金红石、钛铁矿(钛白粉).ppt

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 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 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 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 钛及钛合金 耐高温 耐低温 耐腐蚀 高强度 小比重 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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TiO2的耐候性 而以钛酸酯偶联剂 硅烷偶联剂 有机