结构

英文名

ilmenite

钛铁矿

钛铁矿是主要含钛矿物之一。三方晶系，晶体少见，常呈不规则粒状、鳞片状、板状或片状。颜色铁黑或呈钢灰色,条痕钢灰或黑色，当含有赤铁矿包体时，呈褐或褐红色。金属至半金属光泽，贝壳状或亚贝壳状断口。性脆。硬度5～6，密度4.4～5g/cm1

钛铁矿的理论组成：FeO 47.36%，TiO252.64% 。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，并按（0001）定向排列。

形态

三方晶系，arh=0.553nm，α=54°49'；Z=2。或ah=0.509nm，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Al2

类型

钛铁矿

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。据晶形、条痕、弱磁性可与赤铁矿或磁铁矿区别。钛铁矿是最重要的钛矿石矿物。

性质

物理特性

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。

化学特性

钛铁矿

实验使用的钛铁矿为天然矿石，还原剂为木炭粉。矿石中的主要物相为CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO2、V2O5、Cr2O3等。矿石的成分为47.86%TiO2，35.12%Fe，0.22%CaO，2.01%MgO，1.86%SiO2。矿石的粒度小于0.087mm，木炭粉的粒度小于0.076mm。矿石和木炭粉在105℃干燥24h，然后按一定比例混合并压制成块。混合料中含碳量为20%。在微波碳热还原过程中，物料的温度是逐步升高的。用微波将物料从室温加热至1123—1263K需要3—8min，实验发现：钛铁矿的还原反应从一施加微波就开始进行，表明钛铁矿的微波碳热还原反应即使在极低的温度条件下就已开始进行。钛铁矿的这种特性，主要是一部分微波能会发生局域耦合共振，产生热点。这些热点的温度比其他区域的温度高得多，因而他们会产生化学反应，热点的中心就是反应的中心。此外，原子或分子在反应中心还会发生激烈的振动，能更好地满足化学反应的条件，这也会降低引发化学反应的温度。正是由于有这些热点的存在和分子或原子的激烈振动，钛铁矿的微波碳热还原反应才可能在较低的温度下进行，从而极大地降低钛铁矿碳热还原过程的能耗。

钛铁矿的微波还原速率与样品的含碳量关系十分密切。当样品的初始含碳量小于20%时，还原速率随着含碳量的增加而明显加快；当含碳量大于20%时，进一步增加含碳量对还原速率没有明显的影响。