Геологи раскрыли тайну образования редкоземельных элементов | Журнал "Вольт"
Сб. Окт 24th, 2020


Международная группа ученых раскрыла давнюю тайну того, как редкие земли образуются под землей и почему иногда кажется, что они исчезают без следа.

Редкоземельные элементы (РЗЭ) Это коллекция из 17 ценных химических элементов, которые необходимы для производства технологических устройств и используются в качестве важного сырья во всем: от смартфонов до ветряных турбин, спутников, электромобилей, медицинского оборудования и т. Д.

Хотя из названия следует, что эти материалы встречаются редко, на самом деле в земной коре может быть относительно много отложений. Однако рассеянное распределение затрудняет выделение и извлечение элементов из-под поверхности.

Из-за своей редкости месторождения концентрированных РЗЭ пользуются спросом среди природных ресурсов. Ученые постоянно ищут новые и эффективные способы найти и сохранить ценные минералы.

В новом исследовании геологи из Австралийского национального университета изучили химические механизмы, с помощью которых РЗЭ образуются под поверхностью, особенно внутри вулканических карбонатитовых пород и вокруг них.

Фото: theverge.com

«Эти редкие породы и их измененные и выветрившиеся производные обеспечивают большинство РЗЭ в мире. Не существует единой модели, объясняющей все особенности формирования месторождений РЗЭ, связанных с карбонатитами, что значительно затрудняет их обнаружение для обеспечения будущих запасов », объясняют исследователи в своей новой статье.

Чтобы исследовать процессы минерализации в основе залежей РЗЭ, связанных с карбонатитом, команда смоделировала, что происходит, когда карбонатитовая порода нагревается под высоким давлением перед охлаждением и сбросом давления, как это происходит в естественных магматических процессах.

Поместив небольшое количество синтетического карбонатита в серебряные или никелевые капсулы в поршневой цилиндр, исследователи подвергли образцы воздействию температур до 1200 ° C и давлений до 2,5 гигапаскалей (ГПа) перед постепенным декомпрессированием и охлаждением их до 200 ° C и 0,2 ГПа. …

До сих пор считалось, что определенные лиганды молекулы, которые могут связываться с РЗЭ, включая хлор и фтор, необходимо для растворимости РЗЭ. Вот как они мобилизуют химические вещества до кристаллизованных концентраций, из которых их можно извлечь.

Но эксперимент показал другой результат. Вместо этого ученые обнаружили, что щелочные химические вещества необходимы для передачи РЗЭ в карбонатиты для минерализации. Опыт показывает, что лучше всего в этом процессе используются натрий и калий.

По словам исследователей, щелочные карбонатиты способны образовывать богатые РЗЭ флюиды, которые могут мигрировать на большие расстояния в магматических условиях, сохраняя при этом высокую растворимость.

То, что ученые наблюдали в лаборатории, не обязательно означает, что те же реакции будут происходить в открытых системах природы, в которых присутствие воды и других типов химических веществ в окружающей среде может изменить этот процесс.

Однако для научного сообщества это шаг вперед, который переопределяет общие знания о процессах, связанных с образованием и концентрацией РЗЭ.

«Теперь у нас есть лучшее понимание того, где сосредоточены« тяжелые »редкоземельные элементы, такие как диспрозий, и« легкие »редкоземельные элементы, такие как неодим». – заключили ученые.

Результаты исследований опубликованы в журнал Успехи науки.

Источник



Source link

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *