鈦礦是指含有大量鈦礦石的礦產(chǎn),,我國主要利用的有鈦鐵礦,、金紅石和鈦磁鐵礦等。
鈦是典型的親石元素,,常以氧化物礦物出現(xiàn),。地殼中含TiO2在1%以上的礦物有80余種,具有工業(yè)價值的有15種,,我國主要利用的有鈦鐵礦,、金紅石和鈦磁鐵礦等(表3.5.1)。它們既有原生的(巖礦),,也有次生的(風(fēng)化殘坡積及沉積砂礦),。
由于金屬鈦呈銀白色,具有熔點高(1727℃),、比重輕(4.5),、機械強度高(5)、耐低溫(超低溫下電阻率幾乎為0),、耐磨蝕,、線鈦塑性良好(能薄壁化使用)、不易氧化,、還原性強等特點,;鈦的氧化物——二氧化鈦(鈦白),具有無毒,、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性(1000℃煅燒后不熔于任何酸和堿),、折射指數(shù)高(2.55~2.70),以及很強的白度,、著色力(1150~1650),、遮蓋力(40~50g/m2)、耐溫性、抗粉化等特征,,被稱為“顏料之王”,。因此,鈦及其氧化物,、合金產(chǎn)品是重要的涂料,、新型結(jié)構(gòu)材料、防腐材料,,被譽為“繼鐵,、鋁之后處于發(fā)展中第三金屬”和“戰(zhàn)略金屬”,也是“很有希望的金屬材料”,,在航空,、航天、艦船,、軍工,、冶金、化工,、機械,、電力、海水淡化,、交通運輸,、輕工、環(huán)境保護(hù),、醫(yī)療器械等領(lǐng)域,,有著廣泛的應(yīng)用,并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,,在國民經(jīng)濟發(fā)展中有其重要的地位和作用,。
鈦原料主要用來生產(chǎn)鈦白(二氧化鈦)、金屬鈦(海綿鈦),、含鈦鋼以及焊條涂料,。它們所占的比例,我國和國外稍有不同,。鈦白,,我國占88%,國外占92.4%,;金屬鈦(海綿鈦),我國占10%,,國外占5.3%,;含鈦鋼及焊條涂料,我國占2.0%,,國外占2.3%,。
鈦白不僅是性能優(yōu)異的白色顏料,,而且是重要的化工原料。它廣泛用于涂料,、油墨,、塑料、橡膠,、造紙和化纖工業(yè),。鈦白涂料,色彩鮮艷,,色調(diào)純正,;鈦白是紙張的高級填料,使紙張薄而不透明,,白度高,,光澤好,強度大和光滑好用,。鈦白用于塑料工業(yè),,是不透明的著色劑;用于橡膠工業(yè),,使白色和淺色橡膠強度高,,伸展率大,耐老化和不易褪色,。它也是化學(xué)纖維的最佳消光材料,,使透明的化纖具永久性消光效果,并可提高韌性,。此外,,還用于搪瓷、電器,、電子原料等等方面,。
鈦精礦經(jīng)冶煉成海綿鈦后,再鑄錠并制成工業(yè)純鈦和鈦合金鈦材,。鈦和鈦合金鈦材主要用于航空和宇航部門,。與合金鋼相比,鈦合金可使飛機重量減輕40%,。其他如人造衛(wèi)星外殼,、飛船蒙皮、火箭發(fā)動機殼體,、導(dǎo)彈等等,,鈦合金都可大顯身手。非宇航部門使用工業(yè)純鈦和鈦合金主要在于發(fā)電站冷凝器、接觸海水裝置,、化學(xué)裝置和一些機械工程等方面,。尤其是海水淡化加熱器用鈦是鈦工業(yè)發(fā)展中劃時代事件。兵工部門將鈦主要用于艦船和兵器生產(chǎn),。
金屬鈦除主要用于生產(chǎn)工業(yè)純鈦和鈦合金外,,另一用途是為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)鈦鐵合金和含鈦鋼。鈦在鋼中作為添加元素,,可以改變鋼的性能,。使鋼在同樣回火溫度下,具有更高的強度和硬度,,或同樣硬度要求下,,回火到更高的溫度。我國含鈦鋼有高強度低合金鋼,、結(jié)構(gòu)鋼,、不銹鋼、耐熱合金,、超高強度鋼和磁鋼等鋼種系列,,廣泛用于汽車、船舶和石油鉆探等方面,,已發(fā)展成為僅次于錳鋼的第二大鋼系,。
主要含鈦礦物金紅石還是優(yōu)質(zhì)電焊條涂層不可缺少的原料。
1789年,,英國業(yè)余礦物學(xué)家格雷戈爾(William Gregor)神甫在其教區(qū)哥納瓦爾州的默納金山谷里的黑色磁性砂石(鈦鐵礦)中發(fā)現(xiàn)一種新的元素(鈦),,當(dāng)時命名為“默納金尼特”(Menaccanite)。
1795年,,德國化學(xué)家克拉普羅特(M.H.Klaproth)在對巖石礦物作系統(tǒng)分析檢驗時發(fā)現(xiàn)一種新的金屬氧化物,,即是現(xiàn)在的金紅石(TiO2)亦含有此新元素,他把此新元素以希臘神話中天地之子Titans(泰坦神)命名為鈦(Titanium),?!扳仭币嗉词歉窭赘隊査Q的“默納金尼特”。
我國鈦礦資源的地質(zhì)勘查,,主要是新中國成立后的50年代至60年代進(jìn)行的,,并相繼投入開發(fā)。我國鈦礦資源的深加工利用(生產(chǎn)鈦白,、焊條涂料,、海綿鈦、鈦金屬,、鈦材等),,則是從1954年由北京有色金屬研究院研制海綿鈦開始,,1958年沈陽有色金屬加工廠建成海綿鈦及鈦材加工車間投產(chǎn),,60年代末開始形成鈦工業(yè)體系(生產(chǎn)海綿鈦,、鈦加工材等多種產(chǎn)品),至1997年,,我國鈦工業(yè)已形成礦山-冶煉-加工和科研-設(shè)計-生產(chǎn)-應(yīng)用兩個相互關(guān)聯(lián),、比較完整的體系。我國是世界上鈦精礦,、鍛軋鈦,、鈦制品、鈦氧化物和銳鈦型鈦白顏料的出口國之一,。
我國探明的鈦資源分布在21個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)共108個礦區(qū),,主要分布在四川攀西,、河北承德、云南,、海南,、廣西和廣東,其中以四川儲量最大,。
全國原生鈦鐵礦共有45處,,主要分布在四川攀西和河北承德,2011年我國原生鈦鐵礦儲量2.46億噸,,是我國最主要的鈦礦資源,。
鈦鐵砂礦資源有85處,主要分布在海南,、云南,、廣東、廣西等地,,儲量500萬噸,,也是我國重要的鈦礦資源。相比之下,,金紅石礦資源較少,,資源產(chǎn)地41處,主要分布在河南,、湖北和山西等地,,儲量僅有200萬噸。