Лопарит

Лопарит — это редкоземельный минерал класса сложных оксидов, титанат ниобия и тантала, с общей химической формулой (Na, Ca, Ce)(Ti, Nb, Ta)O₃. Относится к группе перовскита. Является важной рудой для получения редкоземельных элементов (РЗЭ) церневой группы, а также ниобия, тантала и титана. Впервые был обнаружен в 1920-х годах на Кольском полуострове.

История открытия и происхождение названия

Минерал был открыт в 1925 году советским геологом и минералогом Александром Николаевичем Лабунцовым при изучении нефелиновых сиенитов Ловозерского массива на Кольском полуострове. Первоначально образцы были описаны как разновидность перовскита, обогащённая редкоземельными элементами. В 1930 году минерал был выделен в самостоятельный вид и назван лопаритом — от самоназвания коренного народа Кольского полуострова — саамов (лопарей). Название утверждено Комиссией по новым минералам Международной минералогической ассоциации (IMA).

Физико-химические свойства

Лопарит кристаллизуется в кубической сингонии, образуя кристаллы кубического, октаэдрического или кубооктаэдрического габитуса. Часто встречается в виде сплошных зернистых масс, вкрапленников и сростков.

Химический состав

Химический состав лопарита непостоянен и характеризуется широкими изоморфными замещениями в позициях A и B кристаллической решётки типа перовскита (ABO₃). Основные компоненты:

Оксиды редкоземельных элементов (РЗЭ) — до 30–35% (преимущественно церий, лантан, неодим, празеодим).
Оксид ниобия (Nb₂O₅) — до 10–12%.
Оксид титана (TiO₂) — до 35–40%.
Оксид тантала (Ta₂O₅) — до 1–2%.
Оксиды натрия (Na₂O) и кальция (CaO).

Физические свойства

Цвет: чёрный, тёмно-бурый, серовато-чёрный.
Черта: буровато-серая, тёмно-бурая.
Блеск: металлический, полуметаллический, смоляной.
Прозрачность: непрозрачен.
Твёрдость по шкале Мооса: 5,5–6,5.
Плотность: 4,6–4,9 г/см³.
Спайность: несовершенная, иногда отсутствует.
Излом: раковистый, неровный.
Радиоактивность: слабая, обусловлена примесями тория и урана (до 0,5–1% ThO₂). Является радиоактивным минералом.
Магнитность: слабомагнитный.

Разновидности

В зависимости от преобладания тех или иных элементов в составе выделяют несколько разновидностей лопарита:

Лопарит-(Ce) — преобладает церий.
Лопарит-(La) — преобладает лантан.
Лопарит-(Nd) — преобладает неодим.
Ниоболопарит — разновидность с повышенным содержанием ниобия (до 15–20% Nb₂O₅).
Танталолопарит — разновидность с повышенным содержанием тантала (до 5–8% Ta₂O₅).

Месторождения

Основные промышленные месторождения лопарита находятся в России. Крупнейшим и уникальным является Ловозерский массив (Мурманская область, Кольский полуостров). Здесь лопарит встречается в нефелиновых сиенитах, уртитах, фойяитах и луявритах. Рудные тела представлены лопаритовыми луявритами и лопаритовыми уртитами. Содержание лопарита в руде составляет от 0,5% до 5–7%.

Другие известные проявления:

Хибинский массив (Кольский полуостров, Россия) — в нефелиновых сиенитах, в ассоциации с эгирином, апатитом, сфеном.
Массив Вуориярви (Кольский полуостров, Россия).
Массив Гремяха-Вырмес (Кольский полуостров, Россия).
Массив Сыныр (Северное Прибайкалье, Россия).
Массив Илимаусак (Гренландия, Дания) — в щелочных гранитах и сиенитах.
Массив Маунт-Пасс (Калифорния, США) — в карбонатитах.
Массив Араша (Бразилия) — в карбонатитах.

Применение

Лопарит является стратегическим сырьём для получения нескольких ценных металлов и их соединений. Основные направления использования:

Производство редкоземельных элементов (РЗЭ)

Из лопаритового концентрата извлекают смесь оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ) церневой группы. Эти элементы используются:

В металлургии — для легирования сталей и сплавов (мишметалл).
В производстве катализаторов (крекинг нефти, очистка выхлопных газов).
В производстве постоянных магнитов (Nd-Fe-B, Sm-Co).
В стекольной и керамической промышленности (полировка, окрашивание стекла).
В электронике и лазерной технике.

Производство ниобия и тантала

Ниобий и тантал, извлекаемые из лопарита, применяются:

В производстве жаропрочных и коррозионностойких сплавов (для авиакосмической и атомной промышленности).
В электронике (ниобий-оловянные сверхпроводники, танталовые конденсаторы).
В химической промышленности (кислотостойкое оборудование).

Производство титана

Из лопаритового концентрата получают диоксид титана (TiO₂), который используется:

В производстве титановых сплавов (для авиации, судостроения, медицины).
В качестве белого пигмента (титановые белила) в лакокрасочной, бумажной и пластмассовой промышленности.

Технология переработки

Добыча лопаритовых руд ведётся открытым способом (карьеры) или подземным (шахты). После добычи руда проходит обогащение на горно-обогатительных комбинатах (ГОКах). Основные методы обогащения:

Гравитационное обогащение — разделение по плотности.
Флотация — разделение по смачиваемости поверхности.
Магнитная сепарация — разделение по магнитным свойствам.

В результате получают лопаритовый концентрат с содержанием лопарита 85–95%. Далее концентрат поступает на химико-металлургические заводы (например, в России — на Соликамский магниевый завод, Пермский край), где проводится его переработка:

Вскрытие концентрата — обработка серной кислотой или щелочами.
Разделение редкоземельных элементов — экстракция, ионный обмен, осаждение.
Получение металлов — восстановление оксидов до металлов (алюминотермия, кальциетермия, электролиз).

Экологические аспекты

Добыча и переработка лопаритовых руд связаны с рядом экологических рисков:

Радиоактивность: лопарит содержит примеси тория и урана, что требует соблюдения мер радиационной безопасности при добыче, обогащении и переработке. Отходы производства (хвосты) также могут быть радиоактивными.
Токсичность: используемые в переработке реагенты (серная кислота, щелочи, органические растворители) токсичны и требуют строгого контроля за выбросами и сбросами.
Нарушение земель: открытая добыча приводит к нарушению ландшафта, образованию карьеров и отвалов.
Водопотребление: обогащение руд требует значительных объёмов воды.

Интересные факты

Лопарит является одним из немногих минералов, названных в честь народа (саамов).
Ловозерское месторождение лопарита является крупнейшим в мире по запасам редкоземельных элементов церневой группы.
В 1960-е годы в СССР лопарит рассматривался как основной источник редкоземельных элементов для оборонной промышленности.
Лопарит часто встречается в ассоциации с другими редкоземельными минералами, такими как эвдиалит, астрофиллит, мурманит.

Источники

Минералогическая энциклопедия. Под ред. К. Фрея. — М.: Недра, 1985.
Геологический словарь. В 3-х т. — М.: ВСЕГЕИ, 2010–2012.
Справочник по редкоземельным металлам. Под ред. В. Е. Плющева. — М.: Металлургия, 1981.
Технология редких и рассеянных элементов. Под ред. В. И. Кучеренко. — М.: Высшая школа, 1974.
Данные Министерства природных ресурсов и экологии РФ (о запасах и добыче лопарита).
Публикации Геологического института Кольского научного центра РАН.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →