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攀枝花的宝藏

2021-03-03钟鸣

科学Fans 2021年2期
关键词:合金材料磁铁矿铁矿

钟鸣

展品档案

名称:钒钛磁铁矿

开采地点:中国四川攀枝花

简介:这是一种含钒、钛等金属元素的铁矿石,具有极高的经济价值

铁矿从古至今都是被人类重点利用的自然资源,在我们生产生活中的应用非常广泛。

品位①较高、品质较好的铁矿可以用来炼制钢铁,不好的铁矿或者尾矿则大规模地用在水泥制造工业上。

① 品位

就是指矿石中有用成分或有用矿物的含量,如铁矿石中的含铁量。含量越高,品位越好。

磁铁矿

第一,磁铁矿的化学组分可以看作一个氧化铁分子(Fe2O3)与一个氧化亚铁分子(FeO)的结合。由于二价铁的存在,在炼铁环节的还原过程中它比含铁量相近的赤铁矿耗能要更低。

第二,与其他类型铁矿相比,磁铁矿中磷、硫一类对钢铁性能有害的杂质元素含量较低,其钢铁制品的成本更低、品质更好。

第三,磁铁矿往往富含钒、钛、镍等稀有金属元素,这些元素本身可以提高钢铁的品质,也可以单独作为工业开发对象提取提存,尤其是钒和钛两种元素,是不可或缺的航天金属。

钒钛磁铁矿

钒钛磁铁矿含有较高含量的二氧化钛(TiO2)和五氧化二钒(V2O5),这两种金属化合物都是非常稀有和珍贵的物质,可以用在各种合金材料、化学制剂、航空航天材料等领域。钒钛磁铁矿既可以炼制优质的钢铁,也可以提取钒和钛两种珍贵元素,其工业价值巨大。针对钒钛磁铁矿的多矿种开发利用,我国领先于世界其他国家。现今,俄罗斯、南非、美国、加拿大、印度等国已探明钒钛磁铁矿储量400 亿吨,但综合利用性远弱于我国。我国对钒钛磁铁矿的开发利用主要是高炉法——先将矿石用高炉冶炼,炼铁之后的矿渣经过处理后用于提炼钒钛或者制取二氧化钛等化工原料。但这一方法并不完美,仍然有待新的技术和工艺的开发。

钒被称为合金的“维生素”,加入了钒的合金材料耐磨性和耐腐蚀、耐风化的能力得到极大提高,可以延长材料的使用寿命。这些合金被广泛应用于输油输气管道、建筑、桥梁、钢轨等生产建设中。(摄影:刘艳巍)

二氧化鈦是一种重要的涂料原料。除了日常使用的钛白之外,它还被用在航天火箭的金属陶瓷涂层当中,能在高温下很好地保护航天器本体。钛本身又被称为“航天金属”。它能提高合金的比强度(强度/ 密度),在保证结构强度的前提下减少总质量,有助于增加航空航天飞行器的运载量。(摄影:刘艳巍)

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攀枝花钒钛磁铁矿是我国最大也最有名的钒钛磁铁矿,在全球也名列前茅。重庆自然博物馆一位德高望重的老前辈和它有着密不可分的关系,就是常隆庆先生。(常先生的故事详见本期《那些与博物馆有关的人和事》一文。)

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