金紅石、鈦鐵礦(鈦白粉)

非金屬礦加工——金紅石、鈦鐵礦（鈦白粉）指導(dǎo)老師：陸銀平小組成員：衛(wèi)召常軍牛維嘉目錄性質(zhì)用途篇選礦方法篇結(jié)構(gòu)篇1生產(chǎn)工藝篇結(jié)構(gòu)篇1.一.結(jié)構(gòu)篇——金紅石結(jié)構(gòu)式：TiO2化學(xué)組成：含Ti為60%，O為40%，F(xiàn)e2+、Fe3+、Nb、Ta等類質(zhì)同象混入物，常含F(xiàn)eO雜質(zhì)結(jié)構(gòu)與形態(tài)：四方晶系，O2-近似作六方最緊密堆積，Ti4+位于八面體空隙中，每個(gè)氧離子被三個(gè)鈦離子圍繞。晶體形態(tài)：?jiǎn)尉w呈短柱狀、長(zhǎng)柱狀或針狀。常以（001）為雙晶面成膝狀雙晶或三連晶，集合體為粒狀或致密塊狀。

物理性質(zhì)：通常紅褐色，含鐵高者黑色；條痕淺褐色；金剛光澤；透明；硬度6-6.5；相對(duì)密度4.2-4.3。除金紅石外．自然界有時(shí)還發(fā)現(xiàn)TiO2的另外結(jié)晶形態(tài)——銳鈦礦和板鈦礦。一.結(jié)構(gòu)篇——金紅石一.結(jié)構(gòu)篇——鈦鐵礦結(jié)構(gòu)式：FeTiO3化學(xué)組成：含F(xiàn)eO為47.3%，TiO2為52.7%。常含類質(zhì)同象混入物Mg、Mn、Nb等結(jié)構(gòu)與形態(tài)：三方晶系，單體呈厚板狀、鱗片狀，常與磁鐵礦、剛玉形成連生體，常呈不規(guī)則粒狀集合體。一.結(jié)構(gòu)篇——鈦鐵礦

物理性質(zhì)：鋼灰色到鐵黑色，條痕黑色，半金屬光澤，硬度5.5，密度4.72，具有弱導(dǎo)電性和弱磁性。成因產(chǎn)狀：基性巖中，常和磁鐵礦、紫蘇輝石、斜長(zhǎng)石共生；偉晶巖中，常與長(zhǎng)石、云母、磁鐵礦共生性質(zhì)用途篇2.二.性質(zhì)用途篇——金紅石應(yīng)用領(lǐng)域主要用途顏料工業(yè)生產(chǎn)金紅石型鈦白粉的最佳原料冶金工業(yè)提煉金屬鈦其它制作高檔電焊條必備原料（減少焊接過(guò)程中有害氣體排放）生產(chǎn)陶瓷電容器和機(jī)電換能器大粒優(yōu)質(zhì)金紅石可作為寶石鈦及鈦合金：耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、小比重二.性質(zhì)用途篇——鈦鐵礦應(yīng)用領(lǐng)域主要用途顏料工業(yè)生產(chǎn)鈦白粉的主要原料冶金工業(yè)提煉金屬鈦、鈦鐵合金其它人造金紅石高鈦渣高鈦渣：二氧化鈦高含量的富集物，是生產(chǎn)四氯化鈦、鈦白粉和海綿鈦產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料二.性質(zhì)用途篇——鈦白粉鈦白粉是主要成分為二氧化鈦的白色顏料，被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，它有金紅石型（R型）和銳鈦型（A型）二種結(jié)構(gòu)。2013年全球鈦白粉生產(chǎn)能力近600萬(wàn)噸，市場(chǎng)價(jià)值約200億美元，是僅次于合成氨和磷酸的世界第三大無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。我國(guó)鈦資源儲(chǔ)量居世界之首，鈦白粉總產(chǎn)能占世界的30%，是世界最大的鈦白粉生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)目前國(guó)內(nèi)多數(shù)硫酸法金紅石型和銳鈦型鈦白粉的主流報(bào)價(jià)在11800-13000元/噸和10000-11000元/噸。二.性質(zhì)用途篇——鈦白粉特性良好的物理化學(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)很高的白度著色力強(qiáng)(雷諾茲數(shù)1150～1950)遮蓋力強(qiáng)(40～50g／m2)耐溫性、抗粉化等二.性質(zhì)用途篇——鈦白粉二.性質(zhì)用途篇——鈦白粉用鈦白粉制造的涂料，色彩鮮艷，遮蓋力高，著色力強(qiáng)，用量??；對(duì)介質(zhì)的穩(wěn)定性可起到保護(hù)作用，并能增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力，防止裂紋，防止紫外線和水分透過(guò)，延長(zhǎng)漆膜壽命。60%涂料行業(yè)二.性質(zhì)用途篇——鈦白粉提高塑料制品的耐熱性、耐光性、耐候性；使塑料制品的物理化學(xué)性能得到改善，增強(qiáng)制品的機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。20%塑料行業(yè)二.性質(zhì)用途篇——鈦白粉使紙張具有較好的白度，光澤好，強(qiáng)度高，薄而光滑，質(zhì)量輕；層壓紙使用經(jīng)過(guò)表面處理的金紅石型鈦白粉，可滿足耐光、耐熱要求；含有鈦白粉的油墨耐久不變色，表面潤(rùn)濕性好，易于分散14%造紙行業(yè)二.性質(zhì)用途篇——鈦白粉鈦白粉無(wú)毒，可以代替鉛白和鋅白，起美容美白的功效；使香料更滑膩，有附著力、吸收力和遮蓋力；在水粉和冷霜中鈦白粉可減弱油膩及透明的感覺(jué)；各種防曬霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用鈦白粉。6%化妝品、化纖、電子、陶瓷、搪瓷、焊條、合金、玻璃等選礦方法篇3.三.選礦方法篇世界上金紅石主要集中在澳大利亞、南非等國(guó)；鈦鐵礦資源主要集中在中國(guó)、印度、加拿大和肯尼亞、俄羅斯等國(guó)。我國(guó)鈦資源非常豐富，但主要是鈦鐵礦型資源，金紅石資源含鈦量?jī)H占鈦資源總量的2％，而98％的鈦資源是鈦鐵礦，因此國(guó)內(nèi)天然金紅石資源是非常寶貴的。三.選礦方法篇A

重力選礦此法一般用于含鈦砂礦或經(jīng)破碎后的含鈦原生礦的粗選。由于含鈦礦物的密度一般大于4g／cm3，因而在砂礦粗選時(shí)，大部分密度小于3g／cm3的脈石礦構(gòu)去除。B

磁選磁選方法廣泛用于含鈦礦物的精選中，可采用弱磁場(chǎng)磁選機(jī)從粗精礦中分選出磁鐵礦、鈦鐵礦等磁性礦物。采用強(qiáng)磁選，可使鈦鐵礦與其他非磁性礦物分離。三.選礦方法篇

C靜電選礦靜電選礦主要是利用含鈦粗精礦中不同礦物間導(dǎo)電性的差異進(jìn)行精選，如金紅石與梏英石、獨(dú)居石等的分離。所用電選機(jī)有輥式、板式、篩板式三種。D浮選主要用于選別細(xì)粒級(jí)含鈦礦物：常用的浮選藥劑有：硫酸、塔爾油、油酸、柴油及乳化劑等。加工工藝篇4.四.加工工藝篇鈦白粉的工業(yè)生產(chǎn)方法有硫酸法和氯化法兩種，硫酸法是1923年由法國(guó)投入工業(yè)生產(chǎn)的，氯化法是1955年美國(guó)杜邦公司開(kāi)發(fā)并投入生產(chǎn)的除中國(guó)以外，世界上56％為氯化法產(chǎn)品，而這種產(chǎn)品的70％以上又產(chǎn)自美國(guó)杜邦、特諾公司和美禮聯(lián)公司，其他國(guó)家的鈦白粉工廠仍以硫酸法為主。硫酸法原礦準(zhǔn)備硫酸鈦制備水合二氧化鈦制備煅燒（800-1000度）后期處理硫酸酸解硫酸亞鐵冷卻析出硫酸法以鈦鐵礦為原料用硫酸分解除鐵，后經(jīng)水解、煅燒而制得。加熱水解沉淀四.加工工藝篇——硫酸法優(yōu)點(diǎn)：主要原料來(lái)源簡(jiǎn)單——硫酸和鈦礦(鈦精礦、高鈦渣)；可以生產(chǎn)氯化法鈦白技術(shù)不能生產(chǎn)的銳鈦型鈦白粉；生產(chǎn)工藝成熟簡(jiǎn)單，設(shè)備和操作簡(jiǎn)單，防腐材料易解決；無(wú)須復(fù)雜的控制系統(tǒng)，建廠投資和生產(chǎn)成本較低。缺點(diǎn)：原料二氧化鈦含量不高，致使工序多、流程長(zhǎng)、間歇性操作；硫酸、蒸汽和水的耗量大，廢副產(chǎn)物多(每生產(chǎn)1t鈦白要產(chǎn)出3～4t硫酸亞鐵和8～10t稀硫酸)，對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重且處理、利用較為復(fù)雜耗費(fèi)較大，產(chǎn)品質(zhì)量也較低。氯化法原礦準(zhǔn)備四氯化鈦制備液漿二氧化鈦二氧化鈦表面處理后期處理焦炭、氯氣900-1000度氯化法是以金紅石或高鈦渣為原料，經(jīng)氯化生產(chǎn)四氯化鈦，然后高溫下氧化而制得的高溫冶金過(guò)程1300度氣相氧化四.加工工藝篇——氯化法優(yōu)點(diǎn)：流程短、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)、廢水產(chǎn)生量相對(duì)硫酸法較少、固體廢物產(chǎn)生量相對(duì)硫酸法較??；氯氣可以大部分循環(huán)利用、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異；連續(xù)化、自動(dòng)化程度及勞動(dòng)生產(chǎn)率高，能耗少。缺點(diǎn)：原料成本高，建廠投資大；控制要求精密、設(shè)備要求嚴(yán)格；目前技術(shù)固體廢物處理難度大；只能生產(chǎn)金紅石型產(chǎn)品，相對(duì)單一；國(guó)外大公司的壟斷，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備非常困難。四.加工工藝篇——表面改性高檔顏料的鈦白粉必須經(jīng)過(guò)表面處理，以抑制其光催化活性，并提高其在介質(zhì)中的分散性，防止在漆膜、涂料應(yīng)用中出現(xiàn)變色、粉化現(xiàn)象。以硅、鋁等氧化物進(jìn)行無(wú)機(jī)改性可提高