दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का भूविज्ञान

विषय

• दुर्लभ पृथ्वी तत्व "दुर्लभ" नहीं हैं
• दुर्लभ पृथ्वी तत्व सांद्रता
• क्षारीय Igneous Rocks और Magmas
• दुर्लभ पृथ्वी अयस्क वर्गीकरण
• दुर्लभ पृथ्वी प्लेजर जमा
• अवशिष्ट दुर्लभ पृथ्वी जमा
• Pegmatites में दुर्लभ पृथ्वी तत्व
• अन्य दुर्लभ पृथ्वी जमा प्रकार
• चुनौतियों के लिए खनिज प्रसंस्करण
• जटिल खनिज प्रसंस्करण

दुर्लभ पृथ्वी तत्व नक्शा: संयुक्त राज्य में दुर्लभ पृथ्वी तत्व जिले मुख्य रूप से पश्चिम में स्थित हैं। यह मानचित्र संभावित उत्पादन स्थानों के स्थान को दर्शाता है - सभी स्थानों को देखने के लिए नक्शा बड़ा करें।

दुर्लभ पृथ्वी तत्व "दुर्लभ" नहीं हैं

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की प्राकृतिक घटना के कई भूगर्भीय पहलू दुर्लभ-पृथ्वी-तत्वों कच्चे माल की आपूर्ति को दृढ़ता से प्रभावित करते हैं। इन भूगर्भिक कारकों को विस्तृत चर्चा के बाद तथ्यों के विवरण के रूप में प्रस्तुत किया गया है।

पृथ्वी की पपड़ी में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की अनुमानित औसत सांद्रता, जो लगभग 150 से 220 भाग प्रति मिलियन (तालिका 1) है, कई अन्य धातुओं से अधिक है जो औद्योगिक पैमाने पर खनन की जाती हैं, जैसे तांबा (55 भाग प्रति) मिलियन) और जस्ता (70 मिलियन प्रति मिलियन)। ज्यादातर व्यावसायिक रूप से खनन किए गए आधार और कीमती धातुओं के विपरीत, दुर्लभ पृथ्वी तत्व शायद ही कभी ध्यान देने योग्य अयस्क जमा में केंद्रित होते हैं।

दुर्लभ पृथ्वी तत्व सांद्रता

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की प्रमुख सांद्रता आग्नेय चट्टानों, जैसे क्षारीय चट्टानों और कार्बोनाइट की असामान्य किस्मों से जुड़ी हैं। आरईई-असर खनिजों के संभावित रूप से उपयोगी सांद्रता भी प्लेजर जमा, आग्नेय चट्टानों, पेगमाटाइट्स, आयरन-ऑक्साइड कॉपर-गोल्ड डिपॉजिट और समुद्री फॉस्फेट (तालिका 2) की गहरी अपक्षय से बनाई गई अवशिष्ट जमा में पाए जाते हैं।

तालिका एक। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की क्रस्टल बहुतायत का अनुमान है।

क्षारीय Igneous Rocks और Magmas

अल्कलाइन आग्नेय चट्टानें पृथ्वी के मेंटल में चट्टानों के आंशिक पिघलने के कारण उत्पन्न मैग्मा के ठंडा होने से बनती हैं। क्षारीय चट्टानों का निर्माण जटिल है और पूरी तरह से समझा नहीं गया है, लेकिन एक भूगर्भिक प्रक्रिया के रूप में सोचा जा सकता है जो उन तत्वों को निकालता है और उन्हें केंद्रित करता है जो सामान्य रॉक-बनाने वाले खनिजों की संरचना में फिट नहीं होते हैं।

परिणामी क्षारीय मैग्मा दुर्लभ और असामान्य रूप से ज़िरकोनियम, नाइओबियम, स्ट्रोंटियम, बेरियम, लिथियम और दुर्लभ पृथ्वी तत्वों जैसे तत्वों में समृद्ध है। जब ये मैग्मा पृथ्वी की परत में चढ़ते हैं, तो उनकी रासायनिक संरचना दबाव, तापमान और आसपास की चट्टानों की संरचना में बदलाव के जवाब में और परिवर्तन से गुजरती है। परिणाम चट्टान प्रकार की एक आश्चर्यजनक विविधता है जो दुर्लभ पृथ्वी तत्वों सहित आर्थिक तत्वों में पर्याप्त रूप से समृद्ध है। इन चट्टानों के साथ जुड़े खनिज भंडार इसी तरह से वर्गीकृत करने के लिए काफी विविध और अजीब हैं, इन जमाओं की विशिष्ट विशेषताओं और उनकी दुर्लभता के वर्गीकरण में परिणाम हो सकते हैं जिनमें केवल एक या कुछ ज्ञात उदाहरण हैं।

दुर्लभ पृथ्वी तत्व भूगर्भिक नक्शा: माउंटेन पास दुर्लभ पृथ्वी तत्व जिले, दक्षिणी कैलिफोर्निया के अधिकांश का सामान्य भूगर्भिक नक्शा। केवल सैकड़ों शोनकाइट, सनेनाइट और कार्बोनाइट डाइक के प्रतिनिधि अल्पसंख्यक दिखाए गए हैं। मेसोज़ोइक या तृतीयक युग के व्यापक और सम्‍मिलित और रयोलिटिक डाइक को नहीं दिखाया गया है। यूएसजीएस ओपन-फाइल रिपोर्ट 2005-1219 से। नक्शा बढ़ाएँ।

दुर्लभ पृथ्वी अयस्क वर्गीकरण

क्षारीय चट्टानों से संबंधित अयस्कों का वर्गीकरण भी विवादास्पद है। तालिका 2 एक अपेक्षाकृत सरल वर्गीकरण प्रस्तुत करती है जो नॉनकैलिन आग्नेय चट्टानों से संबंधित जमा के लिए अनुरूप श्रेणियों का अनुसरण करती है। कुछ अधिक असामान्य क्षारीय चट्टानें जो होस्ट करती हैं, या से संबंधित हैं, आरईई अयस्कों में क्रमशः कार्बोनेट और फॉस्कोराइट, आग्नेय चट्टानें हैं जो मुख्य रूप से कार्बोनेट और फॉस्फेट खनिजों से बनी हैं। कार्बोनेटाइट्स, और विशेष रूप से फॉस्कोराइट्स अपेक्षाकृत असामान्य हैं, क्योंकि दुनिया में केवल 527 ज्ञात कार्बोनाइट्स हैं (वूले और केजरगार्ड, 2008)। आरईई-असर खनिजों की आर्थिक सांद्रता क्षारीय घुसपैठ, शिराओं और डाइक से जुड़ी कुछ क्षारीय चट्टानों, कटार और कार्बोनेट-प्रतिस्थापन जमाव में होती है, जो क्षारीय आग्नेय परिसरों और आसपास की चट्टानों को काटती हैं, और मिट्टी और अन्य क्षारीय चट्टानों के अपक्षय उत्पाद।

समय-समय पर तालिका: दुर्लभ पृथ्वी तत्व 15 लैंथेनाइड श्रृंखला तत्व हैं, साथ ही yttrium। स्कैंडियम सबसे दुर्लभ पृथ्वी तत्व जमा में पाया जाता है और कभी-कभी एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। द्वारा छवि।

दुर्लभ पृथ्वी प्लेजर जमा

सभी प्रकार की चट्टानों के अपक्षय से अवसादों की उत्पत्ति होती है जो विविध प्रकार के वातावरणों में जमा होते हैं, जैसे कि धाराएँ और नदियाँ, तटरेखा, जलोढ़ पंखे, और डेल्टा। अपरदन की प्रक्रिया घनीभूत खनिजों को केंद्रित करती है, सबसे विशेष रूप से सोने को, जमाकर्ताओं के रूप में जाना जाता है। कटाव उत्पादों के स्रोत के आधार पर, कुछ दुर्लभ पृथ्वी तत्व-असर वाले खनिज, जैसे कि मोनाजाइट और ज़ेनोटाइम, अन्य भारी खनिजों के साथ-साथ केंद्रित हो सकते हैं।

स्रोत को क्षारीय आग्नेय चट्टान या संबंधित दुर्लभ-पृथ्वी जमा नहीं होना चाहिए। कई आम आग्नेय, कायापलट, और यहां तक ​​कि पुरानी तलछटी चट्टानों में एक मोनाज़ाइट-असर वाले प्लाज़र का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त मोनाजाइट होता है। नतीजतन, मोनाज़ाइट लगभग हमेशा किसी भी प्लाज़र जमा में पाया जाता है। हालांकि, मोनाज़ाइट की सबसे बड़ी सांद्रता वाले प्लासर्स के प्रकार आम तौर पर इल्मेनाइट-हेवी मिनरल प्लासेर्स होते हैं, जिन्हें टाइटेनियम ऑक्साइड पिगमेंट और कैसैराईट प्लैसर्स के लिए खनन किया जाता है, जो टिन पर खनन किया जाता है।

आयरन हिल दुर्लभ पृथ्वी जमा: आयरन हिल, गुनिसन काउंटी, कोलोराडो के उत्तर-पश्चिम का दृश्य। आयरन हिल एक विशाल कार्बोनाइट स्टॉक द्वारा बनता है जो एक क्षारीय घुसपैठ परिसर का केंद्र बनाता है। यह परिसर कई खनिज संसाधनों की मेजबानी करता है, जिसमें टाइटेनियम, नाइओबियम, दुर्लभ पृथ्वी तत्व और थोरियम शामिल हैं। यूएसजीएस छवि।

अवशिष्ट दुर्लभ पृथ्वी जमा

उष्णकटिबंधीय वातावरण में, चट्टानों में गहरी मिट्टी की परत बनाने के लिए गहराई से बनाया जाता है, जिसमें लेटराइट, एक लौह और एल्यूमीनियम से भरपूर मिट्टी होती है, जो कि दसियों मीटर मोटी होती है। मिट्टी के गठन की प्रक्रियाएं आमतौर पर भारी खनिजों को अवशिष्ट जमा के रूप में केंद्रित करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अंतर्निहित, पंख रहित बेडरेक पर एक समृद्ध धातु की परत होती है।

जब एक दुर्लभ-पृथ्वी जमाव इस तरह के अपक्षय से गुजरता है, तो यह आर्थिक हित के सांद्रता में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में समृद्ध हो सकता है। REE जमा का एक विशेष प्रकार, आयन-अवशोषण प्रकार, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की लीचिंग से प्रतीत होता है कि सामान्य आग्नेय चट्टानों से बनता है और मिट्टी में मिट्टी पर तत्वों को ठीक करता है। ये जमा केवल दक्षिणी चीन और कजाकिस्तान में ज्ञात हैं और उनके गठन को खराब रूप से समझा जाता है।

Pegmatites में दुर्लभ पृथ्वी तत्व

पेगमाटाइट्स के बीच, बहुत मोटे दाने वाली इंट्रोसिव आग्नेय चट्टानों, निओबियम-यट्रियम-फ्लोरीन परिवार का एक समूह, विभिन्न भूगर्भीय वातावरणों में बड़ी संख्या में उपप्रकार शामिल करता है। ये उपप्रकार संरचना में दानेदार होते हैं और आमतौर पर बड़े दानेदार घुसपैठ के लिए परिधीय पाए जाते हैं। आम तौर पर, हालांकि, दुर्लभ पृथ्वी तत्व-असर पेगमाटाइट्स आमतौर पर छोटे होते हैं और केवल खनिज संग्राहकों के लिए आर्थिक रुचि के होते हैं।

अन्य दुर्लभ पृथ्वी जमा प्रकार

1980 के दशक में दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में विशाल ओलंपिक डैम जमा की खोज के बाद से ही आयरन-ऑक्साइड कॉपर-गोल्ड प्रकार के जमा को एक अलग जमा प्रकार के रूप में मान्यता दी गई है। ओलंपिक डैम का जमाव असामान्य है, इसमें बड़ी मात्रा में दुर्लभ पृथ्वी तत्व और यूरेनियम मौजूद हैं। इन जमाओं से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक आर्थिक तरीका अभी तक नहीं मिला है। दुनिया भर में इस प्रकार की कई अन्य जमाओं की पहचान की गई है, लेकिन उनके दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की सामग्री पर जानकारी की कमी है। मैग्नेटाइट-एपेटाइट रिप्लेसमेंट डिपॉजिट में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की ट्रेस मात्रा की भी पहचान की गई है।

मॉन्टेनेग्रो और अन्य जगहों पर कार्स्ट बॉक्साइट, एल्यूमीनियम से भरपूर मिट्टी, जो चूना पत्थर (अंतर्निहित करास्ट स्थलाकृति) में जमा होती है, को दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में समृद्ध किया जाता है, लेकिन परिणामी सांद्रता आर्थिक रुचि (मकिस्मोविच और पैंटो, 1996) की नहीं हैं। समुद्री फॉस्फेट जमा के लिए भी यही कहा जा सकता है, जिसमें 0.1 प्रतिशत आरईई ऑक्साइड (अल्टसचुलर और अन्य, 1966) हो सकते हैं। नतीजतन, फॉस्फेट उर्वरक निर्माण के एक उपोत्पाद के रूप में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की वसूली की जांच की गई है।

चुनौतियों के लिए खनिज प्रसंस्करण

कई आधार और कीमती धातु जमा में, निकाले गए धातु एकल खनिज चरण में अत्यधिक केंद्रित होते हैं, जैसे कि क्लोकोपायराइट (CuFeS2) में तांबा या स्फेराइट (ZnS) में जस्ता। चट्टान से एकल खनिज चरण को अलग करना अपेक्षाकृत आसान काम है। अंतिम उत्पाद एक सांद्रता है जिसे आमतौर पर अंतिम निष्कर्षण और धातुओं के शोधन के लिए एक गलाने के लिए भेजा जाता है। उदाहरण के लिए, जिंक लगभग पूरी तरह से खनिज स्पैलेराइट से प्राप्त होता है, जैसे कि वैश्विक जस्ता गलाने और शोधन उद्योग ने इस खनिज का अत्यधिक विशिष्ट उपचार विकसित किया है। इस प्रकार, जस्ता के उत्पादन में एक स्पष्ट लागत लाभ है कि एक एकल मानक प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जाता है, और एक नई जस्ता खान का विकास एक बड़े पैमाने पर प्रक्रिया है।

वर्तमान खनिज-प्रसंस्करण अभ्यास कई खनिज चरणों के अनुक्रमिक पृथक्करण में सक्षम है, लेकिन ऐसा करने के लिए हमेशा लागत प्रभावी नहीं होती है। जब ब्याज के तत्व दो या अधिक खनिज चरणों में पाए जाते हैं, तो प्रत्येक को एक अलग निष्कर्षण तकनीक की आवश्यकता होती है, खनिज प्रसंस्करण अपेक्षाकृत महंगा होता है। कई दुर्लभ पृथ्वी तत्व जमा में दो या अधिक दुर्लभ पृथ्वी तत्व-असर चरण होते हैं। इसलिए, दुर्लभ पृथ्वी तत्व जमा करते हैं जिसमें दुर्लभ पृथ्वी तत्व एक एकल खनिज चरण में बड़े पैमाने पर केंद्रित होते हैं, एक प्रतिस्पर्धात्मक लाभ होता है।आज तक, REE उत्पादन बड़े पैमाने पर सिंगल-मिनरल-फेज डिपॉजिट से आया है, जैसे कि बायन ओबो (बैस्टनासिट), माउंटेन पास (बैस्टनासाइट), और हेवी-मिनरल प्लासेर्स (मोनाजाइट)।

जटिल खनिज प्रसंस्करण

दुर्लभ पृथ्वी तत्व-असर वाले खनिज, एक बार अलग हो जाने पर, लगभग 14 अलग-अलग दुर्लभ पृथ्वी तत्व (लैंथेनाइड्स और यट्रियम) होते हैं जिन्हें आगे अलग और परिष्कृत किया जाना चाहिए। कैलिफोर्निया में माउंटेन पास की खान के लिए एक धातु प्रवाह शीट द्वारा दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को निकालने और परिष्कृत करने की जटिलता का चित्रण किया गया है (अंजीर। 2)। धातु सल्फाइड के विपरीत, जो रासायनिक रूप से सरल यौगिक हैं, आरईई-असर खनिज काफी जटिल हैं। बेस मेटल सल्फाइड अयस्कों, जैसे कि स्पैलेराइट (ZnS), आमतौर पर गंधक को जलाने और पिघली हुई धातु से अलग अशुद्धियों को गलाने के लिए पिघलाया जाता है। परिणामस्वरूप धातु को इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पवित्रता के निकट परिष्कृत किया जाता है। दूसरी ओर दुर्लभ पृथ्वी तत्व आमतौर पर विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को अलग करने और अशुद्धियों को दूर करने के लिए दर्जनों रासायनिक प्रक्रियाओं के माध्यम से निकाले और परिष्कृत किए जाते हैं।

आरईई-असर वाले खनिजों में प्रमुख दोषपूर्ण अशुद्धता थोरियम है, जो अयस्कों को अवांछित रेडियोधर्मिता प्रदान करता है। चूँकि रेडियोधर्मी पदार्थ मुश्किल से सुरक्षित होते हैं और उन्हें संभालना मुश्किल होता है। जब एक रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पाद का उत्पादन किया जाता है, तो विशेष निपटान विधियों का उपयोग किया जाना चाहिए। रेडियोधर्मी सामग्री को संभालने और निपटाने की लागत अधिक रेडियोधर्मी आरईई-समृद्ध खनिजों के आर्थिक निष्कर्षण के लिए एक गंभीर बाधा है, विशेष रूप से मोनाजाइट में, जिसमें आमतौर पर थोरियम की काफी मात्रा होती है। वास्तव में, रेडियोधर्मी खनिजों के उपयोग पर सख्त नियमों को लागू करने से 1980 के दशक के दौरान दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के बाजार से मोनज़ाइट के कई स्रोत निकल गए।

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की जटिल धातु विज्ञान इस तथ्य से जटिल है कि कोई दो आरईई अयस्क वास्तव में एक जैसे नहीं हैं। परिणामस्वरूप, आरईई-असर खनिजों को निकालने और उन्हें विपणन योग्य दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों में परिष्कृत करने के लिए कोई मानक प्रक्रिया नहीं है। एक नई दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की खान को विकसित करने के लिए, विभिन्न प्रकार के ज्ञात निष्कर्षण तरीकों का उपयोग करके बड़े पैमाने पर अयस्कों का परीक्षण किया जाना चाहिए और अनुकूलन योग्य चरणों का एक अनूठा अनुक्रम होना चाहिए। एक नई जस्ता खान की तुलना में, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के लिए प्रक्रिया विकास में काफी अधिक समय और पैसा खर्च होता है।