金红石的资源分布及应用.doc

金红石资源分布及应用姓名：王明学班级：采矿11-8班学号：07112971金红石资源分布及应用摘要：综述了我国天然金红石资源概况及成矿机理， 选矿加工工艺、开发利 用现状对我国金红石资源找矿现状及开发利用问题进行综合分析 指出了存在 的问题及解决方法关键词：金红石；资源；钛合金；性能及应用.、八 、-刖言金红石是提炼金属钛的重要矿物原料，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料 以及高档电焊条必须的原料之一 我国的钛资源非常丰富，位居世界第一，约占 世界钛储量的48%，现探明的储量达9亿吨，但可经济利用的钛铁矿约1亿吨, 金红石矿为数千万吨金红石资源含钛量占钛资源总量的 2.01 %，其中金红石岩矿占1.52 %，金红石砂矿占0.49 %因此国内天然金红石资源是非常宝贵的， 近年来金红石矿的地质勘查工作正在向纵深发展，并取得了令人振奋的可喜成 绩综观世界经济，钛材在航空、建筑、汽车、生活休闲、医疗、化工、海洋开 发等领域的强势需求，使国际钛材市场日趋火旺，国内钛材的需求量也在增长， 增长幅度达到了两位数但我国天然金红石资源绝大部分为低品位的原生矿石， 其储量占全国金红石资源总量的 86%，而金红石砂矿仅为14%。

由于金红石资 源品位低、粒度细小、矿石成分复杂，因而选矿工艺流程长，多采用重选、磁选、 浮选的联合工艺流程某些矿区为了除去微量的 S、P、Fe等杂质还需要焙烧或酸洗，所以加工成本高因此解决我国天然金红石的开发利用问题的关键是进一 步加强地质探矿工作的科学研究（找大矿、找好矿）和选矿技术上的突破2.金红石资源分布概况金红石资源分布与其成矿地质背景、 控矿因素、成矿地质条件有着密切的关 系从鄂、豫、苏、晋、鲁诸省已发现的金红石矿床、矿化点相关资料的研究中， 可找出金红石矿床的成矿机理2.1金红石矿床的区域成矿地质背景、控矿因素、成矿地质条件 2.1.1区域成矿地质背景中国金红石成矿的大地构造单元主要为秦岭造山系东段，次为中朝准地台、 扬子准地台及华南造山带与成矿有关的地层主要为前寒武系及泥盆系的区域变 质岩与成矿有关的主要构造为深大断裂与成矿有关岩浆岩主要为基性岩、次 为超基性岩和蚀变岩等金红石矿主要分布在太行一恒山成矿带、东秦岭成矿带、 辽东一鲁东成矿带、宁南一会东成矿带、东南沿海成矿带2.2.2控矿因素⑴地层沉积变质型金红石矿床主要产于秦岭褶皱带，其矿床产出层位有元古宇和古 生界榴辉岩型金红石矿床主要产于秦岭褶皱带东部的超高压、 高压变质带以及郯庐断裂的东延部分，富矿层位为中古元古界。

热液蚀变型金红石矿床主要产于 秦岭褶皱带东段，富矿层位为古生界，寒武纪一奥陶系变质蚀变岩型金红石矿 床产于华北准地台山西台背斜恒山褶皱带变质蚀变岩带内，富矿层位为太古界恒 山群古老变质岩系各时代的地层均遭受不同程度区域变质作用，金红石矿床则 赋存在各种不同的变质岩系中⑵构造① 大地构造环境控矿中国金红石矿床主要分布在秦岭构造带东段， 次为中朝准地台，扬子准地台 及华南造山带② 褶皱根据典型矿床地质特征分析主要金红石矿床均赋存在构造的有利部位， 褶皱构造的轴部及两翼的有利构造部位是成矿的有利部位223成矿地质条件⑴区域变质作用区域变质作用是金红石成矿的必要条件， 我国典型金红石矿床，主要赋存在 区域变质作用为主的中深部变质岩中，以中高压和中低压变质条件为特征⑵岩浆作用岩浆作用与金红石形成的关系，主要表现在两个方面，其一是岩浆分异作用 使钛铁富集形成高钛岩浆；其二是岩浆结晶作用形成金红石矿床⑶热液作用热液作用与成矿的关系主要表现在高钛物质在变质作用过程中重熔形成高 钛热液，高钛热液在构造区域动力作用下运移至适当部位结晶形成热液型金红石 矿床；另一种则表现在使富含钛铁矿的岩石发生热液蚀变， 形成蚀变岩型金红石矿床，变质作用使金红石颗粒变粗，并进一步富集成具有较好工业价值的矿床。

⑷风化作用风化作用使原生金红石矿床矿石结构松散， 部分脉石矿物变化，使矿床选采 能力提高，并提高其经济价值，而成为新型的风化矿床⑸沉积作用原生金红石矿体经风化、剥蚀，成矿物质经地表径流搬运、沉积，使金红石 进一步富集而形成现代沉积型金红石矿床2.2金红石资源分布基于金红石矿床的成矿背景、控矿因素、成矿地质条件，金红石主要产于变 质岩系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中此外，在火成岩中作为副矿物出现， 亦常呈粒状见于片麻岩中也以碎屑或砂矿形式分布于沉积岩或沉积物中我国金红石岩矿主要分布在湖北省枣阳的大阜山； 山西省代县的碾子沟；河南省新县的杨冲等省其中湖北省金红石储量534.43万吨占全国750.86万吨的 71.20 %,山西省154.79万吨占20.60 %,陕西省44.40万吨占5.90 %金红石 砂矿主要分布在河南省西峡县的八庙子沟；山东省莱西县的刘家庄和诸城市的上 崔家沟；湖北省枣阳的大阜山；湖南省湘阴的望湘、岳阳的新墙河、华阳的三朗 堰；安徽省潜山的黄埔古井；海南省万宁县的保定其中河南省金红石砂矿 218.45万吨占全国256.86万吨的85%,山东省17.68万吨占6.9 %，湖北省9.24 万吨占3.60 %，湖南省6.99万吨占2.70 %，安徽省占1.15 %，海南省占0.58 %。

国外金红石主要产地在美国加利福尼亚州、 南达科他州、阿肯色州、佐治亚州格雷夫斯山脉；安大略省萨德伯里；挪威；瑞典；德国；澳大利亚昆士兰、新 南威尔士；发光金红石在瑞士和巴西都有发现钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金钛有两种同质异晶体： 882 C以下为密排六方结构a钛，882T以上为体心立方的B钛合金元素根据它们 对相变温度的影响可分为三类：①稳定a相、提高相转变温度的元素为a稳定 元素,有铝、碳、氧和氮等其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常 温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果②稳定 B相、降低相变温度的元素为B稳定元素，又可分同晶型和共析型二种前者有钼、铌、钒等； 后者有铬、锰、铜、铁、硅等③对相变温度影响不大的元素为中性元素， 有锆、锡等氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质氧和氮在 a相中有较大的溶解度，对钛合金有显著强化效果，但却使塑性下降通常规定钛中氧和氮的含量分别在 0.15〜0.2 %和0.04〜0.05 %以下氢在a相中溶解度很小,钛合金中溶解过多 的氢会产生氢化物，使合金变脆通常钛合金中氢含量控制在0.015 %以下氢 在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

3 •钛合金的分类钛是同素异构体，熔点为1720C,在低于882E时呈密排六方晶格结构，称 为a钛；在882T以上呈体心立方品格结构，称为 B钛利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到 不同组织的钛合金(itanium alloys )室温下，钛合金有三种基体组织，钛合 金也就分为以下三类：a 合金,(a +B )合金和B合金中国分别以TA、TC TB 表示3.1 a钛合金它是a相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际 应用温度下，均是a相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强在500C〜 600C的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强 度不咼3.2 B钛合金它是B相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时 效后合金得到进一步强化，室温强度可达 1372〜1666 MPa但热稳定性较差， 不宜在高温下使用3.3 a +B钛合金它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性 和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化热 处理后的强度约比退火状态提高 50%〜100% ;高温强度高，可在400C〜500r 的温度下长期工作，其热稳定性次于 a钛合金。

三种钛合金中最常用的是 a钛合金和a +B钛合金；a钛合金的切削加工 性最好，a +p钛合金次之，B钛合金最差a钛合金代号为TAB钛合金代 号为TB,a +B钛合金代号为TC钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、 低温合金以及特殊功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等典型合金的 成分和性能见表热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织一般认 为细小等轴组织具有较好的塑性、 热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持 久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能4 •钛合金的性能钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯 的碘化钛杂质含量不超过0.1 %，但其强度低、塑性高99.5 %工业纯钛的性能 为：密度p =4.5g/cm3，熔点为1800C，导热系数 入=15.24W/（m.K），抗拉强度 （T b=539MPa伸长率S =25%，断面收缩率 书=25%，弹性模量E=1.078X 105MP© 硬度HB1954.1比强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60%，纯钛的强度接近普通 钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。

因此钛合金的比强度（强度/密度）远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性 好、质轻的零、部件目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等 都使用钛合金4.2热强度高使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度，可在 450〜500C的温度下长期工作这两类钛合金在 150C〜500C范围内仍有很高的 比强度，而铝合金在150C时比强度明显下降钛合金的工作温度可达 500C, 铝合金则在200r以下4.3抗蚀性好钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、 酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等 有优良的抗腐蚀能力但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差4.4低温性能好钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能低温性能好，间隙元素极 低的钛合金,如TA7,在-253 C下还能保持一定的塑性因此，钛合金也是一种重 要的低温结构材料4.5化学活性大钛的化学活性大，与大气中 O N、H、CO CO2水蒸气、氨气等产生强烈 的化学反应含碳量大于0.2 %时，会在钛合金中形成硬质 TiC;温度较高时， 与N作用也会形成TiN硬质表层；在600C以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬 化层；氢含量上升，也会形成脆化层。

吸收气体而产生的硬脆表层深度可达 0.1〜 0.15 mm硬化程度为20%〜30%钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘 附现象4.6导热系数小、弹性模量小钛的导热系数入=15.24W/ (m.K)约为镍的1/4，铁的1/5 ,铝的1/14，而 各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降 50%钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回 弹量很大，约为不锈钢的2〜3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨 损5 •钛合金的用途分类5.1咼温钛合金世界上第一个研制成功的高温钛合金是 Ti-6AI-4V，使用温度为 300-350 C随后相继研制出使用温度达 400C的IMI550、BT3-1等合金，以及使用温度为 450~500 C的IMI679、 IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金目前已成功地应用在军用和民用飞机发动机中的新型高 温钛合金有•英国的I MI 8 29、IMI 834合金；美国的 Ti-1100合金；。