Propriétés et structure des minéraux
Les minéraux contenant du titane comprennent principalement l'ilménite, le rutile, l'anatase, la brookite, la pérovskite, le sphène, la titanomagnétite, etc., parmi lesquels l'ilménite et le rutile sont les principaux minéraux utilisés pour la fusion du titane.
L'ilménite a pour formule moléculaire FeTiO₃ et contient théoriquement 52,66 % de TiO₂ et 47,34 % de FeO. C'est un minerai gris acier à noir, d'une dureté Mohs de 5 à 6, d'une densité de 4,72 g/cm³, moyennement magnétique, bon conducteur et de type normal. Sa composition qualitative se caractérise par la présence de magnésium et de manganèse, ou par la présence d'inclusions fines d'hématite écailleuse.
La formule moléculaire du rutile est TiO2, et il contient 60 % de titane (Ti) et 40 % d'oxygène (O). C'est un minéral brun-rougeâtre, souvent composé d'un mélange de fer, de niobium, de chrome, de tantale, d'étain, etc. Sa dureté Mohs est de 6 et sa densité de 4,2 à 4,3 g/cm3. Magnétique et doté d'une bonne conductivité, le rutile est de couleur brun foncé lorsque sa teneur en fer est élevée. Il est principalement produit dans les gisements alluvionnaires.
Domaines d'application et indicateurs techniques
Le rutile et l'ilménite sont les principales matières premières pour la fusion du titane métallique, la fabrication du dioxyde de titane, des baguettes de soudage et des flux de soudage.
Tableau 1. Principales utilisations du rutile et de l'ilménite
Tableau 2. Norme de qualité du concentré de titane
Tableau 3. Normes de qualité du rutile naturel
Technologie de traitement
L'ilménite et le rutile sont généralement accompagnés d'une variété d'autres minéraux, tels que la magnétite, l'hématite, le quartz, le feldspath, l'amphibole, l'olivine, le grenat, la chromite, l'apatite, le mica, le pyroxène, etc. Ces minéraux sont généralement sélectionnés par séparation gravimétrique, séparation magnétique, séparation électrique et flottation.
enrichissement par gravité
Cette méthode est généralement utilisée pour le dégrossissage des placers ou des minerais primaires de titane concassés. La densité des minéraux contenant du titane est généralement supérieure à 4 g/cm³. Par conséquent, la plupart des gangues, dont la densité est inférieure à 3 g/cm³, peuvent être éliminées par séparation gravimétrique. L'équipement de séparation gravimétrique comprend notamment un jig, un concentrateur à spirale, un tamis vibrant et une goulotte.
Séparation magnétique
La séparation magnétique est une méthode largement utilisée pour la sélection des minéraux contenant du titane. On peut employer une séparation magnétique faible pour isoler la magnétite, puis une séparation magnétique forte pour séparer l'ilménite, un minéral moyennement magnétique. Par exemple, si le concentré contient davantage d'oxyde de fer ou de silicate de fer, la séparation gravimétrique est recommandée pour éliminer les impuretés de faible densité. Dans l'industrie, on utilise aussi bien la séparation magnétique à sec que la séparation magnétique par voie humide. Les principaux équipements de séparation magnétique comprennent les séparateurs magnétiques cylindriques, les séparateurs magnétiques à plaques et les séparateurs magnétiques à gradient élevé à anneaux verticaux.
Séparateur magnétique à tambour
Séparateur magnétique à plaque magnétique haute intensité
valorisation électrostatique
Ce procédé exploite principalement la différence de conductivité entre les différents minéraux présents dans le concentré grossier contenant du titane pour la sélection, notamment la séparation du rutile, du zircon et de la monazite. Les séparateurs électriques utilisés sont de type à rouleaux, à plaques, à tamis, etc.
Flottation
Elle est principalement utilisée pour séparer les minerais à grains fins contenant du titane. Les réactifs de flottation couramment utilisés comprennent l'acide sulfurique, le tall oil, l'acide oléique, le gazole et les émulsifiants. Les méthodes de valorisation comprennent la flottation positive du titane et la flottation inverse des minéraux de la gangue.
valorisation conjointe
Pour les placerites contenant de nombreux minéraux associés, la différence de susceptibilité magnétique spécifique, de densité, de conductivité et de flottabilité entre ces minéraux peut être exploitée pour les séparer par un procédé combinant séparation magnétique, tri des masses, séparation électrique et flottation. Par exemple, le sable alluvial côtier contient des minéraux tels que la magnétite, l'ilménite, le rutile, le sable de zircon, la monazite, le sable marin, etc. La magnétite est d'abord séparée par un champ magnétique faible, puis l'ilménite par un séparateur annulaire vertical à champ magnétique moyen. Les résidus de ce séparateur annulaire vertical à champ magnétique élevé éliminent les autres minéraux ferreux, et les minéraux de plus faible densité sont ensuite séparés par gravité. Dans le cas du sable marin, les minéraux les plus lourds sont le rutile et le sable de zircon. Le rutile, grâce à sa meilleure conductivité, peut être sélectionné par séparation électrique, permettant ainsi une séparation efficace de ce type de minéral.
séparateur magnétique à gradient élevé à anneau vertical
Cas de valorisation
On trouve de la magnétite, de la titanomagnétite, de l'ilménite, du rutile, du sable zircon, du sable marin et une petite quantité de minéraux ferrifères dans les placers alluviaux d'Indonésie.，Parmi ces minéraux, l'ilménite, le rutile et le zircon sont les principaux minéraux cibles, tandis que la titanomagnétite, l'oxyde de fer, le silicate de fer et le sable marin sont des impuretés. Les minéraux sont séparés et qualifiés par des méthodes physiques telles que la séparation magnétique et la séparation gravimétrique. Tous les produits concentrés sont ensuite sélectionnés.
La granulométrie du sable alluvial est uniforme, et sa taille générale est de 0,03 à 0,85 mm. Les concentrés qualifiés, tels que le sable d'ilménite, de rutile et de zircon, sont séparés par un procédé de valorisation combinant séparation magnétique faible, séparation magnétique moyenne, séparation magnétique élevée et séparation gravimétrique.
- L'indice de valorisation est présenté dans le tableau 4.
Figure 1. Procédé d'essai de valorisation combinée du minerai de sable alluvial
Tableau 4. Indices du test de valorisation conjointe
En exploitant la différence de susceptibilité magnétique spécifique et de densité entre les minéraux, et grâce à un procédé combinant séparation magnétique faible, forte et gravimétrique, des concentrés d'ilménite ont été sélectionnés. Ces concentrés présentent un rendement de 25,37 %, une teneur en TiO₂ de 46,39 % et un taux de récupération de 60,83 %. Un concentré de rutile a été obtenu avec un rendement de 8,52 %, une teneur en TiO₂ de 66,15 % et un taux de récupération de 29,15 %. Enfin, un concentré de zircon alluvionnaire a été sélectionné avec un rendement de 40,15 %, une teneur en ZrO₂ de 58,06 % et un taux de récupération de 89,41 %. Le concentré de fer contenant davantage de titanomagnétite, aucun concentré de fer conforme aux normes n'a pu être sélectionné.
Date de publication : 20 mars 2021