中国钛矿资源及工业技术发展.doc

/ / 中国钛矿资源及工业技术发展 一、中国钛矿资源特点 钛是英国科学家格内戈尔于１７９１年首先从钛铁矿石中发现的，１７９５年德国化学家克拉普洛特也从金红石中发现了这一元素，并命名为“钛”。由于钛的化学活性高，在它被发现的１２０年后的１９１０年才首次提炼出金属钛，１９４０年用镁还原法制得了海绵钛，从此奠定了钛的工业生产方法的基础。 钛在地壳中的储量非常丰富，它仅次于铁、铝、镁，居第四位，比常用金属铜、镍、铅、锌的总和还多十几倍。 目前，地壳中发现的钛矿物及含钛矿物约计100余种，但作为开发利用的钛矿物主要是金红石、钛铁矿、钙铁矿、钛硫铁矿以及钛铁矿的风化产物白钛矿。 中国钛矿分布于10多个省区。我国钛资源总储量达8．7亿吨，在世界上所占比重较大。钛矿主要为钒钛磁铁矿中的钛矿、金红石矿和钛铁矿??矿等。钒钛磁铁矿中的钛主要产于四川攀枝花地区。金红石矿主要产于湖北、河南、山西等省，金红石储量很少岩矿金红石只有0．07亿吨。钛铁矿砂矿主要产于海南、云南、广东、广西等省(区)。钛铁矿的TiO2保有储量为3.57亿吨，居世界首位。钛矿矿床类型主要为岩浆型钒钛磁铁矿，其次为砂矿。从成矿时代来看，原生钛矿主要形成于古生代，砂钛矿则于新生代形成。我国缺乏天然金红石资源，钛铁矿资源是以非铁杂质含量较高的低品位矿为主，优质钛铁矿储量较少。我国钛资源的另一特点是其中杂质成分多，主要是有色金属元素和高钙、镁含量，通过常规采选方法很难分离除尽。 攀西地区钛磁铁矿地处扬子地台西缘、康滇地轴中段。自北向南分布着太和、白马、攀枝花、红格四个大矿区, 26 个矿床或矿段, 南北长250km , 东西宽20～ 50km。含钒钛磁铁矿岩体沿安宁河、攀枝花两条深断裂呈断续带状分布。矿体多呈层状、似层状或透镜状赋存在基性、超基性岩体的中、下部。矿石类型为钒钛磁铁矿, 矿石中除含有钒、铁外, 还共生有Co、N i、Cr、Ga、Sc、Se、Te 等10 多种有益元素, 主要工业矿物为钛磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿等, 脉石矿物以普通辉石和斜长石为主。矿石中T iO 2 含量为5%～ 12%。T iO 2 主要赋存在钛磁铁矿和粒状钛铁矿中, 其含量平均各约占50%。与碱性杂岩有关的矿床一般为含T i、N b、Zr、TR、P 等的综合矿床, 主要含钛矿物为钙钛矿、钛铁矿、锐钛矿、磁铁矿、板钛矿、榍石、铈钙钛矿等。??? 国内钛资源评价(1) 我国的钛资源在世界占据一定地位, 但不同的资源类型储量分布极不平衡。钛铁矿占国内钛资源总量的98% , 金红石资源相对比较贫乏。(2) 在空间分布上, 我国的钛储量相对趋于集中, 钒钛磁铁矿主要分布在四川、河北两省；钛铁砂矿主要分布在海南和广东、广西省; 金红石则主要集中在湖北、山西和河南省。(3) 钛矿的矿石类型以原生矿石为主。在钛铁矿资源中占97% ，金红石资源中原生矿石占86% ，砂矿储量相对较少。我国钛矿石品位普遍偏低。(4) 我国的钒钛磁铁矿主要为与基性2超基性岩有关的岩浆矿床，原生金红石矿床多产于前寒武纪古老变质岩系中, 砂矿床则以残坡积风化壳类型为主。 二 钛的性能与功能 被称之为“全能金属”或即将成为“第三金属”的钛，对人类的作用日益增大。世界各国加快对钛矿的加工技术及钛的利用研究。钛具有以下十大性能：1 密度小,比强度高金属钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度高于铝合金和高强合金钢。 2.弹性模量低钛的弹性模量在常温时为106.4GMPa,为钢的57%。 3 导热系数小金属钛的导热系数小，是低碳钢的五分之一，铜的二十五分之一。? 4 抗拉强度与其屈服强度接近 钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力大。? 5 无磁性、无毒 钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相溶性，所以被医疗界采用。 6 抗阻尼性能强 金属钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。 7 耐热性能好新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。? 8 耐低温性能好 钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。 9 吸气性能 钛是一种化学性质非常活泼的金属,在高温下可与许多元素和化合物发生反应。钛吸气主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应。