Bastnäsit-(Ce)

Bastnäsit aus Koronge/Burundi

Bastnäsit ist ein Seltenerdfluorcarbonat. Es ist neben Monazit das wichtigste Erz zur Gewinnung der Metalle der Seltenen Erden.

Etymologie und Geschichte

Bastnäsit wurde nach dem ersten Fundort Bastnäs in der Nähe von Skinnskatteberg in Schweden benannt.^[1] Es erlangte jedoch erst Bedeutung nachdem eine beachtliche Lagerstätte in einer alten Goldmine in Mountain Pass, Kalifornien, entdeckt wurde.^[2]

Zusammensetzung

Bastnäsit ist der Name für eine Serie von Mineralen aus der Gruppe der Carbonate, genauer der Lanthanoid-Fluorcarbonate. Aus ihnen wird seit den 60er Jahren ein großer Teil der Weltproduktion an Lanthanoiden gewonnen^[3]. Die Einzelminerale die zur Bastnäsit-Gruppe gehören und anerkannt sind, lauten Bastnäsit-(Ce) ((Ce,La)(CO₃)F), Bastnäsit-(La) ((La,Ce)(CO₃)F), Bastnäsit-(Y) ((Y,Ce)(CO₃)F) und Hydroxylbastnäsit-(Ce) ((Ce,La)(CO₃)(OH,F)), wobei das Element in Klammern den jeweiligen Hauptbestandteil des Minerals angibt, jedoch auch andere Lanthanoide in mehr oder minder großer Konzentration vorkommen. Die Mohs-Härte der Bastnäsite liegt bei 4 bis 4,5 und das spezifische Gewicht liegt im Bereich von 4,7 bis 5,0 g/cm³. Die Strichfarbe ist bei allen Weiß.

Eine typische Verteilung der Seltenerdmetalle am Beispiel von Bastnäsit-(Ce) zeigt folgende Tabelle^[4], wobei die genaue Zusammensetzung je nach Fundstätte schwanken kann.

Element	typischer Anteil
Lanthan	33,2 %
Cer	49,1 %
Praseodym	4,3 %
Neodym	12 %
Samarium	0,8 %
Europium	0,12 %
Gadolinium	0,17 %
Terbium	160 ppm
Dysprosium	310 ppm
Holmium	50 ppm
Erbium	35 ppm
Thulium	8 ppm
Ytterbium	6 ppm
Lutetium	1 ppm

Bildung und Fundorte

Hauptfundorte von Bastnäsit sind Bayan Obo in China, Mountain Pass in Kalifornien^[5] und Madagaskar^[4][6]. Die größte bekannte Anreicherung von Seltene-Erden-Mineralen der Welt, die Sulphide-Queen-Lagerstätte im Mountain-Pass-Distrikt in Kalifornien, enthält unter anderem Bastnäsit, welches an Karbonatit-Gänge und kalireiche Intrusionen gebunden ist.

Bastnäsit ist chemisch labil gegen Verwitterung, wodurch das Oxid aufgelöst und mit vorhandenen Phosphaten (Bildung von Monazit) kombiniert wird.^[5]

Verarbeitung

Bastnäsit wird normalerweise mit Säure aufgeschlossen. Die Behandlung des ungerösteten Erzes mit konzentrierter Schwefelsäure setzt Fluorwasserstoff frei und bildet unlösliche Lanthanidsulfate, die anschließend in kaltem Wasser aufgelöst und weiterverarbeitet werden können. Bei Behandlung des ungerösteten Erzes mit verdünnter Schwefelsäure werden die Lanthanide als Sulfate gelöst und die Fluoride als stabiles Cer-IV-Komplex gebunden. Die Gewinnung verlangt dann die Abtrennung der Fluoride durch Behandlung mit Natronlauge. Bei Behandlung des ungerösteten Erzes mit Salzsäure bei ca. 100 °C wird der Hauptanteil der Lanthanide als Chloride gelöst, hinterlässt aber einen unlöslichen Lanthanid-Fluorid-Rückstand. Letzteres muss durch Behandlung mit Natronlauge in Hydroxide umgewandelt werden, bevor eine weitere Verarbeitung möglich ist.

Wenn das Bastnäsiterz vorher geröstet wird, um Kohlendioxid zu entfernen und das vorhandene Cer zu oxidieren, kann der Hauptanteil an Lanthaniden ebenfalls durch Behandlung mit Chlorwasserstoff abgetrennt werden, der verbleibende Rückstand enthält aber noch nennenswerte Mengen an unlöslichen Lanthaniden und Fluoriden, sowie Cer-IV-oxid. Durch Behandlung von kalziniertem Bastnäsit mit 57 %-iger Salpetersäure werden Lanthanide von schwerlöslichem Siliziumdioxid und Bariumsulfat abgetrennt. Die Lanthanide werden dann aus dem Filtrat durch Extraktion mit Tri-n-butylphosphat gewonnen.^[2]

Einzelnachweise

1. ↑ Besucherinformation zum Fundort
2. ↑ ^{a b} Bailar et al., Comprehensive Inorganic Chemistry, Pergamon Press
3. ↑ Information aus dem Mineralienatlas
4. ↑ ^{a b} Bericht Vorkommen von Lanthanoiden an der Uni Bielefeld
5. ↑ ^{a b} C.K. Gupta, N. Krishnamurthy, Extactive Metallurgy of Rare Earths, CRC Press, 2005, ISBN 0-415-33340-7
6. ↑ Informationen zu Bastnäsit bei Mindat (englisch)

Weblinks