У земній корі відомо 70 природних сполук (мінералів) титану. Все це з'єднання титану та інших хімічних елементів з киснем. З числа цих мінералів найціннішими в поширеними є три мінералу: ільменіт, лейкоксен і рутил.
Ільменіт - це з'єднання закису заліза (хімічний знак Fe) і двоокису титану, його хімічна формула FeTiO3. Вперше ільменіт був знайдений в Ільменських горах на Уралі, від яких він і отримав свою назву. Ільменіт зустрічається у вигляді невеликих плоских непрозорих кристалів і ущільнених зерен чорного кольору з блакитним відтінком і напівметалевим блиском. Твердість ільменіту 5. 6, ніж не залишає на ньому подряпин, питома вага 4,7.
Магнітні ільменіту висока, ніж він і відрізняє ся від інших чорних мінералів. за винятком магнетиту, який більш магнітів, ніж ільменіт. Якщо намагнітити голку, то зерна магнетиту будуть не тільки притягатися, а й збиратися в ланцюжки. Ільменіт такої голкою збиратися в ланцюжки не буде. Магнетит від ільменіту відрізняється також і формою зерен, він утворює рівносторонній восьмигранні кристали (октаедри).
При жаркому і вологому кліматі ільменіт окислюється, що міститься в ньому закис заліза (FeO) переходить в окис заліза (Fe2O3) і поступово водою виноситься з мінералу. При цьому забарвлення, магнітні і питома вага ільменіту змінюються. Втрачаючи залізо, він стає менш магнітним і більш легким. Колір його переходить від чорного через всі відтінки коричневого до жовтого.
На шорсткою поверхні порцеляни (на уламку тарілки та ін.) Неокислену ільменіт залишає чорну риску, у окислених його різниць колір риси коричневий до жовто-бурого, іноді з червонуватим відтінком. За кольором риси ільменіт відрізняється від іншого, схожого на нього мінералу заліза - гематиту, що володіє яскравим вишнево-червоним кольором риси.
Лейкоксен утворюється в результаті повного окислення ільменіту, коли з нього майже повністю видаляється залізо і він перетворюється в мікропористий агрегат двоокису титану, в якому міститься невелика змінна кількість вологи. Колір лейкоксена буро-жовтий до ватно-білого, питома вага 3,8. 3,0. Він немагнітний і непрозорий. Форма зерен лейкоксена зазвичай неправильна, іноді округла.
Лейкоксен утворюється не тільки при окисленні, вивітрюванні ільменіту, а й деяких інших мінералів титану, наприклад титаніту (CaSiTiOs). Якщо лейкоксен утворений по ільменіту, то в ньому залишається деяка кількість окису заліза, якщо ж він утворений по тітаніту, то в ньому залишається деяка кількість кремнезему (SiO2).
Рутил є найбільш поширеною природної різницею кристалічного двоокису титану; є ще дві її менш поширені в природі різниці - анатаз і Брук, що відрізняються кольором, формою кристалів і фізичними властивостями.
Анатаз має сірувато-блакитний колір, Брук - бурий; рутил володіє забарвленням від світло-оранжевого до темно-червоної, іноді чорної і характерним дуже яскравим так званим алмазним блиском. Колір мінералу обумовлений присутністю в ньому незначної кількості окису заліза. Назва мінералу походить від латинського слова «рутілус», що означає «червоний».
Кристалики рутилу мають призматичну столбчатую або игольчатую форму і нерідко утворюють колінчаті зрощення, здебільшого вони прозорі або напівпрозорі.
На гранях кристалів рутилу можна часто бачити поздовжнє штрихування. Твердість рутилу 6, він залишає подряпини на склі. Питома вага його 4,2 - 4,3, а у чорній різниці до 5,2. Рутил немагнітний, чим він відрізняється від інших схожих на нього помаранчевих і червоних мінералів, крім мінералу піропу, який також немагнітний. Темно-червоний піроп відрізняється від рутилу за формою кристалів, які у рутилу витягнуті, призматичні, а у піропу равносторонние восьмигранники (октаедри).
Мінералів титану в розсипах часто супроводжують мінерали циркон і монацит.
Титанової рудою називається така гірська порода, з якої шляхом її переробки на збагачувальних фабриках можна витягти значну кількість концентрату ільменіту (FeTiO3), або мінералів, що представляють двоокис титану, тобто лейкоксена, рутилу, анатазу і бурить, або ж шляхом доменної плавки отримати поряд з чавуном багатий титаном шлак. Такий шлак є сировиною для виробництва титанових білил і металевого титану. Щоб це виробництво було економічно вигідним, треба, щоб двоокис титану в цьому шлаку переважала над іншими його хімічними компонентами.
Руди титану підрозділяються за умовами їх залягання в земній корі на корінні і розсипні. Корінні руди титану залягають серед щільних порід і самі є щільними. Корінні руди можуть бути ільменітових або рутиловими. В ільменітових корінних рудах, крім ільменіту, зазвичай є магнетит, який містить цінний хімічний елемент ванадій (V), а іноді і мідь (в мінералі халькопірит) або мінерал фосфору - апатит, який використовується для виробництва добрив. При переробці таких руд на збагачувальних фабриках з них отримують концентрати ільменіту, ванадістого магнетиту і апатитів. Ванадістий магнетит використовується для виплавки спеціальних ванадістих чавунів, з яких в свою чергу витягають ванадій.
Збагачення таких руд на фабриках здійснюється шляхом подрібнення, при якому вивільняються кристалики наявних в ній корисних мінералів (ільменіту, магнетиту, апатиту). Потім за допомогою спеціальної апаратури (магнітних сепараторів, флотаційних машин та ін.) Вони витягуються.
Перша вимога, що пред'являється до ільменітовим корінним руд, полягає в тому, щоб ільменіт в них містився в кристаликах таких розмірів, які дають можливість вивільнити їх при дробленні, а потім і відокремити від інших мінералів. Сучасні способи збагачення дозволяють виділити кристалики мінералу розміром більше 0,05 мм.
Величина мінімального промислового вмісту в руді двоокису титану визначається в залежності від складності видобутку і збагачення руди, наявності в ній інших видобутих корисних мінералів і від інших факторів, які можуть впливати на собівартість концентрату ільменіту, підвищуючи її або знижуючи.
У рутилових корінних рудах рутил зазвичай є єдиним корисним мінералом, причому рутилові руди завжди вимагають збагачення для вилучення рутилу. Вимоги до цих руд, як і до ільменітовим, слагаютсяіз умови видобування рутилу при збагаченні і умови наявності в руді такої кількості рутилу, яке окупало б видобуток руди і її збагачення.
Розсипні руди титану є кварцовий пісок (кварц один з найбільш поширених мінералів з хімічною формулою SiO2), в якому є багато зерен ільменіту, лейкоксена або рутилу. Пісок залягає серед пухких порід.
Відомі розсипних руди титану, в яких корисним компонентом є тільки ільменіт, проте в більшості випадків в такій руді поряд з ільменітом є деяка кількість лейкоксена, рутилу, а також нетітанових корисних мінералів - найчастіше циркону і монацита. Таким чином, розсипних руди в більшості випадків є комплексними.
Мінеральні зерна в піску відособлені, і розсипних руди при збагаченні не потребують дробленні. До цих руд пред'являється тільки вимога наявності мінімального вмісту в них корисних мінералів, останнім вимірюється в кілограмах на кубічний метр піску (кг / м3).
Фотографії по темі
Подивитися всі фотографії Ільменіт