Indhold
- Hvad er Ilmenite?
- Geologisk forekomst
- Kemisk sammensætning af Ilmenit
- Fysiske egenskaber ved Ilmenite
- Anvendelser af Ilmenite
- Ilmenite på månen
ilmenit: Et eksemplar af massiv ilmenit fra Saint-Urbain, Quebec, Canada. Massiv ilmenit kan dannes som et venefyldningsmateriale eller under magmatisk adskillelse. Dette eksemplar er ca. 10 centimeter på tværs.
Hvad er Ilmenite?
Ilmenite er et almindeligt tilbehørsmineral i stødende klipper, sedimenter og sedimentære klipper i mange dele af verden. Apollo-astronauter fandt rigelig ilmenit i månebjergene og månens regolit. Ilmenite er et sort jern-titaniumoxid med en kemisk sammensætning af FeTiO3.
Ilmenit er den primære malm af titan, et metal, der er nødvendigt for at fremstille en række højtydende legeringer. Det meste af den ilmenit, der udvindes over hele verden, bruges til fremstilling af titandioxid, TiO2, et vigtigt pigment, hvilling og polering af slibemiddel.
Tungt mineral sand: Lavgravning ved Folly Beach, South Carolina, udsætter tynde lag med tungt mineralsk sand. Det meste af den ilmenit, der udvindes i dag, er fra sand med en tung mineralkoncentration. Fotografi af Carleton Bern, USAs geologiske undersøgelse.
Minedrift af tunge mineraler: Gravemaskiner fjerner tungt mineralvand ved Concord Mine i det sydlige Virginia. Svag konsolideret sand, der indeholder ca. 4% tunge mineraler, udgraves og behandles for at fjerne ilmenit, leucoxen, rutil og zirkon. Sands blev forvitret og eroderet fra en anorthocite eksponering et kort stykke væk. Foto af USAs geologiske undersøgelse.
Geologisk forekomst
De fleste ilmenit former under langsom afkøling af magma kamre og koncentreres gennem processen med magmatisk segregering. Et stort underjordisk magma-kammer kan tage århundreder at køle af. Når det afkøles, vil ilmenitkrystaller begynde at danne sig ved en bestemt temperatur. Disse krystaller er tungere end den omgivende smelte og synker ned i bunden af magakammeret.
Dette får ilmenit og mineraler med lignende temperatur, såsom magnetit, til at samle sig i et lag i bunden af magma-kammeret. Disse ilmenit-bærende klipper er ofte gabbro, norite eller anorthosite. Ilmenit krystalliserer også i vener og hulrum og forekommer undertiden som velformede krystaller i pegmatitter.
Ilmenite har en høj modstand mod forvitring. Når klipper der indeholder ilmenit vejr, spreder ilmenitkorn sedimentet. Disse korners høje specifikke tyngdekraft får dem til at adskille sig under strømtransport og ophobes som "tungt mineralsk sand." Disse sand er sort i farve og let genkendes af geologer. "Sort sandprospektering" har længe været en metode til at finde tunge mineralplacereaflejringer. Mest kommercielt produceret ilmenit genvindes ved udgravning eller udgravning af disse sand, der derefter behandles for at fjerne de tunge mineralkorn, såsom ilmenit, leucoxen, rutil og zircon.
ilmenit: Et eksemplar af massiv ilmenit fra Normanville, South Australia. Prøven er ca. 7,6 centimeter på tværs.
Kemisk sammensætning af Ilmenit
Ilmenites ideelle kemiske sammensætning er FeTiO3. Imidlertid afviger det ofte fra denne sammensætning ved at indeholde variable mængder magnesium eller mangan. Disse elementer erstatter jern i komplet fast opløsning. Der findes en solid opløsningsrekke mellem ilmenit (FeTiO3) og geikielit (MgTiO3). I denne serie erstatter variable mængder magnesium jern i krystalstrukturens mineraler. En anden fast opløsningsserie findes mellem ilmenit og pyrophanit (MnTiO3), med mangan i stedet for jern. Ved høje temperaturer findes der en tredje fast opløsningsrekke mellem ilmenit og hæmatit (Fe2O3).
ilmenit: Et eksemplar af massiv ilmenit fra Kragero, Norge. Prøven er ca. 10 centimeter på tværs.
Ilmenite i sort sand: Ilmenite sand fra Melbourne, Florida. Prøver er korn af sandstørrelse.
Den bedste måde at lære om mineraler er at studere med en samling af små prøver, som du kan håndtere, undersøge og observere deres egenskaber. Billig mineralsk samling er tilgængelig i butikken.
Fysiske egenskaber ved Ilmenite
Ilmenite er et sort mineral med en submetallisk til metallisk glans. Med bare et blik kan det let forveksles med hæmatit og magnetit. Differentieringen er let. Hematit har en rød streg, mens ilmenit har en sort stribe. Magnetit er stærkt magnetisk, mens ilmenit ikke er magnetisk. Lejlighedsvis er ilmenit svagt magnetisk, muligvis fra små mængder inkluderet magnetit.
Ilmenit er normalt mere holdbar end de andre mineraler i de stødende klipper, hvor den er rigelig. Af den grund er forvitringsrester, der produceres under forvitring af disse klipper, især rige på ilmenit. Dens relativt høje specifikke tyngdekraft får den til at blive koncentreret i placeraflejringer som guld, ædelstene og andre tunge mineraler.
Pigmenter og poleringsforbindelser: Titandioxidpulver behandles omhyggeligt for at fjerne urenheder og klassificeres efter partikelstørrelse. Derefter sælges det til anvendelse som hvilling, pigmenter og poleringsforbindelser. Billedet er en klippetrommel, der netop er åbnet med en tyk hvid skum af metaloxidpolver.
Lunar Ilmenite Basalt: Apollo-astronauter fandt ilmenit-rige basalter flere steder på Månen. Referenceblokken nederst til højre er en kubikcentimeter. Billede af NASA.
Anvendelser af Ilmenite
Ilmenit er den primære malm af titanmetal. Små mængder titanium kombineret med visse metaller vil producere holdbare letvægtslegeringer med høj styrke. Disse legeringer bruges til at fremstille en lang række højtydende dele og værktøjer. Eksempler inkluderer: flydele, kunstige samlinger til mennesker og sportsudstyr såsom cykelrammer. Cirka 5% af den udvindede ilmenit bruges til at fremstille titanmetal. Nogle ilmenit bruges også til at fremstille syntetisk rutil, en form for titandioxid, der bruges til at producere hvide, stærkt reflekterende pigmenter.
Det meste af den resterende ilmenit bruges til at fremstille titandioxid, et inert, hvidt, meget reflekterende materiale. Den vigtigste anvendelse af titandioxid er som hvilling. Blegninger er hvide, stærkt reflekterende materialer, der formales til et pulver og bruges som pigmenter. Disse pigmenter producerer en hvid farve og lysstyrke i maling, papir, klæbemidler, plast, tandpasta og endda mad.
Titandioxid bruges også til at fremstille pulvere med et tæt kontrolleret partikelstørrelsesområde. Disse pulvere bruges som billige slibemiddel til polering i en række lapidearbejder, der inkluderer klippetrumling, klipning, kål, kuglefremstilling og facettering. Slibemidler af titaniumoxid anvendes i mange andre industrier.
Lunar Ilmenite Regolith: Apollo-astronauter fandt aflejringer af månegregolit sammensat mest af silt- til sandstørrelse ilmenit (sort) og mafisk vulkansk glas (orange). Billede af NASA.
Ilmenite på månen
Apollo-astronauter fandt ilmenit-rige basalter flere steder på Månen. De fleste af disse basalter var ekstremt gamle og dannede mindst 3 milliarder år siden. Disse sten indeholdt ofte over 10% titandioxid (TiO2). Mineraler, der var til stede i disse klipper, var for det meste feltspat og pyroxener, med ilmenit næste i overflod.
Nogle prøver af månens regolit indeholdt betydelige mængder ilmenit. Det forekom i partikler lige fra fint silt til groft sand. Det menes, at ilmeniten var blevet befriet fra månebasalter under påvirkningsbegivenheder.
Prøver af månegregolit indsamlet ved Shorty Crater indeholdt en blanding af vulkanske glaskugler og ilmenitkorn. Aflejringen blev lagdelt med et bundlag sammensat mest af ilmenit og andre sorte uigennemsigtige materialer. Dette graderede opad til et øvre lag, kendt som "orange jord", der hovedsageligt var sammensat af sfærisk-formede perler af orange vulkansk glas med mindre mængder ilmenit. Kornene var for det meste mindre end 1/2 millimeter i størrelse. Denne regolit blev antaget at være produceret af springvandende vulkanudbrud i den tidlige måneshistorie.