Metallar

Nadir yer elementlərinin geologiyası

Nadir yer elementlərinin geologiyası



Yenidən nəşr olundu: Amerika Birləşmiş Ştatlarının əsas nadir yer elementləri depozitləri, USGS Elmi Tədqiqatlar Hesabatı 2010-5220Keith R. Long, Bradley S. Van Gosen, Nora K. Foley və Daniel Cordier.

Nadir yer elementi xəritəsi: ABŞ-da nadir yer elementi rayonları əsasən qərbdə yerləşir. Bu xəritə potensial istehsal yerlərinin yerini göstərir - bütün yerləri görmək üçün xəritəni böyüt.

Nadir Yer elementləri "Nadir" deyil

Nadir torpaq elementlərinin təbii meydana gəlməsinin bir neçə geoloji tərəfi nadir torpaq elementləri xammalının tədarükünə güclü təsir göstərir. Bu geoloji amillər ətraflı müzakirə edildikdən sonra faktların ifadəsi kimi təqdim olunur.

Nadir torpaq elementləri Yer qabığında nisbətən bol olmasına baxmayaraq, nadir hallarda minalanan filiz yataqlarına cəmləşirlər.

Yer qabığındakı nadir torpaq elementlərinin təxminən milyondan 150 ilə 220 hissəsi arasında dəyişən təxmin edilən orta konsentrasiyası (cədvəl 1), mis kimi sənaye miqyasında hasil edilən bir çox digər metalların miqdarından çoxdur (55 hissə üçün) milyon) və sink (milyon başına 70 hissə). Əksər kommersiya baxımından hasil edilən bazadan və qiymətli metallardan fərqli olaraq, nadir torpaq elementləri nadir hallarda minalanan filiz yataqlarında cəmləşir.

Nadir Yer Element Konsentrasiyaları

Nadir torpaq elementlərinin əsas konsentrasiyaları misilsiz süxurlar, yəni qələvi süxurlar və karbonatitlər ilə əlaqələndirilir. REE ehtiva edən mineralların potensial faydalı konsentrasiyaları plaser yataqlarında, çöl süxurlarının, pegmatitlərin, dəmir-oksid mis-qızıl yataqlarının və dəniz fosfatlarının dərin yağışından əmələ gələn qalıq yataqlarında da mövcuddur (Cədvəl 2).


Cədvəl 1: Nadir yer elementlərinin bolluğu

Nadir Yer ElementiWedephol
(1995)
Lide
(1997)
McGill
(1997)
Lanthanum30395 ilə 18 arasında
Cerium6066.520 ilə 46 arasında
Praseodymium6.79.23.5 - 5.5
Neodimium2741.512 ilə 24 arasında
Samarium5.37.054.5 - 7
Avropa1.320.14 ilə 1.1
Gadolinium46.24.5 - 6.4
Terbium0.651.20.7-dən 1-ə qədərdir
Disprosium3.85.24.5 - 7.5
Holmium0.81.30.7-dən 1.2-ə qədərdir
Erbium2.13.52.5 - 6.5
Tulium0.30.520,2 ilə 1 arasında
Ytterbium23.22.7-dən 8-ə qədər
Lutetium0.350.80,8 ilə 1,7 arasında
Ytrium243328-dən 70-ə qədər
Skandium16225 ilə 10 arasında
Ümumi184.3242.17

Cədvəl 1. Nadir torpaq elementlərinin qabığının bolluğunu təxmin edir. Atom sayını artırmaq üçün sıralanan nadir torpaq elementləri; yttrium (Y) lantanidlərlə kimyəvi və fiziki oxşarlıq paylaşdığı üçün bu elementlərə daxildir. Ölçü vahidi, milyon başına hissələr.

Alkaline Igneous Daşlar və Magmas

Alkalin misli süxurlar Yer mantiyasındakı süxurların az dərəcədə qismən əriməsi nəticəsində yaranan magmaların soyumasından əmələ gəlir. Qələvi süxurların əmələ gəlməsi mürəkkəbdir və tam aydın deyil, lakin ümumi qaya meydana gətirən mineralların quruluşuna sığmayan o elementləri çıxaran və cəmləşdirən bir geoloji proses kimi düşünmək olar.

Yaranan qələvi magmalar nadir və qeyri-adi olaraq zirkonyum, niobium, stronsium, bariy, litium və nadir torpaq elementləri ilə zənginləşdirilmişdir. Bu magmalar Yer qabığına çıxdıqda, kimyəvi tərkibi təzyiq, temperatur və ətraf süxurların tərkibindəki dəyişikliklərə cavab olaraq daha da dəyişikliklərə məruz qalır. Nəticə, nadir torpaq elementləri də daxil olmaqla, iqtisadi elementlərdə müxtəlif dərəcədə zənginləşən qaya növlərinin heyrətləndirici müxtəlifliyidir. Bu süxurlarla əlaqəli mineral yataqları da təsnifləşdirmək üçün olduqca müxtəlifdir və yöndəmsizdir, belə ki, bu yataqların fərqli xüsusiyyətləri və nadirliyi yalnız bir və ya bir neçə məlum nümunəyə malik təsnifata səbəb ola bilər.

Nadir torpaq elementinin geoloji xəritəsi: Mountain Pass nadir yer elementi rayonunun əksəriyyətinin, cənub Kaliforniyanın ümumiləşdirilmiş geoloji xəritəsi. Yüzlərlə şonkinit, syenit və karbonatit diklərinin yalnız bir nümayəndəlik azlığı göstərilir. Mezozoy və ya Üçüncü dövrün geniş yayılmış andezitik və rolitik dikləri göstərilmir. USGS Açıq Fayl Hesabatı 2005-1219. Xəritəni böyüt.

Nadir Yer filizlərinin təsnifatı

Qələvi süxurlarla əlaqəli filizlərin təsnifatı da mübahisəlidir. Cədvəl 2, qeyri -alkalin misli süxurlarla əlaqəli yataqlar üçün oxşar kateqoriyalardan sonra nisbətən sadə təsnifatı təqdim edir. REE filizləri qəbul edən və ya əlaqəli olan daha qeyri-adi qələvi süxurlardan bəziləri əsasən karbonat və fosfat minerallarından ibarət karbonatit və foskoritdir. Karbonatitlər və xüsusən də foskoritlər nisbətən nadirdir, çünki dünyada yalnız 527 məlum karbonatit var (Woolley and Kjarsgaard, 2008). REE daşıyan mineralların iqtisadi konsentrasiyası qələvi qarışıqları, skarns və karbonat əvəzedici yataqları, qələvi qarışıq kompleksləri və ətrafdakı qayaları kəsən damarlar və diklər, torpaqlar və qələvi süxurların digər yağış məhsulları ilə əlaqələndirilir.

REE Dövri Cədvəl: Nadir Yer Elementləri, 15 lanthanide seriyası elementidir, üstəgə yttriumdur. Skandium ən nadir torpaq element yataqlarında olur və bəzən nadir torpaq elementi kimi təsnif edilir. Şəkli ilə.

Nadir Yer Tökmə Depozitləri

Hər növ süxurların havalanması axınlar və çaylar, sahillər, allüvial fanatlar və deltalar kimi müxtəlif mühitlərdə çöküntü verir. Eroziya prosesi daha sıx mineralları, xüsusən də qızılları placer kimi tanınan yataqlara cəmləşdirir. Eroziya məhsullarının mənbəyindən asılı olaraq, bəzi ağır minerallar ilə birlikdə nadir torpaq elementləri daşıyan minerallar, məsələn, monazit və ksenotim toplana bilər.

Mənbə qələvi alovlu bir qaya və ya əlaqəli nadir torpaq yatağı olmamalıdır. Bir çox ümumi alovlu, metamorfik və hətta daha yaşlı çöküntü süxurlarında monazit daşıyan bir placer istehsal etmək üçün kifayət qədər monazit var. Nəticədə, monazit demək olar ki, hər hansı bir plaser yatağında olur. Bununla birlikdə, monazitin ən çox konsentrasiyasına malik placers növləri, adətən titan oksidi piqmentləri üçün minalanmış ilmenit-ağır mineral placers və qalay üçün minalanmış kassiterit placerlərdir.

Iron Hill nadir torpaq yatağı: Iron Hill-in şimal-qərbə baxışı, Gunnison County, Kolorado. Dəmir təpə qələvi intruziv kompleksin mərkəzini təşkil edən kütləvi karbonatit ehtiyatı ilə əmələ gəlir. Bu kompleksdə bir çox mineral ehtiyatlar, o cümlədən titan, niobium, nadir torpaq elementləri və torium var. USGS Şəkil.

Nadir torpaq əmanətləri

Tropik mühitlərdə, qayalara on minlərlə metr qalınlığında olan laterit, dəmir və alüminium ilə zəngin torpaqdan ibarət olan unikal torpaq profilini yaratmaq üçün dərin havalar yağır. Torpağın əmələ gəlməsi prosesləri adətən ağır mineralları qalıq yataqları kimi cəmləşdirir, nəticədə əsas altındakı, birləşməmiş yatağın üzərində zənginləşdirilmiş metal təbəqə yaranır.

Nadir torpaq yatağı belə havalara məruz qaldıqda, iqtisadi maraq konsentrasiyalarında nadir torpaq elementləri ilə zənginləşə bilər. REE yatağının müəyyən bir növü, ion udma növü, nadir torpaq elementlərinin zahirən yayılmış süxurlardan təmizlənməsi və elementləri torpaqdakı gillərə yapışdırmaqla əmələ gəlir. Bu yataqlar yalnız Çinin cənubunda və Qazaxıstanda bilinir və onların formalaşması zəif başa düşülür.

Pegmatitlərdə nadir yer elementləri

Pegmatitlər arasında çox qaba tərkibli bir qrup intruziv mısır süxurlar, niobium-ytrium-florin ailəsi, müxtəlif geoloji mühitlərdə əmələ gələn çox sayda alt növdən ibarətdir. Bu alt tiplər tərkibində qranitdir və adətən böyük qranit intruziyalarına qədər periferik olur. Ümumiyyətlə, nadir torpaq elementləri daşıyan pegmatitlər ümumiyyətlə kiçikdir və yalnız mineral kollektorları üçün iqtisadi maraq kəsb edir.

Digər nadir torpaq yataqları növləri

Dəmir-oksid mis-qızıl tipli yataq yalnız 1980-ci illərdə Cənubi Avstraliyada nəhəng Olimpiya Anbarı yatağının kəşfindən bəri fərqli bir depozit növü kimi qəbul edilmişdir. Olimpiya Baraj yatağı çox nadir torpaq elementləri və uran ehtiva etməsi ilə qeyri-adi haldır. Bu yataqlardan nadir torpaq elementlərinin çıxarılması üçün iqtisadi metod hələ tapılmamışdır. Bu tip bir çox başqa yataq dünyada aşkar edilmişdir, lakin onların nadir torpaq elementləri haqqında məlumat ümumiyyətlə yoxdur. Nadir torpaq elementlərinin iz miqdarı maqnetit-apatit əvəzedici yataqlarında da müəyyən edilmişdir.

Monteneqroda və başqa yerlərdə kavernoz əhəngdaşında (karst topoqrafiyasının altına) toplanan karst boksitləri, nadir torpaq elementləri ilə zənginləşdirilmişdir, lakin meydana gələn konsentrasiyalar iqtisadi maraq kəsb etmir (Maksimoviç və Pantó, 1996). Eyni 0,1 faiz REE oksidini ehtiva edən dəniz fosfat yataqları üçün də eyni şey deyilə bilər (Altschuler və başqaları, 1966). Nəticədə fosfat gübrə istehsalının əlavə məhsulu kimi nadir torpaq elementlərinin bərpası araşdırılmışdır.

Nadir torpaq elementlərinin filizləri mineraloji və kimyəvi cəhətdən mürəkkəb və ümumiyyətlə radioaktivdir.

Çağırışlar üçün mineral emal

Bir çox baza və qiymətli metal yataqlarında çıxarılan metallar bir mineral mərhələsində, məsələn, xalkopiritdəki mis (CuFeS2) və ya sfaleritdə (ZnS) sink kimi yüksək səviyyədə cəmləşmişdir. Tək bir mineral fazanın qayadan ayrılması nisbətən asan bir işdir. Son məhsul, adətən metalların son hasilatı və təmizlənməsi üçün bir zavoda göndərilən bir konsentratdır. Məsələn, sink, demək olar ki, tamamilə mineral sfaleritdən alınmışdır ki, dünya miqyasında sink əriməsi və emalı sənayesi bu mineralın yüksək səviyyəli bir müalicəsini inkişaf etdirdi. Beləliklə, sink istehsalının vahid standart texnologiyanın tətbiq olunduğu və bir yeni sink mədəninin işlənməsi baxımından şərti bir proses olduğu aydın bir üstünlük qazandırır.

Cari mineral emalı təcrübəsi çoxlu mineral fazalarının ardıcıl ayrılmasına qadirdir, lakin bunu etmək həmişə səmərəli deyildir. Maraq elementləri iki və ya daha çox mineral mərhələsində aşkar edildikdə, hər biri fərqli bir hasiletmə texnologiyasını tələb edir, mineral emalı nisbətən baha başa gəlir. Nadir torpaq elementlərinin yataqlarında iki və ya daha çox nadir torpaq elementi daşıyan fazalar var. Buna görə nadir torpaq elementlərinin əsasən bir mineral fazasında cəmləşdiyi nadir torpaq elementləri yataqları rəqabət üstünlüyünə malikdir. Bu günə qədər REE istehsalı əsasən Bayan Obo (bastnasit), Dağ keçidi (bastnasit) və ağır mineral placers (monazit) kimi tək mineral mineral fazalı yataqlardan əldə edilmişdir.

Kompleks mineral emalı

Bir dəfə ayrılmış nadir torpaq elementləri daşıyan minerallarda daha 14 ayrı nadir torpaq elementi (lanthanidlər və ytrium) vardır ki, bunlar daha da ayrılmalı və təmizlənməlidir. Nadir torpaq elementlərinin hasilatı və təmizlənməsinin mürəkkəbliyi Kaliforniyadakı Mountain Pass mədəni üçün bir metallurgiya axını hesabatı ilə təsvir edilmişdir (şəkil 2). Kimyəvi cəhətdən sadə birləşmələr olan metal sulfidlərdən fərqli olaraq, REE daşıyan minerallar olduqca mürəkkəbdir. Sfalerit (ZnS) kimi əsas metal sulfid filizləri, kükürdü yandırmaq və ərimiş metaldan çirkləri ayırmaq üçün adətən əridilir. Yaranan metal daha sonra elektrolizlə yaxın saflığa təmizlənir. Digər tərəfdən nadir torpaq elementləri, adətən müxtəlif nadir torpaq elementlərini ayırmaq və çirkləri çıxarmaq üçün onlarla kimyəvi proseslər vasitəsilə çıxarılır və təmizlənir.

REE daşıyan minerallardakı əsas zərərli çirk, tatlarla birlikdə, filizlərə istənməyən radioaktivlik verir. Radioaktiv materialların mənimsənilməsi və təhlükəsiz idarə edilməsi çətin olduğundan, onlar çox tənzimlənir. Radioaktiv tullantı məhsulu istehsal edildikdə xüsusi atılma metodlarından istifadə edilməlidir. Radioaktiv materialın işlənməsi və atılması dəyəri, daha çox radioaktiv REE ilə zəngin mineralların, xüsusən də çox miqdarda torium ehtiva edən monazitin iqtisadi hasilatına ciddi maneədir. Əslində, radioaktiv mineralların istifadəsinə dair sərt qaydaların tətbiqi 1980-ci illərdə çox sayda monazit mənbəyini nadir torpaq elementləri bazarından çıxardı.

Nadir torpaq elementlərinin mürəkkəb metallurgiyası, iki REE filizinin həqiqətən eyni olmadığı ilə mürəkkəbləşir. Nəticədə, REE daşıyan mineralların çıxarılması və satılan nadir torpaq birləşmələrinə çevrilməsi üçün standart bir proses yoxdur. Yeni nadir torpaq elementləri mədənini inkişaf etdirmək üçün, filizlər müxtəlif tanınmış hasilat metodlarından və optimallaşdırılmış emal addımlarının unikal ardıcıllığından istifadə edərək geniş sınaqdan keçirilməlidir. Yeni bir sink mədəni ilə müqayisədə nadir torpaq elementləri üçün proses inkişafı xeyli vaxt və pul tələb edir.


Cədvəl 2: Nadir torpaq elementləri daşıyan mineral yataqlarının təsnifatı

AssosiasiyaNövüNümunə
Peralkalin qarışıq süxurlarMaqmatik (qələvi-ultrabazik)
Pegmatit dayaqları (qələvi-ultrabazik)
Pegmatit dayaqları (peralkalin)
Hidrotermal damarlar və anbar işləri
Vulkanik
Metasomatik-albitit
Lovozero, Rusiya
Khibina Massif, Rusiya
Motzfeldt, Qrenlandiya
Lemhi Pass, Aydaho
Brockman, Qərbi Avstraliya
Miask, Rusiya
KarbonatitlərMagmatik
Diklər və dialektik damarlar
Hidrotermal damarlar və anbar işləri
Skarn
Karbonat qaya dəyişdirmə
Metasomatik-fenit
Mountain Pass, Kaliforniya
Kangakunde Hill, Malavi
Gallinas Mtns., Nyu Meksiko
Saima, Çin
Bayan Obo, Çin
Magnet Cove, Arkanzas
Dəmir oksidi mis-qızılMaqnetit-apatitin dəyişdirilməsi
Hematit-magnetit breccia
Eagle Mountain, California
Olimpiya Barajı, Cənubi Avstraliya
PeqmatitlərAbyssal (ağır nadir torpaq elementləri)
Abyssal (yüngül nadir torpaq elementləri)
Muskovit (nadir torpaq elementləri)
Nadir torpaq elementləri-allanit-monazit
Nadir torpaq elementləri-euxenit
Nadir torpaq elementləri-gadolinite
Miarolitik-nadir torpaq elementləri-topaz-beril
Miarolitik-nadir torpaq elementləri-гадолинит-фергусонит
Aldan, Rusiya
Beş mil, Ontario
Spruce Pine, Şimali Karolina
Cənubi Platte, Kolorado
Topsham, Men
Ytterby, İsveç
Antero dağı, Kolorado
Wasau kompleksi, Viskonsin
Porfir molibdenKlimaks tipliClimax, Kolorado
MetamorfikMigmatized gneiss
Uran - nadir torpaq elementləri skarn
Musiqi Vadisi, Kaliforniya
Mary Kathleen, Kvinslend
Stratiform fosfat qalığıPlatforma fosforit
Karbonatitlə əlaqəli
Qranit ilə əlaqəli laterit
Baddeleyite boksit
Karst boksit
Cənub-Şərqi Aydaho
Mount Weld, Qərbi Avstraliya
Cənubi Çin
Poços de Caldas, Braziliya
Monteneqro
PaleoplacerUranifer piritli kvars çınqıl konqlomeratı
Aurifer pyritic kvars çınqıl konqlomeratı
Elliot gölü, Ontario
Witwatersrand, Cənubi Afrika
PlacerSahil Ti-ağır mineral placer
Kalay axınları
Cooljarloo, Qərbi Avstraliya
Malayziya

Videoya baxın: The Great Gildersleeve: The Manganese Mine Testimonial Dinner for Judge The Sneezes