Войти  |  Регистрация
Авторизация

Общие сведения о титане



Титан [от греч. Titanes — титаны, в греческой мифологии — дети Урана (Неба) и Геи (Земли)]. Oткрыт У. Грегором в 1790 г. в виде диоксида. Металл серебристого цвета, по внешнему виду напоминает сталь. Элемент IV группы Периодической системы, символ Ti, порядковый номер 22, атомная масса 47,88, плотность 4,6 г/см3. Существует в двух полиморфных модификациях: α-T; — при температурах ниже 882 °С, β-Ti — выше 882 °С. При превращении α—β объем увеличивается на 5.5 %. выделяется тепла 3,47 кДж/моль Температура плавления титана 1668±5 °С, кипения 3572 0C. Теплота плавления 18,8 кДж/моль. удельная теплоемкость при 16°С 0,515 кДж/ (кг*°С).
Прочность на разрыв чистого (иодидного) титана около 200 МПа, титана технической чистоты не менее 450 МПа. Прочность конструкционных сплавов титана 1000—1400 МПа и выше. Чистый титан можно подвергать всем видам холодной и горячей обработки, вплоть до получения фольги толщиной до 0,01 мм.
Химические элементы по возможности взаимодействия с титаном делят на четыре группы:
1) элементы, не взаимодействующие с титаном — Li, Wa, К, Rb, Cs, Fr, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra и инертные газы;
2) элементы, образующие с титаном ионные соединения — F, Cl, Br, I, At. S, Se, Te, Рo;
3) элементы, образующие с титаном соединения и ограниченные твердые растворы — H, Cu Ag, Zn, Au, Cd, Hg, В, Al, Ga, In, Ti, Be, Th, С, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, О, ГМ, Р, Mn, Tc, Re, Fe, Co. Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Y, La, Ac;
4) элементы, образующие с β-Ti непрерывные твердые растворы — Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, U, Sc, W
Взаимодействие титана с большинством элементов, с одной стороны, создает значительные трудности при получении чистого титана, но, с другой стороны, дает возможность получать большое число разнообразных по свойствам сплавов.
Титан имеет 5 стабильных изотопов с массовыми числами 46, 47, 48, 49, 50. Он парамагнитен, обладает малой теплопроводностью, удельное электрическое сопротивление титана при нормальной температуре выше, чем железа и меди примерно в 4 и 25 раз соответственно Температурный коэффициент линейного расширения титана заметно ниже, чем у алюминия и коррозионностойкой (нержавеющей) стали.
Титан — легкий, прочный, пластичный, тугоплавкий, устойчивый в агрессивных средах металл.
Долгое время титан считали непригодным для использования в качестве конструкционного материала, потому что получаемый металл был хрупким из-за большой концентрации примесей кислорода, азота, железа и др. Только в начале XX в. удалось получить пластичный металл. Затем были изучены возможности получения различных сплавов на основе титана. Установлено, что они при той же пластичности имеют лучшие механические свойства (большую прочность и др.). На рис. 1 показана прочность различных титановых сплавов. Там же для сравнения приведена прочность некоторых сталей и бронзы. И при обычной, и при повышенной температуре сплавы титана имеют явные преимущества: в них сочетаются несколько ценных свойств — коррозионная стойкость, легкость и др. Поэтому сплавы титана применяют в космической технике, самолетостроении, судостроении, химическом оборудовании. О распространенности титана и других элементов в земной коре дает представление рис. 2.
Общие сведения о титане

Производство металлического титана неуклонно возрастает наряду с производством других легких металлов — алюминия, и магния (рис. 3). Об уровне мирового производства титана можно судить по данным, приваленным в табл. 1.
Из соединений титана наибольшее применение имеет диоксид титана. Его производство в мире превышает 1 млн. т.
Титан входит в состав около восьмидесяти минералов. Количество минералов и месторождений с титаном с каждым годом, по мере разведывания земных недр, увеличивается.
Месторождение титановых руд делят на россыпные и коренные. Почти все используемые для производства титана руды добывают из россыпных месторождений. Промышленное значение имеют главным образом оксидные руды.
Важнейшими и наиболее распространенными минералами являются ильменит, титаномагнетит и рутил. Руды этих минералов используют для производства диоксида и металлического титана. Месторождения ильменита встречаются во многих странах. Производство ильменитовых концентратов, которые обычно содержат 50—60 % диоксида титана и применяются в основном для получения пигментов титана, достигает 5,6 млн. т. в год. Самый крупный производитель ильменитовых концентратов в капиталистических странах — Австралия.
Общие сведения о титане

Рутил представляет собой более высококачественное сырье для получения титана, однако его месторождения обнаружены в немногих странах. Крупнейшими поставщиками рутиловых концентратов являются Австралия, США и ЮАР. На долю Австралии приходится 90 % производства рутила в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах.
Цены в США (в 1985 г.) на импортные ильменитовые концентраты (60 % TiO2) — 70, на природные рутиловые 196 % TiО2) — 475, на импортный титановый шлак (72—80 % TiO2) — 196—212 допл. за 1 т.
Потребление титансодержащих концентратов в США в 1985 г. было следующим, тыс. т.: ильменитовых — 925, рутиловых — 200, титанового шлака — 220. Их используют в производстве пигмента, металлического титана и его сплавов, стали и специальных сплавов, покрытий сварочных электродов Пигмент применяют для изготовлении балил, а также в бумажной, резиновой, текстильной и других отраслях промышленности.
В России для производства титана используют ильменит и титаномагнетит, запасы которых исчисляются десятками миллионов тонн.
В большинстве стран, в том числе и в России, основным способом производства титана является магниетермический — восстановление тетрахлорида титана магнием.
Общие сведения о титане

Возможные области применения металлического титана установлены только в 1943 г. Важнейшим потребителем должна была стать реактивная авиация. К этому времени немецкий исследователь Вильгельм Кролль запатентовал магниетермический способ и продемонстрировал его преимущества при получении пластичного и ковкого металла в процессе полупромышленных экспериментов в США. В 1948 г. американский химический концерн "Дюпон де Немур" приступил к промышленному производству титана. Японские и английские фирмы присоединились к американским производителям титана в 1952—1963 гг. К концу 1957 г. в Японии выпуск губки превышал 3000 т. Небольшое количество губчатого титана производит в настоящее время ФРГ, Франция, Норвегия, Канада, Италия, Китай. Крупную титановую промышленность имеют США, Англия, Япония и др.
По существу технология и аппаратура по производству титана в России были созданы на основе исследований и проектных изысканий, проведенных Гиредметом, ВАМИ, Институтом металлургии им. А.А. Байкова АН России. Первое производство титана в небольших масштабах было организовано в 1954 г. на Подольском химико-метеллургическом заводе (ПХМЗ). В создании и развитии промышленности большую роль сыграли академики И.П. Бардин и Н.С. Сажин, тихие ученые, инженеры и организаторы производства, как Г.С Павленко, В.А Ильичев, Б.Р. Осипов, Х.Л. Стрелец, С.П. Соляков, П.И. Мирошников, Г.В. Форсблом, В.В. Сергеев, Я.М. Липкес, Е.Д. Красиков, А.И. Войницкий, В.А. Резниченко, М,А. Эйдезон и многие другие. Исследования, проведенные на ПХМЗ, явились основой для создания отечественной титановой промышленности. В результате были построены мощные промышленные предприятия в Запорожье, Березниках, Усть-Каменогорске.
Институт титана в Запорожье — единственное в мире учреждение, целиком занимающееся проблемами металлургии, химии титана, применения его в народном хозяйстве, проектировании титано-магниевого производства. В результате в России имеется хорошо налаженное производство, оснащенное высокопроизводитальными аппаратами; губчатый титан, выпускаемый отечественными заводами — лучший в мире.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent