钛铁矿

钛铁矿

(2007-04-26 11:05:28)

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分类： 五矿化工知识

 钛(Titanium)：元素符号Ti，原子序数22，原子量47.88，在元素周期表中位于第4周期ⅣB族。钛是地壳中分布最广和丰度高(6320×10-６）的元素之一，占地壳重量的0.61％列居第9位；而钛资源则仅次于铁、铝、镁而列居第4位，是制取钛渣、人造金红石、钛白、海绵钛、钛金属及钛材、焊条涂料的重要原料。由于金属钛呈银白色，具有熔点高(1727℃)、比重轻(4.5)、机械强度高(5)、耐低温（超低温下电阻率几乎为0）、耐磨蚀、线钛塑性良好（能薄壁化使用）、不易氧化、还原性强等特点；钛的氧化物——二氧化钛（钛白），具有无毒、良好的物理化学稳定性（1000℃煅烧后不熔于任何酸和碱）、折射指数高（2.55～2.70），以及很强的白度、着色力（1150～1650)、遮盖力（40～50g/m2）、耐温性、抗粉化等特征，被称为“颜料之王”。因此，钛及其氧化物、合金产品是重要的涂料、新型结构材料、防腐材料，被誉为“继铁、铝之后处于发展中第三金属”和“战略金属”，也是“很有希望的金属材料”，在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域，有着广泛的应用，并创造了巨大的经济效益和社会效益，在国民经济发展中有其重要的地位和作用。



一、矿物原料特点


钛是典型的亲石元素，常以氧化物矿物出现。地壳中含TiO2在1％以上的矿物有80余种，具有工业价值的有15种，我国主要利用的有钛铁矿、金红石和钛磁铁矿等（表3.5.1）。它们既有原生的（岩矿），也有次生的（风化残坡积及沉积砂矿）。我国各主要产地钛矿物原料基本特点概述对比如表3.5.2。



二、用途与技术经济指标


钛原料主要用来生产钛白、金属钛(海绵钛)、含钛钢以及焊条涂料。它们所占的比例，我国和国外稍有不同。钛白，我国占88%，国外占92.4%；金属钛(海绵钛)，我国占10%，国外占5.3%；含钛钢及焊条涂料，我国占2.0%，国外占2.3%。
钛白不仅是性能优异的白色颜料，而且是重要的化工原料。它广泛用于涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸和化纤工业。钛白涂料，色彩鲜艳，色调纯正；钛白是纸张的高级填料，使纸张薄而不透明，白度高，光泽好，强度大和光滑好用。钛白用于塑料工业，是不透明的着色剂；用于橡胶工业，使白色和浅色橡胶强度高，伸展率大，耐老化和不易褪色。它也是化学纤维的最佳消光材料，使透明的化纤具永久性消光效果，并可提高韧性。此外，还用于搪瓷、电器、电子原料等等方面


钛精矿经冶炼成海绵钛后，再铸锭并制成工业纯钛和钛合金钛材。钛和钛合金钛材主要用于航空和宇航部门。与合金钢相比，钛合金可使飞机重量减轻40%。其他如人造卫星外壳、飞船蒙皮、火箭发动机壳体、导弹等等，钛合金都可大显身手。非宇航部门使用工业纯钛和钛合金主要在于发电站冷凝器、接触海水装置、化学装置和一些机械工程等方面。尤其是海水淡化加热器用钛是钛工业发展中划时代事件。兵工部门将钛主要用于舰船和兵器生产。
金属钛除主要用于生产工业纯钛和钛合金外，另一用途是为钢铁工业生产钛铁合金和含钛钢。钛在钢中作为添加元素，可以改变钢的性能。使钢在同样回火温度下，具有更高的强度和硬度，或同样硬度要求下，回火到更高的温度。目前，我国含钛钢有高强度低合金钢、结构钢、不锈钢、耐热合金、超高强度钢和磁钢等钢种系列，广泛用于汽车、船舶和石油钻探等方面，已发展成为仅次于锰钢的第二大钢系。
三、矿业简史
1789年，英国业余矿物学家格雷戈尔（William Gregor）神甫在其教区哥纳瓦尔州的默纳金山谷里的黑色磁性砂石（钛铁矿）中发现一种新的元素（钛），当时命名为“默纳金尼特”（Menaccanite）。
1795年，德国化学家克拉普罗特（M.H.Klaproth）在对岩石矿物作系统分析检验时发现一种新的金属氧化物，即是现在的金红石（TiO2）亦含有此新元素，他把此新元素以希腊神话中天地之子Titans(泰坦神）命名为钛（Titanium）。“钛”亦即是格雷戈尔所称的“默纳金尼特”。
我国钛矿资源的地质勘查，主要是新中国成立后的50年代至60年代进行的，并相继投入开发；我国钛矿资源的深加工利用（生产钛白、焊条涂料、海绵钛、钛金属、钛材等），则是从1954年由北京有色金属研究院研制海绵钛开始，1958年沈阳有色金属加工厂建成海绵钛及钛材加工车间投产，60年代末开始形成钛工业体系（生产海绵钛、钛加工材等多种产品），至1997年，我国钛工业已形成矿山-冶炼-加工和科研-设计-生产-应用两个相互关联、比较完整的体系。我国是世界上钛精矿、锻轧钛、钛制品、钛氧化物和锐钛型钛白颜料的出口国之一。
四、资源状况
截至1995年底，世界金红石（包括锐钛矿）储量和储量基础分别为3330万t和16440万t，资源总量约2.3亿t（TiO2含量，下同），主要集中在南非、印度、斯里兰卡、澳大利亚。世界钛铁矿（TiO2）储量和储量基础分别为2.743亿t和4.353亿t，资源总量约10亿t；主要集中在南非、挪威、澳大利亚、加拿大和印度。
截至1996年底我国保有原生钛（磁）铁矿（折TiO2）储量35704.09万t（其中A+B+C级23191.50万t）；钛铁矿（砂矿）矿物储量3803.19万t（其中A+B+Ｃ级2147.17万t）；金红石矿物储量256.86万t（其中A+B+C级73.73万t)；金红石TiO2储量750.86万t（其中A+B+C级242.43万t）。
若将我国1996年保有钛铁矿砂矿的A+B+C级矿物储量2147.17万t按含TiO2 48％折算，则其TiO2储量为1030.64万t，仅占同年世界钛铁矿(TiO2)27000万t的3.83％；若再将其与原生钛磁铁矿岩矿（TiO2）的A+B+C级储量（23 191.50万t）中目前可利用的约占50％以粒状钛铁矿产出的（TiO2）储量11595.75万t相加，其TiO2总储量为12626.4万t，则占同年世界钛铁矿（TiO2）储量27000万t的47.76％，从这个意义上说，我国可称为世界钛铁矿资源最丰富的国家。
若将我国1996年保有金红石矿物的A+B+C级储量73.73万t按含TiO2 94％折算成TiO2储量为69.31万t，再加上同年金红石（TiO2）的A+B+C级储量242.43万t，合计为311.74万t，则占同年世界金红石（TiO2）储量3330万t的9.36％，由此可见我国金红石资源并不丰富。

五、地理分布 我国探明的钛资源分布在21个省（自治区、直辖市）共108个矿区（图3.5.1及表3.5.4）。主要产区为四川，次有河北、海南、广东、湖北、广西、云南、陕西、山西等省（区）。 钛磁铁矿岩矿：主要矿床分布在四川省的攀枝花和红格，米易的白马，西昌的太和；河北省承德的大庙、黑山，丰宁的招兵沟，崇礼的南天门；山西省左权的桐峪；陕西省洋县的毕机沟；新疆的尾亚；河南省舞阳的赵案庄；广东省兴宁的霞岚；黑龙江省的呼玛；北京市昌平的上庄和怀柔的新地。其中四川省表内储量（TiO2 44256.32万t）占全国同类储量（TiO2 46522.83万t）的95.1％，河北省（TiO2 1544.46万t）占3.3％，陕西省占0.46％，山西省占0.35％。 (1)金红石岩矿主要矿床分布在湖北省枣阳的大阜山；山西省代县的碾子沟；河南省新县的杨冲；山东省莱西县的刘家庄。其中湖北省金红石（TiO2）表内储量（534.43万t）占全国同类储量（750.86万t）的71.2％，山西省（154.79万t）占20.6％，陕西省（44.4万t）占5.9％。 (2)钛铁矿砂矿主要矿床分布在海南省万宁的保定、长安、兴隆，琼海的沙老、南港，陵水的乌石-港坡、万洲坡，文昌的辅前；广西壮族自治区藤县的东胜、三吉壤；广东省化州的平定；云南省保山的板桥；江西省定南的车步、赤水；湖南省岳阳的新墙河、华容的三郎堰；陕西省安康的月河恒口、大同。其中海南省钛铁矿矿物表内储量（1335.63万t），占全国同类储量（3811.68万t）的35％，云南省（1088.30万t）占28.6％，广东省（616.04万t）占16.2％，广西壮族自治区（521.70万t）占13.7％，江西省（117.95万t）占3.1％。 (3)金红石砂矿主要分布在河南省西峡县的八庙子沟；山东省莱西县的刘家庄和储城市的上崔家沟；湖北省枣阳的大阜山；湖南省湘阴的望湘、岳阳的新墙河、华容的三郎堰；安徽省潜山的黄铺古井；海南省万宁县的保定。其中河南省金红石砂矿表内储量（218.45万t）占全国同类储量（256.86万t）的85％，山东省（17.68万t）占6.9％，湖北省（9.24万t）占3.6％，湖南省（6.99万t）占2.7％，安徽省占1.15％，海南省占0.58％。 从地区来看，我国钛资源分布相当集中。钒钛磁铁矿集中于四川攀西地区与河北北部；钛铁矿砂矿集中于两广及海南岛，尤以海南岛为多。 七、生产现状 随着国民经济的发展、人民物质生活水平的提高、进出口贸易的加强，对钛矿原料及钛矿有关加工产品（含未锻轧钛、锻轧钛及钛制品、钛氧化物、海绵钛和钛白）的需求量将不断增长。我国丰富的钛矿资源，为发展钛工业提供了有利的物质条件。全国已投入开发利用的矿区47个，已建规模（矿石生产能力）为2205万t／a；可规划利用的矿区71个，可建规模（矿石生产能力）为2980万t／a。其中，已投入开发的原生钛（磁）铁矿区10个，保有储量（TiO2）5528.8万t，已建规模为矿石1380万t／a；已投入开发的钛铁砂矿区29个，保有储量（矿物）1446.18万t，已建规模为矿石（砂）785万m3／a；已投入开发的金红石矿区8个，保有储量（矿物）591.01万t，已建规模为矿石40万m3／a。 1995年，中国钛铁精矿（含0.206万t钛渣）产量（TiO2）34.65万t（比1994年21.79万t增加59.0％，其中由钒钛磁铁矿中选出的钛铁精矿9万t），占世界同年总产量331万t的10.47％，排在澳大利亚、南非、加拿大之后居第4位；金红石产量（TiO2）2.20万t（比1994年2.35万t减少6.4％），占世界同年总产量35万t的6.28％，排位在澳大利亚、南非、塞拉利昂之后居第4位。钛矿原料约90％用于深加工生产钛白，约10％深加工生产海绵钛和钛金属。1995年，我国钛白产量为12.18万t（比1994年的7.75万t增加57.16％）；海绵钛产量为1323t（比1994年的853t增加55.10％），占同年世界产量5.46万t的2.42％；钛金属产量为1589.7t（比1994年的1143t增加39.08％）（表3.5.11）。 八、生产布局 截止1995年，全国已利用的钛矿区共47个。其中，以攀西地区的朱家包包、兰家火山、尖包包（合计矿石生产能力为1150万t／a）、太和北部（矿石生产能力70万t／a），河北省承德地区的大庙（矿石45万t／a）、黑山（矿石90万t／a）、马营（矿石25万t／a），北京市新地和上庄等为重点的原生钛（磁）铁矿矿区共10个，已建生产规模共为矿石1380万t／a。如果现有生产能力能发挥60％，矿石中的钛铁矿能回收30%～40％，每年生产（回收）的钛铁矿精矿约30万t；以广东阳江县南山海（年矿砂采选能力125万m3／a）和陆丰市甲子（36万m3／a）、广西藤县东胜（80万m3／a）、海南琼海市南港（80万m3／a）和万宁市保定(85万m3／a)等为重点的钛铁矿砂矿区29个，以及全国约300个乡镇钛铁砂矿，合计已建成钛铁矿砂矿生产能力785万m3／a。如果按平均采选钛铁矿10kg／m3计，每年生产的钛铁矿精矿约78.5万t；以湖北枣阳市大阜山原生金红石矿（矿石生产能力10万t／a）、山东莱西县南墅和刘家庄金红石砂矿（矿砂采选能力共30万t／a）等为重点的金红石矿区共8个，已建成生产规模共为矿砂大于40万m3／a和矿石20万t／a，每年生产的金红石精矿约3万t。 随着世界和国家经济发展对钛矿资源需求的增长，以及新、老矿区开发资源的接替，还可有计划、分期分批地在可规划利用的61个矿区中择优建设。