Search

The demand for rare earth elements in the world is increasing rapidly, but the supply amounts of these elements are decreasing due to export quotas imposed by the Chinese government and illegal mining operations. Many countries have accelerated their efforts to obtain rare earth elements from primary and secondary sources in order to meet their future needs by taking measures. Rare earth elements are the most important components necessary both for the design and development of high-tech products that we use in our daily lives and for the advancement of modern industry. These elements, which have become indispensable materials of our lives, are generally not found in pure form in nature, but in complex structures in ores. Rare earth elements have close to 250 known minerals, but ores such as bastnasite, monazite and xenotime are commercially exploited. It is usually physically enriched by flotation, gravity, electrostatic or magnetic separation processes to obtain bastnasite, monazite and xenotime concentrates. In order to develop viable and environmentally friendly processes, studies are carried out for the extraction of rare earth elements from leaching solutions (chloride, nitrate, sulfate, thiocyanate, etc.) and the use of different cationic, anionic and neutral extractants depending on the solution medium. Commercial extraction of rare earth elements D2EHPA, Cyanex 272, PC-88A, Versatic 10, TBP, Aliquat 336 etc. carried out using different extractants. In this work, hydrometallurgical methods used for the recovery of rare earth elements from primary sources are examined. These methods are hydrometallurgical methods consisting of leaching with acids and alkalis followed by processes such as solvent extraction, ion exchange or precipitation and reduction. With the application of hydrometallurgical processes, processes that may be beneficial for the recovery of rare earth elements under various conditions have been evaluated., Dünya’da nadir toprak elementlerine olan talep hızla artmakta, buna karşın Çin hükümetinin dayattığı ihracat kotaları ve yasadışı madencilik operasyonları nedeniyle bu elementlerin arz miktarları azalmaktadır. Birçok ülke önlemler alarak gelecekteki ihtiyaçlarını karşılamak için nadir toprak elementlerini birincil ve ikincil kaynaklardan kazanmaya yönelik çalışmalarını hızlandırmıştır. Nadir toprak elementleri, hem günlük yaşantımızda kullandığımız yüksek teknoloji ürünlerinin tasarlanması ve geliştirilmesi hem de modern endüstrinin ilerlemesi için gerekli olan en önemli bileşenlerdir. Hayatımızın vazgeçilmez malzemeleri haline gelen bu elementler doğada genellikle saf halde değil, cevherlerde kompleks yapıda bulunurlar. Nadir toprak elementleri 250’ye yakın bilenen minerale sahiptir ancak bunlardan bastnazit, monazit ve ksenotim gibi cevherler ticari olarak işletilmektedir. Bastnazit, monazit ve ksenotim konsantreleri elde etmek için genellikle flotasyon, gravite, elektrostatik veya manyetik ayırma işlemleri ile fiziksel olarak zenginleştirilirler. Uygulanabilir ve çevre dostu prosesler geliştirmek için, nadir toprak elementlerinin liç çözeltilerinden (klorür, nitrat, sülfat, tiyosiyanat, vb. ortamlarda) ekstraksiyonu, çözelti ortamına bağlı olarak farklı katyonik, anyonik ve nötr ekstraktantların kullanılmasına yönelik çalışmalar yürütülmektedir. Nadir toprak elementlerinin ticari ekstraksiyonu D2EHPA, Cyanex 272, PC-88A, Versatic 10, TBP, Aliquat 336 vb. farklı ekstraktantlar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu makalede, nadir toprak elementlerinin birincil kaynaklardan kazanılması için kullanılan hidrometalurjik yöntemler incelenmiştir. Bu yöntemler, asitler ve alkaliler ile liç ve ardından solvent ekstraksiyonu, iyon değişimi veya çöktürme ve indirgenme gibi proseslerden oluşan hidrometalurjik yöntemlerdir. Hidrometalurjik proseslerin uygulanmasıyla çeşitli şartlar altında nadir toprak elementlerinin kazanımı için yararlı olabilecek prosesler değerlendirilmiştir.

Rare earth elements (REE) are used in products requiring high technology and the defense industry and they have recently been on the agenda with their strategic importance. With the restrictions imposed on exports by China, which has a monopoly in terms of production and reserve, other countries producing high technology have started to search for new REE resources. Primary commercial REE minerals are bastnasite, monazite, and xenotime. Countries that do not have these mineral resources have begun to search for new sources and new processes using secondary REE minerals such as eudialyte, loparite, pyrochlore, anklicite and aegirine. Within the scope of this study, after giving general information such as REE minerals, reserves and production status in the world, and their usage areas, information about the concentration methods from primary and secondary mineral resources, case studies, and process flow charts are compiled., Nadir toprak elementleri (NTE), sahip olduğu özellikler sayesinde yüksek teknoloji gerektiren ürünlerde ve savunma sanayiinde kullanılmakta olup, stratejik öneme sahip olmaları ile son zamanlarda gündemdedirler. Üretim ve rezerv konusunda tekel konumda olan Çin’in ihracata getirdiği sınırlamalar ile birlikte yüksek teknoloji üreten ülkeler kaynak arayışına başlamıştır. Ticari olarak birincil NTE mineralleri bastnazit, monazit ve ksenotimdir. Bu minerallere sahip olmayan ülkeler ikincil NTE minerallerinden [Eudialyte (Ödalit), loparit, piroklor, anklisit, aegirine (egrin)] üretimleri araştırmaya ve işlemeye başlamışlardır. Bu çalışma kapsamında NTE mineralleri, dünyadaki rezerv ve üretim durumu, kullanım alanları gibi genel bilgilere değinildikten sonra, birincil ve ikincil mineral kaynaklarından konsantre elde edilmesinde uygulanan yöntemler, yapılan çalışmalar ve proses akım şemaları ile ilgili bilgiler derlenmiştir.

Nadir toprak elementleri (NTE) skandiyum, itriyum ve lantanit serisinde yer alan 17 adet metalik elementi içermekte ve kimyasal olarak birbirine benzer özellikler göstermektedir. Bu elementler 250’den fazla mineralin içerisinde bulunmakta ve bu minerallerden bastnazit, monazit ve ksenotim işletilmektedir. Günümüzde bu elementleri içeren maden yataklarının keşifleri devam etmekte ve yeni yataklar bulunmaktadır. NTE yatakları karbonatlar, alkali/peralkali magmatik kayaçlar, plaser ve iyon adsorpsiyon killer olmak üzere 4 farklı sınıfa ayrılmaktadır. Bu çalışmada, NTE hakkında genel bilgi, kullanım alanları, rezerv durumu ve üretim miktarı ile ilgili veriler verilmiştir. Ayrıca, NTE minerallerinin fiziksel zenginleştirme yöntemlerinden bahsedilmiştir. Bu yöntemlerden ön zenginleştirmede en sık kullanılan flotasyon yöntemi üzerine yapılan çalışmalar, kullanılan reaktifler ve mekanizmaları incelenmiştir., Rare-earth elements (REE) defined as 17 metallic elements includes scandium, yttrium and lanthanide series and have similar chemically properties. REE are found in more than 250 minerals, however only a few them used for productions such as bastnasite, monazite and xenotime. Nowadays, exploration of ore deposits containing REE continues and new deposits are discovered. REE ore deposits can be divided into 4 different groups as carbonates, alkali/peralkaline igneous rocks, placer and ion adsorption clays. In this study, general information about REE, usage areas, reserve situation and production amount are given. Physical separation methods information are also given. Among these methods, studies on the most commonly used flotation method, used reagents and their mechanisms were examined.

Due to the transition from traditional energy sources to clean energy in recent years, it is stated that there will be a continuous increase in the need for REEs worldwide in the coming years owing to their especial physical and chemical properties. The principal sources of REEs are the minerals bastnazite, monazite, and xenotime, etc.. Rare earths have peculiar, unique properties and become essential in many high-tech applications. Therefore, the REEs is used for applications such as improvement of industrial. It is worth highlighting that the separation of rare earth can be both complex and challenging owing to similar properties which are shared to produce high quality and better quantity of REEs. In industrial production, complex ores containing rare earth elements are concentrated by physical ore beneficiation processes. For this, the processes proposed in this work possesses aguide on green chemistry, solvent extraction, membran filtration, adsorption of recovering REEs through stepwise extraction and enrichment technique. This review, attempts to provide notable information on the separation and purification efforts to date for the recovery of REEs., Son yıllarda geleneksel enerji kaynaklarından temiz enerjiye geçiş nedeniyle, özellikle fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı NTE'lere olan ihtiyacın dünya genelinde önümüzdeki yıllarda sürekli bir artış olacağı belirtilmektedir. Nadir toprak elementlerinin temel kaynakları, bastnazit, monazit ve ksenotim vb. mineralleridir. Nadir toprak elementleri (NTE) kendine özgü, benzersiz özelliklere sahiptir ve birçok yüksek teknoloji uygulamasında gerekli hale gelmektedir. Bu nedenle, NTE'ler endüstriyel iyileştirme gibi uygulamalar için kullanılmaktadır. Endüstriyel üretimde, nadir toprak elementi içeren kompleks cevherler fiziksel cevher zenginleştirme prosesleriyle deriştirirler. Yüksek kalitede ve daha iyi miktarda REE üretmek için paylaşılan benzer özellikler nedeniyle nadir toprak ayrıştırmasının hem karmaşık hem de zor olabileceğini vurgulamakta fayda var. Bunun için, bu çalışmada önerilen süreçler, yeşil kimya, çözücü ekstraksiyonu, membran filtrasyonu, ardışık ekstraksiyon ve zenginleştirme, adsorpsiyon tekniği yoluyla NTE'nin geri kazanımı üzerine bir kılavuza sahiptir. Bu derleme, NTE'lerin geri kazanımı için şimdiye kadar yapılan ayırma ve saflaştırma çalışmaları hakkında dikkate değer bilgi sağlamaya çalışmaktadır.

Nadir toprak elementleri (NTE), yüksek sıcaklığa, aşınmaya, korozyona karşı dirençli olan yüksek teknolojik ürünlerin üretiminde kullanılmaktadır. Yüksek ekonomik değere ve temin edilme riskine sahip olmaları nedeniyle kritik hammaddeler olarak listelenmektedirler. Elektrikli-elektronik cihazlar (cep telefonu, bilgisayar, TV gibi), şarj edilebilir piller (NiMH piller), modern tıp cihazları (MR cihazı gibi), rüzgâr türbinleri, katalitik dönüştürücüler, motorlar (uçak, elektrikli araç motorları), cam ve seramik sanayi, petrol rafinerisi, güneş panelleri gibi ileri teknolojik ürünlerin uygulandığı pek çok alanda kullanılmaktadırlar. Hibrit ve elektrikli araçların ve rüzgâr türbinlerin yaygınlaşmasıyla beraber nadir toprak elementlerine olan talep giderek artmaktadır. NTE içeren pek çok mineral bulunmasına karşın endüstriyel öneme sahip en yaygın mineraller bastnazit, monazit ve ksenotimdir. Bu minerallerin dışında mıknatıslar, floresan lambalar, katalizörler ve şarj edilebilir piller de, nadir toprak elementi içeren önemli ikincil kaynaklardır. Bu çalışmada, NTE’nin kritik hammadde olarak önemi, potansiyeli, birincil ve ikincil kaynaklardan üretim teknolojileri değerlendirilmiştir. Minerallerden ve ikincil kaynaklardan geri kazanım yöntemleri akım şemalarıyla beraber tartışılmıştır. Önemli bir ikincil kaynak olan Nd-Fe-B mıknatıslar, nikel-metal hidrür piller ve floresan lamba atıkları detaylı olarak irdelenmiştir., Rare earth elements (REE) are utilized in the production of high-tech products that are resistant to high temperature, abrasion, and corrosion. They are termed critical raw materials due to their high economic value and risk of availability. REE are used in many fields where advanced technological products such as electric-electronic devices (mobile phones, computers, TVs), rechargeable batteries (NiMH batteries), modern medical devices (MR), wind turbines, catalytic converters, engines (aircraft, electric vehicle engines), glass and ceramic industry oil refinery, solar panels are applied. With the widespread use of hybrid and electric vehicles and wind turbines, the demand for rare earth elements is increasing. Although there are many REE-bearing minerals, the most common minerals of industrial interest are bastnäzite, monazite and xenotime. In addition to these minerals, magnets, fluorescent lamps, catalysts and rechargeable batteries are also secondary sources containing important rare earth elements. In this study, their importance, potential, and production technologies of primary and secondary sources are evaluated. Recovery methods from minerals and secondary sources are discussed with flow charts. Important secondary sources such as Nd-Fe-B magnets, nickel-metal hydride batteries, and fluorescent lamp waste are discussed in detail.

EPMA characterisation of heavy minerals in the tailings, amang, river concentrates and mineralised veins in the Tekka area in terms of their composition, abundances, distribution, inclusions and intergrowths have confirmed the presence of cassiterite, ilmenite, iron oxide, arsenopyrite, stannite, chalcopyrite, pyrite, sphalerite, galena, scorodite, and covellite. Further, the EPMA was able to differentiate rutile, topaz, xenotime, monazite, tantalite, columbite, wolframite and striiverite through X-ray mapping. The EPMA was able to justify the occurrence of fine gold in fractures in cassiterite, wolframite and black tourmaline and identify lesser known minerals like stolzite (PbW04),enargite (Cu3AsS4) and yttrotungstite ((Ce, Nd, Y)WP6(OH)J and report for the first time in the Tekka area the occurrence of native bismuth, bismuthinite (Bi 2S3), matildite (AgBiS2) and mimetite (Pb(As04, P04)CI). The EPMA was able to identify inclusions of ilmenorutile, tapiolite, arsenopyrite and ilmenite in cassiterite besides confirming that the different colours of tourmaline found at Tekka is a reflection of their different Fe and Mg contents. All the new information on the new mineral species and their related mineral associations have aided in the preparation of a more complete paragenetic sequence of the Tekka xenothermal deposit. Abstrak: Pencirian EPMA mineral-mineral berat di dalam tailings, amang, konsentrat sungai dan telerang pemineralan di kawasan Tekka terhadap komposisi, kelimpahan, taburan, inklusi dan salingtumbuhan mereka telah membuktikan kehadiran mineral-mineral seperti kasiterit, ilmenit, oksida besi, arsenopirit, stann it, kalkopirit, sfalerit, galena, scorodit, dan kovelit. Kajian lanjutan EPMA telah bezakan rutil, topaz, xenotim, monazit, tantalit, columbit, wolframit dan striiverit melalui pemetaan sinar-X. Peralatan EPMA telah sahkan juga kehadiran emas halus didalam retakan didalam kasiterit, wolfrarnit dan tourmalin hitam dan kenalpastikan mineral kurang biasa seperti stolzit (PbW04), enargit (Cu3AsS4) dan yttrotungstit ((Ce, Nd, Y)WP6(OH») dan laporkan kali pertama di kawasan Tekka kehadiran bismut asli, bismutinit (Bi 2S3), matildit (AgBiS2) dan mimetit (Pb(As04, P04)CI). EPMA juga carnkan inklusi-inklusi ilmenorutil, tapiolit, arsenopirit, dan ilmenit didalam kasiterit selain daripada tunjukkan warna berbeza tourmalin yang dijumpai di Tekka cerrninkan perbezaan kandungan Fe dan Mg mereka. Semua maklumat ini tentang spesies mineral baru dan hubungan diantara mineral-mineral lain telah membantu menyediakan jujukan paragenesis yang lebih menyeluruh untuk mendapan xenoterma Tekka.

Central Anatolia typically represents well-preserved geological features of a collision zone. This collision zone is characterized by some geological events occurred in the Anatolide passive margin of the Anatolide-Pontide collision along the Ankara Erzincan suture zone. This suture zone is commonly known to be formed by the pre-Maastrichtian northward subduction of the northern branch of Neo-Tethys beneath the Pontides which was constituting the southernmost tip of Eurasiain plate at that time. These geological occurrences are inverted metamorphism; ophiolitic slabs derived from main suture zone; syn-collisional and S/C ST type magmatism; post-collisional, high-K calcalkaline, hybrid and I/H LO type magmatism; post-collisional, within-plate, A-type alkaline magmatism; and post-collisional Central Anatolian basins. Among these geological occurrences, the ophiolitic slabs derived from Ankara-Erzincan suture zone; post-collisional, high-K calcalkaline, hybrid I/H LO type magmatism; and post-collisional, within-plate, A-type alkaline magmatism are observed as a good association in space and time in the Çiçekdağ region in Central Anatolia. The ophiolitic slab, named as Central Anatolian ophiolite, is composed of two mapable units which are called Çökelik volcanics and Akçakent gabbro. There are some gabbroic intrusions within the Çökelik volcanics in some localities, however, the major boundary between these two units is a thrust fault along which the Akçakent gabbro thrusted onto the Çökelik volcanics from east to west. The rocks of Akçakent gabbro possess a preserved ophitic texture and mineralogical composition which can lead one to call them uralite-gabbro. Some major and trace element geochemical data determine a depleted mantle and low-K tholeiitic characteristics in composition. The Halaçli monzogranite, characterizing the post-collisional, high-K calcalkaline, hybrid I/H LO type magmatism, intrudes the Central Anatolian Ophiolite by forming some contact metamorphic hornfelses derived particularly from the Çökelik volcanics. The phaneritic-porphyritic texture is a recognizing feature in the rocks of Halaçli monzogranite due particularly to existence of common K-feldspar megacrysts. The major rock forming minerals are composed of quartz+K-feldspar + plagioclase (An 32-44 )+hornblende + augite +biotite association. The Egrialan syenite, part of post-collisional, within-plate, A-type alkaline magmatism, is seen to intrude both of the Central Anatolian Ophiolite and Halaçli monzogranite. The rocks of this syenitic body can be subdivided into medium to coarse-grained and medium-grained rocks on the basis of texture. The major rock forming minerals consist of orthoclase+plagioclase(An 32-40 ) ± nepheline + riebekite / arfvedsonite+aegirine+biotite±melanite garnet; as for the accessory constituents they are composed of sphene+apatite+xenotime+monazite+allanite+zircon+fluorite minerals. The Egrialan syenite includes some fluorite mineralizations within the syenitic body itself, and also at the contact with gabbros., Orta Anadolu, çarpışma zonunu karakterize eden jeolojik özelliklerin bazılarının korunarak birlikte gözlenebildiği bir bölgedir. Orta Anadolu’daki bu çarpışma zonu, Maestrihtiyen’de Neo-tetis’in kuzey kolunun Avrasya plakası (Pontik basement) altına, kuzeye dalması ile oluşan Ankara-Erzincan sütur zonu boyunca Anatolid-Pontid çarpışmasının Anatolid pasif kenarında oluşmuş bazı jeolojik olaylar ile karakterize edilmektedir. Bu jeolojik olaylar şunlardır: Terslenmiş metamorfizma, ana sütur zonundan türemiş ofiyolit dilimleri, çarpışmayla eşzamanlı ve S/CST tipi magmatizma, çarpışma sonrası, yüksek K’lu kalkalkalin, hibrid ve I/HLO tipi magmatizma, çarpışma sonrası, levha içi, A-tipi alkalin magmatizma ve çarpışma sonrası Orta Anadolu basenleridir. Bu jeolojik oluşumlardan, Ankara-Erzincan sütur zonundan türemiş ofiyolitik dilimler ile çarpışma sonrası yüksek K’lu kalkalkalin, hibrid I/HLO tipi magmatizma ve çarpışma sonrası levha içi A-tipi alkalin magmatizma Orta Anadolu’da Çiçekdağ bölgesinde zamankonum bakımından iyi bir beraberlik sunarlar. Orta Anadolu ofiyoliti olarak isimlendirilen ofiyolitik dilim, çalışma alanında Çökelik volkaniti ve Akçakent gabrosu olarak, haritalanabilir iki birimden oluşmaktadır. Akçakent gabrosu, bazı lokasyonlarda Çökelik volkaniti içerisinde gabroyik intrüzyonlar şeklinde gözlenmektedir. Bununla beraber, bu iki birim arasında, Akçakent gabrosunun Çökelik volkaniti üzerine doğudan-batıya doğru bindirdiği faylı bir sınır tanımlanmaktadır. Akçakent gabrosu kayaçları ofitik dokulu olup, uralit gabro olarak isimlendirilebilecek bir mineralojik bileşime sahiptir. Bazı major ve iz element jeokimyası verilerine göre, bileşim olarak tüketilmiş mantodan türeyen düşük K’lu toleyitik bir karekter sergilemektedir. Halaçlı monzograniti, çarpışma sonrası, yüksek K’lu kalkalkalin, hibrid I/HLO- tipi magmatizmadan oluşan bir özelliğe sahip olup, kısmen Çökelik volkanitinden türemiş bazı kontakt metamorfik hornfelslerin varlığıyla da belirlenen, Orta Anadolu Ofiyolitleri içerisine sokulum yapmıştır. Halaçlı monzograniti kayaçlarında K-feldispat megakristallerinin varlığıyla faneritik-porfiritik bir doku tanımlanmıştır. Ana kayaç yapıcı mineralleri, kuvars + K-feldipat + plajiyoklaz (An32–44) + hornblend + öjit + biyotitten oluşur. Çarpışma sonrası levha içi A-tipi magmatizmanın bir üyesi olan Eğrialan siyeniti, Orta Anadolu ofiyolitleri ve Halaçlı monzograniti içerisine sokulum yapmış olarak görülmektedir. Bu siyenitik kütlenin kayaçları, dokusal özellikleri göz önüne alınarak orta-iri taneli ve orta taneli kayaçlar olarak alt sınıflara ayrılmıştır. Ana kayaç yapıcı mineralleri ortoklaz + plajiyoklaz(An32–40) ± nefelin + ribekit/arfvedsonit + egirin + biyotit ± melanit granattan oluşmaktadır. Aksesuvar mineral olarak titanit + apatit + xenotim + monazit + allanit + zirkon + florit mineralleri bulunur. Eğrialan siyeniti, siyenitik kütleler içerisinde ve gabrolar ile kontakt oluşturan kesimlerde florit mineralizasyonları içerirler.