Titanas yra metalas. Titano savybės. Titano panaudojimas. Titano rūšys ir cheminė sudėtis. Titano metalo taikymas pramonėje ir statyboje

Titanas (lot. Titanium; žymimas simboliu Ti) – ketvirtosios grupės antrinio pogrupio, ketvirtojo periodinės cheminių elementų lentelės periodo elementas, kurio atominis skaičius 22. Paprastoji medžiaga titanas (CAS numeris: 7440- 32-6) yra lengvas sidabriškai baltos spalvos metalas.

Istorija

TiO 2 atradimą beveik vienu metu ir nepriklausomai vienas nuo kito padarė anglas W. Gregoras ir vokiečių chemikas M. G. Klaprothas. W. Gregoras, tyrinėdamas magnetinio geležinio smėlio sudėtį (Creed, Cornwall, England, 1789), išskyrė naują nežinomo metalo „žemę“ (oksidą), kurį pavadino menakenu. 1795 metais vokiečių chemikas Klaprothas mineraliniame rutile atrado naują elementą ir pavadino jį titanu. Po dvejų metų Klaprothas nustatė, kad rutilas ir menakeno žemė yra to paties elemento oksidai, todėl Klaprotho pasiūlytas pavadinimas „titanas“. Po dešimties metų titanas buvo atrastas trečią kartą. Prancūzų mokslininkas L. Vauquelinas atrado titaną anatazėje ir įrodė, kad rutilas ir anatazė yra identiški titano oksidai.
Pirmąjį titano metalo pavyzdį 1825 metais gavo J. Ya. Berzelius. Dėl didelio titano cheminio aktyvumo ir jo gryninimo sunkumų gryną Ti mėginį 1925 metais gavo olandai A. van Arkel ir I. de Boer termiškai skaidydami titano jodido garus TiI 4 .

vardo kilmė

Metalas gavo savo pavadinimą titanų, senovės simbolių, garbei Graikų mitologija, Gaia vaikai. Elemento pavadinimą davė Martinas Klaprothas, vadovaudamasis savo požiūriu į cheminę nomenklatūrą, priešingai nei prancūzų chemijos mokyklai, kur jie bandė pavadinti elementą pagal jo chemines savybes. Kadangi pats vokiečių tyrinėtojas pastebėjo, kad naujo elemento savybių nustatyti neįmanoma tik iš jo oksido, jis pasirinko jam pavadinimą iš mitologijos, pagal analogiją su anksčiau atrastu uranu.
Tačiau pagal kitą versiją, paskelbtą žurnale „Tekhnika-Molodezhi“ devintojo dešimtmečio pabaigoje, naujai atrastas metalas savo vardą skolingas galingiems titanams senovės graikų mitai, o Titanija yra pasakų karalienė germanų mitologijoje (Šekspyro „Vasarvidžio nakties sapne“ Oberono žmona). Šis pavadinimas siejamas su nepaprastu metalo „lengvumu“ (mažu tankiu).

Kvitas

Paprastai, šaltinio medžiaga Titano ir jo junginių gamybai naudojamas titano dioksidas su palyginti nedideliu kiekiu priemaišų. Visų pirma, tai gali būti rutilo koncentratas, gaunamas sodrinant titano rūdas. Tačiau rutilo atsargos pasaulyje labai ribotos, dažniau naudojamas vadinamasis sintetinis rutilo arba titano šlakas, gaunamas apdorojant ilmenito koncentratus. Titano šlakui gauti ilmenito koncentratas redukuojamas elektrinėje lankinėje krosnyje, o geležis atskiriama į metalinę fazę (ketaus), o neredukuoti titano oksidai ir priemaišos sudaro šlako fazę. Turtingas šlakas apdorojamas chlorido arba sieros rūgšties metodu.
Titano rūdos koncentratas yra apdorojamas sieros rūgštimi arba pirometalurginiu būdu. Sieros rūgšties apdorojimo produktas yra titano dioksido milteliai TiO 2. Taikant pirometalurginį metodą, rūda sukepinama koksu ir apdorojama chloru, todėl susidaro titano tetrachlorido garai TiCl 4:
TiO 2 + 2C + 2Cl 2 =TiCl 2 + 2CO

Susidarę TiCl4 garai redukuojami magniu 850 °C temperatūroje:
TiCl 4 + 2Mg = 2MgCl 2 + Ti

Gauta titano „kempinė“ ištirpinama ir išvaloma. Titanas rafinuojamas jodido metodu arba elektrolizės būdu, atskiriant Ti nuo TiCl 4 . Norint gauti titano luitus, naudojamas lanko, elektronų pluošto arba plazmos apdorojimas.

Fizinės savybės

Titanas yra lengvas sidabriškai baltas metalas. Egzistuoja dvi kristalų modifikacijos: α-Ti su šešiakampe sandaria gardele, β-Ti su kubiniu kūno centru, polimorfinės transformacijos α↔β temperatūra yra 883 °C.
Jis turi didelį klampumą, apdirbant yra linkęs prilipti prie pjovimo įrankio, todėl jį reikia naudoti specialios dangos ant įrankio, įvairūs tepalai.
Esant įprastoms temperatūroms, jis yra padengtas apsaugine pasyvinančia TiO 2 oksido plėvele, todėl daugelyje aplinkų (išskyrus šarminę) yra atspari korozijai.
Titano dulkės linkusios sprogti. Pliūpsnio temperatūra 400 °C. Titano drožlės yra pavojingos ugniai.

Didelio stiprumo metalas su daugybe unikalių savybių. Iš pradžių jis buvo naudojamas gynybos ir karinėje pramonėje. Įvairių mokslo šakų plėtra paskatino titano naudojimą plačiau.

Titanas orlaivių gamyboje

Be didelio stiprumo, titanas taip pat yra lengvas. Šis metalas plačiai naudojamas orlaivių statyboje. Titanas ir jo lydiniai dėl savo fizinių ir mechaninių savybių yra nepakeičiamos konstrukcinės medžiagos.

Įdomus faktas: iki 60-ųjų titanas daugiausia buvo naudojamas gamybai dujų turbinos orlaivių varikliai. Vėliau metalas pradėtas naudoti lėktuvų konsolių dalių gamyboje.

Šiandien iš titano gaminami orlaivių apvalkalai, jėgos elementai, variklių dalys ir kt.

Titanas raketų ir kosmoso technologijose

Kosmose bet koks objektas yra veikiamas ir labai žemos, ir aukštos temperatūros. Be to, taip pat yra radiacijos ir dalelių, kurios juda dideliu greičiu.

Medžiagos, kurios gali atlaikyti visas atšiaurias sąlygas, yra plienas, platina, volframas ir titanas. Pagal daugybę rodiklių pirmenybė teikiama pastarajam metalui.

Titanas laivų statyboje

Laivų statyboje titanas ir jo lydiniai naudojami laivų apkalimui, taip pat vamzdynų ir siurblių dalių gamyboje.

Mažas titano tankis leidžia padidinti laivų manevringumą ir tuo pačiu sumažinti jų svorį. Didelis metalo atsparumas korozijai ir erozijai padeda pailginti tarnavimo laiką (detalės nerūdija ir nėra jautrios pažeidimams).

Navigacijos prietaisai taip pat gaminami iš titano, nes šis metalas taip pat turi silpnas magnetines savybes.

Titanas mechaninėje inžinerijoje

Titano lydiniai naudojami šilumos mainų įrangos vamzdžių, turbininių kondensatorių, dūmtraukių vidinių paviršių gamyboje.

Dėl didelio stiprumo savybių titanas leidžia pratęsti įrangos tarnavimo laiką ir sutaupyti remonto darbų.

Titanas naftos ir dujų pramonėje

Vamzdžiai iš titano lydinių padės pasiekti 15-20 km gręžimo gylį. Jie yra labai patvarūs ir nėra taip stipriai deformuojami kaip kiti metalai.

Šiandien titano gaminiai sėkmingai naudojami giliavandenių naftos ir dujų telkinių plėtrai. Alkūnės, vamzdžiai, flanšai, adapteriai ir kt. yra pagaminti iš didelio stiprumo metalo. Be to, titano atsparumas korozijai jūros vandeniui vaidina didžiulį vaidmenį kokybiškai eksploatuojant.

Titanas automobilių pramonėje

Detalių svorio mažinimas automobilių pramonėje padeda sumažinti degalų sąnaudas ir taip sumažinti išmetamųjų dujų kiekį. Ir čia į pagalbą ateina titanas ir jo lydiniai. Automobiliams (ypač lenktyniniams) iš titano gaminamos spyruoklės, vožtuvai, varžtai, transmisijos velenai ir išmetimo sistemos.

Titanas statybose

Dėl savo gebėjimo atlaikyti daugumą žinomų neigiamų aplinkos veiksnių, titanas taip pat buvo pritaikytas statybose. Jis naudojamas išorinė danga pastatai, kolonų apdaila, kaip stogo dangos medžiagos, karnizai, sofitai, tvirtinimo įtaisai ir kt.

Titanas medicinoje

O medicinoje didžiulę nišą užėmė gaminiai iš titano ir jo lydinių. Šis tvirtas, lengvas, hipoalerginis ir patvarus metalas naudojamas chirurginiams instrumentams, protezams, dantų implantams ir intrakauliniams fiksatoriams gaminti.

Titanas sporte

Dėl tokio pat stiprumo ir lengvumo titanas populiarus ir sporto įrangos gamyboje. Iš šio metalo gaminamos dviračių dalys, golfo lazdos, ledo kirviai, turizmo ir alpinizmo reikmenys, pačiūžų peiliukai, nardymo peiliai, pistoletai (sportiniam šaudymui ir teisėsaugai).

Titanas plataus vartojimo prekėse

Plunksnakočiai ir tušinukai pagaminti iš titano. Papuošalai, laikrodžiai, indai ir sodo reikmenys, dėklai mobiliesiems telefonams, kompiuteriams, televizoriams.

Įdomu: varpai pagaminti iš titano. Jie turi gražų ir neįprastą garsą.

Kiti titano naudojimo būdai

Be kita ko platus pritaikymas Radau titano dioksidą. Jis naudojamas kaip baltas pigmentas dažų ir lakų gamyboje. Šie balti milteliai pasižymi didele slėpimo galia, t.y. gali padengti bet kokią spalvą, ant kurios jis taikomas.

Titano dioksidu padengus popieriaus paviršių, jis įgauna aukštas spausdinimo savybes ir lygumą.

Ant pakuočių yra žymėjimas E171 kramtomoji guma o saldainiai rodo, kad yra titano dioksido. Be to, šiuo junginiu dažomos krabų lazdelės, pyragaičiai, vaistai, kremai, želė, šampūnai, malta mėsa, makaronai, pašviesinami miltai ir glazūra.

Titano lakštas - valcuotas ir lakštinis titanas VT1-0, VT20, OT4.

Titano lydiniai – suprantame detales

Titano metalas yra įprastas metalas gamtoje, Žemės pluta jo yra daugiau nei vario, švino ir cinko. Titano, kurio tankis yra 4,51 g/cm3, stiprumas yra 267...337 MPa, o jo lydinių – iki 1250 MPa. Tai nuobodus pilkas metalas, kurio lydymosi temperatūra 1668 0C, atsparus korozijai normalioje temperatūroje net ir stiprioje agresyvi aplinka ai, bet jis labai aktyvus kai kaitinamas virš 400 0C. Gali savaime užsidegti deguonimi. Smarkiai reaguoja su azotu. Oksiduojamas vandens garais anglies dioksidas, sugeria vandenilį. Titano šilumos laidumas yra daugiau nei du kartus mažesnis nei anglinio plieno. Todėl suvirinant titaną, nepaisant aukštos lydymosi temperatūros, reikia mažiau šilumos.

Titaną galima rasti dviejų pagrindinių stabilių fazių pavidalu, kurios skiriasi kristalinės gardelės struktūra. Esant normaliai temperatūrai, jis egzistuoja α fazės pavidalu su smulkiagrūde struktūra, nejautrus aušinimo greičiui. Esant aukštesnei nei 882 0C temperatūrai, susidaro β fazė su dideliais grūdeliais ir dideliu jautrumu aušinimo greičiui. Legiravimo elementai ir priemaišos gali stabilizuoti α fazę (aliuminis, deguonis, azotas) arba β fazę (chromas, manganas, vanadis). Todėl titano lydiniai paprastai skirstomi į tris grupes: α, α + β ir β lydinius. Pirmieji (VT1, VT5-1) nėra termiškai grūdinti, yra plastiški, gerai suvirinami. Pastarieji (OT4, VTZ, VT4, VT6, VT8) taip pat gerai suvirina su nedideliais β-stabilizatorių priedais. Jie yra termiškai apdoroti. Lydiniai su β-struktūra, pavyzdžiui, VT15, VT22, yra sustiprinami termiškai apdorojant. Jie suvirina prasčiau ir yra linkę į grūdų augimą ir šaltus įtrūkimus.
Kambario temperatūroje titano paviršius ištirpina deguonį, sudarydamas kietą tirpalą α-titane. Atsiranda prisotinto tirpalo sluoksnis, kuris apsaugo titaną nuo tolesnio oksidacijos. Šis sluoksnis vadinamas alfa sluoksniu. Kaitinamas, titanas cheminiu būdu susijungia su deguonimi, sudarydamas oksidų seriją nuo Ti6O iki TiO2. Vykstant oksidacijai oksido plėvelės spalva pasikeičia iš auksinės geltonos į tamsiai violetinę ir virsta balta. Pagal šias spalvas šilumos poveikio zonoje galima spręsti apie metalo apsaugos kokybę suvirinimo metu. Titanas, aktyviai sąveikaudamas su azotu aukštesnėje nei 500 0C temperatūroje, sudaro nitridus, kurie padidina stiprumą, bet smarkiai sumažina metalo plastiškumą. Vandenilio tirpumas skystame titane yra didesnis nei pliene, tačiau mažėjant temperatūrai jis smarkiai sumažėja, o iš tirpalo išsiskiria vandenilis. Metalui kietėjant, po suvirinimo gali atsirasti poringumas ir uždelstas suvirinimo siūlių gedimas. Visi titano lydiniai nėra linkę į karštų įtrūkimų susidarymą, tačiau yra linkę į stiprų grūdėtumą suvirinimo metalo ir karščio paveiktoje zonoje, o tai pablogina metalo savybes.
Titano lydinio suvirinimo technologija

Dėl didelio cheminio aktyvumo titano lydiniai gali būti suvirinti naudojant lankinį suvirinimą inertinėmis dujomis nenaudojamu ir sunaudojamu elektrodu, povandeninį lankinį suvirinimą, elektronų pluoštą, elektros šlaką ir atsparus suvirinimas. Išlydytas titanas yra skystas, o siūlė gerai formuojasi taikant visus suvirinimo būdus.

Pagrindinis sunkumas suvirinant titaną yra būtinybė patikimai apsaugoti metalą, įkaitintą virš 400 0C, nuo oro.

Lankinis suvirinimas atliekamas argone ir jo mišiniuose su heliu. Suvirinimas su vietine apsauga atliekamas tiekiant dujas per degiklio antgalį, kartais su purkštukais, kurie padidina apsaugos zoną. SU išvirkščia pusė Dalių sandūroje įrengiamos varinės atraminės juostos su grioveliu, išilgai kurių tolygiai tiekiamas argonas. At sudėtingas dizainas dalių, kai sunku atlikti vietinę apsaugą, suvirinimas atliekamas su bendra apsauga kamerose su kontroliuojama atmosfera. Tai gali būti kamerų priedai, skirti apsaugoti dalį suvirinto mazgo, kietos kameros iš metalo arba minkštos kameros iš audinio su apžiūros langeliais ir įmontuotomis pirštinėmis suvirintojo rankoms. Kamerose dedamos dalys, suvirinimo įranga ir degiklis. Dideliems kritiniams mazgams naudojamos iki 350 m3 tūrio gyvenamosios kameros, kuriose sumontuoti automatiniai suvirinimo aparatai ir manipuliatoriai. Kameros yra evakuojamos, tada užpildomos argonu, o suvirintojai su skafandrais patenka į jas per oro užraktus.

Argono lankiniu suvirinimu volframo elektrodu 0,5...1,5 mm storio detalės sandūriškai suvirinamos be tarpelio ir be priedo, o kurių storis didesnis nei 1,5 mm - užpildo viela. Suvirinamų dalių ir vielos kraštai turi būti nuvalyti, kad būtų pašalintas deguonies prisotintas alfa sluoksnis. Viela turi būti atkaitinta vakuume 900... 1000 0C temperatūroje 4 valandas Suvirinimas atliekamas val. DC tiesus poliškumas. Vienu praėjimu panardintu lanku galima suvirinti dalis, kurių storis didesnis nei 10...15 mm. Suformavus suvirinimo baseiną, argono srautas padidinamas iki 40...50 l/min, dėl to lankas suspaudžiamas. Tada elektrodas nuleidžiamas į suvirinimo baseiną. Lanko slėgis nustumia skystą metalą į šalį, lankas dega susidariusios įdubos viduje, padidėja jo lydymosi gebėjimas.
Siaurą siūlę su giliu lydymosi įsiskverbimu, kai suviriname nenaudojamu argono elektrodu, galima gauti naudojant srauto pastas AN-TA, ANT17A kalcio fluorido pagrindu su priedais. Jie iš dalies rafinuoja ir modifikuoja suvirinimo metalą, taip pat sumažina poringumą.

Titano lydinių lankinis suvirinimas sunaudojamuoju elektrodu (viela, kurios skersmuo 1,2...2,0 mm) atliekamas naudojant atvirkštinio poliškumo nuolatinę srovę režimais, kurie užtikrina smulkų elektrodo metalo lašelių perdavimą. Kaip apsauginė terpė naudojamas 20 % argono ir 80 % helio arba gryno helio mišinys. Tai leidžia padidinti siūlės plotį ir sumažinti poringumą.

Titano lydiniai gali būti suvirinti lankiniu suvirinimu po deguonies neturinčiais fluorido srautais iš sausos granuliacijos ANT1, ANTZ, kurio storis 2,5...8,0 mm, ir ANT7, jei metalas yra storesnis. Suvirinama 2,0...5,0 mm skersmens elektrodo viela su 14...22 mm elektrodo pailgėjimu ant vario arba fliuso-vario pagrindo, arba ant fliuso trinkelės. Dėl modifikuojančio srauto poveikio metalo konstrukcija yra smulkesnė nei suvirinant inertinėse dujose.

Suvirinant elektros šlaku, naudojami plokšteliniai elektrodai, pagaminti iš to paties titano lydinio kaip ir virinama dalis, kurių storis 8...12 mm, o plotis lygus virinamo metalo storiui. Naudojami ugniai atsparūs fluorido srautai ANT2, ANT4, ANT6. Kad per srautą neprasiskverbtų deguonis, šlako vonia papildomai apsaugota argonu. Šilumos veikiamos zonos metalas apsaugotas didinant formuojamų vandeniu aušinamų slankmačių plotį ir pučiant argoną į tarpą tarp jų ir detalės. Suvirintos jungtys po suvirinimo elektros šlaku turi stambią kristalinę struktūrą, tačiau jų savybės artimos pagrindiniam metalui. Prieš suvirinant elektros šlaku, taip pat prieš lankinį suvirinimą, srautai turi būti kaitinami 200...300 0C temperatūroje.

Titano lydinių suvirinimas elektroniniu pluoštu užtikrina geriausią metalo apsaugą nuo dujų ir smulkiagrūdę suvirinimo struktūrą. Surinkimo reikalavimai yra griežtesni, palyginti su kitais būdais.

Taikant visus titano lydinių suvirinimo būdus, metalas neturi būti perkaitintas. Būtina naudoti metodus ir būdus, kurie leidžia daryti įtaką metalo kristalizacijai: elektromagnetinis poveikis, elektrodo ar elektronų pluošto virpesiai per jungtį, ultragarsinis poveikis suvirinimo baseinui, impulsinio lankinio suvirinimo ciklas ir kt. Visa tai leis gauti smulkesnę suvirinimo struktūrą ir aukštas suvirintų jungčių savybes.

Titano metalo charakteristikos ir jo panaudojimas

Titano metalas yra lengvas, sidabriškai baltas metalas. Titano lydiniai yra lengvi ir tvirti, pasižymi dideliu atsparumu korozijai ir mažu šiluminio plėtimosi koeficientu. Be to, titanas yra metalas, galintis išlaikyti savo savybes temperatūros diapazone nuo –290 iki +600 laipsnių Celsijaus.

Pirmą kartą šio metalo oksidą 1789 metais atrado W. Gregoras. Studijuodamas geležinį smėlį, jam pavyko išskirti iki tol nežinomo metalo oksidą, kurį pavadino menakenu. Vieną pirmųjų metalinio titano pavyzdžių 1825 metais gavo J. Ya. Berzelius.

Ypatumai

Mendelejevo periodinėje lentelėje titanas yra elementas, esantis 4-ojo periodo 4-oje grupėje skaičiumi 22. Stabiliausiuose junginiuose šis elementas yra keturiavalentis. Savo išvaizda jis šiek tiek primena plieną ir priklauso pereinamiesiems elementams. Titano lydymosi temperatūra yra 1668±4°C, o verda 3300 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Kalbant apie latentinę šio metalo lydymosi ir garavimo šilumą, ji yra beveik 2 kartus didesnė nei geležies.

Titanas – sidabro spalvos metalas
Šiandien yra dvi alotropinės titano modifikacijos. Pirmasis yra žemos temperatūros alfa modifikacija. Antrasis yra aukštos temperatūros beta modifikavimas. Pagal tankį, taip pat specifinė šiluminė talpašis metalas užima vietą tarp aliuminio ir geležies.

Titano savybės turi daug teigiamų savybių. Jo mechaninis stiprumas yra du kartus didesnis nei grynos geležies ir šešis kartus didesnis nei aliuminio. Tačiau titanas gali sugerti deguonį, vandenilį ir azotą. Jie gali smarkiai sumažinti jo plastines savybes. Jei titanas sumaišomas su anglimi, susidaro ugniai atsparūs karbidai, kurie turi didelį kietumą.

Titanui būdingas mažas šilumos laidumas, kuris yra 4 kartus mažesnis nei aliuminio ir 13 kartų mažesnis nei geležies. Titanas taip pat turi gana didelę elektrinę varžą.

Titanas yra paramagnetinis metalas, ir, kaip žinoma, paramagnetinės medžiagos turi magnetinį jautrumą, kuris mažėja kaitinant. Tačiau titanas yra išimtis, nes jo jautrumas tik didėja didėjant temperatūrai.

Privalumai:
Mažas tankis, kuris padeda sumažinti medžiagos masę;
Didelis mechaninis stiprumas;
Aukštas atsparumas korozijai;
Didelis specifinis stiprumas.

Trūkumai:
Didelės gamybos sąnaudos;
Aktyvi sąveika su visomis dujomis, todėl lydosi tik vakuume arba inertinių dujų aplinkoje;
Prastos antifrikcinės savybės;
Sunkumai įtraukiant titano atliekas į gamybą;
Polinkis į druskų koroziją, vandenilio trapumą;
Gana prastas apdirbamumas;
Puikus cheminis aktyvumas.

Naudojimas

Titano panaudojimas paklausiausias raketų ir orlaivių gamyboje bei jūrų laivų statyboje.

Žiedai
Jis naudojamas kaip legiravimo priedas aukštos kokybės plienuose. Techninis titanas išleidžiamas gaminant konteinerius ir cheminius reaktorius, vamzdynus ir jungiamąsias detales, siurblius ir vožtuvus, taip pat visus produktus, veikiančius agresyvioje aplinkoje. Kompaktiškas titanas naudojamas aukštoje temperatūroje veikiančių elektrinių vakuuminių įrenginių tinklelių ir kitų dalių gamybai.

Mechaninis stiprumas, atsparumas korozijai, savitasis stiprumas, atsparumas karščiui ir kitos titano savybės leidžia jį plačiai naudoti technologijose. Didelę šio metalo ir lydinių kainą kompensuoja didelis jo našumas. Kai kuriais atvejais titano lydiniai yra vieninteliai naudojami gaminant tam tikrą įrangą ar konstrukcijas, galinčias veikti konkrečiomis sąlygomis.

Iš pradžių titanas buvo kasamas dažų gamybai. Tačiau šio metalo kaip konstrukcinės medžiagos panaudojimas paskatino titano rūdos kasybos plėtrą, taip pat naujų telkinių paieškas ir plėtrą.

Gryno (99,995%) titano batonėlis
Anksčiau titanas buvo šalutinis produktas ir daugeliu atvejų kliūtis, pavyzdžiui, geležies rūdos gavybai. Šiandien kasyklos eksploatuojamos tik norint gauti šį metalą kaip pagrindinį produktą.

Norint išgauti titano rūdą, nereikia turėti jokių specialių įgūdžių ar atlikti sudėtingų operacijų. Jei titano mineralai randami smėlėtuose telkiniuose, jie surenkami naudojant siurbiamąsias žemsiurbes, per kurias patenka į baržas, kurios savo ruožtu pristato juos į sodrinimo gamyklą. Bet jei uolienose randama titano mineralų, tada net kasybos įranga nebenaudojama.

Rūda susmulkinama, kad būtų užtikrintas efektyvus mineralinių komponentų atskyrimas. Po to, siekiant atskirti ilmenitą nuo pašalinių medžiagų, naudojamas mažo intensyvumo šlapias magnetinis atskyrimas. Likęs ilmenitas yra praturtinamas naudojant hidraulinius klasifikatorius ir lenteles. Tada sodrinimas atliekamas naudojant sauso magnetinio atskyrimo metodą, kuris turi didelį intensyvumą.

Titano metalo savybės ir vieta gaminiuose

Titanas yra gana plačiai paplitęs gamtoje cheminis elementas. Jis metalinis, sidabriškai pilkas ir kietas; tai daugelio mineralų sudedamoji dalis, be to, jį galima išgauti beveik visur – Rusija pagal titano gavybą užima antrąją vietą pasaulyje.

Titano geležies rūdoje yra daug titano – ilmenitas, priklausantis kompleksiniams oksidams, ir aukso raudonumo rutilas, kuris yra polimorfinė (įvairi ir galinti egzistuoti skirtingose ​​kristalinėse struktūrose) titano dioksido modifikacija – chemikai žino tris tokius natūralius. junginiai.

Titano dažnai randama uolienose, bet dar gausiau jo yra dirvose, ypač smėlingose. Tarp titano turinčių uolienų galima vadinti perovskitą – jis laikomas gana dažnu; titanitas yra titano ir kalcio silikatas, kuris priskiriamas medicininiam ir net magiškų savybių; anatazė taip pat yra polimorfinis junginys – paprastas oksidas; o brookitas yra gražus krištolas, dažnai sutinkamas Alpėse, o štai Rusijoje - Urale, Altajuje ir Sibire.

Titano atradimo nuopelnas priklauso iškart dviem mokslininkams – vokiečiui ir anglui. Anglų mokslininkas Williamas MacGregoras nebuvo chemikas, bet labai domėjosi mineralais ir vieną dieną, XVIII amžiaus pabaigoje, iš juodojo Kornvalio smėlio išskyrė nežinomą metalą ir netrukus parašė apie tai straipsnį.

Šį straipsnį skaitė ir garsus vokiečių mokslininkas, chemikas M.G. Klaprothas, o praėjus 4 metams po McGregoro, jis aptiko titano oksidą (taip jis pavadino šį metalą, o britai pavadino jį menakkin - pagal vietos, kurioje jis buvo rastas, pavadinimo) raudoname smėlyje, paplitęs Vengrijoje. Mokslininkui palyginus juodame ir raudoname smėlyje rastus junginius, paaiškėjo, kad tai titano oksidai – taip šį metalą abu mokslininkai atrado nepriklausomai.

Beje, metalo pavadinimas neturi nieko bendra su senovės graikų titanų dievais (nors yra tokia versija), bet buvo pavadintas Titanijos, fėjų karalienės, apie kurią rašė Shakespeare'as, garbei. Šis pavadinimas siejamas su titano lengvumu – neįprastai mažu tankiu.

Po šių atradimų daugelis mokslininkų ne kartą bandė išskirti gryną titaną iš jo junginių, tačiau XIX amžiuje tai nepasisekė - net didysis Mendelejevas laikė šį metalą retu, todėl įdomų tik „grynajam“ mokslui, o ne naudojimui. praktiniais tikslais. Tačiau XX amžiaus mokslininkai suprato, kad gamtoje yra daug titano - jo sudėtyje yra apie 70 mineralų, ir šiandien žinoma daug tokių telkinių. Jei kalbėtume apie metalus, plačiai naudojamus žmonių technologijose, tai gamtoje už titaną gausiau aptiktų tik tris – magnį, geležį ir aliuminį. Chemikai taip pat teigia, kad jei kiekybiškai sujungsime visas vario, sidabro, aukso, platinos, švino, cinko, chromo ir kai kurių kitų Žemėje turtingų metalų atsargas, tai titano gausime daugiau nei visų.

Atskirti gryną titaną iš junginių chemikai išmoko tik 1940 metais – tai padarė amerikiečių mokslininkai.
Daug titano savybių jau ištirta, jis naudojamas įvairiose mokslo ir pramonės srityse, tačiau šio jo panaudojimo aspekto čia plačiau nenagrinėsime – domimės biologine titano reikšme.

Mus domina ir titano panaudojimas medicinoje bei maisto pramonėje – tokiais atvejais titanas patenka tiesiai į žmogaus organizmą, arba su juo kontaktuoja. Labai džiugina viena iš šio metalo savybių: mokslininkai, tarp jų ir gydytojai, titaną laiko saugiu žmogui, nors jo į organizmą patekus per daug, gali išsivystyti lėtinės plaučių ligos.
Titanas gaminiuose

Titano yra jūros vandenyje, augalų ir gyvūnų audiniuose, taigi ir augalinės bei gyvūninės kilmės produktuose. Augalai titano gauna iš dirvožemio, kuriame auga, o gyvūnai – valgydami šiuos augalus, tačiau pirmiausia – jau XIX amžiuje – chemikai titaną atrado gyvūnų organizme, o tik po to – augaluose. Šiuos atradimus vėl padarė anglas ir vokietis – G. Reesas ir A. Adergoldas.

Žmogaus organizme yra apie 20 mg titano, dažniausiai jis gaunamas su maistu ir vandeniu. Titano yra kiaušiniuose ir piene, gyvūnų mėsoje ir augaluose – jų lapuose, stiebuose, vaisiuose ir sėklose, tačiau apskritai maisto produktuose jo mažai. Augaluose, ypač dumbliuose, yra daugiau titano nei gyvūnų audiniuose; daug jo yra kladofore – krūminiuose ryškiai žaliuose dumbliuose, dažnai aptinkamuose gėlo vandens telkiniuose ir jūrose.
Titano svarba žmogaus organizmui

Kodėl žmogaus organizmui reikia titano? Mokslininkai teigia, kad biologinis vaidmuo nebuvo išaiškintas, tačiau jis dalyvauja raudonųjų kraujo kūnelių susidarymo procese kaulų čiulpai, hemoglobino sintezėje ir imuniteto formavimosi procese.

Titano yra žmogaus smegenyse, klausos ir regos centruose; Jo visada yra motinos piene ir tam tikrais kiekiais. Titano koncentracija organizme suaktyvina medžiagų apykaitos procesus ir pagerina bendrą kraujo sudėtį, mažina cholesterolio ir karbamido kiekį jame.

Žmogus per parą gauna apie 0,85 mg titano, su vandeniu ir maistu, taip pat su oru, tačiau jis blogai pasisavinamas virškinimo trakte – nuo ​​1 iki 3 proc.

Žmonėms titanas yra netoksiškas arba mažai toksiškas, gydytojai taip pat neturi duomenų apie mirtiną dozę, tačiau reguliariai įkvėpus titano dioksido, jis kaupiasi plaučiuose ir vystosi. lėtinės ligos, lydimas dusulio ir kosulio su skrepliais – tracheitas, alveolitas ir kt. Titano kaupimasis kartu su kitais, toksiškesniais elementais sukelia uždegimą ir net granulomatozę – rimtą kraujagyslių ligą, kuri kelia pavojų gyvybei.

Titano perteklius ir trūkumas

Kuo galima paaiškinti perteklinį titano suvartojimą organizme? Kadangi, kaip jau minėta, titanas naudojamas daugelyje mokslo ir pramonės sričių, titano perteklius ir netgi apsinuodijimas juo dažnai gresia įvairių pramonės šakų darbuotojams: mechaninės inžinerijos, metalurgijos, dažų ir lako ir kt. Titano chloridas yra toksiškiausias: tokioje gamyboje pakanka dirbti apie 3 metus, ypač nesilaikant saugos priemonių, ir lėtinės ligos nesulėtės.

Tokios ligos dažniausiai gydomos antibiotikais, putplasčio preparatais, kortikosteroidais ir vitaminais; Pacientai turi būti ramūs ir gerti daug skysčių.

Titano trūkumas tiek žmonėms, tiek gyvūnams nebuvo nustatytas ar aprašytas, šiuo atveju galima daryti prielaidą, kad jo tikrai nėra.

Medicinoje titanas itin populiarus: iš jo gaminami puikūs instrumentai, kartu jie yra prieinami ir nebrangūs – titanas kainuoja nuo 15 iki 25 dolerių už kilogramą. Ortopedai, odontologai ir net neurochirurgai mėgsta titaną – ir tai nenuostabu.

Pasirodo, titanas turi gydytojams vertingą savybę – biologinį inertiškumą: tai reiškia, kad iš jo pagamintos struktūros puikiai elgiasi žmogaus organizme ir yra absoliučiai saugios raumenų ir kaulų audiniams, kuriuos jie laikui bėgant įgyja. Audinio struktūra nesikeičia: titanas nerūdija, o jo mechaninės savybės yra labai aukštos. Pakanka pasakyti, kad jūros vandenyje, kurio sudėtis yra labai artima žmogaus limfai, titanas gali suirti 0,02 mm per 1000 metų, o šarmų ir rūgščių tirpaluose savo stabilumu panašus į platiną.

Tarp visų medicinoje naudojamų lydinių titanas išsiskiria savo grynumu, juose beveik nėra priemaišų, ko negalima pasakyti apie kobalto lydinius ar nerūdijantį plieną.

Iš titano lydinių pagaminti vidiniai ir išoriniai protezai nebyra ir nesideformuoja, nors gali visą laiką atlaikyti darbo apkrovas: titano mechaninis stiprumas yra 2-4 kartus didesnis nei grynos geležies, o 6-12 kartų didesnis nei titano. aliuminio.

Titano plastiškumas leidžia su juo daryti bet ką – pjauti, gręžti, šlifuoti, kalti žemoje temperatūroje, valcuoti – iš jo daroma net plona folija.

Tačiau jo lydymosi temperatūra yra gana aukšta – apie 1670°C.

Titano elektrinis laidumas yra labai mažas, be to, tai nemagnetinis metalas, todėl pacientams, kurių organizme yra titano struktūrų, gali būti skiriamos fizioterapinės procedūros – tai saugu.

Maisto pramonėje titano dioksidas naudojamas kaip dažiklis, žymimas E171. Juo dažomi saldainiai ir kramtomoji guma, konditerijos gaminiai ir miltelių pavidalo gaminiai, makaronai, krabų lazdelės, maltos mėsos gaminiai; Jie taip pat pašviesina glazūras ir miltus.

Farmakologijoje titano dioksidas naudojamas vaistams dažyti, o kosmetologijoje – kremams, geliams, šampūnams ir kitoms priemonėms.

metalo titano savybė metalo titano savybės metalo titano savybės

Titaną oksido pavidalu (IV) 1791 m. Menakano miesto (Anglija) magnetiniame geležies smėlyje atrado anglų mineralogas mėgėjas W. Gregoras; 1795 metais vokiečių chemikas M. G. Klaprothas nustatė, kad mineralinis rutilas yra natūralus to paties metalo oksidas, kurį jis pavadino „titanu“ [graikų mitologijoje titanai yra Urano (Dangaus) ir Gajos (Žemės) vaikai]. Ilgą laiką nebuvo įmanoma išskirti gryno titano; tik 1910 metais amerikiečių mokslininkas M.A.Hunteris gavo metalinį titaną, jo chloridą kaitindamas natriu sandarioje plieninėje bomboje; jo gautas metalas buvo plastiškas tik aukštesnėje temperatūroje, o kambario temperatūroje – trapus dėl didelio priemaišų kiekio. Galimybė tirti gryno titano savybes atsirado tik 1925 m., kai olandų mokslininkai A. Van Arkelis ir I. de Boeras, naudojant titano jodido terminę disociaciją, žemoje temperatūroje gavo didelio grynumo metalą, plastiką.

Titano paplitimas gamtoje. Titanas yra vienas iš įprastų elementų, jo vidutinis kiekis žemės plutoje (clarke) yra 0,57 % masės (tarp struktūrinių metalų jis užima 4 vietą pagal gausumą, po geležies, aliuminio ir magnio). Daugiausia titano yra pagrindinėse vadinamojo „bazalto lukšto“ uolienose (0,9%), mažiau „granito lukšto“ uolienose (0,23%), o dar mažiau – ultrabazinėse uolienose (0,03%) ir kt. Į uolienas, praturtintas titanu, yra pagrindinių uolienų pegmatitai, šarminės uolienos, sienitai ir susiję pegmatitai ir kt. Yra žinomi 67 titano mineralai, daugiausia magminės kilmės; svarbiausi yra rutilas ir ilmenitas.

Titanas daugiausia išsibarstęs biosferoje. Jūros vandenyje jo yra 10-7%; Titanas yra silpnas migrantas.

Titano fizinės savybės. Titanas egzistuoja dviejų alotropinių modifikacijų pavidalu: žemesnėje nei 882,5 °C temperatūroje α forma su šešiakampe sandaria grotele (a = 2,951 Å, c = 4,679 Å) yra stabili, o aukštesnėje temperatūroje - β. -forma su kubine kūno centre gardele a = 3,269 Å. Priemaišos ir legiruojantys priedai gali žymiai pakeisti α/β transformacijos temperatūrą.

α formos tankis 20°C temperatūroje yra 4,505 g/cm 3, o 870°C – 4,35 g/cm3; β-forma 900 °C temperatūroje 4,32 g/cm3; atominis spindulys Ti 1,46 Å, joninis spindulys Ti + 0,94 Å, Ti 2+ 0,78 Å, Ti 3+ 0,69 Å, Ti 4+ 0,64 Å; Lydymosi temperatūra 1668 °C, virimo temperatūra 3227 °C; šilumos laidumas 20-25°C diapazone 22,065 W/(m K); temperatūros koeficientas tiesinis plėtimasis esant 20°С 8,5·10 -6, 20-700°С diapazone 9,7·10 -6; šiluminė talpa 0,523 kJ/(kg K); elektrinė varža 42,1·10 -6 om·cm esant 20 °C; elektrinės varžos temperatūros koeficientas 0,0035 esant 20 °C; jo superlaidumas mažesnis nei 0,38 K. Titanas yra paramagnetinis, specifinis magnetinis jautrumas 3,2·10 -6 esant 20 °C. Tempiamasis stipris 256 MN/m2 (25,6 kgf/mm2), santykinis pailgėjimas 72%, Brinelio kietumas mažesnis nei 1000 MN/m2 (100 kgf/mm2). Normalus tamprumo modulis 108 000 MN/m2 (10 800 kgf/mm2). Metalas aukštas laipsnis kaltinių gaminių švara normalioje temperatūroje.

Pramonėje naudojamame techniniame titane yra deguonies, azoto, geležies, silicio ir anglies priemaišų, kurios padidina jo stiprumą, mažina plastiškumą ir įtakoja polimorfinės transformacijos temperatūrą, kuri vyksta 865-920 °C diapazone. Techninių titano klasių VT1-00 ir VT1-0 tankis yra apie 4,32 g/cm 3 , tempiamasis stipris 300-550 MN/m 2 (30-55 kgf/mm 2), pailgėjimas ne mažesnis kaip 25%, Brinelio kietumas 1150 -1650 Mn/m 2 (115-165 kgf/mm 2). Išorinė konfigūracija elektronų apvalkalas atomas Ti 3d 2 4s 2 .

Cheminės Titano savybės. Grynas titanas yra chemiškai aktyvus pereinamasis elementas, junginiuose jo oksidacijos laipsnis yra +4, rečiau +3 ir +2. Esant įprastoms temperatūroms ir iki 500-550 °C, jis yra atsparus korozijai, o tai paaiškinama tuo, kad ant jo paviršiaus yra plona, ​​bet patvari oksido plėvelė.

Jis pastebimai reaguoja su atmosferos deguonimi aukštesnėje nei 600 °C temperatūroje, sudarydamas TiO 2 . Jei sutepimas nepakankamas, apdirbant gali užsidegti plonos titano drožlės. Esant pakankamai deguonies koncentracijai aplinką ir oksido plėvelės pažeidimas dėl smūgio ar trinties, metalas gali užsidegti kambario temperatūroje ir santykinai dideliais gabalais.

Oksido plėvelė neapsaugo titano skysta būsena nuo tolesnės sąveikos su deguonimi (skirtingai nuo, pavyzdžiui, aliuminio), todėl jo lydymas ir suvirinimas turi būti atliekami vakuume, neutralioje dujų atmosferoje arba povandeniniame lanke. Titanas turi savybę sugerti atmosferos dujas ir vandenilį, sudarydamas trapius lydinius, netinkamus praktiškai naudoti; esant aktyvuotam paviršiui, vandenilio absorbcija vyksta jau kambario temperatūroje mažu greičiu, kuri žymiai padidėja esant 400 °C ir aukštesnei temperatūrai. Vandenilio tirpumas titane yra grįžtamas, ir šias dujas galima beveik visiškai pašalinti atkaitinant vakuume. Titanas reaguoja su azotu aukštesnėje nei 700 °C temperatūroje ir gaunami TiN tipo nitridai; smulkių miltelių arba vielos pavidalu titanas gali degti azoto atmosferoje. Azoto ir deguonies difuzijos greitis Titane yra daug mažesnis nei vandenilio. Sąveikos su šiomis dujomis susidaręs sluoksnis pasižymi padidintu kietumu ir trapumu, todėl jį reikia pašalinti iš titano gaminių paviršiaus ėsdinant arba apdorojant mechaniniu būdu. Titanas stipriai sąveikauja su sausais halogenais ir yra stabilus prieš drėgnus halogenus, nes drėgmė vaidina inhibitorių.

Metalas yra stabilus visų koncentracijų azoto rūgštyje (išskyrus raudoną rūkstančią rūgštį, kuri sukelia Titano korozinį įtrūkimą, o reakcija kartais įvyksta su sprogimu), silpnuose sieros rūgšties tirpaluose (iki 5% masės) . Su Titanu reaguoja vandenilio chlorido, fluoro, koncentruotos sieros, taip pat karštos organinės rūgštys: oksalo, skruzdžių ir trichloracto.

Titanas yra atsparus korozijai atmosferos ore, jūros vandenyje ir jūros atmosferoje, šlapiame chloro, chloro vandenyje, karštuose ir šaltuose chlorido tirpaluose, įvairiuose technologinius sprendimus ir reagentai, naudojami chemijos, naftos, popieriaus gamybos ir kitose pramonės šakose, taip pat hidrometalurgijoje. Titanas sudaro į metalą panašius junginius su C, B, Se, Si, pasižymintis atsparumu ugniai ir dideliu kietumu. TiC karbidas (mp 3140 °C) gaunamas kaitinant TiO 2 mišinį su suodžiais 1900-2000 °C temperatūroje vandenilio atmosferoje; TiN nitridas (temp. 2950 °C) – kaitinant titano miltelius azote aukštesnėje nei 700 °C temperatūroje. Žinomi silicidai TiSi 2, TiSi ir boridai TiB, Ti 2 B 5, TiB 2. 400-600 °C temperatūroje titanas sugeria vandenilį, sudarydamas kietus tirpalus ir hidridus (TiH, TiH 2). Kai TiO 2 susilieja su šarmais, susidaro titano rūgšties druskos: meta- ir ortotitanatai (pavyzdžiui, Na 2 TiO 3 ir Na 4 TiO 4), taip pat polititanatai (pavyzdžiui, Na 2 Ti 2 O 5 ir Na 2 Ti 3 O 7). Titanatuose yra svarbiausi Titano mineralai, pavyzdžiui, ilmenitas FeTiO 3, perovskitas CaTiO 3. Visi titanatai šiek tiek tirpsta vandenyje. Titano (IV) oksidas, titano rūgštys (nuosėdos) ir titanatai ištirpsta sieros rūgštyje, kad susidarytų tirpalai, kuriuose yra titanilo sulfato TiOSO 4 . Skiedžiant ir kaitinant tirpalus dėl hidrolizės nusėda H 2 TiO 3, iš kurio gaunamas titano (IV) oksidas. Pridedant vandenilio peroksido į rūgštinius tirpalus, kuriuose yra Ti (IV) junginių, susidaro H 4 TiO 5 ir H 4 TiO 8 sudėties peroksido (supratitano) rūgštys ir atitinkamos jų druskos; šie junginiai yra geltonos arba oranžinės-raudonos spalvos (priklausomai nuo titano koncentracijos), kuri naudojama analitiniam titano nustatymui.

Gauti Titaną. Labiausiai paplitęs metalo titano gamybos būdas yra magnio terminis metodas, ty titano tetrachlorido redukavimas magnio metalu (rečiau natriu):

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.

Abiem atvejais pradinės žaliavos yra titano oksido rūdos – rutilas, ilmenitas ir kt. Iš ilmenito tipo rūdų titanas šlako pavidalu atskiriamas nuo geležies lydant elektrinėse krosnyse. Šlakas (taip pat ir rutilas) chloruojamas esant anglies, kad susidarytų titano tetrachloridas, kuris po išgryninimo patenka į redukcijos reaktorių su neutralia atmosfera.

Šiame procese titanas gaunamas kempinės pavidalu ir po šlifavimo vakuuminėse lankinėse krosnyse išlydomas į luitus, pridedant legiruojančių priedų, jei reikia lydinio. Magnio terminis metodas leidžia sukurti didelius pramoninės gamybos Titanas su uždaru technologiniu ciklu, kadangi redukcijos metu susidaręs šalutinis produktas – magnio chloridas – siunčiamas elektrolizei, kad susidarytų magnis ir chloras.

Kai kuriais atvejais gaminių iš titano ir jo lydinių gamybai pravartu naudoti miltelinės metalurgijos metodus. Norint gauti ypač smulkius miltelius (pavyzdžiui, radijo elektronikai), titano (IV) oksidą galima redukuoti kalcio hidridu.

Titano taikymas. Pagrindiniai Titan pranašumai prieš kitus konstrukcinius metalus: lengvumo, stiprumo ir atsparumo korozijai derinys. Titano lydiniai absoliučiu, o juo labiau specifiniu stiprumu (t. y. stiprumu, susijusiu su tankiu) yra pranašesni už daugumą lydinių, kurių pagrindą sudaro kiti metalai (pavyzdžiui, geležis arba nikelis), esant temperatūrai nuo -250 iki 550 °C, ir vertinant. korozijos požiūriu jie yra panašūs į tauriųjų metalų lydinius. Tačiau titanas buvo pradėtas naudoti kaip nepriklausoma konstrukcinė medžiaga tik XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje dėl didelių techninių sunkumų jį išgaunant iš rūdų ir apdorojant (todėl titanas tradiciškai buvo klasifikuojamas kaip retas metalas). Didžioji Titano dalis išleidžiama aviacijos ir raketų technologijų bei jūrų laivų statybos reikmėms. Titano ir geležies lydiniai, žinomi kaip „ferotitanas“ (20–50 % titano), naudojami kaip legiravimo priedas ir deoksidacinė medžiaga aukštos kokybės plieno ir specialių lydinių metalurgijoje.

Techninis titanas naudojamas konteinerių, cheminių reaktorių, vamzdynų, jungiamųjų detalių, siurblių ir kitų gaminių, veikiančių agresyvioje aplinkoje, gamyboje, pavyzdžiui, chemijos inžinerijoje. Spalvotųjų metalų hidrometalurgijoje naudojama įranga iš titano. Jis naudojamas plieno gaminiams padengti. Titano naudojimas daugeliu atvejų suteikia didelį techninį ir ekonominį efektą ne tik dėl ilgesnės įrangos eksploatacijos trukmės, bet ir dėl galimybės intensyvinti procesus (pavyzdžiui, nikelio hidrometalurgijoje). Dėl titano biologinės saugos jis yra puiki medžiaga maisto pramonės ir rekonstrukcinės chirurgijos įrangai gaminti. Giliai šalčio sąlygomis Titano stiprumas didėja išlaikant gerą plastiškumą, todėl jį galima naudoti kaip kriogeninės technologijos konstrukcinę medžiagą. Titanas puikiai tinka poliravimui, spalvotam anodavimui ir kitiems paviršiaus apdailos būdams, todėl yra naudojamas įvairių meno gaminių, įskaitant monumentalią skulptūrą, gamybai. Pavyzdys yra paminklas Maskvoje, pastatytas pirmojo dirbtinio Žemės palydovo paleidimo garbei. Iš titano junginių praktinę reikšmę turi oksidai, halogenidai, taip pat silicidai, naudojami aukštos temperatūros technologijose; boridai ir jų lydiniai, naudojami kaip moderatoriai atominėse elektrinėse dėl jų atsparumo ugniai ir didelio neutronų gaudymo skerspjūvio. Titano karbidas, kurio kietumas yra didelis, yra gamyboje naudojamų įrankių karbido lydinių dalis pjaustymo įrankiai ir kaip abrazyvinė medžiaga.

Titano (IV) oksidas ir bario titanatas sudaro titano keramikos pagrindą, o bario titanatas yra svarbiausias feroelektrinis elementas.

Titanas kūne. Titano nuolat yra augalų ir gyvūnų audiniuose. Sausumos augaluose jo koncentracija yra apie 10 -4%, jūros augaluose - nuo 1,2 10 -3 iki 8 10 -2%, sausumos gyvūnų audiniuose - mažiau nei 2 10 -4%, jūriniuose - nuo 2 10 -4 iki 2·10 -2%. Stuburiniuose gyvūnuose kaupiasi daugiausia ragų dariniuose, blužnyje, antinksčiuose, skydliaukėje, placentoje; prastai absorbuojamas iš virškinimo trakto. Žmonėms per dieną su maistu ir vandeniu gaunama 0,85 mg titano; išsiskiria su šlapimu ir išmatomis (atitinkamai 0,33 ir 0,52 mg).

Titanas – metalas laumės Autorius bent jau, elementas pavadintas šių mitinių būtybių karalienės vardu. Titanija, kaip ir visi jos artimieji, išsiskyrė orumu.

Fėjoms skraidyti leidžia ne tik sparnai, bet ir lengvas jų svoris. Titanas taip pat yra lengvas. Elementas turi mažiausią tankį tarp metalų. Čia baigiasi panašumas į fėjas ir prasideda grynasis mokslas.

Titano cheminės ir fizinės savybės

Titanas – elementas sidabriškai baltos spalvos, su ryškiu blizgesiu. Metalo atspindžiuose matosi rožinė, mėlyna, raudona. Mirksi visomis vaivorykštės spalvomis - būdingas bruožas 22-as elementas.

Jo spinduliai visada ryškūs, nes titanas yra atsparusį koroziją. Medžiaga nuo jos apsaugota oksidine plėvele. Jis susidaro ant paviršiaus esant standartinei temperatūrai.

Dėl to metalo korozija nėra pavojinga nei ore, nei vandenyje, nei, pavyzdžiui, daugumoje agresyvios aplinkos. Taip chemikai vadino koncentruotų ir rūgščių junginių mišinį.

22 elementas tirpsta 1660 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Paaiškėja, titanas – spalvotasis metalas ugniai atspari grupė. Medžiaga pradeda degti dar nesuminkštėjusi.

Balta liepsna pasirodo esant 1200 laipsnių. Medžiaga verda 3260 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Išlydžius elementą, jis tampa klampus. Būtina naudoti specialius reagentus, kurie neleidžia prilipti.

Jei skysta metalo masė yra klampi ir lipni, tada miltelių pavidalo titanas yra sprogus. Norint paleisti „bombą“, pakanka pašildyti iki 400 laipsnių Celsijaus. Paėmimas šiluminė energija, elementas jį prastai perteikia.

Titanas taip pat nenaudojamas kaip elektros laidininkas. Tačiau medžiaga vertinama dėl stiprumo. Dėl mažo tankio ir svorio jis yra naudingas daugelyje pramonės šakų.

Chemiškai titanas yra gana aktyvus. Vienaip ar kitaip metalas sąveikauja su dauguma elementų. Išimtys: - inertinės dujos, , natris, kalis, , kalcis ir.

Toks nedidelis titanui neabejingų medžiagų kiekis apsunkina gryno elemento gavimo procesą. Nelengva gaminti ir titano metalo lydiniai. Tačiau pramonininkai išmoko tai padaryti. Praktinė 22-osios medžiagos mišinių nauda yra per didelė.

Titano panaudojimas

Lėktuvų ir raketų surinkimas – čia tai pirmiausia praverčia. titano. Pirkti metalą būtina padidinti spintų atsparumą karščiui ir atsparumą karščiui. Atsparumas karščiui – atsparumas aukštai temperatūrai.

Pavyzdžiui, jie neišvengiami greitinant raketą atmosferoje. Atsparumas karščiui yra daugelio lydinio mechaninių savybių išsaugojimas „ugninėmis“ aplinkybėmis. Tai yra, naudojant titaną, dalių eksploatacinės charakteristikos nesikeičia priklausomai nuo aplinkos sąlygų.

Taip pat naudingas 22-ojo metalo atsparumas korozijai. Ši savybė svarbi ne tik automobilių gamyboje. Elementas naudojamas kolboms ir kitiems stikliniams indams chemijos laboratorijoms gaminti, tampa žaliava papuošalams.

Žaliavos nėra pigios. Tačiau visose pramonės šakose išlaidas atperka titano gaminių tarnavimo laikas ir jų gebėjimas išlaikyti pirminę išvaizdą.

Taigi, Sankt Peterburgo įmonės patiekalų serija "Neva" "Metal Titan" PC“ leidžia kepti naudoti metalinius šaukštus. Jie sunaikintų tefloną ir subraižytų jį. Titano danga nesirūpina plieno ir aliuminio atakomis.

Tai, beje, galioja ir papuošalams. Iš aukso pagamintą žiedą lengva subraižyti. Titano modeliai išlieka lygūs dešimtmečius. Todėl 22-asis elementas buvo pradėtas laikyti vestuvinių žiedų žaliava.

Keptuvė "Titanium Metal" Lengvi, kaip indai su teflonu. 22 elementas yra tik šiek tiek sunkesnis už aliuminį. Tai įkvėpė ne tik atstovus lengvoji pramonė, bet ir automobilių pramonės specialistai. Ne paslaptis, kad automobiliuose yra daug aliuminio detalių.

Jie reikalingi norint sumažinti transporto svorį. Bet titanas yra stipresnis. Kalbant apie aukščiausios klasės automobilius, automobilių pramonė jau beveik visiškai perėjo prie 22-ojo metalo naudojimo.

Detalės iš titano ir jo lydinių sumažina vidaus degimo variklio svorį 30%. Lengvesnis tampa ir kėbulas, nors kaina pakyla. Aliuminis vis dar pigesnis.

Firma „Neva Metal Titan“, atsiliepimai kuri dažniausiai paliekama su pliuso ženklu, gamina patiekalus. Automobilių prekės ženklai naudoja titaną automobiliams. suteikti elementui žiedų, auskarų ir apyrankių formą. Šiame sąraše nėra pakankamai medicinos įmonių.

22-asis metalas yra protezavimo ir chirurginių instrumentų žaliava. Produktas beveik neturi porų, todėl gali būti lengvai sterilizuojamas. Be to, titanas, būdamas lengvas, gali atlaikyti didžiules apkrovas. Ko dar reikia, jei, pavyzdžiui, vietoje kelio raiščių dedama svetima dalis?

Porų nebuvimas medžiagoje vertinamas sėkmingų restoranų. Chirurgo skalpelių švara yra svarbi. Tačiau virėjų darbo paviršių švara taip pat svarbi. Kad maistas būtų saugus, jis pjaustomas ir garinamas ant titano stalų.

Jie nebraižo ir yra lengvai valomi. Vidutinio lygio įstaigose, kaip taisyklė, naudojami plieniniai indai, tačiau jie yra prastesnės kokybės. Todėl restoranuose su Michelin žvaigždutėmis įranga yra titaninė.

Titano kasyba

Elementas yra tarp 20 labiausiai paplitusių Žemėje ir yra tiksliai reitingo viduryje. Pagal planetos plutos masę titano kiekis yra 0,57%. Viename litre jūros vandens yra 0,001 miligramo 24-ojo metalo. Skalūnuose ir moliuose elemento yra 4,5 kilogramo tonoje.

Rūgščiose uolienose, tai yra, turinčiose daug silicio dioksido, titano yra 2,3 kilogramo tūkstančiui. Pagrindiniuose telkiniuose, susidariusiuose iš magmos, 22-asis metalas yra apie 9 kilogramus tonoje. Mažiausiai titano slypi ultramafinėse uolienose, kuriose yra 30 procentų silicio dioksido – 300 gramų 1000 kilogramų žaliavos.

Nepaisant paplitimo gamtoje, gryno titano jame nerasta. Medžiaga 100 procentų metalui gauti buvo jo joditas. Medžiagos terminį skaidymą atliko Arkel ir De Boer. Tai olandų chemikai. Eksperimentas buvo sėkmingas 1925 m. 1950-aisiais prasidėjo masinė gamyba.

Amžininkai, kaip taisyklė, išgauna titaną iš jo dioksido. Tai mineralas, vadinamas rutila. Jame yra mažiausiai pašalinių priemaišų. Atrodo kaip titanitas ir.

Apdorojant ilmenito rūdas, lieka šlako. Tai yra medžiaga 22-ajam elementui gauti. Išeiga yra porėta. Būtina atlikti antrinį lydymą vakuuminėse krosnyse, pridedant.

Jei dirbate su titano dioksidu, į jį pridedama magnio ir chloro. Mišinys kaitinamas vakuuminėse krosnyse. Temperatūra keliama tol, kol išgaruos visi pertekliniai elementai. Lieka konteinerių apačioje grynas titanas. Metodas vadinamas magnio terminiu.

Taip pat buvo sukurtas kalcio hidrido metodas. Jis pagrįstas elektrolizės būdu. Dabartinė didelio stiprumo leidžia atskirti metalo hidridą į titaną ir vandenilį. Ir toliau naudojamas joditinis elemento išgavimo būdas, sukurtas 1925 m. Tačiau XXI amžiuje tai imliausia ir brangiausia, todėl pradedama pamiršti.

Titano kaina

Įjungta metalo titano kaina yra nustatytas vienam kilogramui. 2016 metų pradžioje tai buvo apie 18 JAV dolerių. Pasaulinė 22-ojo elemento rinka Praeitais metais pasiekė 7 000 000 tonų. Didžiausi tiekėjai– Rusija ir Kinija.

Taip yra dėl jų išžvalgytų ir plėtrai tinkamų rezervatų. 2015 metų antrąjį pusmetį titano ir lakštų paklausa pradėjo mažėti.

Metalas taip pat parduodamas vielos ir įvairių dalių, pavyzdžiui, vamzdžių, pavidalu. Jie yra daug pigesni nei mainų kainos. Tačiau reikia atsižvelgti į tai, kas yra luituose grynas titanas, o gaminiuose naudojami jo pagrindu pagaminti lydiniai.