Titán olvasztás

A titánfém előállításának alapanyaga főként rutil, amely több mint 96% TiO2-t tartalmaz. A rutilérc országok, például a Szovjetunió hiánya, a "magas titán salakból" készült ilmenit használata, amely körülbelül 90% TiO2-t tartalmaz. Az elmúlt években a természetes rutil ára és a készletek fogyatkozása miatt az országok hajlamosak titánban gazdag anyagokból készült ilmenit, azaz magas titántartalmú salak és mesterséges rutil felhasználására.

A titánt 1791-ben fedezték fel, de először 1910-ben, több mint száz év közepén készült tiszta titán. Ennek oka: a titán nagyon aktív magas hőmérsékleten, könnyen kombinálható oxigénnel, nitrogénnel, szénnel és más elemekkel, a tiszta titán kinyeréséhez nagyon kemény körülmények szükségesek.

Ipari általánosan használt kénsav lebontása ilmenit titán-dioxid, titán-dioxid titán fém titán. Az őrölt ilmenit (koncentrátum) tömény kénsavas kezelése során a következő kémiai reakció megy végbe:

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

FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO{4+FeSO4+2H2O

FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O

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

A Fe2(SO4)3-szennyeződés eltávolítása érdekében vasreszeléket adunk hozzá, és a Fe3+-t Fe2+-re redukáljuk, majd az oldatot 273 K alá hűtjük, lehetővé téve a FeSO4-7H2O-t. (zöld timsó) melléktermékként kristályosodni.

A Ti(SO4)2 és TiOSO4 hidrolízise során fehér metatitanát csapadék vált ki, a reakció a következő volt:

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

TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

A titán-dioxidot metatitánsav kovácsolásával állítják elő:

H2TiO3 == TiO2+H2O

Titánfém ipari gyártása fém termikus redukciós módszerével a titán-tetraklorid redukálására. TiO2 (vagy természetes rutil) és faszénpor keveréke 1000 ~ 1100 K-ra melegítve klórozást, és a TiCl4 keletkezését, gőzkondenzációt eredményezi.

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

A TiCl4 redukálása olvadt magnéziummal argonban 1070 K-on porózus titánszivacsot eredményez:

TiCl4+2Mg=2MgCl{2+Ti

Ezt a titánszivacsot összetörik, vákuumívkemencében megolvasztják, végül különféle titán anyagokat készítenek belőle.

Lehetséges reagálni is: Ti+2I2=TiI4

A kapott TiI4 magas hőmérsékleten (körülbelül 1250 fokon) lebomlik:

TiI4=Ti+2I2

Ez tiszta titán rudakat eredményez.

A titán és titánötvözetek tulajdonságai és felhasználása

A tiszta titán egy ezüstfehér fém, amely számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik. A titán sűrűsége 4,54 g/cm3, 43%-kal könnyebb, mint az acél, és valamivel nehezebb, mint a tekintélyes könnyűfém magnéziumé. Mechanikai szilárdsága hasonló az acéléhoz, kétszer akkora, mint az alumínium, ötször nagyobb, mint a magnézium. A titán ellenáll a magas hőmérsékletnek, olvadáspontja 1942 K, közel 1000 K-val magasabb, mint az arany, közel 500 K-val magasabb, mint az acél.

A titán a fém aktívabb kémiai tulajdonságai közé tartozik. Ha hevítjük O2, N2, H2, S és halogének és egyéb nem fémes szerepet. De szobahőmérsékleten a titán felületén könnyű létrehozni egy nagyon vékony réteg sűrű oxid védőfóliát, ellenáll az erős savak szerepének és még az aqua regia-nak is, erős korrózióállóságot mutatva. Ezért a sav-, lúg-, sóoldatban az általános fém tele lesz lyukakkal, és a titán biztonságos és egészséges.

A folyékony titán szinte minden fémet képes feloldani, így különféle fémekkel ötvözetet képezhet. Titánt adnak az acélhoz, hogy titán acélt állítsanak elő, amely szívós és rugalmas. Titán és fém Al, Sb, Be, Cr, Fe stb. hézagkitöltő vegyületek vagy intermetallikus vegyületek előállítására.

Titán ötvözetből készült repülőgép, mint más fémek készült azonos tömegű repülőgép több mint 100 utas. Készült tengeralattjárók, mind a tengervíz korrózióálló, hanem ellenáll a mély nyomás, a merülési mélység, mint a rozsdamentes acél tengeralattjárók 80%-kal nőtt. Ugyanakkor a titán nem mágneses, nem találják meg az aknák, nagyon jó anti-őrző szerepe van.

A titánnak "probiotikus" neme van. Az emberi szervezetben ellenáll a váladék korróziójának és nem mérgező, és bármilyen sterilizációs módszerhez alkalmazkodik. Ezért széles körben használják orvosi berendezések gyártásában, mesterséges csípőízületek, térdízületek, vállízületek, ízületek, kényszerízületek, koponya, aktív szívbillentyűk, csontrögzítő klipek gyártásában. Amikor az új izomrost gyűrű ezekbe a "titán csontokba" burkolt, ezek a titán csontok elkezdték fenntartani az emberi test normális tevékenységeit.

A titán széles körben elterjedt az emberi szervezetben, és a normál emberi testtartalom nem haladja meg a 15 mg-ot 70 testtömeg-kilogrammonként, és szerepe még mindig nem tisztázott. A titán azonban serkentheti a fagocitákat, így az immunitás szerepe megerősítést nyert.

Titánvegyületek és felhasználásuk

A fontos titánvegyületek közé tartozik a titán-dioxid (TiO2), a titán-tetraklorid (TiCl4) és a bárium-metatitanát (BaTiO3).

A tiszta titán-dioxid fehér por, kiváló fehér pigment, a kereskedelmi név "titán-dioxid". Mind az ólomfehér (PbCO3) fedőképességével, mind a cinkfehér (ZnO) tartós teljesítményével rendelkezik. Ezért az emberek gyakran adnak titán-dioxidot a kiváló minőségű fehér festékből készült festékhez; a papíriparban a papírlapáthoz adagolt töltőanyagként; textilipar mesterséges szálak mattítószereként.

A textiliparban mesterséges szálak mattítószereként; az üveg-, kerámia-, zománciparban teljesítményjavító adalékként; katalizátorként használják számos kémiai reakcióban. A vegyiparban egyre inkább fejlődik ma, a titán-dioxid és a titánvegyületek finom vegyi termékek, magas hozzáadott értékkel bír, a kilátás nagyon vonzó.

A titán-tetraklorid színtelen folyadék; olvadáspontja 250 K, forráspontja 409 K, izgató szagú rendszerrel. Vízben vagy párás levegőben könnyen hidrolizálható, és sok fehér füstöt bocsát ki.

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

Ezért a TiCl4-et a hadseregben mesterséges füstanyagként használják, mintha tengeri hadviselésben használnák. A mezőgazdaságban az emberek a TiCl4-et használják sűrű ködtalaj kialakítására, hogy csökkentsék a talaj hőveszteségét éjszaka, és megóvják a zöldségeket és a növényeket a hideg és a fagy káros hatásaitól.

A bárium-metatitanátot TiO2 és BaCO3 összeolvasztásával állítják elő:

TiO2+BaCO3 == BaTiO3 tíz CO2-

A mesterségesen előállított BaTiO3 dielektromos állandója nagy, a kondenzátorokból készült nagyobb kapacitású, ami még fontosabb, a BaTiO3 jelentős "piezoelektromos tulajdonságokkal" rendelkezik, a kristálynyomás áramot, teljesítményt fog termelni, alakot vált. Az emberek berakják az ultrahanghullámba, nyomás alatt áll, hogy áramot termeljen, az áramerősség mérésével ultrahangerősség mérhető. Szinte az összes ultrahangos műszernek használnia kell. A titanát fejlődésével és hasznosításával egyre szélesebb körben használják nemlineáris alkatrészek, dielektromos erősítők, elektronikus számítógépes memória alkatrészek, mikrokondenzátorok, galvanizáló anyagok, repülőgépipari anyagok, erős mágneses, félvezető anyagok, optikai műszerek gyártásában. , reagensek és így tovább.

A titán, titánötvözetek és titánvegyületek kiváló tulajdonságai miatt sürgős szükség van rájuk. A magas előállítási költségek azonban korlátozták alkalmazásukat. Úgy gondoljuk, hogy a közeljövőben a titán olvasztási technológia folyamatos fejlesztésével, továbbfejlesztésével a titán, titánötvözetek és titánvegyületek alkalmazása is egyre fejlettebb lesz.

Titán termékek:

A titán és a titánötvözetek rendkívül fontos, könnyű szerkezeti anyagok, amelyek nagyon fontos alkalmazási értékkel és széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek a légi közlekedésben, az űrhajózásban, a járműgyártásban, az orvosbiológiai technikában és más területeken.

Típusok: titán kanonizálás, ipari tisztaságú titán, -titán, -titán, + -típusú titán