Monazit
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| Monazit | |
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| Chemische Struktur | SEE(PO4) (SEE = Ce, La, Nd, Pr, Y), kann bis zu 20% Th enthalten |
| Mineralklasse | Phosphate, Arsenate, Vanadate VII/A.15 (Monazit-Gruppe) (nach Strunz) 38.4.3 (Monazit-Gruppe) (nach Dana) |
| Kristallsystem | monoklin |
| Kristallklasse | monoklin-prismatisch, 2/m |
| Farbe | braun, gelb, rötlich, grünlich, farblos |
| Strichfarbe | grauweiß |
| Mohshärte | 5 – 5,5 |
| Dichte (g/cm³) | 4,6 – 5,4 |
| Glanz | Harzglanz |
| Transparenz | durchscheinend bis undurchsichtig |
| Bruch | uneben |
| Spaltbarkeit | {001} deutlich; {100} undeutlich |
| Habitus | feinkörnige prismatische Einkristalle |
| Häufige Kristallflächen | |
| Zwillingsbildung | häufig |
| Kristalloptik | |
| Brechzahl | nα = 1,785 – 1,800 nβ = 1,787 – 1,801 nγ = 1,837 – 1,849 |
| Doppelbrechung (optische Orientierung) |
Δn = 0,049 – 0,052 ; zweiachsig positiv |
| Pleochroismus | farblos zu gelb |
| Winkel/Dispersion der optischen Achsen |
2vz ~ 6-19° |
| Weitere Eigenschaften | |
| Chemisches Verhalten | Unlöslich in Wasser |
| Ähnliche Minerale | Xenotim, Brabantit, Gasparit |
| Radioaktivität | bei Vorhandensein von Th radioaktiv |
| Magnetismus | nicht magnetisch |
| Besondere Kennzeichen | manchmal fluoreszierend |
Monazit ((Ce, La, Nd)[PO4]) ist ein Seltenerdphosphat. Es ist neben Bastnäsit das wichtigste Erz zur Gewinnung der Metalle der Seltenen Erden.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Etymologie und Geschichte
Das Wort Monazit leitet sich aus dem Griechischen monazein (alleine leben), was sich auf die einzeln vorkommenden Kristalle bezieht.[1]
Monazit wurde zunächst von Carl Auer von Welsbach in Ballastsand in Schiffen aus Brasilien beobachtet. Er suchte in den 1880er Jahren nach Thorium für die von ihm erfundenen Glühstrümpfe. Schon bald setzte sich Monazitsand als Thoriumquelle für die Glühstrumpfherstellung durch, was auch den Grundstein der Seltenerdindustrie darstellte. Für kurze Zeit wurde Monazit aus North Carolina importiert, aber bald entdeckte man reichhaltige Quellen in Indien und Brasilien. Bis zum Zweiten Weltkrieg war Monazit die Hauptquelle für Seltenerdmetalle, bis man ca. 1965 damit begann, Bastnäsit zu verarbeiten.
[Bearbeiten] Eigenschaften
Die Farbe variiert zwischen braunrot und gelb, es kristallisiert monoklin und hat eine Dichte von ca. 5 kg/dm3. Es besteht aus ca. 50 % Cer, ca. 20 % Lanthan und Neodym, ca. 5 % Praseodym und Spuren anderer Seltenerd-Verbindungen. Die Zusammensetzung von Cer-Mischmetall entspricht der von Monazit. Monazit kann bis zu 20 Gew.% radioaktives Thoriumdioxid (ThO2) und bis zu 1 Gew.% Uranoxid (UO2) enthalten, ebenso deren Zerfallsprodukte Blei (Pb) und in sehr geringen Mengen Helium (He). Daher ist Monazit ein wichtiges Mineral für die absolute Altersdatierung von Gesteinen (Geochronologie).
[Bearbeiten] Bildung und Fundorte
Monazit findet sich in zahlreichen geologischen Umgebungen.[2] Es kommt in saurem magmatischen Gestein sowie in metamorphischem Gestein vor. Dank seiner chemischen Beständigkeit ist es auch in Trümmergestein sowie in Seifen vorhanden. Als Monazitsand bildet es Lagerstätten in Fluss- und Küstensanden (Seifen-Lagerstätten). Sie entstanden durch Anreicherung der schweren Minerale nach Verwitterung des Muttergesteins.
Wichtige primäre Ablagerungen an Monazit gibt es in den Erzgruben von Bayan Obo in China sowie in Mountain Pass in Kalifornien, Van Rhynsdorp und Naboomspruit in Südafrika. Die Strände von Trivandrum bestehen aus großen Mengen Sand mit hohem Gehalt an Monazit.
[Bearbeiten] Verarbeitung
Monazit kann entweder durch saure oder alkalische Behandlung aufgeschlossen werden.
[Bearbeiten] Saurer Aufschluss
Im sauren Aufschluss wird ein Gemisch des Sandes mit 98%-iger Schwefelsäure in Behältern aus Gußstahl für mehrere Stunden auf 120 bis 150 °C erhitzt. Die Aufschlussreaktion ist stark exotherm. Wenn die Temperatur unterhalb 250 °C gehalten und ein Überschuss an Säure eingesetzt wird, wird das enthaltene Thorium wasserlöslich. Wenn gleiche Gewichtsmengen an Säure und Sand verwendet und eine höhere Temperatur eingestellt werden, wird das Thorium wasserunlöslich. Letzteres ist unüblich. Der entstehende Schlamm wird mit Wasser abgeschreckt, wobei die Sulfate in Lösung gehen. Das Thorium wird anschließend durch Fällung als Pyrophosphat oder durch Neutralisation als basisches Salz ausgefällt. Die in Lösung verbleibenden Lanthaniden werden dann entweder komplett mit Oxalsäure gefällt oder partiell durch Fällung der Cer-Gruppe als Natrium-Sulfat-Doppelsalz gewonnen. Die verbleibende Yttrium-Gruppe wird separat verarbeitet. Die Phosphate können durch Fällung der Hydroxide mit Natriumhydroxid getrennt werden. Wenn das wasserhaltige Präzipitat in Luft getrocknet wird, oxidiert das Cer(III)- zu Cer(IV)-oxid.[2]
[Bearbeiten] Basischer Aufschluss
Beim basischen Aufschluss wird der Monazit-Sand mit Natronlauge bei ca. 140 °C behandelt. Dabei entstehen unlösliche Oxide und Hydroxide sowie Natriumphosphat, welches nach Zugabe von Wasser in Lösung geht. Der unlösliche Schlamm wird mit verdünnter Salzsäure behandelt, wobei die Lanthanid-Oxide in Lösung gehen, während das Thoriumdioxid als Rückstand verbleibt, verunreinigt mit anderen säureunlöslichen Komponenten. Aus der Lösung kann Cer(IV)-oxid durch Oxidation mit Natriumhypochlorit bei gleichem pH fast vollständig gefällt werden.[2]
[Bearbeiten] Einzelnachweise
- ↑ http://www.8ung.at/geologie/eetymol.htm
- ↑ a b c C.K. Gupta, N. Krishnamurthy, Extactive Metallurgy of Rare Earths, CRC Press, 2005, ISBN 0-415-33340-7
