Ilmenita: Un mineral de titanio | Usos y propiedades

Mineral de óxido de hierro y titanio de color negro. El principal mineral de titanio, fuente de dióxido de titanio.

Ilmenita: Un espécimen de ilmenita masiva de Saint-Urbain, Quebec, Canadá. La ilmenita masiva puede formarse como material de relleno de vetas o durante la segregación magmática. Este espécimen mide aproximadamente 4 pulgadas (10 centímetros) de ancho.

¿Qué es la ilmenita?

La ilmenita es un mineral accesorio común en rocas ígneas, sedimentos y rocas sedimentarias en muchas partes del mundo. Los astronautas del Apolo encontraron abundante ilmenita en las rocas lunares y en el regolito lunar. La ilmenita es un óxido de hierro-titanio negro con una composición química de FeTiO3.

La ilmenita es el principal mineral de titanio, un metal necesario para fabricar diversas aleaciones de alto rendimiento. La mayor parte de la ilmenita extraída en todo el mundo se utiliza para fabricar dióxido de titanio, TiO2, un importante pigmento, blanqueador y abrasivo para pulir.

Arenas de minerales pesados: Las excavaciones poco profundas en Folly Beach, Carolina del Sur, dejan al descubierto finas capas de arenas de minerales pesados. La mayor parte de la ilmenita que se extrae hoy en día procede de arenas con una concentración de minerales pesados. Fotografía de Carleton Bern, United States Geological Survey.

Extracción de minerales pesados: Los excavadores extraen arenas de minerales pesados en la mina Concord, en el centro-sur de Virginia. Las arenas débilmente consolidadas que contienen aproximadamente un 4% de minerales pesados se excavan y procesan para extraer ilmenita, leucoxeno, rutilo y circón. Las arenas fueron meteorizadas y erosionadas a partir de una exposición de anortocita a poca distancia. Foto del Servicio Geológico de los Estados Unidos.

Ocurrencia geológica

La mayor parte de la ilmenita se forma durante el lento enfriamiento de las cámaras de magma y se concentra mediante el proceso de segregación magmática. Una gran cámara magmática subterránea puede tardar siglos en enfriarse. A medida que se enfría, comienzan a formarse cristales de ilmenita a una temperatura determinada. Estos cristales son más pesados que el fundido circundante y se hunden en el fondo de la cámara magmática.

Esto hace que la ilmenita y los minerales de temperatura similar, como la magnetita, se acumulen en una capa en el fondo de la cámara magmática. Estas rocas portadoras de ilmenita suelen ser gabro, norita o anortosita. La ilmenita también cristaliza en vetas y cavidades y a veces se presenta como cristales bien formados en pegmatitas.

La ilmenita tiene una gran resistencia a la intemperie. Cuando las rocas que contienen ilmenita se someten a la intemperie, los granos de ilmenita se dispersan con el sedimento. La alta gravedad específica de estos granos hace que se segreguen durante el transporte por la corriente y se acumulen como “arenas minerales pesadas”. Estas arenas son de color negro y son fácilmente reconocidas por los geólogos. La “prospección de arena negra” ha sido durante mucho tiempo un método para encontrar depósitos de minerales pesados aluviales. La mayor parte de la ilmenita producida comercialmente se recupera excavando o dragando estas arenas, que luego se procesan para eliminar los granos de minerales pesados como la ilmenita, el leucoxeno, el rutilo y el circón.

Ilmenita: Un espécimen de ilmenita masiva de Normanville, Australia del Sur. El espécimen mide aproximadamente 3 pulgadas (7,6 centímetros) de ancho.

Composición química de la ilmenita

La composición química ideal de la ilmenita es FeTiO3. Sin embargo, a menudo se aleja de esa composición al contener cantidades variables de magnesio o manganeso. Estos elementos sustituyen al hierro en la solución sólida completa. Existe una serie de soluciones sólidas entre la ilmenita (FeTiO3) y la geikielita (MgTiO3). En esta serie, cantidades variables de magnesio sustituyen al hierro en la estructura cristalina del mineral. Existe una segunda serie de solución sólida entre la ilmenita y la pirofanita (MnTiO3), en la que el manganeso sustituye al hierro. A altas temperaturas, existe una tercera serie de solución sólida entre la ilmenita y la hematita (Fe2O3).

Ilmenita: Un espécimen de ilmenita masiva de Kragero, Noruega. El espécimen mide aproximadamente 4 pulgadas (10 centímetros) de ancho.

Ilmenita de arena negra: Arena de ilmenita de Melbourne, Florida. Los especímenes son granos del tamaño de la arena.

Propiedades físicas de la Ilmenita

La Ilmenita es un mineral negro con un brillo entre submetálico y metálico. A simple vista puede confundirse fácilmente con la hematita y la magnetita. La diferenciación es fácil. La hematita tiene una veta roja, mientras que la ilmenita tiene una veta negra. La magnetita es fuertemente magnética, mientras que la ilmenita no lo es. Ocasionalmente la ilmenita es débilmente magnética, posiblemente por pequeñas cantidades de magnetita incluida.

Propiedades físicas de la ilmenita

La ilmenita suele ser más duradera que los demás minerales de las rocas ígneas en las que abunda. Por ello, los restos de meteorización producidos durante la meteorización de estas rocas son especialmente ricos en ilmenita. Su gravedad específica relativamente alta hace que se concentre en depósitos aluviales como el oro, las gemas y otros minerales pesados.

Pigmentos y compuestos de pulido: El polvo de dióxido de titanio se procesa cuidadosamente para eliminar las impurezas y se clasifica por tamaño de partícula. A continuación, se vende para su uso como blanqueador, pigmentos y compuestos de pulido. La imagen es un barril de tambor de roca recién abierto con una espesa espuma blanca de pulido de óxido metálico.

Basalto lunar de ilmenita: Los astronautas del Apolo encontraron basaltos ricos en ilmenita en múltiples lugares de la Luna. El bloque de referencia en la parte inferior derecha es de un centímetro cúbico. Imagen de la NASA.

Usos de la ilmenita

La ilmenita es el mineral primario del metal titanio. Pequeñas cantidades de titanio combinadas con ciertos metales producen aleaciones duraderas, de alta resistencia y ligeras. Estas aleaciones se utilizan para fabricar una gran variedad de piezas y herramientas de alto rendimiento. Algunos ejemplos son: piezas de aeronaves, articulaciones artificiales para el ser humano y equipos deportivos como los cuadros de las bicicletas. Alrededor del 5% de la ilmenita extraída se utiliza para producir titanio metálico. Una parte de la ilmenita se utiliza también para producir rutilo sintético, una forma de dióxido de titanio utilizada para producir pigmentos blancos altamente reflectantes.

La mayor parte de la ilmenita restante se utiliza para fabricar dióxido de titanio, un material inerte, blanco y altamente reflectante. El uso más importante del dióxido de titanio es como blanqueante. Los blanqueos son materiales blancos, altamente reflectantes, que se muelen hasta convertirse en polvo y se utilizan como pigmentos. Estos pigmentos producen un color blanco y un brillo en la pintura, el papel, los adhesivos, los plásticos, la pasta de dientes e incluso los alimentos.

El dióxido de titanio también se utiliza para fabricar polvos con un rango de tamaño de partícula muy controlado. Estos polvos se utilizan como abrasivos de pulido baratos en una variedad de trabajos lapidarios que incluyen el volteo de rocas, el lapeado, el cableado, la fabricación de esferas y el facetado. Los abrasivos de óxido de titanio se utilizan en muchas otras industrias.

Regolito lunar de ilmenita: Los astronautas del Apolo encontraron depósitos de regolito lunar compuestos principalmente por ilmenita de tamaño limo a arena (negro) y vidrio volcánico máfico (naranja). Imagen de la NASA.

La mejor manera de aprender sobre los minerales es estudiar con una colección de pequeños ejemplares que se puedan manipular, examinar y observar sus propiedades. En la tienda de Geology.com hay colecciones de minerales baratas.

Ilmenita en la Luna

Los astronautas del Apolo encontraron basaltos ricos en ilmenita en múltiples lugares de la Luna. La mayoría de estos basaltos eran extremadamente antiguos, formados hace al menos 3.000 millones de años. Estas rocas a menudo contenían más del 10% de dióxido de titanio (TiO2). Los minerales presentes en estas rocas eran en su mayoría feldespatos y piroxenos, siendo la ilmenita la siguiente en abundancia.

Algunas muestras de regolito lunar contenían cantidades significativas de ilmenita. Se encontraba en partículas que iban desde el limo fino hasta la arena gruesa. Se cree que la ilmenita fue liberada de los basaltos lunares durante los eventos de impacto.

Las muestras de regolito lunar recogidas en el cráter Shorty contenían una mezcla de esferas de vidrio volcánico y granos de ilmenita. El depósito estaba estratificado con una capa inferior compuesta principalmente por ilmenita y otros materiales negros opacos. Esta capa ascendía hasta una capa superior, conocida como “suelo naranja”, que estaba compuesta principalmente por granos de vidrio volcánico de forma esférica con pequeñas cantidades de ilmenita. Los granos tenían en su mayoría un tamaño inferior a 1/2 milímetro. Se cree que este regolito fue producido por erupciones volcánicas en fuente durante la historia lunar temprana.

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