钛铁矿：修订间差异

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==发现==
==发现==
1791年，[[威廉·格雷戈尔]]是在一条流经英格兰[[康沃尔郡]]的Menaccan村以南的山谷的溪流中发现了一种黑色沙质矿物，并首次确定钛是该矿物的成分之一，<ref>Gregor, William (1791) "Beobachtungen und Versuche über den Menakanit, einen in Cornwall gefundenen magnetischen Sand" (Observations and experiments regarding menaccanite [i.e., ilmenite], a magnetic sand found in Cornwall), ''Chemische Annalen'' …, '''1''', [https://books.google.com/books?id=ZFAyAQAAMAAJ&pg=PA40#v=onepage&q&f=false pp. 40–54], [https://books.google.com/books?id=ZFAyAQAAMAAJ&pg=PA103#v=onepage&q&f=false 103–119.]</ref><ref>{{cite book|title=Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements|last1=Emsley|first1=John|publisher=Oxford University Press|year=2001|location=Oxford, England, UK|isbn=978-0-19-850340-8 |chapter=Titanium |chapter-url=https://books.google.com/books?id=j-Xu07p3cKwC|url-access=registration|url=https://archive.org/details/naturesbuildingb0000emsl}}</ref><ref>{{cite book |last1=Woodford |first1=Chris |title=Titanium |date=2003 |publisher=Benchmark Books |location=New York |isbn=9780761414612 |page=7 |url=https://www.google.com/books/edition/Titanium/84W_FvfskTsC?hl=en&gbpv=1&dq=history+of+titanium&pg=PA4&printsec=frontcover |access-date=22 February 2022}}</ref>并将其命名为manaccanite。<ref>{{cite journal |last1=Habashi |first1=Fathi |title=Historical Introduction to Refractory Metals |journal=Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review |date=January 2001 |volume=22 |issue=1 |pages=25–53 |doi=10.1080/08827509808962488|s2cid=100370649 }}</ref>在俄罗斯[[米阿斯]]附近的[[伊尔门山]]发现了相同的矿物，并命名为Ilmenite。<ref name=Sinkankas1964/>
1791年，[[威廉·格雷戈尔]]是在英格兰康沃尔郡的Menaccan山谷中发现了钛铁矿，并将其命名为Menaccanit<ref>{{cite book| author= Hans Lüschen | title= Die Namen der Steine. Das Mineralreich im Spiegel der Sprache | publisher= Ott Verlag | location= Thun und München | date= 1968 | page= 332 (Titan) }}</ref>。钛铁矿的最终英文名称为Ilmenite，由阿道夫·西奥多·库柏法（Adolph Theodor Kupffer）于1827年依据[[伊尔门山]]而命名<ref>{{cite journal|| author= A. T. Kupffer | title= Ilmenit, ein neues Fossil (sammt neuen Spielarten des Zirkon und Gadolinit) aus Sibirien | publisher= Karl Wilhelm Gottlob Kastner | journal= Archiv für die gesammte Naturlehre | location= Nürnberg | date= 1827 | pages= 1–13 | url= http://rruff.info/uploads/Archiv_fur_die_gesammte_Naturlehre_10_1827_1.pdf}}</ref>。


==分布==
==分布==
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中国原生钛铁矿共有45处，主要分布在四川攀西和河北承德；钛铁砂矿资源有85处，主要分布在海南、云南、广东、广西等地。
中国原生钛铁矿共有45处，主要分布在四川攀西和河北承德；钛铁砂矿资源有85处，主要分布在海南、云南、广东、广西等地。


==性质==
==化学性质==
纯钛铁矿化学成分为{{Chem|Fe||Ti||O|3}}。但钛铁矿通常含有可观量的镁和锰以及高达6[[wt%]]的赤铁矿（{{chem2|Fe2O3}}），在晶体结构中替代了{{Chem|Fe||Ti||O|3}}。因此完整的化学式可以表示为{{chem2|(Fe,Mg,Mn,Ti)O3}}.<ref name=KleinHurlbut1993/>钛铁矿与[[镁钛矿]] （{{Chem|Mg||Ti||O|3}}）和[[红钛锰矿]]（{{Chem|Mn||Ti||O|3}}）形成[[固溶体]]。它们是固溶体系列的镁和锰的末端成员。<ref name=HBM/>
[[Image:Ilmenite.GIF|thumb|left|钛铁矿的晶體結構]]
钛铁矿化学成分为FeTiO<sub>3</sub>，为三方晶系，晶体少见，常呈不规则粒状、鳞片状、板状或片状。<ref>{{cite web |title=钛铁矿（ilmenite） |url=http://www.uua.cn/show-46-641-1.html |website=化石网 |publisher=中国科学院南京地质古生物研究所 |accessdate=2019-03-02 |date=2014-01-26}}</ref>


虽然钛铁矿通常接近理想的{{Chem|Fe||Ti||O|3}}组成，Mn和Mg的摩尔比例很小，<ref name=HBM/>[[金伯利岩]]的钛铁矿通常含有大量的镁钛矿成分，<ref>{{cite journal |last1=Wyatt |first1=Bruce A. |last2=Baumgartner |first2=Mike |last3=Anckar |first3=Eva |last4=Grutter |first4=Herman |title=Compositional classification of "kimberlitic" and "non-kimberlitic" ilmenite |journal=Lithos |date=September 2004 |volume=77 |issue=1–4 |pages=819–840 |doi=10.1016/j.lithos.2004.04.025|bibcode=2004Litho..77..819W }}</ref>并且在一些高度分化的[[长英质]]岩中，钛铁矿中可能含有大量的红钛锰矿成分。<ref name=SasakiEtal2003>{{cite journal |last1=Sasaki |first1=Kazuhiro |last2=Nakashima |first2=Kazuo |last3=Kanisawa |first3=Satoshi |title=Pyrophanite and high Mn ilmenite discovered in the Cretaceous Tono pluton, NE Japan |journal=Neues Jahrbuch für Mineralogie - Monatshefte |date=15 July 2003 |volume=2003 |issue=7 |pages=302–320 |doi=10.1127/0028-3649/2003/2003-0302}}</ref>
钛铁矿在[[氢氟酸]]中溶解度较大，缓慢溶于热[[盐酸]]。<ref>{{cite web |title=钛铁矿 |url=https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_CN_CB9465426.htm |website=ChemicalBook |accessdate=2019-03-02}}</ref>

在高于{{convert|950|C}}的温度下，钛铁矿和[[赤铁矿]]之间存在完全固溶体。在较低温度下存在[[溶解度间隙]]，导致这两种矿物在岩石中共存但没有固溶体。<ref name=KleinHurlbut1993/>这种共存可能导致冷却的钛铁矿中出现外溶层，系统中的铁比晶格中均匀容纳的铁更多。<ref>{{cite journal |last1=Weibel |first1=Rikke |last2=Friis |first2=Henrik |title=Chapter 10 Alteration of Opaque Heavy Minerals as a Reflection of the Geochemical Conditions in Depositional and Diagenetic Environments |journal=Developments in Sedimentology |date=2007 |volume=58 |pages=277–303 |doi=10.1016/S0070-4571(07)58010-6|isbn=9780444517531 }}</ref>含有6%至13%{{chem2|Fe2O3}}的钛铁矿有时被称为“铁钛铁矿”。<ref name=BuddingtonLindsley1964>{{cite journal |last1=Buddington |first1=A. F. |last2=Lindsley |first2=D. H. |title=Iron-Titanium Oxide Minerals and Synthetic Equivalents |journal=Journal of Petrology |date=1 January 1964 |volume=5 |issue=2 |pages=310–357 |doi=10.1093/petrology/5.2.310}}</ref><ref name=MurphyFrick2006>{{cite book |last1=Murphy |first1=P. |last2=Frick |first2=L. |year=2006 |chapter=Titanium |title=Industrial minerals & rocks: commodities, markets, and uses |editor-last1=Kogel |editor-first1=J. |publisher=SME |pages=987–1003 |isbn=9780873352338 |url=https://www.google.com/books/edition/Industrial_Minerals_Rocks/zNicdkuulE4C?hl=en&gbpv=1&bsq=Titanium |access-date=21 February 2022}}</ref>

钛铁矿[[变质作用|变质]]或[[风化作用|风化]]会形成伪矿物[[白钛石]]，一种细粒黄色至灰色或褐色材料，<ref name=KleinHurlbut1993/><ref>{{cite journal |last1=Mücke |first1=A. |last2=Bhadra Chaudhuri |first2=J.N. |title=The continuous alteration of ilmenite through pseudorutile to leucoxene |journal=Ore Geology Reviews |date=February 1991 |volume=6 |issue=1 |pages=25–44 |doi=10.1016/0169-1368(91)90030-B}}</ref>富含70%或更多的{{Chem|Ti|O|2}}。<ref name=MurphyFrick2006/>白钛石是[[重砂矿床]]中钛的重要来源。<ref name="VanGosenEtal2014">{{cite journal |last1=Van Gosen |first1=Bradley S. |last2=Fey |first2=David L. |last3=Shah |first3=Anjana K. |last4=Verplanck |first4=Philip L. |last5=Hoefen |first5=Todd M. |title=Deposit model for heavy-mineral sands in coastal environments |journal=U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report |series=Scientific Investigations Report |date=2014 |volume=201--5070-L |doi=10.3133/sir20105070L}}</ref>

==加工和消费==
[[File:Tellnes.jpg|thumb|300px|Tellnes露天钛铁矿，[[索肯达尔]]，挪威]]
大多数钛铁矿用于生产[[二氧化钛]]。<ref>{{Cite web|url=http://www.mineralcommodities.com/products/industry-fundamentals/|title=Industry Fundamentals|website=Mineral Commodities Ltd|access-date=2016-08-08|archive-date=2016-10-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20161007145819/http://www.mineralcommodities.com/products/industry-fundamentals/|url-status=dead}}</ref>2011年，全球生产的二氧化钛中约有47%是由这种材料生产的。<ref>[http://www.ceresana.com/de/marktstudien/chemikalien/titandioxid/ Market Study Titanium Dioxide, published by Ceresana, February 2013]</ref>钛铁矿和二氧化钛用于生产[[钛]]金属。<ref>{{Cite journal|last=Kroll|first=W|title=The production of ductile titanium|journal= Transactions of the Electrochemical Society|volume=78|pages=35–47|doi=10.1149/1.3071290|year=1940}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Seki|first=Ichiro|title=Reduction of titanium dioxide to metallic titanium by nitridization and thermal decomposition|url=https://www.jstage.jst.go.jp/article/matertrans/58/3/58_MK201601/_pdf|journal=Materials Transactions|volume=58|issue= 3|pages=361–366|doi=10.2320/matertrans.MK201601|year=2017|doi-access=free}}</ref>
二氧化钛最常用作白色颜料，TiO<sub>2</sub>颜料的主要消费行业是油漆和表面涂料、塑料以及纸张和纸板。中国人均TiO<sub>2</sub>消费量约为每年1.1千克，而西欧和美国为2.7千克。<ref>{{Cite web|url=https://ihsmarkit.com/products/titanium-dioxide-chemical-economics-handbook.html|title=Titanium Dioxide Chemical Economics Handbook|archive-date=June 2018}}</ref>

钛铁矿可以通过硫酸盐工艺或氯化物工艺转化为颜料级[[二氧化钛]]。<ref name=Ullmann>{{Ullmann|author=Völz, Hans G. |display-authors=etal |title=Pigments, Inorganic|year=2006|doi=10.1002/14356007.a20_243.pub2}}</ref>钛铁矿也可以使用[[Becher法]]改进和提纯成[[金红石]]形式的二氧化钛。<ref>{{cite journal |last1=Welham |first1=N.J. |title=A parametric study of the mechanically activated carbothermic reduction of ilmenite |journal=Minerals Engineering |date=December 1996 |volume=9 |issue=12 |pages=1189–1200 |doi=10.1016/S0892-6875(96)00115-X}}</ref>

钛铁矿也可以通过冶炼工艺转化为液态[[铁]]和富钛矿渣。<ref>{{citation| url = https://www.saimm.co.za/Journal/v108n01p035.pdf | title = Ilmenite smelting: the basics| first = P.C. |last = Pistorius | journal = The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy | volume = 108 | date = Jan 2008 }}</ref>

钛铁矿被钢铁制造商用作熔剂来衬砌高炉炉膛耐火材料。<ref name="RTFT Products">{{cite web|title=Rio Tinto, Fer et Titane - Products|url=http://www.rtft.com/ENC/index_ourproducts.asp|publisher=Rio Tinto Group|access-date=19 Aug 2012}}</ref>

钛铁矿可用于通过[[铝热反应]]生产[[钛铁]]。<ref name="FerroAlloy">{{cite book |title=Handbook of Ferroalloys: Theory and Technology |publisher=Elsevier |editor-last1=Gasik |editor-first1=Michael |year=2013 |location=London |pages=429 |isbn=978-0-08-097753-9}}</ref>

==月球钛铁矿==
钛铁矿已在[[月球岩石]]中发现，<ref name="NYT-20151228">{{cite news |last=Bhanoo |first=Sindya N. |title=New Type of Rock Is Discovered on Moon |url=https://www.nytimes.com/2015/12/29/science/new-type-of-rock-is-discovered-on-moon.html |date=28 December 2015 |work=[[New York Times]] |access-date=29 December 2015 }}</ref>并且通常富含镁，类似于[[金伯利岩]]组合。2005年<ref>http://news.bbc.co.uk/1/hi/magazine/4177064.stm How to set up a moonbase. NASA</ref>[[NASA]]使用[[哈勃太空望远镜]]定位可能富含钛铁矿的位置。这种矿物可能对最终的[[月球基地]]至关重要，因为钛铁矿将为建造结构和必要的氧气提取提供铁和钛的来源。


==参考文献==
==参考文献==

2022年4月28日 (四) 10:53的版本

钛铁矿
来自俄罗斯乌拉尔地区南乌拉尔车里雅宾斯克州伊尔门山米亚斯的钛铁矿。4.5 x 4.3 x 1.5cm
基本資料
類別氧化物矿物
化学式FeTiO
3
IMA記號Ilm[1]
施特龙茨分类4.CB.05
戴納礦物分類04.03.05.01
晶体分类菱面体 (3)
H-M记号: (3)
晶体空间群R3 (no. 148)
晶胞a = 5.08854(7)
c = 14.0924(3) [Å]: Z = 6
性質
顏色铁黑色；灰色，反射光下带褐色
晶体惯态粒状到块状和赤铁矿或磁铁矿的层状出溶
晶系三方
雙晶{0001}简单，{1011}层状
解理无；{0001}和{1011}裂理
断口贝壳状到亚贝壳状
韌性/脆性脆
莫氏硬度5–6
光澤金属到半金属光泽
條痕黑色
透明性不透明
比重4.70–4.79
光學性質单轴 (–)
双折射强；O = 粉棕色，E = 深棕色（双反射）
其他特徵弱磁性
參考文獻[2][3][4]

钛铁矿（英語：Ilmenite）是一种钛铁氧化物矿物，理想分子式FeTiO
3。是一种弱磁性黑色或钢灰色矿物。钛铁矿是最重要的钛矿石[5]，也是二氧化钛的主要来源，[6]用于油漆、印刷油墨、[7]织物、塑料、纸张、防晒霜、食品和化妆品。 [8]

发现

1791年，威廉·格雷戈尔是在一条流经英格兰康沃尔郡的Menaccan村以南的山谷的溪流中发现了一种黑色沙质矿物，并首次确定钛是该矿物的成分之一，[9][10][11]并将其命名为manaccanite。[12]在俄罗斯米阿斯附近的伊尔门山发现了相同的矿物，并命名为Ilmenite。[13]

分布

钛铁矿常和磁铁矿共生，星散在基性火成岩中，也产于碱性岩中。美国地质调查局（USGS）2015年公布的数据表明，全球钛铁矿储量约为7.2亿吨，其中中国储量2亿吨，占全球储量28%，排名全球第一。其次是澳大利亚东西海岸（1.7亿吨）、印度半岛南部喀拉拉邦（8500万吨）、南非理查兹湾（6300万吨）、巴西东南海岸（4300万吨）、美国南部和东海岸（200万吨）、乌克兰（590万吨）、斯里兰卡等地。[14]

中国原生钛铁矿共有45处，主要分布在四川攀西和河北承德；钛铁砂矿资源有85处，主要分布在海南、云南、广东、广西等地。

化学性质

纯钛铁矿化学成分为FeTiO
3。但钛铁矿通常含有可观量的镁和锰以及高达6wt%的赤铁矿（Fe
2O
3），在晶体结构中替代了FeTiO
3。因此完整的化学式可以表示为(Fe,Mg,Mn,Ti)O
3.[15]钛铁矿与镁钛矿 （MgTiO
3）和红钛锰矿（MnTiO
3）形成固溶体。它们是固溶体系列的镁和锰的末端成员。[3]

虽然钛铁矿通常接近理想的FeTiO
3组成，Mn和Mg的摩尔比例很小，[3]金伯利岩的钛铁矿通常含有大量的镁钛矿成分，[16]并且在一些高度分化的长英质岩中，钛铁矿中可能含有大量的红钛锰矿成分。[17]

在高于950 °C（1,740 °F）的温度下，钛铁矿和赤铁矿之间存在完全固溶体。在较低温度下存在溶解度间隙，导致这两种矿物在岩石中共存但没有固溶体。[15]这种共存可能导致冷却的钛铁矿中出现外溶层，系统中的铁比晶格中均匀容纳的铁更多。[18]含有6%至13%Fe
2O
3的钛铁矿有时被称为“铁钛铁矿”。[19][20]

钛铁矿变质或风化会形成伪矿物白钛石，一种细粒黄色至灰色或褐色材料，[15][21]富含70%或更多的TiO
2。[20]白钛石是重砂矿床中钛的重要来源。[22]

加工和消费

Tellnes露天钛铁矿，索肯达尔，挪威

大多数钛铁矿用于生产二氧化钛。[23]2011年，全球生产的二氧化钛中约有47%是由这种材料生产的。[24]钛铁矿和二氧化钛用于生产钛金属。[25][26] 二氧化钛最常用作白色颜料，TiO2颜料的主要消费行业是油漆和表面涂料、塑料以及纸张和纸板。中国人均TiO2消费量约为每年1.1千克，而西欧和美国为2.7千克。[27]

钛铁矿可以通过硫酸盐工艺或氯化物工艺转化为颜料级二氧化钛。[28]钛铁矿也可以使用Becher法改进和提纯成金红石形式的二氧化钛。[29]

钛铁矿也可以通过冶炼工艺转化为液态铁和富钛矿渣。[30]

钛铁矿被钢铁制造商用作熔剂来衬砌高炉炉膛耐火材料。[31]

钛铁矿可用于通过铝热反应生产钛铁。[32]

月球钛铁矿

钛铁矿已在月球岩石中发现，[33]并且通常富含镁，类似于金伯利岩组合。2005年[34]NASA使用哈勃太空望远镜定位可能富含钛铁矿的位置。这种矿物可能对最终的月球基地至关重要，因为钛铁矿将为建造结构和必要的氧气提取提供铁和钛的来源。

参考文献

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  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (编). Ilmenite. Handbook of Mineralogy (PDF). Chantilly, VA, USA: Mineralogical Society of America. [12 February 2022]. 
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  5. ^ Heinz Sibum, Volker Günther, Oskar Roidl, Fathi Habashi, Hans Uwe Wolf, "Titanium, Titanium Alloys, and Titanium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a27_095
  6. ^ 地学前缘. 北京: 中国地质大学. 2000: 45. 
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  8. ^ Products. Mineral Commodities Ltd. [2016-08-08]. 
  9. ^ Gregor, William (1791) "Beobachtungen und Versuche über den Menakanit, einen in Cornwall gefundenen magnetischen Sand" (Observations and experiments regarding menaccanite [i.e., ilmenite], a magnetic sand found in Cornwall), Chemische Annalen …, 1, pp. 40–54, 103–119.
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  14. ^ 钛资源储量、钛资源分布情况和钛矿产量. 金属百科. [2019-03-02]. 
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 引证错误：没有为名为KleinHurlbut1993的参考文献提供内容
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氧化物矿物
简单
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矽酸盐矿物
其他
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