Происхождение названия[править]

Название «редкоземельные» (встречается сокращение TR, ср. лат. terrae rarae — «редкие земли») дано в связи с тем, что они, во-первых, сравнительно редко встречаются в земной коре (содержание (1,6-1,7)·10−2% по массе) и, во-вторых, образуют тугоплавкие, практически не растворимые в воде оксиды (такие оксиды в начале XIX века и ранее назывались «землями»).

Название «редкоземельные элементы» исторически сложилось в конце XVIII — начале XIX века, когда ошибочно считали, что минералы, содержащие элементы двух подсемейств, — цериевого (лёгкие — La, Се, Рг, Nd, Sm, Eu) и иттриевого (тяжёлые — Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) — редко встречаются в земной коре.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Вначале ячейка под номером 61 была незаполненной, в дальнейшем это место занял прометий, выделенный из продуктов деления урана и ставший 17-м членом этого семейства.

Редкоземельные элементы, за исключением скандия , тяжелее , чем железо , и , таким образом , получают сверхновой нуклеосинтеза или втор-процесса в асимптотической ветви гигантов звезд. В природе, спонтанное деление из урана-238 производит следовых количеств радиоактивных прометий , но большинство прометий синтетически получают в ядерных реакторах.

Благодаря своему химическому сходству, концентрация редкоземельных элементов в породах медленно изменяется геохимическими процессами, что делает их пропорции полезные для геохронологии и датирования окаменелостей.

Свойства и получение[править]

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Оксиды редкоземельных элементов. По часовой стрелке от центрального первого: празеодим, церий, лантан, неодим, самарий, гадолиний

Редкоземельные элементы проявляют между собой большое сходство химических и некоторых физических свойств, что объясняется почти одинаковым строением наружных электронных уровней их атомов. Редкоземельные элементы — металлы, их получают восстановлением соответствующих оксидов, фторидов, электролизом безводных солей и другими методами.

Скандий, иттрий и лантаноиды имеют высокую реакционную способность. Химическая активность этих элементов особенно заметна при повышенных температурах. При нагревании до 300—400 °C металлы реагируют даже с водородом, образуя RH3 и RH2 (символ R выражает атом редкоземельного элемента). Эти соединения достаточно прочные и имеют солевой характер.

При нагревании в кислороде металлы легко реагируют с ним, образуя оксиды: R2O3, CeO2, Pr6O11, Tb4O7 (лишь только Sc и Y при помощи образования защитной оксидной плёнки являются стойкими на воздухе, даже при нагревании до 1000 °C). Во время горения данных металлов в атмосфере кислорода выделяется большое количество тепла.

Лантан, церий и другие металлы уже при обычной температуре реагируют с водой и кислотами-неокислителями, выделяя водород. Из-за высокой активности к атмосферному кислороду и воде куски лантана, церия, празеодима, неодима и европия следует хранить в парафине, остальные из редкоземельных металлов окисляются плохо (за исключением самария, который покрывается пленкой оксидов, однако не полностью разъедается ей) и их можно хранить в нормальных условиях без противоокислительных веществ.

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Химическая активность редкоземельных металлов неодинакова. От скандия до лантана химическая активность возрастает, а в ряду лантан — лютеций — снижается. Отсюда следует, что наиболее активным металлом является лантан. Это обуславливается уменьшением радиусов атомов элементов от лантана до лютеция с одной стороны, и от лантана до скандия — с другой.

Эффект «лантаноидной контракции» (сжатия) приводит к тому, что следующие после лантаноидов элементы (гафний, тантал, вольфрам, рений, осмий, иридий, платина) имеют уменьшенные радиусы атомов на 0,2—0,3 Å отсюда и очень схожие их свойства со свойствами соответствующих элементов пятого периода.

В элементах — скандий, иттрий, лантан — d-оболочка предпоследнего электронного слоя только начинает образовываться, поэтому радиусы атомов и активность металлов в этой группе возрастают сверху вниз. Этим свойством группа отличается от других побочных подгрупп металлов, у которых порядок изменения активности противоположный.

Поскольку радиус атома иттрия (0,89 Å) близок к радиусу атома гольмия (0,894 Å), то по активности этот металл должен занимать одно из предпоследних мест. Скандий же из-за своей активности должен располагаться после лютеция. В этом ряду ослабляется действие металлов на воду.

Редкоземельные элементы чаще всего проявляют степень окисления 3. Из-за этого наиболее характерными являются оксиды R2O3 — твёрдые, крепкие и тугоплавкие соединения. Будучи основными оксидами, они для большинства элементов способны соединяться с водой и создавать основания — R(OH)3. Гидроксиды редкоземельных металлов малорастворимы в воде.

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Способность R2O3 соединяться с водой, то есть основная функция, и растворимость R(OH)3 уменьшаются в той же последовательности, что и активность металлов: Lu(OH)3, а особенно Sc(OH)3, проявляют некоторые свойства амфотерности. Так, кроме раствора Sc(OH)3 в концентрированном NaOH, получена соль: Na3Sc(OH)6·2H2O.

Поскольку металлы данной подгруппы активны, а их соли с сильными кислотами растворимы, они легко растворяются и в кислотах-неокислителях, и кислотах-окислителях.

Все редкоземельные металлы энергично реагируют с галогенами, создавая RHal3 (Hal — галоген). С серой и селеном они также реагируют, но при нагревании.

Открытие и ранняя история

Первый редкоземельный элемент обнаружен был черный минерал «ytterbite» (переименован в гадолините в 1800 году ). Он был обнаружен лейтенант Карл Аксель Аррениуса в 1787 году в карьере в селе Иттербю , Швеция.

«Ytterbite» Аррениуса достиг Гадолин , в Королевской академии Турку профессора, и его анализ дал неизвестный оксид (земля) , которую он назвал иттрий . Андерс Густав Ekeberg изолированы бериллия от гадолинита , но не в состоянии признать , что другие элементы , содержащуюся руда. После этого открытия в 1794 году минерал из Bastnäs вблизи Riddarhyttan , Швеция, которая , как считалось , чтобы быть железо – вольфрам минерал, был вновь рассмотрен Берцелиус и Вильгельма Хизингер . В 1803 году они получили белый оксид и назвал его оксид церия . Клапрот самостоятельно обнаружил тот же оксид и назвал его ochroia .

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Таким образом , к 1803 году были два известных редкоземельных элементов, иттрия и церия , хотя потребовалось еще 30 лет для исследователей , чтобы определить , что и другие элементы содержатся в двух руды церия и оксида иттрия (схожести химические свойства редкоземельных металлов сделал их разделение трудно).

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

В 1839 году Карл Густав Мосандер , помощник Берцелиуса, разделенных церия при нагревании нитратов и растворение продукта в азотной кислоте . Он назвал оксид растворимого соли лантана . Потребовалось еще три года , чтобы отделить лантан дальше в didymia и чистый лантан. Didymia, хотя в дальнейшем не отделимы методами Мосандера, была смесью оксидов.

В 1842 году Мосандер также разделил на три иттрий оксидов: чистый иттрий, terbia и erbia (все имена являются производными от названия города «Иттерьего»). Земля дает розовые соли он назвал тербия ; тот , который дал желтую перекиси он назвал эрбия .

Так в 1842 году число известных редкоземельных элементов достигло шесть: иттрий, церий, лантан, дидит, эрбий и тербий.

Нильс Йохан Берлин и Марк Деляфонтен пытались также отделить сырой иттрий и нашли то же вещество , что полученные Мосандер, но Берлин назвал (1860) вещества дает розовые соли эрбию и Деляфонтен назвал вещество с желтой перекисью тербием . Эта путаница привела к нескольким ложным утверждениям новых элементов, такие , как mosandrium из J.

спектроскопия

Там не было никаких дальнейших открытий в течение 30 лет, и элемент дидим был указан в периодической таблице элементов с молекулярной массой 138. В 1879 году Деляфонтен использовали новый физический процесс оптической пламени спектроскопии и обнаружили несколько новых спектральных линий в didymia. Кроме того, в 1879 году, новый элемент самарий был выделен Лекок де Буабодран из минеральной самарскита .

Самария земля была дополнительно разделена Лекок де Буабодран в 1886 году, и аналогичный результат был получен Галиссаром де Мариньяком путем прямой изоляцией от самарскита. Они назвали элемент гадолиний после Гадолин , а его оксид был назван «гадолиний».

Дальнейший анализ спектроскопического между 1886 и 1901 Самарией, иттрия и самарскита по Круксу , Лекок де Буабодрана и Демарсе дал несколько новых линий спектроскопических , которые показали существование неизвестного элемента. Фракционная кристаллизация из оксидов затем дала европий в 1901 году.

В 1839 году третий источник редких земель стали доступны. Это минерал похож на гадолинит, uranotantalum (теперь называется «самарскит»). Этот минерал из Миасса в южных Уральских горах был задокументирован Густав Розе . Русский химик Р. Harmann предложил новый элемент он назвал « ilmenium » должен присутствовать в этом минерале, но позже, Кристиан Вильгельм Blomstrand , Galissard де Marignac, и Генрих Розе нашли только тантал и ниобий ( ниобий ) в нем.

Точное количество редкоземельных элементов , которые существовали было очень неясно, и максимальное число 25 было оценено. Использование рентгеновских спектров (полученных с помощью рентгеновской кристаллографии ) от Генри Гвин Джеффрис Мозли позволил назначить атомные номера к элементам. Мозли обнаружил , что точное число лантаноидов должно было быть 15, а элемент 61 еще предстоит открыть.

Используя эти факты атомными номерами от рентгеновской кристаллографии, Мозли также показали , что гафний (элемент 72) не будет редкоземельный элемент. Мозли был убит в Первой мировой войне в 1915 году, был обнаружен года до гафния. Следовательно, требование Урбэно , что он открыл элемент 72 не соответствует действительности.

В течение 1940 – х годов, Франк Спеддинг и другие в Соединенных Штатах (во время Манхэттенского проекта ) разработаны химические ионообменные процедуры разделения и очистки редкоземельных элементов. Этот метод впервые был применен к актинидам для разделения плутония -239 и нептуния от урана , тория , актиния и других актинидов в материалах , производимых в ядерных реакторах . Плутоний-239 был очень желательно , потому что это делящийся материал .

Предлагаем ознакомиться  Агат: описание, история и свойства камня, кому подходит минерал

Основные источники редкоземельных элементов являются минералы бастназят , монацит и лопарят и латеритные ионно-адсорбционные глины . Несмотря на их высокую относительную численность, редкоземельных минералов труднее добывать и добывать , чем эквивалентные источники переходных металлов (в частности , из – за их сходными химическими свойствами), что делает редкоземельные элементы относительно дороги.

Некоторые ильменита концентраты содержат небольшое количество скандия и других редкоземельных элементов, которые могут быть проанализированы с помощью XRF.

До того времени , что методы ионного обмена и элюирования были доступны, разделение редких земель в основном достигается за счет повторного осаждения или кристаллизации . В те дни, первое разделение было на две основных группы, церий земля (скандий, лантан, церий, празеодим, неодим и самарий) и иттрий земля (иттрий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций) , Европия, гадолиния, тербия и были либо рассматриваются в качестве отдельной группы редкоземельных элементов (группы тербия), или европий был включен в состав группы церия и гадолиния и тербия были включены в группу иттрия.

Причина этого деления возникла из – за разницы в растворимости редкоземельных двойных сульфатов с натрием и калием. Натриевые двойные сульфаты цериевых групп являются трудно растворимы, те из группы тербия незначительны, а те из группы иттрия хорошо растворимы. Иногда группа иттрий дополнительно разделена на эрбиевые группы (диспрозий, гольмий, эрбий и тулий) и иттербий группу (иттербий и лютеций), но сегодня основная группировка между церием и иттрием группами. Сегодня редкоземельные элементы классифицируются как легкие или тяжелые редкоземельных элементов, а не в церия и иттрия групп.

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Классификация редкоземельных элементов является несовместимой между авторами. Наиболее распространенное различие между редкоземельными элементами производятся атомными номера ; лиц с низким атомным номером, называются легкими редкоземельными элементами (LREE), с высокими атомными номерами являются тяжелые редкоземельные элементы (РЗЭ), и те , которые попадают между ними , как правило , называют средней редкоземельных элементы (Мри).

Обычно, редкоземельные элементы с атомными номерами 57 до 61, классифицируются как свет и те , с атомным номером больше чем 62 ( что соответствует европию), классифицируются как тяжелые редкоземельными элементы. Увеличение атомных номеров между легкими и тяжелыми редкоземельными элементами и уменьшением атомных радиусов по всей серии вызывает химические изменения.

Нахождение в природе[править]

Как правило, редкоземельные элементы встречаются в природе совместно. Они образуют весьма прочные окислы, галоидные соединения, сульфиды. Для лантаноидов наиболее характерны соединения трёхвалентных элементов. Исключение составляет церий, легко переходящий в четырёхвалентное состояние. Кроме церия четырёхвалентные соединения образуют празеодим и тербий.

Суммарное содержание редкоземельных элементов составляет более 100 г/т. Известно более 250 минералов, содержащих редкоземельные элементы. Однако к собственно редкоземельным минералам могут быть отнесены только 60 — 65 минералов, в которых содержание Ме2О3 превышает 5 — 8 %. Главнейшие минералы редких земель — монацит (Ce, La)PO4, ксенотим YPO4, бастнезит Ce[CO3](OH, F), паризит Ca(Ce, La)2[CO3]3F2, гадолинит Y2FeBe2Si2O10, ортит (Ca, Ce)2(Al, Fe)3Si3O12(O, OH), лопарит (Na, Ca, Ce)(Ti, Nb)O3, эшинит (Ce, Ca, Th)(Ti, Nb)2O6.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

Наиболее распространён в земной коре церий, наименее — тулий и лютеций. По правилам Комиссии по новым минералам и названиям минералов (КНМНМ) Международной минералогической ассоциации (IMA) минералы с большим количеством редкоземельного элемента (или близких к редкоземельным иттрия и скандия) в составе получают специальный суффикс, «уточнитель Левинсона»[1], например, известны два минерала: гагаринит-(Y) с преобладанием иттрия и гагаринит-(Ce) с преобладанием церия.

Несмотря на неограниченный изоморфизм, в группе редких земель в определённых геологических условиях возможна раздельная концентрация редких земель иттриевой и цериевой подгрупп. Например, с щелочными породами и связанными с ними постмагматическими продуктами преимущественное развитие получает цериевая подгруппа, а с постмагматическими продуктами гранитоидов с повышенной щёлочностью — иттриевая.

Большинство фторкарбонатов обогащено элементами цериевой подгруппы. Многие тантало-ниобаты содержат иттриевую подгруппу, а титанаты и титано-тантало-ниобаты — цериевую. Некоторая дифференциация редких земель отмечается и в экзогенных условиях. Изоморфное замещение редких земель между собой, несмотря на разницу в их порядковых номерах, обусловлено явлениями «лантаноидного сжатия»: с увеличением порядкового номера происходит достройка внутренних, а не внешних электронных орбит, в результате чего объём ионов не увеличивается.

Селективное накопление редкоземельных элементов в минералах и горных породах может быть обусловлено различиями в их радиусах ионов. Дело в том, что радиусы ионов лантаноидов закономерно уменьшаются от лантана к лютецию. Вследствие этого возможно преимущественное изоморфное замещение в зависимости от степени различия в размерах замещённых ионов редкоземельных элементов.

Так, в скандиевых, циркониевых и марганцевых минералах могут присутствовать только редкие земли ряда лютеций — диспрозий; в урановых минералах преимущественно накапливаются минералы средней части ряда (иттрий, диспрозий, гадолиний); в ториевых минералах должны концентрироваться элементы цериевой группы; в состав стронциевых и бариевых минералов могут входить только элементы ряда европий — лантан.

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

История добычи, тысячи тонн, 1950-2000.

В 2007—2008 гг. в мире добывалось по 124 тыс. т редкоземельных элементов. Причем лидировали следующие страны Китай (120,00 тыс. т, Баян-Обо), Индия (2,70 тыс. т), Бразилия (0,65 тыс. т). Данные по СНГ, США и Австралии на 2008 год неизвестны. На конец 2008 года данные по запасам следующие: Китай (89 000 тыс. т), СНГ (21 000 тыс. т), США (14 000 тыс. т), Австралия (5 800 тыс. т), Индия (1 300 тыс. т), Бразилия (84 тыс. т).[2]

В июле 2011 года исследовательская группа из Японии обнаружила на дне Тихого океана обширные залежи редкоземельных материалов. Находка подтверждена образцами грунта, извлеченными со дна на глубинах от 3500 до 6000 м в 78 местах. Залежи располагаются в международных водах и тянутся к западу и востоку от Гавайев, а также к востоку от Таити и Французской Полинезии.

Редкоземельные элементы используют в различных отраслях техники: в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, в металлургии и др. Широко применяют La, Ce, Nd, Pr в стекольной промышленности в виде оксидов и других соединений. Эти элементы повышают светопрозрачность стекла.

Редкоземельные элементы входят в состав стекол специального назначения, пропускающих инфракрасные лучи и поглощающих ультрафиолетовые лучи, кислотно- и жаростойких стекол. Большое значение получили редкоземельные элементы и их соединения в химической промышленности, например, в производстве пигментов, лаков и красок, в нефтяной промышленности как катализаторы.

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Редкоземельные элементы применяют в производстве некоторых взрывчатых веществ, специальных сталей и сплавов, как газопоглотители. Монокристаллические соединения редкоземельных элементов (а также стёкла) применяют для создания лазерных и других оптически активных и нелинейных элементов в оптоэлектронике.

Геологическое распределение

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Обилие элементов в земной коре на миллион атомов Si (

у

оси логарифмический)

Редкоземельный элемент церий является на самом деле 25 – й самый распространенный элемент в земной коре , имея 68 частей на миллион (примерно так же часто , как медь). Только крайне нестабильный и радиоактивный прометий «редкоземельный» довольно мало.

Эти редкоземельные элементы часто встречаются вместе. Наиболее долгоживущий изотоп прометия имеет период полураспада 17,7 лет, так что элемент существует в природе лишь в незначительном количестве (приблизительно 572 г во всей земной коры). Прометий является одним из двух элементов , которые не имеют стабильные (нерадиоактивные) изотопов и последующие (то есть с более высоким атомным номером) стабильными элементами (другой технеций ).

В ходе последовательной аккреции Земли, плотные редкоземельные элементы были включены в более глубокие части планеты. Ранняя дифференцировка расплавленного материала в значительной степени включены редких земель в мантийных породах. Высокая прочность поля и большие ионные радиусы редкоземельных делают их несовместимыми с кристаллическими решетками большинства породообразующих минералов, поэтому РЗЭ будет испытывать сильное разделение в расплавленную фазу , если он присутствует.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

Предлагаем ознакомиться  С какими камнями сочетается аметист

РЗЭ является химически очень похожа , и всегда было трудно отделить, но постепенное уменьшение ионного радиуса от лантаноидов к РЗЭ, называемый лантаноидным сжатием , может производить широкое разделение между легким и тяжелой РЗЭ. Больше ионные радиусы лантаноидов делают их обычно более несовместимыми , чем РЗЭ в породообразующих минералах, и будут разбивать сильнее в расплавленную фазу, в то время как HREE может предпочесть , чтобы оставаться в кристаллическом остатке, особенно , если он содержит HREE-совместимых минералы , как гранат , Результат является то , что вся магма образуется из частичного плавления всегда будет иметь более высокие концентрации , чем LREE HREE, а отдельные минералы могут доминировать либо HREE или лантаноидами, в зависимости от какого диапазона ионных радиусов наилучшим образом соответствует кристаллической решетке.

Среди безводных фосфатов редкоземельных, это тетрагональной минерал ксенотит , который включает иттрий и РЗЭ, в то время как моноклинная монацит фаза включает в себя церий и легкую РЗЭ преимущественно. Чем меньше размера HREE обеспечивает большую твердую растворимость в породообразующих минералах , которые составляют мантии Земли, и , таким образом , иттрий и тяжелую РЗЭ показать меньше обогащения в относительно коры Земли на хондритовое изобилии , чем это делает церий и легкую РЗЭ.

значок

Хорошо известные минералы , содержащие иттрий, и другие HREE, включают в себя гадолинит, ксенотит, самарскит , эвксенит , фергусонит , yttrotantalite, yttrotungstite, yttrofluorite (различный флюорит ), thalenite, yttrialite . Небольшие количества происходят в цирконе , который получил свою типичную желтую флуоресценцию от некоторых из сопровождающего РЗЭ.

Цирконий минеральный эвдиалит , например, находится в южной части Гренландии , содержит небольшие , но потенциально полезные количества иттрия. Из приведенных выше иттрия минералов, большинство играет роль в обеспечении исследований количеств лантаноидов в течение обнаружения дней. Ксеночу иногда извлекают в виде побочного продукта переработки тяжелых песка, но не столь обилен , как аналогично извлеченный монацит (который обычно содержит несколько процентов иттрия). Урановые руды из Онтарио иногда получали иттрий в качестве побочного продукта.

Хорошо известные минералы , содержащие церий, и другая, включают в себя легкую РЗЭ бастназят , монацит , алланит , лопарит , ancylite , parisite , lanthanite , чевкиню, церит , stillwellite , britholite, fluocerite и cerianite. Монацит (морские пески из Бразилии , Индии или Австралии ; рок из Южной Африки ), бастназит (из Маунтин – Пасс , штат Калифорния, или нескольких местах в Китае), и лопарита ( Кольский полуостров , Россия ), были главными руды церий а легкие лантаноиды.

Обогащенные месторождения редкоземельных элементов на поверхности Земли, карбонатиты и пегматитов , связаны с щелочным плутонизмом, необычным видом магматизма , что происходит в тектонических условиях , где есть рифтогенез или которые находятся вблизи субдукция зоны. В условиях рифтовой щелочной магмы получают путем очень малых степеней частичного плавления ({amp}lt;

1%) из гранатовых перидотитов в верхней мантии ( от 200 до 600 км глубины). Этот расплав обогащается несовместимых элементов, как и редкоземельных элементов, в результате выщелачивания их из кристаллического остатка. Полученная магма поднимается как диапир или диатрем, вдоль ранее существовавших трещин, и может быть внедрившейся глубоко в земной коре , или вспыхнула на поверхности.

Типичное РЗЭ обогащенных отложения типа , образующийся в рифтовых настройках являются карбонатитами, и А- и М-тип гранитоидов. Вблизи зоны субдукции, частичного плавление погружающейся пластины в пределах астеносферы ( от 80 до 200 км глубина) производит летучие богатый магму (высокие концентрации CO 2 и воды), с высокими концентрациями щелочных элементов, а также высокой подвижностью элементов , что редкой -earths сильно разделена на.

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Щелочные магмы , обогащенные редкоземельных элементы включают в себя карбонатиты, агпаитовая граниту (пегматиты) и нефелиновый сиенит. Карбонатиты кристаллизуются из СО 2 -Rich жидкости, которые могут быть получены путем частичного плавлением водной газированной лерцолита для получения CO 2 -богатых первичная магмой, путем фракционной кристаллизации щелочной первичной магмы, либо путем разделения CO 2 -богатых несмешивающегося жидкость из.

Эти жидкости обычно формируются в связи с очень глубокой докембрией Кратоны , как те , в Африке и Канадский щите. Ferrocarbonatites являются наиболее распространенным типом карбонатита быть обогащена РЗЭ, и часто внедрившиеся в поздней стадии, брекчированные трубы , лежащих в основе магматических комплексов;

они состоят из мелкозернистого кальцита и гематита, иногда со значительными концентрациями анкерита и незначительными концентрациями сидерита. Большие карбонатитовые отложения , обогащенные редкоземельных элементов включают Mount Weld в Австралии, Тор озера в Канаде, Zandkopsdrift в Южной Африке, и Mountain Pass в США.

Агпаитовая гранита (A-Type гранитоиды) имеет очень высокие концентрации щелочных элементов и очень низкие концентрации фосфора; они оседают на умеренных глубинах в экстенсиональных зонах, часто в качестве кольцевых вулканических комплексов, или в виде труб, массивных тел и линз. Эти жидкости имеют очень низкую вязкость и высокую подвижность элементов, что позволяет кристаллизацию крупных зерен, несмотря на относительно короткое время кристаллизации при заложении;

их большой размер зерна , поэтому эти отложения обычно называют пегматиты. Экономически жизнеспособные пегматиты разделены на литий-цезий-тантал (LCT) и ниобий-иттрий-Фтор (NYF) типов; Типы NYF обогащены редкоземельными минералами. Примеры месторождений редкоземельных пегматитов включают Странное озеро в Канаде, и Khaladean-Buregtey в Монголии.

Нефелиновый сиенит (М-тип) гранитоиды отложение 90% полевой шпат и фельдшпатоидные минералы, и осаждается в небольших, круговых массивах. Они содержат высокие концентрации редкоземельных элементов, несущих акцессориев . По большей части эти месторождения небольшие , но важные примеры включают Illimaussaq-Kvanefeld в Гренландии, и Ловозеро в России.

Редкоземельные элементы также могут быть обогащены месторождениями вторичного изменением либо путем взаимодействия с гидротермальными флюидами или метеорной водой или путем эрозии и транспортировкой resistate РЗЭ-содержащих минералов. Оглинение первичных минералов обогащает нерастворимые элементы выщелачиванием из диоксида кремния и других растворимых элементов, перекристаллизация полевого шпата в глинистых минералов , таких каолинит, галлуазит и монтмориллонита.

В тропических районах , где осадки высоки, атмосферостойкость образует толстый argillized реголита, этот процесс называется обогащением супергенного и производит латеритные отложения; тяжелые редкоземельные элементы включены в остаточную глину путем абсорбции. Этот вид депозита добывается только для РЗЭ в Южном Китае, где происходит большинство мирового производства тяжелого редкоземельных элементов.

В 2011 году Ясухиро Като, геолог из Университета Токио , который возглавлял исследование морского дна Тихого океана грязи, опубликованные результаты , доказывающие грязь может держать богатые концентрации редкоземельных минералов. Отложения, учились в 78 – сайтах, пришли «[ч] ВЗ шлейфов из гидротермальных источников тянуть [ я ] эти материалы из морской воды и месторождения [ я ] их на дне моря, по крупицам, в течение десятков миллионов лет.

Один квадратный участок металла богатой грязи в 2,3 км в ширину , может содержать достаточное количество редкоземельных элементов для удовлетворения большей части мирового спроса в течение года, японские геологи сообщают 3 июля в Nature Geoscience «. «Я считаю , что редкие [-] подводную земные ресурсы являются гораздо более перспективным , чем на суше ресурсы,» сказал Като.

Геохимия приложения

Применение редкоземельных элементов геологии важно для понимания петрологических процессов изверженных , осадочных и метаморфических горных пород. В геохимии , редкоземельные элементы могут быть использованы , чтобы вывести петрологический механизмы, оказывающее влияние на породу из – за тонкие атомные размерами различий между элементами, что вызывает преимущественное фракционирование некоторых редкоземельных элементов по отношению к другим , в зависимости от процессов на работе.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

В геохимии, редкоземельные элементы , как правило , представлены в нормализованной «пауке» диаграмма, в которых концентрация редкоземельных элементов нормализована к эталонному стандарту и затем выражается как логарифм по основанию 10 от стоимости. Как правило, эти редкоземельные элементы нормированы хондритов метеоритов , так как они , как полагают, ближе представление нефракционированного материала системы солнечного.

Тем не менее, другие нормирующие стандарты могут применяться в зависимости от цели исследования. Нормализация к стандартному опорному значению, особенно из материала , как полагают, нефракционированного, позволяет наблюдаемые содержаний быть по сравнению с начальным содержанием элемента. Нормализация также удаляет выраженный узор «зигзагообразным» , вызванное различиями в изобилии между четными и нечетными порядковыми номерами .

Элементы редкоземельных узоры , наблюдаемые в изверженных породах, в первую очередь зависят от химического источника , где скала родом, а также история фракционирования породы претерпела. Фракционирование в свою очередь , является функцией коэффициентов распределения каждого элемента. Коэффициент распределения ответственны за фракционирование микроэлементов ( в том числе редкоземельных элементов) в жидкую фазу (расплав / магме) в твердую фазу (минерал).

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Если элемент предпочтительно остается в твердой фазе она называется «совместима», и он преимущественно перегородками в фазу расплава , что описывается как «несовместимые». Каждый элемент имеет разный коэффициент распределения, и , следовательно , фракционирует в твердые и жидкие фазы отчетливо. Эти понятия также применимы к метаморфической и осадочной петрологии.

В изверженных породах, особенно в кислых расплавов, следующие наблюдения относятся: аномалии европия преобладают кристаллизации шпатов . Роговые , контролирует обогащение Мри по сравнению с легким и тяжелым РЗЭ. Истощение LREE по отношению к HREE может быть связано с кристаллизацией оливина , ортопироксена и клинопироксена .

В осадочных породах, редкоземельные элементы в обломочных отложениях являются представлением происхождения. Концентрации редкоземельных элементов , как правило , не зависит от морских и речных вод, так как редкоземельные элементы являются нерастворимыми , и , таким образом , имеют очень низкие концентрации в этих жидкостях.

Морские и речные воды , как правило , имеют низкие концентрации редкоземельных элементов. Однако водные геохимии все еще очень важны. В океанах, редкоземельные элементы отражают вход из рек, гидротермальные жерла и эоловых источников; это важно при исследовании перемешивания океана и циркуляции.

Предлагаем ознакомиться  Какие камни подходят для девы женщины по гороскопу

Редкоземельные элементы также могут быть использованы для датирования пород, так как некоторые радиоактивные изотопы показать длительный период полураспада. Особый интерес представляют 138 la- 138 Ce, 147 SM- 143 Nd и 176 Lu- 176 системы Hf.

Мировое производство редкоземельных

Редкоземельные элементы — Википедия || Редкоземельных минералов

Мировое производство 1950-2000

До 1948 года большая часть редких земель в мире были получены из россыпных месторождений песков в Индии и Бразилии . Через 1950 – х годов, Южная Африка была в мире источник редкоземельных, из монацита богатых рифов на шахте Steenkampskraal в Западной Капской провинции. Через 1960 – х до 1980-х годов Маунтин-Пасс в Калифорнии был ведущим производителем.

Сегодня, индийские и южноафриканские месторождения до сих пор производят некоторые редкоземельные концентраты, но они являются незначительными по сравнению с масштабом китайского производства. В 2017 году Китай произвел 81% мировых запасов редкоземельных элементов , в основном , в Внутренней Монголии , хотя это было только 36,7% запасов.

Австралия была второй , и только основным производителем с 15% мирового производства. Все тяжелых редких земель в мире (например , как диспрозия) происходят из китайских источников редкоземельных , таких как полиметаллических Баян Obo месторождения. Шахта Browns хребта, расположенная в 160 км к юго – востоку от Halls Creek на севере Западной Австралии , в настоящее время в стадии разработки и позиционируется , чтобы стать первым крупным производителем диспрозия за пределами Китая.

Повышенный спрос напряг предложение, и растет озабоченность, что мир в ближайшее время может столкнуться с нехваткой редких земель. Через несколько лет с 2009 года во всем мире спрос на редкоземельные элементы, как ожидается, превысит предложение 40000 тонн в годе, если новые крупные источники не разработаны.

В 2013 году было заявлено, что спрос на РЗЭ будет увеличиваться из-за зависимости ЕС от этих элементов, тот факт, что редкоземельные элементы не могут быть заменены другими элементами и РЗЭ имеют низкую скорость рециркуляции. Кроме того, в связи с увеличением спроса и низкого предложения, будущие цены будут расти, и есть шанс, что все страны, кроме Китая откроет РЗЭ мин.

РЗЭ возрастает спрос в связи с тем, что они имеют важное значение для новых и инновационных технологий, который создается. Эти новые продукты, которые должны РЗЭ быть получены высокие технологии оборудования, таких как смартфоны, цифровые камеры, компьютерных частей и т.д. Кроме того, эти элементы являются более распространенными является производство в технологии использования возобновляемых источников энергии промышленности, военной техники промышленности, стекольной и металлургии.

Эти опасения усилились в связи с действиями Китая, преобладающего поставщика. В частности, Китай объявил правило экспорта и суровые меры в отношении контрабанды. С 1 сентября 2009 года Китай объявил о планах по сокращению своей экспортной квоты до 35000 тонн в год в 2010-2015 годах для сохранения ограниченных ресурсов и охраны окружающей среды.

19 октября 2010 года, China Daily со ссылкой на неназванный Министерстве торговли чиновника сообщил , что Китай будет «еще больше сократить квоты на редкий [-] экспорт земного на 30 процентов максимума в следующем году , чтобы защитить драгоценные металлы от чрезмерной эксплуатации.» Правительство в Пекине дополнительно увеличило контроль, заставляя мелкие, независимые старатель объединить в государственные корпорации или закрытия лица.

В конце 2010 года Китай объявил , что первый раунд экспортных квот в 2011 году для редких земель будет 14,446 тонн, что было 35% меньше по сравнению с предыдущим первого раунда квот в 2010 году Китай объявил дополнительные экспортные квоты на 14 июля 2011 во второй половине года с общим распределением на 30,184 тонн общей добычи , блокированного на 93,800 тонн.

В сентябре 2011 года Китай объявил приостановку производства трех из восьми основных редкоземельных рудниковых, ответственной за почти 40% от общего объема производства редкоземельного Китая. В марте 2012 года , США, ЕС и Японии столкнулись Китай в ВТО об этих экспортных и производственных ограничений.

Китай ответил с претензиями , что ограничения были охрана окружающей среды в виду. В августе 2012 года Китай объявил о дальнейшем сокращении объемов производства 20%. Эти ограничения повреждены отрасли в других странах и заставили производитель редкоземельных продуктов переместить свои операции в Китай.

29 августа 2014 года, ВТО постановила, что Китай нарушил соглашение о свободной торговле, и сказала, что ВТО в резюме основных выводов, что «общий эффект от внешних и внутренних ограничений является стимулирование внутреннего добычи и обеспечить преимущественное использование тех материалы китайских производителей «.

В результате увеличения спроса и ужесточение ограничений на экспорте металлов из Китая, некоторые страны заготовительных редкоземельных ресурсов. Поиски альтернативных источников в Австралии , Бразилии , Канаде , Южной Африке , Танзании , Гренландии , и США продолжаются. Мины в этих странах были закрыты , когда Китай подрезать мировые цены в 1990 – х годах, и это займет несколько лет , чтобы возобновить производство , поскольку есть много барьеров для входа на рынок .

Одним из примеров является Перевал шахта в Калифорнии , которая объявила о возобновлении операций на начальном основе 27 августа 2012 Другие значительные участки под развитие за пределами Китая включают проект Nolans в Центральной Австралии, удаленный Hoidas озера проекта в северная Канада и Mount Weld проект в Австралии.

Также в рамках рассмотрения для добычи полезных ископаемых являются такими сайтами, как Тор озеро в северо – западных территориях , различные места в Вьетнаме , и участок на юго – востоке штата Небраска в США, где NioCorp Ltd развития стремится $ 1 миллиард в финансировании в стороне открытия ниобия, скандий и титановый рудник , Кроме того, в 2010 году крупное месторождение редкоземельных минералов было обнаружено в Kvanefjeld в южной части Гренландии .

Предварительное ТЭО бурения на этом участке подтвердили значительное количество черного lujavrite , который содержит около 1% оксидов редкоземельных элементов (REO). Европейский союз призвал Гренландию ограничить китайскую разработку редкоземельных проектов, но по состоянию на начало 2013 года, правительство Гренландии заявило , что она не имеет никаких планов по введению таких ограничений.

Многие датские политики выразили обеспокоенность тем , что другие страны, включая Китай, может получить влияние в малонаселенных Гренландии, учитывая количество иностранных рабочих и инвестиций , которые могут исходить от китайских компаний в ближайшем будущем из – за закона , принятого декабря 2012.

Добавление потенциальных участков шахты, ASX перечисленные Пиковые ресурсы объявлены в феврале 2012 года , что их Танзанийской основе Ngualla проект содержал не только 6 – й по величине месторождения по тоннажу за пределами Китая, но и самый высокий класс редкоземельных элементов 6.

Северная Корея , как сообщается, было продано редкоземельных металлов в Китае. В мае и июне 2014 года Северная Корея продала более 1,88 миллионов долларов США на сумму редкоземельных металлов в Китае. Другие источники указывают на то, что Северная Корея имеет второй по величине в мире резерв редкоземельных металлов, с потенциально более 20 миллионов тонн в общей сложности. Редкоземельные элементы могут быть фактором в 2018 году оттепели в американо-северокорейских отношениях .

Пользы

Использование, приложение, и спрос на редкоземельные элементы расширилось на протяжении многих лет. Это особенно из – за использования редкоземельных элементов в низкоуглеродистых технологий. Некоторые важные области применения редкоземельных элементов применимы к производству магнитов высокоэффективных, катализаторов, сплавов, стекол и электроники.

Nd играет важную роль в производстве магнита. Редкоземельные элементы в этой категории используются в электродвигателях гибридных автомобилей, ветряных турбин, жестких дисков, портативной электроники, микрофоны, динамики. Се и La имеют важное значение в качестве катализаторов, и используются для переработки нефти и в качестве дизельных присадок.

Се, La и Nd играют важную роль в создании сплава, а также в производстве топливных элементов и гидридных батарей никель-металл . Се, Ga и Nd имеют важное значение в области электроники и используются в производстве ЖК и плазменных экранов, волоконной оптики, лазеров, а также в области медицинской визуализации. Дополнительные применения для земных элементов являются трассерами в медицинских приложениях, удобрений, а также при обработке воды.

РЗЭ используется в сельском хозяйстве для увеличения роста растений, продуктивности и устойчивости к стрессам, казалось бы, без негативных последствий для потребления человека и животных. РЗЭ используются в сельском хозяйстве через РЗЭ обогащенные удобрений, широко используется практика в Китае. Кроме того, РЗЭ являются кормовые добавки для скота, что привело к увеличению производства, таких как более крупных животных и более высокой производства яиц и молочных продуктов.

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

Однако эта практика привела к РЗЭ биоаккумуляции в скота и повлияла на растительность и рост водорослей в этих сельскохозяйственных районах. Кроме того, в то время как нет болезненных ощущений не наблюдается при нынешних низких концентрациях эффект в долгосрочной перспективе и с накоплением с течением времени неизвестны побуждая некоторые призывы к проведению дополнительных исследований в их возможные последствия.