钛铁矿
钛铁矿主要成分

钛铁矿主要成分介绍钛铁矿是一种重要的矿石资源,主要用于生产钛金属及其合金。
钛铁矿主要含有钛的氧化物和铁的氧化物,下面将分析钛铁矿的主要成分及其特点。
钛的氧化物钛的氧化物是钛铁矿中的主要成分,具有以下几种形态:钛石(TiO2)钛石是最常见的钛的氧化物,化学式为TiO2。
它具有正交晶系结构,并且具有多种晶体形态,如锐钛矿、金红石和莫来石等。
其中锐钛矿是最常见的形态,它呈黑色,具有金属光泽。
钛石是工业上最重要的钛矿石,其含钛量一般在30%到60%之间。
金红石(Fe2O3·TiO2)金红石是钛石的一种晶体形态,其化学式为Fe2O3·TiO2。
它是一种红色到黑色的矿物,也是一种典型的钛铁矿石。
金红石中含有的铁氧化物和钛氧化物可以通过磁选法进行分离,从而获得纯度较高的钛铁矿。
莫来石(CaTiSiO5)莫来石是一种含钛的硅酸盐矿物,其化学式为CaTiSiO5。
莫来石在自然界中较少见,但在一些特定地质环境中可以找到大量的莫来石矿物。
莫来石的含钛量相对较低,一般在20%以下。
铁的氧化物钛铁矿中的另一个重要成分是铁的氧化物。
铁的氧化物主要有以下几种:铁矿石(Fe3O4)铁矿石是一种常见的含铁矿石,其化学式为Fe3O4。
铁矿石呈黑色,是一种重要的铁资源。
在钛铁矿中,含有的铁矿石可以通过磁选法分离出来,从而获得纯度较高的铁矿石。
铁电石(FeTiO3)铁电石是含有铁和钛的氧化物,化学式为FeTiO3。
它是一种黑色到褐色的矿石,也是一种重要的钛铁矿石。
铁电石中的铁和钛可以通过磁选法或浮选法进行分离,从而得到纯度较高的钛铁矿。
钛铁矿的性质与应用钛铁矿具有以下几个特点:1.高度耐腐蚀:钛铁矿中的钛具有良好的耐腐蚀性能,能够抵抗大多数酸、碱和盐的侵蚀。
这使得钛铁矿在化工、海洋、航空航天等领域有着广泛的应用。
2.高强度:钛铁矿中的钛金属具有良好的强度,比重轻,适用于制造高强度的结构材料。
因此,钛铁矿被广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域。
钛铁矿和钙钛矿

3
硬度与解理
钙钛矿的硬度较低,通常在5到6之间,具有两组 解理。
钙钛矿的地质分布
分布范围
01
钙钛矿在许多国家都有分布,但主要集中在俄罗斯、
加拿大、澳大利亚和美国等国家。
共生矿物
02 钙钛矿常常与一些其他矿物共生,如石英、长石、云
母等。
地层与构造
03
钙钛矿主要形成于沉积岩和变质岩中,这些岩石通常
经历了高温和高压条件。
地质分布的比较
钛铁矿在地球上的分布较广泛,主要 集中在岩石圈的层状侵入岩和变质岩 中。而钙钛矿则主要分布于岩石圈的 火山岩和次火山岩中。
在地壳中,钛铁矿的储量较高,为铁 矿石的主要来源之一。而钙钛矿的储 量较低,仅在一些特定地区有所分布 。
开采与利用的比较
钛铁矿主要用于提取钛和铁元素,经过冶炼可以得到钛金属和钢铁等。而钙钛矿 则主要用于提取钙和钛元素,经过处理可以得到钙和钛的化合物,用于化工、陶 瓷等领域。
选矿流程
经过破碎、磨矿、分选等 环节,得到钛精矿和铁精 矿。
环境影响
开采过程中会产生大量废 石和尾矿,对环境有一定 影响,需进行生态恢复。
02
钙钛矿
钙钛矿的矿物学特征
1 2
晶体结构
钙钛矿具有特定的晶体结构,其中钙离子位于立 方密堆积结构中,而钛或铝等其他离子位于八面 体空隙中。
颜色和光泽
钙钛矿通常呈浅色,具有玻璃光泽。
影响市场的主要因素
总结词
政策、技术、成本
详细描述
影响钛铁矿和钙钛矿市场的因素主要包括政策调整、技术创新和生产成本。政 策调整会影响市场准入和供需平衡,技术创新能够提升产品性能和降低成本, 生产成本则直接关系到企业的利润和市场竞争能力。
钛铁矿选矿工艺流程

钛铁矿选矿工艺流程1. 介绍1.1 钛铁矿概述钛铁矿是一种重要的金属矿石,在工业生产中有广泛的应用。
钛铁矿主要包括钛磁铁矿和钛铁矿石两种类型。
1.2 选矿的目的选矿的目的是从原矿中提取出所需的钛铁矿石,同时去除其中的杂质,以获得高纯度的产品。
2. 常见的钛铁矿选矿工艺2.1 重选法重选法是最常用的钛铁矿选矿工艺,通过重力分选的原理,使得钛铁矿石与杂质矿石在重力的作用下分离。
2.2 磁选法磁选法是利用磁性差异对钛铁矿石和杂质矿石进行分离的工艺。
钛磁铁矿可以被磁选出来,而钛铁矿石则不易受磁性的影响。
2.3 浮选法浮选法是用气泡吸附的原理对钛铁矿石和杂质矿石进行分离的工艺。
通过给矿浆注入药剂和空气使其起泡,使得钛铁矿石与泡沫一起浮出,而杂质则沉淀于底部。
2.4 电选法电选法是利用杂质和钛铁矿石在电场中的导电性差异进行分离的工艺。
通过施加电场,使得具有不同导电性质的矿石在电场力的作用下运动,从而分离出钛铁矿石。
3. 钛铁矿选矿工艺流程3.1 前处理前处理阶段是将原矿进行破碎、磨矿等处理,以便提高原矿的可选性。
1.原矿破碎:将原矿进行粗碎、细碎等破碎过程,使得原矿颗粒大小适宜进入下一步的选矿过程。
2.磨矿:将粗碎后的原矿进行磨细,以进一步提高原矿的可选性。
3.2 重选工艺流程重选法是钛铁矿选矿中广泛运用的一种工艺方法。
1.粗选:通过重力分选,将原矿中的较大颗粒的钛铁矿石与杂质分离出来。
2.再选:将粗选后的钛铁矿石进行再次选矿,以去除其中的残余杂质。
3.精选:在再选的基础上,对钛铁矿石进行进一步的提纯,使得钛铁矿石的纯度更高。
3.3 后处理后处理阶段是对选矿后的钛铁矿石进行处理,以获得最终的产品。
1.烘干:将湿状的钛铁矿石进行烘干,以便储存和运输。
2.研磨:将烘干后的钛铁矿石进行研磨,使得颗粒更加均匀。
3.筛分:对研磨后的钛铁矿石进行筛分,以获得符合要求的颗粒级别。
4.包装和储存:对筛分后的钛铁矿石进行包装和储存,以便于出售和使用。
钛铁矿提炼

钛铁矿提炼
钛铁矿提炼是一种工艺过程,用于从含有钛和铁的矿石中提取纯度较高的钛。
主要的提炼方法通常涉及多个步骤,包括矿石的采集、破碎、浸出、气固反应、还原和提纯等阶段。
以下是钛铁矿提炼的一般步骤:
1. 矿石采集:钛铁矿通常存在于自然界中,最常见的矿石包括钛铁矿石(ilmenite)和赤铁矿石。
这些矿石需要通过采矿活动收集。
2. 矿石破碎:采集到的矿石会经过破碎和磨碎的过程,将其转化为更小的颗粒,以便后续的处理。
3. 浸出:破碎后的矿石通常需要进行浸出,即使用化学溶剂将其中的有用物质(如钛)溶解出来。
这可以使用酸或碱性溶液来实现。
4. 气固反应:提炼中的一个关键步骤是气固反应,通过在高温下引入气体(通常是氯气)与矿石反应,形成气态的钛气体(通常是四氯化钛)和残留的固体物质,包括铁。
5. 还原:钛气体通常需要通过还原反应,将其还原成钛金属。
这通常涉及使用金属钠或镁等还原剂。
6. 提纯:还原后的钛金属通常不够纯净,需要经过进一步的提纯过程,以去除杂质。
这可以通过化学方法、电解或其他物理化学方法实现。
7. 制备合金:钛金属通常与其他金属(如铝、铁、镍等)合金化,以提高其性能和适用性。
整个提炼过程涉及高温、高压、化学反应等复杂条件,而且要求高度精密的技术。
因此,钛铁矿的提炼是一个工业上具有挑战性的过程。
钛铁矿熔炼钛渣与生铁技术

钛铁矿熔炼钛渣与生铁技术1. 引言好啦,今天咱们聊聊一个特别有意思的技术话题,那就是钛铁矿熔炼钛渣和生铁的技术。
这听上去可能有点高大上,但其实它就像做一道菜,虽然步骤繁多,但只要掌握了窍门,做出来的味道可真是美滋滋!我们先来捋一捋钛铁矿这个大家伙。
钛铁矿,顾名思义,就是富含钛和铁的矿石。
这东西可不是随便找找就能捡到的,它的化学成分和矿物构成可都是有讲究的,得来不易啊!2. 钛铁矿的熔炼过程2.1 准备工作首先,咱们得准备好钛铁矿。
就像做饭前需要准备食材,熔炼钛渣也要确保矿石的纯度和成分。
这就像一场“矿石选美大赛”,要确保挑选出最优质的选手,才能让后面的步骤顺利进行。
然后,我们还得加上还原剂,比如说石墨,这样才能把钛和铁从矿石中分离出来。
哦,别忘了,熔炼设备也得是顶尖的,才不会“掉链子”!2.2 熔炼步骤接下来,咱们就进入熔炼的“火锅时刻”了。
把矿石和还原剂放进熔炼炉里,加热至高温,这时可真是热火朝天,温度得上千度哦!在这种高温环境下,矿石中的钛和铁就会乖乖地溶解,分开成不同的成分。
听着是不是有点神奇?就像在锅里煮面条,煮着煮着,面条就软了,变得可以随意搭配各种调料!在熔炼的过程中,咱们得时不时观察,确保温度和时间都得控制得当,别让锅里的东西烧糊了。
3. 钛渣与生铁的提取3.1 钛渣的分离当熔炼完成后,咱们的钛渣就新鲜出炉了。
钛渣可不是简单的废物,它可是有很高的利用价值。
就像烹饪中的食材剩余,经过加工处理后,钛渣可以被提炼出高纯度的钛。
钛的应用可广泛了,像航空航天、医疗器械等,真是无处不在。
大家听到这儿,是不是觉得钛渣也变得闪闪发光?3.2 生铁的提取而生铁呢?这可就有点像锅里的剩汤了!熔炼过程中,剩下的铁水经过冷却,就变成了生铁。
生铁本身就是一种重要的工业原料,可以用来制造各种钢铁产品。
想想看,这就像把米饭做成了寿司,虽然都是米,但却变成了不同的美味。
生铁的用途可多了,它是钢铁工业的基础,推动着现代工业的发展。
钛铁矿选矿工艺流程

钛铁矿选矿工艺流程一、前言钛铁矿是一种重要的矿产资源,广泛应用于航空、航天、冶金等领域。
由于钛铁矿的含量较低,需要进行选矿处理才能得到高品质的产品。
本文将介绍钛铁矿选矿工艺流程。
二、钛铁矿性质及选矿原理1. 钛铁矿性质钛铁矿主要成分为二氧化钛和氧化亚铁,其它杂质元素包括SiO2、Al2O3、Fe2O3等。
钛铁矿通常呈黑色或棕色,硬度较高,密度大约为4.5-5.0g/cm3。
2. 选矿原理根据钛铁矿中二氧化钛和氧化亚铁的比例不同,可以采用不同的选矿方法。
通常采用的方法有重介质分离法、浮选法和电选法等。
三、工艺流程1. 重介质分离法重介质分离法是利用物料在不同密度下的沉降速度差异进行物理分离。
具体步骤如下:(1)粉碎:将钛铁矿矿石经过粉碎后,得到一定粒度的物料。
(2)重介质分离:将物料放入重介质分离机中,通过调节介质密度和流速,使得密度较大的钛铁矿颗粒沉降到底部,密度较小的杂质则浮在上面。
(3)浮选:将底部沉淀物进行浮选处理,去除其中的杂质。
2. 浮选法浮选法是利用气泡与颗粒表面的亲水性差异进行分离。
具体步骤如下:(1)粉碎:将钛铁矿矿石经过粉碎后,得到一定粒度的物料。
(2)药剂处理:在物料中加入药剂,使得钛铁矿颗粒表面变为亲水性,而杂质则变为疏水性。
(3)气泡吸附:将气泡注入物料中,在气泡与颗粒表面接触处形成气液界面。
由于钛铁矿颗粒表面具有亲水性,因此会被气泡吸附并上升至液面,而杂质则沉入底部。
(4)浓缩:将气泡吸附的钛铁矿颗粒收集起来进行浓缩处理。
3. 电选法电选法是利用物料在电场中的运动差异进行分离。
具体步骤如下:(1)粉碎:将钛铁矿矿石经过粉碎后,得到一定粒度的物料。
(2)药剂处理:在物料中加入药剂,使得钛铁矿颗粒表面带有电荷。
(3)电场分离:将物料放入电选机中,在电场作用下,钛铁矿颗粒受到力的作用向阳极移动,而杂质则向阴极移动。
(4)收集和浓缩:将阳极收集到的钛铁矿颗粒进行浓缩处理。
四、结论以上三种方法均可用于钛铁矿的选矿处理。
钛铁矿选矿最佳方法

钛铁矿选矿最佳方法
钛铁矿可是一种非常重要的矿产资源呢!那对于钛铁矿选矿,到底什么才是最佳方法呢?
要进行钛铁矿选矿,一般可以这样做。
首先要对矿石进行破碎和磨矿,把大块的矿石变成细小的颗粒,这就好比把一个大西瓜切成小块,方便我们后续处理呀。
在这个过程中,一定要注意控制好破碎和磨矿的程度,不能太粗也不能太细哦,不然会影响后续的选矿效果呢。
然后进行选矿作业,可以采用重选、磁选、浮选等多种方法相结合。
就像我们做饭要多种调料搭配一样,这样才能选出高质量的钛铁矿。
在操作中,设备的运行状态要时刻关注,参数的调整也要恰到好处,可不能马虎呀!
在这个过程中,安全性和稳定性那可是至关重要的呀!这就像走钢丝,必须稳稳当当的。
设备要定期检查和维护,不能让它关键时刻掉链子呀。
工作人员也要严格遵守操作规程,不能有丝毫的疏忽,毕竟安全无小事啊!只有保证了整个选矿过程的安全性和稳定性,我们才能安心地进行生产呀。
钛铁矿选矿的应用场景那可多了去了。
在化工、冶金等行业都有着广泛的应用呢。
它的优势也很明显呀,选出的钛铁矿纯度高、质量好,能满足各种不同的需求。
这就好比一把万能钥匙,能打开很多扇门呢!而且这种方法还比较环保,对环境的影响相对较小,这多好呀!
说到实际案例,有个选矿厂采用了这种方法后,那效果简直太棒啦!他们的钛铁矿产量大幅提高,质量也非常优秀,产品在市场上供不应求呢。
这不就很好地证明了这种方法的有效性吗?
我觉得呀,这种钛铁矿选矿方法真的很不错呢!是值得推广和应用的好方法呀!。
钛铁矿试样的分解钛的分离方法

钛铁矿试样的分解钛的分离方法钛铁矿是一种含有钛的矿石,其中主要的钛矿物为钛铁矿(TiFeO3)。
提取和分离钛元素通常需要将钛铁矿进行化学分解,并使用适当的分离技术将钛与其他杂质分离。
以下是钛铁矿试样的分解和钛的分离方法的一种常见流程:1.矿石样品预处理:将钛铁矿矿石样品粉碎,并进行干燥和研磨处理,以获得均匀的试样。
2.化学分解:将预处理后的矿石样品与酸溶液反应进行化学分解。
常见的酸溶液选择是硫酸(H2SO4)和盐酸(HCl)。
将矿石样品与酸溶液混合,如用硫酸溶液加热至适当温度(通常为180-200℃),经过一定的时间进行反应。
这个步骤使得钛铁矿发生水解反应,形成硫酸钛和铁离子。
2TiFeO3+5H2SO4→2Ti(SO4)2+2FeSO4+5H2O3.水解和过滤:将经过化学分解的溶液酸性调节为酸性,然后加入水进行水解反应。
此步骤会将硫酸钛水解为钛酸钠(TiO2·nH2O),其发生白色沉淀。
随后,用过滤的方法将产生的沉淀与溶液分离。
Ti(SO4)2+2H2O→TiO2·nH2O+2H2SO44.洗涤和烧结:将被分离出的钛酸钠沉淀使用适量的纯水以及盐酸进行洗涤,去除残留的杂质。
然后,将钛酸钠沉淀转移到高温的坩埚中,并进行烧结处理,将钛酸钠转化为二氧化钛(TiO2)。
2TiO2·nH2O→2TiO2+(n-1)H2O5.还原和焙烧:将通过烧结得到的二氧化钛与还原剂如碳黑或石墨混合,并在高温下进行还原反应。
这个步骤将钛的价态从+4还原到+3TiO2+C→TiO2+CO6.溶液中的钛离子的分离与检测:将还原后的钛样品置于适当的溶液中,例如氢氧化钠溶液或氟化钠溶液,以提取出钛离子。
随后使用适当的检测方法,如原子吸收光谱法(AAS)或电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)来分离和测定溶液中的钛离子。
以上是一种常用的钛铁矿试样的分解和钛分离方法流程。
在实际操作中,可能还会使用其他辅助试剂和技术来改进分离效果或满足特定的需求。
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英文名ilmenite组成FeTiO3 理论含钛量31.6%,含铁36.8%。
性质钛铁矿是主要含钛矿物之一。
三方晶系,晶体少见,常呈不规则粒状、鳞片状、板状或片状。
颜色铁黑或呈钢灰色,条痕钢灰或黑色,当含有赤铁矿包体时,呈褐或褐红色。
金属至半金属光泽,贝壳状或亚贝壳状断口。
性脆。
硬度5~6,密度 4.4~5g/cm 3,密度随成分中MgO含量降低或FeO含量增高而增高。
具弱磁性。
在氢氟酸中溶解度较大,缓慢溶于热盐酸。
溶于磷酸并冷却稀释后,加入过氧化钠或过氧化氢,溶液呈黄褐色或橙黄色。
钛铁矿可产于各类岩体,在基性岩及酸性岩中分布较广;产于伟晶岩者,粒度较大,可达数厘米。
当含矿母岩遭风化作用破坏后,钛铁矿可转入砂矿中。
编辑本段简介钛铁矿化学成分为FeTiO3、晶体属三方晶系的氧化物矿物。
英文名称来源于钛铁矿最初发现本矿物的产地俄罗斯乌拉尔的伊尔门山(Ильменскиегоры)。
含TiO252.66%,是提取钛和二氧化钛的最主要矿物原料。
晶体常呈板状,集合体呈块状或粒状。
钢灰至铁黑色,条痕黑色至褐红色,半金属光泽。
摩斯硬度5~6,比重4.70~4.78。
具弱磁性。
钛铁矿一般作为副矿物见于火成岩和变质岩中,也可以形成砂矿。
著名矿山有俄罗斯的伊尔门山、挪威的克拉格勒和美国怀俄明州的铁山、加拿大魁北克的埃拉德湖等。
中国四川攀枝花铁矿,也是一个大型的钛铁矿产地,其钛铁矿成显微粒状或片状分布于磁铁矿颗粒之间或裂理中。
编辑本段结构与形态理论组成FeO47.36,TiO52.64。
Fe2与Mg2、Mn2间可为完全类质同像代替,形成F 钛铁矿eTiO3-MgTiO3或FeTiO3-MnTiO3系列。
以FeO为主时称钛铁矿,MgO为主时称镁钛矿,MnO为主时称红钛锰矿。
常有Nb、Ta等类质同像替代。
在>960℃的高温条件下,FeTiO3-Fe2O3可形成完全固溶体。
随温度下降,在约600℃,FeTiO3-Fe2O3固溶体出溶,在钛铁矿中析出赤铁矿的片晶,并∥(0001)定向排列。
形态三方晶系,arh=0.553nm,α=54?49';Z=2。
或ah=0.509nm,ch=1.407nm;Z=6。
可视为刚玉型结构的衍生结构。
不同点在于刚玉中Al3的位置被Fe2、Ti4替换并相间排列而成,导致c滑移面消失,使空间群由R3c变为R3。
高温下钛铁矿中的Fe、Ti呈无序分布而具赤铁矿结构(即刚玉型结构),故形成FeTiO3-Fe2O3固溶体,其组成可表示为Fe32-xFex2Tix4O3(x代表钛铁矿的摩尔分数)。
空间群从R3c转变为R3的温度为1100℃(x=0.65)至600℃(x=0.45)。
当0.6>x≥0.5时,不能获得完全有序的空间群为R3的结构;在x=0.5时,R3c?R3的转变成亚稳定态,固溶体开始部分出溶。
菱面体晶类。
常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。
在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。
当温度降低时,即发生熔离,故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体。
钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。
条痕为钢灰色或黑色。
含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。
金属-半金属光泽。
不透明,无解理。
硬度5~6.5,比重4~5。
弱磁性。
钛铁矿主要出现在超基性岩、基性岩、碱性岩、酸性岩及变质岩中。
我国攀枝花钒钛磁铁矿床中,钛铁矿呈粒状或片状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间,或沿钛磁铁矿裂开面成定向片晶。
编辑本段物理性质铁黑色或钢灰色;条痕钢灰色或黑色。
含赤铁矿包裹体时呈褐或褐红色。
金属至半金属光泽。
不透明。
无解理。
有时出现或裂开。
硬度5~ 5.5。
性脆。
相对密度4.0~5.0。
具弱磁性。
偏光镜下:深红色,不透明或微透明。
一轴晶(-)。
具非常高的折射率(N=2.7)和重折率。
编辑本段产状与组合钛铁编辑本段矿主要为岩浆型和伟晶型。
岩浆型钛铁矿,常作为副矿物,或在基性、超基性岩中分散于磁铁矿中成条片状,与顽辉石、斜长石等共生。
伟晶型钛铁矿,产于花岗伟晶岩中,与微斜长石、白云母、石英、磁铁矿等共生。
钛铁矿往往在碱性岩中富集。
由于其化学性质稳定,故可形成冲积砂矿,与磁铁矿、金红石、锆石、独居石等共生。
据晶形、条痕、弱磁性可与赤铁矿或磁铁矿区别。
钛铁矿是最01 02 003 004 005 006 0007 0008重要的钛矿石矿物。
分集剧情分集查询收起查询1集第1集12344321编辑本段发展历史钛还能形成许多化合物,它们也有各种各样特殊的性能和用途,如二氧化钛,是雪白的粉末,它是最好的白色颜料,俗称“钛白”,1克二氧化钛就可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。
世界上用做白色颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。
如把二氧化钛加在纸里,可使纸变白并且不透明,因此制造钞票和美术品用的纸,有时就要添加二氧化钛,此外,为使塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛。
二氧化钛被誉为世界上最白的东西。
自然界中的钛大部分处于分散状态,主要形成矿物钛铁矿TeTiO3和金红石TiO2,及钒钛铁矿等。
我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛铁矿,储量约15亿吨。
那么,钛是怎样被发现的呢?1791年,英国科学家格里戈尔在密那汉郊区找到一种矿石—黑色磁性砂,通过对这种矿石的研究,他认为矿石中有一种新的化学元素。
并用发现矿石的地点“密那汉”命名这种新元素。
过了四年,德国化学家克拉普洛特从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中,发现了这种新元素,他用希腊神话中“太旦”族的名字来命名(中文按它原文名称的译音,定名为钛),克拉普洛特还特地指出,格里戈尔所发现的新元素“密那汉”就是钛,但在当时找到的,实际上都是粉末状的二氧化钛而不是金属钛。
直到1910年,美国化学家罕德尔才第一次制得纯度达99.9%的金属钛,但总共不到1克。
从发现钛到制得金属钛,前后经历了120年,到1947年,人们才开始在工厂里炼钛,当时的年产量只有2吨。
到了1955年,产量激增到2万吨。
到1972年,年产量达到20万吨。
钛的用途越来越广,日益受到人们的重视,人们称它为未来的钢铁、21世纪的金属。
编辑本段化学特性实验使用的钛铁矿为天然矿石,还原剂为木炭粉。
矿石中的主要物相为CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO2、V2O5、Cr2O3等。
矿石的成分为47.86%TiO2,35.12%Fe,0.22%CaO,2.01%MgO,1.86%SiO2,0.70%。
矿石的粒度小于0.087mm,木炭粉的粒度小于0.076mm。
矿石和木炭粉在105℃干燥24h,然后按一定比例混合并压制成块。
混合料中含碳量为20%。
在微波碳热还原过程中,物料的温度是逐步升高的。
用微波将物料从室温加热至1123—1263K需要3—8min,实验发现:钛铁矿的还原反应从一施加微波就开始进行,表明钛铁矿的微波碳热还原反应即使在极低的温度条件下就已开始进行。
钛铁矿的这种特性,主要是一部分微钛铁矿波能会发生局域耦合共振,产生热点。
这些热点的温度比其他区域的温度高得多,因而他们会产生化学反应,热点的中心就是反应的中心。
此外,原子或分子在反应中心还会发生激烈的振动,能更好地满足化学反应的条件,这也会降低引发化学反应的温度。
正是由于有这些热点的存在和分子或原子的激烈振动,钛铁矿的微波碳热还原反应才可能在较低的温度下进行,从而极大地降低钛铁矿碳热还原过程的能耗。
钛铁矿的微波还原速率与样品的含碳量关系十分密切。
当样品的初始含碳量小于20%时,还原速率随着含碳量的增加而明显加快;当含碳量大于20%时,进一步增加含碳量对还原速率没有明显的影响。
反应式:FeTiO3+C=Fe+TiO2+CO(1)FeTiO3+CO=Fe+TiO2+CO2(2)CO2+C=2CO(3)反应速率随含碳量的增加而加快,当含碳量大于20%时,反应速率与含碳量无关。
微波还原的速率比传统还原快得多。
据有关对钛铁矿进行微波碳热还原和传统碳热还原研究的对比实验表明:钛铁矿的微波还原速率比传统还原快得多,在1153K时,微波碳热还原的速率是传统还原的79.06倍。
微波还原在1153K的速率可以和传统还原在1422K的速率相比较,两者之间的温度差高达269K,由此也表明,当用微波加热代替传统加热时,钛铁矿的碳热还原可以在较低的温度下进行。
与铁矿石的碳热还原类似,钛铁矿的碳热还原也是强烈的吸热反应(ΔH=+181kJ/molFeTiO3,采用传统加热还原时同样会产生“冷中心”。
由于微波可以对物料进行快速的整体加热,“冷中心”的问题自然得到解决,因而反应速率明显加快。
编辑本段冶炼方法钛铁矿的冶炼有硫酸法和氯化法,两种方法只是在处理钛矿上的不同:硫酸法可以使用较低品位的钛铁矿石,而且还可以生产硫酸亚铁成本低廉,但是污染太大副产物难于处理消耗硫酸多;氯化法使用的矿石品位较高而且成本较高,但是污染小副产物较少而且氯可以循环使用。
但是两种方法都是将钛矿变成纯的二氧化钛,然后将纯的二氧化钛与纯氯和钛铁矿焦炭在高温反应生成四氯化钛和一氧化碳,最后用金属钙、镁或者钠将其还原成海绵状的金属钛目前大规模生产钛的方法:第一步:在高温时,将金红石(TiO2)和炭粉(C)混合,并通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体CO。
第二步:在氩气(Ar)环境中,用过量的镁(Mg)在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛(氩气不参加反应)编辑本段研究意义云南是有色金属王国,对有色金属的开发自然比较重视,冶金技术日新月异,效率就是效益,该研究填补了钛铁矿微波还原的空缺,为工业利用微波碳热还原钛铁矿提供了理论依据和钛铁矿分布方法指导。
通过微波碳热还原钛铁矿可以使反应速率加快,由于微波碳热还原钛铁矿可以在较低的温度下进行,所以能源的利用将大为降低,对于能源紧缺的中国来讲无疑有很大的科学价值和经济价值。
相信该研究定会被应用于工业领域,产生很好的经济和社会效益。
编辑本段工业应用纯净的钛是银白色的金属。
钛的矿物在自然界中分布很广,约占地壳重的0.6%,仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁,而比铜、锡、锰、锌等在地壳中的含量要多几倍甚至几十倍。
钛的熔钛铁矿粉点为1725℃,它的主要特点是密度小而强度大。
和钢相比,它的密度只相当于钢的57%,而强度和硬度与钢相近。
和铝相比,铝的密度虽较钛小,但机械强度却很差。
因此,钛同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点。
纯净的钛有良好的可塑性,它的韧性超过纯铁2倍,耐热和抗腐蚀性能也很好。
由于钛有这些优点,所以50年代以来,一跃成为突出的稀有金属。
钛及其合金,首先用在制造飞机、火箭、导弹、舰艇等方面,目前开始推广用于化工和石油部门。
例如,在超音速飞机制造方面,由于这类飞机在高速飞行时,表面温度较高,用铝合金或不锈钢,在这种温度下已失去原有性能而钛合金在的550℃以上仍保持良好的机械性能,因此可用于制造超过音速3倍的高速飞机。