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Ilménite

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Ilménite
Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1]
Image illustrative de l’article Ilménite
Ilménite
Général
Numéro CAS12168-52-4
Classe de Strunz
4.CB.05

4 OXYDES et HYDROXYDES
 4.C Métal:Oxygène = 2:3, 3:5, et apparentés
  4.CB avec cations de moyenne taille
   4.CB.05 Tistarite Ti2O3
groupe d'espace R3c
groupe ponctuel3 2/m
   4.CB.05 Auroantimonate AuSbO3
groupe d'espace Ortho ?
groupe ponctuel Ortho
   4.CB.05 Brizziite-VII NaSb+++++O3
groupe d'espace R3
groupe ponctuel3
   4.CB.05 Corundum Al2O3
groupe d'espace R3c
groupe ponctuel3 2/m
   4.CB.05 Eskolaite Cr2O3
groupe d'espace R3c
groupe ponctuel3 2/m
   4.CB.05 Hematite Fe2O3
groupe d'espace R3c
groupe ponctuel3 2/m
   4.CB.05 Karelianite V2O3
groupe d'espace R3c
groupe ponctuel3 2/m
   4.CB.05 Geikielite MgTiO3
groupe d'espace R3
groupe ponctuel3
   4.CB.05 Ecandrewsite (Zn,Fe++,Mn++)TiO3
groupe d'espace R3
groupe ponctuel3
   4.CB.05 Ilmenite Fe++TiO3
groupe d'espace R3
groupe ponctuel3
   4.CB.05 Pyrophanite MnTiO3
groupe d'espace R3
groupe ponctuel3
   4.CB.05 Brizziite-III NaSb+++++O3
groupe d'espace R3
groupe ponctuel3
   4.CB.05 Melanostibite Mn(Sb+++++,Fe+++)O3
groupe d'espace R3
groupe ponctuel3
   4.CB.05 Romanite (Fe++,U,Pb)2(Ti,Fe+++)O4
groupe d'espace Trig ?
groupe ponctuel Trig

Classe de Dana
4.3.5.1

Oxydes
4. Oxydes simples
4.3.5/ Groupe de l'ilménite
4.3.5.1Ilménite FeTiO3

Formule chimiqueFeO3TiFeIITiO3
Identification
Masse formulaire[2]151,71 ± 0,004 uma
Fe 36,81 %, O 31,64 %, Ti 31,55 %,
Couleurnoir de fer, brun foncé, brun noir
Système cristallintrigonal
Réseau de Bravaisrhomboédrique R
Classe cristalline etgroupe d'espaceparatétartoédrie hexagonale
R3 (no 148)
trigonal

Hermann-Mauguin :R3¯{\displaystyle R{\bar {3}}\,}

Schoenflies :C3i2{\displaystyle C_{3i}^{2}\,}
Maclepossibles sur {1011} et {0001}
Clivageaucun
Cassureconchoïdale ; irrégulière
Habitusmassif, en rosette, grenu, micacé, compact, sable
Facièstabulaire selon {0001}
Échelle de Mohs5 - 6
Traitnoir-brun
Éclatsubmétallique
Propriétés optiques
Transparenceopaque
Propriétés chimiques
Densité4,72
Propriétés physiques
Magnétismefaible
Radioactivitéaucune

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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L'ilménite est une espèceminérale constituée d'unoxyde defer et detitane, deformule chimique FeIITiO3 avec des traces demagnésium, demanganèse et devanadium. Elle peut former des cristaux jusqu'à 25 cm de long[3].

Historique de la description et appellations

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Découverte et étymologie

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Lamanaccanite, une variété ferrifère, est découverte par leminéralogiste amateurWilliam Gregor en 1791, et nommée par lui en référence au village deManaccan (péninsule de Lizard, sud-ouest de laCornouailles,Angleterre), près duquel il l'a trouvée, dans le lit d'une rivière. Il comprend qu'en plus du fer il doit y avoir l'oxyde d'un nouvelélément chimique[4]. En 1795 le chimiste allemandMartin Klaproth identifie à son tour le nouvel élément dans un échantillon derutile deHongrie, et le nommeTitan. En 1797 il prend connaissance des travaux de Willam Gregor et en reconnaît l'antériorité.

L'ilménite est décrite et nommée par le minéralogiste allemandAdolph Kupffer en 1827, à partir d'échantillons desmonts Ilmen, dans le sud-est de l'Oural (Russie).

Topotype

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Synonymes

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  • Axotomous Eisenerz (Mohs, 1824)[5]
  • Cibdelophane
  • Haplotypite
  • Mänaken Karsten (1808)
  • Mohsite (Armand Lévy, 1827)[6]
  • Para-ilménite
  • Titanioferrite (Chapman, 1843)

Caractéristiques physico-chimiques

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Critères de détermination

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  • Ce minéral peut être facilement confondu avec les minéraux du groupe de lacrichtonite, mais aussi avec l'hématite.
  • L'ilménite est opaque, de couleur noire et d'éclat submétallique. Sontrait varie entre le noir et le marron. Sa fracture estconchoïdale.
  • La couleur du trait permet de la distinguer de l'hématite ; le magnétisme faible la différencie de lamagnétite.

Variétés

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  • Ferroilménite (ferro-ilménite) : variété ferrifère d'ilménite contenant 33 % de Fe2O3 de formule idéale (FeTi)2O3. Synonyme pour cette variété : hystatite (Breithaupt, 1830).
  • Guadarramite (Muñoz del Castillo, 1906) : variété contestée radioactive d'ilménite trouvée dans la Sierra de Guadarrama, Castille, Espagne[7].
  • Isérine (Klaproth, 1810) : variété cubique d'ilémnite, décrite initialement à Jizerská meadow (Iser meadow), Monts Jizerské (Monts Iser),Bohème, Tchéquie, qui a inspiré le nom[8]. Synonyme pour cette variété : isérite (Dana) ; à noter que le minéralogiste Janovsky a décrit une variété de rutile qu'il a nomméeisérite.
  • Kibdelophane (von Kobell, 1832) : variété riche en titane d'ilménite[9].
  • Magnéto-ilménite (Ramdohr, 1926) : variété ferrifère d'ilménite[10].
  • Manaccanite[11] (ou ménachanite[12]) : variété ferrifère d'ilménite décrite à Tregonwell Mill,Manaccan,péninsule de Lizard,Cornouailles, Royaume-Uni, qui a inspiré le nom. Synonyme pour cette variété :grégorite (Paris)[13].
  • Manganilménite (Simpson, 1929) : variété manganésifère d'ilménite[14]
  • Picrocrichtonite (Lacroix, 1901) : variété manganésifère d'ilménite[15].
  • Picroilménite (Groth, 1898) : variété d'ilménite riche en magnésium[16].
  • Picrotitanite (Dana, 1868) : variété d'ilménite riche en magnésium[17].
  • Silicoilménite (Pilipenko, 1930) : mélange de silice et d'ilménite[18].
  • Washingtonite (Shepard, 1842) : variété ferrifère d'ilménite trouvée à Washington,Comté de Litchfield, Connecticut, États-Unis qui a inspiré le nom[19].

Cristallochimie

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L’ilménite forme troisséries isomorphes avec lapyrophanite MnTiO3, lagéikiélite MgTiO3 et l'ecandrewsite. On trouve la même structure dans MgSiO3 à haute pression.

Lastructure de l'ilménite est essentiellement la même que celle de l'hématite, ce qui permet unesolution solide complète à haute température ; la distribution descations fer et titane dans l'hématite est ordonnée. Les atomes d'oxygène forment unempilement de type AB, les cations occupent deux tiers des cavitésoctaédriques ainsi formées. Puisque dans l’hématite, chaque troisième site octaédrique est vide : la séquence est -Fe-Ti-L-Ti-Fe-L-Fe-Ti- où L représente une lacune (site octaédrique vide). Les cations proches du site vacant sont toujours soit deux fer, soit deux titane.

Cristallographie

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Structure de l'ilménite

L'ilménite appartient ausystème cristallin trigonal. Sonréseau estrhomboédrique et songroupe d'espace estR3. Sesparamètres demaille sont, exprimés dans la base hexagonale,a{\displaystyle a} = 5,088 Å etc{\displaystyle c} = 14,088 Å (V = 315,84 Å3, Z = 6) et sa densité calculée est4,79 g/cm3 à température ambiante[20].

Propriétés physiques

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Àtempérature ambiante, l’ilménite estparamagnétique, mais elle devientantiferromagnétique à environ56 K[21].

Gîtes et gisements

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Gîtologie et minéraux associés

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  • Minéral accessoire, commun, des roches magmatiques. Accompagnée demagnétite, l'ilménite constitue des masses importantes dans lesgabbros, lesdiorites, lesanorthosites. Avec lamagnétite, lezircon, lerutile, etc. elle est un important minéral deplacers. C'est d'ailleurs des placers d'Australie et autres lieux de l'hémisphère sud, que provient la plus grande part des minerais d'ilménite. On la trouve également dans des veines et filons pegmatitiques, et, dans sa localité type, dans la « miascite » et sespegmatites
  • Présent dans les roches lunaires.
  • Présent dans lesmétéorites.

Gisements producteurs de spécimens remarquables

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Mine à ciel ouvert d'ilménite deNorvège
  • Algérie
Laouni,Hoggar, Province deTamanrasset[22].
  • Belgique
La Helle, Ternell,Eupen,Province de Liège[23].
  • Canada
Madawaska Mine property, Faraday Township, Comté de Hastings, Ontario[24].
Mine Beattie,Duparquet, Abitibi-Ouest MRC, Abitibi-Témiscamingue, Québec[25].
Mine Tio,Havre-Saint-Pierre, Minganie MRC, Côte-Nord, Québec[26].
  • France
Mine d'Anglade,Salau,Couflens, Ariège, Occitanie[27].
  • Madagascar
Mine de Tolagnaro (Fort-Dauphin), site de Mandena.

Exploitation des gisements

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L'ilménite est un importantminerai de titane et, dans une moindre mesure, de fer.

Les gisements d'ilménite peuvent être exploités économiquement quand leur teneur en TiO2 dépasse 45 %. Ce sont d'importantes sources pour la production dedioxyde de titane. Pour obtenir cet oxyde à l'état pur, il est d'abord séparé des roches par un traitement électrostatique et magnétique. Le minerai peut être soit directement traité par leprocédé au sulfate (de), soit par leprocédé au chlore (de) après une étape de traitement (le procédé au chlore étant mieux adapté au traitement desrutiles)[28].

En 2014, l'extraction des ilménites traitées au sulfate correspond à plus de 3 millions detonnes de dioxyde de titane, sur les 7 millions detonnes de dioxyde de titane extraites (sachant que 5,5 millions detonnes ont été consommées). Avant 2010, l'extraction des ilménites représentait moins du tiers des sources de dioxyde de titane, mais la croissance de la production chinoise s'est faite en développant fortement le traitement au sulfate de ce minerai[28].

Ensidérurgie, une utilisation occasionnelle de l'ilménite consiste à utiliser son haut pouvoir réfractaire pour constituer un revêtement protecteur sur lesparois réfractaires ducreuset d'un haut fourneau. Pour obtenir ce revêtement, l'ilménite est enfournée comme unminerai de fer et, en atteignant le bas du haut fourneau, le dioxyde de titane se dépose sur les parois, colmatant ainsi les fissures[29].

Notes et références

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  1. Laclassification des minéraux choisie estcelle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Masse molaire calculée d’après« Atomic weights of the elements 2007 », surwww.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) John W.Anthony, Richard A.Bideaux, Kenneth W.Bladh et Monte C.Nichols,The Handbook of Mineralogy : Halides, Hydroxides, Oxides,vol. III, Mineral Data Publishing,.
  4. (en) « Titanium »(consulté le).
  5. (en) B. K. Welch,The occurrence and paragenesis of the ores of titanium,vol. I (thèse de doctorat), Durham University,(lire en ligne),p. 23.
  6. (en)A. Levy, « On a new mineral species »,Philosophical Magazine,2e série,vol. 1,no 3,‎,p. 221-223(DOI 10.1080/14786442708674278).
  7. (es) José Muñoz del Castillo, « La «guadarramita»: propuesta de una nueva individualidad mineralógica radiactiva »,Boletín de la Sociedad Española de Historia Natural,vol. 6,‎,p. 479-484(lire en ligne).
  8. (de)Martin Heinrich Klaproth, « Chemische Untersuchung des Iserins »,Beiträge zur chemischen Kenntniss der Mineralkörper, Berlin, Rottmann,vol. 5,‎,p. 206-209(lire en ligne).
  9. (de)Franz Ritter von Kobell, « Analyse des Titaneisens von Egersund »,Schweigger's Journal für Chemie und Physik,‎,p. 59-63(lire en ligne).
  10. Ramdohr,Jb. Min. Beil.,vol. 54, 1926,p. 345.
  11. (en) « Manaccanite », surMindat.org(consulté le).
  12. (en) « Menachanite », surMindat.org(consulté le).
  13. (en) John Ayrton Paris, « Gregorite (Manaccanite) discovered at Lanarth »,Transactions of the Royal Geological Society of Cornwall,vol. 1,‎,p. 226-227(lire en ligne).
  14. (en)Edward Sydney Simpson (en), « Contributions to the mineralogy of Western Australia »,Journal of the Royal Society of Western Australia, iV,vol. 15,‎,p. 99-114.
  15. Alfred Lacroix,Minéralogie de la France et de ses colonies : Description physique et chimique des minéraux - Étude des conditions géologiques de leurs gisements,vol. 3, Béranger,, partie 1,p. 284.
  16. Mémoires duBureau de recherches géologiques et minières.vol. 83, 1989, partie 1,p. 47-48.
  17. (en)Bulletin - United States Geological Survey,vol. 1113-1114,,p. 192.
  18. (no) P. P. Pilipenko,Mineralnoe Syre,vol. 5, 1930,p. 981.
  19. (en) Shepard, « On Washingtonite, a new mineral »,American Journal of Science,vol. 43,‎,p. 364.
  20. ICSD No. 91 642 ;(en)Richard J. Harrison,Simon A.T. Redfern etRon I. Smith, « In-situ study of the R3 to R3c phase transition in the ilmenite-hematite solid solution using time-of-flight neutron powder diffraction »,American Mineralogist,vol. 85,no 1,‎,p. 194-205(résumé).
  21. (en)John J. Stickler,S. Kern,A. Wold etG.S. Heller, « Magnetic Resonance and Susceptibility of Several Ilmenite Powders »,Physical Review,vol. 164,no 2,‎,p. 765-767(DOI 10.1103/PhysRev.164.765).
  22. J. P. Lorand et J. Y. Cottin,Bulletin de Minéralogie,vol. 110, 1987,p. 373-378.
  23. (en)D. A. Singer,V. I. Berger etB. C. Moring,Porphyry Copper Deposits of the World: Database And Grade and Tonnage Models, 2008 : US Geological Survey Open-File Report 2008-1155,(lire en ligne).
  24. (en)George W. Robinson etSteven C. Chamberlain, « An Introduction to the Mineralogy of Ontario's Grenville Province »,Mineralogical Record,vol. 13,no 2,‎,p. 71-86.
  25. (en) Ann P. Sabina,Rocks and minerals for the collector : Geological Survey of Canada, Miscellaneous Report 77: Kirkland Lake – Rouyn-Noranda – Val-d’Or, Ontario and Quebec,(lire en ligne),p. 125-127.
  26. « Notre histoire », surRio Tinto, Fer et Titane(consulté le).
  27. C. Derré,M. Fonteilles etL. Y. Nansot, « Le Gisement de Scheelite de Salau, Ariège - Pyrénées »,Publications du26e Congrès Géologique International, Paris,‎.
  28. a etb(en) « The Chemours Company : DeLisle Site Visit », Chemours,.
  29. (en) Satyendra, « Protection of Blast Furnace hearth lining by the addition of TiO2 »,.

Voir aussi

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Sur les autres projets Wikimedia :

Liens externes

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v ·m
Ti(II)
Organotitane(II)
Ti(III)
Organotitane(III)
Ti(IV)
Titanate
Organotitane(IV)
v ·m
Oxydes simples
Oxydes mélangés
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