中國鈦礦資源及工業(yè)技術(shù)發(fā)展

中國鈦礦資源及工業(yè)技術(shù)進展一、中國鈦礦資源特點鈦是英國科學(xué)家格內(nèi)戈爾于１７９１年首先從鈦鐵礦石中覺察的被覺察的１２０年后的１９１０年才首次提煉出金屬鈦鈦，從今奠定了鈦的工業(yè)生產(chǎn)方法的根底。鋅的總和還多十幾倍。100余種，但作為開發(fā)利用的鈦礦物主要是金紅石、鈦鐵礦、鈣鐵礦、鈦硫鐵礦以及鈦鐵礦的風(fēng)化產(chǎn)物白鈦礦。108．70．07億噸。鈦鐵礦砂礦主要產(chǎn)于海南、云南、廣東、廣西等省(區(qū))。鈦鐵礦的TiO2保有儲量為3.57億噸，居世界首位。鈦礦礦床類型主要為巖漿型釩鈦磁鐵礦，其次為砂礦。從很難分別除盡。攀西地區(qū)鈦磁鐵礦地處揚子地臺西緣、康滇地軸中段。自北向南分布著太和、白馬、攀枝花、紅格四個大礦區(qū),26250km20～50km。含釩鈦磁Co、Ni、Cr、Ga、Sc、Se、Te10多種有益元素,主要工業(yè)礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等,脈石礦物以一般輝石和斜長石為主。礦石中TiO2含量為5%～12%。TiO250%。與堿性雜巖有關(guān)的礦床一般為含Ti、Nb、Zr、TR、P等的綜合礦床,主要含鈦礦物為鈣鈦礦、鈦鐵礦、銳鈦礦、磁鐵礦、板鈦礦、榍石、鈰鈣鈦礦等。國內(nèi)鈦資源評價我國的鈦資源在世界占據(jù)肯定地位,但不同的資源類型儲量分布極不平衡98%,金紅石資源相比照較貧乏。在空間分布上,我國的鈦儲量相對趨于集中,釩鈦磁鐵礦主要分布在四川、河北兩??；鈦鐵砂礦主要分布在海南和廣東、廣西壯族自治區(qū);金紅石則主要集中在湖北、山西和河南省。鈦礦的礦石類型以原生礦石為主。在鈦鐵礦資源中占97%，金紅石資源中原生礦石占86%，砂礦儲量相對較少。我國鈦礦石品位普遍偏低。我國的釩鈦磁鐵礦主要為與基性2超基性巖有關(guān)的巖漿礦床寒武紀(jì)古老變質(zhì)巖系中,砂礦床則以殘坡積風(fēng)化殼類型為主。二鈦的性能與功能國加快對鈦礦的加工技術(shù)及鈦的利用爭論。鈦具有以下十大性能：1密度小,比強度高金屬鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳，但比強度高于鋁合金和高強合金鋼。2.彈性模量低106.4GMPa57%。3導(dǎo)熱系數(shù)小金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小，是低碳鋼的五分之一，銅的二十五分之一。4抗拉強度與其屈服強度接近鈦的這一性能說明白其屈強比〔抗拉強度/屈服強度〕高，表示了金屬鈦材料在成形時塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大，使鈦成型時的回彈力量大。無磁性、無毒性，所以被醫(yī)療界承受。抗阻尼性能強金屬鈦受到機械振動、電振動后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動衰減時間最長。利用鈦的這一性能可作音叉、醫(yī)學(xué)上的超聲粉碎機振動元件和高級音響揚聲器的振動薄膜等。7耐熱性能好600℃或更高的溫度下長期使用。耐低溫性能好鈦合金TA7〔Ti-5Al-2.5Sn〕,TC4(Ti-6Al-4VTi-2.5Zr-1.5Mo-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避開了金屬冷脆性,是低溫容器,貯箱等設(shè)備的抱負(fù)材料。吸氣性能鈦是一種化學(xué)性質(zhì)格外活潑的金屬,在高溫下可與很多元素和化合物發(fā)生反響。鈦吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反響。耐腐蝕性能大的氧化膜，保護了鈦基體不被腐蝕。鈦還具有三大功能：1、記憶功能鈦-鎳合金在肯定環(huán)境溫度下具有單向、雙向和全方位的記憶效應(yīng)，被公認(rèn)是最正確記憶0.5mm絲做成的直徑500mm成螺釘用于骨折愈合等。上述應(yīng)用均獲得了明顯效果。2、超導(dǎo)功能鈮-鈦合金在溫度低于臨界溫度時，呈現(xiàn)出零電阻的超導(dǎo)功能。3、貯氫功能鈦-鐵合金具有吸氫的特性，把大量的氫安全的貯存起來，在肯定的環(huán)境中又把氫釋放出來。這在氫氣分別、氫氣凈化、氫氣貯存及運輸、制造以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面應(yīng)用很有前途。料。從外形上看，鈦很像鋼鐵，但和鋼鐵相比，具有很多優(yōu)異性能。因此，鈦可成為一種進展快、用途廣、收效大的金屬。目前，有人把鈦叫做“時髦金屬”，也有人依據(jù)鈦在工業(yè)上發(fā)揮的重要作用及其在將來進展趨勢〔、將來的鋼鐵。三我國鈦工業(yè)加工處理技術(shù)現(xiàn)狀鈦的生產(chǎn)。中國也于１９５８年開頭了海綿鈦的試生產(chǎn)，現(xiàn)在已形成了完整的鈦工業(yè)體系。當(dāng)前，世界上有鈦工業(yè)的國家主要是美國、獨聯(lián)體、日本、英國、中國和德國。我國的鈦礦采選格外分散,據(jù)不完全統(tǒng)計有80多家經(jīng)營鈦礦的采選廠,每年只生產(chǎn)約80t20t25t;海35萬t50萬tTiO2100t。在鈦白生產(chǎn)大幅度增產(chǎn)的狀況下,已形成供不應(yīng)求的局面,因而從澳大利亞進口自然金紅石和鈦鐵礦,從越南和朝鮮進口鈦鐵礦。鈦礦物富集方法復(fù)原酸浸法(石原法和Benillite電爐熔煉法用此法生產(chǎn)高鈦鐵臺金渣，經(jīng)濟而無公害。礦中CaO、MgOAl2復(fù)原而進入鈦渣中；SiO2MnO鐵雜質(zhì)含量凹凸根本上打算了鈦渣的品位。此外，鐵礦中Fe2O3：FeO比值也影響鐵的復(fù)原率，肯定程序上還影響鈦渣品位。銹蝕法此法生產(chǎn)人造金紅石的工藝簡潔、本錢低、無公害、不依靠酸工業(yè)，因而引起人們的重視。Benillite將鈦鐵礦在回轉(zhuǎn)窯中用煤復(fù)原，隨后用鹽酸浸出，不僅可以除鐵，也可有效地除去鈣、便于大規(guī)模應(yīng)用。鈦精礦的生產(chǎn)：鈦精礦(鈦鐵礦精礦、金紅石精礦、鈦渣、人造金紅石)90%以上用于生產(chǎn)二氧化鈦顏料鈦白粉,10%左右冶煉成海綿鈦再制成金屬鈦及鈦合金材料,少量金紅石精礦用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)電焊條。95%5%源于原生礦,已開發(fā)3482244個,礦石產(chǎn)量共計1420t?a雜質(zhì)含量高,經(jīng)濟效益差,現(xiàn)已停產(chǎn)。我國鈦鐵礦砂礦的主要產(chǎn)地是海南、廣東和廣西,目22300萬m3?a60t?aTiO250%～52%,少量的金紅石、鋯石、獨居石等。此外在云南昆明四周的富民縣東村等4個礦區(qū)的鈦鐵砂礦已建礦開發(fā)。鈦鐵礦砂精礦是我國鈦工業(yè)的主要原料,但因砂礦多系民采,生產(chǎn)規(guī)模小,工藝和設(shè)備落后,導(dǎo)致生產(chǎn)本錢較高,影響了砂精礦的開發(fā)利用。2500t/a90%來自砂礦。金紅石砂精礦的主要產(chǎn)地為廣東、廣西和海南,均系鈦鐵砂精礦生產(chǎn)的回收產(chǎn)品。我國的原生金紅石礦由于礦石構(gòu)造致密,粒度細(xì),可選性差至今未被大規(guī)模開發(fā)利用,年1990年建成我國第一座大型金紅石礦山并正式投產(chǎn),金紅石的選礦工藝也取得了肯定進展,現(xiàn)已建成年產(chǎn)1200t的金紅石選礦廠,實現(xiàn)了采、選、加工一條龍。該礦生產(chǎn)的金紅石精礦主要用于生產(chǎn)高檔焊條。此外山西代縣的金紅石礦由于礦石可選性好,其精礦品位可達(dá)93.06%，且可綜合回收尾礦中的透閃石,每生產(chǎn)1t金紅石可得副產(chǎn)品透閃石35t左右,大大降低1986業(yè)尚處于進展階段,目前鈦鐵精礦的產(chǎn)量可滿足國內(nèi)鈦工業(yè)的原料需求,但金紅石原料供不應(yīng)求,其產(chǎn)量不能滿足國內(nèi)市場的需要,缺乏局部需靠進口補充或用人造金紅石代替。目過選鐵和選釩后的尾料作原料。海綿鈦鈦在高溫下的化學(xué)性質(zhì)極其活潑，不易被提取。直至1940WilliamJKroll生產(chǎn)海綿鈦的Kroll響著最終鈦的應(yīng)用。所以，世界各國始終致力于海綿鈦生產(chǎn)工藝的探究，力爭縮短流程，降低本錢。近年來，國內(nèi)外在海綿鈦生產(chǎn)領(lǐng)域取得了很多成果。海綿鈦的生產(chǎn)工藝Krott法和Hunter法(鈉熱Hunter法生產(chǎn)海綿鈦的美國RMI(活性金屬工業(yè)公司)以及英國狄賽德鈦公司于1992年～993年關(guān)閉，現(xiàn)在全球僅有中國、日本、美國、俄羅斯、哈薩克斯坦和烏克Kroll兩家海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)。遵義鈦廠是國內(nèi)最大的、也是唯一的全流程海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)能為3000t／a，5000t／a20056000t／a。可以說，該廠的生產(chǎn)工藝水平代表了目前中國海綿鈦生產(chǎn)的總體水平。所以，國內(nèi)對這一工藝的爭論進展也主要表達(dá)在該廠。Kroll較少等。鈦渣的生產(chǎn)1600～1900℃的高溫下，鈦鐵礦在電弧爐內(nèi)以石油焦或無煙渣中。在鈦渣生產(chǎn)中．國外多用大型的密閉式電弧爐，最小功率在12000kV·A以上。遵義鈦廠承受敞口式電弧爐進展鈦渣熔煉，功率僅6500kV·A；撫順鈦廠沒有此工序。中國和獨聯(lián)體承受電弧爐熔煉生產(chǎn)高鈦渣的方法適合其本國鈦資源的特點一種較成熟的工藝，努力的方向主要是降低電耗及設(shè)備的大型化、密閉化等方面。粗四氯化鈦的生產(chǎn)用。精四氯化鈦的生產(chǎn)藝的焦點在如何除去雜質(zhì)釩。釩在粗四氯化鈦中以三氯氧化釩(vOC1)的形式存在，由于其沸點與四氯化鈦相近，相對揮發(fā)度a11．22)，用物理法除去很困難，也不經(jīng)濟，宜用化學(xué)法。化學(xué)法有鋁粉除釩、硫化氫(H，S)除釩、銅絲(粉)除釩及礦物油除釩等方法。也有用分子篩吸附法除釩的報道L6j。銅粉除釩因系間歇操作、銅粉消耗大及勞動條件差而改為銅絲除釩。銅絲法除釩效果雖好，但除釩本錢高，清洗銅絲勞動強度大，且會產(chǎn)生大量產(chǎn)企業(yè)普遍認(rèn)為比較抱負(fù)的一種除釩方法。海綿鈦的生產(chǎn)中殘留的氯化鎂和過剩的鎂以獲得純潔的海綿鈦。其他冶煉方法及其爭論目前，尚無其他可替代KrollKroll序多、不能連續(xù)生產(chǎn)，以致海綿鈦的本錢居高不下，影響了鈦的應(yīng)用。為降低鈦的本錢，除KrollHunter法、鋁熱復(fù)原法(又稱氟鹽法)、碘化法、流淌式氣相連續(xù)法、液態(tài)高溫生成法、等離子法及Fray—Farthing—Chen(開℃)CambridgeProcessFrayProces，F(xiàn)FC高純鈦并到達(dá)工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模；美國D—H鈦公司和Freeport4500t／a熔鹽電解法工廠；意大利EMG5000t／aTitania又如美國Albany5000t／aFFC世不久尚待深入爭論外，其他方法都已證明無法取代Kroll鈦白粉二氧化鈦俗稱鈦白,是一種重要的化工產(chǎn)品,具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能和卓越的光費量最大,用途最廣的一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,被廣泛用于涂料、造紙、塑料等工業(yè)中,其中涂料用量約占50%以上。此外還可用于陶瓷、化纖、油墨、化裝品等方面。最常見的24個國家生產(chǎn)鈦白粉,其中金紅石型鈦白粉占80%以上,主要生產(chǎn)國為美國、西德、日本、英國和法國。美國是世界最大1?3,其中氯法鈦白占88%。國外主要鈦白生產(chǎn)公8家,擁有世界總產(chǎn)量的82白工業(yè)根底薄弱,工業(yè)開發(fā)較晚,至今仍以硫法工藝為主,近幾年氯法工藝雖有了較快速5萬～6萬t,100多個鈦白粉生產(chǎn)廠,分布在河南、河北、江蘇、廣西等24個省區(qū)內(nèi),其中生產(chǎn)規(guī)模最大的三家為鎮(zhèn)江鈦白粉總廠、南京油脂化工廠和上海鈦白粉廠。我國鈦白粉消費量較穩(wěn)定,年均消費量7萬～8t,消費量最大的是涂料工業(yè),其次為非顏料級搪瓷、電焊條等行業(yè)。我國鈦白工業(yè)生產(chǎn)水平尚處于國外的初期階段,不僅產(chǎn)量低且在產(chǎn)品的質(zhì)量高檔金紅石鈦白粉供給緊缺,缺乏局部主要依靠進口解決。鈦白粉的生產(chǎn)工藝7O酸溶解，再以絮凝劑凈化溶液，去除未分解的礦物沉淀，在低溫下分別硫酸亞鐵；經(jīng)過濾和，最終經(jīng)凈化、過濾、煅燒、外表處理、細(xì)磨得到所需鈦白粉產(chǎn)品。氯化法的爭論始于三十年月，該工藝是：原料制備、氯化、粗四氯化鈦精制、氣相氧化和后處理。即富鈦料參加肯定900“-1150“C來，揮發(fā)性物質(zhì)依據(jù)沸點凹凸磚凝分別得到粗TiCI，再經(jīng)精制得到精TiCI；精TiCI參加肯定量的A1C13400-5001500℃的氧氣快速進展反響，得到以TiCI2CI產(chǎn)能計，氯化法所占比例逐年提高。綜上，依據(jù)我國鈦鐵礦資源是以非鐵雜質(zhì)含量較高的低品位礦為主的特點和采選的集中分散程度不同，我國生產(chǎn)鈦白粉的工藝應(yīng)優(yōu)先承受弱復(fù)原鹽酸浸誕生產(chǎn)人造金紅石——沸騰氯化生產(chǎn)四氯化鈦——氧化生產(chǎn)鈦白粉和電爐冶煉生產(chǎn)高鈦渣——熔鹽氯化生產(chǎn)鈦及鈦合金材料鈦及其合金由于具有其它金屬無法比較的特別性能已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)80%40工業(yè)是鈦的其次大應(yīng)用領(lǐng)域,鈦及其合金由于具有優(yōu)異的防化學(xué)腐蝕性已成為抱負(fù)的化工設(shè)輪機葉片材料,可有效地防止因海水腐蝕而發(fā)生的泄漏,提高使用壽命4～6倍,并可保面鈦均有廣泛的應(yīng)用。我國鈦工業(yè)的進展始于50年月,目前已形成了以遵義鈦廠、寶雞有色金屬加工廠和西北有色金屬爭論院為中心的完整的鈦工業(yè)體系1080%。在航空航天通訊衛(wèi)星以及氣象衛(wèi)星等方面部門,已形成了較完整的鈦工業(yè)體系并躋身于世界鈦工業(yè)行列之中,成為世界第五大鈦生產(chǎn)國,也是進展中國家唯一生產(chǎn)金屬鈦的國家,但我國鈦工業(yè)的進展仍舊是低水平的,與鈦礦的開發(fā)利用爭論,加速我國鈦工業(yè)的進展,把我國的鈦工業(yè)推向更高水平。四鈦的制法及利用最技術(shù)制鈦最技術(shù)爭論攀鋼攻克微細(xì)粒級鈦鐵礦選礦的世界難題攀枝花鋼鐵(集團)公司申報的國家“九五”重點科技攻關(guān)工程——<攀枝花微細(xì)粒級鈦鐵礦選礦工程技術(shù)與選鈦裝備爭論》獲得四川省2002年度科技進步一等獎。以前的重選一浮選一磁選一電選選鈦工藝流程只能回收大于0．0451．Lm580．0451．Lm0．0451．Lm的微細(xì)粒選鈦技術(shù)因鈦鐵礦與鈦輝石差異小，且具有分別難、不易濃縮、礦物組成9517．83％27．384223219．0217．3821．47萬噸，增利稅合計3932萬元。同時削減了微細(xì)粒級尾礦對周邊環(huán)境的影響，產(chǎn)生了明顯的社會、經(jīng)濟效益。高溫鈦合金研制鈦及鈦合金因密度低比強度高耐蝕可焊等優(yōu)點使其得到廣泛應(yīng)用動機中鈦的應(yīng)用有利于提高發(fā)動機的推重比提高飛機的機動性能先進航空發(fā)動機需求的牽引下而進展的個分支受到世界各國鈦合金爭論者的高度重視?！爸柒伖に嚒笔冀K是世界關(guān)注的熱點爭論課題,近年“一步法煉鈦”這個世界性難題的研究取得了進展,英國劍橋和澳大利亞CECRI先后爭論了幾種不同的TiO2電解法制鈦工藝,50%左右。假設(shè)能用TiO2電解法來制造型鈦合金