Отримання титану - Титан та його властивості
Ціна - от що ще гальмує виробництво і споживання, титану. Власне, висока вартість - не уроджений порок титану. У земній корі його багато - 0,63%. Мінерали, що містять титан знаходяться повсюдно. Найважливіші з них титаномагнетити FeTi3NFe3O4, ільменіт FeTi3, сфен CaTiSi5 і рутил Ti2. (У Росії родовища титанових руд знаходяться на Уралі, а найбільший виробник Верхне-Салдинське ПО). Серед конструкційних металів титан по поширеності займає четверте місце, уступаючи лише алюмінію, залізу і магнію. Висока ціна титану - наслідок складності витягу його з руд і застосування вакуумного устаткування при переплавлянні. При промисловому одержанні титану чи руду концентрат переводять у диоксид титану, що потім хлорують. Однак навіть при 800-1000Із хлорування протікає повільно. З достатньої для практичних цілей швидкістю воно відбувається в присутності вуглецю, що зв'язує кисень в основному в CO2:
Ti2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO2
Хлорид титану (IV) відновлюють магнієм
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2
А суміш, що утвориться, піддають нагріванню у вакуумі. При цьому магній і його хлорид випаровуються й осаджуються в конденсаторі. Залишок - губчатий титан - переплавляють, одержуючи компактний ковкий метал. Для очищення від кисню, вуглецю й інших шкідливих домішок відновлення титану проводять у герметичній апаратурі в атмосфері аргону, а очищення і переплавляння в глибокому вакуумі.
Для одержання титану високої чистоти застосовують іодидний метод, запропонований ще в 1925 році. Суть цієї технології, у деталях розроблена в 30-х рр. німецьким хіміком Вільгельмом Кроллем, і полягає в наступному. Чернової метал, забруднений домішками, нагрітий до 100-200° С, взаємодіючи з йодом, утворить четирьохйодистий титан. Подальше нагрівання йодиду до температури приблизно 1300-1500° С приводить до його розкладання на титан і йод. Причому пароподібний йод з'єднується знову з чорновим металом, а титан осаджується на розпеченій поверхні запалу з титану ж. Домішки, що знаходяться в чорновому металі, взаємодіють з йодом і не попадають на розпечений чистий титан.
Ti(забруднений) +2I2(газ) 100-200ЗTi4(газ) 1300-1500ЗTi(чистий) +2I2(газ)
Застосування титану і його з'єднань.
Вище, описуючи властивості, коротко вже згадувалися окремі області застосування титанових сплавів. Сьогодні титанові сплави широко застосовують в авіаційній техніці. Титанові сплави в промисловому масштабі вперше були використані в конструкціях авіаційних реактивних двигунів. Застосування титану в конструкції реактивних двигунів дозволяє зменшити їхню масу на 10...25%. Зокрема, з титанових сплавів виготовляють диски і лопатки компресора, деталі воздухозаборника, що направляє апарата і кріпильні вироби. Титанові сплави незамінні для надзвукових літаків. Ріст швидкостей польоту літальних апаратів привів до підвищення температури обшивання, у результаті чого алюмінієві сплави перестали задовольняти вимогам, що пред'являються авіаційною технікою надзвукових швидкостей. Температура обшивання в цьому випадку досягає 246...316 °С. У цих умовах найбільш прийнятним матеріалом виявилися титанові сплави.
У 70-х роках істотно зросло застосування титанових сплавів для планера цивільних літаків. У середньомагістральному літаку ТУ-204 загальна маса деталей з титанових сплавів складає 2570 кг.
Поступово розширюється застосування титану у вертольотах, головним чином, для деталей системи несущого гвинта, приводу, а також системи керування. Важливе місце займають титанові сплави в ракетобудуванні.
Завдяки високій корозійній стійкості в морській воді титан і його сплави знаходять застосування в суднобудуванні для виготовлення гребних гвинтів, обшивання морських судів, підвідних човнів, торпед і т. д. На титан і його сплави не налипають черепашки, що різко підвищують опір судна при його русі.
Поступово області застосування титану розширюються. Титан і його сплави застосовують у хімічній, нафтохімічній, целлюлозно-паперовій і харчовій промисловості, кольоровій металургії, енергомашинобудуванні, електроніці, ядерній техніці, гальванотехніці, при виробництві озброєння, для виготовлення броньових плит, хірургічного інструмента, хірургічних імплантатів, опріснювальних установок, деталей гоночних автомобілів, спортінвентарю (ключки для гольфа, спорядження альпіністів), деталей ручних годин і навіть прикрас. Азотування титану приводить до утворення на його поверхні золотавої плівки, по красі не уступає дійсному золоту.
З титану створені пам'ятники Ю. А. Гагаріну і монумент підкорювачам космосу в Москві, обеліск на честь успіхів освоєння Всесвіт у Женеві.
Зовсім незвичайний аспект застосування титану - дзвін. Дзвону, відлиті з цього металу, володіють надзвичайним, дуже красивим звучанням.
З з'єднань титану найбільше широко застосовується двоокис. У 1908 р. у США і Норвегії почалося виготовлення білила не з з'єднань свинцю і цинку, як робилося колись, а з двоокису титану. Таких білил можна офарбити в кілька разів велику поверхню, чим тим же кількістю свинцевого чи цинкового білила. До того ж у титанового білила більше відбивна здатність вони не отрутні і не сутеніють під дією сірководню! У медичній літературі описаний випадок, коли людин за один раз "прийняв" 460 м двоокису титану! (Цікаво, з чим він неї поплутав?)"Аматор" двоокису титану не випробував при цьому ніяких хворобливих відчуттів. Двоокис титану входить до складу деяких медичних препаратів, зокрема мазей проти шкірних хвороб,
Однак не медицина, а лакофарбова промисловість споживає найбільші кількості Ti2. Світове виробництво цього з'єднання набагато перевищило півмільйона тонн у рік. Емалі на основі двоокису титану широко використовують у якості захисних і декоративних покрить по металі і дереву в суднобудуванні, будівництві і машинобудуванні. Термін служби споруджень і деталей при цьому значно підвищується. Титанової білил офарблюють тканини, шкіру й інші матеріали.
Двоокис титану входить до складу порцелянових мас, тугоплавких стекол, керамічних матеріалів з високою діелектричною проникністю. Як наповнювач, що підвищує міцність і термостійкість, неї вводять у гумові суміші.
Серед нових матеріалів, яким наука приписує велике майбутнє, слід зазначити з'єднання титану з алюмінієм і нікелем і вуглецем. Про властивості никелида титану згадувалося вище. Інтерметаліди Ti3Al, TiAl, TiAl3 передбачається використовувати при робочих температурах до 700С. Карбіди титану мають дуже високу твердість і зносостійкість, сто дозволяє використовувати їх замість алмазних насадок як режущего інструмент.
Похожие статьи
-
Фізичні і механічні властивості титану - Титан та його властивості
Титан дуже тугоплавкий метал. Довгий час вважався, що він плавиться при 1800° С, однак у середині 50-х рр. англійські вчені Діардорф і Хейс установили...
-
Хімічні сполуки титану - Титан та його властивості
З одновалентними галогенами (фтором, бромом, хлором і йодом) він може утворювати ди - три - і, тетраз'єднання, із сіркою й елементами її групи (селеном,...
-
ВУГЛЕКИСЛИЙ ГАЗ ТА ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ - Склад повітря
Вивчаючи "Склад повітря" ми проводили дослід, зображений на малюнку 41. Через те, що вапняна вада помутніла ми зробили висновок, що у повітрі є...
-
Температурні, електричні і магнітні властивості титану - Титан та його властивості
Титан має порівняно низьку теплопровідність, всього 22,07 Ут/(мк), що приблизно в 3 рази нижче теплопровідності заліза, у 7 разу-магнію, у 17-20...
-
Властивості титану - Титан та його властивості
У періодичній системі елементів Менделєєва титан має порядковий номер 22. Атомна маса природного титану, обчислена за результатами досліджень його...
-
З історії відкриття титану - Титан та його властивості
Навряд чи можна знайти ще один такий метал, історія відкриття і вивчення якого були б так повны драматичних подій, помилок і оман, як історія титану....
-
Нехай функція F (х) задана на відрізку [a, b] . Розіб'ємо цей відрізок на N частин точками ділення А = х0 < x1 < x2 < ... < хn = b У кожному...
-
Натрій в природі, Отримання, застосування натрію - Натрій: історія, властивості
У природі лужні елементи трапляються лише у вигляді солей. Найважливішими мінералами Натрію є кам'яна сіль або галіт NaCl, чилійська селітра NaNO3,...
-
ШЛЯХИ ОТРИМАННЯ АМІНОКИСЛОТ - Амінокислоти: одержання, властивості, роль у біології
Розроблено багато шляхів отримання - амінокислот. Найважливіші з них три: 1. Дія аміаку на солі хлорзамісних кислот:...
-
З математичної точки зору розв'язки (1) і (2) мають однаковий зміст. О-1 Подвійним інтегралом від функції по області називається границя (3) За умови, що...
-
Властивості природного газу - Зріджений природний газ: його характеристика
У природному стані газ представлений у вигляді окремих скупчень. Їх прийнято називати газовими покладами, які накопичуються в земних надрах, як газові...
-
КИСЕНЬ ТА ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ - Склад повітря
Кисень -- найпоширеніший хімічний елемент на Землі. У вільному стані кисень є у повітрі і в природних водах. У зв'язаному стані кисень входить до складу...
-
КАУЧУК І ГУМА, ДЖЕРЕЛА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКУ, ВЛАСТИВОСТІ КАУЧУКУ - Каучук і гума
Каучук - речовина, що одержується з каучуконосних рослин, що ростуть у тропіках і утримуючих молочну рідину (латекс) у коренях, стовбурі, гілках, чи...
-
Щоб значно спростити задачу транспортування і подальшого зберігання газу, його необхідно зріджувати. Додаткова умова - це охолодження природного газу,...
-
ЙОД Сировиною для промислового одержання йоду служать нафтові бурові води, морські водорості, а також маткові розчини чилійської (натрієвої) селітри, що...
-
Що таке зріджений природний газ (ЗПГ)? - Зріджений природний газ: його характеристика
Перший експериментальний завод зі зрідження природного газу був побудований в 1912 р. і почав функціонувати через 5 років, але він не підходив для...
-
ЙОД ЙОД - І хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, належить до галогенів (у літературі зустрічається також символ J); атомний номер...
-
Фізичні та хімічні властивості - Натрій: історія, властивості
Фізичні властивості. Оскільки в атомах лужних металів один зовнішній електрон доводиться на 4 і більше вільні орбіталі, а енергія іонізації атомів...
-
СПГ зберігається в спеціальних кріоцістернах, влаштованих за принципом посудини Дюара. Транспортується СПГ на спеціалізованих морських суднах - танкерах,...
-
Цей параграф носить допоміжний характер. Тут встановлюється декілька простих властивостей модуля нерперывности вищих порядків. Всі функції F1 , що...
-
Загальні властивості функцій - Функції та способи їх задання
Означення : Множина всіх значень аргумента, для яких можна обчислити значення функції, називається природною областю визначення функції. Область...
-
Їдкі луги - Натрій: історія, властивості
Їдкими лугами називаються добре розчинні у воді гідроксиди. Найважливіші з них NaOH і KOH. Гідроксид натрію - білий, непрозорий, тверда кристалічна...
-
Хімічний склад природного газу - Зріджений природний газ: його характеристика
Газ, який добувають з природних родовищ, що складається з вуглеводневих і не вуглеводневих компонентів. Природний газ - метан, який включає в себе більш...
-
Визначення : Скалярний добуток двох векторів і дорівнює добутку модулів цих векторів на косинус кута між ними . (6.1) Таким чином, скалярний добуток двох...
-
Властивості нітратної і фосфатної кислоти
Властивості Нітратної і Фосфатної кислоти Нітратна кислота . Чиста Нітратна кислота HNO - безбарвна рідина густиною 1,51 р/см при - 42 °С застигаюча в...
-
Історія натрію - Натрій: історія, властивості
Назва "натрій" походить від стародавнього слова, яке порівняно широко поширене в Єгипті, а так само у древніх греків і римлян. Це слово можна було...
-
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ І СІРКИ - Неметали та їхні сполуки
Ви вже знаєте, що кисень - дуже реакційноздатна речовина. Він реагує з багатьма металами, неметалами багатьма складними речовинами, виявляючи властивості...
-
Химические свойства - Титан и его физические свойства
Устойчив к коррозии благодаря оксидной пленке, но при измельчении в порошок горит на воздухе. Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и...
-
Вступ - Типові неметали - галогени, їх характеристика, властивості і сполуки
До головної підгрупи VII групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва входять: Фтор F, Хлор Cl, Бром Br, Йод J та Астат At. Загальна назва цієї...
-
Фізичні властивості. - Виробництво і застосування платини
Платина дуже тугоплавкий метал, кристалізується в гранецентровані кубічні (р. ц. до.) грати. При дії на розчини солей відновниками метал може бути...
-
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ І СІРКИ - Загальні відомості про елементи
Ви вже знаєте, що кисень -- дуже реакційноздатна речовина. Він реагує з багатьма металами, неметалами багатьма складними речовинами, виявляючи...
-
Значення хімії у створенні нових матеріалів
Нові матеріали потрібні для квантових генераторів, лазерів, які породжують могутні промені, здатні різати, плавити, випаровувати, свердлити і посилати...
-
Загальна характеристика прийнятого методу оцінки проектних рішень і його основних показників Головною метою розрахунку показників економічної...
-
Національний продукт і його вимір - Макроекономіка
1. Калінінградський фермер А. М. Ільїн вирощує пшеницю й продає її АТ "Балтмукомол" за 0,5 руб./кг; борошномельний завод робить із зерна борошно й продає...
-
Перспективним є споживання зрідженого газу і в Україні, що може полегшити розв?язання питання диверсифікації джерел постачання природного газу в...
-
Визначники та їх властивості - Основи вищої математики
До поняття визначника приходимо, розглядаючи системи алгебраїчних рівнянь першого степеня. Розглянемо систему рівнянь: (2.1) X та y -- невідомі,...
-
Горіння простих і складних речовин: А) С + О2 СО2 2Сu + O2 = 2CuO (окислення, крім благородних металів) Б) СН4 + 2О2 СО2 + 2Н2О 2. Розклад під час...
-
У цьому параграфі встановлюється, що якщо тригонометричний поліном Tn(x) Близький до заданої функції F , то його модулі безперервності можна оцінити...
-
Перспективи зрідження газів - Зріджений природний газ: його характеристика
За оцінками експертів виробництво зрідженого газу (ЗГ) -- один із секторів ринку енергоресурсів, що найшвидше зростає. На початку ХХІ ст. споруджуються...
-
ЗВ'ЯЗКИ - Амінокислоти: одержання, властивості, роль у біології
Амінокислоти здатні утворювати ряд хімічних зв'язків з різними реакційноздатними групами. Пептидний зв'язок . Цей зв'язок утворюється в результаті...
Отримання титану - Титан та його властивості