تیتانیوم

تیتانیوم نهمین عنصر رایج در این سیاره است که به صورت تیتانیوم اکسید و تیتانیوم سیلیکات یافت می‌شود. ۹۰٪ پوسته زمین سیلیکات‌ها هستند که البته دارای تیتانیوم با غلظت‌های ۰ تا ۱٪ می‌باشد. در چنین غلظت‌های کمی، استخراج آن اقتصادی نیست. در همین حال اکسیدهای تیتانیوم غلظت بین ۱۵ تا ۹۵ دارند. غلظت‌های بالای ۲۵٪ بهترین منابع برای تولید هستند. از بین اکسیدهای تیتانیوم، روتیل و ایلمنیت بالاترین غلظت‌ها را دارند و اکسیدهای اصلی تیتانیوم تجاری جهان هستند.
تیتانیوم را می‌توان از سنگ‌های بلورین نفوذی، سنگ‌های هوازده و رسوبات سست استخراج کرد. نیمی از کل تیتانیوم استخراج شده از رسوبات سستی‌است که به عنوان کانسارهای پلاسر ساحلی شناخته می‌شوند. پلاسرها رسوبات آبرفتی هستند که رودخانه‌ها هنگام رسیدن به دریا تشکیل می‌دهند. رسوبات معلق چگالی متفاوتی دارند که با نام وزن مخصوص شناخته می شوند. یک رودخانه با نوسان سرعت خود رسوبات مختلفی را رسوب می‌دهد و لایه‌های جداگانه‌ای از رسوب را تشکیل می‌دهد. ایلمنیت و روتیل هر دو در پلاسرهای مختلف در سراسر جهان یافت می‌شوند.

روتیل و ایلمنیت چگونه تشکیل می‌شوند؟

روتیل به طور سنتی ورودی اصلی در تولید فلز تیتانیوم است. نام آن از واژه لاتین rutilus به معنای قرمز آمده‌ است. رنگ قرمز آن ناشی از ناخالصی‌های آهنی در شبکه آن است. روتیل تحت فشار و درجه حرارت‌ بالا به عنوان کانی فرعی در سنگ‌های دگرگونی مثل اكلوژیت ایجاد می‌شود. استخراج روتیل از سنگ‌های اولیه مقرون ‌به‌ صرفه نیست؛ بنابراین از ذخایر هوازده پلاسر ساحلی به دست آورده می‌شود.
سیرالئون بزرگترین صادرکننده روتیل در جهان با بزرگترین ذخایر طبیعی روتیل است که مناطقی شامل جی‌بانگباما، روتیفانک و کامبیا را در بر می‌گیرد. سنگ معدن تیتانیوم دومین صادرات بزرگ سیرالئون پس از الماس است و سهم مهمی در بهبود شرایط این کشور در پی جنگ داخلی داشته‌‌است.
در مقایسه‌ی فراوانی اکسیدهای تیتانیوم، ایلمنیت بسیار بیشتر از روتیل است. در محفظه‌های ماگما در سنگ‌های نفوذی مانند نورتیت، آنوتوزیت و گابرو تشکیل می‌شود. ایلمنیت که در دمای بسیار کمتری نسبت به سایر مواد معدنی متبلور می‌شود با خنک‌ شدن به قسمت زیرین محفظه فرو می‌رود. این روند که “تفکیک ماگمایی” نامیده می‌شود صدها سال طول می کشد و باعث تشکیل لایه‌های مشخصی از مواد معدنی می‌شود. برخلاف روتیل که یک کانی جانبی است، لایه‌های ایلمنیت کانسارهای اولیه محسوب می‌شوند.
ایلمنیت را می‌توان هم از کانسارهای نفوذی لایه‌ای و هم از کانسارهای سنگین معدنی استخراج کرد. این ماده اغلب در کنار روتیل در ذخایر سنگین مواد معدنی یافت می‌شود. از ایلمنیت برای ساختن رنگدانه دی اکسید تیتانیوم استفاده می‌شود یا می‌توان آن را به مواد اولیه‌ای تبدیل کرد که می‌تواند در تولید تیتانیوم استفاده شود. آفریقای جنوبی و استرالیا از بزرگترین تولیدکنندگان ایلمنیت در جهان هستند که هر کدام بیش از یک میلیون تن ایلمنیت در سال استخراج می‌کنند.

استخراج ذخایر پلاسر تیتانیوم

استخراج به روش پلاسری شامل حفاری از سطح، یا استخراج زیرزمینی با شافت و تونل است. حفاری را می‌توان با دست یا با تجهیزات تقویت‌شده انجام داد.
روش معدن‌کاری پلاسری، برای استخراج کانی‌های با ارزش از میان رسوبات کانال‌های رودخانه‌های امروزی، ماسه‌های ساحلی و یا نهشته‌های جریانی قدیمی استفاده می‌شود. استخراج از پلاسر اغلب برای ذخایر فلزات گران‌بها و سنگ‌های قیمتی استفاده می‌شود، که هر دو اغلب در ذخایر آبرفتی یافت می‌شوند و با کمک جریان، از یک منبع اصلی جابه‌جا شده‌اند، معمولاً فقط یک قسمت کوچک از کل رسوبات هستند. با توجه به اینکه این فلزات و سنگ‌ها به‌ طور قابل توجهی از شن و ماسه چگال‌تر هستند، تمایل دارند در پایه رسوبات پلاسر جمع شوند. در عملیات پلاسری ماده‌ی استخراج شده، شسته و آبگیری می‌شود تا کانی‌های سنگین‌تر متمرکز و تغلیظ شوند. روش معدن‌کاری پلاسری، یکی از روش‌های سنتی برای به‌دست‌آوردن طلا و الماس بوده‌است.
استخراج این ذخایر یا به صورت عملیات لایروبی مرطوب یا استخراج خشک انجام می‌شود. ارتفاع سطح ایستابی که رسوب مربوطه در آن پیدا شده است، تعیین‌کننده روش مورد نیاز است.
در لایروبی مرطوب، یک حوض مصنوعی در زیر سطح ایستابی حفاری می‌شود. استخراج خشک با ماشین‌آلاتی از جمله بیل مکانیکی، اسکرابر، لودر و بولدوزر انجام می‌شود. رسوبات حاصل از هر دو روش باید متراکم شوند.