В ряду распространенности элементов титан занимает девятое место, содержание его в земной коре 0,61 % (по массе). Титан встречается во всех изверженных и осадочных породах, а также в почве, торфе, каменном угле, растениях, крови, костях животных.
Титан встречается в земной коре в виде диоксида, титанатов и сложных комплексных титанониобатов и силикотитанатов.
Известно около 70 минералов титана, наибольшее промышленное значение имеют рутил, ильменит, перовскит и сфен, являющиеся собственно титановыми минералами.
Рутил — природный диоксид титана (другие модификации — анатаз и брукит). Обычно содержит примесь оксида железа (II) FeO. Плотность 4,18-4,28 г/см3. Цвет большей частью красно-коричневый. Крупные месторождения редки. Известны месторождения в Австралии, Канаде, Бразилии. Рутиловые концентраты содержат 90-95 % TiO2.
Ильменит — титанат железа FeO·TiO2 наиболее распространенный минерал титана. Впервые найден на Урале в Ильменских горах. Минерал бурого или буро-черного цвета. Плотность 4,56-5,21 г/см3. При длительном выветривании ильменит переходит в аризонит (Fe2O3·3TiO2) и лейкоксен (TiO2·nH2O). Это объясняет более высокое содержание TiO2 в некоторых ильменитах, чем это соответствует формуле FeO·TiO2(52,66%).
Часто ильменит находится в тесной связи с магнетитом. Такие руды называют титаномагнетитами.
Ильменит добывают преимущественно из речных и прибрежно-морских россыпей. Эксплуатируемые россыпи содержат от единиц до нескольких десятков килограммов ильменита на 1 м3 песков. Пески часто бывают комплексным сырьем. Так, пески Самотканского месторождения на Украине содержат рутил, ильменит, циркон, а также минералы алюминия — дистен.
По структуре титанаты относятся к типу смешанных оксидов.
Al2O3·SiO2 и ставролит Fe(OH)2·AlSiO5.
Крупные россыпи ильменитовых песков найдены в Индии, Австралии, Индонезии, Африке, Южной Америке, США и России.
Важный источник ильменита - титаномагнетитовые месторождения. Крупнейшие из них известны в Канаде, России, Скандинавии, Бразилии.
Перовскит — титанат кальция СаО-TiO2 (58,7% TiO2). Часто содержит примеси ниобия, иттрия, марганца, магния. Плотность 3,95-4,04 г/см3. Цвет черный, красно-бурый.
Сфен или титанит — титаносиликат кальция CaO-TiO2-SiO2 (38,8% TiO2). Цвет желтый, плотность 3,4-3,56 г/см3. Месторождения найдены во многих районах СССР, известны в США, Канаде и Мадагаскаре. Может служить титановым сырьем при комплексной добыче с другими рудами (апатитом и нефелином).
При обогащении ильменитовых песков вначале гравитационными методами извлекают тяжелые минералы (магнетит, ильменит, рутил, циркон и др.), получая так называемые черные шлихи. Для разделения шлихов используют электромагнитные и электростатические методы. Если магнитную проницаемость железа принять за 100, то для магнетита она равна 40,2, для ильменита 24,7, для рутила 0,4, для силикатов меньше 0,2. Изменяя напряженность магнитного поля, отделяют магнетит от ильменита, а последний от рутила.
При обогащении титаномагнетитовых руд с крупной вкрапленностью ильменита также используют магнитную сепарацию. Некоторые титаномагнетиты не поддаются механическому обогащению. В этом случае применяют металлургическое обогащение — плавку в электропечах с получением чугуна и богатого титаном шлака. Из ильменитовых концентратов выплавляют шлаки с содержанием 75-85% TiO2. Кроме того, из них в результате химического обогащения получают синтетический рутил с содержанием 90-97% TiO2.
Источник: Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. "Металлургия редких металлов", 1991
