Inhalt
- Was ist Ilmenit?
- Geologisches Vorkommen
- Chemische Zusammensetzung von Ilmenit
- Physikalische Eigenschaften von Ilmenit
- Verwendung von Ilmenit
- Ilmenit auf dem Mond
Ilmenit: Ein Exemplar von massivem Ilmenit aus Saint-Urbain, Quebec, Kanada. Massiver Ilmenit kann als aderfüllendes Material oder bei der magmatischen Entmischung entstehen. Dieses Exemplar hat einen Durchmesser von ca. 10 cm.
Was ist Ilmenit?
Ilmenit ist ein häufig vorkommendes Mineral in magmatischen Gesteinen, Sedimenten und Sedimentgesteinen in vielen Teilen der Welt. Apollo-Astronauten fanden reichlich Ilmenit in Mondgesteinen und im Mond-Regolith. Ilmenit ist ein schwarzes Eisen-Titanoxid mit einer chemischen Zusammensetzung von FeTiO3.
Ilmenit ist das Haupterz von Titan, einem Metall, das für die Herstellung einer Vielzahl von Hochleistungslegierungen benötigt wird. Der größte Teil des weltweit abgebauten Ilmenits wird zur Herstellung von Titandioxid, TiO, verwendet2, ein wichtiges Pigment-, Wittling- und Polierschleifmittel.
Schwerer Mineralsand: Beim Graben in Folly Beach, South Carolina, werden dünne Schichten von schwermineralischem Sand freigelegt. Der größte Teil des heute abgebauten Ilmenits stammt aus Sanden mit einer hohen Mineralkonzentration. Fotografie von Carleton Bern, United States Geological Survey.
Bergbau Schwermineralien: Bagger entfernen schweren Mineralsand in der Concord-Mine in Süd-Zentral-Virginia. Schwach verfestigter Sand, der etwa 4% schwere Mineralien enthält, wird abgebaut und verarbeitet, um Ilmenit, Leukoxen, Rutil und Zirkon zu entfernen. Der Sand war verwittert und erodiert von einer anorthoziten Exposition in kurzer Entfernung. Foto von der United States Geological Survey.
Geologisches Vorkommen
Die meisten Ilmenite entstehen beim langsamen Abkühlen von Magmakammern und werden durch magmatische Entmischung konzentriert. Eine große unterirdische Magmakammer kann Jahrhunderte dauern, bis sie abgekühlt ist. Beim Abkühlen bilden sich bei einer bestimmten Temperatur Ilmenitkristalle. Diese Kristalle sind schwerer als die umgebende Schmelze und sinken auf den Boden der Magmakammer.
Dies führt dazu, dass sich Ilmenit und Minerale mit ähnlicher Temperatur wie Magnetit in einer Schicht am Boden der Magmakammer ansammeln. Diese ilmenithaltigen Gesteine sind häufig Gabbro, Norit oder Anorthosit. Ilmenit kristallisiert auch in Venen und Hohlräumen und kommt manchmal als gut ausgebildete Kristalle in Pegmatiten vor.
Ilmenit hat eine hohe Witterungsbeständigkeit. Bei Gesteinen, die Ilmenit enthalten, zerstreuen sich die Körner des Ilmenits mit dem Sediment. Das hohe spezifische Gewicht dieser Körner bewirkt, dass sie sich während des Stromtransports trennen und sich als "schwerer Mineralsand" ansammeln. Diese Sande haben eine schwarze Farbe und sind für Geologen leicht zu erkennen. "Black Sand Prospecting" ist seit langem eine Methode, um schwere mineralische Ablagerungen zu finden. Der meiste kommerziell hergestellte Ilmenit wird durch Ausgraben oder Ausbaggern dieser Sande gewonnen, die dann verarbeitet werden, um die schweren Mineralkörner wie Ilmenit, Leukoxen, Rutil und Zirkon zu entfernen.
Ilmenit: Ein Exemplar von massivem Ilmenit aus Normanville, Südaustralien. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 7,6 cm.
Chemische Zusammensetzung von Ilmenit
Die ideale chemische Zusammensetzung von Ilmenit ist FeTiO3. Es weicht jedoch häufig von dieser Zusammensetzung ab, indem es variable Mengen Magnesium oder Mangan enthält. Diese Elemente ersetzen Eisen in vollständig fester Lösung. Zwischen Ilmenit (FeTiO3) und Geikielit (MgTiO3). In dieser Reihe ersetzen unterschiedliche Mengen Magnesium Eisen in der Mineralienkristallstruktur. Eine zweite feste Lösungsreihe besteht zwischen Ilmenit und Pyrophanit (MnTiO3), wobei Eisen durch Mangan ersetzt wird. Bei hohen Temperaturen existiert eine dritte feste Lösungsreihe zwischen Ilmenit und Hämatit (Fe2O3).
Ilmenit: Ein Exemplar von massivem Ilmenit aus Kragero, Norwegen. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 10 cm.
Schwarzer Sand-Ilmenit: Ilmenitischer Sand aus Melbourne, Florida. Proben sind sandgroße Körner.
Am besten lernen Sie Mineralien kennen, indem Sie eine Sammlung kleiner Proben verwenden, die Sie handhaben, untersuchen und ihre Eigenschaften beobachten können. Preiswerte Mineraliensammlungen sind im Laden erhältlich.
Physikalische Eigenschaften von Ilmenit
Ilmenit ist ein schwarzes Mineral mit einem submetallischen bis metallischen Glanz. Mit einem Blick kann es leicht mit Hämatit und Magnetit verwechselt werden. Die Unterscheidung ist einfach. Hämatit hat einen roten Streifen, während Ilmenit einen schwarzen Streifen hat. Magnetit ist stark magnetisch, während Ilmenit nicht magnetisch ist. Gelegentlich ist Ilmenit schwach magnetisch, möglicherweise aus kleinen Mengen eingeschlossenen Magnetits.
Ilmenit ist normalerweise haltbarer als die anderen Mineralien in den magmatischen Gesteinen, in denen es reichlich vorhanden ist. Aus diesem Grund sind die Verwitterungsrückstände, die bei der Verwitterung dieser Gesteine entstehen, besonders reich an Ilmenit. Aufgrund seines relativ hohen spezifischen Gewichts konzentriert es sich auf Placer-Ablagerungen wie Gold, Edelsteine und andere schwere Mineralien.
Pigmente und Poliermassen: Titandioxidpulver wird sorgfältig verarbeitet, um Verunreinigungen zu entfernen, und nach Partikelgröße klassifiziert. Es wird dann zur Verwendung als Wittling, Pigmente und Poliermittel verkauft. Das Bild ist ein Steinbecher, der gerade mit einem dicken weißen Schaum aus Metalloxidpolitur geöffnet wurde.
Ilmenitischer Mondbasalt: Apollo-Astronauten fanden an mehreren Stellen des Mondes ilmenitreiche Basalte. Der Referenzblock unten rechts ist ein Kubikzentimeter. Bild von der NASA.
Verwendung von Ilmenit
Ilmenit ist das Haupterz des Titanmetalls. Kleine Mengen Titan in Kombination mit bestimmten Metallen ergeben haltbare, hochfeste und leichte Legierungen. Aus diesen Legierungen werden verschiedenste Hochleistungsteile und Werkzeuge hergestellt. Beispiele sind: Flugzeugteile, künstliche Gelenke für Menschen und Sportgeräte wie Fahrradrahmen. Etwa 5% des abgebauten Ilmenits werden zur Herstellung von Titanmetall verwendet. Einige Ilmenite werden auch zur Herstellung von synthetischem Rutil verwendet, einer Form von Titandioxid, aus dem weiße, hochreflektierende Pigmente hergestellt werden.
Der größte Teil des verbleibenden Ilmenits wird zur Herstellung von Titandioxid verwendet, einem inerten, weißen, stark reflektierenden Material. Die wichtigste Verwendung von Titandioxid ist der Wittling. Whitings sind weiße, stark reflektierende Materialien, die zu Pulver gemahlen und als Pigmente verwendet werden. Diese Pigmente erzeugen eine weiße Farbe und Helligkeit in Farben, Papier, Klebstoffen, Kunststoffen, Zahnpasta und sogar Lebensmitteln.
Titandioxid wird auch zur Herstellung von Pulvern mit einem streng kontrollierten Partikelgrößenbereich verwendet. Diese Pulver werden als kostengünstige Polierschleifmittel in einer Vielzahl von Lapidararbeiten verwendet, zu denen Stolpern, Läppen, Kabeln, Kugelherstellung und Facettieren gehören. Titanoxid-Schleifmittel werden in vielen anderen Branchen eingesetzt.
Lunar Ilmenite Regolith: Apollo-Astronauten fanden Ablagerungen von Mond-Regolith, die hauptsächlich aus schlammigem bis sandigem Ilmenit (schwarz) und mafischem Vulkanglas (orange) bestanden. Bild von der NASA.
Ilmenit auf dem Mond
Apollo-Astronauten fanden an mehreren Stellen des Mondes ilmenitreiche Basalte. Die meisten dieser Basalte waren extrem alt und bildeten sich vor mindestens 3 Milliarden Jahren. Diese Gesteine enthielten oft mehr als 10% Titandioxid (TiO2). Mineralien in diesen Gesteinen waren hauptsächlich Feldspate und Pyroxene, gefolgt von reichlich Ilmenit.
Einige Proben von Mond-Regolith enthielten erhebliche Mengen an Ilmenit. Es trat in Partikeln auf, die von feinem Schlick bis zu grobem Sand reichten. Es wurde angenommen, dass der Ilmenit bei Aufprallereignissen von Mondbasalten befreit wurde.
Im Shorty-Krater gesammelte Proben von Mond-Regolith enthielten eine Mischung aus vulkanischen Glaskugeln und Ilmenitkörnern. Die Ablagerung wurde mit einer Bodenschicht geschichtet, die hauptsächlich aus Ilmenit und anderen schwarzen undurchsichtigen Materialien bestand. Dies führte zu einer oberen Schicht, bekannt als "Orangenerde", die hauptsächlich aus kugelförmigen Perlen aus orangefarbenem Vulkanglas mit geringen Mengen an Ilmenit bestand. Die Körner waren meist weniger als 1/2 Millimeter groß. Es wurde vermutet, dass dieser Regolith durch das Entstehen von Vulkanausbrüchen in der frühen Mondgeschichte entstanden ist.