Mineruri de titan și extracția comercială a titanului
Titaniul este al 9-lea cel mai răspândit element de pe planetă. Se găsește atât în mineralele de oxizi, cât și în cele de silicați. Scoarța terestră este formată în proporție de 90% din silicați, titanul fiind prezent în
concentrații cuprinse între 0 și 1%. În concentrații atât de mici, nu este economic să fie extras. Între timp, oxizii de titan au concentrații între 15 și >95%. Cei cu peste 25% sunt cele mai bune surse pentru producție. Dintre oxizii de titan, rutilul (Ti02) și ilmenitul (FeTiO3) au cele mai mari concentrații și sunt principalii oxizi de titan comercializați la nivel mondial.
Titaniul poate fi exploatat din roci cristaline intrusive, roci erodate și sedimente neconsolidate. Jumătate din tot titanul exploatat provine din sedimentele neconsolidate cunoscute sub numele de depozite placate pe litoral. Plăcile sunt depozite aluviale formate de râuri în momentul în care ajung în mare. Sedimentele suspendate au densități diferite, cunoscute sub numele de gravități specifice. Un râu va depune sedimente diferite pe măsură ce viteza sa fluctuează, formând straturi separate de sedimente. Minereurile de titan, ilmenitul și rutilul, se găsesc amândouă în zăcămintele din întreaga lume.
Cum se formează rutilul și ilmenitul?
Rutila a fost, în mod tradițional, principalul input în fabricarea titanului metalic. Numele său provine din latinescul rutilus care înseamnă roșu. Culoarea sa roșu intens este cauzată de impuritățile de fier din rețeaua sa. Rutila se formează la presiuni și temperaturi ridicate ca mineral accesoriu în roci metamorfice precum eclogitul. Exploatarea rutilului din rocile primare nu este economică, astfel că acesta este recuperat din depozite erodate în nisipuri minerale.
Sierra Leone este cel mai mare exportator de rutil din lume, având printre cele mai mari depozite naturale de rutil din lume. Printre siturile importante se numără Gbangbama, Rotifunk, Sembehun și Kambia. Minereurile de titan sunt al doilea cel mai mare export din Sierra Leone după diamante și joacă un rol important în redresarea țării în urma războiului civil.
Meritul ilmenit este mult mai abundent decât rutilul. Se formează în camerele magmatice din roci intrusive precum nortitul, anothositul și gabro. Ilmenitul se solidifică la o temperatură mult mai scăzută decât alte minerale. Acest lucru îl face să se scufunde pe fundul camerei pe măsură ce se răcește. Acest proces cunoscut sub numele de „segregare magmatică” durează sute de ani și determină formarea unor straturi distincte de minerale. Spre deosebire de rutil, care este un mineral accesoriu, aceste straturi de ilmenit sunt considerate depozite primare.
Ilmenitul poate fi exploatat atât din depozite intrusive stratificate, cât și din depozite de minerale grele. Se găsește adesea alături de rutil în depozitele de minerale grele. Ilmenitul este utilizat pentru a produce dioxid de titan
pigment sau poate fi transformat în materie primă care poate fi utilizată la fabricarea titanului. Acest lucru a devenit tot mai frecvent pe măsură ce depozitele viabile de rutil devin tot mai rare. Africa de Sud și Australia se numără printre cei mai mari producători de ilmenit din lume, fiecare dintre ele extrăgând peste un milion de tone metrice pe an.
Exploatarea titanului din roci intruzive se limitează la ilmenit și la derivatul său alterat, leucoxena. Cea mai mare mină de ilmenit exploatată în aer liber este Tellnes, în municipalitatea norvegiană Sokndal.
Exploatarea zăcămintelor de titan de tip placer
Exploatarea zăcămintelor de tip placer se face fie ca o operațiune de dragare umedă, fie ca o operațiune minieră uscată. Înălțimea pânzei freatice în care se găsește zăcământul dictează ce metodă este necesară.
Exploatarea prin dragare umedă a titanului
În cazul exploatării prin dragare umedă, se creează un iaz artificial prin săparea sub nivelul pânzei freatice. Unele exploatări umplu iazurile miniere cu ajutorul unor pompe de apă. O roată cu cupă de aspirație atașată la o dragă plutitoare este utilizată pentru a îndepărta sedimentele minerale grele din sol. Sedimentele sunt apoi concentrate prin trecerea lor printr-un set de site cilindrice înclinate de tip trommel, pe măsură ce acestea se rotesc, materialul prea mic pentru a fi prelucrat cade prin site.
Particulele care reușesc să ajungă până aici sunt apoi sortate de un concentrator în spirală, un jgheab sortează particulele suspendate în apă în funcție de mărimea și densitatea lor. Ele sunt aruncate în tobogan cu apă. Particulele cu densitate mare rămân cel mai aproape de interiorul secțiunii transversale a jgheabului spiralat, iar cele cu densitate mai mică se află pe marginea exterioară. Sedimentele sortate sunt apoi colectate în containere separate, minereurile cu densitate mare fiind separate de silicații cu densitate mult mai mică, care alcătuiesc 98 din sedimentele excavate.
Exploatarea la uscat a ilmenitului și rutilului
Exploatarea la uscat se realizează între timp cu instalații convenționale de terasament, inclusiv excavatoare, raclete, încărcătoare și buldozere. La fel ca și dragarea umedă, sedimentele provenite din exploatarea minieră uscată trebuie, de asemenea, să fie concentrate acesta este același proces ca cel de mai sus, dar se face fără apă în concentratorul spiralat.
După ce mineralele au fost concentrate, acestea sunt trecute prin instalația de pregătire a hranei, unde sunt curățate cu epuratoare de atrițiune și supuse unei concentrări gravitaționale suplimentare înainte de a fi supuse flotării prin spumă, care poate elimina sulfurile sau alte sedimente locale nedorite.
Ultima etapă este moara uscată, unde se folosește o combinație de separare magnetică și electrostatică pentru a îmbunătăți calitatea minereului. Minereurile de titan ilmenit și rutil sunt conductoare datorită conținutului lor de fier și pot fi separate cu ușurință de zirconiu și de silicații nedoriți. După trecerea prin moara uscată, minereul este gata pentru export.
.
