ستشرح لك هذه المقالة بالتفصيل خصائص وتأثيرات معالجة معادن التيتانيوم!

الخواص المعدنية والبنية المعدنية

تشمل المعادن الحاملة للتيتانيوم بشكل رئيسي الإلمنيت والروتيل والأناتاز والبروكيت والبيروفسكيت والسفين والتيتانومغنيتيت، وما إلى ذلك، ومن بينها يعتبر الإلمنيت والروتيل من المعادن الرئيسية المستخدمة في صهر التيتانيوم.

الصيغة الجزيئية للإلمنيت هي FeTiO3، ويحتوي نظريًا على 52.66% من TiO2 و47.34% من FeO. وهو خام ذو لون رمادي فولاذي إلى أسود، وصلابته على مقياس موس تتراوح بين 5 و6، وكثافته 4.72 جم/سم³، وله مغناطيسية متوسطة، وموصل جيد للكهرباء، وهو من النوع العادي. يحتوي الإلمنيت في تركيبه على شوائب من المغنيسيوم والمنغنيز، أو على شوائب دقيقة من الهيماتيت المتقشر.

الصيغة الجزيئية للروتيل هي TiO2، ويحتوي على 60% تيتانيوم و40% أكسجين. وهو معدن بني محمر، غالباً ما يحتوي على خليط من الحديد والنيوبيوم والكروم والتنتالوم والقصدير، وغيرها، ويبلغ صلابته 6 على مقياس موس، وكثافته 4.2-4.3 جم/سم³. يتميز بخواص مغناطيسية وموصلية جيدة، ويصبح لونه بنياً داكناً عندما يكون محتواه من الحديد عالياً، ويتواجد الروتيل بشكل رئيسي في رواسب الغرينية.

مجالات التطبيق والمؤشرات الفنية

الروتيل والإلمنيت هما المادتان الخام الرئيسيتان لصهر التيتانيوم المعدني، وتصنيع ثاني أكسيد التيتانيوم، وقضبان اللحام، ومواد اللحام المساعدة.

الجدول 1. الاستخدامات الرئيسية للروتيل والإلمنيت

الجدول 2. معيار جودة مركزات التيتانيوم

الجدول 3. معايير جودة الروتيل الطبيعي

تكنولوجيا المعالجة

عادة ما يكون خام الإلمنيت والروتيل مصحوبًا بمجموعة متنوعة من المعادن الأخرى، مثل المغنتيت والهيماتيت والكوارتز والفلسبار والأمفيبول والأوليفين والجارنيت والكروميت والأباتيت والميكا والبيروكسين والأحجار، وما إلى ذلك، ويتم اختيارها بشكل عام عن طريق الفصل بالجاذبية والفصل المغناطيسي والفصل الكهربائي والتعويم.

الاستفادة من الجاذبية

تُستخدم هذه الطريقة عادةً للفصل الأولي لخام التيتانيوم المحتوي على الرواسب الغرينية أو الخام الأولي المحتوي على التيتانيوم المسحوق. تتجاوز كثافة المعادن المحتوية على التيتانيوم عادةً 4 غ/سم³. لذلك، يمكن إزالة معظم الشوائب ذات الكثافة الأقل من 3 غ/سم³ عن طريق الفصل بالجاذبية. تشمل معدات الفصل بالجاذبية: جهاز الفصل بالهزاز، والمُركِّز الحلزوني، والهزاز، والمنزلق، وغيرها.

الفصل المغناطيسي

تُستخدم طريقة الفصل المغناطيسي على نطاق واسع في انتقاء المعادن المحتوية على التيتانيوم. يُمكن استخدام الفصل المغناطيسي الضعيف لفصل الماغنيتيت، ثم استخدام الفصل المغناطيسي القوي لفصل الإلمنيت متوسط ​​المغناطيسية. على سبيل المثال، إذا احتوى المُركّز على نسبة عالية من أكسيد الحديد أو سيليكات الحديد، فيُفضّل استخدام طريقة الفصل بالجاذبية لإزالة الشوائب ذات الكثافة النوعية المنخفضة. في الصناعة، يُستخدم كلٌّ من الفصل المغناطيسي الجاف والرطب. تشمل معدات الفصل المغناطيسي بشكل أساسي الفواصل المغناطيسية الأسطوانية، والفواصل المغناطيسية اللوحية، والفواصل المغناطيسية الحلقية الرأسية عالية التدرج، وغيرها.

فاصل مغناطيسي أسطواني

فاصل مغناطيسي ذو لوحة مغناطيسية عالية الكثافة

المعالجة الكهروستاتيكية

تعتمد هذه التقنية بشكل أساسي على اختلاف الموصلية بين المعادن المختلفة في المركز الخشن المحتوي على التيتانيوم، وذلك لفصل معادن مثل الروتيل والزركون والمونازيت. وتشمل أنواع الفواصل الكهربائية المستخدمة: الفواصل الأسطوانية، والفواصل اللوحية، والفواصل ذات الألواح المنخلية، وغيرها.

التعويم

تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لفصل خام التيتانيوم ذي الحبيبات الدقيقة. تشمل عوامل التعويم الشائعة حمض الكبريتيك، وزيت الصنوبر، وحمض الأوليك، وزيت الديزل، والمستحلبات. أما طرق التركيز فتتضمن التعويم الإيجابي للتيتانيوم والتعويم العكسي للمعادن المصاحبة.

الاستفادة المشتركة

بالنسبة للرواسب الغرينية الغنية بالمعادن المصاحبة، يمكن استخدام الاختلافات في الحساسية المغناطيسية النوعية والكثافة والتوصيلية وقابلية الطفو بين المعادن لفصلها من خلال عملية مُدمجة تجمع بين "المغناطيسية والثقيلة والكهربائية والطفو". على سبيل المثال، تحتوي الرمال الغرينية الساحلية على معادن مثل الماغنيتيت والإلمنيت والروتيل والزركون والمونازيت ورمال البحر، وغيرها. في البداية، يُفصل الماغنيتيت باستخدام مجال مغناطيسي ضعيف، ثم يُفصل الإلمنيت باستخدام حلقة رأسية ذات مجال مغناطيسي متوسط ​​الشدة. تعمل الحلقة الرأسية ذات المجال المغناطيسي العالي على إزالة المعادن الأخرى الحاملة للحديد، ثم تُفصل المعادن ذات الكثافة النوعية المنخفضة باستخدام طريقة الفصل بالجاذبية. أما بالنسبة لرمال البحر، فإن المعادن الثقيلة هي الروتيل والزركون. يمكن اختيار الروتيل ذي التوصيلية الأفضل عن طريق الفصل الكهربائي، وذلك لإتمام عملية الفصل الفعال لهذا النوع من المعادن.

فاصل مغناطيسي عمودي حلقي عالي التدرج

قضية الاستفادة

تحتوي الرواسب الغرينية في إندونيسيا على معادن مثل الماغنيتيت والتيتانومغنيتيت والإلمنيت والروتيل ورمال الزركون ورمال البحر وكمية قليلة من المعادن الحاملة للحديد.،من بين هذه المعادن، يُعدّ الإلمنيت والروتيل ورمل الزركون المعادن المستهدفة الرئيسية، بينما تُعتبر التيتانومغنيتيت وأكسيد الحديد وسيليكات الحديد ورمل البحر شوائب. يتم فصل المعادن وتصنيفها باستخدام طرق فيزيائية مثل الفصل المغناطيسي والفصل بالجاذبية. جميع منتجات المركزات.

يتميز الرمل الطميي بتجانس حجم حبيباته، ويتراوح حجم الحبيبات عادةً بين 0.03 و 0.85 ملم. ويتم فصل منتجات المركزات عالية الجودة، مثل الإلمنيت والروتيل والزركون، من خلال عملية تركيز مركبة تشمل الفصل المغناطيسي الضعيف والمتوسط ​​والعالي، بالإضافة إلى الفصل بالجاذبية.

1. يظهر مؤشر الاستفادة في الجدول 4.
2. 

الشكل 1. عملية اختبار التخصيب المدمجة لخام الرمال الغرينية

الجدول 4. مؤشرات اختبار الإثراء المشترك

باستخدام الفرق في القابلية المغناطيسية النوعية والكثافة بين المعادن، ومن خلال عملية فصل مغناطيسي ضعيفة + مغناطيسية قوية + فصل بالجاذبية، تم اختيار مركزات الإلمنيت بنسبة إنتاج 25.37%، ودرجة TiO2 تبلغ 46.39%، ومعدل استخلاص 60.83%. كما تم اختيار مركزات الروتيل بنسبة إنتاج 8.52%، ودرجة TiO2 تبلغ 66.15%، ومعدل استخلاص 29.15%. أما مركزات الزركون الغريني، فكانت نسبة إنتاجها 40.15%، ودرجة ZrO2 تبلغ 58.06%، ومعدل استخلاص 89.41%. تحتوي مركزات الحديد على نسبة أعلى من التيتانومغنيتيت، لذا لا يمكن اختيار منتجات مركزات الحديد المؤهلة.