金红石、钛铁矿(钛白粉)

非金属矿加工——金红石、钛铁矿（钛白粉）指导老师：陆银平小组成员：卫召常军牛维嘉目录性质用途篇选矿方法篇结构篇1生产工艺篇结构篇1.一.结构篇——金红石结构式：TiO2化学组成：含Ti为60%，O为40%，Fe2+、Fe3+、Nb、Ta等类质同象混入物，常含FeO杂质结构与形态：四方晶系，O2-近似作六方最紧密堆积，Ti4+位于八面体空隙中，每个氧离子被三个钛离子围绕。晶体形态：单晶体呈短柱状、长柱状或针状。常以（001）为双晶面成膝状双晶或三连晶，集合体为粒状或致密块状。

物理性质：通常红褐色，含铁高者黑色；条痕浅褐色；金刚光泽；透明；硬度6-6.5；相对密度4.2-4.3。除金红石外．自然界有时还发现TiO2的另外结晶形态——锐钛矿和板钛矿。一.结构篇——金红石一.结构篇——钛铁矿结构式：FeTiO3化学组成：含FeO为47.3%，TiO2为52.7%。常含类质同象混入物Mg、Mn、Nb等结构与形态：三方晶系，单体呈厚板状、鳞片状，常与磁铁矿、刚玉形成连生体，常呈不规则粒状集合体。一.结构篇——钛铁矿

物理性质：钢灰色到铁黑色，条痕黑色，半金属光泽，硬度5.5，密度4.72，具有弱导电性和弱磁性。成因产状：基性岩中，常和磁铁矿、紫苏辉石、斜长石共生；伟晶岩中，常与长石、云母、磁铁矿共生性质用途篇2.二.性质用途篇——金红石应用领域主要用途颜料工业生产金红石型钛白粉的最佳原料冶金工业提炼金属钛其它制作高档电焊条必备原料（减少焊接过程中有害气体排放）生产陶瓷电容器和机电换能器大粒优质金红石可作为宝石钛及钛合金：耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重二.性质用途篇——钛铁矿应用领域主要用途颜料工业生产钛白粉的主要原料冶金工业提炼金属钛、钛铁合金其它人造金红石高钛渣高钛渣：二氧化钛高含量的富集物，是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料二.性质用途篇——钛白粉钛白粉是主要成分为二氧化钛的白色颜料，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，它有金红石型（R型）和锐钛型（A型）二种结构。2013年全球钛白粉生产能力近600万吨，市场价值约200亿美元，是仅次于合成氨和磷酸的世界第三大无机化工产品。我国钛资源储量居世界之首，钛白粉总产能占世界的30%，是世界最大的钛白粉生产国和消费国目前国内多数硫酸法金红石型和锐钛型钛白粉的主流报价在11800-13000元/吨和10000-11000元/吨。二.性质用途篇——钛白粉特性良好的物理化学稳定性(1000℃煅烧后不熔于任何酸和碱)折射指数高(2.55～2.70)很高的白度着色力强(雷诺兹数1150～1950)遮盖力强(40～50g／m2)耐温性、抗粉化等二.性质用途篇——钛白粉二.性质用途篇——钛白粉用钛白粉制造的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省；对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。60%涂料行业二.性质用途篇——钛白粉提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性；使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命。20%塑料行业二.性质用途篇——钛白粉使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，质量轻；层压纸使用经过表面处理的金红石型钛白粉，可满足耐光、耐热要求；含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散14%造纸行业二.性质用途篇——钛白粉钛白粉无毒，可以代替铅白和锌白，起美容美白的功效；使香料更滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力；在水粉和冷霜中钛白粉可减弱油腻及透明的感觉；各种防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用钛白粉。6%化妆品、化纤、电子、陶瓷、搪瓷、焊条、合金、玻璃等选矿方法篇3.三.选矿方法篇世界上金红石主要集中在澳大利亚、南非等国；钛铁矿资源主要集中在中国、印度、加拿大和肯尼亚、俄罗斯等国。我国钛资源非常丰富，但主要是钛铁矿型资源，金红石资源含钛量仅占钛资源总量的2％，而98％的钛资源是钛铁矿，因此国内天然金红石资源是非常宝贵的。三.选矿方法篇A

重力选矿此法一般用于含钛砂矿或经破碎后的含钛原生矿的粗选。由于含钛矿物的密度一般大于4g／cm3，因而在砂矿粗选时，大部分密度小于3g／cm3的脉石矿构去除。B

磁选磁选方法广泛用于含钛矿物的精选中，可采用弱磁场磁选机从粗精矿中分选出磁铁矿、钛铁矿等磁性矿物。采用强磁选，可使钛铁矿与其他非磁性矿物分离。三.选矿方法篇

C静电选矿静电选矿主要是利用含钛粗精矿中不同矿物间导电性的差异进行精选，如金红石与梏英石、独居石等的分离。所用电选机有辊式、板式、筛板式三种。D浮选主要用于选别细粒级含钛矿物：常用的浮选药剂有：硫酸、塔尔油、油酸、柴油及乳化剂等。加工工艺篇4.四.加工工艺篇钛白粉的工业生产方法有硫酸法和氯化法两种，硫酸法是1923年由法国投入工业生产的，氯化法是1955年美国杜邦公司开发并投入生产的除中国以外，世界上56％为氯化法产品，而这种产品的70％以上又产自美国杜邦、特诺公司和美礼联公司，其他国家的钛白粉工厂仍以硫酸法为主。硫酸法原矿准备硫酸钛制备水合二氧化钛制备煅烧（800-1000度）后期处理硫酸酸解硫酸亚铁冷却析出硫酸法以钛铁矿为原料用硫酸分解除铁，后经水解、煅烧而制得。加热水解沉淀四.加工工艺篇——硫酸法优点：主要原料来源简单——硫酸和钛矿(钛精矿、高钛渣)；可以生产氯化法钛白技术不能生产的锐钛型钛白粉；生产工艺成熟简单，设备和操作简单，防腐材料易解决；无须复杂的控制系统，建厂投资和生产成本较低。缺点：原料二氧化钛含量不高，致使工序多、流程长、间歇性操作；硫酸、蒸汽和水的耗量大，废副产物多(每生产1t钛白要产出3～4t硫酸亚铁和8～10t稀硫酸)，对环境的污染严重且处理、利用较为复杂耗费较大，产品质量也较低。氯化法原矿准备四氯化钛制备液浆二氧化钛二氧化钛表面处理后期处理焦炭、氯气900-1000度氯化法是以金红石或高钛渣为原料，经氯化生产四氯化钛，然后高温下氧化而制得的高温冶金过程1300度气相氧化四.加工工艺篇——氯化法优点：流程短、生产过程连续、废水产生量相对硫酸法较少、固体废物产生量相对硫酸法较小；氯气可以大部分循环利用、产品质量优异；连续化、自动化程度及劳动生产率高，能耗少。缺点：原料成本高，建厂投资大；控制要求精密、设备要求严格；目前技术固体废物处理难度大；只能生产金红石型产品，相对单一；国外大公司的垄断，引进国外先进技术、设备非常困难。四.加工工艺篇——表面改性高档颜料的钛白粉必须经过表面处理，以抑制其光催化活性，并提高其在介质中的分散性，防止在漆膜、涂料应用中出现变色、粉化现象。以硅、铝等氧化物进行无机改性可提高