话说找钛矿
刘继顺
2007-02-20
一、钛矿地质概述
钛是地壳中分布最广且丰度高(6320ppm）的元素之一，占地壳重量的0.61％，位居第9位。钛资源则仅次于铁、铝、镁而位居第4位，是制取钛渣、人造金红石、钛白、海绵钛、钛金属及钛材、焊条涂料的重要原料。
（一）主要钛矿物
作为典型的亲石元素，在自然界，钛常以氧化物出现。地壳中含TiO2在1％以上的矿物有80余种，具有工业价值的有15种，我国主要利用的有钛铁矿（白钛石）、金红石（锐钛矿、板钛矿）和钛磁铁矿等。
1、金红石Rutile，矿物式TiO2,Ti60%，有时含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等；晶体为复四方双锥晶类，常具完好的四方柱状或针状晶形。常见单形为四方柱和四方双锥，有时出现复四方柱和复四方双锥。颜色呈红棕色、红色、黄色或黑色，条痕呈浅棕色至浅黄色。硬度为6，比重为4.2-4.3。中等平行解理，断口不平坦。透明到不透明，半金光泽至金属光泽。以其四方柱形、双晶、颜色为鉴定特征；可以和锡石区别；不溶于酸类,加入碳酸钠予以烧熔，则可溶解于硅酸，若再加入过氧化氢，可使溶液变为黄色。形成于高温条件下，主要产于变质岩系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中。此外，在火成岩中作为副矿物出现，也常呈粒状见于片麻岩中；金红石由于其化学稳定性大，在岩石风化后常转入砂矿。
2、板钛矿二氧化钛的同质异像矿物。化学成分为TiO2。含钛59.95％。斜方晶系。与金红石和锐铁矿成同质三象。晶体呈板状、叶片状。淡黄、褐到黑色。条痕浅黄色、浅灰至褐色。透明或半透明。金刚光泽或半金属光泽。莫氏硬度5.6～6。密度3.9～4.1克／厘米3。产于区域变质岩系的石英脉中，或作为火成岩的副矿物，有时产于接触变质岩石中，也是沉积岩的一种造岩矿物。主要产于变质岩中的阿尔卑斯型矿脉，也见于热液蚀变、接触变质作用及砂矿中。
3、锐钛矿 二氧化钛(TiO2)的同质异像矿物。它产于火成岩及变质岩内的矿脉中，一般还出现于砂矿床中，呈坚硬、闪亮的正方晶系晶体，并具有不同的颜色。许多锐钛矿是由榍石风化形成的，而且它本身可蚀变为金红石；TiO2类质同像替代有Fe、Sn、Nb、Ta等。此外，尚发现含Y族为主的稀土元素及U、Th。晶形一般呈锥状、板状、柱状。主要单形：平行双面c，四方柱m、a，四方双锥p、n、q、v、e等。类质同像替代有Fe、Sn、Nb、Ta等。此外，尚发现含Y族为主的稀土元素及U、Th。
4、钛铁矿Ilmenite，矿物式为FeTiO3，TiO2
52.64。Fe2+与Mg2+、Mn2+间可为完全类质同像代替，形成FeTiO3-MgTiO3或FeTiO3-MnTiO3系列。以FeO为主时称钛铁矿，MgO为主时称镁钛矿，MnO为主时称红钛锰矿。常有Nb、Ta等类质同像替代。晶体为三方晶系，菱面体晶类，常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状，多呈自行至它形晶粒散布于其它矿物颗粒间，或呈定向片晶存在于钛磁铁矿、钛赤铁矿、钛普通辉石，钛角闪石等矿物中，为固溶体出溶的产物。与榍石、磁铁矿、刚玉连生的现象较为常见；颜色呈铁黑色或钢灰色；条痕钢灰色或黑色，含赤铁矿包裹体时呈褐或褐红色。金属至半金属光泽。不透明。无解理，有时出现裂理。硬度5--5.5。性脆。相对密度4.0--5.0。具弱磁性。据晶形、条痕、弱磁性可与赤铁矿或磁铁矿区别。产于超基性岩、基性岩中的钛铁矿，MgO含量较高，基本不含Nb、Ta；碱性岩中的钛铁矿，MnO含量较高，并含Nb、Ta；产于酸性岩中的钛铁矿，FeO、MnO含量均高，Nb、Ta含量亦相对较高。主要为岩浆型和伟晶型。岩浆型钛铁矿，常作为副矿物，或在基性、超基性岩中分散于磁铁矿中成条片状，与顽火辉石、斜长石等共生。伟晶型钛铁矿，产于花岗伟晶岩中，与微斜长石、白云母、石英、磁铁矿等共生。钛铁矿往往在碱性岩中富集。由于其化学性质稳定，故可形成冲积砂矿，与磁铁矿、金红石、锆石、独居石等共生。
5、白钛石 钛铁矿的蚀变产物，又称蚀变钛铁矿(weathered
ilmenite)。化学式TiO2·nH2O，TiO2。最高含量约94%(经验值)，密度3.5～4.5g/cm3。莫式硬度4～5.5级。颜色为黄灰色到褐色，白钛石实际上不是一种独立的矿物，而是隐晶质锐钛矿物、金红石、板钛矿、赤铁矿(偶尔还有榍石)的混合物，可与钛铁矿、金红石混合成TiO2含量60%～70%的混合矿，用于生产氯化法二氧化钛颜料等。
6、钙钛矿Perovskite，矿物式为CaTiO3，CaO
41.24%，TiO2 58.76%，类质同象混入物有Na、Ce、Fe、
Nb。立方体晶形。在立方体晶布常具平行晶棱的条纹，系高温变体转变不低温变体时产生聚片双晶的结果。硬度5.5-6，比重3.97-4.04，解理不完全，参数状断口。颜色为褐至灰黑色，条痕呈白至灰黄色，显金刚光泽。常成副矿物见于碱性岩中；有时在蚀变的辉石岩中可以富集，主要与钛磁铁矿共生。
7、榍石（Sphene），岛状结构硅酸盐矿物，成分为CaTiSIO4O，常含钇和铈。单斜晶系，晶形多以单晶体出现，呈扁平的楔形（信封状），横断面为菱形，底面特别发育时，呈板状。蜜黄、褐、绿、黑、玫瑰等颜色。其成分中经常有类质同象混入物而形成变种,如(Y,Ge)2O3含量达12％的称钇榍石,MnO含量达3％的称红榍石。金刚光泽。柱面解理清楚。莫氏硬度5。比重3.45～3.55。常作为副矿物产于岩浆岩中，在碱性伟晶岩中常见粗大的晶体。常形成砂矿。富集时可作为炼钛的矿物原料。
（二）钛矿床及产品工业指标
钛矿床工业指标
含金红石的榴辉岩和石英脉原生矿床：TiO2
3-4%
原生钛磁铁矿床
TiO2 ＞8—10%
金红石原生矿
TiO2
3—4%
金红石砂矿(矿物)：边界品位
1kg／m3 最低工业品位 2kg／m3 可采厚
0.5m 夹石剔除(剥采比≤4)
钛铁矿砂矿(矿物)
边界品位10kg／m3 最低工业品位15kg／m3
可采厚≥0.5～1m
夹石剔除≥0.5～1m
钛铁矿和金红石技术经济指标及主要用途
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标准
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部颁标准钛铁矿精矿工业技术经济指标
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金红石指标
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工业用途
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供生产钛合金、钛白粉用
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供生产人造金红石、高钛渣用
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供生产焊条涂料
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化学成分（%）
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一级品
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二级品
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三级品
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一级品
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二级品
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一类
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二类
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一类
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二类
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TiO2
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≥ 52
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≥ 50
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≥ 50
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≥ 48
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≥ 52
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≥ 50
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≥ 50
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95 ～97
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P
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≤0.02
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≤0.02
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≤0.025
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≤0.03
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≤0.03
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≤0.04
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≤0.05
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CaO,MgO
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不限
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不限
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不限
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＜ 0.5
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＜ 0.6
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＜ 0.1
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FeO,Fe2O3
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不限
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不限
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不限
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不限
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不限
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不限
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（三）储量分布
中国目前已探明的钛矿资源储量9.65亿吨，占世界钛资源总储量的38.85%，其中经济储备为6.3亿吨，占世界总储量的45.5%。钛矿主要为钒钛磁铁矿中的钛矿、金红石矿和钛铁矿砂矿等。钒钛磁铁矿中的钛主要产于四川攀枝花地区。金红石矿主要产于湖北、河南、山西等省。钛铁矿砂矿主要产于海南、云南、广东、广西等省(区)。钛铁矿的TiO2保有储量为3.57亿吨，居世界首位。钛矿矿床类型主要为岩浆型钒钛磁铁矿，其次为砂矿。从成矿时代来看，原生钛矿主要形成于古生代，砂钛矿则于新生代形成。
二、找钛矿标志
1、沿古老地块、地块边缘、深大断裂分布的超基性-基性杂岩体，是寻找钒钛磁铁矿床的好去处。如扬子地台西缘的盐源-丽江台缘拗陷、康滇地轴、华北地台北缘深大断裂、勉略宁地区、中天山、左权桐峪、代县黑山沟、黎城西头、怀柔新地、昌平上庄、舞阳赵案庄、兴宁霞岚、哈密尾亚和黑龙江呼玛等。其富集成矿规律是：在晚期岩浆阶段，钛成独立矿物或成类质同象参与铁的氧化物，可以形成具工业价值的分异型和贯入型的钛铁矿床、钛磁铁矿床。
2、滨临基性-超基性岩区及老变质岩区的滨海沉积、残坡积和河流冲积物，是寻找钛铁矿、金红石等砂矿的好去处。主要分布在海南岛（省）东部沿海，即万宁保定、南桥、东澳-龙保、横山、坑垄、琼海沙老、南港、博敖、潭门、文峰岭、文昌辅前、三更寺、陵水乌石-港坡、万洲坡、新村港、南湾岭、三亚马岭、儋州龙山、徐闻柳尾、陆丰甲子、阳江南山海、吴川吴阳、厦门黄厝、诏安宫口、合浦石康、保山板桥、藤县东胜、三吉壤、翰池、苍梧、定南车步、赤水、安康大同、岳阳新墙河、华容三郎堰、湘阴望湘、勐海勐河、勐往、安康付家河、月河恒口、岑溪义昌河、陵水陵水河、珲春珲春河等地。
3、超基性至中基性区域变质岩区，是寻找金红石矿床的好去处。如枣阳大阜山、代县碾子沟、瑞安仙岩、大河熊山沟、西峡县八庙子沟、新县红显边、杨冲、莱西刘家庄等地。
4、人工重砂异常。由于钛矿物比重较大，抗风化能力强，在风化剥蚀条件下，易于堆积于水系下游、沉积物或土壤底层，并富集成矿。有时在沉积的铝土矿及红土内也有钛的聚集。
5、磁异常。常用于寻找原生钛矿，因为原生钛矿中的钛铁矿、钛磁铁矿具有弱磁性，而且岩浆型和变质型钛矿中往往与磁铁矿共生或伴生，会显示出较强的磁性。
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