Mineralische Eigenschaften und Mineralstruktur
Zu den titanhaltigen Mineralien zählen hauptsächlich Ilmenit, Rutil, Anatas, Brookit, Perowskit, Sphen, Titanomagnetit usw., wobei Ilmenit und Rutil die wichtigsten Mineralien für die Titanverhüttung sind.
Die Summenformel von Ilmenit lautet FeTiO₃ und enthält theoretisch 52,66 % TiO₂ und 47,34 % FeO. Es handelt sich um ein stahlgraues bis schwarzes Erz mit einer Mohshärte von 5–6, einer Dichte von 4,72 g/cm³, mittlerem Magnetismus, guter Leitfähigkeit und normaler Struktur. Qualitativ ist es mit Magnesium und Mangan vermischt oder enthält feine, schuppige Hämatiteinschlüsse.
Die Summenformel von Rutil lautet TiO₂ und besteht aus 60 % Titan und 40 % Sauerstoff. Es ist ein bräunlich-rotes Mineral, das häufig eine Mischung aus Eisen, Niob, Chrom, Tantal, Zinn usw. enthält. Seine Mohshärte beträgt 6, die Dichte 4,2–4,3 g/cm³. Rutil ist magnetisch, besitzt eine gute Leitfähigkeit und ist bei hohem Eisengehalt dunkelbraun. Es entsteht hauptsächlich in Seifenlagerstätten.
Anwendungsgebiete und technische Indikatoren
Rutil und Ilmenit sind die wichtigsten Rohstoffe für die Verhüttung von metallischem Titan, die Herstellung von Titandioxid, Schweißstäben und Schweißflussmitteln.
Tabelle 1. Hauptverwendungszwecke von Rutil und Ilmenit
Tabelle 2. Qualitätsstandard für Titankonzentrat
Tabelle 3. Qualitätsstandards für natürliches Rutil
Verarbeitungstechnologie
Üblicherweise werden Ilmenit- und Rutil-Erze von einer Vielzahl anderer Mineralien begleitet, wie z. B. Magnetit, Hämatit, Quarz, Feldspat, Amphibol, Olivin, Granat, Chromit, Apatit, Glimmer, Pyroxensteine usw., die im Allgemeinen durch Schwerkrafttrennung, Magnetscheidung, elektrische Trennung und Flotation aussortiert werden.
Schwerkraftanreicherung
Dieses Verfahren dient im Allgemeinen der Grobtrennung von titanhaltigen Seifenlagerstätten oder zerkleinertem titanhaltigem Primärerz. Die Dichte titanhaltiger Mineralien liegt üblicherweise über 4 g/cm³. Daher lassen sich die meisten Gangarten mit einer Dichte unter 3 g/cm³ durch Schwerkrafttrennung abtrennen. Zur Mineralabtrennung werden unter anderem Setzmaschinen, Spiralabscheider, Schüttelsiebe und Rutschen eingesetzt.
Magnetische Trennung
Die Magnetscheidung findet breite Anwendung bei der Aufbereitung titanhaltiger Mineralien. Magnetit lässt sich mittels schwacher Magnetscheidung abtrennen, während mittelmagnetischer Ilmenit durch starke Magnetscheidung gewonnen wird. Enthält das Konzentrat beispielsweise einen höheren Anteil an Eisenoxid oder Eisensilikat, wird zur Entfernung von Verunreinigungen mit geringer Dichte die Schwerkrafttrennung eingesetzt. In der Industrie kommen sowohl trockene als auch nasse Magnetscheidungen zum Einsatz. Zu den wichtigsten Magnetscheidungsanlagen zählen zylindrische Magnetscheider, Plattenmagnetscheider und vertikale Ringmagnetscheider mit hohem Gradienten.
Trommelmagnetabscheider
Hochintensiver Magnetplatten-Magnetabscheider
Elektrostatische Aufbereitung
Das Verfahren nutzt hauptsächlich die unterschiedliche Leitfähigkeit verschiedener Mineralien im titanhaltigen Grobkonzentrat zur Selektion, beispielsweise zur Trennung von Rutil, Zirkon und Monazit. Als elektrische Separatoren kommen Walzen-, Platten- und Siebplattenseparatoren zum Einsatz.
Flotation
Es dient hauptsächlich der Trennung von feinkörnigem, titanhaltigem Erz. Gängige Flotationsmittel sind Schwefelsäure, Tallöl, Ölsäure, Dieselöl und Emulgatoren. Zu den Aufbereitungsverfahren zählen die positive Flotation von Titan und die inverse Flotation von Gangartmineralien.
Gemeinsame Begünstigung
Bei Plarit mit mehreren Begleitmineralien kann die Trennung der Mineralien durch ein kombiniertes Verfahren aus Magnet-, Schwerkraft-, elektrischer und Flotiertrennung aufgrund der Unterschiede in spezifischer magnetischer Suszeptibilität, Dichte, Leitfähigkeit und Flotierbarkeit genutzt werden. Beispielsweise enthält der Küstenalluvialsand Mineralien wie Magnetit, Ilmenit, Rutil, Zirkonsand, Monazit, Seesand usw. Zunächst wird der Magnetit durch ein schwaches Magnetfeld abgetrennt, anschließend der Ilmenit mittels eines Vertikalrings mit mittlerer Feldstärke. Der Vertikalring mit hoher Feldstärke entfernt die übrigen eisenhaltigen Mineralien, und die Mineralien mit der geringeren Dichte werden anschließend durch Schwerkrafttrennung abgetrennt. Im Seesand sind die Schwermineralien Rutil und Zirkonsand. Der Rutil mit der besseren Leitfähigkeit kann durch elektrische Trennung selektiert werden, um eine effektive Trennung dieser Mineralien zu erreichen.
Vertikaler Ringmagnetabscheider mit hohem Gradienten
Veredelungsfall
In den alluvialen Seifenlagerstätten Indonesiens finden sich Magnetit, Titanomagnetit, Ilmenit, Rutil, Zirkonsand, Meeressand und geringe Mengen eisenhaltiger Mineralien.，Zu den wichtigsten Zielmineralien zählen Ilmenit, Rutil und Zirkonsand, während Titanomagnetit, Eisenoxid, Eisensilikat und Meeressand als Verunreinigungen auftreten. Die Mineralien werden mittels physikalischer Verfahren wie Magnetscheidung und Schwerkrafttrennung getrennt und die Qualität der Konzentratprodukte sichergestellt.
Die Korngröße des alluvialen Sandes ist einheitlich und liegt im Allgemeinen zwischen 0,03 und 0,85 mm. Die qualifizierten Konzentratprodukte wie Ilmenit-, Rutil- und Zirkonsand werden durch ein kombiniertes Aufbereitungsverfahren aus schwacher, mittlerer und starker Magnetscheidung sowie Schwerkrafttrennung gewonnen.
- Der Veredelungsindex ist in Tabelle 4 dargestellt.
Abb. 1. Kombinierter Aufbereitungsprozess von alluvialem Sanderz
Tabelle 4. Kennzahlen des gemeinsamen Aufbereitungstests
Durch die Nutzung der Unterschiede in der spezifischen magnetischen Suszeptibilität und Dichte der Mineralien und mittels kombinierter Trennung aus schwacher und starker Magnetik sowie Schwerkraft wurden Ilmenitkonzentrate mit einer Ausbeute von 25,37 %, einem TiO₂-Gehalt von 46,39 % und einer Rückgewinnungsrate von 60,83 % gewonnen. Weiterhin wurden Rutilkonzentrat mit einer Ausbeute von 8,52 %, einem TiO₂-Gehalt von 66,15 % und einer Rückgewinnungsrate von 29,15 % sowie Zirkonseifenkonzentrat mit einer Ausbeute von 40,15 %, einem ZrO₂-Gehalt von 58,06 % und einer Rückgewinnungsrate von 89,41 % gewonnen. Da Eisenkonzentrat einen höheren Anteil an Titanomagnetit aufweist, konnten keine geeigneten Eisenkonzentrate ausgewählt werden.
Veröffentlichungsdatum: 20. März 2021