Titanové rudy a komerční těžba titanu
Titan je devátým nejběžnějším prvkem na planetě. Vyskytuje se v oxidových i silikátových minerálech. Zemská kůra je z 90 % tvořena silikáty, v nichž je titan přítomen v
koncentraci 0 až 1 %. V takto nízkých koncentracích není jeho těžba ekonomicky výhodná. Oxidy titanu mají mezitím koncentrace mezi 15 a >95 %. Ty s obsahem nad 25 % jsou nejlepšími zdroji pro výrobu. Z oxidů titanu mají nejvyšší koncentrace rutil (Ti02) a ilmenit (FeTiO3), které jsou hlavními komerčními oxidy titanu na světě.
Titan lze těžit z intruzivních krystalických hornin, zvětralých hornin a nekonsolidovaných sedimentů. Polovina veškerého vytěženého titanu pochází z nekonsolidovaných sedimentů známých jako pobřežní ložiska. Placery jsou aluviální usazeniny, které vytvářejí řeky při vstupu do moře. Suspendované sedimenty mají různou hustotu známou jako měrná hmotnost. Řeka ukládá různé sedimenty podle toho, jak kolísá její rychlost, a vytváří tak oddělené vrstvy sedimentů. Rudy titanu, ilmenit a rutil, se nacházejí v náplavech po celém světě.
Jak se tvoří rutil a ilmenit?
Rutil je tradičně hlavní vstupní surovinou při výrobě kovového titanu. Jeho název pochází z latinského rutilus, což znamená červený. Jeho sytě červená barva je způsobena příměsí železa v jeho mřížce. Rutil vzniká za vysokých tlaků a teplot jako akcesorický minerál v metamorfovaných horninách, jako je eklogit. Těžba rutilu z primárních hornin není ekonomicky výhodná, proto se získává ze zvětralých ložisek v minerálních píscích.
Sierra Leone je největším světovým vývozcem rutilu, který patří mezi největší přírodní ložiska rutilu na světě. K významným nalezištím patří Gbangbama, Rotifunk, Sembehun a Kambia. Titanové rudy jsou po diamantech druhým největším vývozním artiklem Sierry Leone a hrají důležitou roli při obnově země po občanské válce.
Ruda ilmenit je mnohem hojnější než rutil. Vzniká v magmatických komorách v intruzivních horninách, jako je nortit, anothosit a gabro. Ilmenit tuhne při mnohem nižší teplotě než ostatní minerály. To způsobuje, že při ochlazování klesá na dno komory. Tento proces známý jako „magmatická segregace“ trvá stovky let a způsobuje vznik odlišných vrstev minerálů. Na rozdíl od rutilu, který je akcesorickým minerálem, se tyto vrstvy ilmenitu považují za primární ložiska.
Ilmenit lze těžit jak z vrstevnatých intruzivních ložisek, tak z ložisek těžkých minerálů. Často se vyskytuje spolu s rutilem v ložiscích těžkých minerálů. Ilmenit se používá k výrobě oxidu titaničitého
pigmentu nebo může být zpracován na surovinu, kterou lze použít při výrobě titanu. To je stále běžnější, protože životaschopných ložisek rutilu je stále méně. Jihoafrická republika a Austrálie patří mezi největší světové producenty ilmenitu, každý z nich těží více než milion tun ročně.
Těžba titanu z intruzivních hornin se omezuje na ilmenit a jeho zvětralý derivát leukoxen. Největším povrchovým dolem na ilmenit je Tellnes v norské obci Sokndal.
Těžba titanových ložisek
Těžba titanových ložisek probíhá buď mokrou dražbou, nebo suchou cestou. Výška hladiny podzemní vody v místě naleziště určuje, která metoda je nutná.
Mokrá bagrová těžba titanu
Při mokré bagrové těžbě se kopáním pod hladinou podzemní vody vytvoří umělé jezírko. Některé provozy plní těžební jezírka vodními čerpadly. K odstraňování těžkých minerálních usazenin ze země se používá sací lžícové kolo připojené k plovoucímu bagru. Sediment se pak soustřeďuje tak, že prochází soustavou šikmých válcových trommelových sít, která se otáčejí a materiál, který je příliš malý pro zpracování, propadá skrz síta.
Částice, které se dostanou tak daleko, se pak třídí pomocí spirálového koncentrátoru, žlab třídí částice zavěšené ve vodě na základě jejich velikosti a hustoty. Do žlabu jsou spláchnuty vodou. Částice s vysokou hustotou zůstávají nejblíže vnitřnímu průřezu spirálového žlabu, částice s nižší hustotou jsou na vnějším okraji. Vytříděné sedimenty se pak shromažďují v oddělených nádobách, přičemž rudy s vysokou hustotou se oddělí od křemičitanů s mnohem nižší hustotou, které tvoří 98 vytěžených sedimentů.
Těžba ilmenitu a rutilu za sucha
Těžba za sucha se mezitím provádí pomocí běžných zemních strojů včetně bagrů, škrabáků, nakladačů a buldozerů. Stejně jako při mokré těžbě je třeba sedimenty ze suché těžby také zahušťovat, což je stejný proces jako výše uvedený, ale provádí se bez vody ve spirálovém koncentrátoru.
Po zkoncentrování minerálů procházejí úpravnou suroviny, kde se čistí pomocí odlučovačů a podrobují se dalšímu gravitačnímu zkoncentrování, než projdou pěnovou flotací, která může odstranit sulfidy nebo jiné lokální nežádoucí sedimenty.
Posledním krokem je suchý mlýn, kde se ke zlepšení kvality rudy používá kombinace magnetické a elektrostatické separace. Titanové rudy ilmenit a rutil jsou díky obsahu železa vodivé a lze je snadno oddělit od zirkonu a nežádoucích silikátů. Po suchém mlýnu je ruda připravena k vývozu.
