一、稀土元素的赋存状态及矿物的分类
稀土元素在地壳中的赋存状态有以下三种:(1)参加矿物晶格,构成矿物不可缺少的成份,形成独立的矿物(如独居石、氟碳铈矿),这是稀土元素在地壳中赋存的主要形态;(2)以类质同象置换(钙、锶、钡、锰等)的形态分散于造岩矿物和其他稀有矿物之中,这是次要的赋存形态;(3)呈离子形态吸附在其他矿物表面或颗粒之间,这是比较少见的一种赋存形态。
根据稀土矿物的化学成分,可将已发现的稀土矿物分为九类,各类典型的稀土矿物列于表1。
表1 稀土矿物分类表
类别 | 主要矿物 |
氟化物 | 钇萤石、氟钙钠钇石、氟铈矿等 |
碳酸盐,氟碳酸盐 | 氟碳铈矿、黄河矿、碳酸锶铈矿等 |
磷酸盐 | 独居石、磷钇矿 |
硅酸盐 | 硅铍钇矿、钪钇石 |
氧化物 | 褐钇铌矿、易解石、黑稀金矿 |
砷酸盐 | 砷钇矿 |
硼酸盐 | 水铈钙硼石 |
硫酸盐 | 水氟钙钇矾 |
矾酸盐 | 钡钇矿 |
二、主要工业矿物及其物理、化学性质
目前,世界上已发现的含有稀土的矿物大约有250种以上,有研宄和利用价值的稀土矿物大约有50~60种,具有工业开采和实用价值的稀土矿物不过10几种,其重要的稀土矿物的物理、化学性质列于表2。
表2 稀土矿物的物理、化学性质
矿物名称 | 化学性质 | ||
分子式 | REO% | 可溶性 | |
氟碳铈矿 | CeCO3F | 74.77 | 溶于HCl |
独居石 | CePO4 | 67.76 | H2SO4、HCl、H3PO4微溶于NaOH |
磷钇矿 | YPO4 | 63.23 | 溶于H2SO4、H3PO4微溶于NaOH |
氟碳钙铈矿 | Ce2Ca(CO3)3F2 | 60.30 | 溶于HCl、H2SO4、HNO3 |
硅铍钇矿 | Y2FeBe(SiO4)2O2 | 51.51 | 溶于HCl、微溶于NaOH |
易解石 | (CeThY)(TiNb)2O6 | 29.36 | 溶于H2SO4、H3PO4易溶于HF、 H2SO4+(NH4)2SO4 |
铈铌钙钛矿 | (NaCeCa)(TiNb)O3 | 28.71 | 不溶于HCl、H2SO4、HNO3溶于HF |
复稀金矿 | Y(TiNB)2(O·OH)4 | 29.28~33.43 | 溶于H2SO4、H3PO4、HF |
黑稀金矿 | Y(TiNbTi)2(O·OH)6 | 20.82~29.93 | 溶于HF、H2SO4、H3PO4 |
褐钇铌矿 | YNbO4 | 39.94 | 溶于H2SO4,HNO3 |
(续表2)
矿物名称 | 物理性质 | ||||
密度g∕cm2 | 硬度 | 比磁化系数×10-6cm3∕g | 介电常数 | 晶形 | |
2氟碳铈矿 | 4.72~5.12 | 4~5.2 | 12.59~10.19 | 5.65~6.96 | 三方晶系 |
独居石 | 4.83~5.42 | 5~5.5 | 12.75~10.58 | 4.45~6.69 | 单斜晶系 |
磷钇矿 | 4.4~4.8 | 4~5 | 31.28~26.07 | 8.1 | 正方晶系 |
氟碳钙铈矿 | 4.2~4.5 | 4.2~4.6 | 14.37~11.56 | 三方晶系 | |
硅铍钇矿 | 4.0~4.65 | 6.5~7 | 62.5~49.38 | 单斜晶系 | |
易解石 | 5~6.4 | 4.5~6.5 | 18.04~12.92 | 4.4~4.8 | 斜方晶系 |
铈铌钙钛矿 | 4.58~4.89 | 5.8~6.3 | 6.54~5.23 | 5.56~7.8 | 等轴晶系 |
复稀金矿 | 4.28~5.05 | 4.5~5.5 | 21.05~18.00 | 斜方晶系 | |
黑稀金矿 | 4.2~5.87 | 5.5~6.5 | 27.38~18.41 | 3.7~5.29 | 斜方晶系 |
褐钇铌矿 | 4.89~5.82 | 5.5~6.5 | 29.2~21.16 | 4.5~16 | 四方晶系 |