Рідкісні Землі - Елементаріум

Рідкісні землі або лантаніди - це елементи, що мають дуже схожі хімічні властивості. З цієї причини промислові дані лише частково деталізовані за елементами і в основному згруповані в рідкісноземельному продукті. Рідкісні землі пов'язані зі скандієм та ітрієм. Називані рідкісними землями, ці елементи не рідкісні і комерційно зустрічаються у формі оксидів, солей або металів, елементи розділяються чи ні. Вони мають оригінальні оптичні та магнітні властивості, що дозволило розвинути їх використання, зокрема, як люмінофорів або магнітів, наприклад, для вітряних турбін.

землі

Промислові дані

Рідкісні землі представляють групу лантанідів (елементів з атомними номерами від 57 до 71, від лантану до лютецію), до яких додають, завдяки подібним хімічним властивостям (той же стовпець періодичної таблиці), ітрію (Y) та скандію (Sc) . Ми розрізняємо церикові землі, легкі (лантан, церій, празеодім, неодим, самарій, європій та гадоліній) від ітричних, важчих (інші рідкісні землі), європій та гадоліній, які іноді класифікуються як важкі рідкісні землі.

Незважаючи на свою назву, елементи, що становлять рідкісні землі, не рідкість. Найбільш поширений, церій, є більш поширеним у земній корі, ніж мідь, найрідкісніший, тулій, в 4 рази більше, ніж срібло (див. Таблицю нижче). Вміст, як правило, виражається у формі оксидів.

Сирі матеріали

Вміст рідкісних земель у земній корі, що позначається TR, становить приблизно 0,08%, детальніше див. Таблицю нижче.

Прометій (Pm), радіоактивний (період напіввиведення 147 Pm = 2,62 року), не зустрічається природним шляхом. Він виглядає як нестійкий ізотоп у продуктах поділу урану.

Вміст скандію в рудах завжди дуже низький: від декількох проміле до декількох десятків проміле. Часто радіоактивний торій та уран асоціюються з рідкісними землями, що призводить до труднощів експлуатації та, особливо в Китаї, до великого забруднення.

Руди та видобуток корисних копалин

Основними мінералами є бастнезит та монацит.

Бастнезит: це фторукарбонат, (TR) FCO3, з високим вмістом церикової землі та, порівняно, з європієм. Видобутий у Китаї, спільний продукт залізної шахти, Баян Обо, Внутрішня Монголія та США, Гірський перевал, округ Сан-Бернардіно, Каліфорнія.

Моназит: це ортофосфат рідкісноземельних і торієвих, (TR, Th) PO4. Це також основна руда торію. Це часто побічний продукт переробки ільменіту (титанової руди), видобутого в пісках пляжів, в Австралії, Індії, Бразилії, Малайзії ... Руда збагачується, приблизно до 60%, за допомогою магнітного розділення. До видобутку на родовищі Гірський перевал у США воно було основним джерелом рідкісних земель, і довгий час, до розвитку китайського виробництва, Австралія була основним виробником монациту.

  • Родовище Маунт-Звар в Західній Австралії експлуатується з 2011 року компанією Lynas Corp. Родовище діаметром 3 км є результатом вулканічної діяльності з проникненням карбонатиту. Операція відкритий кар’єр на глибині 51 м. Виробнича потужність у формі концентратів становить 66 000 т/рік, що містить 26 500 т/рік рідкоземельних оксидів. Обробка концентратів проводиться з 2012 року в Куантані, Малайзія. З червня 2018 року по червень 2019 року видобуто 19 737 т рідкоземельних оксидів та 5 898 т сплаву Nd/Pr. Доведеними та ймовірними запасами є 19,5 млн. Т руди, що містить 8,5% рідкоземельних оксидів. Рідкісні землі містять 47% Ce, 24% Nd і Pr, 24% La. Виробництво, яке проводиться в Куантані, відбувається у формі оксиду Nd-Pr, карбонату La-Ce, лаоксиду. Карбонат Ce, оксид Ce.

Ксенотайм: Це ортофосфат ітричної землі, що містить приблизно 55% рідкоземельних оксидів. Це в Малайзії побічний продукт переробки каситериту (олов’яної руди). Серед рідкісних земель частка ітрію може досягати 60%.

  • У 2018 році розпочато виробництво на шахті Браунс Рейндж у Західній Австралії на кордоні з Північною територією. Експлуатовані компанією Northem Minerals, доведеними та ймовірними запасами є 3,29 млн т руди, що містить 0,678% оксидів TR, у тому числі 0,394% Y2O3. Розподіл складу TR є таким: Y: 58,2%, Dy: 8,8%, Gd: 5,7%, Er: 5,3%, Ce: 4,8%, Yb: 4, 4%, Nd: 3,1%, Sm: 2,3%, La: 1,9%, Ho: 1,8%, Tb: 1,3%, Pr: 0,7%, Tm: 0,7%, Lu: 0,6% та Eu: 0,4%. Цей поклад особливо багатий диспрозієм. Перша пілотна фаза розпочалася в 2018 році з переробки 60 000 т руди, що містить 1,19% оксидів TR, що дало 3200 т концентрату ксенотиму, що містить 20% оксидів TR у формі карбонатів TR, яка була відправлена ​​в Китай для розділення ТР міститься. При повному виробництві операція повинна забезпечити 3000 т/рік оксиду TR, за винятком оксиду ітрію, включаючи 279 т оксиду диспрозію. Очікувані доходи становитимуть 56% від Dy, 22% від Tb, 14% від Lu та 8% від Nd-Pr.

Лопарит: це рідкісноземельний ніобіотітанат, знайдений у Росії, на Кольському півострові. Руда, видобута Солікамським магнієвим заводом, дочірньою компанією групи "Уралкалій", містить від 28 до 30% рідкоземельних оксидів, від 35 до 38% діоксиду титану, від 7,5 до 8% оксиду ніобію, від 0,5 до 0,8% оксиду танталу. Отримані концентрати аналізували близько 32% рідкісних земель, особливо цериків. Вони частково переробляються на місці, а частково експортуються в Сілламяе, Естонія, на заводі Neo Performance Materials для відділення рідкісних земель. У 2019 році було вироблено 9 472 т лопариту, що дало 2620 т рідкоземельних оксидів, 1946 т титану в титановій губці та тетрахлориді, 659 т оксиду ніобію та 31,6 т оксиду танталу.

Фосфатні руди: апатит з Колі, Росія, містить близько 1% рідкісних земель, які відновлюються у Великому Новгороді компанією Acrom під час перетворення цього апатиту у фосфатні добрива. У 2019 році виробництво склало 70,5 т оксидів TR.

Глини: називаються іонними рудами, деякі глини, видобуті в Південно-Східному Китаї, в Ганьчжоу, Сюнву, Лоннань, в провінції Цзянсі, Цаоу в провінції Гуандун, Хечжоу в провінції Гуансі, Цзянхуа в провінції Хунань, містять від 0,05 до 0,33% оксидів рідкісних земель у вигляді адсорбованих іонів, які відновлюються вимиванням in situ за допомогою розчинів сульфату амонію. Часто експлуатовані кустарним способом, вони є основним джерелом нелегального китайського виробництва. Після очищення розчину рідкісні землі осаджують щавлевою кислотою у вигляді оксалатів. Вони містять дуже мало церію, високий вміст європію та дуже мінливий вміст ітрію. Це головне у світі джерело ітричних земель, де близько 95% світового виробництва. Заповідники в провінції Цзянсі оцінюються в 15,6 млн т рідкоземельних оксидів, у тому числі 2,13 млн т ітрієвої землі.

Лужаврите: це різновид нефелінового сієніту, силікоалюмінату, що не містить кварцу, збагачений різними елементами, включаючи рідкісноземельні. Ця гірська порода є в родовищі Кванеф’єльд на півдні Гренландії, яке в даний час видобувається. Шахта належить спільному підприємству Greenland Minerals, керованому китайською групою Shenghe Resources. Доведеними та ймовірними запасами є 108 млн. Т руди, що містить 2600 ppm Zn, 362 ppm U3O8 та 14300 ppm рідкоземельних оксидів. Заплановане виробництво - 16 000 т/рік фториду кальцію, 6000 т/рік цинкового концентрату, 454 т/рік U3O8, 19000 т/рік оксиду La і Ce, а також 3860 т/рік. An оксиду Nd, 1224 т/рік оксиду Pr, 30 т/рік оксиду Eu, 40 т/рік оксиду Tb, 237 т/рік оксиду Dy. Вироблені рідкісноземельні концентрати, що містять від 20 до 25% оксиду TR, повинні бути перероблені в Китаї для відокремлення рідкісних земель. Рідкісні землі повинні становити 80% доходу від проекту.