Minerales de titanio y la minería comercial del titanio
El titanio es el noveno elemento más común del planeta. Se encuentra tanto en minerales de óxido como de silicato. La corteza terrestre está compuesta en un 90% por silicatos y el titanio está presente en
concentraciones de entre el 0 y el 1%. En concentraciones tan bajas no es económico extraerlo. Los óxidos de titanio, por su parte, tienen concentraciones entre el 15 y el >95%. Los que tienen más del 25% son las mejores fuentes de producción. De los óxidos de titanio, el rutilo (Ti02) y la ilmenita (FeTiO3) tienen las mayores concentraciones y son los principales óxidos de titanio comerciales del mundo.
El titanio puede extraerse de rocas cristalinas intrusivas, rocas meteorizadas y sedimentos no consolidados. La mitad del titanio que se extrae procede de sedimentos no consolidados conocidos como depósitos aluviales costeros. Los placeres son depósitos aluviales formados por los ríos al llegar al mar. Los sedimentos en suspensión tienen diferentes densidades conocidas como gravedades específicas. Un río depositará diferentes sedimentos a medida que su velocidad fluctúe, formando capas separadas de sedimentos. Los minerales del titanio, la ilmenita y el rutilo, se encuentran en placeres de todo el mundo.
¿Cómo se forman el rutilo y la ilmenita?
El rutilo ha sido tradicionalmente el principal insumo en la fabricación del metal titanio. Su nombre proviene del latín rutilus que significa rojo. Su color rojo intenso se debe a las impurezas de hierro en su entramado. El rutilo se forma a altas presiones y temperaturas como mineral accesorio en rocas metamórficas como la eclogita. No es económico extraer el rutilo de las rocas primarias, por lo que se recupera de depósitos meteorizados en arenas minerales.
Sierra Leona es el mayor exportador mundial de rutilo y cuenta con uno de los mayores yacimientos naturales del mundo. Entre los yacimientos importantes se encuentran Gbangbama, Rotifunk, Sembehun y Kambia. Los minerales de titanio son el segundo producto de exportación de Sierra Leona, después de los diamantes, y desempeñan un papel importante en la recuperación del país tras la guerra civil.
El mineral ilmenita es mucho más abundante que el rutilo. Se forma en cámaras de magma en rocas intrusivas como la nortita, la anotosita y el gabro. La ilmenita se solidifica a una temperatura mucho más baja que otros minerales. Esto hace que se hunda en el fondo de la cámara al enfriarse. Este proceso, conocido como «segregación magmática», dura cientos de años y hace que se formen distintas capas de minerales. A diferencia del rutilo, que es un mineral accesorio, estas capas de ilmenita se consideran depósitos primarios.
La ilmenita puede extraerse tanto de depósitos intrusivos en capas como de depósitos de minerales pesados. A menudo se encuentra junto al rutilo en los yacimientos de minerales pesados. La ilmenita se utiliza para fabricar dióxido de titanio
pigmento o se puede procesar como materia prima para la fabricación de titanio. Esto se ha vuelto más común a medida que los depósitos viables de rutilo son cada vez más escasos. Sudáfrica y Australia se encuentran entre los mayores productores mundiales de ilmenita, extrayendo cada uno más de un millón de toneladas métricas al año.
La extracción de titanio de rocas intrusivas se limita a la ilmenita y a su derivado meteorizado, el leucoxeno. La mayor mina de ilmenita a cielo abierto es la de Tellnes, en el municipio noruego de Sokndal.
Extracción de yacimientos de titanio
La extracción de yacimientos de titanio se realiza mediante dragado húmedo o en seco. La altura del nivel freático donde se encuentra el yacimiento dicta el método que se requiere.
Extracción de titanio con dragado húmedo
En la extracción con dragado húmedo, se crea un estanque artificial excavando por debajo del nivel freático. Algunas operaciones llenan los estanques de extracción con bombas de agua. Se utiliza una rueda de cangilones de succión unida a una draga flotante para extraer los sedimentos minerales pesados del suelo. A continuación, el sedimento se concentra haciéndolo pasar por un conjunto de cribas cilíndricas inclinadas en forma de trómel, a medida que éstas giran, el material que es demasiado pequeño para ser procesado cae a través de las cribas.
Las partículas que llegan hasta aquí son clasificadas por un concentrador en espiral, un vertedero que clasifica las partículas suspendidas en el agua en función de su tamaño y densidad. Las partículas son arrastradas por el vertedero con agua. Las partículas de alta densidad permanecen más cerca del interior de la sección transversal del vertedero en espiral, mientras que las de menor densidad se encuentran en el borde exterior. Los sedimentos clasificados se recogen en contenedores separados, los minerales de alta densidad se separan de los silicatos de menor densidad, que constituyen el 98 del sedimento excavado.
Extracción en seco de ilmenita y rutilo
La extracción en seco se lleva a cabo con maquinaria convencional de movimiento de tierras, como excavadoras, rascadoras, cargadoras y excavadoras. Al igual que el dragado en húmedo, los sedimentos procedentes de la minería en seco también deben concentrarse, lo cual es igual que el proceso anterior, pero se realiza sin agua en el concentrador en espiral.
Una vez concentrados los minerales, se pasan por la planta de preparación de la alimentación, donde se limpian con depuradores de atrición y se someten a una concentración adicional por gravedad antes de someterse a la flotación por espuma, que puede eliminar los sulfuros u otros sedimentos locales no deseados.
El último paso es el molino en seco, donde se utiliza una combinación de separación magnética y electrostática para mejorar la calidad del mineral. Los minerales de titanio ilmenita y rutilo son conductores por su contenido en hierro y pueden separarse fácilmente del circón y de los silicatos no deseados. Después de la molienda en seco, el mineral está listo para la exportación.
