ایلمنیت
ایلمنیت ، همچنین به عنوان manaccanite شناخته می شود ، یک ماده معدنی اکسید تیتانیوم-آهن با فرمول ایده آل FeTiO3 است
این ماده جامد، سیاه و سفید یا خاکستری با قابلیت مغناطیسی ضعیف است. از نظر تجاری، ایلمنیت مهمترین سنگ معدنی تیتانیوم است. ایلمنیت منبع اصلی دی اکسید تیتانیوم است که در رنگ، جوهر چاپ، پارچه، پلاستیک، کاغذ، ضد آفتاب، مواد غذایی و آرایشی استفاده می شود.
ایلمنیت در سیستم مثلثی متبلور می شود. ساختار کریستال ایلمنیت از مشتق مرتب ساختار کوراندوم تشکیل شده است. در کوراندوم همه کاتیون ها یکسان هستند اما در یون های +Fe2 و +Ti4 ایلمنیت لایه های متناوب عمود بر محور c مثلثی را اشغال می کنند. ایلمنیت حاوی مراکز آهنی با دور زیاد، مغناطیسی است.
ایلمنیت معمولاً در سنگهای آذرین تغییر یافته با حضور یک محصول دگرسان سفید، ماده معدنی شبه لوکوکسن شناخته می شود. غالباً ایلمنیت ها با پوشانده می شوند، كه باعث می شود ایلمنیت از مگنتیت و سایر اکسیدهای آهن - تیتانیوم متمایز شود. مثالی که در تصویر سمت راست نشان داده شده است نمونه ای از ایلمنیت حاوی لوکوکسن است.
در نور منعکس شده ممکن است با پلوکروازیسم انعکاس بارزتر و رنگ صورتی قهوه ای از مگنتیت متمایز شود.
نمونه های ایلمنیت واکنش ضعیفی به آهنربا دستی نشان می دهند.
در سال 1791 ویلیام گرگور ایلمنیت را، در نهری که از دره درست در جنوب روستای ماناکان (کورنوال) عبور می کند ، و برای اولین بار تیتانیوم را به عنوان یکی از ترکیبات ایلمنیت شناسایی کرد، کشف کرد.
ایلمنیت اغلب حاوی مقادیر قابل توجهی منیزیم و منگنز است و فرمول شیمیایی کامل را می توان به صورت Fe,Mg,Mn,Ti)O3) بیان کرد.
3. ایلمنیت با ژکیالیت (MgTiO3) و پیروپانیت (MnTiO3) که اعضای نهایی منیزیم و منگنز از سری محلول های جامد هستند، یک محلول جامد تشکیل می دهد.
اگرچه شواهدی از طیف کاملی از مواد شیمیایی معدنی در Fe,Mg,Mn,Ti)O3) که به صورت سیستم طبیعی بر روی زمین اتفاق یافت می شود، بخش عمده ای از ایلمنیت ها محدود به FeTiO ایده آل و مناسب به صورت ترکیب با درصد مول جزئی از منگنز و منیزیم وجود دارد. یک استثنا کلیدی در ایلمنیت های کیمبرلیت است که در آن ماده معدنی معمولاً حاوی مقادیر عمده ای از مولکول های ژکیالیت است و در برخی از سنگ های فلسیک که بسیار متفاوت هستند، ایلمنیت ها ممکن است حاوی مقادیر قابل توجهی از مولکولهای پیروفانیت نیز باشند.
در دمای بالاتر نشان داده شده است که یک محلول جامد کامل بین ایلمنیت و هماتیت وجود دارد. در دمای پایین تر، یک شکاف قابل اختلاط وجود دارد که منجر به همزیستی این دو ماده معدنی در سنگ ها می شود اما هیچ محلول جامدی وجود ندارد. این همزیستی ممکن است منجر به ایجاد لامل های برون زدایی در ایلمنیت های خنک شده با آهن بیشتری در سیستم شود تا اینکه به طور همگن در شبکه کریستالی جای بگیرد. ایلمنیت تغییر یافته ماده معدنی لوکوکسن را تشکیل می دهد، که به عنوان منبع مهمی از تیتانیوم در رسوبات سنگین ماسه های معدنی سنگین در نظر گرفته می شود. لوكوكسن يك جز معمولي در گابرو و ديوريت تغيير يافته است و به طور كلي نشانگر ايلمنيت در سنگ بدون تغييرداده شده است.
ایلمنیت یک ماده معدنی جانبی رایج است که در سنگ های دگرگونی و آذرین یافت می شود. در غلظتهای زیاد، در نفوذهای لایه ای یافت می شود که در آنجا به عنوان بخشی از یک لایه تجمع یافته در چینه نگاری سیلیکات از نفوذ ایجاد می شود. ایلمنیت به طور کلی در قسمت پیروکسنیتی چنین نفوذهایی (سطح " داخلی پیروکسن") رخ می دهد.
ایلمنیت مغناطیسی نشان دهنده پاراژنز کیمبرلیت است و بخشی از انجمن MARID مواد معدنی (میکا-آمفیبول-روتیل-ایلمنیت-دیوپسید) از زنولیت گلیمریت را تشکیل می دهد. ایلمنیت منگانیفر در سنگهای گرانیتی و همچنین در نفوذهای کربناتیت یافت می شود که ممکن است حاوی نیوبیوم غیرطبیعی نیز باشد.
بسیاری از سنگ های آذرین مافیک حاوی دانه های مگنتیت و ایلمنیت درون دانه هستند که در اثر اکسیداسیون اولووسپینل تشکیل شده اند. ایلمنیت همچنین به صورت دانه های گسسته، معمولاً با مقداری هماتیت در محلول جامد وجود دارد و محلول جامد کامل بین دو ماده معدنی در دمای بالاتر از 950 درجه سانتیگراد وجود دارد.
تیتانیوم برای اولین بار توسط ویلیام گرگور در سال 1791 در ایلمنیت از دره ماناکان در کورن وال ، جنوب غربی انگلیس شناسایی شد.
ایلمنیت به دلیل محل کشف در کوههای ایلمنسکی ، نزدیک میاس روسیه نامگذاری شده است.
ایلمنیت، بیشتر برای تولید دی اکسید تیتانیوم استخراج می شود. در سال 2011، حدود 47٪ دی اکسید تیتانیوم تولید شده در سراسر جهان از این ماده تولید شده است.ایلمنیت و/یا دی اکسید تیتانیوم در تولید فلز تیتانیوم استفاده می شود.
از دی اکسید تیتانیوم بیشتر به عنوان یک رنگ دانه سفید استفاده می شود و صنایع عمده مصرف کننده رنگ دانه های TiO2 رنگ و پوشش سطح، پلاستیک و کاغذ و مقوا هستند. سرانه مصرف TiO2 در چین حدود 1.1 کیلوگرم در سال است ، در حالی که برای اروپای غربی و ایالات متحده 2.7 کیلوگرم است.
ایلمنیت را می توان از طریق فرآیند سولفات یا فرآیند کلرید به دی اکسید تیتانیوم در درجه رنگ دانه تبدیل کرد.
ایلمنیت همچنین می تواند با استفاده از فرایند Becher به روتیل اصلاح و خالص شود.
سنگ معدن ایلمنیت همچنین می تواند با استفاده از فرآیند ذوب به آهن مایع و سرباره غنی از تیتانیوم تبدیل شود.
سنگ آهن ایلمنیت به عنوان فلاکس توسط فولادسازان برای نسوز کردن کوره بلند استفاده می شود.
شن و ماسه ایلمنیت همچنین به عنوان عامل سندبلاست در تمیز کردن قالب های تخلیه استفاده می شود.
از ایلمنیت می توان برای تولید فروتیتانیوم از طریق احیا آلومینوترمی استفاده کرد.
استرالیا با حدود 1.3 میلیون تن تولید، بزرگترین تولید کننده سنگ ایلمنیت جهان در سال 2011 بود و پس از آن آفریقای جنوبی، کانادا، موزامبیک، هند، چین، ویتنام، اوکراین، نروژ، ماداگاسکار و ایالات متحده قرار گرفتند.
اگرچه بیشتر ایلمنیت از کانسارهای سنگین ماسه های معدنی سنگین بازیابی می شود، ایلمنیت را می توان از منابع نفوذی لایه ای یا منابع سنگ تیتانیوم "سنگ سخت" نیز بازیابی کرد.
چهار تولیدکننده ایلمنیت و روتیل در سال 2010 گروه های ریوتینتو، منابع ایلوکا ، اکسزارو و کنمار بود که در مجموع بیش از 60٪ از منابع جهان را تشکیل می داد.
دو معدن بزرگ ایلمنیت ریخته گری جهان عبارتند از:
معدن Tellnes واقع در Sokndal ، نروژ که توسط Titania AS اداره می شود (متعلق به Kronos Worldwide Inc.) با ظرفیت 0.55 Mtpa و ذخیره 57Mt ماده TiO2.
معدن لاک تیو متعلق به گروه ریو تینتو واقع در حوالی هاور سن پی یر، کبک در کانادا با ظرفیت 3 Mtpa و ذخیره 52Mt.