Титан

Титан

 

Общие сведения о титане

 

Титан — металл серебристого цвета с голубоватым отливом; имеет невысокую плотность 4,507 г/см3; плавится при температуре около 1660° С, кипит при 3260° С. Титан имеет две аллотропические модификации; до 882° С существует α-титан, имеющий гексагональ­ную решетку с параметрами а0 = 0,295 Нм (2,951 А) и с0 = 0,468 Нм (4,684 А), и при более высоких температурах — ß-титан с кубичес­кой объемно-центрированной решеткой с параметром а = 0,304 Нм (3,036 А). Механические свойства титана значительно изменяются от содержания в нем примесей. Чистый титан ковок и имеет невысокую твердость HB ~ 70; технический металл хрупок и тверд (HB 180 - 280).

 Вредными примесями титана являются азот и кислород, резко снижающие его пластичность, а также углерод, который при содер­жании более 0,15% снижает ковкость, затрудняет обработку титана резанием и резко ухудшает свариваемость. Водород сильно повышает чувствительность титана к надрезу, поэтому этот эффект называют водородной хрупкостью.

На поверхности титана образуется стойкая оксидная пленка, вследствие чего титан обладает высокой сопротивляемостью коррозии в некоторых кислотах, в морской и пресной воде. На воздухе титан устойчив и мало изменяет свои механические свойства при нагреве до 400° С. При более высоком нагреве он начинает погло­щать кислород и постепенно ухудшаются его механические свойства, а выше 540° С - становится хрупким. При нагреве выше 800°С титан энергично поглощает кислород, азот и водород, что исполь­зуется в металлургии для раскисления стали.

 Титан образует ряд окислов. Из них наиболее изучены ТіО2, Ті203, Ті305, ТіО.  Двуокись титана Ті02 — амфотерный порошок белого цвета, практически не растворимый в воде и разбавленных кислотах, но растворимый при нагревании в серной, соляной, азот­ной кислотах. В природе встречается в виде трех минералов: рутила, анатаза и брукита — различных кристаллических модификациях двуокиси титана.

 Двуокись титана является основным продуктом переработки титанового сырья. Закись титана ТіО — вещество золотисто-желтого цвета с ме­таллическим блеском, обладающее электропроводностью. Окись Ті203 часто присутствует в значительных количествах в титановых шлаках, его кристаллы имеют оттенки от розового до оранжевого. Большая часть природного титанового сырья используется в виде двуокиси титана, применяемой при производстве белил и белых эмалей, отличающихся теплостойкостью.

 Титан давно и широко используется как хороший раскислитель и легирующая добавка в стали и сплавы цветных металлов. За последние десятилетия после промышленного освоения ков­кого титана он стал широко использоваться как прочный, относи­тельно легкий коррозионностойкий и жаропрочный конструкцион­ный материал. Он используется в самолетостроении, ракетостроении, при производстве реактивных двигателей. Он получил признание и в судостроении благодаря его устойчивости против воздействия морской воды. Производство титана быстро возрастает. В 1954 г. на Подольском химико-металлургическом заводе было впервые начато промышленное получение титана. Первый советский Днепровский титано-магниевый комбинат вступил в строй в 1957 г.; в 1959 г. начал выдавать металл Березняковский титано-магниевый комбинат (первая очередь). С пуском в 1965 г. Усть-Каменогорского титано-магниевого комбината по производству титана занял ведущее место в мире.

 По распространенности в земной коре титан занимает десятое место среди других элементов (0,61% по массе). Известно около 60 минералов титана, из них наибольшее промышленное значение имеют ильменит, рутил, перовскит и сфен.

 

Ильменит FеО • ТіО2 впервые был найден на Урале в Ильмен­ских горах, откуда и получил свое название. Это блестящий мине­рал буро-черного цвета, измельчающийся при выветривании и поэтому часто встречающийся в россыпях. Важным источником ильме­нита служат титано-магнетитовые железные руды - смеси ильме­нита с магнетитом Fе304 и частично с гематитом Fе203. В этих рудах содержание двуокиси титана достигает иногда 20%. Запасы корен­ных титановых руд этого типа на Урале составляют миллионы тонн. Титаномагнетитовые руды можно подвергать гравитационному и маг­нитному обогащению, в результате удается получать концентрат, содержащий более 40% ТіО2, около 50% окислов железа и около 8% А1203 + SiO2 + MgО + СаО.

 

Рутил ТiO2 прозрачен, обладает алмазнометаллическим бле­ском, бывает окрашен в различные цвета (красно-коричневый, жел­тый, синий, черный). Крупные месторождения рутила встречаются редко.

 

Перовскит СаО-ТiO2 содержит более 58% ТiO2. В СНГ есть крупные месторождения этого минерала, причем выделение концентратов перовскита, содержащих до 47% ТiO2, методами гра­витации и флотации не встречает больших затруднений.

 

Сфен (титанит) СаО • ТiO2 • SiO2 — титаносиликат кальция встре­чается вместе с другими полезными минералами - апатитом и не­фелином и при условии комплексной переработки может быть пер­спективным сырьем, хотя он и более беден, чем ранее рассмотренные минералы.

 Известно несколько различных способов получения титана из его руд. Причем во всех случаях металлургической переработке всегда предшествует обогащение руды и получение концентрата. Выбор способа металлургической переработки зависит от требова­ний и назначения конечного продукта, а также типа исходного сырья и характера содержащихся в нем примесей.

Наш новый сайт: Металлопрокат в Петербурге