Получение и основные источники РЗЭ
История получения РЗЭ
Изначально, РЗЭ добывались в незначительных количествах из мелких месторождений гранитных пегматитов — геологической среды, где они впервые были обнаружены. В течение второй половины 19-ого века и первой половине 20-ого века, РЗЭ, в основном, добывались на Юго-Востоке Соединенных Штатов Америки. За исключением самых распространенных элементов группы лантаноидов (церия, лантана и неодима), отдельные РЗЭ не были коммерчески доступными до 1940х годов.
В период с 1965-ого по 1985-ый годы основное количество РЗЭ было добыто в месторождении Маунтин-Пасс, Калифорния. Тяжелые минеральные пески с россыпей во многих частях мира также были источниками побочного продукта минералов РЗЭ, и Австралия до начала 1990х была одним из крупнейших производителей данного источника РЗЭ. Россия также была важным производителем РЗЭ, добывая их из тяжелых каменистых пород. А начиная с 1980х годов Китай стал основным производителем РЗЭ, в то время как австралийский и американский рынки акций резко упали. К 1998-ому году более 80% добытых редкоземельных материалов пришло из Китая, в частности с месторождения Баян-Обо, расположенного в провинции Внутренняя Монголия.
Читайте также:
Хоть РЗЭ и содержатся в значительных количествах в различных полезных ископаемых, основная добыча этих элементов идет только из минералов, количество которых не превышает 10-ти. В приведенной ниже таблице перечислены минералы, из которых уже добывают РЗЭ на коммерческой основе, а также те минералы, которые имеют потенциальное применение в будущем. Извлечение экономически выгодных РЗЭ напрямую зависит от минералогии РЗЭ. В прошлом, производственные мощности месторождений были ограничены из-за содержания минералов, из которых выделение РЗЭ было затруднено ввиду особой твердости, крупной зернистости и прочего. Легко разрушаемые минералы, такие как карбонат бастнацита, видятся наиболее привлекательными в сравнении с минералами, которые трудно разделять, например силикат ортита (аланита). От месторождений монацита, одного из самых важных источников РЗЭ, в большинстве случаев отказались из-за высокого содержания тория. В последнее время, РЗЭ добывают из глинистых минералов, например, латеритов, которые в большом количестве находятся в Китае.
Минерал |
Формула |
Содержание Оксидов РЗЭ, % |
Аешинит |
(Ln,Ca,Fe,Th)(Ti,Nb)2(O,OH) |
36 |
Аланит (ортит) |
(Ca, Ln)2(Al,Fe)3(SiO4)3(OH) |
30 |
Анатас |
TiO2 |
3 |
Анцилит |
SrLn(CO3)2(OH)•H2O |
46 |
Апатит |
Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) |
19 |
Бастнацит |
LnCO3F |
76 |
Браннерит |
(U,Ca,Ln)(Ti,Fe)2O6 |
6 |
Бритолит |
(Ln,Ca)5(SiO4,PO4)3(OH,F) |
62 |
Церианит |
(Ce,Th)O2 |
81 |
Чералит |
(Ln,Ca,Th)(P,Si)O4 |
5 |
Черчит |
YPO4•2H2O |
44 |
Евдиалит |
Na15Ca6(Fe,Mn)3Zr3(Si,Nb) Si25O73(OH,Cl,H2O)5 |
10 |
Евксенит |
(Ln,Ca,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6 |
<40 |
Фергюсонит |
Ln(Nb,Ti)O4 |
47 |
Флоренцит |
LnAl3(PO4)2(OH)6 |
32 |
Гадолинит |
LnFeBe2Si2O10 |
52 |
Хуангоит |
BaLn(CO3)2F |
38 |
Гидроксил бастнацит |
LnCO3(OH,F) |
75 |
Кайнозит |
Ca2(Y,Ln)2Si4O12CO3•H2O |
38 |
Лопарит |
(Ln,Na,Ca)(Ti,Nb)O3 |
36 |
Монацит |
(Ln,Th)PO4 |
71 |
Мозандрит |
(Ca,Na,Ln)12(Ti,Zr)2Si7O31H6F4 |
<65 |
Парисит |
CaLn2(CO3)3F2 |
64 |
Самарскит |
(Ln,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16 |
12 |
Синчизит |
CaLn(CO3)2F |
51 |
Таленит |
Y3Si3O10(OH) |
63 |
Ксенотим |
YPO4 |
61 |
Иттротанталит |
(Y,U,Fe)(Ta,Nb)O4 |
<24 |
Где Ln – элементы группы лантаноидов |
Некоторые месторождения железной руды содержат РЗЭ, но такие залежи разрабатываются только в одной области — Баян-Обо, Китай. Это месторождение на данный момент является самым большим известным месторождением РЗЭ в мире.
Железо-ЛРЗЭ-ниобиевые месторождения в Баян-Обо, провинция Внутренняя Монголия, Китай, были обнаружены русскими геологами в 1927 году, когда Внутренняя Монголия находилась под контролем бывшего СССР. РЗЭ извлекаются из железо-ЛРЗЭ-ниобиевой руды, добываемую на более чем 20 участках этой провинции, разработка которых началась 1957 году. Два самых больших участка — так называемые «Основной» и «Восточный», каждый из которых имеет запасы РЗЭ в железо-ниобиевой руде, с содержанием редкоземельных оксидов (РЗО) 5,41% и 5,18% соответственно. Общее количество разведанных запасов составляет как минимум 1,5 миллиарда тонн железа, 48 млн тонн РЗО и 1 млн тонн ниобия. РЗЭ содержащие руды делятся натри основных вида: РЗЭ-железная руда, основной тип; РЗЭ содержащие руды в силикатной горной породе, а также РЗЭ содержащие руды в доломите.
Поводом для споров является время начала минерализации РЗЭ содержащих руд в Баян-Обо. Многие исследователи сходятся в одном — образование железо-РЗЭ-ниобиевой руды не было мгновенным процессом, минерализация происходила длительный промежуток времени. И вне зависимости от времени и условий формирования этой руды, месторождение Баян-Обо в настоящий момент доминирует на мировом рынке по добытой РЗЭ руде и будет доминировать на протяжении еще многих лет в будущем.
Месторождение Пи Ридж (Pea Ridge) в Миссури содержит еще неиспользованные источники высоко концентрированной РЗЭ руды. Объемные образцы, взятые на этом месторождении из монацита и ксенотима, содержат порядка 12% РЗЭ, основное количество которых — это легкие РЗЭ.
Магнетитовые месторождения в Миневилле, Нью-Йорк, США, также содержат РЗЭ, в пока еще неизведанном количестве. Точно известно, что в этом месторождении преобладают апатиты, содержание редкоземельных оксидов в которых составляет порядка 11%, в том числе 2% Y2O3.
Также важное месторождение магнетита и гематита находится в г. Кируна, Швеция, в которых содержатся редкоземельные оксиды в количестве 0,7% и 0,5% соответственно. Как сообщается, в этом же месторождении имеются залежи апатита и монацита.
Олимпик Дам (Olympic Dam) — медно-урано-золоторудное месторождение, расположенное на юге Австралии, содержит от 40% до 90% гематита, вместе с кварцем, серицитом, баритом. Это месторождение выглядит потенциальным источником получения предпродукта РЗЭ, с типичным содержанием РЗЭ в 0,5%. В руде Олимпик Дам наиболее распространенными РЗЭ минералам являются мелкозернистый монацит и бастнацит.