Rudy tytanu i komercyjne wydobycie tytanu
Tytan jest dziewiątym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na naszej planecie. Występuje zarówno w minerałach tlenkowych, jak i krzemianowych. Skorupa ziemska składa się w 90% z krzemianów, a tytan występuje w
stężeniach od 0 do 1%. W tak niskich stężeniach nie jest ekonomicznie opłacalne do wydobycia. Tlenki tytanu mają stężenie od 15 do >95%. Te z ponad 25% są najlepsze źródła do produkcji. Z tlenków tytanu rutylu (Ti02) i ilmenitu (FeTiO3) mają najwyższe stężenia i są podstawowe na świecie komercyjnych tlenków tytanu.
Tytan może być wydobywany z intruzji skał krystalicznych, zwietrzałych skał i nieskonsolidowanych osadów. Połowa wydobywanego tytanu pochodzi z nieskonsolidowanych osadów zwanych osadami przybrzeżnymi. Ławice to osady aluwialne tworzone przez rzeki, które docierają do morza. Osady zawieszone mają różną gęstość, zwaną ciężarem właściwym. Rzeka osadza różne osady, ponieważ jej prędkość zmienia się, tworząc oddzielne warstwy osadów. Rudy tytanu, ilmenit i rutyl, występują w złożach na całym świecie.
Jak powstają rutyl i ilmenit?
Rutyl jest tradycyjnie podstawowym składnikiem w produkcji metalu tytanu. Jego nazwa pochodzi od łacińskiego rutilus oznaczającego czerwony. Jego głęboki czerwony kolor jest spowodowany przez zanieczyszczenia żelazem w jego sieci. Rutyl powstaje pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze jako minerał pomocniczy w skałach metamorficznych, takich jak eklogit. Wydobycie rutylu z pierwotnej skały jest nieekonomiczne, więc jest on odzyskiwany ze zwietrzałych złóż w piaskach mineralnych.
Sierra Leone jest największym na świecie eksporterem rutylu z jednymi z największych na świecie naturalnych złóż rutylu. Ważne miejsca to Gbangbama, Rotifunk, Sembehun i Kambia. Rudy tytanu są drugim największym eksportem Sierra Leone po diamentach i odgrywają ważną rolę w odbudowie kraju w następstwie wojny domowej.
Ruda ilmenitu jest znacznie bardziej obfita niż rutylu. Powstaje w komorach magmowych w skałach intruzywnych, takich jak nortyt, anothosite i gabbro. Ilmenit krzepnie w znacznie niższej temperaturze niż inne minerały. Powoduje to jego opadanie na dno komory w miarę stygnięcia. Proces ten, znany jako „segregacja magmowa”, trwa setki lat i powoduje powstawanie wyraźnych warstw minerałów. W przeciwieństwie do rutylu, który jest minerałem akcesorycznym, te warstwy ilmenitu są uważane za złoża pierwotne.
Ilmenit może być wydobywany zarówno z warstwowych złóż intruzywnych, jak i złóż minerałów ciężkich. Jest on często spotykany obok rutylu w złożach minerałów ciężkich. Ilmenit jest używany do produkcji dwutlenku tytanu
pigment lub może być przetwarzany na surowiec, który może być stosowany w produkcji tytanu. Staje się to coraz bardziej powszechne, ponieważ opłacalne złoża rutylu stają się coraz rzadsze. Republika Południowej Afryki i Australia są jednymi z największych na świecie producentów ilmenitu, z których każdy wydobywa ponad milion ton metrycznych rocznie.
Wydobycie tytanu ze skał intruzywnych jest ograniczone do ilmenitu i jego zwietrzałej pochodnej leukocenu. Największą odkrywkową kopalnią ilmenitu jest Tellnes w norweskiej gminie Sokndal.
Wydobycie tytanu ze złóż osadowych
Wydobycie złóż osadowych odbywa się na mokro lub na sucho. Wysokość lustra wody w miejscu występowania złoża dyktuje, która metoda jest wymagana.
Mokre pogłębianie złóż tytanu
W mokrym pogłębianiu, sztuczny staw jest tworzony przez kopanie poniżej lustra wody. Niektóre zakłady wypełniają stawy wydobywcze za pomocą pomp wodnych. Do usuwania ciężkich osadów mineralnych z ziemi stosuje się ssące koło czerpakowe przymocowane do pływającej pogłębiarki. Osad jest następnie koncentrowany poprzez przepuszczanie go przez zestaw pochylonych cylindrycznych sit trommel, ponieważ obracają się one materiał, który jest zbyt mały do przetwarzania, wpada przez sita.
Cząstki, które sprawiają, że tak daleko, są następnie sortowane przez koncentrator spiralny, zsyp sortuje cząstki zawieszone w wodzie na podstawie ich wielkości i gęstości. Są one spłukiwane w dół rynny z wodą. Cząstki o dużej gęstości pozostają najbliżej wnętrza przekroju poprzecznego zsuwni spiralnej z cząstkami o mniejszej gęstości na zewnętrznej krawędzi. Posortowane osady są następnie zbierane w oddzielnych pojemnikach, w których rudy o dużej gęstości są oddzielane od krzemianów o znacznie mniejszej gęstości, które stanowią 98 wydobytych osadów.
Suche wydobycie ilmenitu i rutylu
Suche wydobycie jest prowadzone przy użyciu konwencjonalnych maszyn do robót ziemnych, w tym koparek, zgarniarek, ładowarek i buldożerów. Podobnie jak w przypadku pogłębiania na mokro, osady z wydobycia na sucho również muszą zostać zagęszczone. Proces ten jest taki sam jak wyżej, ale odbywa się bez wody w koncentratorze spiralnym.
Po skoncentrowaniu minerałów przechodzą one przez zakład przygotowania wsadu, gdzie są oczyszczane za pomocą płuczek ściernych i poddawane dodatkowej koncentracji grawitacyjnej przed poddaniem ich flotacji pianowej, która może usunąć siarczki lub inne lokalne niepożądane osady.
Ostatnim etapem jest suchy młyn, w którym stosuje się kombinację separacji magnetycznej i elektrostatycznej w celu poprawy jakości rudy. Rudy tytanu ilmenit i rutyl są przewodzące ze względu na zawartość żelaza i mogą być łatwo oddzielone od cyrkonu i niepożądanych krzemianów. Po suchym młynie, ruda jest gotowa do eksportu.
.
