⑴ 鈦的儲量豐富,但它僅用於高,尖領域,價格昂貴產量小,為什麼呢
鈦的冶煉很困難!
鈦在1791年被發現,而第一次製得純凈的鈦卻是在1910年,中間經歷了一百餘年。原因在於:鈦在高溫下性質十分活潑,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。
工業上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法製取二氧化鈦,再由二氧化鈦製取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦(精礦),發生下面的化學反應:
FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O
為了除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,Fe3+ 還原為Fe2+,然後將溶液冷卻至273K以下,使得FeSO4•7H2O(綠礬)作為副產品結晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉澱,反應是:
Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏鈦酸即製得二氧化鈦:
H2TiO3 == TiO2+H2O
工業上制金屬鈦採用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2(或天然的金紅石)和炭粉混合加熱至1000~1100K,進行氯化處理,並使生成的TiCl4,蒸氣冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti
這種海綿鈦經過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉,最後製成各種鈦材。
人類在使用金屬的歷史進程中,經歷了銅、鐵、鋁之後,第四種將被廣泛應用的金屬元素是哪一種呢? 這種金屬已被科學家預言為鈦。這是因為鈦具有熔點高、硬度大、可塑性強、密度小、耐腐蝕等優點。
鈦是1791年被英國牧師格累高爾發現的。1795年馬丁,克拉普羅特在分析一種金紅石時,認識到這種礦石是一種金屬氧化物,並將這種金屬命名為鈦,由於鈦很容易和常見的金屬形成合金,在發現後很多年內,許多人企圖從它的化合物中將它分離出來,都未獲成功,直到1910年才由美國化學家亨特將很純的TiCl4和金屬Na一齊放進耐高壓的鋼缸中,將缸加熱到紅熱,冷卻後,洗去NaCl得到純度高達99.9%的鈦
鈦外觀似鋼,具有銀灰光譯。鈦的強度大,鈦合金抗拉強度達180kg/mm3。鈦的特性是度小(4.51g/cm3),硬度大,熔點高(1675℃),高純度鈦具有良好的可塑性,但當有雜質存在時變得脆而硬。在室溫時鈦不與氯氣、稀硫酸、稀鹽酸和硝酸作用,但能被氫氟酸、磷酸、熔融鹼侵蝕。鈦很容易溶解於HF+HCl(H2SO4)中,鈦最突出的性能是對海水的抗腐蝕性很強,有人將一塊鈦沉入海底,五年以後取上一看,上面粘附著許多小動物與海底植物,本身卻一點也沒有被銹蝕,依上亮光閃閃!
鈦的年產量表
1910年
1947年
1948年
1955年
1957年
1962年
1972年
0.2噸
2噸
10噸
1.7萬噸
2萬噸
10萬噸
20萬噸
⑵ 四氯化鈦能和氫氣反應嗎包擴所有條件
冶煉要考慮的是成本。鈦還沒有普及,且價格過高,用四氯化鈦冶煉會賠死的。
⑶ 四氯化鈦的市場前景
預計2007、2008年國內四氯化鈦將處於供不應求的狀態,市場價格應該保持在16000~22000元。
⑷ 金屬鈦有什麼物理性質和化學性質
物理性質
鈦的密度為.506-4.516克/立方厘米(20℃),高於鋁而低於鐵、銅、鎳。但比強度位於金屬之首,是不銹鋼的3倍,是鋁合金的1.3倍。熔點1668±4℃,熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子,沸點3260±20℃,汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子,臨界溫度4350℃,臨界壓力1130大氣壓。鈦的導熱性和導電性能較差,近似或略低於不銹鋼,鈦具有超導性,純鈦的超導臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時,鈦的熱容為0.126卡/克原子·度,熱焓1149卡/克原子,熵為7.33卡/克原子·度,金屬鈦是順磁性物質,導磁率為1.00004。 鈦具有可塑性,高純鈦的延伸率可達50-60%,斷面收縮率可達70-80%,但強度低,不宜作結構材料。鈦中雜質的存在,對其機械性能影響極大,特別是間隙雜質(氧、氮、碳)可大大提高鈦的強度,顯著降低其塑性。鈦作為結構材料所具有的良好機械性能,就是通過嚴格控制其中適當的雜質含量和添加合金元素而達到的。
編輯本段化學性質
鈦在較高的溫度下,可與許多元素和化合物發生反應。各種元素,按其與鈦發生不同反應可分為四類: 第一類:鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物; 第二類:過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體; 第三類:鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體; 第四類:惰性氣體、鹼金屬、鹼土金屬、稀土元素(除鈧外),錒、釷等不與鈦發生反應或基本上不發生反應。與化合物HF和氟化物氟化氫氣體在加熱時與鈦發生反應生成TiF4,反應式為(1);不含水的氟化氫液體可在鈦表面上生成一層緻密的四氟化鈦膜,可防止HF浸入鈦的內部。氫氟酸是鈦的最強溶劑。即使是濃度為1%的氫氟酸,也能與鈦發生激烈反應,見式(2);無水的氟化物及其水溶液在低溫下不與鈦發生反應,僅在高溫下熔融的氟化物與鈦發生顯著反應。Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡(1)2Ti+6HF=2TiF3+3H2 (2) HCl和氯化物氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦,乾燥的氯化氫在>300℃時與鈦反應生成TiCl4,見 式(3);濃度<5%的鹽酸在室溫下不與鈦反應,20%的鹽酸在常溫下與鈦發生瓜在生成紫色的TiCl3,見式(4);當溫度長高時,即使稀鹽酸也會腐蝕鈦。各種無水的氯化物,如鎂、錳、鐵、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4離子及其水溶液,都不與鈦發生反應,鈦在這些氯化物中具有很好的穩定性。Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡(3)2Ti+6HCl=TiCl3+3H2(4) 硫酸和硫化氫鈦與5%的硫酸有明顯的反應,在常溫下,約40%的硫酸對鈦的腐蝕速度最快,當濃度大於40%,達到60%時腐蝕速度反而變慢,80%又達到最快。加熱的稀酸或50%的濃硫酸可與鈦反應生成硫酸鈦,見式(5)、(6),加熱的濃硫酸可被鈦還原,生成SO2,見式(7)。常溫下鈦與硫化氫反應,在其表面生成一層保護膜,可阻止硫化氫與鈦的進一步反應。但在高溫下,硫化氫與鈦反應析出氫,見式(8),粉末鈦在600℃開始與硫化氫反應生成鈦的硫化物,在900℃時反應產物主要為TiS,1200℃時為Ti2S3。Ti+H2SO4=TiSO4+H2(5) 2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2(6) 2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡(7)Ti+H2S=TiS+H2+70千卡(8)硝酸和王水 緻密的表面光滑的鈦對硝酸具有很好的穩定性,這是由於硝酸能快速在鈦表面生成一層牢固的氧化膜,但是表面粗糙,特別是海綿鈦或粉末鈦,可與次、熱稀硝酸發生反應,見式(9)、(10),高於70℃的濃硝酸也可與鈦發生反應,見式(11);常溫下,鈦不與王水反應。溫度高時,鈦可與王水反應生成TiCl2。3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO (9)3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO (10) Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O (11) 綜上所述,鈦的性質與溫度及其存在形態、純度有著極其密切的關系。緻密的金屬鈦在自然界中是相當穩定的,但是,粉末鈦在空氣中可引起自燃。鈦中雜質的存在,顯著的影響鈦的物理、化學性能、機械性能和耐腐蝕性能。特別是一些間隙雜質,它們可以使鈦晶格發生畸變,而影響鈦的的各種性能。常溫下鈦的化學活性很小,能與氫氟酸等少數幾種物質發生反應,但溫度增加時鈦的活性迅速增加,特別是在高溫下鈦可與許多物質發生劇烈反應。鈦的冶煉過程一般都在800℃以上的高溫下進行,因此必須在真空中或在惰性氣氛保護下操作。金屬鈦的物理性質金屬鈦(Ti),灰色金屬。原子序數為22,相對原子質量47.87。核外電子在亞層中的排布情況為1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d2 4S2。金屬活動性在鎂、鋁之間,常溫下並不穩定,因此在自然界中只以化合態存在,常見的鈦的化合物有鈦鐵礦(FeTiO3)、金紅石(TiO2)等。鈦在地殼中含量較高,排行第九,達5600ppm,換算成百分比為0.56%。純鈦密度為4.54×103kg/m3,摩爾體積為10.54cm3/mol,硬度較差,莫氏硬度只有4左右,因此延展性好。鈦的熱穩定性很好,熔點為1660±10℃,沸點為3287℃。金屬鈦的化學性質金屬鈦在高溫環境中的還原能力極強,能與氧、碳、氮以及其他許多元素化合,還能從部分金屬氧化物(比如氧化鋁)中奪取氧。常溫下鈦與氧氣化合生成一層極薄緻密的氧化膜,這層氧化膜常溫下不與絕大多數強酸、強鹼反應,包括酸中之王——王水。它只與氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸反應,因此鈦體現了抗腐蝕性。 發展歷程 鈦元素發現於1789年,1908年挪威和美國開始用硫酸法生產鈦白,1910年在試驗室中第一次用鈉法製得海綿鈦,1948年美國杜邦公司才用鎂法成噸生產海綿鈦---這標志著海綿鈦即鈦工業化生產的開始。 中國鈦工業起步於20世紀50年代。1954,北京有色金屬研究總院開始進行海綿鈦制備工藝研究,1956年國家把鈦當作戰略金屬列入了12年發展規劃,1958年在撫順鋁廠實現了海綿鈦工業試驗,成立了中國第一個海綿鈦生產車間,同時在沈陽有色金屬加工廠成立了中國第一個鈦加工材生產試驗車間。 20世紀60-70年代,在國家的統一規劃下,先後建設了以遵義鈦廠為代表的10餘家海綿鈦生產單位,建設了以寶雞有色金屬加工廠為代表的數家鈦材加工單位,同時也形成了以北京有色金屬研究總院為代表的科研力量,成為繼美國、前蘇聯和日本之後的第四個具有完整鈦工業體系的國家。 1980年前後,我國海綿鈦產量達到2800噸,然而由於當時大多數人對鈦金屬認識不足,鈦材的高價格也限制了鈦的應用,鈦加工材的產量僅200噸左右,我國鈦工業陷入困境。在這種情況下,由當時國務院副總理方毅同志倡導,朱鎔基和袁寶華同志支持,於1982年7月成立了跨部委的全國鈦應用推廣領導小組,專門協調鈦工業的發展事宜,促成了20世紀80年代至90年代初期我國海綿鈦和鈦加工材產銷兩旺、鈦工業快速平穩發展的良好局面。 綜上所述,我國鈦工業大致經歷了三個發展期:即20世紀50年代的開創期,60-70年代的建設期和80-90年代的初步發展期。在新世紀,得益於國民經濟的持續、快速發展,我國鈦工業也進入了一個快速成長期。 鈦耐腐蝕,所以在化學工業上常常要用到它。過去,化學反應器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強烈的腐蝕劑——熱硝酸,每隔半年,這種部件就要統統換掉。現在,用鈦來製造這些部件,雖然成本比不銹鋼部件貴一些,但是它可以連續不斷地使用五年,計算起來反而合算得多。 在電化學中,鈦是單向閥型金屬,電位很負,通常無法用鈦作為陽極進行分解。 鈦的最大缺點是難於提煉。主要是因為鈦在高溫下化合能力極強,可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此,不論在冶煉或者鑄造的時候,人們都小心地防止這些元素「侵襲」鈦。在冶煉鈦的時候,空氣與水當然是嚴格禁止接近的,甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用,因為鈦會從氧化鋁里奪取氧。現在,人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體——氦氣或氬氣中相作用,來提煉鈦。 人們利用鈦在高溫下化合能力極強的特點,在煉鋼的時候,氮很容易溶解在鋼水裡, 當鋼錠冷卻的時候,鋼錠中就形成氣泡,影響鋼的質量。所以煉鋼工人往鋼水裡加進金屬鈦,使它與氮化合,變成爐渣一—氮化鈦,浮在鋼水表面,這樣鋼錠就比較純凈了。 當超音速飛機飛行時,它的機翼的溫度可以達到500℃。如用比較耐熱的鋁合金製造機翼,一到二三網路也會吃不消,必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金而鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經得住零下一百多度的考驗,在這種低溫下,鈦仍舊有很好的韌性而不發脆。 利用鈦和鋯對空氣的強大吸收力,可以除去空氣,造成真空。比方,利用鈦製成的真空泵,可以把空氣抽到只剩下十萬億分之一。 鈦的氧化物——二氧化鈦,是雪白的粉末,是最好的白色顏料,俗稱鈦白。以前,人們開采鈦礦,主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白的粘附力強,不易起化學變化,永遠是雪白的。特別可貴的是鈦白無毒。它的熔點很高,被用來製造耐火玻璃,釉料,琺琅、陶土、耐高溫的實驗器皿等。 二氧化鈦是世界上最白的東西, 1克二氧化鈦可以把 450多平方厘米的面積塗得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍,因此是調制白油漆的最好顏料。世界上用作顏料的二氧化鈦,一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里,使紙變白並且不透明,效果比其他物質大10倍,因此,鈔票紙和美術品用紙就要加二氧化鈦。此外,為了使塑料的顏色變淺,使人造絲光澤柔和,有時也要添加二氧化鈦。在橡膠工業上,二氧化鈦還被用作為白色橡膠的填料。 四氯化鈦是種有趣的液體,它有股刺鼻的氣味,在濕空氣中便會大冒白煙——它水解了,變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上,人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣,作為人造煙霧劑。特別是在海洋上,水氣多,一放四氯化鈦,濃煙就象一道白色的長城,擋住了敵人的視線。在農業上,人們利用四氟化鈦來防霜。 鈦酸鋇晶體有這樣的特性:當它受壓力而改變形狀的時候,會產生電流,一通電又會改變形狀。於是,人們把鈦酸鋇放在超聲波中,它受壓便產生電流,由它所產生的電流的大小可以測知超聲波的強弱。相反,用高頻電流通過它,則可以產生超聲波。現在,幾乎所有的超聲波儀器中,都要用到鈦酸鋇。除此之外,鈦酸鋇還有許多用途。例如:鐵路工人把它放在鐵軌下面,來測量火車通過時候的壓力;醫生用它製成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器,是銳利的水下眼睛,它不只能夠看到魚群,而且還可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。 冶煉鈦時,要經過復雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦,再放到密封的不銹鋼罐中,充以氬氣,使它們與金屬鎂反應,就得到「海綿鈦」。這種多孔的「海綿鈦」是不能直接使用的,還必須把它們在電爐中熔化成液體,才能鑄成鈦錠。但製造這種電爐又談何容易!除了電爐的空氣必須抽干凈外,更傷腦筋的是,簡直找不到盛裝液態鈦的坩堝,因為一般耐火材料部含有氧化物,而其中的氧就會被液態鈦奪走。後來,人們終於發明了一種「水冷銅坩堝」的電爐。這種電爐只有中央一部分區域很熱,其餘部分都是冷的,鈦在電爐中熔化後,流到用水冷卻的銅坩堝壁上,馬上凝成鈦錠。用這種方法已經能夠生產幾噸重的鈦塊,但它的成本就可想而知了。
⑸ 高鈦渣是怎麼冶煉的
釩鈦磁鐵礦中的鈧資源及其提取
我國釩鈦磁鐵礦床分布廣泛,儲量豐富,儲量和開采量居全國鐵礦的第三位,已探明儲量98.3億t,遠景儲量達300億噸以上[1],主要分布在四川攀枝花—西昌地區、河北承德地區、陝西漢中地區、湖北鄖陽、襄陽地區、廣東興寧及山西代縣等地區。其中,攀枝花—西昌地區是我國釩鈦磁鐵礦的主要成礦帶,也是世界上同類礦床的重要產區之一,南北長約300km,已探明大型、特大型礦床7處,中型礦床6處。原礦及選礦產品的化學成分見表1、表2。
表1 四川攀枝花釩鈦磁鐵礦化學成分[2]
化學成分
Fe
TiO2
V2O5
Co
Ni
S
P
百分含量(%)
30.55
10.42
0.30
0.017
0.014
0.64
0.013
表2 四川攀枝花釩鈦磁鐵礦選礦產品化學成分(%)[2]
Fe
TiO2
V2O5
Co
Ni
Al2O3
SiO2
CaO
MgO
S
P
鐵釩精礦
51.56
12.73
0.564
0.020
0.013
4.69
4.64
1.57
3.91
0.53
0.004
鈦精礦
31.56
47.53
0.68
0.016
0.006
1.16
2.78
1.20
4.48
0.25
0.01
硫鈷精礦
49.01
1.62
0.282
0.258
0.192
1.40
5.42
1.69
2.16
36.61
0.019
原礦中鈧主要分布於鈦普通輝石、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦中,在選礦產品中的分布隨前兩種礦物的含量而變化,鈧在其中以類質同象形式賦存[3]。在鈦普通輝石中,Sc3+以異價類質同象方式置換Fe2+與Mg2+,電價平衡依靠Fe3+、Al3+替代Si4+實現。置換關系式為
Sc3+ + Al3+ →(Fe2+,Mg2+)+ Si4+
鈦鐵礦中鈧的類質同象置換關系式為
Sc3+ +(Fe3+ + Al3+)→(Fe2+,Mg2+)+ Ti4+
鈦磁鐵礦中鈧的賦存主要與其中的鈦鐵礦、鈦鐵晶石熔出物有關。
選礦產品中最富含鈧的是電選尾礦,含Sc2O3達77ppm,其次為鐵精礦和重選尾礦,含Sc2O3分別為63ppm和51.4ppm[4]。從這幾種原料中提取鈧的常規方法概述如下。
1) 電選尾礦及重選尾礦
鈧主要富存於鈦普通輝石中。關於輝石中鈧的回收,目前大致有兩種方法:
酸法處理——用硫酸分解,加熱攪拌4~5h,直至完全排除SO2蒸汽;或用鹽酸(HCl+NaF)分解,溫度80~100℃,處理4~5h。
鹼法處理——將礦物分別與NaHSO4和NaOH一起熔融1h,溫度500~600℃。將鹼熔法所得水合物過濾並沉澱除鹼,然後在鹽酸中加熱溶解。用氨從溶液中沉澱水合物,過濾並煅燒成氧化物。
2) 鈦精礦
鈧在鈦精礦電爐冶煉過程中,主要富集在高鈦渣中,高鈦渣進一步在沸騰爐內進行高溫氯化生產四氯化鈦時,大部分鈧被氯化成ScCl3揮發進入煙塵,冷卻後被收塵器收集,Sc2O3含量可達736ppm[5]。
3) 鐵精礦
鐵精礦中鈧的品位為Sc2O3 20ppm,鈧在燒結、煉鋼過程中的走向是主要富集在煉鐵高爐渣中,可以考慮從中回收。蘇聯50年代就開始了這方面的研究,採用鹼—碳酸鹽法從高爐渣中回收鈧。即用硫酸分解爐渣,然後進行鹼化處理析出氫氧化物,再用碳酸鹽處理製取鈧精礦,最後用硫代硫酸鹽萃取和草酸鹽沉澱,煅燒草酸鹽而獲得Sc2O3。
八十年代,隨著世界市場鈧價格的狂漲,國內掀起了分離鈧的研究熱潮,提取主要集中於含鈦原料——生產鈦白粉的硫酸廢液、鈦生產過程中的氯化煙塵以及選鈦尾礦。國內生產單位有上海東升鈦白粉廠、廣西平桂礦務局、湖南稀土金屬材料研究所、江西贛州鈷冶煉廠、廣州鈦白粉廠等。進入九十年代以後,由於前蘇聯國家大量出售其過去的存貨以及國內的過度生產,世界鈧市場呈現供過於求,鈧的價格大幅度降低,直接影響了鈧的生產。從含鈦原料中提取鈧的研究及生產狀況介紹如下。
(1)從鈦白廢酸中提取鈧
硫酸法從鈦鐵礦生產鈦白粉時,水解酸性廢液中含鈧量約占鈦鐵礦中總含量的80%[6]。我國生產的氧化鈧,絕大部分來自鈦白粉廠。上海東升鈦白粉廠和上海躍龍化工廠以及廣州鈦白粉廠等都建立了氧化鈧生產線。杭州硫酸廠投產了一套年產30kg氧化鈧的工業裝置,形成了「連續萃取—12級逆流洗鈦—化學精製」三級提鈧工藝路線,產品含量穩定在98~99%[7]。上海躍龍化工廠採用P204-TBP-煤油協同萃取初期富集鈧,NaOH反萃,鹽酸溶解,再經55-62%TBP(或P350)萃淋樹脂萃取色譜分離凈化鈧,最後經草酸精製得純度大於99.9%的Sc2O3,整個方法鈧的收率大於70%[8]。
前蘇聯以0.4M P204自鈦白母液中提取鈧,O/A=1/100時鈧差不多能完全同鈦、鐵、鈣等雜質分離,用固體NaF反萃鈧,再用3%H2SO4溶解,擴大試驗鈧的收率為85~90%。楊健等[6]在用P204-TBP從鈦白母液中提鈧時,先加入抑制劑,抑制P204對鐵、鈦的萃取,而後用混酸及硫酸洗滌萃取有機相,使有機相中TiO2含量降至0.1mg/l,Fe含量降至0.5mg/l。馮彥琳等人[9]以P507-N7301-煤油混合萃取劑提鈧,萃取率達95%以上,二次草酸沉澱Sc2O3產品純度達99%以上。聶利等人[10]採用兩段提鈧,第一段採用P507-癸醇-煤油萃取,第二段用P5709-TBP-煤油萃取,鈧濃縮50倍多。劉慧中[11]先用N1923選擇性萃鈧,而後再加TBP萃鈧進一步除雜,兩段鈧總共濃縮了50多倍,草酸精製後Sc2O3純度為99%,回收率為84%。此外離子交換法[12]、乳狀液膜法[13]也已用於鈦白廢液提鈧。
(2)從氯化煙塵中提取鈧
在鈦鐵礦進行電弧爐熔煉高鈦渣時,由於Sc2O3與鈮、鈾、釩等氧化物一樣生成熱高、故很穩定,不會被還原而留在高鈦渣中。將此高鈦渣進行高溫氯化生產TiCl4時,鈧在氯化煙塵中被富集。撫順鋁廠五一分廠建成的生產線年生產氧化鈧20~30kg。柯家駿等[14]查明鈧在氯化煙塵中含量可達0.03~0.12%,主要形式是ScCl3;並研究了濕法冶金提取Sc2O3的流程,包括水浸、TBP煤油溶液萃取、草酸沉澱凈化及灼燒等單元操作,先後進行了小型和擴大試驗,得到純度99.5%的Sc2O3產品;從氯化煙塵到產品,鈧回收率為60%。謝麗娜[15,16]採用低濃度的烷基膦(磷)酸(P507,P204)在小相比下,直接從存在大量Fe3+ 的浸出液中萃取鈧。採用乙醇為助反萃劑,可在室溫下反萃鈧;並使用0.4%HF洗鋯使鈧鋯分離系數達βSc/Zr=1893。楊智發等人[17]採用P5709-N235-煤油萃取鈧,5MHCl 60℃反萃,可使Sc3+與Fe3+、Fe2+、Ti3+、Al3+、Mn2+、Ca2+等完全分離,較好解決了Sc3+/Fe3+分離及分相慢等問題。何錦林等人[18,19]從氯化煙塵中提鈧時,採用P204萃取分離鐵錳,NaOH反萃,鈧富集83倍;化學精製採用鹽酸溶解,TBP-濃鹽酸萃取鈧分離RE和Dowex50W-X8交換樹脂吸附鈧,得到Sc純度>99.5%,實收率>56%。孫本良等人[20,21]以一種有機多元弱酸沉澱劑沉澱氯化煙塵鹽酸浸出液中的鈧,經兩次沉澱、兩次酸解後,浸出液中的鐵錳去除率達99.8%以上,鈧的沉澱率可達100%;繼而採用P204+改質劑+磺化煤油為萃取劑,O/A=1/20,室溫下萃取鈧,DSc達139,鈧與鐵、錳的分離系數分別達到9270和10700;5%NaOH反萃鈧,反萃率達99.6%。林維明等[22]採用苄基化氧萃取鈧,鈧的收率為98.3%。
(3)從選鈦尾礦中提取鈧
攀枝花已建成設計規模1350萬t/a的選礦廠,年產鐵精礦588.3萬噸,年產的尾礦達745.53萬噸,亟待綜合利用。張宗華[23]在「八五」攻關「攀枝花釩鈦磁鐵礦綜合提鈧試驗研究」時檢測當時鐵選廠原礦含鈧27.00g/t。按設計規模計算,每年從處理礦石中回收鈧364.25t,其價值為244.25億元。他們以含鈧 63g/t選鈦尾礦為原料,採用預處理磁選或加劑處理電選的工藝,可分選出尾礦中的鈦輝石、長石,含鈧分別為114g/t、121g/t;採用加助溶劑鹽酸浸出鈧,浸出率可達93.64%;採用鹼熔合水解鹽酸浸出鈧,浸出率可達97.90%;用TBP萃取鈧,萃取率可達98.90%;用水反萃,反萃取率為98.00%;再用草酸精製可得到品位為99.95%的Sc2O3產品,其市價為3.6萬元/kg。由於價格較貴,市場容量小,至今未建廠生產。
小結:
綜上所述,鈦白母液中的鈧呈離子態,提取工藝簡單,故早期氧化鈧的生產多以此為原料;但其中鈧的含量低(10~25ppm),且受鈦白粉生產的制約(年產1000t鈦白粉可回收幾十公斤氧化鈧)。氯化煙塵中的鈧以ScCl3形式存在,回收難度也不大,問題是氯化煙塵的資源是否充足;假設其中的氧化鈧含量平均為500ppm,若要得到50kg氧化鈧產品,至少要處理100t氯化煙塵,處理量是相當大的。鈦尾礦中鈧主要賦存在(Ca、Mg、Al、Ti)Si2O6硅酸鹽結構的輝石中,尾礦的分解是難點,往往要經過酸化或鹼化高溫(~1000℃)熔融;但尾礦產出量很大,伴隨采出的鈧的絕對量相當可觀,為鈧的生產提供了充足的原料;不過,處理尾礦還必須兼顧其它資源的綜合利用。
⑹ TiCl4價錢
3月23日的價格是7650元/噸
純度為99.99%(%)江蘇
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⑺ 四氯化鈦的作用與用途
是製取海綿鈦和氯化法鈦白的主要原料。用作乙烯聚合催化劑的重要組分。版用於製造顏權料和鈦有機化合物以及國防上用的煙幕劑。同時也是溶解合成樹脂、橡膠、塑料等多種有機物的良好溶劑。四氯化鈦批發可以到塗多多商城看看,廠家直接發貨,價格透明,所售產品均為正品,自營產品可開具發票,平台提供 一站式服務,省心省錢省力。
⑻ 鈦項圈的功效
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⑼ 什麼叫硫酸法鈦白粉和氯化法鈦白粉
鈦白粉是一種白色顏料,學名二氧化鈦,是廣泛應用於塗料、塑料、造紙、化纖和化妝品的基礎精細化工原料,一個國家的鈦白粉消耗是社會消費水平的重要標志。鈦白粉產品分為金紅石型和銳鈦型,金紅石型的應用領域更加寬闊和高深。國外金紅石型產品已佔產量的80%,而我國目前的近40萬噸產能中,金紅石級僅7萬噸左右,佔18%。
目前,我國鈦白粉總產量徘徊於世界第三名到第二名之間。盡管我國鈦白粉目前的總體生產量很大,但技術水平、生產規模、產品檔次都與世界先進水平存在很大差距。國外先進企業的產能一般在6萬噸/年左右,但目前國內55家生產企業的總產能只有近40萬噸。國內生產鈦白粉的企業主要有杜邦公司、攀鋼鈦業、江蘇太白集團、南京鈦白化工集團、山東東佳集團、寧波新福鈦白粉有限公司、上海江滬鈦白化工製品有限公司、中核華原鈦白股份有限公司、淮安市飛洋鈦白粉製造有限責任公司、漯河市興茂鈦業有限公司、銅陵安納達鈦白粉有限公司。
鈦白粉生產工藝有兩種:即硫酸鹽工藝和氯化物工藝,硫酸鹽法也叫礦石法,技術比氯化物法簡單,可以用品位低和比較便宜的礦物,但產品的品質也較低,在礦物煅燒的過程中會產生很大的污染;氯化法使用的原料為東營市具有豐富蘊藏的鹵水資源,使用裡面的氯離子生成最終產品,由於東營的露水質量非常好,所以產品品質也將非常優秀。鹵水包含兩個種類:一是海水曬鹽後的副產物,杜邦的原料即為此,二是地下鹵水井,估計杜邦也會將其作為備用原料。這種工藝基本上不會造成什麼污染。世界上約有47%產能採用硫酸鹽工藝,53%產能為氯化物工藝,而國內幾乎都是用的硫酸鹽工藝。
另:現在,世界上鈦白粉的工業化生產方法有兩種:硫酸法和氯化法。硫酸法是以鈦鐵礦為原料用硫酸分解,然後除鐵後經水解而製得。氯化法是以金紅石或高鈦渣為原料,經氯化生產四氯化鈦,然後在高溫下氧化而製得。進入20世紀80年代,由於各國環保法規日益嚴格和用戶對產品質量要求的提高,相繼關閉了部分硫酸法鈦白粉廠,加快了發展氯化法鈦白粉的步伐。目前世界上仍有約50%的工廠在使用硫酸法生產,其中約有40%以上的廠家因不符合環保要求,將逐步被淘汰。
20世紀90年代以前,硫酸法一直占據鈦白粉工業的主導地位,1992年後,轉為氯化法佔主導地位。尤其是從80年代後期起,世界鈦白粉總生產能力中,氯化法鈦白粉所佔比例增長速度明顯加快,1970年僅23%,1980年不過29%,1990年為47%,1999年達56%;1971年至1980年的10年,增長率僅6%,1981年至1990年的10年增長率高達18%,1991年至2000年間增長率也達到了10%。目前世界上新建或改擴建鈦白粉廠多以氯化法為主,杜邦公司全部採用氯化法。不過,氯化法鈦白粉生產在技術上有一定難度,目前基本由少數幾家大公司所壟斷。
硫酸法鈦白粉雖從20世紀80年代開始走下坡路,但經過十多年來的技術改進,如採用酸溶性鈦渣代替鈦精礦作原料,開發了20%廢酸濃縮循環利用技術等,使硫酸法工廠的環境污染有了較大改善,同時它的一些優點也得到了顯露,如可使用容易獲得的品位和價格較低的鈦精礦或鈦渣作原料,可氯化法不能生產市場需要的銳鈦型各種牌號的鈦白粉。故業內人士認為,只要加強環境污染的治理,重視產品質量的提高,加快科技進步,硫酸法鈦白粉今後仍將與氯化法鈦白粉並存,短期內不會被淘汰。
⑽ 鈦的規格及報價
【摘要】元素鈦(Ti是一種過渡金屬,在過去很長一段時間內人們一直認為它是一種稀有金屬。從20世紀40年代以後,鈦及其億合物被廣泛應用於飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船、艦艇、軍工、醫療以及石油化工等領域。科學家預言:21世紀金屬鈦將是冶金工業是最重要產品之一。
人類在使用金屬的歷史進程中,經歷了銅、鐵、鋁之後,第四種將被廣泛應用的金屬元素是哪一種呢? 這種金屬已被科學家預言為鈦。這是因為鈦具有熔點高、硬度大、可塑性強、密度小、耐腐蝕等優點。
一、鈦的發現和性質
鈦是1791年被英國牧師格累高爾發現的。1795年馬丁,克拉普羅特在分析一種金紅石時,認識到這種礦石是一種金屬氧化物,並將這種金屬命名為鈦,由於鈦很容易和常見的金屬形成合金,在發現後很多年內,許多人企圖從它的化合物中將它分離出來,都未獲成功,直到1910年才由美國化學家亨特將很純的TiCl4和金屬Na一齊放進耐高壓的鋼缸中,將缸加熱到紅熱,冷卻後,洗去NaCl得到純度高達99.9%的鈦。
鈦的年產量表
1910年
1947年
1948年
1955年
1957年
1962年
1972年
0.2噸
2噸
10噸
1.7萬噸
2萬噸
10萬噸
20萬噸
進入70年代以來,鈦的年產量仍以15%的速度穩步上升。例如英國,10年內對鈦材料的需求量至少增長了800%。
鈦外觀似鋼,具有銀灰光譯。鈦的強度大,鈦合金抗拉強度達180kg/mm3。鈦的特性是度小(4.51g/cm3),硬度大,熔點高(1675℃),高純度鈦具有良好的可塑性,但當有雜質存在時變得脆而硬。在室溫時鈦不與氯氣、稀硫酸、稀鹽酸和硝酸作用,但能被氫氟酸、磷酸、熔融鹼侵蝕。鈦很容易溶解於HF+HCl(H2SO4)中,鈦最突出的性能是對海水的抗腐蝕性很強,有人將一塊鈦沉入海底,五年以後取上一看,上面粘附著許多小動物與海底植物,本身卻一點也沒有被銹蝕,依上亮光閃閃!
二、鈦及其主要化合物的應用
鈦具有超眾的性能和儲藏量大(在地殼中約占總重量的0.42%,在金屬世界裡排行第七,含鈦的礦物多達70多種、在海水中含量是1ug/L,在海底結核中也含有大量的鈦)的特點。目前鈦的用途發展很快,已被廣泛應用於飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船、艦艇、軍工、輕工、化工、紡織、醫療以及石油化工等領域。
極細的鈦粉,是火箭的好燃料;鈦的抗腐蝕能力,比常用的不銹鋼強15倍,使用壽命比不銹鋼長10倍以上。在電影的底片和正片製作中,需要使用多種強酸強鹼等葯物,它們對洗印設備腐蝕十分嚴重,洗印設備中的齒輪最多隻能使用幾個月,1980年西安電影製片廠試用鈦材,結果設備運轉一年多時間,齒輪絲毫沒有腐蝕。
鈦在外科醫療手術上的應用,也非常引人入勝。目前,外科接骨是用不銹鋼,使用不銹鋼有一個缺點,就是接骨癒合之後,要把不銹鋼片再取出來,這是件十分痛苦的事。不然,不銹鋼會因生銹而對人體產生危害。如果改用鈦制的「人造骨胳」將使骨科技術完全改觀。在頭損壞的地方,用鈦片與鈦螺絲釘,過了幾個月,骨頭就會重新生長在鈦片的小孔與螺絲里,新的肌肉纖維就包在鈦的薄片上,鈦骨骼宛如真正的骨骼一樣和血肉相聯,起到支撐和加固作用,所以,鈦被人們贊譽為「親生物金屬」。現在它已開始應用於膝關節、肩關節、肋關節、頭蓋骨、主動心瓣、骨骼固定夾等方面。
在煉鋼工業中,少量鈦是良好的脫氧、除氮及除硫劑。
二氧比鈦是一種寶貴的白色顏料,叫鈦白。鈦白兼有鉛白的掩蓋性能和鋅白的持久性能,它是世界上最白的物質之一,1克鈦白可以把450多平方厘米的面積塗得雪白。特別可貴的是鈦白無毒。現在每年用做顏料的二氧化鈦有幾十萬噸。
由於二氧化鈦具有高熔點的性質,常被用來製造耐火玻璃、釉料、琺琅、陶土、耐高溫的實驗器皿等。
如何開發海水中的鈾資源,是個大難題,海水中含有40萬噸鈾,從1956年起,人們才找到一種最有希望的鈾吸附劑—水合二氧化鈦,從此研製了一套以二氧化鈦為基礎的海洋提鈾技術,每克吸附劑已達到吸附1毫克鈾的水平。
四氯化鈦在濕空氣中會冒出大量白煙。由於它具有這種特性,在軍事上常用它作為人造煙霧劑。特別是在海洋上,水汽多,一放四氯化鈦,濃煙就象一道白色的長城,擋住了敵人的視線。
鈦酸鋇晶體被廣泛應用於超聲波儀器和水底探測器中。這是因為具有受壓斬改變形狀時,會產生電流;一旦通電又會改變形狀。把鈦酸鋇放在超聲波中,它受壓便會產生電流,由它所產生的電流的大小可以測知超聲波的強弱;相反,用高頻電流通過它,則可以產生超聲波。
在用金色裝飾工藝品和日用品中,由於它們的硬度低、容易刺破和磨損,不能耐久。當在這些物質的表面鍍一層氮化鈦時,外觀幾乎和黃金的鍍層一模一樣,而比黃金以及硬質合金更耐磨,這種鍍層被譽為具有「永不磨損性」。
有機鈦聚合物,可用作表面活性劑、分散劑、抗水劑或防銹劑。
三、鈦合金的應用
目前人類使用的四個系列的貯氫金屬中,鈦系是其中一種,也是比較便宜的一種,但目前人類還沒有找到更理想的「貯氫金屬」,一旦這個問題解決了,人們就可以用氫做燃料。
「鈦飛機」可以減輕機體重量5噸,多載乘客100多名。在新型噴氣發動機中,鈦合金已佔整個發動機重量的18~25%;在最新出現的超音速飛機上,鈦的使用量幾乎佔到整個機體結構總重量的95%,所以,如果沒有鈦合金就很難發展目前的超音速飛機。
用鈦製造的潛艇,不僅比鋼制潛艇經久耐用,而且可以潛入更大的深度,鈦潛艇可以下潛到4500米以下,這是鋼制潛艇無法逾越的界限。用鈦製造軍艦、輪船,不用塗漆,在海水中航行幾年也不會生銹。由於鈦不是鐵磁體物質,不會被磁水雷發現,這點在軍事上特別重要,如果沒有鈦煉成的耐熱鋼,目前使用的常規武器步槍和機槍的壽命也只能是最初的4.5秒。
利用鈦和鋯對空氣的強大吸收力,可以除去空氣,造成真空。用鈦鋯合金製成的真空泵,可以把空氣抽到只剩下十億分之一。
鈦鈮合金是理想的超導材料。清華大學利用光學干涉原理和離子氮化鈦處理製成了畫面清晰、層次分明的山川水墨畫。
在目前使用的最常見的兩種不銹鋼中,鉻鎳鈦18-8-1型(含鉻18%、鎳8%、鈦1%)是工業上最常用的。
碳化鈦(TiC)頗象碳化鐵,具有金屬光澤。可它比碳化鐵具有更高的熔點和更高的硬度。所以,它有著實際應用價值。
用鈦制器皿保存的食物,色、香、味經久不衰;鈦制炊具既輕巧,又不會生銹,最合科學衛生。
用鈦合金製成的高壓容器,能夠耐受2500個大氣壓的高壓。
鈦和鎳組成的合金,被成為「記憶合金」。這種合金製成預先確定的形狀,再經定型處理後,若受外力變形,只要稍微加熱便可恢復原來的面貌。這種合金目前已在不少領域得到應用。如美國阿波羅號飛船上用的天線,就是這種記憶合金;上海第一醫學院附屬第九人民醫院已將這種記憶合金用於婦女絕育手術中;另外還可用於儀表、電子裝置等領域。
現在,對鈦的廣泛使用最大障礙是鈦很難冶煉。因為鈦的熔點很高,冶煉鈦就要在更高的溫度下進行,而在高溫下鈦的化學性質又變得很活潑,因此冶煉要在惰性氣體保護下進行,還要不使用含氧材料,這就對冶煉設備、工藝提出了很高的要求。目前冶煉的鈦70%左右用在製造飛機、導彈、宇宙飛船、人造衛星等方面。
目前人類對鈦的應用僅僅是一個良好的開端,金屬鈦的前程無量,所以鈦被授予「21世紀金屬」的稱號。
鈦 規格70 最低27 最高28 美元/公斤鈦