» » Титановые минералы, руды и рудные концентраты
06.02.2017

По распространенности титан занимает десятое место среди других элементов. Весовое содержание его в земной коре составляет 0,61%. Он встречается во всех изверженных и осадочных горных породах, а также в почве, торфе, каменном угле, многих растениях, крови и костях животных.
Расположение титана в периодической системе в известной степени объясняет геохимическую связь его с другими элементами в природе. Это видно на рис. 97, где изображена геохимическая звезда титана. Здесь стрелками показано тяготение к титану в рудном сырье paзличных элементов, являющихся «соседями» титана в периодической системе элементов. Несколько менее выраженная связь отмечена пунктирными стрелками.
В земной коре титан встречается в виде двуокиси и солей титановой кислоты — титанатов.
Элемент склонен к образованию комплексных анионов, включающих ниобий, кремний, цирконий. В связи с этим, кроме минералов, представляющих собой простые титанаты, известны сложные титанониобаты, силикотитанаты и другие соли. Многие из них содержат редкоземельные элементы, скандий, иттрий.
Титановые минералы, руды и рудные концентраты

Известно около 70 минералов титана. Из них наибольшее промышленное значение имеют ильменит, рутил, перовскит и сфен, являющиеся собственно титановыми минералами.
Ильменит — метатитанат железа FeTiO3 — содержит 52,65% TiO2 и 47,4% FeO. Впервые найден на Урале в Ильменских горах. Минерал бурого или буро-черного цвета, удельный вес минерала 4,56—5,21. При выветривании не изменяется и накапливается в россыпях, из которых добывается значительная доля ильменитовых концентратов. Крупнейшие россыпи ильменитовых песков расположены в Индии (Траванкор). Они тянутся на протяжении около 130 км по побережью Индийского океана.
Кроме Индии, крупные ильменитовые или титаномагнетитовые месторождения в зарубежных странах имеются в Канаде, Норвегии, США, Индонезии и Японии.
Важным источником ильменита служат титаномагнетитовые железные руды. Титаномагнетиты представляют собой большей частью механическую смесь ильменита с минералами железа — магнетитом Fe3O4 и частично с гематитом Fe2O3.
Если при этом ильменит крупно вкраплен (находится в виде кристаллов размером 0,1—0,2 мм), то путем магнитной сепарации можно отделить ильменит от магнетита. Этот способ разделения не дает удовлетворительных результатов при весьма тонком прорастании ильменита и магнетита. Некоторые титаномагнетиты представляют собой твердые растворы TiO2 в Fe3O4 и не поддаются механическому обогащению.
Электромагнитное разделение магнетита и ильменита основано на различии магнитной проницаемости этих минералов. Если магнитную проницаемость железа принять за 100, то для магнетита она окажется равной 40,2, для ильменита 24,7, для рутила 0,4 и силикатов меньше 0,2.
Применяя слабые магнитные поля, получают железный концентрат (магнетитовый), ильменитовый концентрат (слабомагнитная фракция) и хвосты (немагнитная фракция).
Дополнительная очистка ильменитового концентрата производится повторной электромагнитной сепарацией и, если это необходимо, обогащением на концентрационных столах, где ильменит отделяется от силикатов.
Примерный состав ильменитовых концентратов, получаемых из титаномагнетитов, приведен в табл. 56.
Титановые минералы, руды и рудные концентраты

Некоторые типы титаномагнетитовых руд подвергают непосредственно плавке в домне по способу акад. М.А. Павлова, который предложил добавлять в шихту доломит (CaCO3*MgCO3) для понижения вязкости и температуры плавления шлака. Без добавки доломита в присутствии двуокиси титана получаются вязкие тугоплавкие шлаки.
В результате плавки получается чугун и титанистый шлак с содержанием 37—42% TiO2. Эти шлаки могут служить источником получения соединений титана.
Рутил, анатаз, брукит — аллотропические модификации двуокиси титана. В виде примеси содержат закисное железо.
Из трех минералов промышленное значение имеет рутил. Минерал обладает алмазно-металлическим блеском, прозрачен, цвет красно-коричневый, иногда желтоватый, синеватый, фиолетовый, черный. Удельный вес 4,18—4,28.
Крупные месторождения рутила редки. Известны месторождения в Бразилии, Австралии, Норвегии и других странах. Содержание TiO2 в рутиловых концентратах составляет 85—95%.
Перовскит — титанат кальция CaTiO3 содержит 58,7% TiO2 и 41,3% CaO. В ряде месторождений включает примеси ниобия, иттрия, марганца, магния. Цвет черный, красно-бурый, красный или желтый. Удельный вес 3,95—4,04.
В России известны крупные месторождения перовскитовых руд. Обогащение руд несложно. При возрастании потребления титанового сырья перовскитовые руды станут одним из важных источников титана.
Сфен или титанит. Минерал представляет собой титаносиликат кальция CaO*TiO2*SiO2. Содержит 38,8% TiO2.
Часть CaO может замещаться на FeO и MnO. Минерал желтого цвета, удельный вес 3,4—3,56. Месторождения сфена известны в США, Канаде, Мадагаскаре и найдены во многих районах России. Сфен беднее по содержанию титана, чем ильменит, рутил и перовскит. Однако в известных условиях при комплексной добыче с другими рудами (апатитом и нефелином) его использование может быть рентабельным.
Кроме видов сырья, содержащих собственно титановые минералы, источником титана могут служить комплексные минералы. К ним относятся лопарит, пирохлор и некоторые другие титано-ниобиево-танталовые минералы.
Из рассмотренных видов сырья основным в настоящее время является ильменит.