钛矿

钛矿

概述
　　钛(Titanium)：元素符号Ti，原子序数22，原子量47.87，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。

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）。

用途与技术经济指标
　　钛原料主要用来生产钛白（二氧化钛）、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。
　　主要含钛矿物金红石还是优质电焊条涂层不可缺少的原料。

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