Wytapianie tytanu

Surowcem do produkcji tytanu metalicznego jest głównie rutyl, który zawiera ponad 96% TiO2. Brak rutylu w krajach takich jak Związek Radziecki powoduje stosowanie ilmenitu wytwarzanego z „żużla wysokotytanowego”, który zawiera około 90% TiO2. W ostatnich latach, ze względu na cenę rutylu naturalnego i kurczące się jego zasoby, w krajach coraz częściej stosuje się ilmenit wytwarzany z materiałów bogatych w tytan, czyli żużla o wysokiej zawartości tytanu i rutylu sztucznego.

Tytan odkryto w 1791 r., ale po raz pierwszy czysty tytan został wytworzony w 1910 r., czyli w połowie ponad stu lat. Powód jest taki: tytan jest bardzo aktywny w wysokich temperaturach, łatwo łączy się z tlenem, azotem, węglem i innymi pierwiastkami, a wydobycie czystego tytanu wymaga bardzo trudnych warunków.

W przemyśle powszechnie stosowany rozkład kwasu siarkowego ilmenitowego dwutlenku tytanu, dwutlenku tytanu z tytanu metalicznego tytanu. Do obróbki zmielonego ilmenitu (koncentratu) stężonym kwasem siarkowym zachodzi następująca reakcja chemiczna:

FeTiO3 + 3H2SO4 == Ti(SO4)2 + FeSO4 + 3H2O

FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O

FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O

Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O

W celu usunięcia zanieczyszczeń Fe2(SO4)3 dodaje się opiłki żelaza i Fe3+ redukuje się do Fe2+, po czym roztwór schładza się do temperatury poniżej 273 K, pozostawiając FeSO4-7H2O (zielony ałun) do krystalizacji jako produkt uboczny.

Hydroliza Ti(SO4)2 i TiOSO4 wytrąciła biały osad metatytanianu, reakcja była następująca:

Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4

TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

Dwutlenek tytanu wytwarza się przez kucie kwasu metatytanowego:

H2TiO3 ==TiO2+H2O

Przemysłowa produkcja tytanu metalicznego metodą redukcji termicznej metalu w celu redukcji czterochlorku tytanu. TiO2 (lub naturalny rutyl) i mieszanina sproszkowanego węgla drzewnego podgrzana do 1000 ~ 1100 K, chlorowanie i powoduje wytwarzanie TiCl4, kondensację pary.

TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO-

Redukcja TiCl4 stopionym magnezem w argonie w temperaturze 1070 K daje porowatą gąbkę tytanową:

TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti

Ta gąbka tytanowa jest kruszona, topiona w próżniowym piecu łukowym i ostatecznie przetwarzana na różne materiały tytanowe.

Możliwa jest także reakcja: Ti+2I2=TiI4

Otrzymany TiI4 rozkłada się w wysokiej temperaturze (około 1250 stopni):

TiI4=Ti+2I2

W rezultacie powstają pręty z czystego tytanu.

Właściwości i zastosowanie tytanu i stopów tytanu

Czysty tytan to srebrzystobiały metal, który ma wiele doskonałych właściwości. Gęstość tytanu wynosi 4,54 g/cm3, jest o 43% lżejsza od stali i nieco cięższa od prestiżowego magnezu z metalu lekkiego. Wytrzymałość mechaniczna jest podobna do stali, dwukrotnie większa niż aluminium, pięć razy większa niż magnez. Tytan jest odporny na wysokie temperatury, temperatura topnienia 1942K, prawie 1000K wyższa niż złoto, prawie 500K wyższa niż stal.

Tytan należy do bardziej aktywnych chemicznie metali. Po podgrzaniu za pomocą O2, N2, H2, S i halogenów oraz innej roli niemetalicznej. Jednak w temperaturze pokojowej na powierzchni tytanu łatwo wytworzyć bardzo cienką warstwę gęstej warstwy ochronnej tlenku, która jest odporna na działanie silnych kwasów, a nawet wody królewskiej, wykazując silną odporność na korozję. Dlatego ogólny metal w roztworze kwasu, zasady i soli staje się pełen dziur, a tytan jest bezpieczny i zdrowy.

Ciekły tytan może rozpuścić prawie wszystkie metale, dzięki czemu może tworzyć stopy z różnymi metalami. Tytan dodaje się do stali w celu wytworzenia stali tytanowej, która jest wytrzymała i elastyczna. Tytan i metal Al, Sb, Be, Cr, Fe itp. w celu wytworzenia związków wypełniających szczeliny lub związków międzymetalicznych.

Stop tytanu wykonany z samolotów niż inne metale wykonane z tej samej masy samolotu dla ponad 100 pasażerów. Wykonany z łodzi podwodnych, odporny na korozję w wodzie morskiej, ale także na głębokie ciśnienie, głębokość nurkowania w porównaniu z łodziami podwodnymi ze stali nierdzewnej wzrosła o 80%. Jednocześnie tytan jest niemagnetyczny, nie zostanie znaleziony przez miny, ma bardzo dobrą rolę przeciwstrażniczą.

Tytan ma „probiotyczną” „płeć”. W organizmie człowieka jest odporny na korozję wydzielania i jest nietoksyczny oraz można go dostosować do dowolnej metody sterylizacji. Dlatego znajduje szerokie zastosowanie w produkcji sprzętu medycznego, produkcji sztucznych stawów biodrowych, kolanowych, barkowych, stawów, stawów przymusowych, czaszkowych, aktywnych zastawek serca, klipsów mocujących kości. Kiedy nowy pierścień włókien mięśniowych owinął się w te „tytanowe kości”, te tytanowe kości zaczęły utrzymywać normalne czynności ludzkiego ciała.

Tytan jest szeroko rozpowszechniony w organizmie człowieka, a jego normalna zawartość w organizmie człowieka nie przekracza 15 mg na 70 kg masy ciała, a jego rola jest nadal niejasna. Tytan może jednak stymulować fagocyty, dzięki czemu potwierdzono rolę odporności.

Związki i zastosowania tytanu

Do ważnych związków tytanu należą: dwutlenek tytanu (TiO2), tetrachlorek tytanu (TiCl4) i metatytanian baru (BaTiO3).

Czysty dwutlenek tytanu jest białym proszkiem, jest doskonałym białym pigmentem, nazwa handlowa „dwutlenek tytanu”. Ma zarówno właściwości kryjące bieli ołowiowej (PbCO3), jak i trwałe właściwości bieli cynkowej (ZnO). Dlatego ludzie często dodają dwutlenek tytanu do farby wykonanej z wysokiej jakości białej farby; w przemyśle papierniczym jako wypełniacz dodawany do łopatki papierniczej; przemyśle tekstylnym jako środek matujący do włókien sztucznych.

W przemyśle tekstylnym jako środek matujący do włókien sztucznych; w przemyśle szklarskim, ceramicznym, emalierskim jako dodatek poprawiający jego właściwości użytkowe; stosowany jako katalizator w wielu reakcjach chemicznych. W przemyśle chemicznym, który obecnie coraz bardziej się rozwija, dwutlenek tytanu i związki tytanu jako doskonałe produkty chemiczne mają wysoką wartość dodaną, perspektywy są bardzo atrakcyjne.

Czterochlorek tytanu jest bezbarwną cieczą; temperatura topnienia 250K, temperatura wrzenia 409K, z układem pobudzającego zapachu. Łatwo ulega hydrolizie w wodzie lub wilgotnym powietrzu i wydziela dużo białego dymu.

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

Dlatego TiCl4 jest używany w wojsku jako sztuczny środek dymny, tak jakby był używany w działaniach wojennych na morzu. W rolnictwie ludzie używają TiCl4 do tworzenia gęstej mgły, aby zmniejszyć utratę ciepła z gleby w nocy oraz chronić warzywa i uprawy przed szkodliwym działaniem zimna i mrozu.

Metatytanian baru otrzymuje się przez stopienie razem TiO2 i BaCO3:

TiO2+BaCO3 == BaTiO3 dziesięć CO2-

Sztucznie wyprodukowany BaTiO3 ma wysoką stałą dielektryczną, wykonane z kondensatorów mają większą pojemność, co ważniejsze, BaTiO3 ma znaczące „właściwości piezoelektryczne”, ciśnienie kryształu będzie wytwarzać prąd, moc i zmieni kształt. Ludzie wkładają go do fali ultradźwiękowej, jest pod ciśnieniem w celu wytworzenia prądu, mierząc siłę prądu, można zmierzyć siłę ultradźwiękową. Prawie wszystkie instrumenty ultradźwiękowe muszą z niego korzystać. Wraz z rozwojem i wykorzystaniem tytanianu jest on coraz szerzej stosowany w produkcji elementów nieliniowych, wzmacniaczy dielektrycznych, elementów pamięci komputerów elektronicznych, mikrokondensatorów, materiałów galwanicznych, materiałów lotniczych, silnych materiałów magnetycznych, materiałów półprzewodnikowych, przyrządów optycznych , odczynniki i tak dalej.

Doskonałe właściwości tytanu, stopów tytanu i związków tytanu spowodowały pilną potrzebę ich stosowania. Jednak wysoki koszt produkcji ogranicza ich zastosowanie. Wierzymy, że w najbliższej przyszłości, wraz z ciągłym udoskonalaniem i udoskonalaniem technologii wytapiania tytanu, zastosowanie tytanu, stopów tytanu i związków tytanu będzie coraz bardziej rozwinięte.

Produkty tytanowe:

Tytan i stopy tytanu są niezwykle ważnymi, lekkimi materiałami konstrukcyjnymi o bardzo ważnej wartości użytkowej i szerokich perspektywach zastosowań w lotnictwie, kosmonautyce, inżynierii pojazdów, inżynierii biomedycznej i innych dziedzinach.

Typy: kanonizacja tytanu, tytan czysty przemysłowo, tytan -typ, tytan -typ, tytan typu + -