Титановая руда это полезное ископаемое или нет
Титан — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой, температура полиморфного превращения α↔β 883 °C.Титан и титановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур.
СТРУКТУРА
Титан имеет две аллотропические модификации. Низкотемпературная модификация, существующая до 882 °C, имеет гексагональную плотноупакованную решетку с периодами а = 0,296 нм и с = 0,472 нм. Высокотемпературная модификация имеет решетку объемноцентрированного куба с периодом а = 0,332 нм.
Полиморфное превращение (882 °C) при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием равноосных зерен, а при быстром охлаждении — по мартенситному механизму с образованием игольчатой структуры.
Титан обладает высокой коррозионной и химической стойкостью благодаря защитной окисной пленке на его поверхности. Он не корродирует в пресной и морской воде, минеральных кислотах, царской водке и др.
СВОЙСТВА
Точка плавления 1671 °C, точка кипения 3260 °C, плотность α-Ti и β-Ti соответственно равна 4,505 (20 °C) и 4,32 (900 °C) г/см³, атомная плотность 5,71×1022 ат/см³. Пластичен, сваривается в инертной атмосфере.
Применяемый в промышленности технический титан содержит примеси кислорода, азота, железа, кремния и углерода, повышающие его прочность, снижающие пластичность и влияющие на температуру полиморфного превращения, которое происходит в интервале 865-920 °С. Для технического Титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность около 4,32 г/см3, предел прочности 300-550 Мн/м2 (30-55кгс/мм2), относительное удлинение не ниже 25%, твердость по Бринеллю 1150-1650 Мн/м2 (115-165 кгс/мм2). Является парамагнетиком. Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ti 3d24s2.
Имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок.
При обычной температуре покрывается защитной пассивирующей пленкой оксида TiO2, благодаря этому коррозионностоек в большинстве сред (кроме щелочной). Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки 400 °C.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Основные руды: ильменит (FeTiO3), рутил (TiO2), титанит (CaTiSiO5).
На 2002 год, 90 % добываемого титана использовалось на производство диоксида титана TiO2. Мировое производство диоксида титана составляло 4,5 млн т. в год. Подтвержденные запасы диоксида титана (без России) составляют около 800 млн т. На 2006 год, по оценке Геологической службы США, в пересчёте на диоксид титана и без учёта России, запасы ильменитовых руд составляют 603—673 млн т., а рутиловых — 49.7—52.7 млн т. Таким образом, при нынешних темпах добычи мировых разведанных запасов титана (без учёта России) хватит более чем на 150 лет.
Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами титана. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений (из них 11 коренных и 9 россыпных), достаточно равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений находится в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн.
Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO2. Пирометаллургическим методом руду спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана их при 850 °C восстанавливают магнием.
Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Ильменитовые концентраты восстанавливают в электродуговых печах с последующим хлорированием возникающих титановых шлаков.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Титан находится на 10-м месте по распространённости в природе. Содержание в земной коре — 0,57 % по массе, в морской воде — 0,001 мг/л. В ультраосновных породах 300 г/т, в основных — 9 кг/т, в кислых 2,3 кг/т, в глинах и сланцах 4,5 кг/т. В земной коре титан почти всегда четырёхвалентен и присутствует только в кислородных соединениях. В свободном виде не встречается. Титан в условиях выветривания и осаждения имеет геохимическое сродство с Al2O3. Он концентрируется в бокситах коры выветривания и в морских глинистых осадках.
Перенос титана осуществляется в виде механических обломков минералов и в виде коллоидов. До 30 % TiO2 по весу накапливается в некоторых глинах. Минералы титана устойчивы к выветриванию и образуют крупные концентрации в россыпях. Известно более 100 минералов, содержащих титан. Важнейшие из них: рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит CaTiSiO5. Различают коренные руды титана — ильменит-титаномагнетитовые и россыпные — рутил-ильменит-цирконовые.
Месторождения титана находятся на территории ЮАР, России, Украины, Китая, Японии, Австралии, Индии, Цейлона, Бразилии, Южной Кореи, Казахстана. В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимает РФ (58.5%) и Украина (40.2%).
ПРИМЕНЕНИЕ
Титановые сплавы играют большую роль в авиационной технике, где стремятся получить наиболее легкую конструкцию в сочетании с необходимой прочностью. Титан легок по сравнению с другими металлами, но в то же время может работать при высоких температурах. Из титановых сплавов изготовляют обшивку, детали крепления, силовой набор, детали шасси, различные агрегаты. Также данные материалы применяются в конструкциях авиационных реактивных двигателей. Это позволяет уменьшить их массу на 10-25%. Из титановых сплавов производят диски и лопатки компрессора, детали воздухозаборника и направляющего аппарата, крепеж.
Также титан и его сплавы используют в ракетостроении. Ввиду кратковременной работы двигателей и быстрого прохождения плотных слоев атмосферы в ракетостроении в значительной мере снимаются проблемы усталостной прочности, статической выносливости и отчасти ползучести.
Технический титан из-за недостаточно высокой теплопрочности не пригоден для применения в авиации, но благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии в ряде случаев незаменим в химической промышленности и судостроении. Так его применяют при изготовлении компрессоров и насосов для перекачки таких агрессивных сред, как серная и соляная кислота и их соли, трубопроводов, запорной арматуры, автоклав, различного рода емкостей, фильтров и т.п. Только титан обладает коррозионной стойкостью в таких средах, как влажный хлор, водные и кислые растворы хлора, поэтому из данного металла изготовляют оборудование для хлорной промышленности. Из титана делают теплообменники, работающие в коррозионно активных средах, например в азотной кислоте (не дымящей). В судостроении титан используется для изготовления гребных винтов, обшивки морских судов, подводных лодок, торпед и т.д. На титан и его сплавы не налипают ракушки, которые резко повышают сопротивление судна при его движении.
Титановые сплавы перспективны для использования во многих других применениях, но их распространение в технике сдерживается высокой стоимостью и дефицитностью титана.
Титан (англ. Titanium) — Ti
Молекулярный вес | 47.88 г/моль |
Происхождение названия | Минерал получил своё название в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, детей Геи. |
IMA статус | подтвержден в 2010 году |
КЛАССИФИКАЦИЯ
Strunz (8-ое издание) | 1/A.06-05 |
Dana (7-ое издание) | 1.1.36.1 |
Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.AB.05 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Цвет минерала | Серебристо-серый |
Цвет черты | серовато черный |
Прозрачность | непрозрачный |
Блеск | металлический |
Спайность | нет |
Твердость (шкала Мооса) | 4 |
Излом | в зазубринах |
Прочность | податливый |
Плотность (измеренная) | 4.503 г/см3 |
Радиоактивность (GRapi) | |
Магнетизм | парамагнетик |
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Точечная группа | 6/mmm (6/m 2/m 2/m) — дигексагональный дипирамидальный |
Пространственная группа | P63/mmc |
Сингония | гексагональная |
Параметры ячейки | a=2,951 с=4,697 (α-Ti) |
mineralpro.ru
13.07.2016
Источник
Титановые руды — минеральные образования, из которых экономически целесообразно и технологически возможно добывать металл титан (Тi), один из важнейших конструкционных и стратегических металлов. Учитывая удельную прочность, твердость и коррозионную стойкость, титан используется для построения самолетов, космических кораблей, сложной химической аппаратуры и ядерной техники. Благодаря замене стали на титан вес самолётов значительно уменьшается, и их эффективность значительно увеличивается.
Общее описание[править | править код]
Главные минералы титановых руд: ильменит (43,7-52,8% ТiO2); рутил, анатаз и брукит (94,2-99,5); лейкоксен (61,9-97,6); лопарит (38,3-41); сфен (33,7-40,8); перовскит (38,7-57,8). Большинство месторождений, из руд которых получают титан, комплексные. Наряду с титаном из них извлекают Fe, V, Zr, Sc, P. Перспективное попутное получение Nb, Та, Th, РЗЭ. Промышленные месторождения титановых руд делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Содержание ТiO2 в рудах в зависимости от типа месторождений колеблется в пределах 0,5-35%. По качеству руды титана подразделяют на богатые, средние и бедные (см. табл). Мировые запасы титановых руд — около 400 млн.т., которые на 70-80% находятся в коренных титаномагнетитових, ильменитовых, перовскитових и прочих рудах. Россыпи составляют 20-30% запасов, хотя современный добычу титана на 60% осуществляется из россыпей. Главные добывающие страны: Австралия, Канада, ЮАР, Норвегия, РФ. Содержание ТiO2 в ильменитовых концентратах — 42-45%, в рутиловых — до 95%.
Основными производителями титанового концентрата являются Австралия, США, Норвегия и Украина. Производство металлического титана налажено в России, США, Англии и Японии. Уникальные коренные месторождения имеют запасы в десятки миллионов тонн, крупные – в единицы миллионов тонн, мелкие – в сотни тысяч тонн TiO2. Для россыпных месторождений порядок цифр уменьшается вдвое. Промышленными месторождениями считаются те, которые содержат в рудах более 10% TiO2 в коренных месторождениях и более 10% ильменита или 1,5% рутила в россыпях. Вредные примеси — Cr, Р и S.
Среди промышленных месторождений титана выделяют: магматические, россыпные, выветривания, осадочно-вулканогенные и метаморфогенные. Наиболее значительные промышленные магматические месторождения титана приуроченные к большим массивам анортозитовой формации, площадью в сотни и тысячи квадратных километров. Примеры: месторождения Лак Тио в Канаде; Мало-Тагульское, Лисанское, Кручининское и Чинейского массива (Читинская область, на трассе БАМ) – в РФ. Лак Тио – крупнейшее в мире месторождение гематит-ильменитовых руд, которое находится в провинции Квебек, располагает запасами 125 млн. т. В ильменитовых концентратах содержится 35% диоксида титана и 40% железа.
Среди россыпных месторождений титана различают две разновидности: прибрежно-морские и континентальные. Главными являются прибрежно-морские комплексные ильменит-рутил-цирконовые россыпи; меньшее значение имеют континентальные аллювиально-делювиальные россыпи ильменита. Из современных прибрежно-морских россыпей рутил и ильменит добывают в Западной Австралии, Индии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне, частично в Бразилии и США. Большие запасы ильменитовых песков обнаружены у северного побережья Гренландии, на восточном побережье Мадагаскара, вдоль берегов озера Малави, на побережье Мозамбика и Новой Зеландии. Прибрежно-морские ильменит-рутил-цирконовые комплексные россыпи отличаются большими размерами и крупными запасами. Для них характерны пласто- или линзообразные залежи, мощность которых достигает десятков метров, а протяженность – нескольких десятков километров при ширине до километра. Пески обычно тонко- и мелкозернистые. Промышленное содержание в россыпях ильменита и рутила – от десятков до сотен килограммов на 1 м3. Континентальные россыпи ильменита распространены преимущественно в алювии, элювии и пролювии четвертичных, палеогеновых и нижнемеловых отложений. Рудные тела аллювиальных россыпей обычно имеют форму лентовидных залежей, приуроченных к долинам рек. Рудные минералы накапливаются в нижних горизонтах, в наиболее грубообломочном материале, представленном крупнозернистым песком, гравием или мелким галечником. По минеральному составу континентальные россыпи обычно полимиктовые (кварц, полевой шпат, каолинит). Размеры зерен ильменита 0,1-0,25 мм и больше. Содержание ильменита в промышленных континентальных россыпях — от нескольких десятков до нескольких сотен килограммов на 1 м3.
Современные и погребённые титаноносные коры выветривания образуются в габбро-анортозитах (Волынский массив) и метаморфических породах (Украинский щит, Казахстан). Мощность кор выветривания достигает нескольких десятков метров. Ильменита содержится до нескольких сотен, а рутила – до нескольких десятков килограммов на 1 м3.
Метаморфизованные месторождения титана образуются при метаморфизме древних россыпей и коренных первично-магнетичных руд. Верхне-протерозойские метаморфизованные россыпи в пределах Башкирского поднятия приурочены к песчаникам зильмердакского времени, где встречаются прослои мощностью до 2,5 м, обогащенные ильменитом (до 250-400 кг/т) и цирконом (до 30 кг/т).
Литература[править | править код]
- Малая горная энциклопедия. В 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.). Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.Малая горная энциклопедия. В 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.). Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
- Енциклопедія українознавства (укр.) / В. Кубійович. — Париж; Нью-Йорк: Молоде Життя, 1954—1989.
- Машкара І., Вадимов М. Створення сировинної бази титанової пром-сти в Україні // Геологічний журнал, 1957, частина 3;
- Цымбал С., Полканов Ю. Минералогия титано-циркониевых россыпей Украины. — К. 1975. (рус.)
Источник
ТИТА́НОВЫЕ РУ́ДЫ, природные минеральные образования, содержащие титан в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Известно ок. 70 минералов титана, важнейшими из которых являются (TiO2 в %): рутил (60), ильменит (43,7–52,8), перовскит (38,7–58,9) и лопарит (38,3–41,0), а также лейкоксен (56,3–96,4). Возможно извлечение ильменита из титаномагнетита (при величине зёрен ильменита св. 0,3 мм). Б. ч. месторождений Т. р. комплексные, из них извлекают также Fe, V, Zr, Sc, Та, Nb, Th, РЗЭ.
Месторождения Т. р. обладают запасами (TiO2, млн. т): уникальные коренные – св. 50, крупные – 50–30, средние – 30–10, мелкие – менее 10. Для россыпных месторождений параметры вдвое меньше. Пром. коренные месторождения должны содержать в рудах св. 10% TiO2, россыпные – св. 10% ильменита или 1,5% рутила. Вредные примеси в рудах для металлургии – сера и фосфор, для произ-ва белил – хром.
Среди геолого-пром. типов месторождений Т. р. различают: магматический, выветривания, россыпной, вулканогенно-осадочный и метаморфический. Главными являются: магматический ильменит-титаномагнетитовый, связанный с анортозитовой формацией (месторождения в России – Малотагульское, Лысанское, Кручининское; Норвегии – Тельнес; Канаде – Лак-Тио; США – Тегавус); россыпной представлен осн. типом прибрежно-морских совр. ильменит-рутил-цирконовых россыпей (в Австралии – Энибба и УИМ-150, Индии – Чаввара и Оском, ЮАР – Ричардс-Бей и др.) и древних россыпей (главные для России – на Ставропольском, Тиманском и Томь-Колыванском поднятиях; в Чулымо-Енисейской и Амуро-Зейской впадинах и др.), меньшее значение имеют континентальные аллювиально-делювиальные россыпи ильменита (Иршинское, Украина); тип выветривания, связанный с совр. и погребёнными корами выветривания по габбро-анортозитам (Волынский массив, Украина) и метаморфич. породам (месторождение Кундыбай, Казахстан). Метаморфический тип включает метаморфизованные месторождения, образующиеся при региональном метаморфизме древних россыпей (Ярегское месторождение, Россия) и первично-магматич. титано-магнетитовых руд (Отонмяки, Финляндия), и метаморфогенные месторождения, приуроченные в осн. к древним кристаллич. сланцам, гнейсам, эклогитам и амфиболитам (Харворд, США; Плюмо-Идальго, Мексика, Кузнечихинское и Шубинское, Россия), возникшие в результате метаморфизма интрузивных, эффузивных и осадочных пород, обогащённых титаном. Месторождения вулканогенно-осадочного типа редки (Нижний Мамон, Россия). Выявленные ресурсы TiO2 по 15 странам 2,1 млрд. т, общие запасы 0,9 млрд. т (кон. 2000-х гг.). Крупнейшие запасы (млрд. т) сосредоточены в Китае 0,21, России 0,20, Австралии 0,14, Индии 0,09, ЮАР 0,07, Бразилии 0,04.
Источник
ТИТАНОВЫЕ РУДЫ (а. titanic ores; н. Titanerze; ф. minerais de titane; и. minerales de titanio, menas de titanio) — минеральные образования, содержащие титан в количествах, при которых экономически целесообразно его извлечение современными методами. Главные минералы титановых руд: ильменит (43,7-52,8% TiO2); рутил, анатаз и брукит (94,2-99,5); лейкоксен (61,9-97,6); лопарит (38,3-41); сфен (33,7-40,8); перовскит (38,7-57,8). Большинство месторождений, из руд которых получают титан, комплексные. Наряду с титаном из них извлекают Fe, V, Zr, Sc, Р. Перспективно попутное получение Nb, Ta, Th, РЗЭ.
Промышленные месторождения титановых руд делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Магматические месторождения пространственно и генетически связаны с областями распространения ультраосновных, основных и щелочных пород. Среди них выделяются титановые руды: ильменитовые, ильменит-титаномагнетитовые, ильменит-гематитовые в габбро, габбро-норитах, троктолитах, анортозитах (содержание TiO2 7-36%). Встречаются вкрапленные и сплошные руды, пласто-, линзо-, жило- или трубообразной формы.
Переходы между вкрапленными и сплошными рудами обычно постепенные. Крупные месторождения образовались в докембрии и раннем палеозое: США (Тегавус), Норвегия (Тельнес), Канада (Лейк-Тио). Запасы титановых руд этого типа месторождений до сотен млн. т.
Среди экзогенных месторождений титановых руд выделяются ильменитовые, анатазовые и рутиловые в корах выветривания (3-20% TiO2); аллювиальные, аллювиально-озёрные и аллювиально-делювиальные ильменита и рутила (0,5-20% TiO2); прибрежно-морские россыпи ильменита, лейкоксена, рутила (0,5-35% TiO2), а также циркона, монацита, дистена, силлиманита и др. Среди них прибрежно-морские россыпи являются важнейшим промышленным типом. Характерны пласто- или линзообразные рудные залежи мощностью от нескольких метров до десятков метров, протяжённостью несколько десятков километров, при ширине до тысячи метров. Основная разновидность пород, слагающих прибрежно-морские россыпи, — кварцевые пески. Главные рудные минералы титана, как правило, существенно окатаны. Содержание тяжёлых минералов в россыпях до 1500 кг/м3. Образование экзогенных месторождений происходило преимущественно в позднем палеозое, мезозое и кайнозое. Крупные россыпи известны в СССР, Австралии, Новой Зеландии, Малайзии, Индии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне, ЮАР, Бразилии.
Метаморфизованные месторождения представлены песчаниками с лейкоксеном, ильменит-магнетитовыми титановыми рудами в габбро-амфиболитах. Ильменит-магнетитовые сплошные и вкрапленные руды, образовавшиеся в результате регионального метаморфизма первично магматических титаномагнетитовых руд, характеризуются высоким качеством.
Разработка экзогенных (россыпных и остаточных) месторождений титановых руд производится открытым способом с помощью драг и экскаваторов. Добыча титановых руд коренных месторождений (магматических и метаморфизованных) связана с проходкой подземных горных выработок, дроблением и обогащением руды. Для обогащения применяется гравитация, магнитная сепарация, флотация. В качестве исходного сырья для получения титановой продукции в основном используются ильменитовый (отчасти лейкоксеновый) и рутиловый концентраты, а также титановые шлаки, содержащие 70-85% TiO2. Такой шлак получают путём переплавления ильменита в электропечах (Канада, ЮАР). Ильменитовый концентрат в основном производят в СССР, Австралии, США, Норвегии, Индии, а рутиловый в Австралии, Сьерра-Леоне, ЮАР. В развитых капиталистических и развивающихся странах получают около 4-4,5 млн. т ильменитового концентрата и шлака и около 470 тысяч т рутилового концентрата в год. Главный экспортёр титановых концентратов — Австралия. В качестве импортёров выступают большинство промышленно развитых стран.
Подтверждённые мировые запасы титановых руд (в пересчёте на TiO2) в развитых капиталистических и развивающихся странах составляют 252 млн. т (начале 1988), из них на долю ильменита приходится около 171 млн. т, рутила и анатаза — свыше 81 млн. т. Наиболее крупные запасы ильменита в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах находятся в Индии, Канаде, Норвегии и ЮАР. Главные запасы рутила разрабатываемых месторождений находятся в Австралии, Индии и ЮАР. Перспективны запасы анатаза в Бразилии.
За рубежом ежегодно производится TiO2 2,5 млн. т. Основные производители — США, ФРГ, Великобритания, Япония, Франция, Италия, Канада, Бельгия, Испания, Австралия, ЮАР. Производство металлического титана налажено в СССР, США, Японии, Великобритании. Получают губчатый титан, листы, поковки, прутки, трубы.
Производство и потребление титана в основном связано с отраслями химической промышленности. О применении см. в ст. Титан.
Источник