El nombre de las tierras raras (o REE por sus siglas en inglés) fue adoptado por científicos en los años 40. La denominación de “raras” no se debe a la rareza de estos elementos, sino que, a la complejidad de los procesos metalúrgicos necesarios para concentrar estas especies de forma individual, esto debido a que la tecnología de aquella época no permitía la producción a gran escala de estos elementos. Por otro lado, la palabra ‘‘tierras’’ se utilizó como la denominación de los óxidos que contienen estos elementos.
De los 17 elementos químicos de la tabla periódica denominados como tierras raras, 15 de ellos pertenecen al grupo de los lantánidos, correspondientes al grupo de metales con número atómico desde el 57 al 71. Los otros dos elementos son el itrio y escandio que también pertenecen a los REE.
Los lantánidos con menor número atómico son por lo general más abundantes que los con mayor número atómico y debido a esto se subdividen en 2 grupos:
- Tierras Raras Livianas (Ligth Rare Earth Elements, LREE): lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), Neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), europio (Eu) y escandio (Sc).
- Tierras Raras Pesadas (Heavy Rare Earth Elements, HREE): gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), iterbio (Yb), lutecio (Lu) e itrio (Y).
Cabe destacar que el itrio, a pesar de tener un número atómico menor que las LREE, se considera como una HREE debido a sus similitudes en las propiedades fisicoquímicas y por la tendencia a presentarse junto a ellas en la naturaleza.
A pesar de lo que se cree, las tierras raras no son poco abundantes, por el contrario, se encuentran como minerales en forma de óxidos metálicos (Rare Earth Oxides, REO) y son más abundantes que el oro, la plata, el mercurio o el plomo, a excepción del prometio (Pm), que es el elemento más escaso del grupo el cual se genera artificialmente como subproducto de las reacciones de fisión de uranio en reactores nucleares. Además, estos compuestos iónicos complejos no existen en estado metálico, no forman minerales sulfurados y su ocurrencia se asocia a más de 200 minerales, pero sólo 70 son de valor económico.
Su ocurrencia se asocia a concentraciones altas en varios minerales, dentro de los que destacan entre los carbonatos son: bastnasita ((Ce,La,Y)CO3F), parisita (Ca(Nd,Ce,La)2(CO3)3F2), cebaita (Ba3Ce2(CO3)5F2), huanghoita (BaCe(CO3)2F); en fosfatos: monacita ((Ce,La, Nd, Th, Y)PO4), xenotima ((Y,Yb)PO4); en silicatos cerita ((Ce,La,Y)9Fe(SIO4)6(SIO3)(OH)3), gadolinita ((Ce,La,Nd,Y)2FeBe2Si2O10), y en óxidos: euxenita ((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6), loparita ((Na,Ce,Sr)(Ce,Th)(Ti,Nb)2O6).
Los REE también se encuentran como elementos traza en minerales comunes formadores de rocas como feldespatos, plagioclasas, biotita, epidota, zircón, granate, entre otros, donde se encuentran reemplazando a los iones mayores. También existe presencia de ellos en carbonatos, fluorcarbonatos, fosfatos, silicatos y óxidos.
Los REE presentan propiedades conductivas, magnéticas y ópticas específicas que los hacen únicos y les permite ser usados como facilitadores en procesos tecnológicos y como constituyentes de productos tecnológicos. Algunos ejemplos de sus usos son, en baterías para automóviles híbridos y eléctricos, teléfonos inteligentes (smartphones), televisores de pantalla plana, luces LED, cámaras digitales, discos duros para computadores, equipamiento militar, en la industria aeroespacial, entre otros. Los óxidos de tierras raras también son usados como catalizadores en procesos químicos asociados al refinamiento del petróleo y el tratamiento de aguas.
Los principales productores son China y Australia y poseen una participación del 94% de la producción mundial, mientras que las reservas se distribuyen en China que lidera el ranking, seguido por Brasil y Vietnam que igualan la participación de China.
Algunos de los principales yacimiento de tierras raras conocidos se asocian a rocas ígneas alcalinas, carbonatitas, óxidos de hierro – REE (óxidos de hierro – cobre – oro, IOCG y óxidos de magnetita – apatito, IOA), pegmatitas graníticas (enriquecidas en Nb, Y, F), depósitos residuales (suelos lateríticos ricos en hierro y aluminio, y bauxitas que son suelos arcillosos ricos en aluminio), arcillas iónicas, placeres o paleo placeres de minerales pesados y depósitos en vetas (de carbonatos y/o fosfatos de REE).
En el Sur de Chile en la localidad de Penco existe proyecto denominado BioLantánidos donde hay presencia de REE en suelos arcillosos (arcillas iónicas adsorbentes), donde está en desarrollo un proyecto de lantánidos. También existe la idea de poder extraer estos elementos desde los relaves donde se concentren minerales de Cu con concentraciones interesantes de tierras raras. Y la presencia de REE en depósitos de hierro – apatito (Kiruna) similares a Olympic Dam sugiere una concentración alta de estos elementos.
Figura 1. Concentraciones de elementos en la corteza terrestre a escala logarítmica según Wedepohl (1995). Extraído de COCHILCO.
Figura 2. Tierras raras. Extraído de www.fisicotronica.com
Figura 3. Tierras raras liviana (LREE) y tierras raras pesadas (HREE).
- Villela, D., Donoso, F., & Cantallopts, J. 2016. Situación actual del mercado de tierras raras y su potencial en Chile. COCHILCO. Ministerio de Minería.
- Ribba, L. 2020. Exploración de Tierras Raras o REE. Curso de Exploración Geología de Minas Avanzada. Universidad Nacional Andrés Bello.
- Cifuentes, C. 2019. SIMIN. COCHILCO. Ministerio de Minería. Gobierno de Chile.