还原-锈蚀法生产人造金红石—中国钒钛之都的生产、市场与产业的知识元素
钒钛产品工艺与设备 考试要点
钛精矿：选矿方法：重选法，电选法，浮选法，磁选法和联合分选法。
理论分子式：FeTiO2.重选原理：根据矿物的密度不同而进行分离的方法。
浮选：泡沫浮选，按照矿物表面物理化学性质差异来分离各种细粒的方法。
电选：依靠不同物料间电性差异，借助于高压电场作用实现分选、分离的一种分选方法。
磁选：利用磁性颗粒和非磁性颗粒在分选空间的运动行为差异进行分选的过程。
选矿工艺流程：破碎、筛分、磨矿、分级、分选、脱水及产品储存。
选钛厂主要设备：球磨机、强磁机、干燥机、盘式过滤机、加药药剂搅拌槽、浮选机（吸入槽）钛渣：钛渣的生产方法主要是电炉熔炼法。
使用还原剂将钛精矿中的铁氧化物还原成金属铁分离出去的选择性除铁，从而富集钛的火法冶金过程。
以无烟煤或石油焦为还原剂，与钛精矿经过配料、制团后，加入矿热式电弧炉内，于1600~1800℃高温下还原熔炼，所得凝聚态产物为生铁和钛渣，根据生铁和钛渣的比重和磁选差别，使钛氧化物与铁分离，从而得到含TiO2 72%~95%的钛渣。
原料：钛精矿，焦炭（无烟煤）。
产品：酸溶性钛渣或氯化钛渣、生铁。
工艺：电炉熔炼法。
设备：矿热式电弧炉高温主反应式：FeTiO3+C===Fe+TiO2+CO △G=190900-161T (298~1700K)高温副反应式：3/4FeTiO3+C===1/4Ti3O5+3/4Fe+CO △G=209000-168T (298~1700k)2FeTiO3+3C===2Fe+Ti2O3+3CO △G=213000-171T (298~1700k)FeTiO3+2C===Fe+TiO+2CO △G=252600-177T (298~1700k)赤铁矿被还原：Fe2O3+3C===2Fe+3CO △G=164000-176T (298~1700k)在电弧炉2000K以下的温度下，杂质不可能被还原，故进入钛渣渣相，只有氧化铁被还原成了单质金属铁。
工艺流程：配料、制团、电炉熔炼、渣铁分离、冷却炉前钛渣、破碎，磁选、获得产品高钛渣。
镁热还原法生产海绵钛的基本原理---乘钒钛文化之风 创钒钛产业之都
镁热还原法生产海绵钛的基本原理---乘钒钛文化之风创钒钛产业之都原创邹建新王能为教授等镁还原法生产海绵钛是目前唯一工业化的生产方法。
在高温下用金属Mg或Na还原TiCl4，得到金属钛，呈海绵状，纯度为98.5%~99.7%，工业上叫作海绵钛。
用镁还原法生产金属钛是在密闭的钢制反应器中进行。
将纯金属镁放入反应器中并充满惰性气体,加热使镁熔化(650℃)，在高温下，以一定的流速放入TiCl4 与熔融的镁反应。
镁热还原过程为间歇作业，在惰性气体氩或氦的保护下进行，还原温度为800℃～900℃，在还原过程中间歇排出生成物MgCl2。
还原所得产物中夹有MgCl2和金属镁,可用真空蒸馏法除去并回收。
真空蒸馏温度为950℃～1000℃。
生产海绵钛的原料：液态TiCl4、金属Mg，典型化学成分如表4.8.1和表4.8.2所示。
生产海绵钛的产品：海绵钛（金属钛）、MgCl2。
海绵钛产品的国家标准如表4.8.3所示，海绵钛外观如图4.8.1所示。
生产海绵钛的工艺：克劳尔法（镁热还原法）、亨特法（钠还原法，已淘汰）。
生产海绵钛的设备：倒“U”型或“I”型还原–蒸馏炉，还原罐如图4.8.2所示。
表4.8.1 四氯化钛原料典型化学成分 指标 TiCl 4 Si Fe V 比色度含量 > 99.9%< 0.004%< 0.0007%< 0.0007%5mg K 2Cr 2O 7/L表4.8.2 金属Mg 原料典型化学成分，% 元素 Mg 总杂质 Mn Fe Si Al Cu Cl - K Na 含量99.90.080.05 0.04 0.01 0.02 0.01 0.05 0.005 0.01表4.8.3 国内海绵钛产品标准（GB/T2524-2010）图 4.8.1 含Mg 和MgCl 2杂质的粗海绵钛图 4.8.2 还原反应罐Mg 还原TiCl 4的主反应：TiCl 4（g ）+2Mg(l)─→2MgCl 2(l)+Ti(s) ΔG=-462200+136T (987~1200K)ΔG 01000 = -312.66 kJ/mol常压下，TiCl 4为液态，熔点-23℃，沸点123℃；Mg 的熔点649℃，沸点1107℃。
人造金红石生产概述—中国钒钛之都的生产、市场与产业的知识元素
人造金红石生产概述—中国钒钛之都的生产、市场与产业的知识元素原创彭富昌邹建新等金红石是一种黄色至红棕色的矿物，其主要成分是TiO2，还含有一定量的铁、铌和钽。
铁是由于它与钛铁矿共生的结果。
由于Ti4+与Nb+、Ta+5离子的相似性，铌和钽常伴生在钛矿石中。
金红石是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95％以上，但地壳中储量较少。
人造金红石（artificial rutile）又称合成金红石（synthetic rutile）。
系指利用化学加工方法，将钛铁矿中的大部分铁成分分离出去所生产的一种在成分上和结构性能上与天然金红石相同的富钛原料，其TiO2含量视加工工艺之不同波动在91～96%，是天然金红石的优质代用品，大量用于生产氯化法二氧化钛，也可用于生产四氯化钛、金属钛以及搪瓷制品和电焊条药皮，还可用于生产人造金红石黄颜料。
主要生产国家有澳大利亚、美国、日本、印度、马来西亚等。
目前产量已超过天然金红石，主要原因是天然金红石贮量日渐枯竭，产量逐年下降。
由于金红石有用作宝石的优良性质，所以人们一直在研究科学合成金红石的方法。
1947年，美国铅业公司首先用焰熔法制出了人造金红石，其中的无色透明者，主要就是用作钻石的代用品或假冒品。
用无色透明的人造金红石琢磨成的宝石闪亮刺眼、五彩缤纷，超过了真钻石，常被称为“五彩钻”或“五色钻”，与真钻石不难区别。
由于金红石有强烈的双折射，用放大镜从顶面观察“五彩钻”，可以发现底部的棱线的显著的双影，真钻石则绝不会出现双影。
此外，“五彩钻”因为闪光过分艳丽，并带有不清亮的乳白光，看来有庸俗之感。
——《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化工出版社，邹建新等,2014.01【钒钛资源综合利用四川省重点实验室（攀枝花学院），cnzoujx@】。
制备金红石方法高中化学
制备金红石方法高中化学
(1)石原法：将钛铁矿中的铁用石油焦弱还原至二价铁，然后用硫酸法钛白厂的废硫酸浸取除铁．富集钛的固体煅烧，产出人造金红石，最终废酸用于生产肥料。
(2)Benelite法：由XX公司发明，用重油焙烧钛铁矿使铁弱还原为二价铁，用盐酸加压浸出除Fe及Ca、Mg、Mn，富集钛为人造金红石形式。
该工艺需解决氯化铁及废盐酸的治理。
(3)Murso法：先在900℃下流态化焙烧钛铁矿使之预氧化，然后用一氧化碳和氢将铁弱还原至二价，用盐酸于100℃浸出除铁，最终将钛富集成人造金红石。
该法原料要求宽，但需粒度一定。
气体还原消除了固体炭还原时煤灰的污染。
(4)Becha法：又称锈蚀法。
于1100℃下用细磨煤将钛铁矿中的铁强还原为金属铁，在无氧条件下冷却，在有氯化铵作催化剂的水中用淬气将铁锈蚀为氢氧化三铁
(5)选择氯化法：钛铁矿预氧化后，在石油焦存在下通氯气选择氯化，使铁呈三氯化铁形式挥发，固体磁选进一步除铁，浮选除去过量还原剂，最终获得人造金红石。
(6)钛渣法：以钛渣为原料经酸浸除杂，最后产出人造金红石。
2024年金红石开发利用市场前景分析
2024年金红石开发利用市场前景分析引言金红石是一种重要的矿产资源，具有广泛的用途和开发利用潜力。
本文将对金红石的市场前景进行分析，探讨其在未来的发展趋势和商业价值。
1. 金红石的概述金红石是一种含有铁元素的矿石，常见的色彩为红色至棕红色。
它的主要成分是二氧化硅和铁氧化物，具有良好的热稳定性和化学稳定性。
金红石在许多领域具有广泛的应用，包括建筑材料、陶瓷制品、化妆品和铸造等。
2. 金红石的市场需求金红石作为一种重要的矿产资源，其市场需求呈现稳定增长的趋势。
随着全球建设业和工业制造业的不断发展，对金红石的需求也在逐年增加。
特别是在高温材料、化妆品和陶瓷制品等领域，金红石的需求量更加巨大。
3. 金红石的开发利用潜力金红石具有广泛的开发利用潜力。
首先，金红石在建筑材料领域具有独特的优势，可以用于生产高温耐火砖、耐火涂料和耐火陶瓷等产品，广泛应用于高温环境中。
其次，金红石在化妆品领域中可以用作颜料，给产品赋予艳丽的红色，增加产品的市场竞争力。
此外，金红石还可以用于铸造业中，制作各种型号的铸造件，提供稳定可靠的铸件质量。
4. 金红石开发利用市场前景金红石的开发利用市场前景非常广阔。
首先，随着全球建设业的蓬勃发展，对金红石建筑材料的需求将持续增加。
其次，化妆品市场对金红石的需求也在不断增长，其红色颜料的特性深受消费者喜爱。
此外，金红石在陶瓷制品和铸造业等领域的应用也将带来更多商机。
然而，金红石开发利用市场也面临一些挑战。
首先，金红石资源的开采成本较高，存在一定的技术难题。
其次，金红石市场竞争激烈，需要不断创新和提高产品质量，才能在市场中占据一席之地。
结论金红石作为一种重要的矿产资源，在建筑材料、化妆品和制造业等领域具有广阔的市场需求和开发利用潜力。
尽管面临一些挑战，但金红石的市场前景依然十分可观。
相关企业可以加大技术研发力度，提高产品质量，抓住市场机遇，实现可持续发展。
注：此文档为持续更新，所述信息可能随时调整，切勿作为投资参考依据。
钛渣生产新技术—中国钒钛之都的生产、市场与产业的知识元素
钛渣生产新技术—中国钒钛之都的生产、市场与产业的知识元素原创邹建新等近年钛渣生产技术的发展方向体现在三方面，一是合理发展大型密闭矩形电炉，二是采用大型圆形密闭电炉，三是针对现有的圆形电炉进行局部各环节的改进。
比如，近年云南新立公司引进了南非、德国及乌克兰的大型直流空心电极电弧炉技术，并进行了优化改进，运行效果较好。
近年具有代表性的钛渣生产新技术如下。
（1）高杂质钛铁矿精矿制取富钛料的方法中国地质科学院矿产综合利用研究所提出了一种高杂质钛铁矿精矿制取富钛料的方法，涉及富钛料的制取方法技术领域，其技术路线为：原矿—磁选—铁精矿—尾矿—浮选—钛铁矿精矿—焙烧—磁选—还原熔炼—钛渣—提纯—富钛料，该法集电炉熔炼法和酸浸法之优势，克服了两法之不足，既能处理高杂质含量的岩矿型钛铁矿精矿，又能生产高质量的钛渣产品。
（2）一种环形炉或转底炉冶炼钛渣的方法攀钢提供了一种冶炼钛渣的方法，该方法包括下述步骤：将钛精矿、粘结剂和碳质还原剂的混合物制成球团矿或压团矿；将球团矿或压团矿烘干；使用环形炉或转底炉预还原球团矿或压团矿，从而制得金属化球团或金属化压团；将金属化球团或金属化压团装入电炉进行熔化分离，得到半钢和钛渣，其中，使用球团矿或压团矿的预还原产生的烟气为球团矿或压团矿的烘干提供热量，并使用熔化分离过程中产生的烟气为球团矿或压团矿的预还原提供热量。
（3）利用钒钛铁精矿融态还原冶炼酸溶性钛渣的方法攀钢提供了一种利用钒钛铁精矿融态还原冶炼酸溶性钛渣的方法。
包括步骤：将钒钛铁精矿与钛精矿混合，加入碳质还原剂和粘结剂，形成混合料；对所述混合料进行还原，然后进行渣铁分离处理，以得到半钢和钛渣；对经渣铁分离处理得到钛渣的表面进行喷水，以使钛渣的温度在降温过程中迅速跨越600℃～850℃温度区间，形成酸溶性钛渣。
该方法能够高效利用钒钛铁精矿中的Fe和TiO且具有融态还原过程反应平稳、熔化分离过程效果好、炉况稳定、冶炼周期2短、电耗水平低和生产成本低等优点。
金红石系列知识介绍
金红石系列知识介绍金红石是就是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95％以上，是提炼钛的重要矿物原料，但在地壳中储量较少。
它具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面。
金红石本身是高档电焊条必须的原料之一，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料。
目录矿物名称矿物概述晶体形态物理性质应用价值主要用途资源概况金红石矿物名称：金红石（产在闪石内） Rutile in Amphibole金红石是就是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95％以上，是提炼钛的重要矿物原料，但在地壳中储量较少。
它具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面。
金红石本身是高档电焊条必须的原料之一，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料。
化学组成：TiO2,Ti60%，有时含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等；金红石鉴定特征：以其四方柱形、双晶、颜色为鉴定特征；可以和锡石(cassitoritc)区别；不溶于酸类,加入碳酸钠予以烧熔，则可溶解于硅酸，若再加入过氧化氢，可使溶液变为黄色；成因产状：形成于高温条件下，主要产于变质岩[1]系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中。
此外，在火成岩中作为副矿物出现，也常呈粒状见于片麻岩中；金红石由于其化学稳定性大，在岩石风化后常转入砂矿；金红石并不都是红的著名产地：中国河南省方城县世界级特大型金红石矿床、湖北省枣阳市、世界著名产地有瑞典Binnental和Campolungo、俄罗斯乌拉尔、挪威的Kfagero、法国Limoges附近的Yrieix、瑞士、奥地利的Tyr01、美国的Georgia、NorthCarolifonia和Arkansas各州、澳洲NewSouthWales的北部和Queensland的南部，以及美国Florida州的东北部等地。
名称来源：Rutile一字；来自拉丁语Rutilus，指红色(Red)，象征着金红石的颜色;复四方双锥晶类，常具完好的四方柱状或针状晶形。
钒钛磁铁矿直接还原工艺
钒钛磁铁矿直接还原工艺引言钒钛磁铁矿是一种重要的矿石资源，其中含有丰富的钒、钛元素。
钒和钛在钢铁冶炼、航空航天、化工等行业中具有广泛的应用，因此钒钛磁铁矿的提取和利用一直备受关注。
本文将介绍钒钛磁铁矿的直接还原工艺，包括原理、工艺流程及其在工业生产中的应用。
原理钒钛磁铁矿的直接还原工艺是指将钒钛磁铁矿矿石在高温条件下与还原剂发生还原反应，将其中的金属氧化物转化为金属粉末，最终得到钒钛金属的工艺过程。
该工艺的主要原理包括以下几个方面：1.矿石的还原性：钒钛磁铁矿中的钒、钛氧化物具有较好的还原性，可以在高温下与还原剂发生直接还原反应，生成金属粉末。
2.还原剂的选择：常用的还原剂有碳粉、冶金焦炭等，它们在高温条件下与钒钛磁铁矿中的氧化物发生反应，将氧化物还原成金属。
3.温度和气氛的控制：根据不同的矿石成分和还原剂的种类选择适当的还原温度和气氛，以促进反应的进行并提高还原效率。
工艺流程钒钛磁铁矿的直接还原工艺流程较为复杂，下面将其分为以下几个步骤进行详细介绍：1. 矿石的预处理钒钛磁铁矿从矿山中采集回来后，首先需要进行预处理。
常见的预处理操作包括破碎、磨矿和筛分等。
通过破碎可以将较大的矿石块破碎成适当的颗粒大小，然后通过磨矿将其粉磨成细粉。
最后，通过筛分将矿石粉末进行分级，去除杂质。
2. 原料混合将经过预处理的钒钛磁铁矿与适量的还原剂进行混合均匀，以确保在还原过程中有足够的还原剂参与反应。
3. 还原反应将矿石与还原剂混合物放入高温炉中，根据需要选择适当的还原温度。
在高温条件下，矿石中的氧化物将与还原剂发生反应，生成金属粉末。
4. 金属分离经过还原反应后得到的产物中同时含有钒、钛金属粉末和其他杂质。
需要通过分离工艺将金属粉末与杂质分离开来。
常用的分离方法有磁选法、重选法等。
5. 精炼和提纯钒钛金属粉末中可能还存在少量的杂质，需要进行精炼和提纯，以满足工业生产的需求。
常用的精炼和提纯方法包括熔炼法、电解法等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
还原-锈蚀法生产人造金红石—中国钒钛之都的生产、市
场与产业的知识元素
原创彭富昌邹建新等
还原锈蚀法是一种选择性除铁的方法，首先将钛铁矿中铁的氧化物经固相还原为金属铁，然后用电解质水溶液将还原钛铁矿中的铁“锈蚀”并分离出去，使TiO2富集成人造金红石。
这种方法是澳大利亚研究成功的，在2006年，澳大利亚西方钛公司已建成了年产能力达79万吨锈蚀法人造金红石的工厂。
锈蚀法生产人造金红石包括氧化焙烧、还原、锈蚀、酸浸、过滤和干燥等主要工序。
锈蚀法生产人造金红石工艺流程如图4.3.2所示。
（1）氧化焙烧。
澳大利亚在研究和工业化初期，还原之前进行预氧化焙烧处理，所用原料是半风化的钛铁矿（TiO2含量为54～55%，Fe3+/Fe2+=0.6～1.2）。
预氧化焙烧的目的是为了减少在固相还原过程中矿物的烧结。
钛铁矿预氧化生成高铁板钛矿和金红石：
4FeTiO3+O2===2Fe2TiO5+2TiO2
但是后期的工业化生产中，已取消了预氧化工序。
氧化焙烧是在回转窑中进行，以燃油为燃料，窑中最高温度为1030℃。
在空气中进行氧化焙烧，先把钛铁矿中的Fe2+氧化为Fe3+，氧化是不完全的，一般仍含有3%~7%的FeO将氧化矿冷却至600℃左右，即进入还原窑。
图4.3.2 锈蚀法生产人造金红石工艺流程示意图
（2）还原。
钛铁矿的还原是在回转窑中进行，采用煤作还原剂和燃料，澳大利亚利用本地廉价的次烟煤，物料经氧化后，钛铁矿中的铁得到活化，可提高还原速率和还原率，并可防烧结。
还原温度控制在1180~1200℃，由于温度＞1030℃时，固体碳即生成CO，CO在第一阶段将Fe3+还原为Fe2+，第二阶段将Fe2+还原为Fe，并伴随有部分TiO2被还原。
要防止空气进入而引起金属铁被氧化。
还原可使93％~95％的铁还原为金属铁。
当温度超过1200℃时，则会发生矿物的严重烧结而使回转窑结圈。
窑内温度是通过调节加煤速度和通风速度而控制的。
其反应式如下：
Fe2O3·TiO2+3C=2Fe+TiO2+3CO
Fe2O3·TiO2+2CO=FeO·TiO2+Fe+2CO2
FeO·TiO2+CO=Fe+TiO2+CO2
为了减少锰杂质对还原过程的干扰，澳大利亚在还原过程中加入一定量的硫作催化剂，使矿中的MnO优先生成硫化物，减少锰对钛铁矿还原的影响，而所
生成锰的硫化物，可在其后的酸浸过程中溶解而除去，从而可提高产品的TiO2品位。
从还原窑卸出的还原矿，温度高达1140~1170℃，必须将其冷却至70~80℃，方可进行筛分和磁选脱焦，分离出煤灰和余焦而获得还原钛铁矿。
（3）锈蚀。
锈蚀过程实质是一个电化学腐蚀过程，将金属化的物料放入装有酸性NH4C1（质量分数1.5~2%）或盐酸水溶液的电解质溶液中，进行。
锈蚀是放热反应，温度可升高到80℃。
硫酸的锈蚀槽中，通空气搅拌使铁腐蚀生成Fe(OH)2，再氧化为铁锈（Fe2O3·H2O），呈细散粉末状微粒，就很容易将其漂洗除去。
获得的人造金红石中的TiO2的质量分数大于92%。
还原钛铁矿颗粒内的金属铁微晶相当于原电池的阳极，颗粒外表相当于阴极。
在阳极，Fe失去电子变成Fe2+离子进入溶液。
阳极反应：Fe=Fe2++2e
在阴极区，溶液中的氧接受电子生成OH-离子，颗粒内溶解下来的Fe2+离子，沿着微孔扩散到颗粒外表面的电解质溶液中，同时通入空气使之进一步氧化生成水合氧化铁细粒沉淀：
阴极反应：O2+2H2O+4e=4OH-
铁离子与OH-结合成Fe(OH)2再被氧化：
2Fe(OH)2 +1/2O2=Fe2O3·H2O↓+H2O
所生成的水合氧化铁粒子特别小，根据它与还原矿的物性差别，可将它们从还原矿的母体中分离出来，获得富钛料。
（4）酸浸。
采用4%的硫酸在80℃常压下，将上述富钛料进行浸出，其中残留的一部分铁和锰等杂质溶解出来，经过滤、水洗，在回转窑中干燥、冷却，即可获得TiO2含量为92%的人造金红石。
副产品氧化铁中含有1~2%的TiO2，
钛铁矿中钛的回收率可达98.5%，每吨产品消耗锈蚀剂氯化铵11kg，耗电
135KW·h。
澳大利亚和中国采用各自的钛铁矿制出的人造金红石产品组成见表4.3.1。
表4.3.1 还原锈蚀法人造金红石产品组成(质量分数)
澳大利亚中国
成分
原料钛精矿人造金红石氧化砂矿人造金红石藤县矿人造金红石ΣTiO255.03 92.0 88.04 87.05
Ti2O310.0
FeO 22.20 4.63
Fe2O318.80 6.35 8.70
SiO20.7 0.84 0.81
CaO 0.03 0.12 0.31
MgO 0.18 0.15 0.12 0.22
Al2O30.7 1.29 0.10
MnO 1.43 2.0 1.17 1.04
S 0.15 0.005 0.009
P 0.018 0.019
C 0.15 0.028 0.029
（5）还原锈蚀法的优点
a.人造金红石产品粒度均匀，颜色稳定。
b.用电量和氯化铵、盐酸、硫酸的量均少，还原时主要是以煤为还原剂和燃料，并可利用廉价的褐煤，因此产品成本较低。
c.三废容易治理，在锈蚀过程中排出的废水接近中性(pH值为6~6.5)，赤泥经干燥可作炼铁原料，也可进一步加工成氧化铁红，污染较少。
（6）还原锈蚀法的缺点。
仅适宜处理高品位的钛铁砂矿。
由于还原锈蚀法工艺本身的原因，所生产出的产品品位只能达到92％。
后来国外RGC在工艺中进行了改进，加了一道酸浸工序，使TiO2品位从92％提高到94％，并降低了产品中铀、钍放射性元素的含量。
——《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化工出版社，邹建新等,2014.01
【钒钛资源综合利用四川省重点实验室（攀枝花学院），cnzoujx@】。