稀有金属 2004,(01),265-267 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2004.01.065
我国钛资源分布和生产现状
王镐 高颀 李献军 陈战乾 窦永庆
宝鸡有色金属加工厂,宝鸡有色金属加工厂,宝鸡有色金属加工厂,宝鸡有色金属加工厂,宝鸡有色金属加工厂,宝鸡有色金属加工厂 陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014 ,陕西宝鸡721014
摘 要:
钛及其合金具有比强度高、耐蚀性能优、生物相容性好等优点 , 是一种战略金属 , 主要用于航空、航天、航海等先进装备。钛白粉是一种重要的化工原料。人造金红石 高钛渣、天然金红石等富钛料是生产钛白粉 电焊条和海绵钛的原料。本文概述了我国钛矿物的地理分布和由钛原矿到海绵钛的生产工艺 , 并与国外技术进行了对比说明。介绍了我国钛精矿、富钛料的产能、生产现状和国内需求情况
关键词:
钛 ;精矿 ;富钛料 ;
中图分类号: F426.3
收稿日期: 2003-08-09
Distribution and Production Status of Titanium Resources in China
Abstract:
Titanium and its alloys are mainly used for the advanced equipments of aircraft, aerospace and marine applications due to high specific strength, superior corrossion resistance and good biocompatibility etc. Titanium pigment is an important raw material in chemistry industry. Titanium pigment, electric welding bar and titanium sponge are made from raw materials which are rich in titanium such as synthetic rutile and titanium slag etc. Titanium resources are very abundant in China, coming out in front and China has dominant position in titanium resources. The geographical distribution and production processes from titanium crude ores to titanium sponge were summarized and also compared with foreign technologies. The paper briefly introduces the capacity, production status and demand of ilmenite concentrates and raw materials which are rich in titanium in China.
Keyword:
titanium; concentrate; raw materials rich in titanium;
Received: 2003-08-09
1 原矿到海绵钛的工艺
由于钛的活性较大, 制取困难, 从原矿到海绵钛的生产工艺较复杂, 其产能低、 能耗高、 回收率低。 全世界目前生产海绵钛的工艺基本一致, 只在具体的某一工序上方法略有不同, 例如, 美国使用高品位天然金红石, 日本使用高品位天然金红石和人造金红石, 而只有我国和俄罗斯使用高钛渣作为海绵钛的主要原料; 钛精矿的电炉熔炼, 国外普遍采用密闭或半密闭电炉, 我国全部为敞口电炉, 存在电耗高、 成本高、 生产能力小等缺点; 高钛渣氯化制取TiCl4 , 国外主要为熔盐氯化炉 (俄罗斯) 和沸腾氯化炉 (美国等) , 我国两种方法都有; 粗TiCl4 除V, 国外使用Al、 低价氯化钛、 硫化氢、 矿物油等除V, 我国使用铜丝 (球) 除V, 存在费用高、 钛损失大、 劳动强度高、 除V净化浓度不够等缺点; TiCl4 的还原国际已普遍采用Kroll法 (克劳尔法) , 即用Mg还原, 淘汰了Na还原法; 真空蒸馏我国串联法 (I型) 和并联法 (U型) 都有采用, 但存在单炉产量低的缺点
[1 ,2 ]
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2 我国的钛资源
我国的钛资源居世界首位, 国内外已发现钛资源总储量近20亿吨, 我国约占48%。 全国有20个省市自治区有钛矿, 其中98.9%是钛铁矿, 仅1%左右是金红石矿。 在钛铁矿中又以原生岩矿占绝大多数 (96.3%) , 较难选矿, 次生矿很少 (2.6%) 。 在原生岩矿中又以四川攀枝花西昌地区的钒钛磁铁矿为主, 占全国钛铁矿岩矿的96%。 我国的钛矿大体有3种类型: 钒钛磁铁矿、 钛铁砂矿和金红石矿。 钒钛磁铁矿是我国储量最大的一种, 占全国钛资源的90%, 主要分布在四川攀枝花和承德; 钛铁砂矿主要分布在海南、 两广、 河北和云南, 总储量7.07×107 t (以TiO2 计) , 矿点多、 分布分散; 金红石矿我国虽储量丰富, 约占世界20%, 主要分布在河南、 湖北和陕西, 但品位低、 产量很小, 开采费用高、 生产规模小、 企业经济效益差。
我国主要产钛区资源情况
[3 ]
如表1。
3 国内生产钛精矿和富钛料的情况
钛精矿是原矿经过选矿等物理、 化学富集后TiO2 含量为40%~60%的钛矿。 富钛料指钛精矿经电炉熔炼法、 酸浸法或还原锈蚀法生产的富含TiO2 大于70%的钛原料, 主要有天然金红石、 高钛渣和人造金红石。
我国天然金红石储量不大, 可选性差, 开采后主要用于出口生产海绵钛或国内生产钛白; 人造金红石基本用于生产钛白粉, 也因其价格比高钛渣稍高, 很少用于生产海绵钛。 而高钛渣是我国生产海绵钛的重要原料, 同时它也是生产氯化法钛白的原料。 表2列举了2001年对我国2002年高钛渣和钛精矿的需求预测
[4 ]
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表1 我国主要产钛区资源情况表Table 1 Main aeras of titanium resources in China
地区
钛矿类型
储量/ ×104 t
比率/ %
原矿品位/ % (TiO2 )
精矿品位/ % (TiO2 )
四川
钒钛磁铁矿
87349
86.36
5
>47
河南
金红石岩矿
5000
4.94
2.02
≥90
海南
钛铁矿砂矿
2556
2.53
~7
≥54
河北
钒钛铁磁矿
2031
2.0
~8
≥47
云南
钛铁矿砂矿
1146
1.13
~7~10
≥49
广西
钛铁矿砂矿
708
0.7
≥54
金红石砂矿
0.3
~1.5%
≥90
广东
钒钛磁铁矿
1062
1.77
≥47
钛铁矿砂矿
629
≥54
金红石砂矿
91.1
~1.5%
≥90
高钛金红石砂矿
11
≥90
湖北
金红石砂矿
565
0.56
2.31
≥90
表2 2002年对钛精矿的需求Table 2 Demand of titanium concentrates in China
产品
年产量/ (t·a-1 )
需高钛渣/ (t·a-1 )
需钛精矿/ (t·a-1 )
海绵钛
2800
7200
16560
精TiCl4 产品
8000
4400
10120
人造金红石
20000
21000
48300
氯化法钛白
30000
42000
96600
硫酸法钛白
350000
910000
合计
74600
1081580
3.1 我国钛精矿产能和生产情况
前几年, 我国钛精矿的生产能力为6×105 t·a-1 , 实际产量更少。 近几年随着钛白需求量大幅增加, 各厂不同程度地进行了技改和扩产, 但受到技术落后、 规模小、 成本高、 区域分散等因素制约, 起色不大。 2002年我国最大的钛精矿生产厂——攀枝花钢铁公司, 年产钛精矿近2×105 t (客户订单却达3×105 t左右) , 占全国产量的近30%, 也就是说全国产量约7×105 t·a-1 。 从表2可以看出2002年国内预测所需钛精矿10.8×105 t, 其中绝大部分用于生产钛白粉, 用于生产高钛渣的约7%, 用于生产海绵钛的不足2%。 我国目前稍有规模的钛白粉生产厂家有50余家, 总生产能力已达3.8×105 t·a-1 , 钛精矿仅用于生产钛白粉就需要消耗9×105 t以上。 因此我国钛精矿的产量不足, 近几年一直靠进口弥补。
3.2 富钛料产能和生产情况
我国目前富钛料的生产能力约为6×104 t·a-1 , 其中电炉熔炼生产高钛渣的产能为4×104 t·a-1 , 酸浸法生产人造金红石的产能为7000 t·a-1 , 锈蚀法生产人造金红石的产能为1×104 t·a-1 。 除主要富钛料生产厂家如锦州铁合金厂、 云南大西洋钛业公司、 河北宣钢冶炼厂、 自贡东升冶炼厂等以外, 我国还有众多小型及私营厂, 共有钛渣电炉30多台套, 多数是容量400~600 kVA的敞开式小型电炉, 且布局分散, 技术水平较低, 难于集中发展成大规模。 实际上近年来全国年产钛渣为4×104 t·a-1 , 与实际需求量7.5×104 t·a-1 相差很大, 需要进口。 而所生产的钛渣中80%以上用于制造人造金红石, 用于生产海绵钛的不足10%。 这是因为: (1) 只有我国和俄罗斯使用高钛渣生产海绵钛; (2) 我国海绵钛生产规模小, 用量不大。 (3) 高质量钛白的需求量递增, 高钛渣大量用于氯化法钛白生产。 (4) 我国主要矿产为攀枝花矿, 该矿生产的钛渣品位低 (TiO2 含量约为80%~85%) , 杂质中CaO, MgO含量高 (CaO+MgO≥7%) , 用于生产硫酸法钛白较合适, 但生产海绵钛存在一定困难, 虽然我国在此方面进行了大量研究, 取得了一定的成果, 但仍处于半工业化水平, 用量有限。
4 结 语
我国虽然属于钛资源大国, 但因钛矿丰度小、 开采难度大、 生产技术水平不高、 管理落后、 投资不利等种种原因, 钛资源仍属短缺。 钛铁矿的产量约为世界的4%, 富钛矿的产量约为世界的2.7%, 海绵钛的产量为世界的5%以下, 而钛白粉的产量却位居世界第二位 (主要是低档次的钛白粉) , 仅次于美国, 消耗掉了大量的富钛料。 要将我国发展成钛资源大国, 需要国家加大投资, 进行攀矿的综合利用和氯化法钛白生产工艺研究, 治理采矿厂, 整合规模小的富钛料生产厂。
参考文献
[1] 周 伟, 杨英丽, 于振冯, 等. 工业纯钛TA2的高温变形机制研究[J].稀有金属, 2003, 27 (6) :721.
[2] 金 红. 低成本金属钛生产方法的研究与开发[J].稀有金属, 2000, 24 (4) :297.
[3] 孙元智, 张 清. 我国氯化法钛白生产技术的进展和今后的工作[J].钛工业进展, 2001, (3) :10.
[4] 刘长河, 张 清. 谈中国氯化法钛白粉工业发展的思路[J].钛工业进展, 2001, (4) :6.