鈦是典型的親石元素,常以氧化物礦物出現。地殼中含TiO2在1%以上的礦物有80余種,具有工業價值的有15種,我國主要利用的有鈦鐵礦、金紅石和鈦磁鐵礦等(表3.5.1)。它們既有原生的(巖礦),也有次生的(風化殘坡積及沉積砂礦)。
由于金屬鈦呈銀白色,具有熔點高(1727℃)、比重輕(4.5)、機械強度高(5)、耐低溫(超低溫下電阻率幾乎為0)、耐磨蝕、線鈦塑性良好(能薄壁化使用)、不易氧化、還原性強等特點;鈦的氧化物——二氧化鈦(鈦白),具有無毒、良好的物理化學穩定性(1000℃煅燒后不熔于任何酸和堿)、折射指數高(2.55~2.70),以及很強的白度、著色力(1150~1650)、遮蓋力(40~50g/m2)、耐溫性、抗粉化等特征,被稱為“顏料之王”。因此,鈦及其氧化物、合金產品是重要的涂料、新型結構材料、防腐材料,被譽為“繼鐵、鋁之后處于發展中第三金屬”和“戰略金屬”,也是“很有希望的金屬材料”,在航空、航天、艦船、軍工、冶金、化工、機械、電力、海水淡化、交通運輸、輕工、環境保護、醫療器械等領域,有著廣泛的應用,并創造了巨大的經濟效益和社會效益,在國民經濟發展中有其重要的地位和作用。
鈦原料主要用來生產鈦白(二氧化鈦)、金屬鈦(海綿鈦)、含鈦鋼以及焊條涂料。它們所占的比例,我國和國外稍有不同。鈦白,我國占88%,國外占92.4%;金屬鈦(海綿鈦),我國占10%,國外占5.3%;含鈦鋼及焊條涂料,我國占2.0%,國外占2.3%。
鈦白不僅是性能優異的白色顏料,而且是重要的化工原料。它廣泛用于涂料、油墨、塑料、橡膠、造紙和化纖工業。鈦白涂料,色彩鮮艷,色調純正;鈦白是紙張的高級填料,使紙張薄而不透明,白度高,光澤好,強度大和光滑好用。鈦白用于塑料工業,是不透明的著色劑;用于橡膠工業,使白色和淺色橡膠強度高,伸展率大,耐老化和不易褪色。它也是化學纖維的佳消光材料,使透明的化纖具永久性消光效果,并可提高韌性。此外,還用于搪瓷、電器、電子原料等等方面。
鈦精礦經冶煉成海綿鈦后,再鑄錠并制成工業純鈦和鈦合金鈦材。鈦和鈦合金鈦材主要用于航空和宇航部門。與合金鋼相比,鈦合金可使飛機重量減輕40%。其他如人造衛星外殼、飛船蒙皮、火箭發動機殼體、導彈等等,鈦合金都可大顯身手。非宇航部門使用工業純鈦和鈦合金主要在于發電站冷凝器、接觸海水裝置、化學裝置和一些機械工程等方面。尤其是海水淡化加熱器用鈦是鈦工業發展中劃時代事件。兵工部門將鈦主要用于艦船和兵器生產。
金屬鈦除主要用于生產工業純鈦和鈦合金外,另一用途是為鋼鐵工業生產鈦鐵合金和含鈦鋼。鈦在鋼中作為添加元素,可以改變鋼的性能。使鋼在同樣回火溫度下,具有更高的強度和硬度,或同樣硬度要求下,回火到更高的溫度。目前,我國含鈦鋼有高強度低合金鋼、結構鋼、不銹鋼、耐熱合金、超高強度鋼和磁鋼等鋼種系列,廣泛用于汽車、船舶和石油鉆探等方面,已發展成為僅次于錳鋼的第二大鋼系。
主要含鈦礦物金紅石還是優質電焊條涂層不可缺少的原料。
我國探明的鈦資源分布在21個省(自治區、直轄市)共108個礦區,主要分布在四川攀西、河北承德、云南、海南、廣西和廣東,其中以四川儲量大。
全國原生鈦鐵礦共有45處,主要分布在四川攀西和河北承德,2011年我國原生鈦鐵礦儲量2.46億噸,是我國主要的鈦礦資源。
鈦鐵砂礦資源有85處,主要分布在海南、云南、廣東、廣西等地,儲量500萬噸,也是我國重要的鈦礦資源。相比之下,金紅石礦資源較少,資源產地41處,主要分布在河南、湖北和山西等地,儲量僅有200萬噸。