bearing dan menyempurnakannya menjadi sebatian tanah jarang yang boleh dipasarkan. Untuk mengembangkan lombong unsur nadir bumi baru, bijih harus diuji secara meluas dengan menggunakan pelbagai kaedah pengekstrakan yang diketahui dan urutan unik langkah pemprosesan yang dioptimumkan. Berbanding dengan lombong zink baru, pembangunan proses untuk unsur-unsur nadir bumi banyak memberi lebih banyak masa dan wang.