Ilmenit - Ilmenite

Ilmenit
Ilmenit-155036.jpg
Ilmenit aus Miass, Ilmen Mts, Oblast Tscheljabinsk', Südural, Ural, Russland. 4,5 x 4,3 x 1,5 cm
Allgemein
Kategorie Oxidmineral
Formel
(Wiederholungseinheit)
Eisentitanoxid , FeTiO
3
Strunz-Klassifikation 4.CB.05
Dana-Klassifizierung 04.03.05.01
Kristallsystem Trigonal
Kristallklasse Rhomboedrisch ( 3 )
HM-Symbol : ( 3 )
Raumgruppe R 3
Einheitszelle a = 5,08854(7)
c = 14,0924(3) [Å]: Z = 6
Identifikation
Farbe Eisen-schwarz; grau mit bräunlicher Tönung im Auflicht
Kristallgewohnheit Granuläre bis massive und lamellare Lösungen in Hämatit oder Magnetit
Partnerschaften {0001} einfach, {10 1 1} lamellar
Dekollete abwesend; Abschied von {0001} und {10 1 1}
Fraktur Conchoidal bis subconchoidal
Beharrlichkeit Spröde
Härte der Mohs-Skala 5–6
Lüster Metallisch bis submetallisch
Strähne Schwarz
Durchsichtigkeit Undurchsichtig
Spezifisches Gewicht 4,70–4,79
Optische Eigenschaften Einachsig (–)
Doppelbrechung Stark; O = rosabraun, E = dunkelbraun (Doppelreflexion)
Andere Eigenschaften schwach magnetisch
Verweise
Kristallstruktur von Ilmenit

Ilmenit ist ein Titan- Eisenoxid-Mineral mit der idealisierten Formel FeTiO
3
. Es ist ein schwach magnetischer schwarzer oder stahlgrauer Festkörper. Aus kommerzieller Sicht ist Ilmenit das wichtigste Erz von Titan . Ilmenit ist die Hauptquelle für Titandioxid , das in Farben, Druckfarben, Stoffen, Kunststoffen, Papier, Sonnenschutzmitteln, Lebensmitteln und Kosmetika verwendet wird.

Aufbau und Eigenschaften

Ilmenit kristallisiert im trigonalen System. Die Ilmenit- Kristallstruktur besteht aus einem geordneten Derivat der Korundstruktur ; in Korund sind alle Kationen identisch, aber in Ilmenit besetzen Fe 2+ und Ti 4+ alternierende Schichten senkrecht zur trigonalen c-Achse. Ilmenit enthält eisenhaltige Zentren mit hohem Spin und ist paramagnetisch.

Ilmenit ist allgemein in veränderter Eruptivgesteine durch das Vorhandensein eines weißen Umwandlungsprodukt, das erkennt pseudo-mineral Leukoxen . Ilmenite sind oft mit Leucoxen umrandet, wodurch Ilmenit von Magnetit und anderen Eisen-Titan-Oxiden unterschieden werden kann. Das im Bild rechts gezeigte Beispiel ist typisch für Ilmenit mit Leukoxenrand.

In reflektiertem Licht kann es von Magnetit durch stärkere Reflexion zu unterscheiden pleochroism und braunrosa Färbung.

Proben von Ilmenit zeigen eine schwache Reaktion auf einen Handmagneten.

Entdeckung

1791 entdeckte William Gregor Ilmenit in einem Bach, der südlich des Dorfes Manaccan ( Cornwall ) durch das Tal fließt , und identifizierte erstmals Titan als einen der Bestandteile von Ilmenit.

Mineralchemie

Ilmenit aus Froland, Aust-Agder, Norwegen; 4,1 x 4,1 x 3,8 cm
Ilmenit und Hämatit unter normalem Licht
Ilmenit und Hämatit unter polarisiertem Licht

Ilmenit enthält meistens nennenswerte Mengen an Magnesium und Mangan und die vollständige chemische Formel kann als (Fe,Mg,Mn,Ti)O . ausgedrückt werden
3
. Ilmenit bildet mit Geikielit ( MgTiO
3
) und Pyrophanit ( MnTiO
3
), die magnesische und manganhaltige Endglieder der Mischkristallreihe sind .

Obwohl es Hinweise auf die gesamte Bandbreite der Mineralchemie im (Fe,Mg,Mn,Ti)O . gibt
3
auf der Erde natürlich vorkommendes System ist der Großteil der Ilmeniten auf die Nähe des idealen FeTiO . beschränkt
3
Zusammensetzung, mit geringen Molprozentsätzen von Mn und Mg. Eine wichtige Ausnahme bilden die Ilmenite von Kimberliten, bei denen das Mineral normalerweise große Mengen an Geikielit-Molekülen enthält, und in einigen hochdifferenzierten felsischen Gesteinen können Ilmenite erhebliche Mengen an Pyrophanit-Molekülen enthalten.

Bei höheren Temperaturen hat sich gezeigt, dass zwischen Ilmenit und Hämatit eine vollständige feste Lösung vorliegt . Bei niedrigeren Temperaturen besteht eine Mischungslücke , die zu einer Koexistenz dieser beiden Minerale in Gesteinen, aber keiner festen Lösung führt. Diese Koexistenz kann in gekühlten Ilmeniten zu Exsolutionslamellen führen, die mehr Eisen im System haben, als im Kristallgitter homogen untergebracht werden kann.

Altered Ilmenit bildet das Mineral Leucoxen , eine wichtige Titanquelle in schweren Mineralsand-Erzvorkommen. Leucoxen ist ein typischer Bestandteil von alteriertem Gabbro und Diorit und weist im Allgemeinen auf Ilmenit im unveränderten Gestein hin.

Paragenese

Ilmenit-Tagebau in Tellnes, Sokndal , Norwegen

Ilmenit ist ein häufig vorkommendes Begleitmineral, das in metamorphen und magmatischen Gesteinen vorkommt . Es kommt in großen Konzentrationen in geschichteten Intrusionen vor, wo es sich als Teil einer Kumulationsschicht innerhalb der Silikatstratigraphie der Intrusion bildet. Ilmenit kommt im Allgemeinen innerhalb des pyroxenitischen Anteils solcher Intrusionen vor (der „Pyroxen-in“-Ebene).

Magnesian Ilmenit ist indikativ für kimberlitischen Paragenese und bildet einen Teil der MARID Assoziation von Mineralien ( mica - Amphibol - Rutil -ilmenite- Diopsid ) assemblage von Glimmerit Xenolithe . Manganhaltiger Ilmenit kommt in Granitgesteinen und auch in Karbonatit- Intrusionen vor, wo er auch anomales Niob enthalten kann .

Viele mafische magmatische Gesteine enthalten Körner aus verwachsenem Magnetit und Ilmenit, die durch die Oxidation von Ulvospinel gebildet werden . Ilmenit kommt auch als diskrete Körner vor, typischerweise mit etwas Hämatit in fester Lösung , und zwischen den beiden Mineralien liegt bei Temperaturen über etwa 950 °C eine vollständige feste Lösung vor.

Titan wurde erstmals 1791 von William Gregor in Ilmenit aus dem Manaccan- Tal in Cornwall im Südwesten Englands identifiziert .

Ilmenit ist nach seinem Fundort im Ilmensky-Gebirge bei Miass , Russland, benannt .

Verarbeitung und Verbrauch

Der größte Teil des Ilmenit wird für die Titandioxidproduktion abgebaut . Im Jahr 2011 wurden etwa 47 % des weltweit produzierten Titandioxids aus diesem Material hergestellt. Bei der Herstellung von Titanmetall werden Ilmenit und/oder Titandioxid verwendet .

Titandioxid wird am häufigsten als Weißpigment verwendet und die wichtigsten Verbrauchsindustrien für TiO 2 -Pigmente sind Farben und Oberflächenbeschichtungen, Kunststoffe sowie Papier und Pappe. Der Pro-Kopf-Verbrauch von TiO 2 beträgt in China etwa 1,1 Kilogramm pro Jahr, verglichen mit 2,7 Kilogramm in Westeuropa und den Vereinigten Staaten.

Verschiedene Rohstoffqualitäten von Ilmenit.
Ausgangsmaterial TiO
2
Inhalt
Verfahren
(%)
Erz <55 Sulfat
Erz >55 Chlorid
Erz <50 Schmelzen (Schlacke)
Synthetisches Rutil 88-95 Chlorid
Chloridschlacke 85-95 Chlorid
Sulfatschlacke 80 Sulfat

Ilmenit kann entweder über das Sulfatverfahren oder das Chloridverfahren in Titandioxid in Pigmentqualität umgewandelt werden .

Ilmenit kann auch nach dem Becher-Verfahren veredelt und zu Rutil gereinigt werden .

Ilmeniterze können auch durch einen Schmelzprozess in flüssiges Eisen und eine titanreiche Schlacke umgewandelt werden.

Ilmenit-Erz wird von Stahlherstellern als Flussmittel verwendet, um feuerfestes Material von Hochofenherden auszukleiden.

Ilmenit-Sand wird auch als Sandstrahlmittel bei der Reinigung von Druckgusswerkzeugen verwendet.

Ilmenit kann zur Herstellung von Ferrotitan über eine aluminothermische Reduktion verwendet werden.

Rohstoffproduktion

Geschätztes enthaltenes TiO
2
.
Produktion
(metrische tpa x 1.000,
Ilmenit & Rutil)
Jahr 2011 2012-13
Land USGS Projiziert
Australien 1.300 247
Südafrika 1.161 190
Mosambik 516 250
Kanada 700
Indien 574
China 500
Vietnam 490
Ukraine 357
Senegal - 330
Norwegen 300
Vereinigte Staaten 300
Madagaskar 288
Kenia - 246
Sri Lanka 62
Sierra Leone 60
Brasilien 48
Andere Länder 37
Gesamte Welt ~6.700 ~1.250

Australien war 2011 mit einer Produktion von rund 1,3 Millionen Tonnen der weltweit größte Ilmenit-Erzproduzent, gefolgt von Südafrika, Kanada, Mosambik, Indien, China, Vietnam, der Ukraine, Norwegen, Madagaskar und den Vereinigten Staaten.

Obwohl der größte Teil von Ilmenit aus schweren Mineralsand-Erzvorkommen gewonnen wird , kann Ilmenit auch aus geschichteten Intrusionsquellen oder Titanerzquellen aus "Hartgestein" gewonnen werden.

Die vier größten Produzenten von Ilmenit- und Rutil-Rohstoffen im Jahr 2010 waren Rio Tinto Group , Iluka Resources , Exxaro und Kenmare Resources , die zusammen mehr als 60 % des weltweiten Angebots ausmachten.

Die beiden weltweit größten Tagebau Ilmenit Minen sind:

  • Die Tellnes-Mine befindet sich in Sokndal , Norwegen und wird von Titania AS (im Besitz von Kronos Worldwide Inc.) mit einer Kapazität von 0,55 Mio. tpa und 57 Mio. t enthaltendem TiO . betrieben
    2
    Reserven.
  • Die Lac Tio-Mine der Rio Tinto Group in der Nähe von Havre Saint-Pierre , Quebec in Kanada, mit einer Kapazität von 3 Mio. tpa und 52 Mio. t Reserven.

Zu den wichtigsten Ilmenit-Bergbaubetrieben auf Mineralsandbasis gehören:

  • Richards Bay Minerals in Südafrika , im Mehrheitsbesitz der Rio Tinto Group.
  • Die Moma-Mine von Kenmare Resources in Mosambik .
  • Die Bergbaubetriebe von Iluka Resources in Australien einschließlich Murray Basin, Eneabba und Capel .
  • Die Minen von Kerala Minerals & Metals Ltd (KMML), Indian Rare Earths (IRE) und VV Mineral in Indien.
  • Die Grande Cote Mine von TiZir Ltd. im Senegal
  • Die QIT Madagascar Minerals Mine, die mehrheitlich im Besitz der Rio Tinto Group ist, begann die Produktion im Jahr 2009 und wird voraussichtlich 0,75 Mio. t/a Ilmenit produzieren und in zukünftigen Phasen möglicherweise auf 2 Mio. t/a erweitert werden.

Attraktive bedeutende potenzielle Ilmenit-Lagerstätten umfassen:

  • Die Magnetit-Ilmenit-Lagerstätte Karhujupukka in Kolari, Nordfinnland, mit etwa 5 Mio. t Reserven und einem Erz mit etwa 6,2 % Titan.
  • Die Balla Balla Magnetit-Eisen-Titan-Vanadium-Erzlagerstätte in Pilbara in Westaustralien , die 456 Millionen Tonnen kumulierten Erzhorizont mit einem Gehalt von 45 % Fe , 13,7% TiO . enthält
    2
    und 0,64% V
    2
    Ö
    5
    , einer der reichsten Magnetit-Ilmenit-Erzkörper in Australien
  • Die Mineralsandlagerstätten Coburn, WIM 50, Douglas, Pooncarie in Australien .
  • Der Elster titano-Magnetit (Eisen-Titan-Vanadium-Chrom) Ablagerungen im östlichen Quebec von Kanada mit etwa 1 Milliarde Tonnen etwa 43% Fe, 12% TiO2, 0,4% V2O5, und 2,2% Cr2O3 enthalten.
  • Die Longnose-Lagerstätte im Nordosten von Minnesota gilt als "die größte und reichste Ilmenit-Lagerstätte in Nordamerika".

Der größte Teil der Ilmenit-Erzproduktion aus Kanada, Südafrika und Norwegen ist für die Verwendung von titanhaltiger Schlacke bestimmt .

Mondilmenit

Ilmenit wurde in Mondgestein gefunden und ist typischerweise stark an Magnesium angereichert, ähnlich der Kimberlit- Assoziation. Im Jahr 2005 nutzte die NASA das Hubble-Weltraumteleskop , um potenziell ilmenitreiche Orte zu lokalisieren. Dieses Mineral könnte für eine eventuelle Mondbasis unerlässlich sein , da Ilmenit eine Eisen- und Titanquelle für den Bau von Strukturen und die essentielle Sauerstoffgewinnung darstellen würde.

Verweise

Quellen