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钛铁矿冶炼方法及工业应用

   2015-08-19 IP属地 陕西22870
  铁矿是铁和钛的氧化物矿物,是提炼钛的主要矿石。钛铁矿很重,灰到黑色,具有一点金属光泽。晶体一般为板状,晶体集合在一起为块状或粒状。成分为FeTiO3。含TiO252.66%,是提取钛和二氧化钛的主要矿物。三方晶系,中国四川攀枝花铁矿中,钛铁矿分布于磁铁矿颗粒之间或裂理中,并形成大型矿床。钛铁矿的化学成分与形成条件有关。产于超基性岩、基性岩中的钛铁矿,MgO含量较高,基本不含Nb、Ta;碱性岩中的钛铁矿,MnO含量较高,并含Nb、Ta;产于酸性岩中的钛铁矿,FeO、MnO含量均高,Nb、Ta含量亦相对较高。
  钛铁矿的冶炼有硫酸法和氯化法,两种方法只是在处理钛矿上的不同:
  硫酸法可以使用较低品位的钛铁矿石,而且还可以生产硫酸亚铁成本低廉,但是污染太大副产物难于处理消耗硫酸多;氯化法使用的矿石品位较高而且成本较高,但是污染小副产物较少而且氯可以循环使用。但是两种方法都是将钛矿变成纯的二氧化钛,然后将纯的二氧化钛与纯氯和焦炭在高温反应生成四氯化钛和一氧化碳,最后用金属钙、镁或者钠将其还原成海绵状的金属钛
  目前大规模生产钛的方法:
  第一步:在高温时,将金红石(TiO2)和炭粉(C)混合,并通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体CO。
  第二步:在氩气(Ar)环境中,用过量的镁(Mg)在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛(氩气不参加反应)
  工业应用
  纯净的钛是银白色的金属。钛的矿物在自然界中分布很广,约占地壳重的0.6%,仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁,而比铜、锡、锰、锌等在地壳中的含量要多几倍甚至几十倍。钛的熔点为1725℃,它的主要特点是密度小而强度大。和钢相比,它的密度只相当于钢的57%,而强度和硬度与钢相近。和铝相比,铝的密度虽较钛小,但机械强度却很差。因此,钛同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点。纯净的钛有良好的可塑性,它的韧性超过纯铁2倍,耐热和抗腐蚀性能也很好。
  由于钛有这些优点,所以50年代以来,一跃成为突出的稀有金属。钛及其合金,首先用在制造飞机、火箭、导弹、舰艇等方面,目前开始推广用于化工和石油部门。例如,在超音速飞机制造方面,由于这类飞机在高速飞行时,表面温度较高,用铝合金或不锈钢,在这种温度下已失去原有性能而钛合金在的550℃以上仍保持良好的机械性能,因此可用于制造超过音速3倍的高速飞机。这种飞机的用钛量要占其结构总重量的95%,故有“钛飞机”之称,目前,全世界约有一半以上的钛,用来制造飞机机体和www.t0917.com喷气发动机的重要零件。钛在原子能工业中,用于制造核反应堆的主要零件,在化学工业中,钛主要用于制造各种容器、反应器、热交换器、管道、泵和阀等。若把钛加到不锈钢中,只加百分之一左右,就大大提高抗锈本领。
 
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