El mineral bastnäsita (o bastnasita ) pertenece a una familia de tres minerales carbonato - fluoruro , que incluye bastnäsita-( Ce ) con una fórmula de (Ce, La)CO 3 F, bastnäsita-( La ) con una fórmula de (La , Ce)CO 3 F, y bastnäsita-( Y ) con una fórmula de (Y, Ce)CO 3 F. 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 diferencia, la tierra rara más común de 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. Lleva el nombre de la mina 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 ocurre 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 predominante de tierras raras . [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 está bastnäsita-(Y) con una fórmula de (Y, Ce)CO 3 F. Hay poca diferencia entre los tres en términos de propiedades físicas y la mayor parte de la bastnäsita es bastnäsita-(Ce). El cerio en la mayoría de las bastnäsitas naturales suele dominar a los demás. La bastnäsita y el mineral de fosfato monacita son las dos mayores fuentes de cerio, un importante metal industrial.
La bastnäsita está estrechamente relacionada con la serie de minerales parisita . [7] Ambos son fluorocarbonatos de tierras raras , pero la fórmula de parisita de Ca(Ce, La, Nd) 2 (CO 3 ) 3 F 2 contiene calcio (y una pequeña cantidad de neodimio ) y una proporción diferente de iones constituyentes. La parisita podría verse como una unidad fórmula de calcita (CaCO 3 ) añadida a dos unidades fórmula de bastnäsita. De hecho, se ha demostrado que ambos cambian con la adición o pérdida de CaCO 3 en ambientes naturales. [ cita necesaria ]
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 − ) por 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 minerales y elementos químicos nuevos por parte de científicos suecos como Jöns Jakob Berzelius , Wilhelm Hisinger y Carl Gustav Mosander . Entre ellos se encuentran los elementos químicos cerio , descrito por Hisinger en 1803, y lantano en 1839. Hisinger, que también era propietario de la mina Bastnäs, eligió llamar bastnäsit a uno de los nuevos minerales cuando lo describió por primera vez en 1838. [10]
Aunque es un mineral escaso y nunca en grandes concentraciones, es uno de los carbonatos de tierras raras más comunes. Se ha encontrado bastnäsita en depósitos kársticos de bauxita en Hungría , Grecia y la región de los Balcanes . También se encuentra en carbonatitas , una rara roca intrusiva ígnea de carbonato, en el Complejo Fen , Noruega ; Bayan Obo , Mongolia ; Kangankunde, Malawi ; Kizilcaoren, Turquía y la mina de tierras raras Mountain Pass en California , Estados Unidos. En Mountain Pass, la bastnäsita es el principal mineral. Se ha encontrado algo de bastnäsita en los inusuales granitos de la zona 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 informado fuentes hidrotermales .
La formación de hidroxilbastnasita (NdCO 3 OH) también puede ocurrir mediante 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 al que se alcanza la sobresaturación en la solución acuosa durante la descomposición del precursor amorfo. A temperaturas más altas (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 una temperatura más baja (por ejemplo, 165 °C) y un calentamiento lento (100 min ), los niveles de sobresaturación se acercan más lentamente de lo necesario para el crecimiento esferulítico y, por lo tanto, se forman formas piramidales triangulares más regulares.
En 1949, se descubrió un enorme depósito de bastnäsita alojado 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: las tierras raras que contienen carbonatita. Pronto se reconocieron otros ejemplos, particularmente en África y China. La explotación de este yacimiento se inició a mediados de la década de 1960 después de que fuera comprado por 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 y maximizar el brillo de la imagen. La composición de los lantánidos era aproximadamente 49% cerio, 33% lantano, 12% neodimio y 5% praseodimio, con algo de samario y gadolinio, o claramente más lantano y menos neodimio y compuestos pesados en comparación con la monacita comercial. El contenido de europio era al menos el doble que el de una monacita típica. La bastnäsite de Mountain Pass fue la principal fuente mundial de lantánidos desde los años 1960 hasta los años 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 en Bayan Obo , Mongolia Interior , que fue descubierto a principios del siglo XX, pero no explotado hasta mucho más tarde. Bayan Obo proporciona actualmente (2008) la mayoría de los lantánidos del mundo. La bastnäsita de Bayan Obo se produce en asociación con la monacita (además de suficiente magnetita para sostener una de las acerías más grandes de China) y, a diferencia de las bastnäsitas de carbonatita, está relativamente más cerca de las composiciones de lantánidos de monacita, con la excepción de su generoso contenido de europio del 0,2%. [ cita necesaria ]
En Mountain Pass, el mineral de bastnäsita se molía finamente y se sometía a flotación para separar la mayor parte de la bastnäsita de la barita , calcita y dolomita que la acompañaba . Los productos comercializables incluyen cada uno de los principales intermedios del proceso de tratamiento de minerales: concentrado de flotación, concentrado de flotación lavado con ácido, bastnäsita calcinada lavada con ácido 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 solventes , para capturar el europio y purificar los demás componentes individuales del mineral. Otro producto incluía una mezcla de lantánidos, a la que se le había quitado gran parte del cerio y esencialmente todo el samario y los lantánidos más pesados. La calcinación de bastnäsita 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 tetravalente, provocó una separación incompleta del cerio y los lantánidos trivalentes. Por el contrario, en China, el procesamiento de la bastnäsita, después de la concentración, comienza con el calentamiento con ácido sulfúrico . [ cita necesaria ]
El mineral de bastnäsita se utiliza normalmente para producir metales de tierras raras. Los siguientes pasos y el diagrama de flujo del proceso detallan el proceso de extracción de metales de tierras raras del mineral. [13] [14]
