Minerais de titane et exploitation commerciale du titane
Le titane est le 9e élément le plus courant sur la planète. On le trouve à la fois dans les minéraux oxydes et silicates. La croûte terrestre est composée à 90% de silicate avec du titane présent en
concentrations comprises entre 0 et 1%. Dans des concentrations aussi faibles, son extraction n’est pas économique. Les oxydes de titane ont quant à eux des concentrations comprises entre 15 et >95%. Ceux dont la concentration est supérieure à 25% sont les meilleures sources de production. Parmi les oxydes de titane, le rutile (Ti02) et l’ilménite (FeTiO3) présentent les plus fortes concentrations et sont les principaux oxydes de titane commerciaux dans le monde.
Le titane peut être extrait de roches cristallines intrusives, de roches altérées et de sédiments non consolidés. La moitié de tout le titane extrait provient de sédiments non consolidés connus sous le nom de dépôts alluvionnaires côtiers. Les placers sont des dépôts alluviaux formés par les rivières lorsqu’elles atteignent la mer. Les sédiments en suspension ont des densités différentes appelées densités spécifiques. Une rivière dépose différents sédiments en fonction des fluctuations de sa vitesse, formant ainsi des couches de sédiments distinctes. Les minerais de titane, l’ilménite et le rutile, se trouvent tous deux dans des placers dans le monde entier.
Comment se forment le rutile et l’ilménite ?
Le rutile est traditionnellement le principal intrant dans la fabrication du titane métal. Son nom vient du latin rutilus qui signifie rouge. Sa couleur rouge profond est due à la présence d’impuretés de fer dans son réseau. Le rutile se forme sous des pressions et des températures élevées en tant que minéral accessoire dans les roches métamorphiques comme l’éclogite. Il n’est pas économique d’extraire le rutile de la roche primaire, il est donc récupéré dans des dépôts altérés dans les sables minéraux.
La Sierra Leone est le premier exportateur mondial de rutile avec parmi les plus grands gisements naturels de rutile au monde. Les sites importants comprennent Gbangbama, Rotifunk, Sembehun et Kambia. Les minerais de titane constituent la deuxième exportation de la Sierra Leone après les diamants et jouent un rôle important dans le redressement du pays à la suite de sa guerre civile.
Le minerai ilménite est beaucoup plus abondant que le rutile. Il se forme dans les chambres magmatiques des roches intrusives comme la nortite, l’anothosite et le gabbro. L’ilménite se solidifie à une température beaucoup plus basse que les autres minéraux. Elle s’enfonce donc au fond de la chambre lorsqu’elle refroidit. Ce processus, appelé « ségrégation magmatique », prend des centaines d’années et entraîne la formation de couches distinctes de minéraux. Contrairement au rutile qui est un minéral accessoire, ces couches d’ilménite sont considérées comme des gisements primaires.
L’ilménite peut être exploitée à la fois dans des gisements intrusifs en couches et dans des gisements de minéraux lourds. On la trouve souvent aux côtés du rutile dans les gisements de minéraux lourds. L’ilménite est utilisée pour fabriquer du dioxyde de titane
pigment ou elle peut être transformée en matière première utilisable dans la fabrication du titane. Ce procédé est devenu plus courant à mesure que les gisements de rutile viables se font de plus en plus rares. L’Afrique du Sud et l’Australie sont parmi les plus grands producteurs mondiaux d’ilménite, chacun extrayant plus d’un million de tonnes métriques par an.
L’extraction du titane à partir de roches intrusives se limite à l’ilménite et à son dérivé altéré, le leucoxène. La plus grande mine d’ilménite à ciel ouvert est celle de Tellnes, dans la municipalité norvégienne de Sokndal.
L’exploitation des gisements de placers de titane
L’exploitation des gisements de placers se fait soit par dragage humide, soit à sec. La hauteur de la nappe phréatique où se trouve le gisement dicte la méthode à utiliser.
L’exploitation minière du titane par dragage humide
Dans l’exploitation minière par dragage humide, un bassin artificiel est créé en creusant sous la nappe phréatique. Certaines exploitations remplissent les bassins miniers avec des pompes à eau. Une roue à godets aspirante fixée à une drague flottante est utilisée pour retirer du sol les sédiments minéraux lourds. Les sédiments sont ensuite concentrés en les faisant passer à travers un ensemble de tamis trommel cylindriques inclinés, lorsque ceux-ci tournent, les matériaux trop petits pour être traités tombent à travers les tamis.
Les particules qui arrivent jusque-là sont ensuite triées par un concentrateur à spirale, une goulotte trie les particules en suspension dans l’eau en fonction de leur taille et de leur densité. Elles sont entraînées dans la goulotte avec de l’eau. Les particules de haute densité restent le plus près de l’intérieur de la section transversale de la goulotte, tandis que les particules de plus faible densité se trouvent sur le bord extérieur. Les sédiments triés sont ensuite recueillis dans des conteneurs séparés les minerais de haute densité séparés des silicates de densité beaucoup plus faible qui constituent 98 des sédiments excavés.
L’exploitation minière à sec de l’ilménite et du rutile
L’exploitation minière à sec est quant à elle réalisée avec des engins de terrassement classiques, notamment des pelles, des racleurs, des chargeurs et des bulldozers. Comme le dragage humide, les sédiments issus de l’exploitation minière à sec doivent également être concentrés ceci est identique au processus ci-dessus mais se fait sans eau dans le concentrateur à spirale.
Après avoir été concentrés, les minéraux passent par l’usine de préparation de l’alimentation où ils sont nettoyés avec des laveurs d’attrition et soumis à une concentration supplémentaire par gravité avant de subir une flottation par mousse qui peut éliminer les sulfures ou d’autres sédiments locaux indésirables.
La dernière étape est le broyeur à sec, où une combinaison de séparation magnétique et électrostatique est utilisée pour améliorer la qualité du minerai. Les minerais de titane, l’ilménite et le rutile, sont conducteurs en raison de leur teneur en fer et peuvent être facilement séparés du zircon et des silicates indésirables. Après le broyage à sec, le minerai est prêt à être exporté.
