⑴ 钛的储量丰富,但它仅用于高,尖领域,价格昂贵产量小,为什么呢
钛的冶炼很困难!
钛在1791年被发现,而第一次制得纯净的钛却是在1910年,中间经历了一百余年。原因在于:钛在高温下性质十分活泼,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。
工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛,再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿),发生下面的化学反应:
FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O
为了除去杂质Fe2(SO4)3,加入铁屑,Fe3+ 还原为Fe2+,然后将溶液冷却至273K以下,使得FeSO4•7H2O(绿矾)作为副产品结晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀,反应是:
Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4
锻烧偏钛酸即制得二氧化钛:
H2TiO3 == TiO2+H2O
工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2(或天然的金红石)和炭粉混合加热至1000~1100K,进行氯化处理,并使生成的TiCl4,蒸气冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛:
TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti
这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼,最后制成各种钛材。
人类在使用金属的历史进程中,经历了铜、铁、铝之后,第四种将被广泛应用的金属元素是哪一种呢? 这种金属已被科学家预言为钛。这是因为钛具有熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、耐腐蚀等优点。
钛是1791年被英国牧师格累高尔发现的。1795年马丁,克拉普罗特在分析一种金红石时,认识到这种矿石是一种金属氧化物,并将这种金属命名为钛,由于钛很容易和常见的金属形成合金,在发现后很多年内,许多人企图从它的化合物中将它分离出来,都未获成功,直到1910年才由美国化学家亨特将很纯的TiCl4和金属Na一齐放进耐高压的钢缸中,将缸加热到红热,冷却后,洗去NaCl得到纯度高达99.9%的钛
钛外观似钢,具有银灰光译。钛的强度大,钛合金抗拉强度达180kg/mm3。钛的特性是度小(4.51g/cm3),硬度大,熔点高(1675℃),高纯度钛具有良好的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用,但能被氢氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。钛很容易溶解于HF+HCl(H2SO4)中,钛最突出的性能是对海水的抗腐蚀性很强,有人将一块钛沉入海底,五年以后取上一看,上面粘附着许多小动物与海底植物,本身却一点也没有被锈蚀,依上亮光闪闪!
钛的年产量表
1910年
1947年
1948年
1955年
1957年
1962年
1972年
0.2吨
2吨
10吨
1.7万吨
2万吨
10万吨
20万吨
⑵ 四氯化钛能和氢气反应吗包扩所有条件
冶炼要考虑的是成本。钛还没有普及,且价格过高,用四氯化钛冶炼会赔死的。
⑶ 四氯化钛的市场前景
预计2007、2008年国内四氯化钛将处于供不应求的状态,市场价格应该保持在16000~22000元。
⑷ 金属钛有什么物理性质和化学性质
物理性质
钛的密度为.506-4.516克/立方厘米(20℃),高于铝而低于铁、铜、镍。但比强度位于金属之首,是不锈钢的3倍,是铝合金的1.3倍。熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7.33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1.00004。 钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低,不宜作结构材料。钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
编辑本段化学性质
钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类: 第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物; 第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体; 第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体; 第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。与化合物HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4,反应式为(1);不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强溶剂。即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,见式(2);无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡(1)2Ti+6HF=2TiF3+3H2 (2) HCl和氯化物氯化氢气体能腐蚀金属钛,干燥的氯化氢在>300℃时与钛反应生成TiCl4,见 式(3);浓度<5%的盐酸在室温下不与钛反应,20%的盐酸在常温下与钛发生瓜在生成紫色的TiCl3,见式(4);当温度长高时,即使稀盐酸也会腐蚀钛。各种无水的氯化物,如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和NH4离子及其水溶液,都不与钛发生反应,钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡(3)2Ti+6HCl=TiCl3+3H2(4) 硫酸和硫化氢钛与5%的硫酸有明显的反应,在常温下,约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快,当浓度大于40%,达到60%时腐蚀速度反而变慢,80%又达到最快。加热的稀酸或50%的浓硫酸可与钛反应生成硫酸钛,见式(5)、(6),加热的浓硫酸可被钛还原,生成SO2,见式(7)。常温下钛与硫化氢反应,在其表面生成一层保护膜,可阻止硫化氢与钛的进一步反应。但在高温下,硫化氢与钛反应析出氢,见式(8),粉末钛在600℃开始与硫化氢反应生成钛的硫化物,在900℃时反应产物主要为TiS,1200℃时为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 致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性,这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜,但是表面粗糙,特别是海绵钛或粉末钛,可与次、热稀硝酸发生反应,见式(9)、(10),高于70℃的浓硝酸也可与钛发生反应,见式(11);常温下,钛不与王水反应。温度高时,钛可与王水反应生成TiCl2。3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO (9)3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO (10) Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O (11) 综上所述,钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的,但是,粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在,显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质,它们可以使钛晶格发生畸变,而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小,能与氢氟酸等少数几种物质发生反应,但温度增加时钛的活性迅速增加,特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。钛的冶炼过程一般都在800℃以上的高温下进行,因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作。金属钛的物理性质金属钛(Ti),灰色金属。原子序数为22,相对原子质量47.87。核外电子在亚层中的排布情况为1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d2 4S2。金属活动性在镁、铝之间,常温下并不稳定,因此在自然界中只以化合态存在,常见的钛的化合物有钛铁矿(FeTiO3)、金红石(TiO2)等。钛在地壳中含量较高,排行第九,达5600ppm,换算成百分比为0.56%。纯钛密度为4.54×103kg/m3,摩尔体积为10.54cm3/mol,硬度较差,莫氏硬度只有4左右,因此延展性好。钛的热稳定性很好,熔点为1660±10℃,沸点为3287℃。金属钛的化学性质金属钛在高温环境中的还原能力极强,能与氧、碳、氮以及其他许多元素化合,还能从部分金属氧化物(比如氧化铝)中夺取氧。常温下钛与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜,这层氧化膜常温下不与绝大多数强酸、强碱反应,包括酸中之王——王水。它只与氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸反应,因此钛体现了抗腐蚀性。 发展历程 钛元素发现于1789年,1908年挪威和美国开始用硫酸法生产钛白,1910年在试验室中第一次用钠法制得海绵钛,1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛---这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。 中国钛工业起步于20世纪50年代。1954,北京有色金属研究总院开始进行海绵钛制备工艺研究,1956年国家把钛当作战略金属列入了12年发展规划,1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛工业试验,成立了中国第一个海绵钛生产车间,同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国第一个钛加工材生产试验车间。 20世纪60-70年代,在国家的统一规划下,先后建设了以遵义钛厂为代表的10余家海绵钛生产单位,建设了以宝鸡有色金属加工厂为代表的数家钛材加工单位,同时也形成了以北京有色金属研究总院为代表的科研力量,成为继美国、前苏联和日本之后的第四个具有完整钛工业体系的国家。 1980年前后,我国海绵钛产量达到2800吨,然而由于当时大多数人对钛金属认识不足,钛材的高价格也限制了钛的应用,钛加工材的产量仅200吨左右,我国钛工业陷入困境。在这种情况下,由当时国务院副总理方毅同志倡导,朱镕基和袁宝华同志支持,于1982年7月成立了跨部委的全国钛应用推广领导小组,专门协调钛工业的发展事宜,促成了20世纪80年代至90年代初期我国海绵钛和钛加工材产销两旺、钛工业快速平稳发展的良好局面。 综上所述,我国钛工业大致经历了三个发展期:即20世纪50年代的开创期,60-70年代的建设期和80-90年代的初步发展期。在新世纪,得益于国民经济的持续、快速发展,我国钛工业也进入了一个快速成长期。 钛耐腐蚀,所以在化学工业上常常要用到它。过去,化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸,每隔半年,这种部件就要统统换掉。现在,用钛来制造这些部件,虽然成本比不锈钢部件贵一些,但是它可以连续不断地使用五年,计算起来反而合算得多。 在电化学中,钛是单向阀型金属,电位很负,通常无法用钛作为阳极进行分解。 钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强,可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此,不论在冶炼或者铸造的时候,人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候,空气与水当然是严格禁止接近的,甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用,因为钛会从氧化铝里夺取氧。现在,人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用,来提炼钛。 人们利用钛在高温下化合能力极强的特点,在炼钢的时候,氮很容易溶解在钢水里, 当钢锭冷却的时候,钢锭中就形成气泡,影响钢的质量。所以炼钢工人往钢水里加进金属钛,使它与氮化合,变成炉渣一—氮化钛,浮在钢水表面,这样钢锭就比较纯净了。 当超音速飞机飞行时,它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼,一到二三网络也会吃不消,必须有一种又轻、又韧、又耐高温的材料来代替铝合金而钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验,在这种低温下,钛仍旧有很好的韧性而不发脆。 利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。比方,利用钛制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十万亿分之一。 钛的氧化物——二氧化钛,是雪白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白。以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强,不易起化学变化,永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。 二氧化钛是世界上最白的东西, 1克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里,使纸变白并且不透明,效果比其他物质大10倍,因此,钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外,为了使塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上,二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。 四氯化钛是种有趣的液体,它有股刺鼻的气味,在湿空气中便会大冒白烟——它水解了,变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上,人们便利用四氯化钛的这股怪脾气,作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水气多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。在农业上,人们利用四氟化钛来防霜。 钛酸钡晶体有这样的特性:当它受压力而改变形状的时候,会产生电流,一通电又会改变形状。于是,人们把钛酸钡放在超声波中,它受压便产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。现在,几乎所有的超声波仪器中,都要用到钛酸钡。除此之外,钛酸钡还有许多用途。例如:铁路工人把它放在铁轨下面,来测量火车通过时候的压力;医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器,是锐利的水下眼睛,它不只能够看到鱼群,而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。 冶炼钛时,要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛,再放到密封的不锈钢罐中,充以氩气,使它们与金属镁反应,就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的,还必须把它们在电炉中熔化成液体,才能铸成钛锭。但制造这种电炉又谈何容易!除了电炉的空气必须抽干净外,更伤脑筋的是,简直找不到盛装液态钛的坩埚,因为一般耐火材料部含有氧化物,而其中的氧就会被液态钛夺走。后来,人们终于发明了一种“水冷铜坩埚”的电炉。这种电炉只有中央一部分区域很热,其余部分都是冷的,钛在电炉中熔化后,流到用水冷却的铜坩埚壁上,马上凝成钛锭。用这种方法已经能够生产几吨重的钛块,但它的成本就可想而知了。
⑸ 高钛渣是怎么冶炼的
钒钛磁铁矿中的钪资源及其提取
我国钒钛磁铁矿床分布广泛,储量丰富,储量和开采量居全国铁矿的第三位,已探明储量98.3亿t,远景储量达300亿吨以上[1],主要分布在四川攀枝花—西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。其中,攀枝花—西昌地区是我国钒钛磁铁矿的主要成矿带,也是世界上同类矿床的重要产区之一,南北长约300km,已探明大型、特大型矿床7处,中型矿床6处。原矿及选矿产品的化学成分见表1、表2。
表1 四川攀枝花钒钛磁铁矿化学成分[2]
化学成分
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 四川攀枝花钒钛磁铁矿选矿产品化学成分(%)[2]
Fe
TiO2
V2O5
Co
Ni
Al2O3
SiO2
CaO
MgO
S
P
铁钒精矿
51.56
12.73
0.564
0.020
0.013
4.69
4.64
1.57
3.91
0.53
0.004
钛精矿
31.56
47.53
0.68
0.016
0.006
1.16
2.78
1.20
4.48
0.25
0.01
硫钴精矿
49.01
1.62
0.282
0.258
0.192
1.40
5.42
1.69
2.16
36.61
0.019
原矿中钪主要分布于钛普通辉石、钛铁矿和钛磁铁矿中,在选矿产品中的分布随前两种矿物的含量而变化,钪在其中以类质同象形式赋存[3]。在钛普通辉石中,Sc3+以异价类质同象方式置换Fe2+与Mg2+,电价平衡依靠Fe3+、Al3+替代Si4+实现。置换关系式为
Sc3+ + Al3+ →(Fe2+,Mg2+)+ Si4+
钛铁矿中钪的类质同象置换关系式为
Sc3+ +(Fe3+ + Al3+)→(Fe2+,Mg2+)+ Ti4+
钛磁铁矿中钪的赋存主要与其中的钛铁矿、钛铁晶石熔出物有关。
选矿产品中最富含钪的是电选尾矿,含Sc2O3达77ppm,其次为铁精矿和重选尾矿,含Sc2O3分别为63ppm和51.4ppm[4]。从这几种原料中提取钪的常规方法概述如下。
1) 电选尾矿及重选尾矿
钪主要富存于钛普通辉石中。关于辉石中钪的回收,目前大致有两种方法:
酸法处理——用硫酸分解,加热搅拌4~5h,直至完全排除SO2蒸汽;或用盐酸(HCl+NaF)分解,温度80~100℃,处理4~5h。
碱法处理——将矿物分别与NaHSO4和NaOH一起熔融1h,温度500~600℃。将碱熔法所得水合物过滤并沉淀除碱,然后在盐酸中加热溶解。用氨从溶液中沉淀水合物,过滤并煅烧成氧化物。
2) 钛精矿
钪在钛精矿电炉冶炼过程中,主要富集在高钛渣中,高钛渣进一步在沸腾炉内进行高温氯化生产四氯化钛时,大部分钪被氯化成ScCl3挥发进入烟尘,冷却后被收尘器收集,Sc2O3含量可达736ppm[5]。
3) 铁精矿
铁精矿中钪的品位为Sc2O3 20ppm,钪在烧结、炼钢过程中的走向是主要富集在炼铁高炉渣中,可以考虑从中回收。苏联50年代就开始了这方面的研究,采用碱—碳酸盐法从高炉渣中回收钪。即用硫酸分解炉渣,然后进行碱化处理析出氢氧化物,再用碳酸盐处理制取钪精矿,最后用硫代硫酸盐萃取和草酸盐沉淀,煅烧草酸盐而获得Sc2O3。
八十年代,随着世界市场钪价格的狂涨,国内掀起了分离钪的研究热潮,提取主要集中于含钛原料——生产钛白粉的硫酸废液、钛生产过程中的氯化烟尘以及选钛尾矿。国内生产单位有上海东升钛白粉厂、广西平桂矿务局、湖南稀土金属材料研究所、江西赣州钴冶炼厂、广州钛白粉厂等。进入九十年代以后,由于前苏联国家大量出售其过去的存货以及国内的过度生产,世界钪市场呈现供过于求,钪的价格大幅度降低,直接影响了钪的生产。从含钛原料中提取钪的研究及生产状况介绍如下。
(1)从钛白废酸中提取钪
硫酸法从钛铁矿生产钛白粉时,水解酸性废液中含钪量约占钛铁矿中总含量的80%[6]。我国生产的氧化钪,绝大部分来自钛白粉厂。上海东升钛白粉厂和上海跃龙化工厂以及广州钛白粉厂等都建立了氧化钪生产线。杭州硫酸厂投产了一套年产30kg氧化钪的工业装置,形成了“连续萃取—12级逆流洗钛—化学精制”三级提钪工艺路线,产品含量稳定在98~99%[7]。上海跃龙化工厂采用P204-TBP-煤油协同萃取初期富集钪,NaOH反萃,盐酸溶解,再经55-62%TBP(或P350)萃淋树脂萃取色谱分离净化钪,最后经草酸精制得纯度大于99.9%的Sc2O3,整个方法钪的收率大于70%[8]。
前苏联以0.4M P204自钛白母液中提取钪,O/A=1/100时钪差不多能完全同钛、铁、钙等杂质分离,用固体NaF反萃钪,再用3%H2SO4溶解,扩大试验钪的收率为85~90%。杨健等[6]在用P204-TBP从钛白母液中提钪时,先加入抑制剂,抑制P204对铁、钛的萃取,而后用混酸及硫酸洗涤萃取有机相,使有机相中TiO2含量降至0.1mg/l,Fe含量降至0.5mg/l。冯彦琳等人[9]以P507-N7301-煤油混合萃取剂提钪,萃取率达95%以上,二次草酸沉淀Sc2O3产品纯度达99%以上。聂利等人[10]采用两段提钪,第一段采用P507-癸醇-煤油萃取,第二段用P5709-TBP-煤油萃取,钪浓缩50倍多。刘慧中[11]先用N1923选择性萃钪,而后再加TBP萃钪进一步除杂,两段钪总共浓缩了50多倍,草酸精制后Sc2O3纯度为99%,回收率为84%。此外离子交换法[12]、乳状液膜法[13]也已用于钛白废液提钪。
(2)从氯化烟尘中提取钪
在钛铁矿进行电弧炉熔炼高钛渣时,由于Sc2O3与铌、铀、钒等氧化物一样生成热高、故很稳定,不会被还原而留在高钛渣中。将此高钛渣进行高温氯化生产TiCl4时,钪在氯化烟尘中被富集。抚顺铝厂五一分厂建成的生产线年生产氧化钪20~30kg。柯家骏等[14]查明钪在氯化烟尘中含量可达0.03~0.12%,主要形式是ScCl3;并研究了湿法冶金提取Sc2O3的流程,包括水浸、TBP煤油溶液萃取、草酸沉淀净化及灼烧等单元操作,先后进行了小型和扩大试验,得到纯度99.5%的Sc2O3产品;从氯化烟尘到产品,钪回收率为60%。谢丽娜[15,16]采用低浓度的烷基膦(磷)酸(P507,P204)在小相比下,直接从存在大量Fe3+ 的浸出液中萃取钪。采用乙醇为助反萃剂,可在室温下反萃钪;并使用0.4%HF洗锆使钪锆分离系数达βSc/Zr=1893。杨智发等人[17]采用P5709-N235-煤油萃取钪,5MHCl 60℃反萃,可使Sc3+与Fe3+、Fe2+、Ti3+、Al3+、Mn2+、Ca2+等完全分离,较好解决了Sc3+/Fe3+分离及分相慢等问题。何锦林等人[18,19]从氯化烟尘中提钪时,采用P204萃取分离铁锰,NaOH反萃,钪富集83倍;化学精制采用盐酸溶解,TBP-浓盐酸萃取钪分离RE和Dowex50W-X8交换树脂吸附钪,得到Sc纯度>99.5%,实收率>56%。孙本良等人[20,21]以一种有机多元弱酸沉淀剂沉淀氯化烟尘盐酸浸出液中的钪,经两次沉淀、两次酸解后,浸出液中的铁锰去除率达99.8%以上,钪的沉淀率可达100%;继而采用P204+改质剂+磺化煤油为萃取剂,O/A=1/20,室温下萃取钪,DSc达139,钪与铁、锰的分离系数分别达到9270和10700;5%NaOH反萃钪,反萃率达99.6%。林维明等[22]采用苄基化氧萃取钪,钪的收率为98.3%。
(3)从选钛尾矿中提取钪
攀枝花已建成设计规模1350万t/a的选矿厂,年产铁精矿588.3万吨,年产的尾矿达745.53万吨,亟待综合利用。张宗华[23]在“八五”攻关“攀枝花钒钛磁铁矿综合提钪试验研究”时检测当时铁选厂原矿含钪27.00g/t。按设计规模计算,每年从处理矿石中回收钪364.25t,其价值为244.25亿元。他们以含钪 63g/t选钛尾矿为原料,采用预处理磁选或加剂处理电选的工艺,可分选出尾矿中的钛辉石、长石,含钪分别为114g/t、121g/t;采用加助溶剂盐酸浸出钪,浸出率可达93.64%;采用碱熔合水解盐酸浸出钪,浸出率可达97.90%;用TBP萃取钪,萃取率可达98.90%;用水反萃,反萃取率为98.00%;再用草酸精制可得到品位为99.95%的Sc2O3产品,其市价为3.6万元/kg。由于价格较贵,市场容量小,至今未建厂生产。
小结:
综上所述,钛白母液中的钪呈离子态,提取工艺简单,故早期氧化钪的生产多以此为原料;但其中钪的含量低(10~25ppm),且受钛白粉生产的制约(年产1000t钛白粉可回收几十公斤氧化钪)。氯化烟尘中的钪以ScCl3形式存在,回收难度也不大,问题是氯化烟尘的资源是否充足;假设其中的氧化钪含量平均为500ppm,若要得到50kg氧化钪产品,至少要处理100t氯化烟尘,处理量是相当大的。钛尾矿中钪主要赋存在(Ca、Mg、Al、Ti)Si2O6硅酸盐结构的辉石中,尾矿的分解是难点,往往要经过酸化或碱化高温(~1000℃)熔融;但尾矿产出量很大,伴随采出的钪的绝对量相当可观,为钪的生产提供了充足的原料;不过,处理尾矿还必须兼顾其它资源的综合利用。
⑹ TiCl4价钱
3月23日的价格是7650元/吨
纯度为99.99%(%)江苏
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⑺ 四氯化钛的作用与用途
是制取海绵钛和氯化法钛白的主要原料。用作乙烯聚合催化剂的重要组分。版用于制造颜权料和钛有机化合物以及国防上用的烟幕剂。同时也是溶解合成树脂、橡胶、塑料等多种有机物的良好溶剂。四氯化钛批发可以到涂多多商城看看,厂家直接发货,价格透明,所售产品均为正品,自营产品可开具发票,平台提供 一站式服务,省心省钱省力。
⑻ 钛项圈的功效
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⑼ 什么叫硫酸法钛白粉和氯化法钛白粉
钛白粉是一种白色颜料,学名二氧化钛,是广泛应用于涂料、塑料、造纸、化纤和化妆品的基础精细化工原料,一个国家的钛白粉消耗是社会消费水平的重要标志。钛白粉产品分为金红石型和锐钛型,金红石型的应用领域更加宽阔和高深。国外金红石型产品已占产量的80%,而我国目前的近40万吨产能中,金红石级仅7万吨左右,占18%。
目前,我国钛白粉总产量徘徊于世界第三名到第二名之间。尽管我国钛白粉目前的总体生产量很大,但技术水平、生产规模、产品档次都与世界先进水平存在很大差距。国外先进企业的产能一般在6万吨/年左右,但目前国内55家生产企业的总产能只有近40万吨。国内生产钛白粉的企业主要有杜邦公司、攀钢钛业、江苏太白集团、南京钛白化工集团、山东东佳集团、宁波新福钛白粉有限公司、上海江沪钛白化工制品有限公司、中核华原钛白股份有限公司、淮安市飞洋钛白粉制造有限责任公司、漯河市兴茂钛业有限公司、铜陵安纳达钛白粉有限公司。
钛白粉生产工艺有两种:即硫酸盐工艺和氯化物工艺,硫酸盐法也叫矿石法,技术比氯化物法简单,可以用品位低和比较便宜的矿物,但产品的品质也较低,在矿物煅烧的过程中会产生很大的污染;氯化法使用的原料为东营市具有丰富蕴藏的卤水资源,使用里面的氯离子生成最终产品,由于东营的露水质量非常好,所以产品品质也将非常优秀。卤水包含两个种类:一是海水晒盐后的副产物,杜邦的原料即为此,二是地下卤水井,估计杜邦也会将其作为备用原料。这种工艺基本上不会造成什么污染。世界上约有47%产能采用硫酸盐工艺,53%产能为氯化物工艺,而国内几乎都是用的硫酸盐工艺。
另:现在,世界上钛白粉的工业化生产方法有两种:硫酸法和氯化法。硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解,然后除铁后经水解而制得。氯化法是以金红石或高钛渣为原料,经氯化生产四氯化钛,然后在高温下氧化而制得。进入20世纪80年代,由于各国环保法规日益严格和用户对产品质量要求的提高,相继关闭了部分硫酸法钛白粉厂,加快了发展氯化法钛白粉的步伐。目前世界上仍有约50%的工厂在使用硫酸法生产,其中约有40%以上的厂家因不符合环保要求,将逐步被淘汰。
20世纪90年代以前,硫酸法一直占据钛白粉工业的主导地位,1992年后,转为氯化法占主导地位。尤其是从80年代后期起,世界钛白粉总生产能力中,氯化法钛白粉所占比例增长速度明显加快,1970年仅23%,1980年不过29%,1990年为47%,1999年达56%;1971年至1980年的10年,增长率仅6%,1981年至1990年的10年增长率高达18%,1991年至2000年间增长率也达到了10%。目前世界上新建或改扩建钛白粉厂多以氯化法为主,杜邦公司全部采用氯化法。不过,氯化法钛白粉生产在技术上有一定难度,目前基本由少数几家大公司所垄断。
硫酸法钛白粉虽从20世纪80年代开始走下坡路,但经过十多年来的技术改进,如采用酸溶性钛渣代替钛精矿作原料,开发了20%废酸浓缩循环利用技术等,使硫酸法工厂的环境污染有了较大改善,同时它的一些优点也得到了显露,如可使用容易获得的品位和价格较低的钛精矿或钛渣作原料,可氯化法不能生产市场需要的锐钛型各种牌号的钛白粉。故业内人士认为,只要加强环境污染的治理,重视产品质量的提高,加快科技进步,硫酸法钛白粉今后仍将与氯化法钛白粉并存,短期内不会被淘汰。
⑽ 钛的规格及报价
【摘要】元素钛(Ti是一种过渡金属,在过去很长一段时间内人们一直认为它是一种稀有金属。从20世纪40年代以后,钛及其亿合物被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、医疗以及石油化工等领域。科学家预言:21世纪金属钛将是冶金工业是最重要产品之一。
人类在使用金属的历史进程中,经历了铜、铁、铝之后,第四种将被广泛应用的金属元素是哪一种呢? 这种金属已被科学家预言为钛。这是因为钛具有熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、耐腐蚀等优点。
一、钛的发现和性质
钛是1791年被英国牧师格累高尔发现的。1795年马丁,克拉普罗特在分析一种金红石时,认识到这种矿石是一种金属氧化物,并将这种金属命名为钛,由于钛很容易和常见的金属形成合金,在发现后很多年内,许多人企图从它的化合物中将它分离出来,都未获成功,直到1910年才由美国化学家亨特将很纯的TiCl4和金属Na一齐放进耐高压的钢缸中,将缸加热到红热,冷却后,洗去NaCl得到纯度高达99.9%的钛。
钛的年产量表
1910年
1947年
1948年
1955年
1957年
1962年
1972年
0.2吨
2吨
10吨
1.7万吨
2万吨
10万吨
20万吨
进入70年代以来,钛的年产量仍以15%的速度稳步上升。例如英国,10年内对钛材料的需求量至少增长了800%。
钛外观似钢,具有银灰光译。钛的强度大,钛合金抗拉强度达180kg/mm3。钛的特性是度小(4.51g/cm3),硬度大,熔点高(1675℃),高纯度钛具有良好的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用,但能被氢氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。钛很容易溶解于HF+HCl(H2SO4)中,钛最突出的性能是对海水的抗腐蚀性很强,有人将一块钛沉入海底,五年以后取上一看,上面粘附着许多小动物与海底植物,本身却一点也没有被锈蚀,依上亮光闪闪!
二、钛及其主要化合物的应用
钛具有超众的性能和储藏量大(在地壳中约占总重量的0.42%,在金属世界里排行第七,含钛的矿物多达70多种、在海水中含量是1ug/L,在海底结核中也含有大量的钛)的特点。目前钛的用途发展很快,已被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。
极细的钛粉,是火箭的好燃料;钛的抗腐蚀能力,比常用的不锈钢强15倍,使用寿命比不锈钢长10倍以上。在电影的底片和正片制作中,需要使用多种强酸强碱等药物,它们对洗印设备腐蚀十分严重,洗印设备中的齿轮最多只能使用几个月,1980年西安电影制片厂试用钛材,结果设备运转一年多时间,齿轮丝毫没有腐蚀。
钛在外科医疗手术上的应用,也非常引人入胜。目前,外科接骨是用不锈钢,使用不锈钢有一个缺点,就是接骨愈合之后,要把不锈钢片再取出来,这是件十分痛苦的事。不然,不锈钢会因生锈而对人体产生危害。如果改用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。在头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉,过了几个月,骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上,钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联,起到支撑和加固作用,所以,钛被人们赞誉为“亲生物金属”。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。
在炼钢工业中,少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。
二氧比钛是一种宝贵的白色颜料,叫钛白。钛白兼有铅白的掩盖性能和锌白的持久性能,它是世界上最白的物质之一,1克钛白可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。特别可贵的是钛白无毒。现在每年用做颜料的二氧化钛有几十万吨。
由于二氧化钛具有高熔点的性质,常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
如何开发海水中的铀资源,是个大难题,海水中含有40万吨铀,从1956年起,人们才找到一种最有希望的铀吸附剂—水合二氧化钛,从此研制了一套以二氧化钛为基础的海洋提铀技术,每克吸附剂已达到吸附1毫克铀的水平。
四氯化钛在湿空气中会冒出大量白烟。由于它具有这种特性,在军事上常用它作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水汽多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。
钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底探测器中。这是因为具有受压斩改变形状时,会产生电流;一旦通电又会改变形状。把钛酸钡放在超声波中,它受压便会产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱;相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。
在用金色装饰工艺品和日用品中,由于它们的硬度低、容易刺破和磨损,不能耐久。当在这些物质的表面镀一层氮化钛时,外观几乎和黄金的镀层一模一样,而比黄金以及硬质合金更耐磨,这种镀层被誉为具有“永不磨损性”。
有机钛聚合物,可用作表面活性剂、分散剂、抗水剂或防锈剂。
三、钛合金的应用
目前人类使用的四个系列的贮氢金属中,钛系是其中一种,也是比较便宜的一种,但目前人类还没有找到更理想的“贮氢金属”,一旦这个问题解决了,人们就可以用氢做燃料。
“钛飞机”可以减轻机体重量5吨,多载乘客100多名。在新型喷气发动机中,钛合金已占整个发动机重量的18~25%;在最新出现的超音速飞机上,钛的使用量几乎占到整个机体结构总重量的95%,所以,如果没有钛合金就很难发展目前的超音速飞机。
用钛制造的潜艇,不仅比钢制潜艇经久耐用,而且可以潜入更大的深度,钛潜艇可以下潜到4500米以下,这是钢制潜艇无法逾越的界限。用钛制造军舰、轮船,不用涂漆,在海水中航行几年也不会生锈。由于钛不是铁磁体物质,不会被磁水雷发现,这点在军事上特别重要,如果没有钛炼成的耐热钢,目前使用的常规武器步枪和机枪的寿命也只能是最初的4.5秒。
利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。用钛锆合金制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十亿分之一。
钛铌合金是理想的超导材料。清华大学利用光学干涉原理和离子氮化钛处理制成了画面清晰、层次分明的山川水墨画。
在目前使用的最常见的两种不锈钢中,铬镍钛18-8-1型(含铬18%、镍8%、钛1%)是工业上最常用的。
碳化钛(TiC)颇象碳化铁,具有金属光泽。可它比碳化铁具有更高的熔点和更高的硬度。所以,它有着实际应用价值。
用钛制器皿保存的食物,色、香、味经久不衰;钛制炊具既轻巧,又不会生锈,最合科学卫生。
用钛合金制成的高压容器,能够耐受2500个大气压的高压。
钛和镍组成的合金,被成为“记忆合金”。这种合金制成预先确定的形状,再经定型处理后,若受外力变形,只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金目前已在不少领域得到应用。如美国阿波罗号飞船上用的天线,就是这种记忆合金;上海第一医学院附属第九人民医院已将这种记忆合金用于妇女绝育手术中;另外还可用于仪表、电子装置等领域。
现在,对钛的广泛使用最大障碍是钛很难冶炼。因为钛的熔点很高,冶炼钛就要在更高的温度下进行,而在高温下钛的化学性质又变得很活泼,因此冶炼要在惰性气体保护下进行,还要不使用含氧材料,这就对冶炼设备、工艺提出了很高的要求。目前冶炼的钛70%左右用在制造飞机、导弹、宇宙飞船、人造卫星等方面。
目前人类对钛的应用仅仅是一个良好的开端,金属钛的前程无量,所以钛被授予“21世纪金属”的称号。
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