Innehåll
- Vad är Ilmenite?
- Geologiska händelser
- Kemisk sammansättning av Ilmenite
- Fysiska egenskaper hos Ilmenite
- Användningar av Ilmenite
- Ilmenite på månen
ilmenit: Ett exemplar av massiv ilmenit från Saint-Urbain, Quebec, Kanada. Massiv ilmenit kan bildas som ett venfyllningsmaterial eller under magmatisk segregering. Detta prov är ungefär 10 tum (10 centimeter) tvärs över.
Vad är Ilmenite?
Ilmenite är ett vanligt tillbehörsmineral i stolliga bergarter, sediment och sedimentära bergarter i många delar av världen. Apollo-astronauter hittade riklig ilmenit i månklipporna och månregoliten. Ilmenite är en svart järn-titanoxid med en kemisk sammansättning av FeTiO3.
Ilmenit är den primära malmen av titan, en metall som behövs för att göra en mängd högpresterande legeringar. De flesta ilmeniter som utvinns över hela världen används för att tillverka titandioxid, TiO2, ett viktigt slipmedel, pigment, vitning och polering.
Tung mineral sand: Grunt grävning på Folly Beach, South Carolina, exponerar tunna lager av tung-mineral sand. De flesta ilmeniter som bryts i dag kommer från sand med en tung mineralkoncentration. Fotografi av Carleton Bern, USA: s geologiska undersökning.
Bryta tunga mineraler: Grävmaskiner avlägsnar tungt mineralsand vid Concord-gruvan i södra centrala Virginia. Svagt konsoliderade sand som innehåller cirka 4% tunga mineraler grävs och bearbetas för att avlägsna ilmenit, leucoxen, rutil och zirkon. Sanden var väderbitna och eroderade från en anorthocit exponering på kort avstånd. Foto av USA: s geologiska undersökning.
Geologiska händelser
De flesta ilmeniter bildas under långsam kylning av magakamrar och koncentreras genom processen med magmatisk segregering. En stor underjordisk magma kammare kan ta århundraden att svalna. När det svalnar kommer kristaller av ilmenit att börja bildas vid en specifik temperatur. Dessa kristaller är tyngre än den omgivande smältan och sjunker till botten av magma-kammaren.
Detta får ilmenit och mineraler med liknande temperatur, såsom magnetit, att ackumuleras i ett skikt i magma-kammarens botten. Dessa ilmenitbärande bergarter är ofta gabbro, norite eller anorthosite. Ilmenit kristalliseras också i vener och håligheter och förekommer ibland som välformade kristaller i pegmatiter.
Ilmenite har en hög motståndskraft mot väderbeständighet. När stenar som innehåller ilmenitväder sprider ilmenitkorn sedimentet. Dessa korners höga specifika tyngdkraft får dem att segregera under strömtransport och ackumuleras som "tunga mineraler." Dessa sand är svartfärgade och lätt igenkända av geologer. "Svart sandprospektering" har länge varit en metod för att hitta tunga mineralplaceringsavlagringar. Mest kommersiellt producerad ilmenit utvinns genom att gräva eller muddra dessa sand, som sedan bearbetas för att avlägsna de tunga mineralkornen som ilmenit, leucoxen, rutil och zirkon.
ilmenit: Ett prov av massiv ilmenit från Normanville, South Australia. Provet är ungefär 3 tum (7,6 centimeter) tvärs över.
Kemisk sammansättning av Ilmenite
Den idealiska kemiska sammansättningen av Ilmenites är FeTiO3. Emellertid avviker den ofta från den kompositionen genom att innehålla variabla mängder magnesium eller mangan. Dessa element ersätter järn i komplett fast lösning. En solid lösningsserie finns mellan ilmenite (FeTiO3) och geikielit (MgTiO3). I denna serie, variabla mängder magnesium ersätter järn i mineralens kristallstruktur. En andra fast lösningsserie finns mellan ilmenit och pyrophanite (MnTiO3), med mangan som ersätter järn. Vid höga temperaturer finns en tredje fast lösningsserie mellan ilmenit och hematit (Fe2O3).
ilmenit: Ett exemplar av massiv ilmenit från Kragero, Norge. Provet är ungefär 4 tum (10 centimeter) tvärs över.
Svart sand Ilmenite: Ilmenite sand från Melbourne, Florida. Prover är sandstorlek.
Det bästa sättet att lära sig om mineraler är att studera med en samling små prover som du kan hantera, undersöka och observera deras egenskaper. Billiga mineralkollektioner finns i butiken.
Fysiska egenskaper hos Ilmenite
Ilmenite är ett svart mineral med en submetallisk till metallisk glans. Med bara en blick kan det lätt förväxlas med hematit och magnetit. Differentieringen är enkel. Hematiten har en röd strimma, medan ilmeniten har en svart strimma. Magnetit är starkt magnetiskt, medan ilmenit inte är magnetisk. Ibland är ilmenit svagt magnetisk, möjligen från små mängder inkluderad magnetit.
Ilmenit är vanligtvis mer hållbar än de andra mineralerna i de stötande bergarter där den är riklig. Av den anledningen är det väderbitande skräpet som produceras vid väderträdandet av dessa stenar särskilt rikt på ilmenit. Dess relativt höga specifika tyngdkrafter gör att den koncentreras i placeravlagringar som guld, ädelstenar och andra tunga mineraler.
Pigment och polermedel: Titandioxidpulver behandlas noggrant för att ta bort föroreningar och klassificeras efter partikelstorlek. Den säljs sedan för användning som vitling, pigment och polermedel. Bilden är en trumtunnare som just har öppnats med en tjock vit skum av metalloxidpolver.
Lunar Ilmenite Basalt: Apollo-astronauter hittade ilmenit-rika basalter på flera platser på månen. Referensblocket längst ner till höger är en kubikcentimeter. Bild av NASA.
Användningar av Ilmenite
Ilmenit är den primära malmen av titanmetall. Små mängder titan i kombination med vissa metaller kommer att producera hållbara, lätta legeringar med hög styrka. Dessa legeringar används för att tillverka en mängd olika högpresterande delar och verktyg. Exempel inkluderar: flygplansdelar, konstgjorda leder för människor och sportutrustning såsom cykelramar. Cirka 5% av den utvalda ilmeniten används för att producera titanmetall. Viss ilmenit används också för att producera syntetisk rutil, en form av titandioxid som används för att producera vita, mycket reflekterande pigment.
Det mesta av den återstående ilmeniten används för att tillverka titandioxid, ett inert, vitt, mycket reflekterande material. Den viktigaste användningen av titandioxid är som en vitling. Mjölningar är vita, mycket reflekterande material som slipas till ett pulver och används som pigment. Dessa pigment ger en vit färg och ljusstyrka i färg, papper, lim, plast, tandkräm och till och med mat.
Titandioxid används också för att tillverka pulver med ett tätt kontrollerat partikelstorleksområde. Dessa pulver används som billiga poleringsslipmedel i en mångfald lapidärarbete som inkluderar bergsnurrning, klipping, kålning, sfärstillverkning och fasettering. Slipmedel av titaniumoxid används i många andra industrier.
Lunar Ilmenite Regolith: Apollo-astronauter hittade avsättningar av månregolit bestående främst av silt- till sandstorlek ilmenit (svart) och mafiskt vulkaniskt glas (orange). Bild av NASA.
Ilmenite på månen
Apollo-astronauter hittade ilmenit-rika basalter på flera platser på månen. De flesta av dessa basalter var extremt gamla och bildade minst 3 miljarder år sedan. Dessa stenar innehöll ofta över 10% titandioxid (TiO2). Mineraler som fanns i dessa stenar var mestadels fältspar och pyroxener, med ilmenit nästan i överflöd.
Vissa prover av månregolit innehöll betydande mängder ilmenit. Det inträffade i partiklar från fin silt till grov sand. Ilmeniten ansågs ha befriats från månbasalter under slaghändelser.
Prover av månregolit samlad vid Shorty Crater innehöll en blandning av vulkaniska glaskulor och ilmenitkorn. Insättningen stratifierades med ett bottenskikt bestående mest av ilmenit och andra svarta ogenomskinliga material. Detta graderade uppåt till ett övre skikt, känt som "orange jord", som mestadels bestod av sfäriska formade pärlor av orange vulkaniskt glas med mindre mängder ilmenit. Kornen var mestadels mindre än 1/2 millimeter stor. Denna regolit antogs ha producerats av vulkaniska vulkanutbrott under den tidiga månhistorien.