فهرست مطالب :

» تجزيه و جداسازي عناصر کمياب

» برخي کاربردهاي عناصر خاکي کمياب

» تعيين سن ومنشا به روش Sm-Nd

» استخراج عناصر کمياب

» فراواني عناصر کمياب در زمين

» خواص عناصر کمياب

 

فناوري پيشرفته و کاربردهاي زيست محيطي عناصر خاکي کمياب(REE)در چهار دهه گذشته از نظر تنوع و اهميت به طور فزاينده اي رشد کرده است. از آنجايي که بسياري از کاربردهاي اين عناصر بسيار تخصصي است و بسياري از اين کاربردها هنوز شناخته نشده اند، اکتشاف REE نيازمند درجه بسيار بالاتري از اهميت فني نسبت به ديگر عناصر است. با وجود فراواني بيشتر اين عناصر نسبت به بسياري از فلزات صنعتي ديگر، REE ها زمينه بسيار کمتري براي تجمع کافي در نهشته هاي معدني قابل استخراج را دارا مي باشند، در نتيجه بيشتر عرضه جهاني از چند منبع محدود تامين مي شود. در گذشته آمريکا تنها منبع مناسب در اين زمينه بود ولي در دهه گذشته وابسته به واردات چين شده است.
عناصر نادر خاکي(REE)تشکيل دهنده بزرگترين گروه منسجم شيميايي در جدول تناوبي مي باشند. با وجود ناشناخته بودن عمومي آنها، اين عناصر براي صدها کاربرد و وسايل بسيار ضروري هستند. تنوع و تخصصي بودن اين عناصر به آنها سطحي از اهميت فني، محيطي و اقتصادي مي دهد که بالاتر از آن چيزي است که با توجه به گمنامي نسبي آنها انتظار مي رود. در گذشته آمريکا تنها منبع شايسته در زمينه توليد اين مواد بود ولي در دهه گذشته وابسته به واردات چين شده است. در سالهاي 1999 و 2000، بيش از 90 درصد عناصر خاکي کمياب مورد نياز براي صنايع آمريکا از نهشته هاي چين تامين شده است

  

شکل 1 ) توليد جهاني عناصر نادر خاکي(1 kt=106 kg)از 1950 تا 2000، در چهار دستهآمريکا که تقريبا همه محصولش از کوه پاس(Mountain Pass)در کاليفرنيا تامين مي شود؛ چين با استخراج نهشته هايي که دارد؛ بقيه کشورها که اکثرا از پلاسرهاي مونازيت دار استفاده مي کنند؛ و کل توليد دنيا. چهار دوره توليد مشهود استدوره پلاسر مونازيت، شروع شده در اواخر سالهاي 1800 و تمام شده در حدود 1964؛ دوره کوه پاس، شروع شده از 1965 و تمام شده در حدود 1984؛ دوره تحولي از حدود 1984 تا 1991؛ و دوره چين شروع شده از حدود 1991.

گرچه 15 عنصر REEبه علاوهY عموما از نظر خواص ژئوشيميايي مشابه مي باشند، فراواني منحصر بفرد آنها در زمين ابدا يکسان نيست. در پوسته قاره اي و نهشته هاي کانه REE آن، تجمعات بيشترين و کمترين فراواني REE مشخصا با دو تا پنج بزرگي مغناطيسي متفاوت است. از آنجايي که کاربردهاي فني REE در بيش از چند دهه گذشته زياد شده، تقاضا براي چندين نوع REE با فراواني کم(و در گذشته تقريبا مبهم)به طور شگفت آوري افزايش يافته است.

خواص گوناگون هسته اي، متالورژي، شيميايي، تحريک کننده(کاتاليزور)، الکتريکي، مغناطيسي و نوري REE باعث افزايش تنوع کاربردهاي اين مواد شده است. اين استفاده ها محدوده اي از کاربردهاي ساده(سنگ فندک، صيقلي کردن شيشه)تا کاربردهاي با فناوري بالا(باتري هاي فسفري، ليزري، مغناطيسي، سرد کننده هاي مغناطيسي)تا کاربردهاي مربوط به آينده(فوق هدايت کننده هاي دماي بالا، ذخيره سازي و انتقال مطمئن هيدرژن براي اقتصاد پس از هيدروکربن ها)را دربر مي گيرد.

  

شکل 2 ) جدول تناوبي عناصر، 16 عنصر نادر خاکي(REE)را مشخص مي کندلانتانيدها، از La تا Lu به علاوه Y، گروهي هستند که رفتار ژئوشيميايي آنها مشخصا با لانتانيدهاي سنگين تر شناخته شده است. پرومتيوم هيچ ايزوتوپ بلندمدتي ندارد و به طور طبيعي تنها در مقادير کم بر روي زمين يافت مي شود. An نشان دهنده 14 عنصر اکتينيد اول است؛ Lr آخرين اکتينيد مي باشد.

 

تجزيه و جداسازي عناصر کمياب

عناصر کمياب مخلوط شده را مي توان از محلولهاي اسيدي با استفاده از رسوب اگزالات جدا کرد. اشتعال اگزالات باعث توليد اکسيدهاي لانتانيدهاي مخلوط خواهد گرديد. سپس اين اکسيدها غالبا با استفاده از روشهاي تبادل يوني و استفاده از خيساندن در اسيد تغليظ ميشوند. در اين حال لانتانيدها در محلول بصورت يونهاي سه ظرفيتي هيدراته که داراي خواص بسيار مشابه مي باشند، درمي آيند. بنابراين آنها تمايل به تشکيل رسوبهاي بلوري مخلوط يا محلولهاي جامد نشان ميدهند. استفاده از يک ماده شيميايي واحد به منظور افزايش غلظت يکي از عناصر کمياب لزوم تکرار عمليات را ايجاب مي نمايد. يکي از روشهايي که در گذشته و حال مورد استفاده بوده و هست، استفاده از فرايندهاي جزء به جزء مانند تبلور جزء به جزء و يا تجزيه جزء به جزء به منظور خالص کردن عناصر مي باشد. در اين شرايط، مقدار کار بسيار زياد به منظور جداکردن مقدار بسيار کمي از عناصر، باعث بالارفتن هزينه هاي خلوص خاکهاي کمياب و برشمردن آنها بدين صنعت خواهد بود. اکنون نيز از روشهاي جزء به جزء هنوز در زمينه جداسازي اين خاکها در حالت خام و بويژه عناصر لانتان و سريوم استفاده مي شود، زيراسريوم را مي توان از لانتان با استفاده از حالت چهار ظرفيتي سريوم جدا کرد. در حال حاضر ساير اعضاي خانواده خاکهاي کمياب را با استفاده از فرآيندهايي تبادل يوني خالص مي نمايند مضافا چنانچه درجه خلوص بالا مدنظر نباشد، مي توان از روش استخراج مايع- مايع بدين منظور استفاده کرد.

 

 برخي کاربردهاي عناصر خاکي کمياب

مصارف مهم عناصر کمياب در تصفيه نفت، صنعت شيشه، سراميک، مغناطيس دائمي، فيبر هاي نوري وآلياژ هاي مخصوص مورد استفاده قرار مي گيرد. فلزات عناصر کمياب تمايل بسيار شديد براي ترکيب با ناخالصي هاي غير فلزي مانند اکسيژن، نيتروژن، کربن، هيدروژن دارند. لذا با توجه به خاصيت فوق، مقدار قابل ملاحظه اي از مخلوط فلزات خاکهاي کمياب بعنوان مواد تصفيه کننده(getler)در صنايع متالوژي مورد استفاده واقع مي شود. عناصر خاکهاي کمياب، هنگاميکه تحت تاثير حرارت واقع مي گردند نمايانگر طيف بسيار پيچيده اي بوده و نور شديد سفيد زدگي از آنها ساطع مي شود، بنابراين از آنها در صنايع تصاوير متحرک و لامپ هاي تصوير تلويزيون هاي رنگي استفاده مي گردد. مصارف صنعتي فراواني نيز براي هر يک از اين عناصر متصور مي باشد از جمله از برخي از آنها در سوزاندن سموم ناشي از راکتورهاي هسته اي استفاده مي شود. بسياري از کاربردهاي REE با تخصصي بودن فوق العاده و ارزش واحد بالا مشخص مي شوند. براي مثال، لوله اشعه کاتدي رنگي و نمايشگرهاي کريستال مايع(LCD)که در مونيتور کامپيوترها مورد استفاده قرار مي گيرند، از يوروپيوم(Eu)به عنوان فسفر قرمز استفاده مي کنند و هيچ جايگزين ديگري براي اين ماده يافت نشده است. به علت فراواني تقريبا کم و تقاضاي بالا، يوروپيوم در دهه گذشته کاملا قيمتي بوده است- 250 تا 1700 دلار براي هر کيلوگرم براي Eu2O3.

کابل هاي مخابراتي فيبر نوري تامين کننده پهناي باند بسيار بيشتري نسبت به سيم ها و کابل هاي مسي هستند. کابل هاي فيبر نوري مي توانند سيگنال ها را با مسافت بسيار بيشتري منتقل کنند زيرا دوره اي در طول هاي فاصله دار فيبر اربيوم- دوپ، که تابعي از تقويت کننده هاي ليزري است،شرکت مي کنند. اربيوم(Er)در اين تکرارکننده هاي ليزري به کار مي رود، با وجود قيمت بالاي آن(700 دلار براي هر کيلوگرم)، زيرا به تنهايي خواص نوري لازم را دارا مي باشد.

تخصصي بودن به REE ، براي مثال Eu يا Er، محدود نمي شود. سريوم، فراوان ترين و ارزان ترين REE است که حدود 12 کاربرد مهم، که برخي بسيار تخصصي مي باشند، دارد. به عنوان مثال، اکسيد سريم تنها ماده اي است که به عنوان عامل صيقل دادن شيشه بکار مي رود. اين خصوصيت صيقل دادن CeO2 به خصوصيات فيزيکي و شيميايي آن بستگي دارد که از آن جمله مي توان دو حالت اکسايش قابل دسترس سريم، Ce3+ و Ce4+، در محلول آبدار را نام برد. به طور کلي براي تمامي محصولات شيشه اي پوليش داده شده، از آينه هاي عادي و عينک ها تا لنزهاي دقيق، از CeO2 به عنوان پرداخت اين محصولات استفاده مي شود.

انقلابي بزرگ در فناوري آهنرباي دائمي يا مغناطيس پايدار توسط آلياژهاي Nd، Sm، Gd، Dy يا Pr ايجاد شده است. آهنربا هاي REE کوچک، سبک وزن و بسيار مستحکم اجازه کوچک سازي تعداد بيشماري از قطعات و ابزار الکتروني قابل استفاده در قطعات ويدئوها و ضبط صوت ها، کامپيوترها، اتومبيل ها، سيستم هاي مخابراتي و ادوات نظامي را مي دهند. بسياري از اختراعات فني اخير(براي مثال، درايوهاي قابل حمل مولتي گيگابايتي کوچک شده و درايوهاي DVD)تقريبا بدون وجود آهن رباهاي REE امکان پذير نمي شدند. استفاده از REE به طور فزاينده اي در 3 دهه گذشته افزايش يافته است. اين روند بدون شک ادامه خواهد يافت و اثرات مثبتي در رابطه با گرم شدن جهاني و بهره وري انرژي برجاي خواهد گذاشت. انواع مختلفي از REE ها اجزاء ضروري هم در تشکيلات تصفيه نفت مايع و هم در مبدل هاي کنترل آلودگي خودرو، مي باشند. استفاده از آهن رباهاي REE، وزن اتومبيل ها را کاهش مي دهد. استفاده وسيع از لامپ هاي فلورسان بهره وري شده با انرژي جديد(با استفاده از Y، La، Ce، Eu، Gd و Tb)براي روشنايي موسسات، به صورت بالقوه مي تواند باعث کاهش انتشار دي اکسيد کربن تا حدود يک سوم مقداري که اتومبيل ها در جاده ها منتشر مي کنند، بشود. کاربرد وسيع فناوري سردسازي مغناطيسي(که در زير شرح داده مي شود)نيز مي تواند به طور چشمگيري سوخت انرژي و انتشار CO2 را کاهش دهد.

در بسياري از موارد کاربردي، REE ها به خاطر سمي بودن تقريبا پايين شان مفيدند. به عنوان مثال، معمول ترين باتريهاي قابل شارژ حاوي کادميم(Cd)يا سرب مي باشند. باتري هاي قابل شارژ لانتانوم- نيکل- هيدرکسيد(La- Ni- H)تدريجا جانشين باتري هاي سرب- اسيد در خودروها شده اند. با وجود قيمت بيشتر، باتري هاي La- Ni- H داراي خصوصياتي از جمله توليد چگالي انرژي بيشتر، خصوصيات شارژ- تخليه بهتر و مشکلات زيست محيطي اندک در هنگام مصرف و بازيابي مي شوند. مثال ديگر، رنگدانه هاي قرمز و قرمز- نارنجي ساخته شده از La يا Ce است که رنگدانه هاي تجارتي است که جايگزين انواع سنتي شده که حاوي Cd يا ديگر فلزات سنگين سمي بودند. کاربرد بعدي در فناوري پيشرفته REE ها، سردسازي مغناطيسي است. شش يون REE ها از Gd3+ تا Tm3+ داراي گشتاور مغناطيسي بزرگ غيرعادي به دليل وجود الکترون هاي منفرد هستند. يکي از آلياژهاي جديدا توسعه يافته، Gd5(Si2Ge2)با تاثير مگنتوکالري عظيم در دماي اتاق اجازه خواهد داد که سردسازي مغناطيسي با سردسازي فشرده سازي گاز مرسوم، رقابت کند. اين تکنولوژي جديد مي تواند در يخچال ها، فريزرها و سردکننده هاي هواي محيط هاي مسکوني، بازرگاني و خودروها مورد استفاده واقع شود. سردسازي مغناطيسي مشخصا موثرتر از سردسازي فشرده سازي گاز بوده و نياز به خنک کننده هايي ندارد که قابل اشتعال يا سمي هستند، به لايه ازن زمين آسيب رسانده و موجب افزايش گرم شدن جهاني مي شوند.

 

تعيين سن ومنشا به روش Sm-Nd

به منظور تعيين سن مطلق سنگها مي توان از ايزوتروپ Sm-Nd استفاده نمود.

ايزوتوپSm147 به Nd143 تبديل مي شود. افزايش ميزان Nd143 را در طي زمان مي توان با Nd144 وNd146 سنجيد. ميزان فراواني Sm در مقايسه با Rb بيشتر است، لذا رشد نسبت Nd143/Nd144 در سنگها در طي زمان نسبتا کم است.اين روش براي تعيين سن سنگهاي خيلي قديمي مناسب است.

نسبت Sm/Nd در کانيهاي اصلي سنگهاي آذرين به شرح زير است(فاري،1986)

(19/0)اوليوين،(367/0)کلينوپيروکسين،(347/0)آمفيبول،(215/0)بيوتيت،(295/0)پلاژيوکلاز،(14/0)پتاسيم فلدسپات و(539/0)گارنت.

در چند سنگ آذرين عبارت است از:

(317/0)کماتيت،(29/0)پيروکسنيت،(302/0)اکلوژيت،(236/0)گابرو،(20/0)مونزونيت(188/0)گرانيت.
بيشترين نسبت Sm/Nd در سنگهاي جبه وکمترين نسبت در سنگهاي پوسته قاره اي زمين يافت مي شود.نسبتNd143/Nd144دربدو تشکيل کره زمين حدود 507/0بوده است،لذا نسبت Nd143/Nd144 در جبه بيشتر از پوسته قاره اي است.

(Nd143/Nd144)اوليه در انواع بازالت ها متفاوت است.در بازالت هاي ميان اقيانوسي(MORB)که کمترين آغشتگي را دارند،(Nd143/Nd144)I اوليه5134/0-5130/0است.دربازالتهاي جزاير اقيانوسي(OIB)5124/0-5131/0،دربازالتهاي جزايراقيانوسي OIA)05131/0)تاکمتر از 5119/0، بازالت هاي ريفت هاي درون قاره اي 5130/0تاکمتر از 5120/0است.

تغييرات ايزوتوپ هاي Sm-Ndبا نسبت CHURمقايسه وسنجيده مي شود که در اين عبارت CHبراي شهاب سنگها، Uبراي همگن ويکنواخت و R براي منبع استفاده مي شود.

 

استخراج عناصر کمياب:

بعد از گذشت سال ها از شناسايي تنها منبع REE در کوههاي pass در کاليفرنيا، بهره برداري باگنجايش کم و به صورت متناوب بود. با توجه به مشکل ات زيست محيطي در سيستم هاي لوله کشي فاضلاب کارخانه هاي جداسازي REE تعطيل شدند.mountain Pass تنها باستانست را تغليظ مي کرد و به صورت توده، قبل از تعطيل شدن، عرضه مي کرد. علي رغم اين موقعيت به وجود آمده Mountain pass براي به کارگيري تکنولوژي پيشرفته مصمم به ادامه کار بود ولي توسط برخي عوامل تهديد شد.

در بين سالهاي 1999 تا 2000 تقريبا(بيشتر از90%)مواد REE مورد نياز در ايالت متحده از کشور چين ياازکشور هايي که وارد کننده مواد اوليه کارخانه شان از چين بود، تهيه مي شد. پيشرفت سريع شگفت انگيزي قبل1990تا اين اواخر کاملا به واردات کشور هاي ديگر از چين وبرخي عوامل مي باشد. اين عوامل شامل نيروي ارزان و قيمتهاي تنظيمي در چين نسبت به ايالات متحده است، توسعه علم الکترونيک در آسيا، تعداد، اندازه و حجم مناسب HEE نهشته هاي چين و تداوم مشکلات محيطي در Mountain pass مي باشند. در حال حاضر چين بر بازار جهان چيره شده ومهم ترين تامين کننده REE ايالات متحده است و داراي تاثيراتي نيز مي باشد.

1)ايالت متحده درمعرض خطر از دست دادن رهبري دراز مدت در بيشتر زمينه هاي مرتبط با تکنولوژي REEبه دليل افزايش تخصص درزمينه تکنولوژي REE و در خواستREE آمريکا و اروپا از آسيا مي باشد.اين پيشرفت به چين اجازه گسترش صنعت REE داد وکشور هاي ديگر را در هر دو زمينه کانسنگ وتصفيه تحت شعاع قرار داد. به تازگي وزارت علوم وتکنولوژي چين پژوهش ملي جديدي به عنوان "مطالعات بنيادي مواد کمياب زمين" را اعلام کرده اند.

2)به دليل مهم بودن REE در صنعت دفاع، که شامل جت هاي جنگنده و ساير اجزائ هواپيما، سيستم هاي پرتاب موشک، دفاع متقابل الکتريکي،کشف معادن زير درياي، دفاع ضد موشکي، مسافت يابي و مکان يابي با توانمندي ماهوارهاي و سيستم ارتباطي آمريکا وابستگي بيشتري به چين خواهد داشت.
3)توانايي بازارREE  چين نسبت به ايالت متحده بستگي به ادامه پايداري سياست هاي داخلي واقتصادي چين وروابطش باساير کشورهاي ديگر دارد.

4)به واسطه عرضه فراوان از جانب چين داراي قيمت پاييني است وMountain pass را تحت فشار قرار داده است وقيمت هاي پايين در آينده توسعه در خواست هاي جديد را تحت تاثير خواهد کرد.

عناصر کمياب زمين به واسطه به کار گيري در توسعه تکنولوژي پيشرفته داراي اهميت زيادي است وقسمت مهم اقتصاد صنعتي آمريکا را تشکيل مي دهد.

کمبود بلند مدت يا عدم توانايي در توليد REE تاثير عمده اي در وضع تکنولوژي در جامعه آمريکا دارد.
استخراج منابع داخلي REE داراي پتانسيل، براي دانشمندان وسياست بازارها به صورت ملي وغيره دولتي داراي اهميت مي باشد.

 

فراواني عناصر کمياب در زمين

اکثر REE ها از نظر تجمع در پوسته، مشابه فلزات صنعتي معمولي همچون کروميوم، نيکل، مس، روي، موليبدن، قلع، تنگستن و سرب مي باشند. حتي کمياب ترين عناصر کمياب خاکي(Tm,Lu)در حدود 200 برابر معمولتر از طلا هستند. گرچه، در برابر فلزات معمول پايه و قيمتي، REE ها داراي تمايل کمي براي متجمع شدن در نهشته هاي کانه قابل استخراج مي باشند. بنابراين، بيشتر مقدار جهاني REE ها از چند منبع تامين مي شود.

تفاوت در فراواني عناصر کمياب مجزا در پوسته قاره اي بالايي زمين تحت تاثير دو عامل منحصر به فرد هسته اي و ژئوشيميايي مي باشد. اول عناصري کمياب با عدد اتمي زوج(58Ce,60Nd,..)داراي فراواني بيشتري نسبت به عناصر کمياب با عدد اتمي فرد(57La,59Pr..)مي باشد. دوم عناصر کمياب سبک که بسيار ناسازگار مي باشند(به دليل شعاع يوني بزرگ)و بنابراين تمرکز بيشتري در پوسته قارهاي نسبت به عناصر کمياب سنگين دارد. در اغلب نهشته هاي REE چهارعنصراولي La-Ca-PrوNd80تا 99%  ازکل را تشکيل مي دهند. بنابراين، رسوبات حاوي عناصر کمياب با ارزش مي باشند HREE Gd to Lu, Y وبه خصوصEu داراي عيار بالايي مي باشد.

 

 

شکل 3 )فراواني(شکاف اتمي)عناصر شيميايي در پوسته قارهاي تابع عدداتمي است.

 

بسياري از عناصر)با اندکي همپوشاني)دسته بندي شده اند:

1)عناصر تشکيل دهنده سنگ ها(عناصر اصلي در محدوده سبز و   عناصر فرعي درمحدوده سبز کم رنگ)

2)عناصر کمياب زمين(لانتانيده ها ،La-Lu ،وy مشخص شده با آبي)

(3فلز هاي صنعتي اصلي(ميزان توليد بيشتر از 3x107 کيلو گرم در سال به صورت پر رنگ مشخص شده است)

(4فلزات گران بها(italic)و(5)فلز نادر 9 وعناصر گروه پلا تينيوم 6 بعلاوه Au, Re, و Te(فلزي).

 

در سال 1941، يک توده کربناته سرشار از REE سبک(8تا 12 درصد اکسيد هاي کمياب زمين)در Mountain Pass دربيابان Mojava کاليفرنيا شناسايي شد. کاني سازي در اين توده از نوع رگه اي وپراکنده است. اين توده بزرگترين توده کربناتي با 200 متر عرض و730متر طول مي باشد(هاچينسون). اين توده حاوي50% کلسيت، دولوميت، انکريت وحدود 20 تا25درصد باريت و5تا15درصد باستانسيت است ومقدار اکسيدهاي کمياب به طور متوسط 2/5 درصد است. در سال 1966، بزرگترين منابع REE در دنيا شناسايي شد(توسط Molcorp به بهره برداري رسيد). به زودي وبه دليل نياز بازرگاني اروپا براي ساخت تلوزيون هاي رنگي تا حد زيادي حمايت مي شد

. Mountain Pass با عيار 3/9 درصد وذخيره اي در حدود 20 ميليون تن(Mt)اکسيد کمياب زمين را در بر داشت در واقع يک منبع بزرگ اين عناصر کمياب در دنيا بود. با اين حال ميزان بالاي سنگ معدن و توسعه تکنيک هاي استخراج براي جدا سازي بزرگ مقياس عناصر کمياب زمين مجزا از يکديگر اجازه بازيافت middle REE را مي داد. افزايش توانايي منجر به در خواست براي عناصر کمياب شد. در طول سالهاي 1965 تا ميانه1980 Mountain pass به عنوان برترين منبع عناصر نادر زمين بود و ايالت متحده بي نيازو مستقل بود. از سال 1985 در چين توليد REE به طور برجسته افزايش يافت. اين عناصر در چين بيشتر از دو منبع به دست مي آمد . مهمترين منابع اين کشور نهشته هاي آهن – نيوبيوم REE BayanOboدر کشور مغولستان بود . اين نهشته ها ميل ترکيبي(آفينيته)زمين شناختي هم به صورت نهشته هاي REE کربناتيت و نهشته هاي اکسيد آهن هيدروترومال مانند سد المپيک – استراليا- کره- سوئد

عيار در Bayan Obo 3 تا 6% REO مي باشد که دست کم 40 ميليون تن است شايد هم بيشتر از اين مقدارباشد

منبع دوم REEدر چين جذب يوني کانسنگ دراثرفرسايش لاتريتي پوسته که درسنگهاي گرانيتي وسيونيتي در ناحيه گرمسيري جنوبي چين توسعه يافته بود. اين اکسيد هاي کانسنگ ها نسبت به(HREE)سودمند هستند و به خصوص حفاري واستخراج REE آسان بوده. قبلا قابليت استخراج نهشته هاي REE توسط خواص ژئوشيمياي شان شديدا محدود مي شد همچنين در سالهاي اخير تحت تاثير عوامل محيطي و تنظيمي قرار گرفته است.Monazit داراي موادREE به خصوص حاوي مقدار زيادي توريوم است. اگرچه خودش داراي راديو اکتيو ضعيفي است ,به طور زياد راديو اکتيو دختررا ايجادکند به ويژه راديوم که مي تواند در مدت ايجاد انباشته شود. به علت نگراني در مورد خطر راديو اکتيو، امروزه مونازيت را نظر به اينکه منشا مهم REEاست حذف کرده و توجه شان را به نهشته هاي با مقدار کم که حاويREE و کاني هايي با Thپايين مي باشدرا جلب کرده اند, به ويژه bastnasite.

 

شکل 4 )قيمتها براي هر کيلوگرم فلز REE آمريکا در سال1999 يا 2000 به دو شکل :

1)اکسيدهادر بسته هاي 2 تا25Kg باخلوص 95 تا 99.99 درصدي

2)شمشهاي فلز 0.1 تا 0.45 کيلوگرمي باخلوص 99.9 درصدي

اين دو نمونه از کانسنگهاي,REE کربناتيتها با عيار بالا از Mountain pass کاليفرنياوکانسنگها باجذب سطحي يوني لاتيريتي از جنوب چين با پوسته قارهاي مقايسه شده اند. Z عدداتمي مي باشد.

 

شکل 5 ) مقايسه مجزا در دو نمونه کانسنگ:Bastnasite , حاوي مقدار زيادي La,Ce,Na بوده وEu,Lu,Yجمعا فقط 0.4%از کل را تشکيل مي دهند:

کانسنگ ها باجذب يوني لاتريتي ,حاوي مقدار زيادي Yمي باشد. قسمت هاي آبي تيره وآبي روشن به ترتيب لانتانيد ها با عدد اتمي زوج وفرد را نمايش مي دهند Yttrium بارنگ سبز نمايش داده شده است.

 

خواص عناصر کمياب

عناصر کمياب براق هستند و واکنش پذيري شيميايي قابل توجهي دارند. خواص شيميايي اين دسته از عناصر مشابه خواص لانتان با عدد اتمي 57 مي باشد. کليه اين عناصر قادر به تشکيل املاح سه ظرفيتي مي باشند و زمانيکه اين املاح در آب حل مي شوند، خواص شيميايي بسيار مشابه از خود نشان مي دهند. لانتانيدها، نظر به وضعيت جدو!ل تناوبي، بدين صورت هستند که همچنانکه عدد اتمي آنها افزوده مي شود، بار افزوده شده روي هسته آنها بوسيله پر شدن لايه هاي ناقص داخلي آنها با الکترونها، موازنه مي شود. ولي به هر حال بايد توجه داشت که اين لايه ها نقشي در نيروهاي والانس ما بين اتم ها ايفا نمي نمايند. لانتانيدها به علت برخوردار بودن از خواص اختصاصي داراي پتانسيل باارزشي در زمينه استفاده بعنوان عوامل آلياژي مي باشند. اين عناصر با استفاده از احياء گرمايي بوسيله اثر کلسيم، ليتيم و يا ساير فلزات قليايي بر هاليد بي آب آنها و سپس ذوب مجدد در خلا به منظور تبخير نشانه هاي باقيمانده از مواد احيا کننده، احيا مي شوند. همچنين ميتوان آنها را بصورت الکتروليتي از حمام هاي نمک ذوب شده مانند آنچه در زمينه سريوم و ميش(متال مخلوط فلزات خاکهاي کمياب، اساسا سريع با مقدار بسيار کمي از آهن)صورت مي پذيرد، احيا کرد. بايد توجه داشت که مواد جامد بدون آب همچنين نشان دهنده تغيير زيادتري در خواص ما بين عناصر نسبت به املاح هيدراته هستند. خاکهاي کمياب با بعضي از ترکيبات آلي، املاح آلي تشکيل مي دهد. اين کيليت ها که در اطراف اين يونها، آب جايگزين مي نمايند، باعث زياد شدن تغيير درخواص ما بين هر يک ازعناصر کمياب ميشوند. سودمندي اين تکنيک در روشهاي جديد تبادل يوني، در زمينه جداسازي اين عناصر کاملا قابل ملاحظه است.

 

تهيه کننده : آيلار ساجدي فر _ پايگاه علوم زمين کشور

منابع :

1)پايگاه هاي اينترنتي :

 US geological survey   http://pubs.usgs.gov/fs/2002/fs087-02

http://www.webelements.com
http://en.wikpedia.org
http://daneshnameh.roshd.ir
http://www.chimicalelements.com
http://beyondchem.com

http://www.galleries.com

http://mindat.org

 

2)کريم پور، محمد حسين وسعيد سعادت(1381)،زمين شناسي اقتصادي کاربردي:انتشارات دانشگاه فردوسي مشهد

3)شهاب پور،جمشيد(1384)،زمين شناسي اقتصادي،انتشارات دانشگاه شهيد باهنر