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鉱物バストネサイト（またはバストネサイト）は、3 つのフッ素炭酸塩鉱物のファミリーの 1 つで、式が (Ce, La)CO 3 Fのバストネサイト-( Ce )、式が (La, Ce)CO 3 F のバストネサイト-( La ) 、および式が (Y, Ce)CO 3 F のバストネサイト-( Y ) が含まれます。バストネサイトの中には、 F −の代わりに OH −を含むものがあり、ヒドロキシルバストネサイトという名前が付けられています。バストネサイトのほとんどはバストネサイト-(Ce ) であり、セリウムはこの種の鉱物の中で最も一般的な希土類元素です。バストネサイトとリン酸塩鉱物モナザイトは、セリウムおよびその他の希土類元素の 2 つの最大の供給源です。
バストネサイトは、1838年にスウェーデンの化学者ヴィルヘルム・ヒシンガーによって初めて記載されました。スウェーデンのヴェストマンランド地方、リッダーヒッタン近郊のバストネス鉱山にちなんで名付けられました。[ 3 ] バストネサイトは、パキスタンのザギ山脈でも非常に良質な標本として産出します。バストネサイトは、アルカリ花崗岩や閃長岩、およびそれに伴うペグマタイト中に産出します。また、カーボナタイトやそれに伴うフェナイトやその他の変成岩中にも産出します。[ 2 ] [ 5 ]
バストネサイトは、一般式にセリウム、ランタン、イットリウムを含みますが、公式には、この鉱物は主要な希土類元素に基づいて 3 つの鉱物に分類されます。[ 6 ]より正確な式が (Ce, La)CO 3 F であるバストネサイト-(Ce) があります。また、式が (La, Ce)CO 3 F であるバストネサイト-(La) もあります。最後に、式が (Y, Ce)CO 3 F であるバストネサイト-(Y) があります。物理的性質に関しては、この 3 つの違いはほとんどなく、ほとんどのバストネサイトはバストネサイト-(Ce) です。ほとんどの天然バストネサイトでは、通常、セリウムが他の元素よりも優勢です。バストネサイトとリン酸塩鉱物のモナザイトは、重要な工業用金属であるセリウムの 2 つの最大の供給源です。
バストネサイトは、鉱物系列パリサイトと密接な関係にある。[ 7 ]両者とも希土類フッ化炭酸塩であるが、パリサイトの式はCa(Ce, La, Nd) 2 (CO 3 ) 3 F 2であり、カルシウム（および少量のネオジム）を含み、構成イオンの比率が異なっている。パリサイトは、方解石（CaCO 3 ）の式単位がバストネサイトの2つの式単位に追加されたものと考えることができる。実際、両者は自然環境における CaCO 3の添加または喪失によって相互に変化することが示されている。
バストネサイトは、ヒドロキシルバストネサイト-(Ce) [(Ce,La)CO 3 (OH,F)]およびヒドロキシルバストネサイト-(Nd) という鉱物と一連の鉱物を形成します。 [ 8 ]これら3つは、フッ化物イオン(F − )が水酸化物イオン(OH − )で置換される可能性のある置換系列のメンバーです。
バストネサイトは、その模式産地であるスウェーデン、ヴェストマンランド、リッダーヒッタンにあるバストネス鉱山にちなんで名付けられました。[ 9 ]バストネス鉱山の鉱石は、イェンス・ヤコブ・ベルセリウス、ヴィルヘルム・ヒジンガー、カール・グスタフ・モサンダーなどのスウェーデンの科学者によるいくつかの新しい鉱物と化学元素の発見につながりました。これらの中には、1803年にヒジンガーによって記載された化学元素セリウムと、1839年に記載されたランタンがあります。バストネス鉱山の所有者でもあったヒジンガーは、 1838年に初めて記載した新しい鉱物の1つをバストネサイトと名付けることにしました。 [ 10 ]
希少な鉱物であり、高濃度で産出することはほとんどないものの、比較的よく見られる希土類炭酸塩鉱物の一つである。バストネサイトは、ハンガリー、ギリシャ、バルカン半島のカルストボーキサイト鉱床で発見されている。また、ノルウェーのフェン複合体、内モンゴルのバヤンオボ、マラウイのカンガンクンデ、トルコのキジルカオレン、米国カリフォルニア州のマウンテンパス希土類鉱山など、希少な炭酸塩火成貫入岩であるカーボナタイトでも発見されている。マウンテンパスでは、バストネサイトが主要な鉱石鉱物である。バストネサイトは、ノルウェーのランゲスンズフィヨルド地域、ロシアのコラ半島、ケベック州のモンサンティレール鉱山[ 11 ]、カナダのノースウェスト準州のトール湖鉱床などの珍しい花崗岩でも発見されている。熱水起源も報告されている。
水酸化バストネサイト（NdCO 3 OH）の形成は、希土類元素を含む非晶質前駆体の結晶化によっても起こり得る。温度の上昇に伴い、NdCO 3 OH結晶の形態は徐々に変化し、より複雑な球晶状または樹枝状の形態となる。これらの結晶形態の発達は、非晶質前駆体の分解中に水溶液中で過飽和に達するレベルによって制御されると考えられている[ 12 ] 。高温（例えば220 ℃）で急速加熱（例えば1時間未満）すると、非晶質前駆体は急速に分解し、急速な過飽和が球晶の成長を促進する。低温（例えば165 ℃）でゆっくり加熱（100分）すると、過飽和レベルは球晶の成長に必要なレベルよりもゆっくりと到達するため、より規則的な三角錐状の形状が形成される。
1949年、米国カリフォルニア州サンバーナーディーノ郡マウンテンパスで、巨大なカーボナタイトを母岩とするバストネサイト鉱床が発見されました。この発見により、地質学者たちは、希土類元素を含むカーボナタイトという、まったく新しい種類の希土類鉱床の存在に気づきました。その後、特にアフリカや中国で、他の例もすぐに認識されました。この鉱床の採掘は、モリコープ（モリブデン・コーポレーション・オブ・アメリカ）が買収した後の1960年代半ばに始まりました。鉱石のランタニド組成には、カラーテレビ業界で必要とされていた赤色蛍光体である酸化ユーロピウムが0.1%含まれており、これにより画像の明るさが最大化されました。ランタニドの組成は、セリウム約49%、ランタン約33%、ネオジム約12%、プラセオジム約5%で、サマリウムとガドリニウムも少量含まれており、市販のモナザイトと比較すると、ランタンが明らかに多く、ネオジムと重元素が少ないものでした。ユーロピウム含有量は、一般的なモナザイトの少なくとも2倍であった。
マウンテンパス・バストネサイトは、1960年代から1980年代にかけて世界の主要なランタニド供給源でした。その後、中国はますます重要な希土類供給国となりました。中国のバストネサイト鉱床には、四川省のいくつかの鉱床と、20世紀初頭に発見されたものの、ずっと後になるまで採掘されなかった内モンゴルのバヤンオボにある巨大な鉱床が含まれます。バヤンオボは現在（2008年）、世界のランタニドの大部分を供給しています。バヤンオボのバストネサイトはモナザイト（さらに中国最大の製鉄所の1つを支えるのに十分な量の磁鉄鉱）と共生しており、カーボナタイト・バストネサイトとは異なり、0.2%という豊富なユーロピウム含有量を除けば、モナザイトのランタニド組成に比較的近いものです。
マウンテンパスでは、バストネサイト鉱石を細かく粉砕し、浮選処理を行い、バストネサイトの大部分を付随する重晶石、方解石、ドロマイトから分離しました。販売可能な製品には、鉱石選鉱プロセスの主要な中間体、すなわち浮選濃縮物、酸洗浄浮選濃縮物、焼成酸洗浄バストネサイト、そして最後に、焼成バストネサイトを塩酸で浸出した後に残った不溶性残渣であるセリウム濃縮物が含まれます。酸処理の結果として溶解したランタニドは、溶媒抽出処理を行い、ユーロピウムを回収し、鉱石の他の個々の成分を精製しました。さらに、セリウムの大部分と、サマリウムおよびより重いランタニドのほぼすべてが除去されたランタニド混合物も製品に含まれていました。バストネサイトの焼成により二酸化炭素が除去され、酸化フッ化物が残った。この酸化フッ化物中のセリウムは、より塩基性の低い四価の状態に酸化されている。しかし、焼成温度が高いため反応性の低い酸化物が生成され、四価セリウムを還元する可能性のある塩酸を使用したため、セリウムと三価ランタニドの分離が不完全になった。これに対し、中国では、バストネサイトの処理は、濃縮後、硫酸による加熱から始まる。
バストネサイト鉱石は、一般的に希土類金属の製造に使用されます。以下の手順とプロセスフロー図は、鉱石からの希土類金属の抽出プロセスを詳細に示しています。[ 13 ] [ 14 ]