Titaanin sulatus

Titaanimetallin valmistuksen raaka-aine on pääosin rutiili, joka sisältää yli 96 % TiO2:ta. Rutiilimalmimaiden, kuten Neuvostoliiton, puute, ilmeniitin käyttö "korkeasta titaanikuonasta", joka sisältää noin 90 % TiO2:ta. Viime vuosina maat ovat käyttäneet luonnonrutiilin hinnasta ja hupenevista varannoista johtuen ilmeniittiä, joka on valmistettu titaanipitoisista materiaaleista eli korkeasta titaanikuonasta ja keinotekoisesta rutiilista.

Titaani löydettiin vuonna 1791, mutta ensimmäistä kertaa puhdasta titaania valmistettiin vuonna 1910, yli sadan vuoden puolivälissä. Syynä on: titaani on erittäin aktiivinen korkeissa lämpötiloissa, se on helppo yhdistää hapen, typen, hiilen ja muiden alkuaineiden kanssa, puhtaan titaanin uuttaminen vaatii erittäin ankaria olosuhteita.

Teollisuuden yleisesti käytetty rikkihappo hajoaminen ilmeniitti titaanidioksidia, titaanidioksidia titaani metalli titaani. Jauhetun ilmeniitin (rikasteen) väkevä rikkihappokäsittely tapahtuu seuraava kemiallinen reaktio:

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

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

FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O

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

Epäpuhtauden Fe2(SO4)3 poistamiseksi lisätään rautaviilaa ja Fe3+ pelkistetään Fe2+:ksi, minkä jälkeen liuos jäähdytetään alle 273 K:n lämpötilaan, jolloin FeSO4-7H2O (vihreä aluna) kiteytymään sivutuotteena.

Ti(SO4)2:n ja TiOSO4:n hydrolyysi saosti valkoisen metatitanaattisakan, reaktio oli:

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

TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

Titaanidioksidia tuotetaan takomalla metatitaanihappoa:

H2TiO3 == TiO2+H2O

Titaanimetallin teollinen tuotanto metallin lämpöpelkistysmenetelmällä titaanitetrakloridin vähentämiseksi. TiO2 (tai luonnollinen rutiili) ja puuhiilen jauheseos lämmitetään 1000 ~ 1100K, klooraus ja TiCl4:n muodostuminen höyryn kondensaatio.

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

TiCl4:n pelkistys sulalla magnesiumilla argonissa 1070 K:ssa tuottaa huokoisen titaanisienen:

TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti

Tämä titaanisieni murskataan, sulatetaan tyhjökaariuunissa ja siitä valmistetaan lopuksi erilaisia ​​titaanimateriaaleja.

On myös mahdollista reagoida: Ti+2I2=TiI4

Saatu TiI4 hajoaa korkeassa lämpötilassa (noin 1250 astetta):

TiI4=Ti+2I2

Näin saadaan puhdasta titaania olevaa sauvaa.

Titaanin ja titaaniseosten ominaisuudet ja käyttötarkoitukset

Puhdas titaani on hopeanvalkoinen metalli, jolla on monia erinomaisia ​​ominaisuuksia. Titaanin tiheys on 4,54 g/cm3, 43 % kevyempi kuin teräs ja hieman raskaampi kuin arvostettu kevytmetallimagnesium. Mekaaninen lujuus on samanlainen kuin teräs, kaksi kertaa suurempi kuin alumiini, viisi kertaa suurempi kuin magnesium. Titaani kestää korkeita lämpötiloja, sulamispiste 1942K, lähes 1000K korkeampi kuin kulta, lähes 500K korkeampi kuin teräs.

Titaani kuuluu metallin aktiivisempiin kemiallisiin ominaisuuksiin. Kuumennettaessa O2, N2, H2, S ja halogeenien ja muiden ei-metallisten rooli. Mutta huoneenlämmössä titaanipinnalle on helppo muodostaa erittäin ohut kerros tiheää oksidisuojakalvoa, se voi vastustaa vahvojen happojen ja jopa aqua regian roolia osoittaen vahvaa korroosionkestävyyttä. Siksi happo-, alkali- ja suolaliuoksessa oleva yleinen metalli tulee täynnä reikiä ja titaani on turvallista ja tervettä.

Nestemäinen titaani voi liuottaa lähes kaikki metallit, joten se voi muodostaa seoksia useiden eri metallien kanssa. Titaania lisätään teräkseen titaaniteräksen valmistamiseksi, joka on sitkeää ja joustavaa. Titaani ja metalli Al, Sb, Be, Cr, Fe jne. luomaan aukkoja täyttäviä yhdisteitä tai metallien välisiä yhdisteitä.

Titaaniseoksesta valmistettu lentokone kuin muut metallit valmistettu samasta painosta ilma-aluksen yli 100 matkustajaa. Valmistettu sukellusveneistä, sekä meriveden korroosionkestävyys, mutta myös kestävyys syvälle paineelle, sen sukellussyvyys kuin ruostumattomasta teräksestä valmistetut sukellusveneet kasvoivat 80%. Samaan aikaan titaani on ei-magneettinen, miinat eivät löydä sitä, sillä on erittäin hyvä suojelijarooli.

Titaanilla on "probioottinen" sukupuoli. Ihmiskehossa se kestää eritteen korroosiota ja on myrkytön, ja se on mukautettavissa mihin tahansa sterilointimenetelmään. Siksi sitä käytetään laajalti lääketieteellisten laitteiden valmistuksessa, keinotekoisten lonkkanivelten, polvinivelten, olkanivelten, nivelten, pakkonivelten, kallon, aktiivisten sydänläppien, luun kiinnitysklipsien valmistuksessa. Kun uusi lihaskuiturengas käärittiin näihin "titaaniluihin", nämä titaaniluut alkoivat ylläpitää ihmiskehon normaalia toimintaa.

Titaani on levinnyt laajalti ihmiskehoon, ja normaali ihmiskehon pitoisuus on enintään 15 mg / 70 painokiloa, ja sen rooli on edelleen epäselvä. Titaani voi kuitenkin stimuloida fagosyyttejä, joten immuniteetin rooli on vahvistettu.

Titaaniyhdisteet ja käyttötarkoitukset

Tärkeitä titaaniyhdisteitä ovat: titaanidioksidi (TiO2), titaanitetrakloridi (TiCl4) ja bariummetatitanaatti (BaTiO3).

Puhdas titaanidioksidi on valkoista jauhetta, on erinomainen valkoinen pigmentti, kauppanimi "titaanidioksidi". Sillä on sekä lyijyvalkoisen (PbCO3) peittokyky että sinkkivalkoisen (ZnO) kestävä suorituskyky. Siksi ihmiset lisäävät usein titaanidioksidia korkealaatuisesta valkoisesta maalista valmistettuun maaliin; paperiteollisuudessa täyteaineena lisättynä paperilapaan; tekstiiliteollisuus keinokuitujen mattaaineena.

Tekstiiliteollisuudessa tekokuitujen mattaaineena; lasi-, keramiikka-, emaliteollisuudessa lisäaineena sen suorituskyvyn parantamiseksi; käytetään katalyyttinä monissa kemiallisissa reaktioissa. Kemianteollisuudessa kehittyy yhä enemmän tänään, titaanidioksidia ja titaaniyhdisteitä hienoina kemiallisina tuotteina, on korkea lisäarvo, mahdollisuus on erittäin houkutteleva.

Titaanitetrakloridi on väritön neste; sulamispiste 250K, kiehumispiste 409K, virittävä hajujärjestelmä. Se on helppo hydrolysoida vedessä tai kosteassa ilmassa ja siitä vapautuu paljon valkoista savua.

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

Siksi TiCl4:a käytetään armeijassa keinotekoisena savuaineena, ikään kuin sitä käytettäisiin merisodassa. Maataloudessa ihmiset käyttävät TiCl4:a muodostamaan tiheän sumupohjan, joka vähentää maaperän lämpöhäviötä yöllä ja suojelee vihanneksia ja viljelykasveja kylmän ja pakkasen haitoilta.

Bariummetatitanaatti valmistetaan sulattamalla TiO2 ja BaCO3 yhdessä:

TiO2+BaCO3 == BaTiO3 ten CO2-

Keinotekoisesti valmistetulla BaTiO3:lla on korkea dielektrisyysvakio, kondensaattoreilla on suurempi kapasiteetti, mikä tärkeintä, BaTiO3:lla on merkittäviä "pietsosähköisiä ominaisuuksia", kidepaine tuottaa virtaa, tehoa ja muuttaa muotoaan. Ihmiset laittavat sen ultraääniaaltoon, se paineistetaan tuottamaan virtaa, mittaamalla virran voimakkuutta voidaan mitata ultraäänivoimakkuutta. Lähes kaikkien ultraäänilaitteiden on käytettävä sitä. Titanaatin kehittämisen ja käytön myötä sitä käytetään yhä laajemmin epälineaaristen komponenttien, dielektristen vahvistimien, elektronisten tietokonemuistikomponenttien, mikrokondensaattorien, galvanointimateriaalien, ilmailumateriaalien, vahvojen magneettisten, puolijohdemateriaalien, optisten instrumenttien valmistuksessa. , reagenssit ja niin edelleen.

Titaanin, titaaniseosten ja titaaniyhdisteiden erinomaiset ominaisuudet ovat johtaneet niiden kiireelliseen tarpeeseen. Korkeat tuotantokustannukset ovat kuitenkin rajoittaneet niiden käyttöä. Uskomme, että lähitulevaisuudessa titaanin sulatusteknologian jatkuvan parantamisen ja parantamisen myötä titaanin, titaaniseosten ja titaaniyhdisteiden käyttöä kehitetään entistä enemmän.

Titaanituotteet:

Titaani ja titaaniseokset ovat erittäin tärkeitä kevyitä rakennemateriaaleja, joilla on erittäin tärkeä käyttöarvo ja laajat sovellusmahdollisuudet ilmailussa, ilmailussa, ajoneuvotekniikassa, biolääketieteen tekniikassa ja muilla aloilla.

Tyypit: titaanin kanonisointi, teollisesti puhdas titaani, -tyyppinen titaani, -tyyppinen titaani, + -tyyppinen titaani