鈦礦物種類繁多,地殼中含鈦1%以上的礦物有80多種,工業利用的主要是金紅石和鈦鐵礦,其次為銳鈦礦、板鈦礦和白鈦石,其他還有紅鈦鐵礦、鈦磁鐵礦等。世界鈦礦資源量總計為20億噸(TiO2),主要分布于澳大利亞(儲量占比29.68%),其次為中國(24.46%)、印度(9.83%)、南非(7.59%)、肯尼亞(7.13%)等。
中國鈦礦分布于10多個省區,主要利用的有鈦鐵礦、金紅石和鈦磁鐵礦等。鈦鐵礦是提取鈦和二氧化鈦的主要礦物。釩鈦磁鐵礦中的鈦主要產于四川攀枝花市地區。金紅石和銳鈦礦幾乎由純的TiO2組成的,是生產高端鈦材的優質原材料。金紅石礦主要產于湖北、河南省、山西省等省。鈦鐵礦砂礦主要產于海南省、云南省、廣東省、廣西壯族自治區等省(區)。
鈦和鈦合金廣泛應用于中國航空工業集團有限公司、造船工業、化學工業、制造機械部件、通信器材、鎢鋼等方面。中國鈦產業主要分為鈦礦采選、鈦白粉生產、海綿鈦—鈦材生產三大板塊,鈦行業龍頭企業有龍佰集團、中核鈦白、惠云鈦業、寶鈦集團等。
原料特點
鈦是典型的親石元素,常以氧化物礦物出現。地殼中含TiO2在1%以上的礦物有80余種,具有工業價值的有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(風化殘坡積及沉積砂礦)。
鈦的性狀
由于鈦粉呈銀白色,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、良好的物理化學穩定性(1000℃煅燒后不熔于任何酸和堿)、折射指數高(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、合金產品是重要的涂料、新型結構材料、防腐材料,被譽為“繼鐵、鋁之后處于發展中第三金屬”和“戰略金屬”,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、環境保護、醫療器械等領域,有著廣泛的應用,并創造了巨大的經濟效益和社會效益,在國民經濟發展中有其重要的地位和作用。
經濟指標
鈦原料主要用來生產二氧化鈦(二氧化鈦)、鈦粉(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。鈦白涂料,色彩鮮艷,色調純正;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。二氧化鈦用于塑料工業,是不透明的著色劑;用于橡膠工業,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。
鈦精礦經冶煉成海綿鈦后,再鑄錠并制成工業純鈦和鈦合金鈦材。鈦及鈦合金材料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%。其他如人造衛星外殼、飛船蒙皮、火箭發動機殼體、導彈等等,鈦合金都可大顯身手。非宇航部門使用工業純鈦和鈦合金主要在于發電站冷凝器、接觸海水裝置、化學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發展中劃時代事件。兵工部門將鈦主要用于艦船和兵器生產。
鈦粉除主要用于生產工業純鈦和鈦合金外,另一用途是為鋼鐵工業生產鈦鐵合金和含鈦鋼。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。目前,我國含鈦鋼有高強度低合金鋼、結構鋼、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質電焊條涂層不可缺少的原料。
礦業簡史
1789年,英國業余礦物學家格雷戈爾(William Gregor)神甫在其教區哥納瓦爾州的默納金山谷里的黑色磁性砂石(鈦鐵礦)中發現一種新的元素(鈦),當時命名為“默納金尼特”(Menaccanite)。
1795年,德國化學家克拉普羅特(M.H.Klaproth)在對巖石礦物作系統分析檢驗時發現一種新的金屬氧化物,即是現在的金紅石(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(鈦)。“鈦”亦即是格雷戈爾所稱的“默納金尼特”。
鈦工業
我國鈦礦資源的地質勘查,主要是新中國成立后的50年代至60年代進行的,并相繼投入開發。我國鈦礦資源的深加工利用(生產二氧化鈦、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,60年代末開始形成鈦工業體系(生產海綿鈦、鈦加工材等多種產品),至1997年,我國鈦工業已形成礦山-冶煉加工和科研-設計生產-應用兩個相互關聯、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個省(自治區、直轄市)共108個礦區,主要分布在四川省攀西、河北承德、云南省、海南省、廣西壯族自治區和廣東省,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,資源產地41處,主要分布在河南省、湖北和山西省等地,儲量僅有200萬噸。
分布情況
參考資料 >
中國鈦礦成礦地質特征與資源潛力評價.河北省自然資源廳 海洋局.2024-03-18
鈦產業綠色發展補短板.新華網.2024-03-18
行業巨頭接連調漲價格,鈦白粉概念持續走強,中核鈦白、安納達漲超5%.騰訊網.2024-03-18
新華網:鑄“鏈”成“群” 科技創新勇破壁壘——寶鈦集團高質量發展觀察.陜西省委科技工委 陜西省科學技術廳.2024-03-18