一,、稀土的理化性質(zhì)
1,、缺少硫化物和硫酸鹽(只有極個(gè)別的),這說明稀土元素具有親氧性,。
2,、稀土的硅酸鹽主要是島狀,沒有層狀,、架狀和鏈狀構(gòu)造,。
3、部分稀土礦物(特別是復(fù)雜的氧化物及硅酸鹽)呈現(xiàn)非晶質(zhì)狀態(tài),。
4、稀土礦物的分布,,在巖漿巖及偉晶巖中以硅酸鹽及氧化物為主,,在熱液礦床及風(fēng)化殼礦床中以氟碳酸鹽、磷酸鹽為主,。富釔的礦物大部分都賦存在花崗巖類巖石和與其有關(guān)的偉晶巖,、氣水熱液礦床中。
5,、稀土元素由于其原子結(jié)構(gòu),、化學(xué)和晶體化學(xué)性質(zhì)相近而經(jīng)常共生在同一個(gè)礦物中,即鈰族稀土和釔族稀土元素常共存在一個(gè)礦物中,,但這類元素并非等量共存,,有些礦物以含鈰族稀土為主,有些礦物則以釔族為主,。
在已發(fā)現(xiàn)的250多種稀土礦物和含稀土元素的礦物,,適合現(xiàn)今選冶條件的工業(yè)礦物僅有10余種。
二,、稀土礦的種類有哪些
原礦
1,、獨(dú)居石
獨(dú)居石(Monazite)又名磷鈰鑭礦,。
化學(xué)成分及性質(zhì):(Ce,La,,Y,,Th)[PO4]。成分變化很大,。礦物成分中稀土氧化物含量可達(dá)50~68%,。類質(zhì)同象混入物有Y、Th,、Ca,、[SiO4]和[SO4]。獨(dú)居石溶于H3PO4,、HClO4,、H2SO4中。
晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài):單斜晶系,,斜方柱晶類,。晶體成板狀,晶面常有條紋,,有時(shí)為柱,、錐、粒狀,。
物理性質(zhì):呈黃褐色,、棕色、紅色,,間或有綠色,。半透明至透明。條痕白色或淺紅黃色,。具有強(qiáng)玻璃光澤,。硬度5.0~5.5。性脆,。比重4.9~5.5,。電磁性中弱。在X射線下發(fā)綠光,。在陰極射線下不發(fā)光,。
生成狀態(tài):產(chǎn)在花崗巖及花崗偉晶巖中;稀有金屬碳酸巖中,;云英巖與石英巖中,;云霞正長巖、長霓巖與堿性正長偉晶巖中,;阿爾卑斯型脈中,;混合巖中,;及風(fēng)化殼與砂礦中。
用途:主要用來提取稀土元素,。
產(chǎn)地:具有經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的獨(dú)居石主要資源是沖積型或海濱砂礦床,。最重要的海濱砂礦床是在澳大利亞沿海、巴西以及印度等沿海,。此外,,斯里蘭卡、馬達(dá)加斯加,、南非,、馬來西亞、中國,、泰國,、韓國、朝鮮等地都含有獨(dú)居石的重砂礦床,。
獨(dú)居石的生產(chǎn)近幾年呈下降趨勢,,主要原因是由于礦石中釷元素具有放射性,對(duì)環(huán)境有害,。
2,、氟碳鈰礦
化學(xué)成分性質(zhì):(Ce,La)[CO3]F,。機(jī)械混入物有SiO2,、Al2O3、P2O5,。氟碳鈰礦易溶于稀HCl,、HNO3、H2SO4,、H3PO4。
晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài):六方晶系,。復(fù)三方雙錐晶類,。晶體呈六方柱狀或板狀。細(xì)粒狀集合體,。
物理性質(zhì):黃色,、紅褐色、淺綠或褐色,。玻璃光澤,、油脂光澤,條痕呈白色,、黃色,,透明至半透明,。硬度4~4.5,性脆,,比重4.72~5.12,,有時(shí)具放射性、具弱磁性,。在薄片中透明,,在透射光下無色或淡黃色,在陰極射線下不發(fā)光,。
生成狀態(tài):產(chǎn)于稀有金屬碳酸巖中,;花崗巖及花崗偉晶巖中;與花崗正長巖有關(guān)的石英脈中,;石英─鐵錳碳酸鹽巖脈中,;砂礦中。
用途:它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料,。鈰族元素可用于制作合金,,提高金屬的彈性、韌性和強(qiáng)度,,是制作噴氣式飛機(jī),、導(dǎo)彈、發(fā)動(dòng)機(jī)及耐熱機(jī)械的重要零件,。亦可用作防輻射線的防護(hù)外殼等,。此外,鈰族元素還用于制作各種有色玻璃,。
3,、磷釔礦
化學(xué)成分及性質(zhì):Y[PO4]。成分中Y2O 361.4%,,P2O5 38.6%,。有釔族稀土元素混入,其中以鐿,、鉺,、鏑、釓為主,。尚有鋯,、鈾、釷等元素代替釔,,同時(shí)伴隨有硅代替磷,。一般來說,磷釔礦中鈾的含量大于釷,。磷釔礦化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,。
晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài):四方晶系,、復(fù)四方雙錐晶類、呈粒狀及塊狀,。
物理性質(zhì):黃色,、紅褐色,有時(shí)呈黃綠色,,亦呈棕色或淡褐色,。條痕淡褐色。玻璃光澤,,油脂光澤,。硬度4~5,比重4.4~5.1,,具有弱的多色性和放射性,。
生成狀態(tài):主要產(chǎn)于花崗巖、花崗偉晶巖中,。亦產(chǎn)于堿性花崗巖以及有關(guān)的礦床中,。在砂礦中亦有產(chǎn)出。
用途:大量富集時(shí),,用作提煉稀土元素的礦物原料,。
4、風(fēng)化殼淋積型稀土礦
風(fēng)化殼淋積型稀土礦(Ion absorpt deposit),,即離子吸附型稀土礦,,是中國特有的新型稀土礦物。所謂“離子吸附”系稀土元素不以化合物的形式存在,,而是呈離子狀態(tài)吸附于粘土礦物中,。這些稀土易為強(qiáng)電解質(zhì)交換而轉(zhuǎn)入溶液,不需要破碎,、選礦等工藝過程,,而是直接浸取即可獲得混合稀土氧化物。故這類礦的特點(diǎn)是:重稀土元素含量高,,經(jīng)濟(jì)含量大,,品位低,覆蓋面大,,多在丘陵地帶,適于手工和半機(jī)械化開采,,開采和浸取工藝簡單,。
風(fēng)化殼淋積型稀土礦,主要分布在中國江西,、廣東,、湖南,、廣西、福建等地,。
5,、鑭釩褐簾石
日本山口大學(xué)、愛媛大學(xué)和東京大學(xué)的聯(lián)合研究小組發(fā)表一份公報(bào)說,,他們?cè)谌乜h發(fā)現(xiàn)了一種含有稀土的新品種礦物,。稀土在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展高新技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中具有“點(diǎn)石成金”的作用。而新礦物是2011年4月在三重縣伊勢市的山中發(fā)現(xiàn)的,,它是含有稀土鑭和稀有金屬釩的一種特殊褐簾石,。2013年3月1日,這種礦物被國際礦物學(xué)協(xié)會(huì)認(rèn)定為新礦物,,并被命名為“鑭釩褐簾石”,。
成品
1、碳酸氯化稀土
這是稀土工業(yè)中最主要的兩種初級(jí)產(chǎn)品,,一般地說,,當(dāng)前有兩個(gè)主要工藝生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品。
一個(gè)工藝是濃硫酸焙燒工藝,,即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒,。經(jīng)過焙燒的礦用水浸出,則可溶性的稀土硫酸鹽就進(jìn)入水溶液,,稱之為浸出液,。然后往浸出液中加入碳酸氫銨,則稀土呈碳酸鹽沉淀下來,,過濾后即得碳酸稀土,。
另一種工藝叫燒堿法工藝,簡稱堿法工藝,。一般是將60%的稀土精礦與濃堿液攪勻,,在高溫下熔融反應(yīng),稀土精礦即被分解,,稀土變?yōu)闅溲趸⊥?,把堿餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余的堿,然后把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解,,稀土被溶解為氯化稀土溶液,,調(diào)酸度除去雜質(zhì),過濾后的氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體的氯化稀土,。
2,、磷礦稀土
自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外,還有相當(dāng)大的一部分與磷灰石和磷塊巖礦共生。由于稀土的離子半徑(0.848~0.106nm)與Ca2 (0.106nm)很接近,,稀土以類質(zhì)同象方式賦存于磷礦巖中,。世界磷礦總儲(chǔ)量約為1000億噸,稀土平均含量為0.5‰,,估計(jì)世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸,。
針對(duì)礦中稀土含量低及其賦存狀態(tài)特殊等特點(diǎn),國內(nèi)外已經(jīng)開展了多種回收工藝研究,,可分為濕法和熱法:
濕法中,,根據(jù)分解酸不同又可分為硝酸法、鹽酸法,、硫酸法,。從磷化工過程回收稀土有多種,均和磷礦加工方式密切相關(guān),。
熱法生產(chǎn)過程中,,稀土主要進(jìn)入硅酸鹽熔渣中,可采用大量鹽酸或硝酸分解浸出,,過濾除去硅石后,,再采用TBP等萃取回收稀土,稀土回收率可以達(dá)到60%,。
隨著磷礦資源不斷利用,,正轉(zhuǎn)向低品質(zhì)磷礦的開發(fā),硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法,,對(duì)硫酸濕法磷酸中的稀土進(jìn)行回收已成為研究熱點(diǎn),。在硫酸濕法磷酸生產(chǎn)過程中,通過控制稀土在磷酸中的富集,,再采用有機(jī)溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發(fā)的方法更具有優(yōu)勢,。
3、混合稀土
由稀土礦中提取出含有鑭,、鈰,、鐠、釹及少量釤,、銪,、釓混合的氧化物或氯化物經(jīng)熔鹽電解制出的金屬。稀土總量大于98%,,鈰大于48%的輕稀土,。在空氣中易氧化為黑色,室溫下能和水反應(yīng),,升溫而加快,??勺龃蚧鹗⒑辖鹛砑觿?、貯氫材料等。