Question

稀土矿的种类有哪些

Answer 1

摘要：在自然界中，已经发现的稀土矿物有250种以上，特别是中国的稀土资源十分丰富，有开采价值的储量占世界第一位。但具有工业价值的稀土矿物只有50～60种，具有开采价值的只有10种左右，用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种：氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿。一、稀土的理化性质
1、缺少硫化物和硫酸盐（只有极个别的），这说明稀土元素具有亲氧性。
2、稀土的硅酸盐主要是岛状，没有层状、架状和链状构造。
3、部分稀土矿物（特别是复杂的氧化物及硅酸盐）呈现非晶质状态。
4、稀土矿物的分布，在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主，在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。富钇的矿物大部分都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气水热液矿床中。
5、稀土元素由于其原子结构、化学和晶体化学性质相近而经常共生在同一个矿物中，即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿物中，但这类元素并非等量共存，有些矿物以含铈族稀土为主，有些矿物则以钇族为主。
在已发现的250多种稀土矿物和含稀土元素的矿物，适合现今选冶条件的工业矿物仅有10余种。
二、稀土矿的种类有哪些
原矿
1、独居石
独居石（Monazite）又名磷铈镧矿。
化学成分及性质：（Ce，La，Y，Th）[PO4]。成分变化很大。矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68%。类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。
晶体结构及形态：单斜晶系，斜方柱晶类。晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。
物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。半透明至透明。条痕白色或浅红黄色。具有强玻璃光泽。硬度5.0～5.5。性脆。比重4.9～5.5。电磁性中弱。在X射线下发绿光。在阴极射线下不发光。
生成状态：产在花岗岩及花岗伟晶岩中；稀有金属碳酸岩中；云英岩与石英岩中；云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中；阿尔卑斯型脉中；混合岩中；及风化壳与砂矿中。
用途：主要用来提取稀土元素。
产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。
独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。
2、氟碳铈矿
化学成分性质：（Ce，La）[CO3]F。机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。
晶体结构及形态：六方晶系。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状或板状。细粒状集合体。
物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有时具放射性、具弱磁性。在薄片中透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发光。
生成状态：产于稀有金属碳酸岩中；花岗岩及花岗伟晶岩中；与花岗正长岩有关的石英脉中；石英─铁锰碳酸盐岩脉中；砂矿中。
用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。铈族元素可用于制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防辐射线的防护外壳等。此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。
3、磷钇矿
化学成分及性质：Y[PO4]。成分中Y2O361.4%，P2O538.6%。有钇族稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。
晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。
物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。条痕淡褐色。玻璃光泽，油脂光泽。硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。
生成状态：主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中。在砂矿中亦有产出。
用途：大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料。
4、风化壳淋积型稀土矿
风化壳淋积型稀土矿（Ionabsorptdeposit），即离子吸附型稀土矿，是中国特有的新型稀土矿物。所谓“离子吸附”系稀土元素不以化合物的形式存在，而是呈离子状态吸附于粘土矿物中。这些稀土易为强电解质交换而转入溶液，不需要破碎、选矿等工艺过程，而是直接浸取即可获得混合稀土氧化物。故这类矿的特点是：重稀土元素含量高，经济含量大，品位低，覆盖面大，多在丘陵地带，适于手工和半机械化开采，开采和浸取工艺简单。
风化壳淋积型稀土矿，主要分布在中国江西、广东、湖南、广西、福建等地。
5、镧钒褐帘石
日本山口大学、爱媛大学和东京大学的联合研究小组发表一份公报说，他们在三重县发现了一种含有稀土的新品种矿物。稀土在改造传统产业和发展高新技术领域当中具有“点石成金”的作用。而新矿物是2011年4月在三重县伊势市的山中发现的，它是含有稀土镧和稀有金属钒的一种特殊褐帘石。2013年3月1日，这种矿物被国际矿物学协会认定为新矿物，并被命名为“镧钒褐帘石”。
成品
1、碳酸氯化稀土
这是稀土工业中最主要的两种初级产品，一般地说，当前有两个主要工艺生产这两种产品。
一个工艺是浓硫酸焙烧工艺，即把稀土精矿与硫酸混合在回转窑中焙烧。经过焙烧的矿用水浸出，则可溶性的稀土硫酸盐就进入水溶液，称之为浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氢铵，则稀土呈碳酸盐沉淀下来，过滤后即得碳酸稀土。
另一种工艺叫烧碱法工艺，简称碱法工艺。一般是将60%的稀土精矿与浓碱液搅匀，在高温下熔融反应，稀土精矿即被分解，稀土变为氢氧化稀土，把碱饼经水洗除去钠盐和多余的碱，然后把水洗过的氢氧化稀土再用盐酸溶解，稀土被溶解为氯化稀土溶液，调酸度除去杂质，过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。
2、磷矿稀土
自然界的稀土元素除了赋存在各种稀土矿中外，还有相当大的一部分与磷灰石和磷块岩矿共生。由于稀土的离子半径（0.848～0.106nm）与Ca2+（0.106nm）很接近，稀土以类质同象方式赋存于磷矿岩中。世界磷矿总储量约为1000亿吨，稀土平均含量为0.5‰，估计世界磷矿中伴生的稀土总量为5000万吨。
针对矿中稀土含量低及其赋存状态特殊等特点，国内外已经开展了多种回收工艺研究，可分为湿法和热法：
湿法中，根据分解酸不同又可分为硝酸法、盐酸法、硫酸法。从磷化工过程回收稀土有多种，均和磷矿加工方式密切相关。
热法生产过程中，稀土主要进入硅酸盐熔渣中，可采用大量盐酸或硝酸分解浸出，过滤除去硅石后，再采用TBP等萃取回收稀土，稀土回收率可以达到60%。
随着磷矿资源不断利用，正转向低品质磷矿的开发，硫酸湿法磷酸工艺成为磷化工主流方法，对硫酸湿法磷酸中的稀土进行回收已成为研究热点。在硫酸湿法磷酸生产过程中，通过控制稀土在磷酸中的富集，再采用有机溶剂萃取提取稀土的工艺比早期开发的方法更具有优势。
3、混合稀土
由稀土矿中提取出含有镧、铈、镨、钕及少量钐、铕、钆混合的氧化物或氯化物经熔盐电解制出的金属。稀土总量大于98%，铈大于48%的轻稀土。在空气中易氧化为黑色，室温下能和水反应，升温而加快。可做打火石、合金添加剂、贮氢材料等。