Nilalaman
- Ang mga elemento ng Rare sa Daigdig ay Hindi "Rare"
- Rare Earth Element Concentrations
- Alkaline Igneous Rocks at Magmas
- Rare Earth Ore Classification
- Rare Earth Placer Deposits
- Mga Residual Rare Earth Deposits
- Mga Sangkap ng Daigdig sa Rare sa Pegmatites
- Iba pang Mga Uri ng Deposito sa Lupa
- Pagproseso ng Mineral para sa mga Hamon
- Komplikadong Pagproseso ng Mineral
Rare ng mapa ng elemento ng lupa: Ang mga bihirang bahagi ng elemento ng lupa sa Estados Unidos ay pangunahing matatagpuan sa kanluran. Ipinapakita ng mapa na ito ang lokasyon ng mga potensyal na lokasyon ng produksyon - palakihin ang mapa upang makita ang lahat ng mga lokasyon.
Ang mga elemento ng Rare sa Daigdig ay Hindi "Rare"
Maraming mga heolohikal na aspeto ng natural na paglitaw ng mga bihirang elemento ng lupa ay malakas na nakakaimpluwensya sa pagbibigay ng mga bihirang-lupa-elemento na hilaw na materyales. Ang mga geologic factor na ito ay ipinakita bilang mga pahayag ng mga katotohanan na sinusundan ng isang detalyadong talakayan.
Ang tinatayang average na konsentrasyon ng mga bihirang elemento ng lupa sa Earths crust, na umaabot mula sa 150 hanggang 220 na mga bahagi bawat milyon (talahanayan 1), ay lumampas sa marami pang ibang mga metal na minamasahe sa isang pang-industriya scale, tulad ng tanso (55 bahagi bawat bawat milyon) at sink (70 bahagi bawat milyon). Hindi tulad ng karamihan sa mga komersyal na minahan na base at mahalagang mga metal, gayunpaman, ang mga bihirang elemento ng lupa ay bihirang ma-concentrate sa mga mineable na deposito.
Rare Earth Element Concentrations
Ang pangunahing mga konsentrasyon ng mga bihirang elemento ng lupa ay nauugnay sa hindi pangkaraniwang mga uri ng mga malagkit na bato, lalo na ang mga alkaline na bato at carbonatites. Ang mga potensyal na kapaki-pakinabang na konsentrasyon ng mga mineral na may dalang REE ay matatagpuan din sa mga deposito ng placer, mga natitirang mga deposito na nabuo mula sa malalim na pag-init ng mga malaswang bato, pegmatite, deposito ng bakal-oxide tanso-ginto, at mga marine phosphates (Talahanayan 2).
Talahanayan 1. Mga pagtatantya ng mga crustal na kasaganaan ng mga bihirang elemento ng lupa.
Alkaline Igneous Rocks at Magmas
Ang mga malalaking butil na bato ay nabubuo mula sa paglamig ng mga magmas na nagmula sa maliit na antas ng bahagyang pagtunaw ng mga bato sa mantle ng Earth. Ang pagbuo ng mga batong alkalina ay kumplikado at hindi lubos na naiintindihan ngunit maaaring isipin bilang isang proseso ng geologic na kumukuha at tumutok sa mga sangkap na hindi umaangkop sa istruktura ng mga karaniwang mineral na bumubuo ng mga mineral.
Ang nagreresultang alkaline magmas ay bihira at hindi pangkaraniwang yaman sa mga elemento tulad ng zirconium, niobium, strontium, barium, lithium, at bihirang mga elemento ng lupa. Kapag ang mga magmas na ito ay umakyat sa Earths crust, ang kanilang kemikal na komposisyon ay sumasailalim sa mga karagdagang pagbabago bilang tugon sa mga pagkakaiba-iba ng presyon, temperatura, at komposisyon ng mga nakapalibot na mga bato. Ang resulta ay isang kamangha-manghang pagkakaiba-iba ng mga uri ng bato na iba-iba na yaman sa mga elemento ng pang-ekonomiya, kabilang ang mga bihirang elemento ng lupa. Ang mga deposito ng mineral na nauugnay sa mga batong ito ay magkakaiba-iba at awkward upang ma-uri-uriin, sa na ang mga natatanging tampok ng mga deposito at ang kanilang pambihira ay maaaring magresulta sa mga pag-uuri na mayroon lamang ng isa o ilang kilalang mga halimbawa.
Rare lupa na elemento ng geologic na mapa: Pangkalahatang heograpiyang mapa ng karamihan ng Mountain Pass bihirang elemento ng elemento ng lupa, timog California. Tanging isang kinatawan ng minorya ng daan-daang mga shonkinite, syenite, at carbonatite dikes ang ipinapakita. Ang malawak na andesitic at rhyolitic dikes, ng Mesozoic o Tertiary na edad, ay hindi ipinapakita. Mula sa USGS Open-File Report 2005-1219. Palakihin ang mapa.
Rare Earth Ore Classification
Ang pag-uuri ng mga ores na may kaugnayan sa mga bato ng alkalina ay kontrobersyal din. Ang talahanayan 2 ay nagtatanghal ng medyo simpleng pag-uuri na sumusunod sa mga pagkakaugnay na kategorya para sa mga deposito na may kaugnayan sa mga bato na nonalkaline. Ang ilan sa mga hindi pangkaraniwang mga alkaline na bato na nag-host, o nauugnay sa, ang mga REE ores ay carbonatite at phoscorite, igneous rock na pangunahin na pangunahing bahagi ng carbonate at phosphate mineral, ayon sa pagkakabanggit. Ang Carbonatites, at lalo na ang mga phoscorite, ay medyo hindi pangkaraniwan, dahil mayroon lamang 527 kilalang mga carbonatite sa mundo (Woolley at Kjarsgaard, 2008). Ang mga konsentrasyon sa pang-ekonomiya ng mineral na may dalang REE ay nangyayari sa ilang mga bato ng alkalina, skarns at mga deposito ng kapalit na carbonate na nauugnay sa panghihimasok sa alkalina, mga veins at dikes na pagpuputol ng mga alkaline igneous complex at mga nakapaligid na mga bato, at mga soils at iba pang mga naaangkop na produkto ng mga alkaline na bato.
REE Periodic Table: Ang Rare Earth Element ay ang 15 elemento ng serye ng lanthanide, kasama ang yttrium. Ang Scandium ay matatagpuan sa pinaka-bihirang mga elemento ng elemento ng lupa at kung minsan ay naiuri bilang isang bihirang elemento ng lupa. Larawan ni.
Rare Earth Placer Deposits
Ang pag-Weather sa lahat ng mga uri ng mga bato ay nagbubunga ng mga sediment na naideposito sa isang iba't ibang mga kapaligiran, tulad ng mga ilog at ilog, baybayin, mga tagahanga ng alluvial, at deltas. Ang proseso ng pagguho ay tumutok sa mas maraming mineral, higit sa lahat na ginto, sa mga deposito na kilala bilang mga placer. Nakasalalay sa mapagkukunan ng mga produkto ng pagguho, ang ilang mga bihirang mga elemento ng lupa na nagdadala ng mga mineral, tulad ng monazite at xenotime, ay maaaring maging puro kasama ng iba pang mabibigat na mineral.
Ang pinagmulan ay hindi dapat maging isang alkaline igneous rock o isang kaugnay na bihirang-lupa na deposito. Maraming mga karaniwang magarbong, metamorphic, at kahit na mas nakatatandang mga sedimentary na bato ay naglalaman ng sapat na monazite upang makagawa ng isang tagabaril na may dalang monazite. Bilang isang resulta, ang monazite ay halos palaging matatagpuan sa anumang paglalagay ng placer. Gayunpaman, ang mga uri ng mga placer na may pinakadakilang konsentrasyon ng monazite ay karaniwang mga malmenite na mabibigat na mineral placer, na mined para sa mga titanium oxide pigment, at cassiterite placers, na mined para sa lata.
Bihirang pagdeposito ng Iron Hill: North view na nakaharap sa hilagang-kanluran ng Iron Hill, Gunnison County, Colorado. Ang Iron Hill ay nabuo ng isang napakalaking stock na carbonatite na bumubuo sa gitna ng isang alkaline panghihimasok na kumplikado. Ang kumplikadong ito ay nagho-host ng maraming mga mapagkukunan ng mineral, kabilang ang titanium, niobium, bihirang mga elemento ng lupa, at thorium. Imahe ng USGS.
Mga Residual Rare Earth Deposits
Sa mga tropikal na kapaligiran, ang mga bato ay malalim na napapanahon upang makabuo ng isang natatanging profile ng lupa na binubuo ng laterite, isang bakal na bakal at mayaman na aluminyo, mas maraming libu-libong metro ang kapal. Ang mga proseso ng pagbuo ng lupa ay karaniwang nakakapokus ng mabibigat na mineral bilang mga natitirang mga deposito, na nagreresulta sa isang enriched-metal layer sa ibabaw ng pinagbabatayan, hindi nabuong bedrock.
Kapag ang isang bihirang-lupa na pagdeposito ay sumasailalim sa gayong pag-uumpisa, maaaring mapayaman ito sa mga bihirang elemento ng lupa sa konsentrasyon ng interes sa ekonomiya. Ang isang partikular na uri ng deposito ng REE, ang uri ng pagsipsip ng ion, ay nabuo sa pamamagitan ng pag-leaching ng mga bihirang elemento ng lupa mula sa tila karaniwang mga malaswang bato at pag-aayos ng mga elemento sa mga clays sa lupa. Ang mga deposito na ito ay kilala lamang sa timog China at Kazakhstan at ang kanilang pormasyon ay hindi gaanong naiintindihan.
Mga Sangkap ng Daigdig sa Rare sa Pegmatites
Kabilang sa mga pegmatites, isang pangkat ng napaka-magaspang na grained intrusive igneous rock, ang niobium-yttrium-fluorine na pamilya, ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga subtypes na nabuo sa iba't ibang mga geologic na kapaligiran. Ang mga subtyp na ito ay granitiko sa komposisyon at karaniwang matatagpuan sa paligid ng mga malalaking panghihimasok ng granito. Sa pangkalahatan, gayunpaman, ang mga bihirang mga elemento ng lupa na nagdadala ng mga pegmatite ay karaniwang maliit at may interes sa ekonomiya lamang sa mga kolektor ng mineral.
Iba pang Mga Uri ng Deposito sa Lupa
Ang iron-oxide na tanso-gintong uri ng deposito ay kinikilala bilang isang natatanging uri ng deposito mula pa lamang matapos ang pagtuklas ng higanteng Olympic Dam deposit sa South Australia noong 1980s. Hindi pangkaraniwan ang deposito ng Olympic Dam na naglalaman ito ng maraming mga bihirang elemento ng lupa at uranium. Ang isang pang-ekonomiyang pamamaraan para sa pagbawi ng mga bihirang elemento ng lupa mula sa mga deposito na ito ay hindi pa natagpuan. Maraming iba pang mga deposito ng ganitong uri ang nakilala sa buong mundo, ngunit ang impormasyon sa kanilang bihirang nilalaman ng elemento ng lupa ay karaniwang kulang. Ang mga track ng mga bihirang elemento ng lupa ay natukoy din sa mga magnetite-apatite na mga deposito ng kapalit.
Ang mga karst bauxite, mga mayayaman na aluminyo na nagtitipon sa cavernous limestone (pinagbabatayan ng karst topograpiya) sa Montenegro at sa ibang lugar, ay pinayaman sa mga bihirang elemento ng lupa, ngunit ang mga nagresultang konsentrasyon ay hindi ng interes sa ekonomiya (Maksimovic at Pantó, 1996). Ang parehong ay maaaring sabihin para sa mga deposito ng pospeyt sa dagat, na maaaring maglaman ng mas maraming 0.1 porsyento na REE oxides (Altschuler at iba pa, 1966). Bilang isang resulta, ang paggaling ng mga bihirang elemento ng lupa bilang isang produktibo ng paggawa ng pataba ng pospeyt ay naimbestigahan.
Pagproseso ng Mineral para sa mga Hamon
Sa maraming mga base at mahalagang mga deposito ng metal, ang mga metal na kinuha ay lubos na puro sa isang solong yugto ng mineral, tulad ng tanso sa chalcopyrite (CuFeS2) o sink sa sphalerite (ZnS). Ang paghihiwalay ng isang solong yugto ng mineral mula sa bato ay medyo madali na gawain. Ang pangwakas na produkto ay isang concentrate na karaniwang ipinadala sa isang smelter para sa pangwakas na pagkuha at pagpino ng mga metal. Halimbawa, ang Zinc ay halos ganap na nagmula sa mineral sphalerite, tulad ng pandaigdigang smelting at pagpapino ng industriya ay nakabuo ng isang lubos na dalubhasang paggamot ng mineral na ito. Kaya, ang paggawa ng zinc ay may isang binibigkas na kalamangan sa gastos na ginagamit ang isang solong pamantayang teknolohiya, at ang pagbuo ng isang bagong minahan ng zinc ay isang kalakhang maginoo na proseso.
Ang kasalukuyang pagsasanay sa pagproseso ng mineral ay may kakayahang sunud-sunod na paghihiwalay ng maraming mga phase sa mineral ngunit hindi palaging epektibo ang gastos upang gawin ito. Kung ang mga elemento ng interes ay matatagpuan sa dalawa o higit pang mga phase ng mineral, ang bawat isa na nangangailangan ng isang iba't ibang teknolohiya ng pagkuha, ang mineral processing ay medyo magastos. Maraming mga bihirang mga elemento ng lupa ang mga deposito ay naglalaman ng dalawa o higit pang bihirang mga elemento ng lupa na nagdadala ng mga phase. Samakatuwid, ang mga bihirang elemento ng lupa ay nagdeposito kung saan ang mga bihirang elemento ng lupa ay higit na nakonsentrado sa isang solong yugto ng mineral na may kalamangan.Sa ngayon, ang produksyon ng REE ay higit sa lahat ay nagmula sa solong-mineral-phase deposit, tulad ng Bayan Obo (bastnasite), Mountain Pass (bastnasite), at mga mabibigat na mineral na placers (monazite).
Komplikadong Pagproseso ng Mineral
Ang mga mahihinang elemento ng lupa na nagdadala ng mga mineral, na minsan ay pinaghiwalay, ay naglalaman ng 14 na mga indibidwal na bihirang mga elemento ng lupa (lanthanides at yttrium) na dapat na karagdagang paghiwalayin at pino. Ang pagiging kumplikado ng pagkuha at pagpapino ng mga bihirang elemento ng lupa ay isinalarawan ng isang metalurhiko na daloy ng metal para sa minahan ng Mountain Pass sa California (fig. 2). Hindi tulad ng metal sulfides, na mga simpleng compound ng kemikal, medyo kumplikado ang mga mineral na nagdadala ng REE. Ang mga base metal sulfide ores, tulad ng sphalerite (ZnS), ay karaniwang naamoy upang masunog ang asupre at hiwalay na mga dumi mula sa tinunaw na metal. Ang nagreresultang metal ay karagdagang pinino sa malapit sa kadalisayan ng electrolysis. Ang mga salik na elemento ng lupa, sa kabilang banda, ay karaniwang kinukuha at pinino sa pamamagitan ng dose-dosenang mga proseso ng kemikal upang paghiwalayin ang iba't ibang mga bihirang elemento ng lupa at alisin ang mga impurities.
Ang pangunahing kahindik-hindik na karumihan sa mga mineral na may dalang REE ay ang thorium, na nagbibigay ng hindi ginustong radioactivity sa ores. Dahil mahirap ang minahan ng mga radioactive na materyales at ligtas na mahawakan, mabibigat ang mga ito. Kapag nagawa ang isang radioactive na produkto ng basura, dapat gamitin ang mga espesyal na pamamaraan ng pagtatapon. Ang gastos ng paghawak at pagtatapon ng radioactive material ay isang malubhang pinsala sa pang-ekonomiyang pagkuha ng mas maraming radioactive REE-rich mineral, sa partikular na monazite, na karaniwang naglalaman ng maraming halaga ng thorium. Sa katunayan, ang pagpapataw ng mga regulasyon ng mas magaan sa paggamit ng mga radioactive mineral ay nagtulak sa maraming mga mapagkukunan ng monazite sa labas ng bihirang mga elemento ng mundo na elemento noong 1980s.
Ang kumplikadong metalurhiya ng mga bihirang elemento ng lupa ay pinagsama ng katotohanan na walang dalawang mga REE ores na magkatulad. Bilang isang resulta, walang standard na proseso para sa pagkuha ng mga mineral na nagdadala ng REE at pinino ang mga ito sa nabebenta na mga bihirang compound ng lupa. Upang makabuo ng isang bagong bihirang mga elemento ng lupa, ang mga ores ay dapat na lubusang nasubukan sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang mga kilalang pamamaraan ng pagkuha at isang natatanging pagkakasunud-sunod ng mga hakbang na pag-proseso. Kumpara sa isang bagong minahan ng zinc, ang pag-unlad ng proseso para sa mga bihirang elemento ng lupa ay nagkakahalaga ng mas maraming oras at pera.