改性高钛渣中金红石相的选择性分离

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1、东北大学硕士学位论文目录8．2存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．69参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯75．X．东北大学硕士学位论文第l章绪论1．1钛的概述1．1．1钛的物理性质第1章绪论钛的相对原子质量是47．9，原子序号22，属于第四副族元素。金属钛外观似钢，具有银灰金属光泽。密度为4．5lg／cm3，大约相当于钢的一半，但强度和硬度却与钢相近。钛有两种同素异形体，分别是仪．钛和D．钛，d一钛是密集六方晶系，为低温稳定态，B．钛是体心立方晶系，为高温稳定态。下面列出钛

2、元素的一些常数‘1】：相变潜热：3．9775kJ／tool；熔点：1668±4℃；熔化潜热：15．49～20．934kJ／mol；沸点：3260±20℃；密度：25。C时o【一钛，4．506∥cm3；900。C时p一钛，4．4009／cm3；原子半径：25℃时a．钛，144．78pm：900℃时13一钛，143．18pm1．1．2钛的化学性质常温下钛的化学活性相当稳定，仅能和少数几种物质起作用。但在高温下，钛可以和很多种单质和化合物发生反应。钛能与卤族元素素和氧族元素形成离子合物，钛与过渡元素及氮族元素能够形成有限固溶体和金属间化合物。此外钛还能与铅、锆、铪、钒等形成无限固溶体。钛很难与稀

3、有气体、碱金属、碱土金属发生反应【2J。以单质氟为例，钛和氟常温下可以发生如F反应：Ti+2F2=TiF4kd-／。一1649．6kJ／mol(1．1)在常温下，干燥的氟化氢气体就能够在钛的表面生成一层致密的保护膜，加热，钛可以与氟化氢反应生成四氟化钛：Ti+4HF全TiF4+2H。△Ho一565．2kJ／tool(1．2)东北大学硕士学位论文第1章绪论1．1．3钛的化合物钛元素的价层电子构型是3d24s2，它的d电子能够部分或全部以价电子的形式出现。所以钛可以形成氧化数为+4，+3，+2的化合物。钛作为过渡元素，具有成键能力很强的(n．1)d空轨道，因而它可以形成很多配合物和钛的有机化合

4、物；此外，钛与部分过渡元素一样，能够形成不稳定的低氧化态配位化合物。总之，钛可以形成很多种化合物，本文只介绍钛的两种比较重要的氧化物及氯化物：二氧化钛和四氯化钛。1．1．3．1二氧化钛二氧化钛俗称钛白，是一种白色无机颜料，没有毒性。Ti02有三种同分异构体，在自然界中分别以金红石型、锐钛矿型和板钛矿型三种形式存在。金红石型为四方晶系针状或柱状，锐钛矿型为四方晶系双锥形，板钛矿型为斜方晶系板状。这三种形式中以金红石型最为稳定，锐钛矿型的Ti02在915℃时就可以转化为金红石型的Ti02，板钛矿型最不稳定，615℃就转化为金红石型。Ti02的主要物理性质见表1．1[21。Ti02的化学性质相当

5、稳定，它是两性氧化物，金红石型的Ti02仅在极高的温度下才‘分解，在常温下Ti02几乎不能与其他元素和化合物反应。在高温下，Ti02能够被氢气、钠、锌、铝、镁、钙、碳等还原成钛的低价氧化物，有些强还原剂甚至能把Ti02还原成金属钛。此外，Ti02能与氢氟酸发生反应，生成氟氧钛酸。高温条件下，Ti02还可以与某些有机物发生反应，生成钛的有机化合物。一2一东北大学硕士学位论文第1章绪论表1．1Ti02(颜料)的主要物理性质Table1．1MainphysicalpropertiesofTi02(paint)1．1．3．2四氯化钛常温下，TiCl4是无色液体，具有刺激性的臭味。在潮湿空气中TIC

6、l4会挥发、水解，因此会冒出白烟。固态TiCl4呈现白色晶体状态，熔点为．23．2。C，沸点为136．2。C。TiCl4分子中的钛元素采取sp3杂化的形式，TiCl4分子是正四面体构型，其分子的偶极矩是零。TiCl4是共价化合物，固态属于分子晶体。四氯化钛中钛的氧化数为十4，所以它能够表现出一定程度的氧化性，可以与金属、氢气、硫化氢等还原剂发生化学反应，四氯化钛本身被还原为钛的低价化合物，还有可能被还原成金属钛。四氯化钛直接遇水则反应更加剧烈。表1．2给出了液态TICl4的某些物理性质随温度的变化情况【2J。一3．东北大学硕士学位论文第1章绪论表1．2液态TiCl4的某些物理性质随温度的变

7、化Table1。2SomechangesinphysicalpropertiesofliquidTiCl4withtemperature1．2钛的用途钛及其合金具有很多优点，被广泛应用于各个领域。钛合金有很好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件，钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。钛的许多特殊功能材料已被开发出来，常见的钛的功能材料有耐腐蚀材料，形状记忆材料，超导材料，储氢材料