在众多矿石种类中,钛铁矿以其奇异的化学组成与普遍的用途,占有着极为主要的职位。它不但是提取钛元素的要害泉源,在现代工业的众多领域,如冶金、化工、航空航天等,都施展着不可或缺的作用。对钛铁矿深入探讨,有助于更好地明确其在工业生产中的焦点价值,以及其在推动现代科技前进方面的主要意义。
01
钛铁矿的基本信息
化学组成
钛铁矿的化学式为 FeTiO?,理论上其含 TiO?量为52.66%,含铁量(以 FeO 计)为47.34%。但在现真相形中,其组成较为重大,受形成情形等因素影响,含钛量一样平常在50-60%之间波动,含铁量则在40-50%,同时还含有约5%的其他杂质因素。例如,在一些风化水平较高的钛铁矿中,TiO?品位会有所升高,并且风化越严重,三价铁与二价铁含量之比越大,大都情形下Fe?O?/FeO的值在 2.89-5.83规模。
物理性子
颜色上,钛铁矿通常泛起铁玄色或钢灰色;其条痕为钢灰色或玄色,若含有赤铁矿包体,则条痕会泛起褐色或带褐的红色 。从光泽来看,具有金属-半金属光泽,且不透明,无解理。硬度方面,莫氏硬度为5-6.5。比重在4-5之间,并且具有弱磁性。在偏光镜下视察,钛铁矿泛起深红色,不透明或微透明。
02
钛铁矿的形成与漫衍
形成情形
钛铁矿的形成与多种地质作用亲近相关。在火成岩中,它一样平常作为副矿物保存,常见于基性、超基性岩中,并且经常疏散于磁铁矿中,以条片状形态与顽辉石、斜长石等共生。在伟晶型情形下,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。别的,由于钛铁矿化学性子相对稳固,在履历风化、搬运等外力作用后,可形成冲积砂矿,此时会与磁铁矿、金红石、锆石、独居石等共生。
全球漫衍情形
在全球规模内,钛铁矿漫衍较为普遍。俄罗斯的伊尔门山是著名的产地之一,这里产出的钛铁矿具有一定规模。挪威的克拉格勒同样拥有富厚的钛铁矿资源。美国怀俄明州的铁山、加拿大魁北克的埃拉德湖等,也都是主要的钛铁矿产地。
中国的漫衍特点
我国钛铁矿资源富厚,主要供应基地漫衍在四川、河北、云南、海南、广东、广西、山西、山东、陕西、河南等地,其中四川的储量最为可观。例如,四川攀枝花铁矿是大型的钛铁矿产地,这里的钛铁矿呈显微粒状或片状,漫衍于磁铁矿颗粒之间或裂理中。
03
钛铁矿的工业应用
金属钛的生产:在金属钛的生产流程中,钛铁矿是极为主要的起始质料。首先,通过冶炼手段将钛铁矿转化为纯的二氧化钛。现在主要有硫酸法和氯化法两种工艺。硫酸法能够处置惩罚较低品位的钛铁矿石,并且在生产历程中还能副产硫酸亚铁,成内情对较低。但该要领保存显着误差,如对情形的污染较大,副产品处置惩罚难度高,且硫酸消耗量大 。氯化法虽然要求使用较高品位的矿石,本钱也相对较高,不过其污染小,副产品少,并且氯能够循环使用。
获得纯二氧化钛后,使其与纯氯和焦炭在高温情形下反应,天生四氯化钛和一氧化碳。最后,使用金属钙、镁或者钠等生动金属,将四氯化钛还原,从而获得海绵状的金属钛 。金属钛及钛合金依附密度小、强度高、抗侵蚀、耐高温顺可塑性好等一系列优良性能,在军事和空间手艺工业中普遍应用,如喷气发念头、飞机机体和导弹火箭等要害部件的制造。
钛白粉的制备:钛白粉(二氧化钛)作为一种至关主要的化工质料,与现代生涯细密相连。钛铁矿是制备钛白粉的主要质料之一。钛白粉具有高遮掩力、白度好、耐候性强等优点,因此被大宗用于制造高级白色油漆、涂料,能够使涂层具有优异的装饰性和耐久性。在人造丝生产中,钛白粉可作为减光剂,调解人造丝的光泽度。同时,它还被用作白色橡胶和高级纸张的填料,能够提升橡胶和纸张的品质。
其他应用领域:在化学工业领域,钛由于其优良的抗侵蚀性能,被大宗用于合成纤维工业、石油化学工业、肥料工业和制碱工业等。用于制造反应塔、热交流器、阀门等多种装备和部件,能够有用延伸装备使用寿命,包管生产历程的稳固性。
在医学领域,钛因其优异的生物相容性,成为首选的金属医用质料。例如,可用于制造人造枢纽、牙科植入物等,能够镌汰人体对植入物的倾轧反应,提高患者的生涯质量。在首饰业,除了贵金属铂、金以外,钛也因其奇异的金属质感和相对稳固的化学性子,成为适合应用的金属质料,制作出的首饰具有时尚、耐用等特点。
04
钛铁矿的开采与加工
开采方法:
针对差别赋存状态的钛铁矿,接纳的开采方法也有所差别。关于砂矿型钛铁矿,常接纳重选、磁选团结的开采工艺。首先使用重选法,依据矿物密度差别,起源富集钛铁矿。例如通过跳汰机、摇床等装备,将密度较大的钛铁矿与密度较小的脉石矿物疏散。之后再使用磁选法,借助钛铁矿的弱磁性,进一步提纯,提高钛铁矿精矿的品位。
关于原生矿型钛铁矿,如与磁铁矿等共生的钛铁矿,开采历程相对重大。一样平常先接纳破碎、磨矿等手段,将矿石粒度减小,使钛铁矿与其他矿物实现单体解离。然后综合运用磁选、浮选等多种选矿要领。磁选用于接纳磁性较强的磁铁矿,同时富集部分钛铁矿;浮选则通过添加特定的浮选药剂,使用矿物外貌物理化学性子的差别,进一步疏散和提纯钛铁矿。
加工流程:
开采出的钛铁矿原矿,需要经由一系列加工流程才华成为知足差别工业需求的产品。首先是选矿环节,通过重选、磁选、浮选等工艺,去除杂质,提高钛铁矿的品位,获得钛精矿。
接着是冶炼环节,如前文所述,凭证差别的冶炼工艺(硫酸法或氯化法),将钛精矿转化为二氧化钛或者进一步制备成金属钛。在冶炼历程中,需要严酷控制反应条件,如温度、压力、反应物比例等,以确保产品质量和生产效率。
关于制备钛白粉的工艺,在获得二氧化钛后,还需要举行后续处置惩罚,如外貌处置惩罚等,以改善钛白粉的性能,知足差别应用领域对其白度、遮掩力、疏散性等指标的要求。
05
应用案例
原矿破碎、筛分至-40mm,经CTDG5000Gs干式预选,粗精矿破碎、磨矿至-40目,经CTB2600Gs+2000Gs一粗一精选铁,粗选尾矿和精选尾矿混淆后经CTB3000Gs扫选铁;CTB3000Gs磁选铁尾矿经立环0.6T+0.8T一粗一扫选钛,粗选精矿和扫选精矿混淆后经立环0.5T+0.4T+摇床精选钛。试验流程图见图1、试验效果见表1。
图1选矿试验流程
表1 全流程试验效果
由化验效果可知,原矿经破碎、干法磁选、磨矿、湿法磁选、重选等试验流程,划分获得产率10.98%、TFe 65.64%、TFe接纳率56.22%的铁精矿产品和产率3.90%、TiO2 45.77%、TiO2接纳率49.00%的钛精矿产品。