钛铁矿(Ilmenite)
FeTiO3
[概述]钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物,是提炼钛的主要矿石。钛铁矿很重,灰到黑色,具有一点金属光泽。晶体一般为板状,晶体集合在一起为块状或粒状。
成分为FeTiO3。含TiO2 52.66%,是提取钛和二氧化钛的主要矿物。三方晶系,晶体常成板状,集合体呈块状或粒状。钢灰或铁黑色,金属光泽,莫氏硬度5~6,比重4.7~4.78,具弱磁性。作为副矿物见于火成岩和变质岩中,也可形成砂矿。著名矿山有加拿大魁北克的埃拉德湖,挪威的克拉格罗等。滨海砂矿著名产地有印度特兰万科尔,美国佛罗里达,澳大利亚东海岸等。中国四川攀枝花铁矿中,钛铁矿分布于磁铁矿[1]颗粒之间或裂理中,并形成大型矿床。 钛铁矿的化学成分与形成条件有关。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。
[晶体化学]理论组成(wB%):FeO 47.36,TiO 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。
在>960℃的高温条件下,FeTiO3-Fe2O3可形成完全固溶体。随温度下降,在约600℃,FeTiO3-Fe2O3固溶体出溶,在钛铁矿中析出赤铁矿的片晶,并∥(0001)定向排列。
钛铁矿的化学成分与形成条件有关。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。
[结构与形态]
钛铁矿三方晶系,arh=0.553nm,α=5449';Z=2。或ah=0.509 nm,ch=1.407nm;Z=6。可视为刚玉型结构的衍生结构。不同点在于刚玉中Al3 的位置被Fe2 、Ti4 替换并相间排列而成,导致c滑移面消失,使空间群由R3c变为R3。
高温下钛铁矿中的Fe、Ti呈无序分布而具赤铁矿结构(即刚玉型结构),故形成FeTiO3-Fe2O3固溶体,其组成可表示为Fe3 2-xFex2 Tix4 O3(x代表钛铁矿的摩尔分数)。空间群从R3c转变为R3的温度为1100℃(x=0.65)至600℃(x=0.45)。当0.6>x≥0.5时,不能获得完全有序的空间群为R3的结构;在x=0.5时,R3cR3的转变成亚稳定态,固溶体开始部分出溶。
菱面体晶类,C3i-(-3)(L3C)。常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。主要单形:平行双面c、菱面体r 、s 、n ,六方柱a 。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。
[物理性质]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。有时出现或 裂开。硬度5~ 5.5。性脆。相对密度4.0~5.0。具弱磁性。
偏光镜下:深红色,不透明或微透明。一轴晶(-)。具非常高的折射率(N=2.7)和重折率。
[产状与组合]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。
[鉴定特征]据晶形、条痕、弱磁性可与赤铁矿或磁铁矿区别。
[工业应用]最重要的钛矿石矿物。
该公司现有年产10000吨左右的钛铁。