I minerali di titanio e l’estrazione commerciale del titanio
Il titanio è il nono elemento più comune sul pianeta. Si trova sia in minerali di ossido che di silicato. La crosta terrestre è composta per il 90% da silicati e il titanio è presente in
concentrazioni tra lo 0 e l’1%. In concentrazioni così basse non è economico da estrarre. Gli ossidi di titanio hanno invece concentrazioni tra il 15 e il >95%. Quelli con più del 25% sono le migliori fonti per la produzione. Degli ossidi di titanio, il rutilo (Ti02) e l’ilmenite (FeTiO3) hanno le più alte concentrazioni e sono i principali ossidi di titanio commerciali del mondo.
Il titanio può essere estratto da rocce cristalline intrusive, rocce erose dal tempo e sedimenti non consolidati. La metà di tutto il titanio estratto proviene da sedimenti non consolidati conosciuti come depositi placer della costa. I placer sono depositi alluvionali formati dai fiumi quando raggiungono il mare. I sedimenti sospesi hanno densità diverse, note come gravosità specifiche. Un fiume depositerà diversi sedimenti al variare della sua velocità, formando strati separati di sedimenti. I minerali di titanio, l’ilmenite e il rutilo si trovano entrambi in placers in tutto il mondo.
Come si formano il rutilo e l’ilmenite?
Il rutilo è stato tradizionalmente l’input principale nella fabbricazione del metallo titanio. Il suo nome deriva dal latino rutilus che significa rosso. Il suo colore rosso intenso è causato da impurità di ferro nel suo reticolo. Il rutilo si forma sotto alte pressioni e temperature come minerale accessorio in rocce metamorfiche come l’eclogite. Non è economico estrarre il rutilo dalla roccia primaria, quindi viene recuperato da depositi esposti alle intemperie nelle sabbie minerali.
La Sierra Leone è il più grande esportatore mondiale di rutilo con uno dei più grandi depositi naturali di rutilo al mondo. I siti importanti includono Gbangbama, Rotifunk, Sembehun e Kambia. I minerali di titanio sono la seconda più grande esportazione della Sierra Leone dopo i diamanti e giocano un ruolo importante nella ripresa del paese dopo la sua guerra civile.
Il minerale ilmenite è molto più abbondante del rutilo. Si forma in camere magmatiche in rocce intrusive come la nortite, l’anotosite e il gabbro. L’ilmenite si solidifica ad una temperatura molto più bassa di altri minerali. Questo fa sì che affondi sul fondo della camera quando si raffredda. Questo processo conosciuto come “segregazione magmatica” richiede centinaia di anni e causa la formazione di strati distinti di minerali. A differenza del rutilo che è un minerale accessorio, questi strati di ilmenite sono considerati depositi primari.
L’ilmenite può essere estratta sia da depositi intrusivi stratificati che da depositi di minerali pesanti. Si trova spesso insieme al rutilo nei depositi di minerali pesanti. L’ilmenite è usata per fare il diossido di titanio
pigmento o può essere trasformata in materia prima che può essere usata nella fabbricazione del titanio. Questo è diventato più comune man mano che i depositi vitali di rutilo diventano sempre più scarsi. Il Sudafrica e l’Australia sono tra i più grandi produttori mondiali di ilmenite, ciascuno estraendo più di un milione di tonnellate metriche all’anno.
L’estrazione di titanio da rocce intrusive è limitata all’ilmenite e al suo derivato stagionato leucoxene. La più grande miniera di ilmenite a cielo aperto è Tellnes nel comune norvegese di Sokndal.
Estrazione di depositi di placer di titanio
L’estrazione di depositi di placer è fatta o come un’operazione di dragaggio umido o di estrazione a secco. L’altezza della falda acquifera dove si trova il deposito detta quale metodo è richiesto.
Allenamento con draga bagnata del titanio
Nell’estrazione con draga bagnata, viene creato uno stagno artificiale scavando sotto la falda acquifera. Alcune operazioni riempiono gli stagni minerari con pompe d’acqua. Una ruota a benna aspirante attaccata a una draga galleggiante viene usata per rimuovere i sedimenti minerali pesanti dal terreno. I sedimenti sono poi concentrati facendoli passare attraverso una serie di vagli cilindrici inclinati, che ruotando fanno cadere il materiale troppo piccolo per la lavorazione attraverso i vagli.
Le particelle che arrivano fin qui sono poi selezionate da un concentratore a spirale, uno scivolo che ordina le particelle sospese in acqua in base alla loro dimensione e densità. Vengono sciacquate lungo lo scivolo con acqua. Le particelle ad alta densità rimangono più vicine all’interno della sezione trasversale dello scivolo a spirale, mentre le particelle a bassa densità si trovano sul bordo esterno. I sedimenti selezionati sono poi raccolti in contenitori separati, i minerali ad alta densità separati dai silicati a densità molto più bassa che costituiscono il 98 dei sedimenti scavati.
Estrazione a secco di ilmenite e rutilo
L’estrazione a secco nel frattempo viene effettuata con impianti convenzionali di movimento terra che includono escavatori, ruspe, caricatori e bulldozer. Come il dragaggio a umido, i sedimenti provenienti dall’estrazione a secco devono essere concentrati, questo è lo stesso processo di cui sopra, ma viene fatto senza acqua nel concentratore a spirale.
Dopo che i minerali sono stati concentrati, vengono messi attraverso l’impianto di preparazione dell’alimentazione dove vengono puliti con scrubber di attrito e sottoposti a un’ulteriore concentrazione per gravità prima di essere sottoposti alla flottazione di schiuma che può rimuovere i solfuri o altri sedimenti locali indesiderati.
L’ultimo passo è il mulino a secco, dove una combinazione di separazione magnetica ed elettrostatica viene utilizzata per migliorare la qualità del minerale. I minerali di titanio ilmenite e rutilo sono conduttivi a causa del loro contenuto di ferro e possono essere facilmente separati dallo zircone e dai silicati indesiderati. Dopo il mulino a secco, il minerale è pronto per l’esportazione.
