Монацит. Химический состав. Монацитовый концентрат

Монацит — это минерал, представляющий собой безводную смесь ортофосфатов редкоземельных металлов и тория, отвечающий формуле (Ce, La, Nd,..., Th)PO4. В монаците обычно содержится от 3,5 до 10 % оксида тория (ThO2) и 0,1-0,4% оксида урана (U3O8). Монацит с наиболее богатым содержанием по торию (28,2%) был найден на Цейлоне. Встречаются также практически бесториевые монациты, например, в Боливии. Химический состав монацита не постоянный, а определяется его происхождением. Сумма редкоземельных оксидов в монаците составляет 55-74% (главным образом церий, лантан, неодим), в том числе иттрий и элементы иттриевой группы 1-3%, реже 4-8%, содержание оксида фосфора (P2O5) — 18,4 — 31,5%.

По структуре монацит относится к моноклинной сингонии, умеренно парамагнитен. Твердость его по шкале Мооса составляет 5-5,5 единиц; плотность 4,9-5,5 г/см3. Цвет минерала изменяется от светло-желтого до красно-бурого, хотя встречаются и разновидности белого, зеленоватого оттенка и даже черные. Блеск монацита обычно жирный (смолистый).

Впервые минерал монацит был открыт на Южном Урале в Ильменских горах (Челябинская область).Монацит В статье «О монаците, новом отличие ископаемого царства» в 1829 году Г. Брейтгаупт писал следующее: «Не будучи еще в состоянии точно определить сего ископаемое, объявляю об оном теперь единственно в том намерении, чтобы обратить на него внимание минералогов и преимущественно русских. Название основано мною на примечательном свойстве сего ископаемого, появляющегося как совершенно уединенное вещество, что отличает его от всех известных минералов».

В природе монацит обычно встречается в пегматитах, иногда в гранитах и гнейсах. Будучи устойчивым и механически прочным минералом, при разрушении коренных пород он переходит в россыпи (речные и морские) вместе с ильменитом, рутилом, цирконом, магнетитом и другими минералами, с которыми он генетически связан.

Наиболее крупные месторождения монацита встречаются в песчаных отложениях прибрежной полосы морей, прежде всего — это Индия, Бразилия, США, Австралия, Индонезия, Цейлон, Мозамбик, Мадагаскар и Египет.

В Бирме, Малайзии, Южной Корее, США открыты аллювиальные месторождения монацита на берегах рек. Жильные месторождения монацита расположены в ЮАР.

Наиболее важным промышленным типом мировых месторождений монацита являются береговые монацитсодержащие россыпи. Минимальное промышленное содержание монацита в россыпях составляет около 1%. Монацитсодержащие пески обычно являются комплексными. Кроме монацита они содержат ильменит FeTiO3, циркон ZrSiO4 и рутил TiO2. Из россыпей монацит часто добывают одновременно с получением ильменитовых, цирконовых и рутиловых концентратов.

Разработка монацитовых россыпных месторождений достаточно проста. Монацит содержащие пески обычно гидротранспортом подаются на обогатительные фабрики. На этих фабриках пески подвергают дезинтеграции на шлюзах, в скрубберах, барабанах или грохотах. При этом в отвал выделяется крупная галька, не содержащая монацита, а остальная часть направляется на осадочные машины или винтовые сепараторы, из которых получается первичный концентрат монацита. Первичный концентрат подвергают затем одной или двухкратной переочистке на концентрационных столах. При этом получается черновой концентрат, содержащий до 60% монацита.

После сушки черновой концентрат разделяют по крупности на фракции: 0,9; 0,35; 0,28; 0,154 мм. Затем эти фракции доводят до необходимой кондиции на электромагнитных сепараторах. На первом этапе удаляют магнитные материалы (магнетит, ильменит и др.), оставшаяся немагнитная фракция, куда входит и монацит, направляется на электростатическую сепарацию. Здесь производят отделение электропроводной фракции (рутил), монацит и циркон остаются в неэлектропроводной фракции. Эта фракция вновь направляется на магнитную сепарацию, но уже в сильном магнитном поле. В этом случае используются слабомагнитные свойства монацита и он остается в магнитной фракции, циркон уходит в немагнитную фракцию.

Полученный таким образом монацитовый концентрат (магнитная фракция в последней сепарации) упаковывали в бумажные крафт-мешки, затем в деревянные ящики, которые впоследствии были складированы на базе хранения под г.Красноуфимском. Всего там хранится около 800 различных партий монацитового концентрата, несколько различающихся по химическому составу. Ниже представлен усредненный состав концентрата, хранящегося в филиале ОГУ «УралМонацит» (в массовых %):

 

Сумма редкоземельных оксидов Ln2O3
54,0
Оксид фосфора P2O5
22,2
Оксид тория ThO2
5,4
Оксид железа Fe2O3
3,6
Оксид алюминия Аl2О3
2,8
Оксид кремния SiO2
4,0
Оксид титана TiO2
2,2
Оксид кальция CaO
1,4
Оксид магния MgO
1,2
Оксид циркония ZrO2
3,0
Оксид урана U3O8
0,2
Состав редких земель Ln2O3 (в массовых %): 

Оксид лантана  La2O3

 

21,8-25,0

 

Оксид церия Ce2O3

 

42,0-49,5

 

Оксид празеодима Pr2O3

 

4,7-5,6

 

Оксид неодима Nd2O3

 

19,4-21,0

 

Оксид самария Sm2O3

 

1,7-2,1

 

Оксид европия Eu2O3

 

0,02-0,1

 

Оксид гадолиния Gd2O3

 

0,15-1,4

 

Оксид тербия  Tb2O3

 

0,05-0,65

 

Оксид диспрозия Dy2O3

 

0,05-0,32

 

Оксид гольмия Ho2O3

 

0,05-0,1

 

Оксид эрбия Er2O3

 

0,08-0,26

 

Оксид тулия Tm2O3

 

0,05-0,09

 

Оксид иттербия Yb2O3

 

0,05-0,09

 

Оксид лютеция Lu2O3

 

0,05-0,08

 

Оксид иттрия Y2O3

 

1,2-1,14