易學族 MS_3390 釩鈦產品生產工藝與設備

同學們好 今天我們來一起共同學習 繁鈦產品生產工藝與設備這門課程的序論部分 在該部分我們將學習繁鈦的發現過程 繁鈦礦物的種類 主要繁鈦產品及繁鈦產品的用途 四個方面的內容 首先我們來看鈦的發現過程 鈦是由英國化學家格雷格爾 在1791年研究鈦鐵礦和金紅石時發現的 四年後的1795年 德國化學家克拉普羅特 在分析新亞力產的紅色金紅石時 也發現了這種元素 並且他引用希臘神話中 泰坦神族Titanic的名字 給這種新元素命名為Titanium 為什麼克拉普羅特要給鈦命名為Titanium呢 這是因為 提坦是希臘神話中一組神的統稱 按照經典的神話系統 提坦曾經統治世界 是天行之神烏拉諾斯和大地之母蓋亞的孩子 代表了太陽、月亮、星星等物質形態 由此可見 克拉普羅特對這種元素的正式重塗 此外 在許多歐洲語言中 提坦一詞表示了巨大的、了不起的 例如 1912年沉沒的一艘巨型郵輪 就被命名為泰坦尼克號 格雷格爾和克拉普羅特 當時所發現的鈦 是粉末狀的二氧化鈦 也就是鈦的氧化物 而不是金屬鈦 直到1910年 美國化學家亨特 才第一次制的純度達99.9%的金屬鈦 這就是鈦的發現過程 同學們都知道 在我們的生活中 使用的許多金屬 都是從礦物中分離提取出來 並加工成我們所需要的 具有一定使用功能的產品 鈦也不例外 那麼鈦的主要礦物有哪些呢 鈦元素佔地殼質量的0.56% 在元素含量中排第九位 在自然界基本上以共生礦存在 少部分以單生礦存在 所謂的共生礦 只在同一礦區內 有兩種或兩種以上 都達到各自單獨的品位要求和儲量要求 各自達到礦牀規模的礦產 含鈦礦物有70多種 重要的含鈦礦物如表1-1所示 有表1-1可以看出鈦主要和鐵共生 例如鈦鐵礦 鈦磁鐵礦 鐵板鈦礦和鈦赤鐵礦等 鈦的單生礦主要為金恆石 另外從表1-1我們還可以看出 鈦的半生礦中二氧化碳的品位低於70% 而金恆石中二氧化碳的品位在95%以上 從鈦礦物在全球的儲量角度來說 重要的鈦礦物有鈦磁鐵礦 鈦鐵礦和金恆石礦 鈦礦按形成條件又分為巖礦和沙礦 所謂的巖礦指的是存在於岩石中的礦物 一般質地堅硬 化學組成穩定 與礦泉巖類緊密結合 而沙礦由於岩石或礦場在地表環境中 遭受風化和侵蝕 其中一些具有較高化學穩定性的礦物 被保留下來 並經過一定距離的搬運 和沙粒一起堆積在堤壩處形成可開採的沙礦 一般分佈在海邊 此外鈦礦按進行結構又可以分為 銳鈦型 金恆石型和鈑鈦礦型三種 正如我們剛才所說 鈦只有從鈦礦中分離提取出來才具有價值 按照目前鈦的提取分離過程 鈦產品可以分為初級原料產品 中間原料產品和成品三大類 初級原料產品中有鈦金礦和天然金恆石 中間原料產品主要有鈦渣 人造金恆石和海綿鈦等 鈦產品的成品主要有鈦白粉 鈦材和鈦的精細化工產品 建圖1-1 從市場角度來說 主要的鈦產品有鈦金礦 鈎鈦渣 鈦白粉 海綿鈦和鈦合金材料 由於鈦的最終產品主要是鈦白粉和鈦材 那麼鈦白粉和鈦材在人們的生產生活中有哪些用途呢 鈦白粉的用途由圖1-2可知 鈦白粉的主要應用領域為塗料 塑料 造紙 油墨和纖維行業 其中在塗料領域的應用超過了50% 鈦材的用途如圖1-3所示 由圖1-3可以看出鈦材主要應用在化工 航空航天 電力 體育休閒 海洋工程 冶金 醫藥 船舶和製研領域 目前最大的應用領域為化工領域 最具發展前景的應用領域為航空航天和海洋工程 下面我們再來看看繁元素是如何被發現的 1801年墨西哥礦物學家德爾裏奧在含繁鉛礦中首先發現了繁 由於這種元素的岩溶液加熱時呈現鮮紅色 所以取名為艾利特羅尼 但是當時有人認為是被污染的元素鎘 因此未被公認 1830年瑞典化學家塞夫斯特倫在研究斯馬蘭礦區的鐵礦石 用酸熔解鐵在殘障州翻下了繁 由於新元素化合物的顏色五顏六色十分漂亮 所以就用古希臘神話中一位叫凡納蒂斯的美麗女神的名字 給這種新元素取名為Vanadium 1869年英國化學家亨利·羅斯科 用氫氣還原二氧化繁 第一次製的金屬繁的粉末 這就是繁的發現過程 繁元素佔地殼質量的0.02% 在地殼中排在第22位 繁在自然界中分佈比較分散 至今沒有發現單獨的繁礦 繁主要和一些金屬礦共生 已發現的含繁礦物有65種 其中主要有氯硫繁礦 繁鉛礦 硫磺銅礦和繁太磁鐵礦等 主要的含繁礦物見表1-2 由表1-2可以看出繁主要以鐵 鈦 鈾 木 銅 鉛 鋅 鋁等金屬礦 以及碳質礦 磷礦共生 在開採與加工製鐵礦石時 繁作為共生產品或副產品予以回收 儲量較大的含繁礦物有繁太磁鐵礦 含繁的磷酸鹽 頁巖礦 鈾鉀繁礦 硫磺礦與鋁土礦等 碳質的石煤 原油 瀝青礦物中也含有繁 其中石煤是我國獨特的含繁礦產資源 需要強調的是現已探明的繁資源儲量的98% 附存於繁太磁鐵礦中 無氧化二繁的品位最高可達1.8% 按照目前繁的提取分離過程 繁產品也可以分為初級原料產品 中階原料產品和重品三大類 初級原料產品有繁渣 中階原料產品主要有無氧化二繁和三氧化二繁 繁產品的重品主要有繁鐵 氮化繁 金屬繁和碳化繁 繁產品的用途如圖1-4所示 繁產品中的無氧化二繁和三氧化二繁 是實際生產中最主要的繁的氧化物 是摯取繁鐵 氮化鐵和碳化繁等後續繁殖品的主要原料 從全球範圍來看 85%以上的繁消費於鋼鐵行業 在我國現階段繁發展應應的核心領域也主要是鋼鐵行業 其消費比例共達90% 被譽為工業未精 其次 全球8%-10%的金屬繁以鈦鋁繁合金的形式 被應用於飛機發動機 宇航船艙骨架 導彈 中氣輪機葉片 火箭發動機殼 超導材料以及核反應堆材料等方面 還有3%左右的繁用於製造硫酸和硫化橡膠的催化劑 陶瓷著色劑 顯影劑等 另外 繁還用於製造全繁液流電池 其作為一種新型清潔能源存儲裝置 與其他化學電池相比 具有功率大 能量大 效率高 壽命長 安全性高和成本低等明顯的優越性 隨著新能源產業的發展和繁電池的規模化應用 繁在新能源領域具有極大的潛在應用前景 以上就是繁鈦產品生產工藝與設備序論部分的主要內容 同學們下次再見