Ильменит - Ilmenite

Ильменит
Ильменит-155036.jpg
Ильменит из Миасса, Ильменские горы, Челябинская область, Южный Урал, Уральский регион, Россия. 4,5 х 4,3 х 1,5 см
Общее
КатегорияОксид минеральный
Формула
(повторяющийся блок)		оксид железа титана, FeTiO
3
Классификация Струнца4.CB.05
Классификация Дана04.03.05.01
Кристаллическая системаТригональный
Кристалл классРомбоэдрический (3)
Символ HM: (3)
Космическая группар3
Ячейкаа = 5,08854 (7)
c = 14,0924 (3) [Å]: Z = 6
Идентификация
цветЖелезно-черный; серый с коричневатым оттенком в отраженном свете
Хрустальная привычкаГранулярные до массивных и пластинчатых распадов в гематите или магнетите
Twinning{0001} простой, {1011} пластинчатый
Расщеплениеотсутствует; прощание на {0001} и {1011}
ПереломКонхоидальный до субконхоидального
УпорствоХрупкий
Шкала Мооса твердость5–6
БлескОт металлического до субметаллического
ПолосаЧерный
ПрозрачностьНепрозрачный
Удельный вес4.70–4.79
Оптические свойстваОдноосный (-)
ДвулучепреломлениеСильный; O = розовато-коричневый, E = темно-коричневый (двулучепреломление)
Другие характеристикислабомагнитный
использованная литература[1][2][3]
Кристаллическая структура ильменита

Ильменит, также известен как манакканит, это титан-железо оксидный минерал с идеализированной формулой FeTiO
3. Это слабомагнитное твердое вещество черного или стально-серого цвета. С коммерческой точки зрения ильменит является наиболее важной рудой титан.[4] Ильменит - основной источник оксид титана, который используется в красках, типографских красках,[5] ткани, пластик, бумага, солнцезащитный крем, продукты питания и косметика.[6]

Структура и свойства

Ильменит кристаллизуется в тригональный система. Ильменит Кристальная структура состоит из упорядоченной производной от корунд структура; в корунде все катионы идентичны, а в ильмените Fe2+ и Ti4+ ионы занимают чередующиеся слои, перпендикулярные тригональной оси c. Содержащий высокое вращение центры железа, ильменит парамагнитен.

Ильменит обычно распознается в измененных магматических породах по присутствию белого продукта изменения, псевдо-минерал лейкоксен. Часто ильмениты окаймлены лейкоксеном, что позволяет отличить ильменит от магнетит и другие оксиды железа и титана. Пример, показанный на изображении справа, типичен для ильменита с лейкоксеновой каймой.

В отраженном свете его можно отличить от магнетита по более выраженному отражению. плеохроизм и коричнево-розового оттенка.

Образцы ильменита слабо реагируют на ручной магнит.

Открытие

В 1791 году Уильям Грегор обнаружил ильменит в ручье, протекающем через долину к югу от деревни Манаккан (Корнуолл ), и впервые идентифицировал титан как одну из составляющих ильменита.[7]

Минеральная химия

Ильменит из Фроланда, Ауст-Агдер, Норвегия; 4,1 х 4,1 х 3,8 см
Ильменит и гематит при обычном освещении
Ильменит и гематит в поляризованном свете

Ильменит чаще всего содержит заметные количества магния и марганца, а полную химическую формулу можно выразить как (Fe, Mg, Mn, Ti) O3. Ильменит образует твердый раствор с гейкиелит (MgTiO
3) и пирофанит (MnTiO
3), которые являются магнезиальными и марганцевыми конечными членами Твердый раствор серии.

Хотя есть свидетельства полного спектра химического состава минералов в (Fe, Mg, Mn, Ti) O3 система, встречающаяся в природе на Земле, подавляющая часть ильменитов ограничена почти идеальной FeTiO
3 состав с незначительными мольными процентами Mn и Mg. Ключевым исключением являются ильмениты кимберлиты где минерал обычно содержит большое количество молекул гейкилита, а в некоторых сильно дифференцированных фельзический Породы ильменитов могут содержать значительное количество молекул пирофанита.

При более высоких температурах было продемонстрировано наличие полного твердого раствора между ильменитом и гематит. Существует разрыв в смешиваемости при более низких температурах, в результате чего эти два минерала сосуществуют в породах, но не в твердом растворе. Это сосуществование может привести к образованию ламелей распада в охлажденных ильменитах с большим количеством железа в системе, чем может быть однородно размещено в кристаллической решетке.

Изменено ильменит образует минерал лейкоксен, важный источник титана в месторождениях тяжелых минеральных песков и руд. Лейкоксен - типичный компонент измененных габбро и диорит и обычно указывает на ильменит в неизмененной породе.

Парагенезис

Ильменитовый карьер Теллнес, Сокндаль, Норвегия

Ильменит - распространенный акцессорный минерал, встречающийся в метаморфический и Магматические породы. Он находится в больших концентрациях в многоуровневые вторжения где он образует часть накапливать слой в силикатной стратиграфии интрузии. Ильменит обычно встречается в пироксенитовый часть таких интрузий (уровень «пироксен»).

Магнезианский ильменит указывает на кимберлитовый парагенезис и входит в ассоциацию минералов MARID (слюда -амфибол -рутил -ильменит-диопсид ) сборка мерцание ксенолиты. Марганцевый ильменит находится в гранитный скалы, а также в карбонатит вторжений, где он также может содержать аномальные ниобий.

Много мафический Магматические породы содержат зерна сросшихся магнетит и ильменит, образованный окисление из ульвошпинель. Ильменит также встречается в виде дискретных зерен, обычно с некоторыми гематит в Твердый раствор, и полный твердый раствор существует между двумя минералами при температуре выше 950 ° C.

Титан впервые идентифицировал Уильям Грегор в 1791 г. в ильмените из Манаккан долина в Корнуолл, юго-запад Англии.

Ильменит назван в честь места его открытия в Ильменские горы, около Миасс, Россия.

Обработка и потребление

Большая часть ильменита добывается на оксид титана производство.[8] В 2011 году около 47% диоксида титана, производимого в мире, было произведено из этого материала.[9] Ильменит и / или диоксид титана используются в производстве титан металл.[10][11]

Диоксид титана чаще всего используется в качестве белого пигмента и является основным потребителем TiO.2 пигменты - это краски и покрытия для поверхностей, пластмассы, бумага и картон. Потребление TiO на душу населения2 в Китае составляет около 1,1 килограмма в год по сравнению с 2,7 килограммами в Западной Европе и США.[12]

Различные марки сырья ильменита.[13]
СырьеTiO
2 Содержание		Обработать
(%)
Руда<55Сульфат
Руда>55Хлористый
Руда<50Плавка (шлак)
Синтетический рутил88-95Хлористый
Хлоридный шлак85-95Хлористый
Сульфатный шлак80Сульфат

Ильменит может быть превращен в марку пигмента. оксид титана с помощью сульфатного процесса или хлоридный процесс.

Ильменит также может быть улучшен и очищен до рутил с использованием Процесс Бехера.

Ильменитовые руды также могут быть переведены в жидкие утюг и шлак с высоким содержанием титана, полученный в процессе плавки.[14]

Ильменитовая руда используется сталеварами в качестве флюса для облицовки огнеупоров пода доменных печей.[15]

Ильменитовый песок также используется в качестве пескоструйного средства при очистке штампов для литья под давлением.

Ильменит может быть использован для производства ферротитан через алюминотермический уменьшение.[16]

Производство сырья

Приблизительно содержится TiO
2.
производство[13][17]
(Метрические тонн в год x 1000,
ильменит и рутил)
Год20112012-13
СтранаUSGSПрогнозируемый
Австралия1,300247
Южная Африка1,161190
Мозамбик516250
Канада700
Индия574
Китай500
Вьетнам490
Украина357
Сенегал-330
Норвегия300
Соединенные Штаты300
Мадагаскар288
Кения-246
Шри-Ланка62
Сьерра-Леоне60
Бразилия48
Другие страны37
Общий мир~6,700~1,250

В 2011 году Австралия была крупнейшим производителем ильменитовой руды в мире с объемом производства около 1,3 миллиона тонн, за ней следуют Южная Африка, Канада, Мозамбик, Индия, Китай, Вьетнам, Украина, Норвегия, Мадагаскар и США.

Хотя большая часть ильменита извлекается из тяжелые минеральные пески рудные месторождения, ильменит также может быть извлечен из многоуровневый навязчивый источники или источники «твердой породы» титановой руды.

Четыре крупнейших производителя ильменита и рутила в 2010 г. Группа Рио Тинто, Ресурсы Iluka, Exxaro и Kenmare Resources, на долю которых в совокупности приходится более 60% мировых поставок.[18]

Два крупнейших в мире открытый бросок ильменитовые рудники:

  • В Теллнес мой находится в Сокндаль, Норвегия, и управляется Titania AS (принадлежит Kronos Worldwide Inc.) с мощностью 0,55 млн тонн в год и 57 млн ​​тонн TiO
    2     резервы.
  • Рудник Lac Tio группы компаний Rio Tinto расположен недалеко от Гавр Сен-Пьер, Квебек в Канада мощностью 3 млн т в год и запасами 52 млн т.[19]

Основные операции по добыче ильменита на основе минеральных песков включают:

  • Richards Bay Minerals в Южная Африка, контрольный пакет акций принадлежит группе компаний Rio Tinto.
  • Kenmare Resources 'Мома шахта в Мозамбик.
  • Добыча полезных ископаемых Iluka Resources в Австралии, включая бассейн Мюррей, Энеабба и Капель.
  • The Kerala Minerals & Metals Ltd (KMML), Индийские редкие земли (ИРЭ), В.В. Минеральные рудники Индии.
  • Рудник Гранд-Кот, ООО TiZir Ltd. Сенегал[20]
  • QIT Madagascar Minerals рудник, контрольный пакет акций которого принадлежит Rio Tinto Group, который начал добычу в 2009 году и, как ожидается, будет производить 0,75 млн тонн ильменита в год с возможностью увеличения до 2 млн тонн в год на будущих этапах.

Основные привлекательные потенциальные месторождения ильменита включают:

  • Магнетит-ильменитовое месторождение Кархуджупукка в Колари на севере Финляндия с запасами около 5 млн т и рудой с содержанием титана около 6,2%.
  • Месторождение магнетит-железо-титан-ванадиевая руда Балла Балла в Пилбара из Западная Австралия, который содержит 456 миллионов тонн накапливать классификация рудного горизонта 45% Fe, 13.7% TiO
    2     и 0,64% V
    2    О
    5    , одно из богатейших магнетит-ильменитовых рудных тел Австралии[21]
  • Коберн, WIM 50, Дуглас, Пуанкари месторождения минеральных песков в Австралия.
  • Титано-магнетитовые месторождения Сороки (железо-титан-ванадий-хром) на востоке Квебек из Канада с примерно 1 миллиардом тонн, содержащим около 43% Fe, 12% TiO2, 0,4% V2O5 и 2,2% Cr2O3.
  • Месторождение Лонгнос на северо-востоке Миннесоты считается «крупнейшим и богатейшим месторождением ильменита в Северной Америке».[22]

Большая часть добычи ильменитовой руды в Канаде, Южной Африке и Норвегии предназначена для титаносодержащих шлак применение.[нужна цитата ]

Лунный ильменит

Ильменит найден в Лунные скалы,[23] и обычно сильно обогащен магнием, аналогично кимберлитовый ассоциация. В 2005 году[24] НАСА использовал Космический телескоп Хаббла для определения мест, потенциально богатых ильменитом. Этот минерал может иметь важное значение для возможного База Луны, поскольку ильменит может служить источником железа и титана для строительства сооружений и извлечения необходимого кислорода.

использованная литература

  1. ^ Веб-минеральные данные
  2. ^ Справочник по минералам
  3. ^ Ильменит на Mindat.org
  4. ^ Хайнц Сибум, Фолькер Гюнтер, Оскар Ройдл, Фати Хабаши, Ханс Уве Вольф, «Титан, титановые сплавы и соединения титана» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2005, Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.a27_095
  5. ^ «Сахтлебен РДИ-С» (PDF).
  6. ^ "Продукты". Mineral Commodities Ltd. Получено 2016-08-08.
  7. ^ Грегор, Уильям (1791) «Beobachtungen und Versuche über den Menakanit, einen in Cornwall gefundenen magnetischen Sand» (Наблюдения и эксперименты, касающиеся менакканита [то есть ильменита], магнитного песка, найденного в Корнуолле), Chemische Annalen …, 1, стр. 40–54, 103–119.
  8. ^ «Основы индустрии». Mineral Commodities Ltd. Получено 2016-08-08.
  9. ^ Исследование рынка диоксида титана, опубликованное Ceresana, февраль 2013 г.
  10. ^ Кролл, W (1940). «Производство пластичного титана». Труды Электрохимического общества. 78: 35–47. Дои:10.1149/1.3071290.
  11. ^ Секи, Ичиро (2017). «Восстановление диоксида титана до металлического титана нитридизацией и термическим разложением». Материалы Сделки. 58 (3): 361–366. Дои:10.2320 / matertrans.MK201601.
  12. ^ «Справочник по химической экономике диоксида титана».
  13. ^ а б Хейс 2011, п. 5.
  14. ^ Писториус, П. (Январь 2008 г.), «Плавка ильменита: основы» (PDF), Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии, 108
  15. ^ "Rio Tinto, Fer et Titane - Продукция". Группа Рио Тинто. Получено 19 августа 2012.
  16. ^ Гасик, Михаил (редактор) (2013). Справочник по ферросплавам: теория и технология. Лондон: Эльзевьер. п. 429. ISBN  978-0-08-097753-9.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (ссылка на сайт)
  17. ^ Обзор USGS 2012, стр. 174
  18. ^ Хейс 2011, п. 3.
  19. ^ «Шахта Лак Тио». InfoMine. Получено 16 августа 2012.
  20. ^ «ТиЗир Лимитед». Mineral Deposits Limited. Архивировано из оригинал на 2012-08-18. Получено 16 августа 2012.
  21. ^ «Ванадий - AIMR 2011 - Атлас шахт Австралии».
  22. ^ Кракер, Дэн. «Титановый хребет? Прорыв может привести к новому виду добычи на северо-востоке Минна». Получено 2017-05-31.
  23. ^ Бхану, Синдья Н. (28 декабря 2015 г.). «На Луне обнаружен новый тип горных пород». Газета "Нью-Йорк Таймс. Получено 29 декабря 2015.
  24. ^ http://news.bbc.co.uk/1/hi/magazine/4177064.stm Как устроить базу на Луне. НАСА

Источники