《种非铝金属简介》PPT课件

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1、五种非铝金属简介主讲:刘昌俊下面主要介绍钛、镍、铬、钼、钒五种非铝金属的矿石资源、主要用途、常用生产方法等基本知识。一、钛冶金（一）钛矿资源钛的资源十分丰富，现已发现TiO2含量大于1%的钛矿物有140多种，但现阶段具有利用价值的主要是金红石和钛铁矿，其次是白钛石、锐钛矿、红钛铁矿。在世界钛资源中，钛铁矿储量多的国家是加拿大、挪威、南非等，金红石储量多的国家是巴西、澳大利亚和印度等。我国的钛资源储量也十分丰富，但主要是钛铁矿，金红石矿甚少。在钛铁矿储量中，岩矿占大部分，还有少量砂矿。钛铁矿岩矿主要产地是四川、云南和河北；砂矿产地主要有广东、广西

2、、海南和云南。金红石矿主要分布在湖北和山西。一、钛冶金（二）钛的应用由于钛既具有优异的物理机械性能，又有好的耐蚀性，适用的温度范围又宽，故使钛成为现代技术最有前途的金属之一。钛主要用于飞机、宇航、火箭、造船和化工装置上，近年来，钛也被广泛应用于各种基础工业中，如用以制作活塞、连杆、阀门、泵、反应器、热交换器、氯碱阳极、海水中用的导管等，还用作医疗补形材料和外科器械、化工设备的零件和真空设备及仪表的元件等。此外，钛还可用于生产一些特殊功能材料，例如NbTi超导材料、NiTi记忆合金、FeTi类储氢材料等具有特殊功能的钛合金。一、钛冶金（三）钛的生

3、产目前，工业上处理钛铁矿精矿以制取钛的化合物和海绵钛的原则流程如图1。钛铁矿中约含有40-60％TiO2和40-50%铁的氧化物(FeO+Fe2O3)。对钛铁矿的处理主要是除去其中的铁，工业上常用的有两种方法，即用硫酸法除铁以制取钛白；或用还原熔炼法除铁以制取钛渣。以钛渣或以金红石为原料经氯化处理可得粗四氯化钛。精制后的纯四氯化钛为中间产品，它既可用气相氧化法制得钛白，又可用镁还原法或钠还原法制取海绵钛。目前，制取海绵钛工业流程可分为下面几步：一、钛冶金（三）钛的生产(1)钛铁矿的还原熔炼除铁制取钛渣；(2)钛渣氯化得粗四氯化钛；(3)粗四氯化

4、钛的精制，除硅、钒、铝等杂质制得纯四氯化钛；(4)纯四氯化钛用金属热还原法处理，然后经真空蒸馏(或湿法处理)使还原产物中的氯化物与钛分离获得海绵钛。此外，用铝热法在电炉中还原钛铁矿精矿可制取钛铁，其组成为：25-30%Ti、5-8％Al、3-4.5%Si，其余是铁。图1现行钛冶炼工艺原则流程二、镍冶金（一）镍矿资源目前可开发的镍矿资源有硫化镍矿和氧化镍矿两种，世界陆地查明的含镍在1%左右的资源量为1.3亿t,其中60%属于红土型镍矿，40%属于岩浆型铜镍硫化物矿。我国的镍资源主要是硫化铜镍矿，占全国总保有储量的86%，甘肃省的储量占全国总储量的

5、62.2%。氧化镍矿由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。但实际上氧化镍矿分为两种类型，一种是氧化镁较低(质量分数<5%)、镍质量分数<1.5%的褐铁矿类型，位于矿床上部；另一种为氧化镁质量分数较高(达35%)、含镍2%-3%的镁质硅酸镍矿(蛇纹岩为主)，一般位于矿床的下部。二、镍冶金（二）镍的应用镍在工业上的具体用途可分为六类：1)作金属材料，包括制造不锈钢、耐热合金钢及各种合金等3000多种，占镍总消费量70％以上；2)用作镀镍，其量约占镍的总消费量15％；3)作催化剂，主要应用于石油化工的氢化等过程；4)主要用作化学电源，如工业上已

6、生产的Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni等电池和H2-Ni密封电池；5)制作颜料和染料，其最重要的是制作一种由钛酸镍为主要组成的黄橙色颜料；6)制作陶瓷及铁素体，如陶瓷上常用NiO作着色剂，铁素体是一种较新的陶瓷材料，主要用于高频电器设备。二、镍冶金（三）镍的生产由于资源特征、产品销售形态、能源等原因，造成镍的冶炼方法多样化，现行的镍冶炼工业生产方法如图2。这些冶炼方法中，火法造锍熔炼历来是，现在也是最主要的生产方法。上世纪70年代以前，世界上总镍产量的70％是用该法生产的；70年代以后，由于许多镍铁冶炼厂投产，造锍熔炼产镍比率有所下降。硫化矿

7、造锍熔炼的工艺主要有鼓风炉、反射炉、电炉熔炼，闪速熔炼以及氧气顶吹熔炼、熔池熔炼。从降低能耗、提高硫实收率、防止污染出发，新建或改建处理硫化镍矿的冶炼厂宜采用闪速熔炼或富氧熔炼，今后电炉熔炼仍然是重要的生产方法，二、镍冶金（三）镍的生产由于高镍锍除含镍和硫以外，还合有相当数量的铜，并富集了原料中的铂族金属和金等贵金属及钴，因此高镍锍的分离和精炼历来是镍冶炼工艺中的关键问题。由于氧化镍矿日益成为提镍的重要原料，上世纪70年代以来，新建的处理氧化镍矿的工厂所采用的工艺虽然是百花齐放，但从原料性质、能源消耗和产品销售形式等考虑，电炉熔炼镍铁具有领先地

8、位。用硅酸盐型氧化镍矿熔炼镍铁，熔炼可以在鼓风炉、回转窑或电炉中进行，但以电炉用得最多。电炉的优点是能达到高温，炉内条件易于控制，熔炼产生的废气量少，