El mineral bastnäsita (o bastnasita ) pertenece a una familia de tres minerales de carbonato y fluoruro , que incluye la bastnäsita-( Ce ) con una fórmula de (Ce, La)CO3F , la bastnäsita-( La ) con una fórmula de (La, Ce)CO3F y la bastnäsita-( Y ) con una fórmula de (Y, Ce)CO3F . Algunas de las bastnäsitas contienen OH− en lugar de F− y reciben el nombre de hidroxilbastnasita. La mayor parte de la bastnäsita es bastnäsita-(Ce), y el cerio es, con mucho, la más común de las tierras raras en esta clase de minerales. La bastnäsita y el mineral de fosfato monacita son las dos mayores fuentes de cerio y otros elementos de tierras raras .
La bastnäsita fue descrita por primera vez por el químico sueco Wilhelm Hisinger en 1838. Recibe su nombre de la mina de Bastnäs cerca de Riddarhyttan , Västmanland , Suecia . [3] La bastnäsita también se encuentra en especímenes de muy alta calidad en las montañas Zagi, Pakistán. La bastnäsita se encuentra en granito alcalino y sienita y en pegmatitas asociadas . También se encuentra en carbonatitas y en fenitas asociadas y otras metasomatitas . [2] [5]
La bastnäsita tiene cerio , lantano e itrio en su fórmula generalizada, pero oficialmente el mineral se divide en tres minerales según el elemento de tierras raras predominante . [6] Existe la bastnäsita-(Ce) con una fórmula más precisa de (Ce, La)CO 3 F. También existe la bastnäsita-(La) con una fórmula de (La, Ce)CO 3 F. Y finalmente existe la bastnäsita-(Y) con una fórmula de (Y, Ce)CO 3 F. Hay poca diferencia entre las tres en términos de propiedades físicas y la mayoría de la bastnäsita es bastnäsita-(Ce). El cerio en la mayoría de las bastnäsitas naturales suele dominar a las demás. La bastnäsita y el mineral de fosfato monacita son las dos mayores fuentes de cerio, un metal industrial importante.
La bastnasita está estrechamente relacionada con la serie mineral parisita . [7] Ambos son fluorocarbonatos de tierras raras , pero la fórmula de la parisita de Ca(Ce, La, Nd) 2 (CO3 ) 3F2 contiene calcio ( y una pequeña cantidad de neodimio ) y una proporción diferente de iones constituyentes. La parisita podría verse como una unidad de fórmula de calcita (CaCO3 ) agregada a dos unidades de fórmula de bastnasita. De hecho, se ha demostrado que las dos se alteran de un lado a otro con la adición o pérdida de CaCO3 en entornos naturales. [ cita requerida ]
La bastnäsita forma una serie con los minerales hidroxilbastnäsita-(Ce) [(Ce,La)CO 3 (OH,F)] e hidroxilbastnäsita-(Nd). [8] Los tres son miembros de una serie de sustitución que implica la posible sustitución de iones fluoruro (F − ) con iones hidroxilo (OH − ).
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La bastnäsita recibe su nombre de su localidad tipo , la mina Bastnäs , Riddarhyttan , Västmanland , Suecia . [9] El mineral de la mina Bastnäs condujo al descubrimiento de varios nuevos minerales y elementos químicos por parte de científicos suecos como Jöns Jakob Berzelius , Wilhelm Hisinger y Carl Gustav Mosander . Entre estos se encuentran los elementos químicos cerio , que fue descrito por Hisinger en 1803, y lantano en 1839. Hisinger, que también era el propietario de la mina Bastnäs, eligió nombrar a uno de los nuevos minerales bastnäsita cuando fue descrito por primera vez por él en 1838. [10]
Aunque es un mineral escaso y nunca en grandes concentraciones, es uno de los carbonatos de tierras raras más comunes. La bastnäsita se ha encontrado en depósitos de bauxita kárstica en Hungría , Grecia y la región de los Balcanes . También se encuentra en carbonatitas , una rara roca ígnea intrusiva de carbonato, en el complejo Fen , Noruega ; Bayan Obo , Mongolia ; Kangankunde, Malawi ; Kizilcaoren, Turquía y la mina de tierras raras Mountain Pass en California , EE. UU. En Mountain Pass, la bastnäsita es el mineral de mena principal. Se ha encontrado algo de bastnäsita en los granitos inusuales del área de Langesundsfjord, Noruega; Península de Kola , Rusia ; minas de Mont Saint-Hilaire , [11] Ontario , y depósitos de Thor Lake , Territorios del Noroeste , Canadá . También se han reportado fuentes hidrotermales .
La formación de hidroxilbastnasita (NdCO 3 OH) también puede ocurrir a través de la cristalización de un precursor amorfo que contiene tierras raras. Con el aumento de la temperatura, el hábito de los cristales de NdCO 3 OH cambia progresivamente a morfologías esferulíticas o dendríticas más complejas. Se ha sugerido [12] que el desarrollo de estas morfologías cristalinas está controlado por el nivel en el que se alcanza la sobresaturación en la solución acuosa durante la descomposición del precursor amorfo. A mayor temperatura (p. ej., 220 °C) y después de un calentamiento rápido (p. ej., < 1 h ), el precursor amorfo se descompone rápidamente y la rápida sobresaturación promueve el crecimiento esferulítico. A menor temperatura (p. ej., 165 °C) y calentamiento lento (100 min ), los niveles de sobresaturación se alcanzan más lentamente de lo requerido para el crecimiento esferulítico y, por lo tanto, se forman formas piramidales triangulares más regulares.
En 1949, se descubrió el enorme depósito de bastnäsita alojada en carbonatita en Mountain Pass , condado de San Bernardino, California . Este descubrimiento alertó a los geólogos sobre la existencia de una clase completamente nueva de depósito de tierras raras: la carbonatita que contiene tierras raras. Pronto se reconocieron otros ejemplos, particularmente en África y China. La explotación de este depósito comenzó a mediados de la década de 1960 después de que lo hubiera comprado Molycorp (Molybdenum Corporation of America). La composición de lantánidos del mineral incluía un 0,1% de óxido de europio, que era necesario para la industria de la televisión en color, para proporcionar el fósforo rojo, para maximizar el brillo de la imagen. La composición de los lantánidos era de aproximadamente 49% de cerio, 33% de lantano, 12% de neodimio y 5% de praseodimio, con algo de samario y gadolinio, o claramente más lantano y menos neodimio y pesados en comparación con la monacita comercial. El contenido de europio era al menos el doble del de una monacita típica. La bastnäsita de Mountain Pass fue la principal fuente mundial de lantánidos desde la década de 1960 hasta la de 1980. A partir de entonces, China se convirtió en un proveedor de tierras raras cada vez más importante. Los depósitos chinos de bastnäsita incluyen varios en la provincia de Sichuan y el enorme depósito de Bayan Obo , Mongolia Interior , que había sido descubierto a principios del siglo XX, pero no explotado hasta mucho después. Bayan Obo proporciona actualmente (2008) la mayoría de los lantánidos del mundo. La bastnäsita de Bayan Obo se presenta en asociación con monacita (más suficiente magnetita para sostener una de las mayores acerías de China) y, a diferencia de las bastnäsitas de carbonatita, es relativamente más cercana a las composiciones de lantánidos de monacita, con la excepción de su generoso contenido de 0,2% de europio. [ cita requerida ]
En Mountain Pass, el mineral de bastnäsita se molió finamente y se sometió a flotación para separar la mayor parte de la bastnäsita de la barita , la calcita y la dolomita que la acompañaban . Los productos comercializables incluyen cada uno de los principales intermediarios del proceso de preparación del mineral: concentrado de flotación, concentrado de flotación lavado con ácido, bastnäsita lavada con ácido calcinada y, finalmente, un concentrado de cerio, que era el residuo insoluble que quedaba después de que la bastnäsita calcinada se hubiera lixiviado con ácido clorhídrico . Los lantánidos que se disolvieron como resultado del tratamiento ácido se sometieron a extracción con disolventes para capturar el europio y purificar los demás componentes individuales del mineral. Otro producto incluía una mezcla de lantánidos, desprovista de gran parte del cerio y esencialmente de todo el samario y los lantánidos más pesados. La calcinación de la bastnasita había eliminado el contenido de dióxido de carbono, dejando un óxido fluoruro, en el que el contenido de cerio se había oxidado al estado cuadrivalente menos básico. Sin embargo, la alta temperatura de calcinación dio lugar a un óxido menos reactivo, y el uso de ácido clorhídrico, que puede provocar la reducción del cerio cuadrivalente, condujo a una separación incompleta del cerio y los lantánidos trivalentes. Por el contrario, en China, el procesamiento de la bastnasita, después de la concentración, comienza con el calentamiento con ácido sulfúrico . [ cita requerida ]
El mineral de bastnasita se utiliza normalmente para producir tierras raras. Los siguientes pasos y el diagrama de flujo del proceso detallan el proceso de extracción de tierras raras del mineral. [13] [14]
