稀(xī)土元素在地(di)殼中主要以(yǐ)礦物形式存(cun)在,美🔞国三级🌈其賦存狀(zhuang)态主要有三(sān)種:
作爲礦物(wu)的基本組成(chéng)元素,稀土以(yi)離子化合物(wu)形式賦存于(yú)礦物晶格中(zhong),構成礦物的(de)必不可少的(de)成🚶分。這類礦(kuàng)物通常稱爲(wèi)稀土礦物,如(rú)獨居石、氟碳(tan)铈礦等。
作爲(wèi)礦物的雜質(zhi)元素,以類質(zhi)同象置換的(de)形式,分散🌈于(yu)造岩✨礦物和(he)稀有金屬礦(kuàng)物中,這類礦(kuang)物可稱爲含(hán)有稀🈲土元🧡素(sù)的礦物,如磷(lín)灰石、螢石等(děng)。
呈離子狀态(tai)被吸附于某(mǒu)些礦物的表(biǎo)面或顆粒間(jian)。這類礦😘物主(zhu)要是各種粘(zhān)土礦物、雲母(mǔ)類礦物。這類(lèi)狀态的稀土(tu)元素很容易(yì)提取。
已經發(fa)現的稀土礦(kuàng)物約有250種,但(dàn)具有工業價(jia)值的稀💁土礦(kuang)物隻有50~60種,目(mu)前具有開采(cǎi)價值的隻有(you)10種左右,現在(zài)用👅于工業提(ti)取稀土元素(su)的礦物主要(yao)有四種—氟碳(tan)铈礦、獨居石(shi)礦、磷钇礦和(he)風化殼淋積(jī)型礦🈲,前三種(zhǒng)礦占西方稀(xi)土産量的✊95%以(yǐ)上。獨居石和(hé)氟碳🚩铈礦中(zhong),輕稀土含量(liang)較高。磷钇礦(kuàng)中,重稀土和(hé)钇含量較高(gao),但礦源比獨(dú)居石少。
世界(jiè)稀土資源擁(yong)有國除中國(guo)外,還有俄羅(luo)斯、吉爾吉斯(si)斯坦、美國、澳(ào)大利亞、印度(dù)、紮伊爾等;主(zhǔ)要稀土礦物(wù)是氟碳铈礦(kuang)、離子吸附型(xíng)礦、獨居石、磷(lin)钇礦、黑稀金(jin)礦、磷灰石、铈(shì)铌鈣🏃♀️钛礦等(deng)。主要進🐕行開(kai)采、選礦生産(chǎn)的國家是中(zhong)國🤞、美國、俄羅(luó)斯、吉爾吉👣斯(sī)斯坦、印度、巴(bā)西、馬來西亞(yà)等。1998年全世界(jiè)稀土精礦産(chǎn)量13萬餘噸(自(zì)然噸位)。值得(de)注意的是澳(ao)大利亞、印度(du)、南非等擁有(you)稀土資源的(de)國家,在📱未來(lái)五年内,将克(kè)服技術障礙(ai),生産高附加(jia)值的單一稀(xi)土産品。屆📱時(shi)世界市場的(de)競争❓将更加(jiā)激烈。
獨居石(shi) Monazite
獨居石又名(míng)磷铈镧礦。化(huà)學成分及性(xìng)質:(Ce,La,Y,Th)[PO4]。成分變化(hua)📞很大。礦物成(chéng)分中稀土氧(yang)化物含量可(kě)達50~68%。類質同象(xiang)❤️混入物有⁉️Y、Th、Ca、[SiO4]和(he)[SO4]。獨居石溶于(yú)🧡H3PO4、HClO4、H2SO4中。
物理性質:呈(cheng)黃褐色、棕色(sè)、紅色,間或有(you)綠色。半透明(ming)至透明📧。條痕(hen)白色或淺紅(hong)黃色。具有強(qiang)玻璃光澤。硬(yìng)度5.0~5.5。性脆。比重(zhòng)4.9~5.5。電⛷️磁性中弱(ruo)。在X射線下發(fā)綠光。在陰極(jí)射線下不發(fā)光。
用(yòng)途:主要用來(lái)提取稀土元(yuan)素。
産地:具有(you)經濟開采價(jià)值的獨居石(shí)主要資源是(shi)沖積型或☀️海(hǎi)濱砂礦床。最(zui)重要的海濱(bin)砂礦床是在(zai)澳大利亞沿(yan)♋海、巴西以及(jí)印📱度等沿海(hai)。此外,斯裏蘭(lan)卡☔、馬達加斯(si)加、南非、馬來(lái)西亞、中國、泰(tai)國⛹🏻♀️、韓國、朝鮮(xian)等地都含有(you)獨居石的🈚重(zhòng)砂礦床。
獨居(ju)石的生産近(jin)幾年呈下降(jiàng)趨勢,主要原(yuán)因是由👅于礦(kuang)石中钍元素(sù)具有放射性(xìng),對環境有害(hai)。
氟碳铈礦 (Bastnaesite)
化(hua)學成分性質(zhì):(Ce,La)[CO3]F。機械混入物(wu)有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳铈礦(kuàng)易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。
晶(jīng)體結構及形(xíng)态:六方晶系(xì)。複三方雙錐(zhui)晶類。晶體呈(chéng)六方🎯柱狀或(huo)闆狀。細粒狀(zhuang)集合體。
生成狀态:産(chan)于稀有金屬(shǔ)碳酸岩中;花(huā)崗岩及花崗(gǎng)偉晶岩☂️中;與(yǔ)花崗正長岩(yán)有關的石英(ying)脈中;石英─鐵(tie)錳碳酸鹽🚩岩(yan)脈中;砂礦中(zhong)♉。
用途:它是提(tí)取铈族稀土(tǔ)元素的重要(yao)礦物原料。铈(shi)族元素可用(yong)于制作合金(jīn),提高金屬的(de)彈性、韌性和(he)強度📱,是制作(zuò)噴氣式飛機(jī)、導彈、發動機(jī)及耐熱機械(xie)的重要💃零件(jiàn)。亦❗可用作防(fang)輻射✊線的防(fang)⛹🏻♀️護外殼等。此(ci)外,铈族元素(su)還用于制作(zuo)各種💁有色玻(bo)璃。
目前,已知(zhī)最大的氟碳(tan)铈礦位于中(zhōng)國内蒙古的(de)白雲鄂博礦(kuang),作爲開采鐵(tie)礦的副産品(pǐn),它和獨居石(shí)一道被開采(cai)💚出來,其稀☁️土(tǔ)氧化物平均(jun1)含量爲5~6%。品位(wei)最高的工🤞業(ye)氟碳铈礦礦(kuang)床是美國加(jiā)利📐福尼亞州(zhou)的芒廷帕斯(si)礦,這是世界(jie)上唯一以開(kāi)采稀土爲主(zhǔ)的氟碳铈礦(kuàng)。
磷钇礦(Xenotime)
化學(xué)成分及性質(zhi):Y[PO4]。成分中Y2O361.4%,P2O538.6%。有钇(yǐ)族稀土元素(sù)混入,其中以(yi)镱、铒、镝、钆爲(wèi)主。尚有锆、鈾(you)、钍等元素代(dai)替钇,同時伴(bàn)🙇♀️随有矽代🌂替(tì)磷。一般來說(shuō),磷钇礦中鈾(yóu)的含量大于(yú)钍。磷钇礦化(hua)學性質穩定(ding)🍓。
晶體結構及(ji)形态:四方晶(jīng)系、複四方雙(shuang)錐晶類、呈粒(li)狀及🔅塊狀。
物(wu)理性質:黃色(se)、紅褐色,有時(shí)呈黃綠色,亦(yì)呈棕色或淡(dan)褐色。條痕淡(dàn)褐色。玻璃光(guang)澤,油脂光澤(ze)。硬度4~5,比重4.4~5.1,具(jù)有弱的多色(se)性和🐇放射性(xìng)。
生成狀态:主(zhǔ)要産于花崗(gǎng)岩、花崗偉晶(jing)岩中。亦産于(yú)堿性花崗㊙️岩(yán)🥰以及有關的(de)礦床中。在砂(sha)礦中亦有産(chan)出。
用途:大量(liàng)富集時,用作(zuo)提煉稀土元(yuan)素的礦物原(yuán)料。
風化殼淋(lin)積型稀土礦(kuàng)(Ion absorpt deposit)
淋積型稀土(tǔ)礦即離子吸(xī)附型稀土礦(kuàng)是我國特有(yǒu)的新型稀土(tu)礦物。所謂“離(lí)子吸附”系稀(xī)土元素不以(yǐ)化合物的形(xing)式存在,而是(shi)呈離子狀态(tai)吸附于粘土(tu)礦物中。這些(xie)稀土易爲強(qiáng)電解🐇質交換(huan)🐪而轉入溶液(yè),不需要破碎(sui)、選礦等工藝(yì)過程,而是直(zhi)接浸取即可(kě)獲得混合稀(xī)土氧化物。故(gù)這類礦的特(tè)點是:重稀土(tǔ)元素含量高(gāo),經濟含量大(dà),品位🍓低,覆蓋(gai)面大,多在丘(qiu)陵地帶,适♈于(yú)手工和半機(ji)械化開采,開(kai)采和浸取工(gōng)藝簡單。
風化(huà)殼淋積型稀(xi)土礦,主要分(fèn)布在我國江(jiāng)西、廣東、湖南(nan)🏒、廣🐉西、福建等(děng)地。
2.世界稀土(tu)資源
稀土元(yuán)素在地殼中(zhong)豐度并不稀(xi)少,隻是分散(sàn)而已。因‼️此,雖(sui)然稀土的絕(jué)對量很大,但(dan)就目前爲止(zhi)能真正成🛀爲(wei)可開采❗的稀(xī)土礦并不多(duō),而且在世界(jie)上分布極不(bu)👌均勻,主要集(jí)中在中國、美(mei)國、印度、前蘇(su)聯、南非、澳大(da)利亞、加拿大(dà)、埃及等幾個(gè)國家,其中中(zhōng)國的占有率(lü)最高🔞。見下表(biǎo)。
表 1998年世(shi)界稀土儲量(liàng)(REO,萬噸)
|
國家 |
工(gōng)業儲量 |
遠景(jing)儲量 |
|
中國 |
4300 |
4800 |
|
前(qian)蘇聯 |
1900 |
2100 |
|
美國 |
1300 |
1400 |
|
澳(ào)大利亞 |
580 |
|
|
印度(dù) |
110 |
|
|
100 |
100 |
|
|
加拿(ná)大 |
94 |
100 |
|
巴西 |
28 |
31 |
|
馬來(lai)西亞 |
3 |
3.5 |
|
南非 |
39 |
40 |
|
斯(sī)裏蘭卡 |
1.2 |
1.3 |
|
泰國(guo) |
||
|
剛果 |
0.1 |
0.1 |
|
其它 |
2100 |
|
|
總(zong)計 |
10000 |
11000 |
來源(yuán):《世界稀土經(jīng)濟》(第十一版(bǎn))
(1)中國
中國占(zhàn)世界稀土資(zi)源的43%,是一個(gè)名符其實的(de)稀土資源大(dà)國。稀土資源(yuan)極爲豐富,分(fen)布也極其合(he)理,這爲中國(guo)稀土工業的(de)🌈發展奠定了(le)堅實的基礎(chu)。
主要稀土礦(kuang)有白雲鄂博(bo)稀土礦、山東(dong)微山稀土礦(kuàng)、冕甯稀土礦(kuàng)、江西風化殼(ké)淋積型稀土(tǔ)礦、湖南褐钇(yǐ)铌礦和漫長(zhang)海岸線上的(de)🍉海濱砂礦等(deng)等。
白雲鄂博(bo)稀土礦與鐵(tie)共生,主要稀(xi)土礦物有氟(fú)碳👉铈礦和獨(du)㊙️居石,其比例(lì)爲3∶1,都達到了(le)稀土回收品(pin)位,故稱混合(hé)礦,稀土總儲(chu)量REO爲3500萬噸,約(yuē)占世界儲量(liang)的38%,堪稱爲世(shi)界第一大稀(xī)🐕土礦。
微山稀(xī)土礦和冕甯(níng)稀土礦是以(yǐ)氟碳铈礦爲(wei)主,伴生有重(zhong)晶☀️石🔴等,是組(zǔ)成相對簡單(dan)的一類易選(xuǎn)的稀土礦♌。
江(jiang)西風化殼淋(lín)積型稀土礦(kuang)是一種新型(xíng)稀土礦種,它(tā)的選☔冶相對(duì)較簡單,且含(hán)中重稀土較(jiào)高,是一類很(hen)有🥰市場競争(zhēng)力的稀土礦(kuang)。
中國的海濱(bīn)砂也極爲豐(fēng)富,在整個南(nán)海的海岸線(xiàn)及🔅海南☂️島🛀🏻、台(tai)灣島的海岸(àn)線可稱爲海(hǎi)濱砂存積的(de)黃金海岸⛱️,有(yǒu)近代沉積砂(shā)礦和古砂礦(kuang),其中獨居石(shi)和磷钇礦是(shì)處理海濱砂(sha)回收钛鐵礦(kuàng)和锆英石時(shí)作爲副産品(pǐn)加以回收。
總(zǒng)之中國的稀(xi)土資源儲量(liàng)大,礦種和稀(xī)土元素齊全(quán),稀土品位高(gāo),礦點分布合(he)理等。
美(mei)國它的稀土(tǔ)資源約占13%,其(qí)稀土消費和(hé)氟碳铈礦産(chǎn)量幾年來一(yī)直居世界第(di)一,但近幾年(nian)稀土産量已(yi)退居第二位(wei),讓位于中國(guó)。美國稀土資(zi)源主要有🈚氟(fú)碳铈礦、獨居(jū)石及在選别(bie)其它礦物✨時(shí),作爲副産品(pǐn)可回收黑稀(xī)金礦、矽铍钇(yǐ)礦和磷钇礦(kuàng)。
位于加利福(fu)尼亞的聖貝(bèi)迪諾縣的芒(mang)廷帕斯礦,是(shì)世🏃♂️界💔上最大(dà)的單一氟碳(tan)铈礦,該礦山(shan)1949年勘探放射(shè)性礦物時😍發(fā)現,稀土品位(wèi)爲5~10%REO,儲量達500萬(wan)噸之多,是一(yī)大型稀🔅土礦(kuang)。
(3)印度(dù)
印度主要礦(kuang)床是砂礦。印(yin)度的獨居石(shi)生産從1911年開(kai)☀️始❄️,最大礦🌈床(chuang)分布在喀拉(la)拉邦、馬德拉(la)斯邦和奧裏(li)薩拉邦。有名(míng)礦區是位于(yu)🌂印度南部西(xi)海岸的恰瓦(wǎ)拉和馬納範(fàn)拉庫裏奇稱(chēng)爲特拉範科(kē)的大礦床,它(tā)在1911~1945年間的供(gòng)礦量占😘世界(jie)的一半,現在(zai)仍然是重要(yao)的産地。1958年在(zài)鈾、钍資源勘(kan)探中,在比哈(hā)爾邦内陸的(de)蘭契高原上(shang)發🏃現了一個(ge)新的🐪獨居石(shi)和钛鐵礦礦(kuàng)床,規模巨大(da)。
印度獨居石(shí)钍含量高達(dá)8%ThO2。在馬納範拉(lā)庫裏奇采的(de)🔅重砂獨🌈居✍️石(shí)占5~6%。钛鐵礦占(zhàn)65%,金紅石3%,锆英(yīng)石5~6%,石榴石7~8%。
(4)前(qian)蘇聯
(5)澳大(dà)利亞
澳大利(lì)亞可開發利(lì)用的稀土資(zi)源,還有位于(yu)昆士蘭州中(zhōng)💞部艾薩山的(de)采鈾的尾礦(kuang),南澳大利亞(yà)州羅克斯🔞伯(bo)唐斯銅、鈾金(jīn)礦床。
(6)加拿大(dà)
加拿大主要(yao)從鈾礦中副(fù)産稀土。位于(yu)安大略省布(bu)👌來恩♻️德裏弗(fu)-埃利特湖地(di)區的鈾礦,主(zhǔ)要由瀝青鈾(yóu)♈礦、钛鈾礦和(hé)獨居石💁、磷钇(yi)礦組成,在濕(shī)法提鈾時,可(ke)⭐把稀土也提(ti)出🚩來。
此外,在(zai)魁北克省的(de)奧卡地區擁(yōng)有的燒綠石(shí)礦,也是稀土(tu)的一個很大(da)潛在資源。還(hai)有紐芬蘭島(dao)和拉布拉多(duō)省境内的斯(sī)特倫奇湖礦(kuang),也含有钇和(hé)重稀♉土正準(zhun)備開發👄。
(7)南非(fēi)
南非是非洲(zhōu)地區最重要(yào)的獨居石生(shēng)産國。位于開(kāi)普省的斯廷(tíng)坎普斯克拉(la)爾的磷灰石(shi)礦,伴生有獨(dú)居石,是世✊界(jiè)上唯一👉單一(yī)脈狀型獨居(jū)石稀土礦。此(ci)外,在東🧡南海(hǎi)岸的查茲貝(bèi)的海濱砂中(zhong)也有稀土,在(zai)布法羅螢石(shi)礦中也✨伴生(sheng)獨居石和氟(fú)碳铈礦,正計(ji)🏃劃和研究回(hui)收。
(8)馬來西亞(ya)
主要從錫礦(kuàng)的尾礦中回(huí)收獨居石、磷(lín)钇礦和铌钇(yi)礦等稀土礦(kuàng)物,曾一度是(shi)世界重稀土(tu)和钇的主要(yào)來源💋。
(9)埃及
埃(ai)及從钛鐵礦(kuàng)中回收獨居(jū)石。礦床位于(yú)尼羅河三☂️角(jiǎo)洲地⛷️區🔴,屬于(yú)河濱沙礦,礦(kuang)源由上遊風(feng)化的沖積砂(sha)沉積而成,獨(du)居石儲量約(yue)20萬噸。
(10)巴西
巴(bā)西是世界稀(xi)土生産的最(zui)古老國家,1884年(nián)開始向德國(guó)輸出獨居石(shí),曾一度名揚(yáng)世界。巴西的(de)獨居石資源(yuán)主要集中于(yu)東部沿海,從(cong)裏約熱内盧(lú)到北部福塔(ta)萊薩,長達約(yue)643km地區,礦床規(guī)模大。
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