Минералы и руды редкоземельных металлов и тория

К группе редкоземельных элементов (лантаноидов) относятся 14 элементов с порядковыми номерами от 58 до 71, расположенных в периодической системе за лантаном. Названия этих элементов, их символы и порядковые номера таковы:

По физико-химическим свойствам перечисленные элементы весьма близки между собой. Поэтому они всегда совместно присутствуют в минералах.

К редкоземельным элементам примыкают химические аналоги лантана — скандий и иттрий, которые почти всегда встречаются вместе с лантаноидами.

Редкоземельные элементы (РЗЭ) обычно подразделяют на две подгруппы: 1) цериевую (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu); 2) иттриевую (Gd, Tb, Du, Ho, Er, Tu, Yb, Lu, Y). Такое деление согласуется с некоторыми различиями в физических свойствах металлов обеих подгрупп, но резкой границы между двумя группами нет, и европий часто включают в группу иттрия.

Количество редкоземельных элементов в земной коре относительно велико. Суммарное весовое содержание их составляет 0,01%, примерно такое же, как содержание меди, и больше содержания свинца, олова, ртути, кадмия, вольфрама, молибдена и многих других элементов.

В настоящее время известно более 250 минералов, содержащих редкоземельные металлы, но к собственно редкоземельным минералам относятся только 60—65, в которых содержание окислов редкоземельных элементов превышает 5—8%.

В табл. 206 приведена характеристика важнейших минералов редкоземельных металлов и некоторых минералов тория. В одних минералах преобладают элементы цериевой группы, а в других — иттриевой.

Многие минералы имеют большой удельный вес и твердость около 3 по минералогической шкале. Магнитные свойства у них весьма слабо выражены, электропроводность очень низкая.

Редкоземельные минералы подразделяют па две группы; комплексные и селективные. Комплексные минералы содержат все лантаноиды— от церия до лютеция; в селективных минералах резко выражено преобладание элементов одной из подгрупп.

Главную роль как источник получения редкоземельных элементов в зарубежных странах играют монацит и бастиезит — они служат сырьем для производства смеси редких земель и индивидуальных элементов цериевой подгруппы. Оба минерала могут также служить источником получения иттриевых земель, которые всегда в них присутствуют в незначительных количествах. Частично иттриевые земли извлекают также и из монацита. Месторождения церита незначительны и промышленного значения пока не имеют.

В последнее время в сравнительно больших количествах начали добивать и перерабатывать для комплексного использования (уран, торий, ниобий, тантал и редкие земли) эвксенит — минерал с большим содержанием иттрия и элементов иттриевой подгруппы; как источник получения этих элементов он занял сейчас ведущее место в зарубежных странах. Еще более важную роль начинает играть браннерит. Другими промышленными или перспективными минералами иттриевых редкоземельных элементов являются урановые минералы — довидит и уранинит. Гадолинит, самарскит, фергусонит, ксеиотим в настоящее время в промышленных содержаниях встречаются еще редко.

К числу нередкоземельных минералов, но содержащих РЗЭ, относятся апатит, фосфориты, сфен, перовскит, эвдиалит, пирохлор, ортит. Некоторые из них часто содержат весьма существенное количество редкоземельных элементов.

В фосфоритах и апатитах содержание редкоземельных элементов доходит до 1% и среди них в повышенных количествах содержатся самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий. В фосфатных месторождениях сосредоточены большие запасы редких земель, но они пока еще не используются как промышленное сырье. Частично редкоземельные элементы могут извлекаться из фосфатных минералов попутно при переработке их на удобрения или фосфорные соли, а также, вероятно, в процессе получения урана.

Лопарит принято считать преимущественно ниобиевым минералом, ко редкоземельных элементов содержится в нем в три раза больше, чем ниобия. Он представляет собой титано-тантало-ниобат редкоземельных элементов, натрия и кальция и может служить сырьем для получения ниобия, тантала, титана и редких земель. Лопарит распространен в нефелиновых сиенитах, а также во многих пегматитовых жилах.

Рассмотренные выше три минерала — монацит, бастиезит, лопарит — содержат преимущественно элементы цериевой подгруппы.

Минералами, используемыми как сырье для извлечения элементов подгруппы иттрия, могут служить фергусонит и ксенотим. Фергусонит — ценное комплексное сырье, из которого можно извлекать ниобий, редкоземельные элементы группы иттрии и уран. Встречается в виде акцессорного минерала в некоторых массивах гранитов и при разрушении их накапливается в россыпях. В последние годы обнаружены метасоматические месторождения, представленные нацело альбитизированными массивами щелочных гранитоидов — альбиниты, в которых встречается изобильная вкрапленность фергусонита и ассоциации с малаконом, приоритом, ксенотимом и другими иттрийсодержащими минералами. Кроме того, крупные выделения фергусонита совместно с другими танталониобатами встречаются в гранитных пегматитах (например, в Швеции, Норвегии).

Ксеиотим встречается примерно в тех же условиях, что фергусонит, и добывается преимущественно из аллювиальных россыпей.

Из собственно ториевых минералов промышленное значение имеют главным образом торит и его разновидности — ураноторит и ферриторит. Практический интерес представляет также и ураноториаты. Ториевые минералы встречаются обычно в месторождениях, связанных с щелочными гранитами и сиенитами. Торит часто является спутником малакона и пирохлора в альбититовых месторождениях.

Ферриторит встречается в некоторых гидротермальных свинцовых месторождениях, обогащенных паризитом и монацитом. В последние годы приобрели также значение месторождения ураноторианита.