הרכב, התרחשות ויישום תעשייתי של טיטנומגנטיט

טיטנומגנטיט הוא אחד המינרלים היקרים ביותר. הוא מיוצר בעיקר בגופי סלע בסיסיים או אולטרה-בסיסיים ומכיל מגוון רחב של מינרלים, כולל טיטניום, ברזל, תחמוצות כרום, מינרלים סיליקטים שונים וכמות קטנה של גופרית, תרכובות של ארסן ומינרלים פוספטים. למגנטיט טיטניום יש הרכב מינרלים מגוון. אילמניט ומגנטיט טיטניום הם המינרלים בעלי הערך הנפוצים ביותר שנמצאים בעפרה. מה גם שהוא עשוי להכיל מגנטיט, המטיט וסולפיד.

אירוע מגנטיט טיטניום הוא בדרך כלל אילמניט יצוק עמודים ואבן אילמניט בצורת בד המושתלת בגרגרי מגנטיט, ותכונותיו דומות למגנטיט. למינרל זה ערך תעשייתי משמעותי והוא מיוצר בעיקר במרבצי מאגמה. זהו חומר הגלם המינרלי העיקרי לזיקוק טיטניום מתכתי וברזל, והוא משמש בעיקר לייצור טיטניום ספוג וטיטניום דו חמצני.

מבחינת ההרכב הכימי שלו, טיטניום מגנטיט מכונה אילמניט כאשר תכולת TiO2 גדולה או שווה ל-25%, בעוד טיטניום מגנטיט מכונה כבעל תכולת TiO2 של פחות מ-25%. זה מכונה מגנטיט ונדיום-טיטניום אם הוא מכיל טיטניום ונדיום נוספים. טיטנומגנטיט ומגנטיט ונדיום-טיטניום מבנה סידור חזק בטמפרטורה גבוהה, ומתפרקים כאשר הטמפרטורה יורדת. בקטע האופטי, ניתן לראות היטב שהצמיחת ההדדית הכיוונית הזעירה של אילמניט בגרגרי המגנטיט מופצת לעתים קרובות לאורך השברים האוקטהדראליים של מגנטיט, אשר נקרא מגנטיט אילמניט-ברזל.

למתכת מגנטיט טיטניום יש מבנה פירוק סידור חזק. רוב המינרלים שלו הם גנוג, כאשר מגנטיט Fe3O4 ואילמניט FeTiO3 עשויים גם מכילים כמות קטנה של המטיט Fe2O3. ונדיום קיים בעצם במגנטיט כ-V3+ כדי להחליף חלק מ-Fe3+. החומר של תחמוצת ונדיום V2O3 במינרל הוא בגדול 0.2-0.4%, ולכמה מתכות יש חומר גבוה יותר של 1.4-1.9%. דרגת הברזל נעה בין 15 ל-55 אחוזים, ותכולת ה-TiO2 נעה בין 15 ל-25 אחוזים.

מגנטיט טיטניום נמצא בהרבה מקומות בכל רחבי העולם, בעיקר בסין, רוסיה, דרום אפריקה, ארצות הברית, קנדה, נורבגיה, פינלנד, שוודיה, הודו, אוסטרליה וניו זילנד. מרבץ מגנטיט ונדיום-טיטניום בפאנצ'יהואה, סצ'ואן, שהוא אחד מאזורי ייצור האילמניט הידועים בעולם, יש עתודות אילמניט משמעותיות בסין. הסוג העיקרי של משאבי עפרות ברזל בסצ'ואן הם מרבצי מגנטיט ונדיום-טיטניום, שהם חלק מהמרבץ המגמטי המאוחר. החנויות מייצגות למעלה מ-85% ממאגרי מתכת הברזל האבסולוטיים באזור, וממוקמות במקום השלישי במחסני המינרלים הברזל של המדינה.

גם טכנולוגיה להטבה והיתוך טיטניום מגנטיט מתפתחת כל הזמן. בדרך כלל, הפרדה מגנטית משמשת להפרדת תרכיז מגנטיט ונדיום-טיטניום, כאשר מגנטיט טיטניום משמש כאובייקט השחזור העיקרי. לאחר מכן נעשה שימוש בציפה, הפרדת כבידה, הפרדה מגנטית חזקה, הפרדת כוח הכבידה, ציפה וטכניקות אחרות כדי לשחזר אילמניט מהזנב כדי לייצר תרכיז אילמניט. ציפה משמשת בדרך כלל להשבת גופרית בתהליך בחירת הברזל. תרכיז מגנטיט ונדיום-ברזל המוחזר משמש בעיקר להפקת ברזל ונדיום; תרכיז עפרות הברזל משמש בעיקר לייצור טיטניום ספוג וטיטניום דו חמצני; תרכיז הגופרית משמש בעיקר להשבת קובלט, ניקל והתחמוצות שלהם; ותהליך שחזור הברזל והונדיום מביא גם להחלמה של יסודות יקרי ערך כמו סקנדיום וגאליום.