Монацит: , , , , , , , , , , , ,

Индия: Монацитовый шанс

В самом начале «ядерной эры», когда торий рассматривался в качестве потенциального сырья для атомной отрасли, монацит считался прежде всего минералом тория. Резервный запас этого стратегического минерала начали собирать еще в Германии времен Третьего рейха. Затем накопленный в гитлеровской Германии монацит в качестве военного трофея вывезли в СССР, в Свердловскую область, куда на протяжении нескольких десятилетий со всего мира свозились огромные запасы монацита. Они до сих пор лежат на складах под Красноуфимском и ждут своего часа. Что делать с монацитом, думают не только у нас в стране. Больше всего этим вопросом задаются в Индии, обладающей 71% мировых запасов монацита.

В период холодной войны торий как энергоноситель был отвергнут по той причине, что не давал столь необходимых тогда для производства ядерного оружия продуктов распада плутония. Однако в нынешних условиях есть все основания полагать, что уже к 20–30-м годам XXI века этот элемент может снова стать промышленным источником энергии. Многие страны и компании проводят исследования возможностей использования тория в качестве ядерного топлива для реакторов нового поколения. Дальше всех в этом направлении продвинулись Норвегия и Индия, где эксперименты с торием идут в исследовательском центре Бхабха (Bhabha Atomic Research Centre — BARC).

По оценкам Агентства по ядерной энергии при Организации экономического сотрудничества и развития, подтвержденные запасы тория в мире составляют 6 млн тонн, и сосредоточены они главным образом в трех странах — Индии, Австралии и Бразилии. Главным сырьем для получения тория в мире является монацит — фосфат тория и редких земель. При этом на сегодняшний день из монацита извлекается главным образом группа редкоземельных элементов, так как потребление тория в мире остается до сих пор низким в связи с незначительным уровнем развития ториевой энергетики. Крупнейшим производителем монацита в мире является Индия, где этот минерал добывается из монацитовых песков пляжей восточного побережья полуострова Индостан (штаты Керала, Тамилнад, Андхра-Прадеш и Орисса). Общие запасы монацита в тяжелых песках, по данным Департамента атомной энергии Индии, оцениваются в 12 млн тонн. Гигантские прибрежно-морские россыпи тяжелых минералов — граната, ильменита, циркона, рутила, силлиманита, лейкоксена и монацита — образовались в результате эрозионных процессов, разрушающих склоны Гатских гор, протянувшихся вдоль побережья.

Начиналось все с газовых фонарей
Индия, начиная с 1910 года, производила добычу монацита и получала из него торий, который в то время использовался для производства ториевых газокалильных мантий газовых фонарей — сетчатых колпачков из оксида тория, которые увеличивали яркость и преобразовывали спектр пламени газовых рожков — свет их становился ярче и ровнее. Ториевые мантии почти в 20 раз увеличили яркость газового освещения и втрое снизили его стоимость. Мировое производство газокалильных ламп в отдельные годы достигало 300 млн штук. С появлением электрического освещения оно не только не сократилось, но даже увеличилось благодаря широкому использованию уличного и декоративного газового освещения. До сих пор газокалильные фонари используются в странах Ближнего Востока и других регионах.

Откупорит ли правительство Индии монацитовый запас?
Вскоре после обретения в 1947 году Индией независимости правительство страны взяло прибрежные пески восточного побережья под государственный контроль. Юридические основы управления горнодобывающим сектором страны были заложены в далеком 1957 году, когда парламент Индии принял соответствующий документ — The Mines and Minerals (Regulation and Development) Act. В соответствии с этим законом все прибрежно-морские россыпи, за исключением чисто гранатовых и силлиманитовых, были объявлены стратегическим сырьем, находящимся в ведении государственных органов, управляющих атомной отраслью. При том что в стране сосредоточены 35% мировых запасов тяжелых песков, Индия имела лишь 0,2% от объема мировой добычи этого сырья.
Только в 1998 году частные компании получили разрешение на добычу шести полезных минералов из прибрежно-морских россыпей — граната, ильменита, циркона, рутила, силлиманита и лейкоксена. Индийское правительство понимает, что необходимо вовлекать в освоение огромные запасы тяжелых песков. После допуска в этот сектор частных компаний показатель объема добычи индийских тяжелых песков вырос до 6% от общемирового.
Но запасы монацита по-прежнему остаются в ведении государственного Департамента атомной энергии Индии, и это создает основную интригу вокруг разработки прибрежно-морских россыпей. Индийский монацит содержит около 8% тория и 0,3% урана, но не в этом его главная ценность. Основной интерес представляют редкие земли, содержание которых в монаците достигает 65%. Компания India Rare Earths Limited (IREL), входящая в состав Министерства ядерной энергии Индии, разрабатывала монацитовые пески до 2004 года, когда ее деятельность стала нерентабельной из-за поставок дешевого китайского сырья.
В 2007 году в результате очередного пересмотра минерально-сырьевого законодательства из списка стратегических ресурсов атомной отрасли были исключены все минералы, кроме монацита и циркона. Дойдет ли дело и до этих двух минералов, неизвестно, особенно учитывая то, что в современном руководстве Индии все чаще звучат высказывания за возврат в список всех минералов прибрежно-морских россыпей, включая гранат и силлиманит, которые никогда не относились к стратегическому сырью для атомной отрасли.

---

Как в России скопились огромные запасы монацита
В 40-е годы прошлого века к монациту как главному источнику тория было приковано особое внимание в связи с разработкой в Германии, США и СССР проектов по созданию ядерного оружия. В частности, после окончания Второй мировой войны в СССР были активно развернуты геологоразведочные работы на ториевые руды, а в 1949 году на месторождении монацитовых песков в Алданском районе Якутской АССР была начата промышленная добыча. Монацит, добытый на этом и других месторождениях СССР, а также закупленный в других странах — в Монголии, Китае и Вьетнаме, — свозили в Свердловскую область, на станцию Зюрзя под Красноуфимском. Сюда же привезли огромные запасы монацита, вывезенного в качестве военного трофея из гитлеровской Германии. Однако уже к середине 1950-х годов стало ясно, что проще и дешевле получать ядерное топливо из урановых руд, и вся ядерная энергетика пошла по пути развития уран-плутониевого цикла, в результате которого быстро нарабатывался плутоний. Торий стал не нужен, а 82 тыс. тонн собранного со всего мира монацита так и лежат под Красноуфимском. В настоящее время в России разрабатывается Ловозерское месторождение в Мурманской области, руды которого содержат торий. На Соликамском магниевом заводе в Пермской области из этих руд получают оксиды ниобия, тантала, редкоземельную продукцию и титановую губку, а весь торий идет в отвалы. И если в период «ядерной гонки» разные страны еще вели эксперименты с торием и с получаемым из него 233U, то теперь торий просто лежит — и ждет своего часа.

---

«Делай в Индии»
Парадокс заключается в том, что Индия, обладая самыми большими в мире запасами монацита, полностью зависит от китайской монополии на редкоземельное сырье. В частности, производство смартфонов полностью остановится без поставок из Китая неодима, европия и церия, используемых в производстве этих гаджетов. Китайские редкоземельные элементы используются и в других отраслях промышленности Индии — телекоммуникациях, электронике, транспорте, энергетике, аэрокосмической сфере, в производстве вооружений. Без них невозможно развитие высокотехнологичных направлений, коренным образом меняющих жизнь людей. За шестилетний период, с 2009 по 2014 год, Индия произвела всего 300 тонн редкоземельных металлов при ежегодной мировой потребности около 125 000 тонн.
И это никак не согласуется с объявленным в 2014 году премьер-министром страны Нарендрой Моди экономическим курсом «Делай в Индии» («Make in India»), в рамках которого Индия должна превратиться в мировой производственный цех, способный конкурировать с соседним Китаем. Из-за нехватки или высокой стоимости импортируемых европия и тербия так и не пошли в массовое производство новые виды светодиодной техники, разработанной индийскими учеными. Отложен и проект производства высокопроизводительных ветровых турбин с прямым приводом, для производства которых нужны неодим и диспрозий.

1. Прибрежно-морские россыпи восточного побережья Индии. 2. Кристалл монацита. 3. Монацитовый песок

И снова Tesla?
Редкоземельные элементы (РЗЭ) задействованы во многих инновационных проектах по созданию так называемых технологий будущего. Одно из таких инновационных направлений — высокоэффективные электрические двигатели, ключевыми элементами которых являются магниты на основе самария, неодима и диспрозия. Ведущие мировые производители автомобилей — Toyota, Honda, Tesla — используют эти двигатели в своих электрических и гибридных моделях. А лантан и церий — ключевые элементы аккумуляторных батарей не только автомобилей, но и других электронных устройств. Так, автомобильная компания Tesla ведет разработку подобных накопителей энергии, которые смогут найти очень широкое практическое применение, в том числе в электрических сетях. Если индийское правительство откроет доступ частным компаниям к монацитовому редкоземельному сырью, это может стать решающим фактором для принятия решения компанией Tesla о размещении в Индии своих производственных мощностей. Подобное решение обеспечит приток в страну не только капитала и технологий, но и повышение уровня квалификации трудовых ресурсов, что является одним из необходимых условий реализации программы «Делай в Индии».
У Индии появляется реальный шанс не только начать выпускать свои смартфоны Apple и автомобили Tesla, но также и успешно вписаться в современное мировое производство таких высокотехнологичных продуктов, как многозарядные аккумуляторные батареи, каталитические преобразователи, катализаторы для жидкостного крекинга и сильные магниты, спрос на которые в ближайшем будущем будет только расти.

Китайский фактор
Известно, что монополизация рынка РЗЭ Китаем, на долю которого приходится около 95% мирового производства редких земель, вызывает серьезную обеспокоенность в США, Японии и других высокотехнологичных странах. И эту ситуацию тоже может использовать Индия для получения иностранной поддержки в деле освоения своих редкоземельных ресурсов и импорта в страну новейших и экологически безопасных технологий освоения монацитового сырья, а в конечном итоге — и создания собственной редкоземельной отрасли.

Монацитовая «манна небесная» и радиоактивные страхи
Индийские журналисты уже назвали перспективу открытия для освоения гигантских запасов монацита частными компаниями «манной небесной» для Индии, способной обеспечить приток в страну капитала и новейших технологий и рост уровня квалификации трудовых ресурсов. И главный страх, который удерживает правительство от этого шага, — опасность попадания в частные руки тория и урана, получаемых в качестве побочных продуктов при переработке монацита.
Но стоит ли так опасаться этого? Множество частных компаний во всем мире уже давно вовлечены в процессы добычи и переработки ядерного сырья, а в некоторых странах частным компаниям даже разрешено владеть атомными электростанциями и эксплуатировать их. В крайнем случае, можно организовать систему государственного контроля за отделением тория и урана, происходящим на начальных стадиях процесса переработки монацита. Можно обязать частные компании передавать весь торий и уран государству для последующего использования в качестве топлива на атомных электростанциях. Учитывая то, что к 2030 году производство электроэнергии на АЭС страны должно достичь 63 ГВт, это сырье не будет лишним.
Создание собственной редкоземельной отрасли может стать одним из важнейших драйверов развития индийской экономики на ближайшие годы, превратив ее из дефицитной импортоориентированной в профицитную экспортоориентированную, что, несомненно, благоприятно отразится и на политической, и на экономической, и на социальной сторонах жизни. Одних только новых рабочих мест может быть создано около миллиона, не говоря уже о дополнительных налоговых поступлениях в бюджет.
Использует ли Индия свой «монацитовый шанс»? Ведь жизнь и новые технологии не стоят на месте. Вполне возможно, что через несколько десятилетий появятся альтернативы редкоземельным элементам или их более технологичные заменители.

Владислав Стрекопытов

Красноуфимский монацит как сырье для производства редкоземельных элементов и удобрений

Минерально-сырьевая база РЗМ
ArticleName	Красноуфимский монацит как сырье для производства редкоземельных элементов и удобрений
ArticleAuthor	Вальков А. В., Сергиевский В. В., Степанов С. И., Чекмарев А. М.
ArticleAuthorData	НИЯУ МИФИ А. В. Вальков, проф.; В. В. Сергиевский, проф., каф. общей химии, e-mail: [email protected].   РХТУ им. Д. И. Менделеева С. И. Степанов, проф.; А. М. Чекмарев, проф., зав. каф. «Технология редких, рассеянных элементов и нанотехнологии».
Abstract	Представлены результаты по щелочному вскрытию красноуфимского монацита концентрированными растворами гидроксида калия. Монацит измельчали, смешивали с раствором гидроксида калия, нагревали в реакторе при 110–115 оС и перемешивании в течение 2–4 ч. Пульпу разбавляли водой в 2 раза и фильтрованием отделяли осадок гидроксидов тория, редкоземельных элементов (РЗЭ) и урана. Фильтрат упаривали в 3–4 раза, охлаждали и отделяли кристаллы трикалийфосфата. Осадок обрабатывали раствором азотной кислоты и отделяли нитраты РЗЭ фильтрацией. Из полученного раствора после дезактивации выделяли карбонаты РЗЭ, осаждая их карбонатом калия. Из оставшегося кека извлекали уран в форме K4[UO2(CO3)3]. Уран из раствора выделяли при осаждении полиураната аммония. Кек, содержащий торий, невскрытый монацит и породу, обрабатывали азотной кислотой с 50 % избытком для полного перевода тория и остатков гидроксидов металлов в раствор. Из торийсодержащего раствора торий извлекали осаждением карбонатом калия. Карбонат тория перерабатывали до оксида тория. Концентрат РЗЭ растворяли в азотной кислоте и лантан отделяли жидкостной экстракцией. На первой стадии церий отделяли электрохимическим окислением его до Се 4+.Остальные РЗЭ разделяли с использованием каскадов по 70–80 ступеней каждый. При этом получали следующие продукты: лантановый и цериевый концентраты для полировальных паст, самарий-гадолиний-иттриевый концентрат, который используется для производства самарийсодержащих магнитов, гадолиний — для изготовления топливных элементов реакторов и неодим-празеодимового концентрата — для производства Nd—Fe—B магнитов.
keywords	Монацит, гидроксид калия, щелочное вскрытие, азот-фосфор-калийсодержащие удобрения, экстракция, торий, уран, редкоземельные элементы, разделение
References	1. Hisaichi Arakawa. The separation and purification of rare-earth elements from monazite // Bull. Chem. Soc. Japan. 1948. Vol. 21. P. 43–48. 2. Pilkington E. S., Wylie W. Rare earth and thorium compounds from monazite // J. Soc. Chem. Ind. (London). 1947. Vol. 66. P. 387–394. 3. Takeshi Kojima. Metallurgical research on cerium metal. I. Extraction of rare earth from monazite by sulfuric acid process // J. Electrochem. Soc. Japan. 1950. Vol. 18. P. 319–322. 4. Toshio Ishino, Jiro Shiokawa. Preparation of rare earth elements. I. Decomposition of monazite sand // J. Chem. Soc. Japan, Ind. Chem. Sect. 1950. Vol. 53. P. 144–146. 5. Bearse A. E., Calkins G. D., Clegg J. W., Filbert R. B. Thorium and rare earth from monazite // Chem. Eng. Progr. 1954. Vol. 50. P. 235–239. 6. Пат. 323989 РФ, МПК C 01 F 17/00. Способ переработки монацита / Вальков А. В., Степанов С. И., Сергиев ский В. В., Чекмарев А. М. ; опубл. 17.05.2005. 7. Пат. 2151206 РФ, МПК C 01 F 17/00. Способ переработки монацитового концентрата / Лебедев В. Н., Локшин Э. П. ; опубл. 28.06.1999. 8. Пат. 2331681 РФ, МПК C 01 В 59/00. Способ разложения монацита / Низов В. А. и др. ; опубл. 30.04.2004.
Language of full-text	russian
Full content	Buy

Монацит из пород джежимской свиты верхнего рифея (Немская возвышенность, Южный Тиман)

66 БЮЛ. МОСК. О-ВА ИСПЫТАТЕЛЕЙ ПРИРОДЫ. ОТД. ГЕОЛ. 2018. Т. 93, ВЫП. 1

Таблица 2

Химический состав внутренних частей зерен монацита, масс.%

№

п/п № обр. №

точки P2O5CaO La2O3Ce2O3Pr2O3Nd2O3Sm2O3Gd ThO2сумма Ce:La:Nd

1

КВ* 2-1

1 31,73 0 16,58 32,68 2,93 13,63 1,89 1,6 0 101,04 1,97:1:0,82

2 2 28,62 0 16,2 32,11 2,91 13,63 1,38 0 0 94,85 1,98:1:0,84

3 3 29,37 0,42 10,36 31,84 4,79 16,35 2,04 0 1,22 96,39 3,11:1:1,58

4

КВ* 2-2

1 28,42 0,43 12,41 30,53 5,06 17,81 2,53 1,78 1,7 100,67 2,46:1:1,43

5 2 31,73 0 14,51 31,56 0 17,39 3,13 0 1,66 99,98 2,17:1:1,20

6

КВ* 2-3

1 30,65 0 17,46 32,71 4,08 13,29 3,15 0 1,15 102,49 1,87:1:0,76

7 2 30,08 0,36 14,52 30,24 3,1 14,22 2,55 0 4,89 99,96 2,08:1:0,98

8 3 28,57 0 16,86 33,77 3,71 13,15 2,15 0 0 98,21 2,00:1:0,78

9

КВ* 2-4

1 29,43 0 16,76 33,06 4,08 12,96 0 0 2,56 98,85 1,97:1:0,77

10 2 32,18 0,41 16,62 33,85 0 12,87 0 0 4,22 100,15 2,04:1:0,77

11 3 29,36 0 13,66 29,91 4,46 16,34 2,54 0 2,36 98,63 2,19:1:1,20

12

КВ* 2-5

1 30,54 1,3 6,11 28,14 4 23,47 4,35 2,06 0 99,97 4,59:1:3,82

13 2 30,34 1,49 15,33 34,21 3,32 15,29 0 0 0 99,98 2,23:1:1,00

14 3 28,24 0,48 15,21 31,42 3,2 12,37 2,09 0 2,86 95,87 2,06:1:0,81

15

КВ* 2-6

1 30,0 0 14,83 30,58 2,48 14,84 2,33 2,6 2,29 99,95 2,06:1:1

16 2 29,01 0 16,75 30,73 2,62 12,12 1,84 0 1,33 94,4 1,85:1:0,72

17

К* 15-1

1 30,75 0 19,65 33,43 3,91 12,24 0 0 0 99,98 1,70:1:0,62

18 2 29,93 0,51 16,07 31,09 3,6 12,18 1,86 0 0 95,24 1,96:1:0,76

19 3 29,53 0,69 20,11 33,48 0 7,09 0 0 9,07 99,97 1,67:1:0,35

20 5 30,59 0 17,12 33,46 2,39 12,92 2,26 0 0 98,74 1,95:1:0,76

21

К* 15-2

1 30,8 0 17,78 34,85 4,18 12,83 0 0 0 100,44 1,96:1:0,72

22 3 30,1 0 13,99 35,65 3,34 12,91 0 0 0 95,99 2,55:1:0,92

23 4 30,3 0,44 9,01 32,3 3,73 18,87 2,22 0 0 96,87 3,59:1:2,09

24

К* 15-3

1 29,8 0 17,61 33,4 3,05 12,27 2,05 0 0 98,18 1,90:1:0,70

25 2 31,1 0 18,01 32,35 2,59 12,76 2,17 2,04 0 101,02 1,79:1:0,70

26 3 30,11 0,33 18,53 34,94 3,12 10,97 0 1,56 0 99,56 1,88:1:0,59

27

К* 15-4

2 28,57 1,81 23,25 31,99 3,17 7,86 0 0 1,9 98,55 1,38:1:0,34

28 3 29,79 0 17,79 35,61 4,07 11,89 1,75 0 0 100,9 2,00:1:0,67

29 5 28,89 0 16,01 29,45 3,14 14,8 3,1 0 0 95,39 1,85:1:0,92

30

К* 15-5

1 30,11 0,59 17,43 34,3 4,41 13,14 0 0 0 99,98 1,96:1:0,75

31 2 30,39 0,33 16,74 32,15 4,16 11,84 1,94 0 2,4 99,95 1,92:1:0,71

32 3 31,55 0,41 17,04 31,35 0 14,8 2,9 0 1,91 99,96 1,84:1:0,87

33 4 29,98 0,6 16,02 30,67 2,61 14,12 1,99 0 0 95,99 1,91:1:0,88

Таблица П1.

4. Основные области применения материалов, содержащих малораспространенные природные радионуклиды

содержащих малораспространенные природные радионуклиды

┌──────────────────────────┬─────────────────────────────────────┐

│ Минералы и руды, │ Область применения │

│ содержащие элемент │ │

├────┬─────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│ Lu │Монацит, бастенизит │В металлургии в виде специальных│

├────┼─────────────────────┤тугоплавких сплавов, в качестве│

│ La │Монацит, бастенизит,│раскислителей. В оптике для│

│ │редкие земли;│производства стекол для фото-, кино-│

│ │кальциты, полевые│и видеокамер, конденсаторов. Для│

│ │шпаты, апатиты,│изготовления кислородостойких печей,│

│ │пироморфиты, │мощных дуговых электродов,│

│ │вольфраматы, │катализаторов, керамики и др. │

│ │циркониевые руды │ │

├────┼─────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│ Sm │Монацит, самарскит │В производстве специальных стекол,│

│ │ │огнеупоров, катализаторов, пигментов.│

│ │ │На основе соединения с кобальтом│

│ │ │(SmCo5) изготавливают мощные│

│ │ │постоянные магниты. │

├────┼─────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│ Rb │Лепидолит, поллуцит,│В электронике (фотоэлементах, лампах│

│ │карналлит. │дневного света). Соединения Pb│

│ │Попутно добывается из│используются в качестве твердых│

│ │калийных солей,│электролитов. │

│ │литиевых слюд,│В вакуумной технике│

│ │нефелина. В природе│(газопоглотитель). │

│ │сопутствует калию. │Перспективное “топливо” для ионных│

│ │ │ракетных двигателей. │

│ │ │В медицине. │

└────┴─────────────────────┴─────────────────────────────────────┘

Примечания к табл. П1.3. 1. Удельная активность изотопа в

природной смеси рассчитывается по формуле:

А = 1,323 x 1E(17) x R / Т М, Бк/кг,

1/2

в которой: Т – период полураспада, год; R – атомная

1/2

распространенность элемента в природной смеси изотопов, %;

М – атомная масса элемента в a.e.м.

2. Удельная активность радионуклида в химическом соединении

или материале равна произведению удельной активности элемента его

на массовую долю в химическом соединении или материале.

Монацит – обзор | ScienceDirect Topics

5.

22.5.1 Монацит

Подобно циркону и ториту, монацит также имеет стехиометрию ABO ₄ , но кристаллическая структура является моноклинной (пространственная группа P2 ₁ / n) и состоит из чередующихся цепочек BO ₄ тетраэдры и полиэдрические узлы AO ₉ . ¹⁵⁶ Эти цепочки сшиты за счет общих ребер с многогранниками AO ₉ , эффективно закрывая открытые туннели и создавая структуру, которая на ~ 10% более плотная, чем структура типа циркона.Ортофосфаты с Nd, Pr, Ce, La, Am или Pu в A-сайте принимают структуру монацита; тогда как те, у которых есть более тяжелые и меньшие элементы Ln Lu, Yb, Tm, Er, Ho и Y, принимают тетрагональную структуру ксенотима, которая изоструктурна циркону. В природных системах формула монацита обычно задается как (Ln, Th, U, Ca) (Si, P) O ₄ , что представляет собой твердый раствор идеальных конечных членов LnPO ₄ , Ca _0,5 Th _0,5 PO ₄ , Ca _0,5 U _{0. 5} PO ₄ и ThSiO ₄ . Природный монацит может содержать до 16 мас.% UO ₂ и 52 мас.% ThO ₂ , ^156,157 и недавно был обнаружен в щелочных породах, содержащих более 8 мас.% SrO, что указывает на твердый раствор в направлении конечного элемента форма Sr _0,5 Th _0,5 PO ₄ . ⁴² Следовательно, минерал может рассматриваться как потенциальная фаза-хозяин для актинидов и ряда продуктов деления, включая Sr. Природный монацит остается кристаллическим даже до доз α-распада, приближающихся к 7 × 10 ¹⁶ α на миллиграмм, a особенность, которая делает синтетические материалы на основе монацита очень привлекательными для герметизации ядерных отходов.Радиационная стойкость синтетических (La, Pu) PO ​​ ₄ и PuPO ₄ , легированных 8,1 и 7,2 мас.% ²³⁸ Pu, соответственно, была исследована Бураковым и др. ¹⁵⁸ Эти авторы обнаружили, что (La, Pu) PO ​​ ₄ остается кристаллическим до дозы ∼ (0,2–0,3) × 10 ¹⁶ α на миллиграмм, хотя и с уменьшением интенсивности измеренного XRD пики. В отличие от этого результата керамический образец PuPO ₄ сильно повреждается при дозе всего ∼0.1 × 10 ¹⁶ α на миллиграмм и проявляет значительное объемное набухание и растрескивание.

Ряд исследований документально подтвердили изменение монацита во время взаимодействия с различными гидротермальными флюидами. ^159–164 Важное исследование было проведено Mathieu et al. ¹⁶² на природном монаците, встречающемся в нижнепротерозойских песчаниках бассейна Франсвиль, Габон (см. раздел 5.22.6.3 ). Результаты этой работы показывают, что монацит превратился в микрокристаллическую фазу Th-силиката при взаимодействии с низкотемпературным (<200 ° C, 100 МПа) диагенетическим рассолом (NaCl – CaCl ₂ , с Li, Br и SO _{). 4} ), что приводит к потере легких элементов Ln и U.Было идентифицировано несколько механизмов изменения монацита, включая химический обмен, растворение-переосаждение, растворение и замену другим минералом и, в редких случаях, селективное удаление Th (см. Рис. 10 ). В своем подробном исследовании Poitrasson et al. ¹⁶⁰ документально подтверждено, что, хотя легкий Ln обычно выделяется из монацита, U, Y и тяжелый Ln сохраняются во время гидротермальных изменений при температурах 260–340 ° C и во флюидах с соленостью от 3 до 18 мас.% NaCl. эквивалент.При исследовании монацита из рудника Steenkampskraal, Южная Африка, Read et al. ¹⁶⁴ показали, что легкие элементы Ln удерживаются в измененном монаците, тяжелые Ln и Y высвобождаются и осаждаются локально в виде вторичных фосфатных минералов, а U выделяется во флюидную фазу и удаляется из системы. В общем, Th обычно менее подвижен, чем лантаноид и Y, и концентрируется в продуктах изменения, содержащих Th. ^165,166 Совсем недавно Хетерингтон и Харлов ¹⁶⁷ продемонстрировали, что монацит подвергается процессу химической очистки во время взаимодействия с развивающейся гранитной пегматитовой жидкостью.Эти относительно высокотемпературные, H ₂ O-богатые флюиды содержали Na, K, F и второстепенный Cl и вступали в реакцию с монацитом с высоким содержанием Ca – Th – U – Si посредством связанного механизма растворения и переосаждения с образованием близкого к конечному элементу LnPO _{. 4} монацит и осадки торита и уранинита.

Экспериментальные данные показывают, что монацит очень нерастворим в большинстве гидротермальных и низкотемпературных флюидов; однако растворимость может быть увеличена в водных жидкостях с низким pH, низким содержанием фосфата или высокими концентрациями F, что может привести к образованию комплексов РЗЭ-фторид. ^168,169 Термодинамические расчеты показывают, что увеличение pH с 3,5 до 5,0 снизит растворимость монацита примерно на два порядка при 300 ° C. Аналогичное снижение растворимости ожидается, если общая концентрация PO ₄ снизится с примерно 10 ^-7,5 до 10 ^-5,5 моль. ¹⁶⁹ При температурах ниже 250 ° C растворимость монацита в водных растворах уменьшается с повышением температуры, ¹⁵⁶ , и это имеет привлекательные последствия для геологического захоронения.Недавняя работа Oelkers и Poitrasson ¹⁷⁰ предоставила важные результаты по установившимся скоростям растворения монацита при температурах 50–230 ° C и pH в диапазоне от 1,5 до 10 с переменной скоростью потока и площадью поверхности. Используя природный образец в качестве исходного материала, эти авторы показывают, что скорости высвобождения РЗЭ и U практически совпадают для всех экспериментальных условий. Концентрация Th в растворе была стехиометрической только в основных растворах и обнаруживалась при соотношении ниже стехиометрического в кислых растворах, вероятно, из-за осаждения вторичной фазы, богатой Th.

Было проведено несколько экспериментов при повышенных температуре и давлении, чтобы оценить поведение системы U – Th – Pb в монаците. ^171,172 Teufel and Heinrich, ¹⁷¹ с помощью гидротермальных экспериментов при 400–750 ° C и 300 МПа продемонстрировали существенные потери Pb в порошке монацита при температурах до 400 ° C. Механизм потери Pb включает растворение и повторное осаждение монацита при этих высоких температурах. Напротив, Seydoux-Guillaume et al. ¹⁷² не обнаружили доказательств потери Pb в своих экспериментах в чистой воде при 800–1200 ° C и 700 МПа, хотя некоторое растворение и перекристаллизация наблюдались на краях зерен монацита. Дополнительные эксперименты были проведены при 1000 ° C с использованием NaCl, CaCl ₂ , SrCl ₂ и Pb-содержащих жидкостей. Существенные изменения в системе U – Th – Pb наблюдались только в гидротермальных флюидах CaCl ₂ и SrCl ₂ с дискордантностью потерь Pb 68% и 16% соответственно.Тем не менее профили диффузии Pb не наблюдались, и наблюдаемое в этих экспериментах несоответствие объяснялось механизмом растворения-переосаждения.

Месторождения монацита юго-восточных штатов Атлантики

Монацит, фосфат редкоземельных элементов, является основным минералом, из которого получают церий-земли и торий. Россыпи флювиатилового монацита разрабатывались в провинции Пьемонт в Северной и Южной Каролине с 1887 по 1911 год и снова с перерывами с 1915 по 1917 год; но основными источниками в последние годы были россыпи пляжей Индии и Бразилии.В 1946 году было наложено эмбарго на экспорт индийского монацита, и бразильское производство не увеличилось существенно, чтобы восполнить эту потерю.

Соответственно, монацит в последние годы стал дефицитным товаром. Основные внутренние источники, из которых монацит может быть извлечен в промышленных масштабах, находятся в Айдахо и в провинции Пьемонт на юго-востоке штатов. Некоторое количество монацита в настоящее время добывается в Айдахо, а небольшое количество добывается как побочный продукт добычи тяжелых минералов во Флориде.Юго-восточные россыпи не были исчерпаны предшествующей добычей, открыты новые месторождения; но добыча в этом регионе требует адекватной разведки. Вмещающая порода юго-восточной провинции Пьемонт представляет собой сложный комплекс метаморфических и магматических пород. Монацит встречается в двух поясах. Западный пояс был прослежен от восточно-центральной Вирджинии на 600 миль к юго-западу в Алабаму; восточный пояс был обнаружен в окрестностях Фредериксбурга, штат Вирджиния., на юго-юго-запад на 200 миль в Северную Каролину. Монацитсодержащие породы рядом. Рион, Южная Каролина, по-видимому, указывает на продолжение восточного пояса на юго-запад. Западный, или основной пояс, включает россыпи, которые ранее разрабатывались в Северной и Южной Каролине. Из этих россыпей были отобраны пробы, и монацит был выделен из лучших проб для минералогического и химического анализа. Табличные результаты показывают, что средний тенор в верховьях россыпей высшего качества равен 8.4 фунта монацита на кубический ярд. Дальше вниз по течению, где необходимо вести добычу для получения больших площадей, срок будет намного ниже. Среднее содержание ThO2 и U3O8 в россыпном монаците составляет соответственно около 5,7 и 0,4 процента. Западный пояс монацита был исследован к северо-востоку и юго-западу от участков более ранней добычи путем отбора проб выветренной коренной породы; восточный пояс монацита был обнаружен и отобран тем же способом. Основными материнскими породами являются определенные типы гранитных интрузивов, гранитизированные и пегматитизированные вмещающие породы и некоторые гранитные гнейсы каролинских гнейсов.Некоторые из связанных пегматитов также содержат высокий процент монацита. Большинство монацитсодержащих гранитных интрузивов представляют собой кварцевый монцонит или близкородственные породы. Средний тенор монацита в коренных породах составляет около 0,006 процента. Поиск подходящих россыпей в этих поясах за пределами первоначальных участков добычи еще не проводился. Монацит, полученный из коренных источников в предгорьях, был обнаружен в небольших количествах во всех формациях прибрежной равнины, но его содержание слишком низкое, чтобы гарантировать добычу только этого минерала.Однако в благоприятных местах могут быть обнаружены коммерческие залежи тяжелых минералов, подобные тем, которые сейчас разрабатываются во Флориде, которые могут давать монацит в качестве побочного продукта. Небольшие флювиальные залежи тяжелых минералов, включая монацит, которые были реконцентрированы из обломочных отложений мелового возраста, недавно были обнаружены в Джорджии и Южной Каролине, вдоль внутренней окраины Прибрежной равнины. Пояса монацита считаются участками долин раннего докембрия, где был распространен обломочный монацит, полученный из более раннего докембрийского гранита. Эти древние флювиатильные отложения позже были преобразованы в гнейсы эпохи Каролины, а часть последних была переплавлена ​​с образованием гранитных интрузивов, содержащих монацит. Некоторые из монацитсодержащих гранитов также могли образоваться в результате переплавки более ранних докембрийских интрузивов. Распределение железных руд в монацитсодержащих породах, по-видимому, согласуется с

Список минералов от А до Я

Эти списки в алфавитном порядке включают синонимы общепринятых названий минералов, произношение этого имени, происхождение имени и информация о местонахождении.Посетите наш расширен выбор картинок с минералами. Иконки быстрого доступа Обозначения B Допустимые виды (жирный шрифт) – Все минералы, входящие в состав IMA утверждены или считались действительными до 1959 г. , выделены жирным шрифтом тип. Значок произношения – звуковой файл. Предоставлено фото Atlas of Minerals. Mineral Image Icon – Минеральное изображение присутствует для этого минеральная.Щелкните значок, чтобы просмотреть изображение. Значок галереи изображений минералов – присутствует несколько изображений для этого минерала. Щелкните значок, чтобы просмотреть галерею изображений. j Значок формы кристалла – есть форма кристалла (jCrystal) форма для этого минерала. Щелкните значок, чтобы просмотреть кристаллическую форму. Аплет. НОВИНКА – Файл структуры jPOWD от американского минералога База данных по кристаллической структуре присутствует.Щелкните значок, чтобы просмотреть апплет Crystal Structure, полученный из файлов .cif с использованием jPOWD .. Расчетные значки радиоактивной опасности Обнаружение излучения с очень чувствительной инструменты. API Gamma Ray Intensity Излучение очень слабое. API Gamma Ray Intensity> 501 Единицы API и <10 000 единиц API. Радиация слабая. API Gamma Ray Intensity> 10,001 Единицы API и <100 000 единиц API. Радиация сильная. API Gamma Ray Intensity> 100 001 единиц API и <1 000 000 единиц API. Радиация очень сильная. API Gamma Ray Intensity> 1 000 001 единиц API и <10 000 000 единиц API. Радиация ОПАСНА.API Gamma Ray Intensity> 10,000 001 Единицы API. Разложение по минеральным видам В Webmineral Количество видов Примечания 2,722 Допустимые минеральные породы, утвержденные IMA. 1,627 Текущее количество полезных ископаемых до 1959 г. (Прадеды). 4,349 Всего допустимых видов 111 Не одобрен IMA. 81 Ранее действующий вид Дискредитирован IMA. 149 Предлагаемые новые минералы ожидают публикации. 6 + 6 = 12 Дубликаты минералов с действительной даной или Струнц Классификационные номера. 12 Потенциально действительные полезные ископаемые, не представленные в IMA. 4,714 Всего в Webmineral 2691 Количество синонимов названий минералов (Все Минералы = 7 407) 90 156 Другие списки минеральных видов в Интернете в алфавитном порядке Alkali-Nuts (английский) Орехи щелочные (Francais) Amethyst Galleries, Inc. – Минеральная галерея ATHENA Минералогия Калифорнийский технологический институт Евромин пр. l’cole des Mines de Paris Минро на Большом взрыве и трусах MinDat.org (списки Джолион Ральф) Минералогический клуб Антверпена, Бельгия (список Майкла Купера) MinLex (Deutsch) “Минеральный лексикон” MinMax (Deutsch) MinMax (английский) Королевство минералов и драгоценных камней U.C Беркли

Отсутствие метамиктизации в природном монаците

1.

Ni, Y., Hughes, J. M. & Mariano, A. N. Кристаллохимия структур монацита и ксенотима. Am. Минеральная. 80 , 21–26 (1995).

ADS CAS Google ученый

2.

Förster, H.-J. Химический состав акцессорных минералов, богатых REE-Y-Th-U, в высокоглиноземистых гранитах региона Рудных гор – Фихтельгебирге, Германия, Часть I: серия твердых растворов монацита- (Ce) -брабантита. Am. Минеральная. 83 , 259–272 (1998).

ADS Google ученый

3.

Montel, J. M., Devidal, J. L., Avignant, D. Рентгеноструктурное исследование твердых растворов брабантит-монацит. Chem. Геол. 191 , 89–104 (2002).

ADS CAS Google ученый

4.

Уильямс, М. Л., Йерцинович, М. Дж. И Хетерингтон, К.J. Microprobe monazite геохронология: понимание геологических процессов путем интеграции состава и хронологии. Annu. Преподобный “Планета Земля”. Sci. 35 , 137–175 (2007).

ADS CAS Google ученый

5.

Пучкова Е.В., Богданов Р.В., Жие Р. Редокс-состояния урана в образцах микролита и монацита. Am. Минеральная. 101 , 1884–1891 (2016).

ADS Google ученый

6.

Linthout, K. Трехстороннее разделение системы 2REEPO ₄ –CaTh (PO ₄ ) ₂ –2ThSiO ₄ , дискредитация брабантита и признание хералита в качестве названия для членов с преобладанием CaTh (PO ₄ ) ₂ . Can. Минеральная. 45 , 503–508 (2007).

CAS Google ученый

7.

Overstreet, W.C. Геологическое месторождение монацита. Геол.Surv. Проф. Бумага , , 530, , 327 (1967).

Google ученый

8.

Боутнер, Л. А. & Сейлз, Б. С. Монацит [для отверждения радиоактивных отходов]. In Radioactive Waste Forms for the Future (eds Lutze, W. & Ewing, R.C) 495–564 (Северная Голландия, Амстердам, 1988).

Google ученый

9.

Watt, G.R. Высокоторийный монацит– (Ce), образовавшийся при неравновесном плавлении метапелитов в условиях гранулитовой фации. Минерал. Mag. 59 , 735–743 (1995).

CAS Google ученый

10.

Gramaccioli, C. M. & Segalstad, T. V. Богатый ураном и торием монацит из южно-альпийского пегматита в Пионе, Италия. Am. Минеральная. 63 , 757–761 (1978).

CAS Google ученый

11.

Пэрриш Р. Р. U-Pb датирование монацита и его применение к геологическим проблемам. Can. J. Earth Sci. 27 , 1431–1450 (1990).

ADS CAS Google ученый

12.

Кренн, Э., Путц, Х., Фингер, Ф. и Паар, У. Х. Богатый серой монацит с высоким содержанием свинца в рудоносных сланцах из горнодобывающего района Шельгаден (окно Тауэрн, Восточные Альпы). Минерал. Бензин. 102 , 51–62 (2011).

ADS CAS Google ученый

13.

Холдер, Р. М., Хакер, Б. Р., Киландер-Кларк, А. Р. С. и Коттл, Дж. М. Микроэлемент монацита и изотопные признаки метаморфизма (сверх) высокого давления: примеры из региона Западный Гнейс, Норвегия. Chem. Геол. 409 , 99–111 (2015).

ADS CAS Google ученый

14.

Quarton, M., Zouiri, M. & Freundlich, W. Cristallochimie des orthophosphates doubles de thorium et de plomb. Compt. Ренд. Акад. Sci. Париж 229 , 785–788 (1994).

Google ученый

15.

Харрисон, Т. М., Катлос, Э. Дж. И Монтел, Ж.-М. U – Th – Pb-датирование фосфатных минералов. В Фосфаты: геохимическое, геобиологическое и материальное значение. Обзоры по минералогии и геохимии Vol. 48 (ред. Кон, М. Дж. и др. ) 524–558 (Минералогическое общество Америки, Вашингтон, округ Колумбия, 2002).

Google ученый

16.

Маккарти, Г. Дж., Уайт, В. Б. и Пфёрч, Д. Э. Синтез монацитов ядерных отходов, идеальных актинидов-хозяев для геологического захоронения. Mater. Res. Бык. 13 , 1239–1245 (1978).

CAS Google ученый

17.

Boatner, L.A. et al. Монацит и другие пртофосфаты лантаноидов как альтернативные формы отходов актинидов. В Научные основы обращения с ядерными отходами 2 (изд.Нортрап, К. Дж. М.) 289–296 (Пленум, Нью-Йорк, 1980).

Google ученый

18.

Монтел, Дж. М. Минералы и разработка новых форм отходов для кондиционирования ядерных отходов. Compt. Ренд. Geosci. 343 , 230–236 (2011).

ADS CAS Google ученый

19.

Даше, Н., Клавье, Н. и Подор, Р. Монацит как многообещающая матрица радиоактивных отходов длительного хранения: преимущества высокой структурной гибкости и химической стойкости. Am. Минеральная. 98 , 833–847 (2013).

ADS CAS Google ученый

20.

Ruschel, K. et al. Рамановское спектроскопическое исследование структурного беспорядка монацита– (Ce). Минерал. Бензин. 105 , 41–55 (2012).

ADS CAS Google ученый

21.

Brøgger, W. C. A. Магазин Salmonsens Illustrede Konversationsleksikon 1 742–743 (Brødrene Salmonsen, Копенгаген, 1893 г.).

Google ученый

22.

Hamberg, A. Die radioaktiven Substanzen und die geologische Forschung. Геол. Для. Stockh. Для ч. 36 , 31–96 (1914).

Google ученый

23.

Юинг, Р. К., Чакумакос, Б. К., Лампкин, Г. Р., Мураками, Т. Состояние метамикта. MRS Bull. 12 , 58–66 (1987).

CAS Google ученый

24.

Юинг, Р. К. Состояние метамикта: 1993 год – столетие. Nucl. Instrum. Методы. B 91 , 22–29 (1994).

ADS CAS Google ученый

25.

Мелдрам А., Боутнер Л. А., Вебер У. Дж. И Юинг Р. С. Радиационное повреждение циркона и монацита. Геохим. Космохим. Acta 62 , 2509–2520 (1998).

ADS CAS Google ученый

26.

Питерман, Э. М., Маттинсон, Дж. М. и Хакер, Б. Р. Многоступенчатая U-Pb геохронология монацита TIMS и CA-TIMS. Chem. Геол. 312–313 , 58–73 (2012).

ADS Google ученый

27.

Seydoux-Guillaume, A.-M., Wirth, R., Deutsch, A. & Schärer, U. Микроструктура конкордантных монацитов 24-1928 млн лет; значение для геохронологии и хранилищ ядерных отходов. Геохим. Космохим. Acta 68 , 2517–2527 (2004).

ADS CAS Google ученый

28.

Лампкин Г. Р. Формы отходов керамики для актинидов. Элементы 2 , 365–372 (2006).

CAS Google ученый

29.

Panczer, G. et al. Раман и флуоресценция. В Рамановская спектроскопия применяется к наукам о Земле и культурному наследию. EMU Примечания по минералогии , Vol.12 (ред. Dubessy, J. et al. ) 61–82 (2012).

30.

Кариорис, Ф. Г., Гоуда, К. и Картц, Л. Бомбардировка тяжелыми ионами моноклинного ThSiO ₄ , ThO ₂ и монацита. Radiat. Эфф. Lett. 58 , 1–3 (1981).

CAS Google ученый

31.

Мелдрам А., Боатнер Л. А. и Юинг Р. С. Эффекты излучения смещения в ортофосфатах со структурой монацита и циркония. Phys. Ред. B 56 , 13805–13814 (1997).

ADS CAS Google ученый

32.

Nasdala, L., Grötzschel, R., Probst, S. & Bleisteiner, B. Повреждение монацита облучением (CePO ₄ ): пример для установления пределов рамановской конфокальности и разрешения по глубине. Can. Минеральная. 48 , 351–359 (2010).

Google ученый

33.

Deschanels, X. et al. Набухание, вызванное альфа-распадом в керамике монацита и цирконолита: сравнительное исследование XRD и TEM. J. Nucl. Матер. 448 , 184–194 (2014).

ADS CAS Google ученый

34.

Nasdala, L. et al. Эффекты облучения в монаците– (Ce) и цирконе: исследование комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции фольг FIB, облученных золотом. Phys. Chem. Шахтер. 45 , 855–871 (2018).

ADS PubMed PubMed Central CAS Google ученый

35.

Вайсе, К. , ван дер Богаард, К. Г., Йонкхере, Р. и Ратшбахер, Л. Кинетика отжига треков Kr в монаците: последствия для моделирования треков деления. Chem. Геол. 260 , 129–137 (2009).

ADS CAS Google ученый

36.

Сейду-Гийом, А.-M. et al. Почему природный монацит никогда не становится аморфным: экспериментальные доказательства альфа-самовосстановления. Am. Минеральная. 103 , 824–827 (2018).

ADS Google ученый

37.

Бураков Б.Е., Яговкина М.А., Гарбузов В.М., Кицай А.А., Зирлин В.А. Самооблучение монацитовой керамики: контрастное поведение PuPO ₄ и (La, Pu) P _O 4 легирован ²³ 8Pu.В «Научные основы обращения с ядерными отходами» XXVIII (ред. Ханчар, Дж. М.) 219–224 (Springer, Berlin, 2004).

Google ученый

38.

Бураков Б. Е., Охован М.И. и Ли У.Э. Кристаллические материалы для иммобилизации актинидов. Инженерные материалы Vol. 1 (Imperial College Press, Лондон, 2010).

Google ученый

39.

Зубехина, Б.Ю., Бураков Б.Е. Выщелачивание плутония из «старых» образцов однофазной керамики на основе Zr _0,79 Gd _0,14 Pu _0,04 O _1,93 и La _0,9 Pu _0,1 PO ₄ легированных с 238Pu. MRS Adv. 1 (63–64), 4249–4253 (2016).

CAS Google ученый

40.

Брегиру, Д., Белин, Р., Валенца, П., Одубер, Ф. и Бернаш-Ассоллан, Д.Материалы монацита плутония и америция: твердофазный синтез и рентгеноструктурное исследование. J. Nucl. Матер. 366 , 52–57 (2007).

ADS CAS Google ученый

41.

Насдала, Л., Грамбол, Д. и Рушель, К. Обзор эффектов радиационного повреждения на люминесцентное излучение минералов и на примере облученного гелем CePO ₄ . Минерал. Бензин. 107 , 441–454 (2013).

ADS CAS Google ученый

42.

Weber, W. J. et al. Радиационные эффекты в кристаллической керамике для иммобилизации высокоактивных ядерных отходов и плутония. J. Mater. Res. 13 , 1434–1484 (1998).

ADS CAS Google ученый

43.

Насдала, Л. и Шмидт, К. Применение рамановской спектроскопии в минералогии и геохимии. Элементы 16 , 99–104 (2020).

Google ученый

44.

Čopjaková, R., Novák, M. & Franců, E. Образование аутигенного монацита – (Ce) в монацит – (Nd) из граувакков верхнего карбона Драганской возвышенности: роль химического состава хозяина температура горных пород и захоронения. Литос 127 , 373–385 (2011).

ADS Google ученый

45.

Suzuki, K. & Kato, T. CHIME датирование монацита, ксенотима, циркона и поликраза: протокол, подводные камни и химический критерий возможно противоречивых данных о возрасте. Gondwana Res. 14 , 569–586 (2008).

ADS CAS Google ученый

46.

Murakami, T., Chakoumakos, B.C., Ewing, R.C., Lumpkin, G.R. & Weber, W.J. Повреждение циркона в результате альфа-распада. Am. Минеральная. 76 , 1510–1532 (1991).

CAS Google ученый

47.

Фридрих, М., Бюргер, В., Хенке, Д. и Турук, С. Тандетрон Россендорфа 3 МВ: новое поколение высокоэнергетических имплантеров. Nucl. Instum. Методы A 382 , 357–360 (1996).

ADS CAS Google ученый

48.

Kim, Y. et al. Измерение латерального и осевого разрешения конфокального рамановского микроскопа с использованием диспергированных углеродных нанотрубок и подвешенного графена. Curr. Прил. Phys. 20 , 71–77 (2020).

ADS Google ученый

49.

Ваци, Т. Новое простое приближение для деконволюции инструментального уширения в спектральных профилях полос. Заявл. Spectrosc. 68 , 1274–1278 (2014).

ADS PubMed Google ученый

50.

Ziegler, J. F., Ziegler, M.Д. и Бирсак, Дж. П. SRIM: Остановка и пробег ионов в веществе (2010). Nucl. Instrum. Методы B 268 , 1818–1823 (2010).

ADS CAS Google ученый

51.

Ji, Y. et al. Атомистическое моделирование и экспериментальные исследования радиационных повреждений керамики LaPO ₄ типа монацита. Nucl. Instum. Методы B 393 , 54–58 (2017).

ADS CAS Google ученый

52.

Кумар У. В., Рао Д. Р. и Венкатесварлу П. Флуоресценция и самопоглощение, возбуждаемая лазером в LaF ₃ : Nd ³⁺ . J. Chem. Phys. 67 , 3448–3453 (1977).

ADS CAS Google ученый

53.

Lenz, C. et al. Факторы, влияющие на люминесценцию минералов Nd ³⁺ (REE ³⁺ ). Минерал. Бензин. 107 , 415–428 (2013).

ADS PubMed PubMed Central CAS Google ученый

54.

Seydoux-Guillaume, A.-M. et al. Исследование экспериментально отожженного природного монацита методом XRD, просвечивающей электронной микроскопии и комбинационного рассеяния света. Phys. Chem. Шахтер. 29 , 240–253 (2002).

ADS CAS Google ученый

55.

Бегун, Г. М., Билл, Г. У., Боутнер, Л. А. и Грегор, В.Дж. Рамановские спектры ортофосфатов редкоземельных элементов. J. Raman Spectrosc. 11 , 273–278 (1981).

ADS CAS Google ученый

56.

Krickl, R., Nasdala, L., Götze, J., Grambole, D. & Wirth, R. Эффекты альфа-излучения в SiO ₂ . Eur. J. Mineral. 20 , 517–522 (2008).

ADS CAS Google ученый

57.

Nasdala, L. et al. Радиоокрашивание алмаза: спектроскопическое исследование. Contrib. Минеральная. Бензин. 165 , 843–861 (2013).

ADS CAS Google ученый

58.

Weber, W.J., Ewing, R.C. & Wang, L.-M. Радиационно-индуцированный переход кристалла в аморфный циркон. J. Mater. Res. 9 , 688–698 (1994).

ADS CAS Google ученый

59.

Уберуага, Б. П. и др. Противоположные корреляции между катионным разупорядочением и стойкостью к аморфизации в шпинелях по сравнению с пирохлорами. Нат. Commun. 6 , 8750 (2015).

ADS PubMed PubMed Central CAS Google ученый

60.

Гречановский А.Е., Урусов В.С., Еремин Н.Н. Молекулярно-динамическое исследование разрушения минеральных матриц при самооблучении. J. Struct.Chem. 57 , 1243–1262 (2016).

CAS Google ученый

61.

Li, W. et al. Влияние легирования на радиационный отклик проводящего Nb – SrTiO ₃ . Nucl. Instrum. Методы. В 302 , 40–47 (2013).

ADS CAS Google ученый

62.

Lu, F. et al. Размерная зависимость радиационной аморфизации и рекристаллизации синтетического наноструктурированного монацита CePO ₄ . Acta Mater. 61 , 2984–2992 (2013).

CAS Google ученый

63.

Ойован, М. И., Бураков, Б. Э. и Ли, У. Э. Изменение формы микрокристаллов, вызванное излучением, как механизм деградации формы отходов. J. Nucl. Матер. 501 , 162–171 (2018).

ADS CAS Google ученый

64.

Агулло-Лопес, Ф., Климент-Фонт, А., Муньос-Мартин, А., Оливарес, Дж. И Зуккиатти, А. Ионно-лучевая модификация диэлектрических материалов в режиме электронного возбуждения: кумулятивная и экситонная модели. Прог. Матер. Sci. 76 , 1–58 (2016).

Google ученый

65.

Rivera, A. et al. Гигантское увеличение материального ущерба, связанного с электронным возбуждением во время ионного облучения: пример LiNbO ₃ . Phys.Статус Solidi A 206 , 1109–1116 (2009).

ADS CAS Google ученый

66.

Zarkadoula, E., Toulemonde, M. & Weber, W.J. Аддитивные эффекты электронных и ядерных потерь энергии при аморфизации циркона, вызванной облучением. Заявл. Phys. Lett. 107 , 261902 (2015).

ADS Google ученый

67.

Оучани, С., Дран, Ж.-К. И Шомон, Дж. Свидетельства ионизационного отжига при облучении ионами гелия предварительно поврежденного фторапатита. Nucl. Instrum. Методы B 132 , 447–451 (1997).

ADS CAS Google ученый

68.

Zhang, Y. et al. Ионизационный отжиг существующих дефектов в карбиде кремния. Нат. Commun. 6 , 9049 (2015).

Google ученый

69.

Li, W. et al. Наблюдение с помощью просвечивающей электронной микроскопии in situ отжига, вызванного альфа-частицами радиационного повреждения в апатите Дуранго. Sci. Отчет 7 , 14108 (2017).

ADS PubMed PubMed Central Google ученый

70.

Фарли, К. А. Систематика диффузии в минералах: данные по синтетическим фосфатам монацита и циркона. Геохим. Космохим. Acta 71 , 4015–4024 (2007).

ADS CAS Google ученый

71.

Poitrasson, F., Chenery, S. & Bland, D. J. Контрастные механизмы гидротермальных изменений монацита и их геохимические последствия. Планета Земля. Sci. Lett. 145 , 79–96 (1996).

ADS CAS Google ученый

72.

Фингер, Ф., Броска, И., Робертс, М. П. и Шермайер, А. Замещение первичного монацита апатит-алланит-эпидотовыми коронами в гранитных гнейсах амфиболитовой фации восточных Альп. Am. Минеральная. 83 , 248–258 (1998).

ADS CAS Google ученый

73.

Townsend, K. J. et al. Низкотемпературное замещение монацита в граните Иретеба, Южная Невада: геохронологические последствия. Chem. Геол. 172 , 95–112 (2000).

ADS Google ученый

74.

Hecht, L.И М. Кьюни. Гидротермальные изменения монацита в докембрийском кристаллическом фундаменте бассейна Атабаска (Саскачеван, Канада): последствия для образования урановых месторождений, связанных с несогласием. Шахтер. Депозиты. 35 , 791–795 (2000).

ADS CAS Google ученый

75.

Skrzypek, E., Sakata, S. & Sorger, D. Изменение магматического монацита в гранитоидах пояса Риоке (юго-запад Японии): процессы и последствия. Am. Минеральная. 105 , 538–554 (2020).

ADS Google ученый

76.

Рид Д., Андреоли, М. А. Г., Кнопер, М., Уильямс, К. Т. и Джаврис, Н. Разложение монацита: влияние на подвижность редкоземельных и актинидных элементов во время низкотемпературных изменений. Eur. J. Mineral. 14 , 487–498 (2002).

ADS CAS Google ученый

77.

Рид Д. и Уильямс К. Т. Разложение форм фосфатных отходов, содержащих долгоживущие радиоактивные изотопы. Минерал. Mag. 65 , 589–601 (2001).

CAS Google ученый

78.

Ширяев А.А. и др. Особенности поверхности состаренного ²³⁸ Eu-монацита, легированного Pu. Radiochim. Acta 108 , 353–360 (2020).

CAS Google ученый

79.

Ширяев А.А., Бураков Б.Е., Япаскурт В.О., Егоров А.В., Власова И.Е. Микроструктура состаренной керамики из ламонацита, легированной плутонием ²³⁸ , и особенности ее рентгеновских эмиссионных спектров. MRS Adv. 5 (1-2), 1-7 (2020).

CAS Google ученый

80.

Мэддрелл, Э. Р. Влияние сточных вод на формы отходов для усовершенствованной переработки Purex, British Nuclear Fuels Ltd, Дарсбери, Великобритания, отчет RAT 283 (1999).

81.

Zhang, Y. et al. Титанатная керамика с высоким содержанием цирконолита для иммобилизации актинидов – взаимодействие формы отходов / HIP-банки и химическая стойкость. J. Nucl. Матер. 395 , 69–74 (2009).

ADS CAS Google ученый

82.

Лампкин, Г. Р. Повреждение альфа-распадом и водная устойчивость фаз актинидов-хозяев в природных системах. J. Nucl. Матер. 289 , 136–166 (2001).

ADS CAS Google ученый

83.

Nasdala, L. et al. Неопротерозойский аморфный «эканит» (Ca ₂ Th _0,9 U _0,1 Si ₈ O ₂₀ ) из Оккампитии, Шри-Ланка: метамиктный драгоценный камень с превосходными характеристиками удержания свинца. Геология 45 , 919–922 (2017).

ADS Google ученый

84.

Смит, Х. А. и Джилетти, Б. Дж. Распространение свинца в монаците. Геохим. Космохим. Acta 61 , 1047–1055 (1997).

ADS CAS Google ученый

85.

Черняк, Д. Дж., Уотсон, Э. Б., Гроув, М. и Харрисон, Т. М. Диффузия свинца в монаците: комбинированное исследование RBS / SIMS. Геохим. Космохим. Acta 68 , 829–840 (2004).

ADS CAS Google ученый

86.

Черняк Д. и Уотсон Э. Б. Диффузия гелия в природном монаците и предварительные результаты диффузии гелия в синтетических легких редкоземельных фосфатах. Am. Минеральная. 98 , 1407–1420 (2013).

ADS CAS Google ученый

87.

Шустер, Д. Л., Фарли, К. А., Систерсон, Дж. М. и Бернетт, Д. С. Количественная оценка кинетики диффузии и пространственного распределения радиогенного ⁴ He в минералах, содержащих индуцированный протонами ³ He. Земля. Планета. Sci. Lett. 217 , 19–32 (2003).

ADS Google ученый

Минеральные пески: Приложение NORM – Всемирная ядерная ассоциация

Приложение 1 к радиоактивным материалам естественного происхождения

(обновлено в августе 2014 г.)

• Австралия и Африка являются основными производителями минеральных песков, содержащих минералы титана и циркон.
• Незначительным компонентом многих месторождений минеральных песков является монацит, который является основным источником тория.
• Поскольку торий радиоактивен, при обращении с материалами, содержащими торий, требуются меры по охране труда.

Австралия и Африка имеют обширные месторождения минеральных песков, которые включают:

• Минералы титана: рутил – TiO2 с содержанием железа до 10%; ильменит – FeTiO3 с примесью марганца и магния; лейкоксен – гидротермально измененный ильменит.
• Циркон (силикат циркония, ZrSiO4), который может иметь следы урана и тория (до 1%) в кристаллической структуре наряду с гафнием.
• Монацит – фосфат редкоземельных элементов, содержащий различные минералы редкоземельных элементов (особенно церий и лантан) и 5–12% (обычно около 7%) тория.
• Ксенотим – фосфат иттрия со следами урана и тория.

Эти минеральные пески находятся в россыпных отложениях, которые естественным образом концентрировались под действием силы тяжести. Их добывают с 1934 года, и Австралия занимает основную долю мирового рынка как титановых минералов, так и циркона.На горнодобывающем предприятии они концентрируются под действием силы тяжести (в спиральных шлюзах) и магнитно (для ильменита).

Хотя основными продуктами добычи минеральных песков являются оксид титана и циркон, монацит также является важным компонентом. В некоторых месторождениях также встречается ксенотим. Монацит и ксенотим могут быть переработаны для извлечения оксидов редкоземельных элементов ^a , которые используются в электронике и других областях, но присутствие тория ^b делает их коммерчески непривлекательными. В период с 1980 по 1995 год около 160 000 тонн монацита было добыто при добыче минерального песка в Западной Австралии и экспортировано во Францию ​​для переработки с целью извлечения редкоземельных минералов, но французский завод был закрыт из-за того, что его операторы не могли утилизировать радиоактивные отходы. Таким образом, монацит обычно возвращается в шахту и рассеивается вместе с хвостами.

Месторождения минеральных песков Западной Австралии содержат до 10% тяжелых минералов, из которых 1-3% составляет монацит. Это, в свою очередь, обычно содержит 5-7% радиоактивного тория и 0.1-0,3% урана, который практически не радиоактивен. Однако, если в минералах присутствуют продукты распада любого из них, уровни радиоактивности могут быть значительными при концентрировании монацита.

Поскольку уран относительно растворим, он не обнаруживается в россыпных месторождениях минерального песка, за исключением случаев, когда он плотно включен в кристаллическую структуру стабильных минералов. Однако торий очень нерастворим, поэтому минералы тория обычны в таких месторождениях. И наоборот, в морской воде нет тория, но есть значительные уровни урана (0.003 частей на миллион).

Радиоактивность

Проблема профессионального здоровья, имеющая особое значение для промышленности по добыче минеральных песков, – это радиация. В руде или обычном тяжелом минеральном концентрате уровни радиации слишком низкие для классификации радиоактивных веществ. Однако, когда радиоактивный материал концентрируется в процессе разделения и производства монацита, уровни излучения повышаются, что создает необходимость в специальных мерах контроля для защиты некоторых назначенных сотрудников на установках сухой сепарации.

Самая серьезная потенциальная радиационная проблема – это альфа-излучение, исходящее от тория в переносимой по воздуху пыли, которую можно вдыхать. Таким образом, борьба с пылью является наиболее важной задачей радиационной безопасности при производстве титановых минералов. Это контрастирует с другими отраслями, где в центре внимания радиационной защиты было прямое гамма-излучение от материалов в горных породах. В производстве минеральных песков по-прежнему необходимо контролировать воздействие гамма-излучения, в основном из-за наличия урана и тория в цирконах.

В цирконе, поставляемом на некоторые рынки, например. в ЕС, циркон должен составлять в среднем менее 500 частей на миллион урана плюс торий из-за стандартов гигиены труда при дальнейшей переработке. (Пределы переноса составляют 10 Бк / г, чтобы его можно было классифицировать как нерадиоактивное.) Уровни выше 500 ppm необходимо снизить путем выщелачивания горячей кислотой.

Радиоактивность минеральных песков и продуктов

	Торий		Уран
	частей на миллион	Бк / кг	частей на миллион	Бк / кг
Руда	5-70	40-600	3-10	70-250
Тяжелый минеральный концентрат	80-800	600-6600	<10-70	<250-1700
Ильменит	50-500	400-4100	<10-30	<250-750
Рутил	<50-350	<400-2900	<10-20	<250-500
Циркон	150-300	1200-2500	150-300	3700-7400
Монацитовый концентрат	10 000–55 000	80 000–450 000	500–2500	12 000-60 000
Хвосты переработки (включая монацит)	200-6000	1500–50 000	10–1000	250-25 000

Технический отчет МАГАТЭ 419, стр. 84

Австралийские стандарты радиационной защиты

В Австралии более точная идентификация переносимой по воздуху радиации на установках сухой сепарации минеральных песков привела к введению в 1980 году добровольных кодексов практики.Эти нормы были включены в защитное законодательство в 1982 году. Метод расчета допустимых уровней облучения был изменен в 1984 году и снова в 1986 году. Результатом стало эффективное шестикратное сокращение пределов радиационного воздействия.

Отрасль ответила двумя крупными инициативами:

• Инженерные программы по снижению содержания пыли в воздухе в установке сухого разделения.
• Научно-исследовательские программы по повышению осведомленности промышленности и общества о переносимой по воздуху радиации.

В совокупности компании по добыче титановых минералов в Западной Австралии ^c потратили более 30 миллионов долларов на инженерные программы для улучшения мер по контролю за пылью. В результате средний уровень радиации снизился более чем на 70%. Большинству операторов предприятий защитные маски больше не требуются. Все новые установки спроектированы так, чтобы включать в себя эффективное оборудование для удаления пыли.

Производство минералов титана регулируется Кодексом норм и Руководством по безопасности для радиационной защиты и обращения с радиоактивными отходами в горнодобывающей промышленности и переработке полезных ископаемых ¹ .Текущие уровни профессионального облучения значительно ниже предельного уровня, установленного Кодексом, равного 20 миллизивертам в год (мЗв / год) ^d .

---

Дополнительная информация

Банкноты

а. «Редкие земли» (скандий, иттрий и пятнадцать лантаноидов), хотя и являются ценными, не являются особенно редкими, и в предпочтительных источниках торий не присутствует. Например, лантан и церий теперь получают из ионных глин в Китае, в которых нет тория. [Назад]

г.Оксид тория используется в огнеупорах, кожухах ламп, специализированном стекле и сварочных электродах. Однако потенциальное предложение в качестве побочного продукта добычи минеральных песков значительно превышает спрос. [Назад]

г. Большая часть минеральных песков Австралии встречается на восточном побережье Австралии между Сиднеем и островом Фрейзер или на южной части западного побережья. Производители Нового Южного Уэльса и Квинсленда должны соответствовать тем же стандартам, что и горняки Западной Австралии. Однако ограниченное содержание монацита в большинстве отложений на восточном побережье означает, что уровни радиации на сухих заводах Нового Южного Уэльса и Квинсленда всегда были значительно ниже пределов профессионального здоровья.[Назад]

г. Пределы профессионального облучения в Австралии соответствуют тем, которые установлены ICRP (Международная комиссия по радиологической защите). Они приведены в параграфе 166 Рекомендаций МКРЗ 1990 г. , Публикация МКРЗ 60 : «Предел эффективной дозы 20 мЗв в год, усредненный за пять лет (100 мЗв за пять лет), с дополнительным условием, что эффективная доза не должен превышать 50 мЗв в течение одного года “. [Назад]

Список литературы

1.Свод правил и руководство по безопасности для радиационной защиты и обращения с радиоактивными отходами при добыче и переработке полезных ископаемых (2005 г.), Серия материалов по радиационной защите № 9, Австралийское агентство по радиационной защите и ядерной безопасности (август 2005 г.) [Назад]

Международное агентство по атомной энергии, 2003 г., Степень загрязнения окружающей среды радиоактивными материалами естественного происхождения (NORM) и технологические варианты смягчения последствий, Серия технических отчетов № 419, STI / DOC / 010/419 (ISBN: 9201125038)

Купер М.B. 2005 г., NORM в промышленности Австралии – Обзор текущих запасов и будущих поколений, отчет для Консультативного совета по радиационной безопасности и охране здоровья ARPANSA.

Общие источники

Информационный бюллетень о титане на веб-сайте Австралийского атласа минеральных ресурсов, рудников и обрабатывающих центров (www.australianminesatlas.gov.au)

Информационный бюллетень по торию на веб-сайте Австралийского атласа минеральных ресурсов, рудников и перерабатывающих центров (www.australianminesatlas.gov.au)

Грег Бейкер, Торий в Австралии, исследовательский доклад №11 2007-08, Парламент Австралии (сентябрь 2007 г.)

Месторождения полезных ископаемых и сайты TiZr

Монацит в углях Западной Вирджинии

Монацит в углях Западной Вирджинии Монацит:
Фосфат церия-лантана-тория-неодима-иттрия
(Ce, La, Th, Nd, Y) PO ₄
Монацит – редкий магматический минерал, присутствующий в граните, который подвержен атмосферным воздействиям. бесплатно, и благодаря своей высокой стойкости к химическому воздействию, концентрируется как обломочный минерал в песках. Монацит в угле встречается в виде микронных размеров, и более мелкие, обломочные зерна, занесенные в угольное болото ветром или обломочный минерал, переносимый водой, и очень редко выпадает в вулканический пепел, и из-за его большой устойчивости не подвержен действию болотных кислот. Церий в угле является в первую очередь компонентом минерала монацита и корреляций между Ce и другими редкоземельными элементами, присутствующими в монаците, позволяют предположить, что эти элементы также в основном присутствуют в монаците. Очень высокий корреляция между Ce и La убедительно свидетельствует о том, что эти два элемента в основном находятся в монаците и в соотношении 2: 1, показанном на графике, потому что их одинаковых атомных весов.Другие компоненты микроэлементов монацит, Th, Nd, Dy и Gd также коррелируют с Ce в соотношении 6: 1 для Ce: Th (= 3,5: 1 с поправкой на разный атомный вес), Ce: Nd = 2: 1, Ce: Dy = 10: 1 и Ce: Gd также в 10: 1. Эти элементы также не коррелируют с Ce. и, вероятно, также присутствуют в других минералах. Иттрий дисплеи бифуркационный график, вероятно, показывающий его присутствие как в монаците, так и в ксенотайм.

Чтобы запросить конкретную информацию из опроса геолог нажмите здесь.

Последняя редакция страницы: 1 марта 2002 г.

---

Присылайте вопросы, комментарии и / или предложения веб-мастеру.

  Страница создана и поддерживается:
Геолого-экономическая служба Западной Вирджинии
Адрес: Исследовательский центр Mont Chateau.
Cheat Lake съезд с I-68
P.O. Box 879
Моргантаун, WV 26507-0879
Телефон: 1-800-WV-GEOLOgy (1-800-984-3656) или 304-594-2331
ФАКС: 304-594-2575
Часы работы: 8:00.м. - 5:00 вечера. EST, понедельник - пятница  

Разрешение на воспроизведение этого материала предоставляется при наличии подтверждения передано в Геологическое и экономическое управление Западной Вирджинии.

Токсичность частиц монацита и ее ослабление комплексом биопротекторов

Фон: Рабочие, занятые на добыче, переработке и хранении монацита, подвергаются риску воздействия пыли с ожидаемыми неблагоприятными последствиями для здоровья.

Цели: Изучить неблагоприятное воздействие частиц монацита на здоровье в экспериментах на крысах и проверить возможность ослабления этих эффектов.

Методы: Беспородным белым крысам интратрахеально вводили суспензию измельченного монацитового концентрата (MC) для исследования клеточного ответа нижних дыхательных путей через 24 часа и состояния организма через 6 месяцев после инъекции. Биозащитный комплекс (БПК), испытанный в этих экспериментах, состоял из глутамата, препарата йода, метионина, поливитаминно-полиминеральной композиции и / или «Эйкозавитола» (препарат рыбьего жира, богатый ПНЖК, преимущественно из группы омега-3). . Биопротекторы вводили вместе с кормом и питьем крыс ежедневно в течение одного месяца до инъекции MC в краткосрочном эксперименте или более 6 месяцев после такой инъекции в долгосрочном эксперименте.

Полученные результаты: MC индуцировал проявления его цитотоксичности, фиброгенности и системной токсичности, а также генотоксичности.Испытанный BPC практически ослабил все эти эффекты. Хотя аналогичный защитный потенциал «Эйкозавитола» против почти всех из них был ниже, чем у БПК, сочетание БПК с «Эйкозавитолом», как правило, давало наибольший защитный эффект.

Заключение: Можно предположить, что разностороннее неблагоприятное воздействие МК на организм хотя бы частично связано с наличием в его составе не только редкоземельных элементов, но и природных радиоизотопов семейств тория и урана.