Τήξη τιτανίου

Η πρώτη ύλη για την παραγωγή μετάλλου τιτανίου είναι κυρίως το ρουτίλιο, το οποίο περιέχει περισσότερο από 96% TiO2. Έλλειψη χωρών μεταλλεύματος ρουτιλίου, όπως η Σοβιετική Ένωση, η χρήση ιλμενίτη από «σκωρία υψηλής τιτανίου», που περιέχει περίπου 90% TiO2. Τα τελευταία χρόνια, λόγω της τιμής του φυσικού ρουτιλίου και της μείωσης των αποθεμάτων, οι χώρες τείνουν να χρησιμοποιούν ιλμενίτη κατασκευασμένο από υλικά πλούσια σε τιτάνιο, δηλαδή σκωρία με υψηλή περιεκτικότητα σε τιτάνιο και τεχνητό ρουτίλιο.

Το τιτάνιο ανακαλύφθηκε το 1791, αλλά η πρώτη φορά που κατασκευάστηκε καθαρό τιτάνιο είναι το 1910, στα μέσα εκατό και πλέον ετών. Ο λόγος είναι: το τιτάνιο είναι πολύ ενεργό σε υψηλές θερμοκρασίες, είναι εύκολο να συνδυαστεί με οξυγόνο, άζωτο, άνθρακα και άλλα στοιχεία, για την εξαγωγή καθαρού τιτανίου απαιτούνται πολύ σκληρές συνθήκες.

Η βιομηχανία χρησιμοποιείται συνήθως αποσύνθεση θειικού οξέος διοξειδίου του τιτανίου ιλμενίτη, διοξειδίου του τιτανίου από τιτάνιο μετάλλου τιτανίου. Επεξεργασία αλεσμένου ιλμενίτη με συμπυκνωμένο θειικό οξύ (συμπυκνωμένο), εμφανίζεται η ακόλουθη χημική αντίδραση:

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

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

FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O

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

Προκειμένου να απομακρυνθεί η ακαθαρσία Fe2(SO4)3, προστίθενται ρινίσματα σιδήρου και το Fe3+ μειώνεται σε Fe2+, στη συνέχεια το διάλυμα ψύχεται κάτω από 273 K, επιτρέποντας το FeSO4-7H2O (πράσινη στυπτηρία) για να κρυσταλλωθεί ως υποπροϊόν.

Η υδρόλυση του Ti(SO4)2 και του TiOSO4 καθίζανε ένα λευκό μετατιτανικό ίζημα, η αντίδραση ήταν:

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

TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

Το διοξείδιο του τιτανίου παράγεται με σφυρηλάτηση μετατιτανικού οξέος:

H2TiO3 == TiO2+H2O

Βιομηχανική παραγωγή μετάλλου τιτανίου με χρήση της μεθόδου θερμικής αναγωγής μετάλλου για τη μείωση του τετραχλωριούχου τιτανίου. TiO2 (ή φυσικό ρουτίλιο) και μίγμα σκόνης άνθρακα θερμαίνεται στους 1000 ~ 1100K, χλωρίωση, και κάνει τη δημιουργία TiCl4, συμπύκνωση ατμών.

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

Η αναγωγή του TiCl4 με τηγμένο μαγνήσιο σε αργό στους 1070 K δίνει πορώδες σφουγγάρι τιτανίου:

TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti

Αυτό το σφουγγάρι τιτανίου συνθλίβεται, λιώνεται σε κλίβανο τόξου κενού και τελικά κατασκευάζεται σε διάφορα υλικά τιτανίου.

Είναι επίσης δυνατή η αντίδραση: Ti+2I2=TiI4

Το TiI4 που λαμβάνεται αποσυντίθεται σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου 1250 βαθμούς):

TiI4=Ti+2I2

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ράβδους καθαρού τιτανίου.

Ιδιότητες και χρήσεις τιτανίου και κραμάτων τιτανίου

Το καθαρό τιτάνιο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο, το οποίο έχει πολλές εξαιρετικές ιδιότητες. Η πυκνότητα του τιτανίου είναι 4,54 g/cm3, 43% ελαφρύτερο από το ατσάλι και ελαφρώς βαρύτερο από το διάσημο ελαφρύ μέταλλο μαγνήσιο. Η μηχανική αντοχή είναι παρόμοια με τον χάλυβα, δύο φορές μεγαλύτερη από το αλουμίνιο, πέντε φορές μεγαλύτερη από το μαγνήσιο. Το τιτάνιο είναι ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες, σημείο τήξης 1942Κ, σχεδόν 1000Κ υψηλότερο από τον χρυσό, σχεδόν 500Κ υψηλότερο από το ατσάλι.

Το τιτάνιο ανήκει στις πιο ενεργές χημικές ιδιότητες του μετάλλου. Όταν θερμαίνεται με O2, N2, H2, S και αλογόνα και άλλους μη μεταλλικούς ρόλους. Αλλά σε θερμοκρασία δωματίου, η επιφάνεια του τιτανίου είναι εύκολο να δημιουργηθεί ένα πολύ λεπτό στρώμα από πυκνό προστατευτικό φιλμ οξειδίου, μπορεί να αντισταθεί στο ρόλο των ισχυρών οξέων και ακόμη και του aqua regia, δείχνοντας ισχυρή αντοχή στη διάβρωση. Επομένως, το γενικό μέταλλο στο διάλυμα οξέος, αλκαλίου, αλατιού γίνεται γεμάτο τρύπες και το τιτάνιο είναι ασφαλές και υγιές.

Το υγρό τιτάνιο μπορεί να διαλύσει σχεδόν όλα τα μέταλλα, επομένως μπορεί να σχηματίσει κράματα με μια ποικιλία μετάλλων. Το τιτάνιο προστίθεται στον χάλυβα για την παραγωγή χάλυβα τιτανίου, ο οποίος είναι σκληρός και εύκαμπτος. Τιτάνιο και μέταλλο Al, Sb, Be, Cr, Fe κ.λπ. για τη δημιουργία ενώσεων πλήρωσης κενών ή διαμεταλλικών ενώσεων.

Κράμα τιτανίου κατασκευασμένο από αεροσκάφη από άλλα μέταλλα κατασκευασμένο από το ίδιο βάρος του αεροσκάφους πάνω από 100 επιβάτες. Κατασκευασμένο από υποβρύχια, τόσο αντοχή στη διάβρωση του θαλασσινού νερού, αλλά και αντοχή σε βαθιά πίεση, το βάθος κατάδυσής του από τα υποβρύχια από ανοξείδωτο χάλυβα αυξήθηκε κατά 80%. Ταυτόχρονα, το τιτάνιο είναι μη μαγνητικό, δεν θα το βρουν τα ορυχεία, έχει πολύ καλό αντι-φύλακα ρόλο.

Το τιτάνιο έχει «προβιοτικό» φύλο. Στο ανθρώπινο σώμα, μπορεί να αντισταθεί στη διάβρωση της έκκρισης και είναι μη τοξικό και είναι προσαρμόσιμο σε οποιαδήποτε μέθοδο αποστείρωσης. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή ιατρικού εξοπλισμού, στην παραγωγή τεχνητών αρθρώσεων ισχίου, αρθρώσεων γονάτων, αρθρώσεων ώμων, αρθρώσεων, καταναγκαστικών αρθρώσεων, κρανίου, ενεργών καρδιακών βαλβίδων, κλιπ στερέωσης οστών. Όταν ο νέος δακτύλιος μυϊκής ίνας τυλίχθηκε σε αυτά τα «κόκαλα τιτανίου», αυτά τα οστά τιτανίου άρχισαν να διατηρούν τις φυσιολογικές δραστηριότητες του ανθρώπινου σώματος.

Το τιτάνιο διανέμεται ευρέως στο ανθρώπινο σώμα και η κανονική περιεκτικότητα του ανθρώπινου σώματος δεν υπερβαίνει τα 15 mg ανά 70 κιλά σωματικού βάρους και ο ρόλος του είναι ακόμα ασαφής. Ωστόσο, το τιτάνιο μπορεί να διεγείρει τα φαγοκύτταρα, έτσι ώστε ο ρόλος της ανοσίας να έχει επιβεβαιωθεί.

Ενώσεις τιτανίου και χρήσεις

Σημαντικές ενώσεις τιτανίου περιλαμβάνουν: διοξείδιο του τιτανίου (TiO2), τετραχλωριούχο τιτάνιο (TiCl4) και μετατιτανικό βάριο (BaTiO3).

Το καθαρό διοξείδιο του τιτανίου είναι λευκή σκόνη, είναι μια εξαιρετική λευκή χρωστική ουσία, η εμπορική ονομασία "διοξείδιο του τιτανίου". Έχει τόσο την καλυπτική απόδοση του λευκού μολύβδου (PbCO3) όσο και τη διαρκή απόδοση του λευκού ψευδαργύρου (ZnO). Ως εκ τούτου, οι άνθρωποι συχνά προσθέτουν διοξείδιο του τιτανίου σε χρώμα, κατασκευασμένο από υψηλής ποιότητας λευκό χρώμα. στη βιομηχανία χαρτιού ως πληρωτικό που προστίθεται στο κουπί χαρτιού. κλωστοϋφαντουργία ως παράγοντας ψάθας για τεχνητές ίνες.

Στην κλωστοϋφαντουργία ως παράγοντας ψάθας για τεχνητές ίνες. στη βιομηχανία γυαλιού, κεραμικής, σμάλτου ως πρόσθετο για τη βελτίωση της απόδοσής του. χρησιμοποιείται ως καταλύτης σε πολλές χημικές αντιδράσεις. Στη χημική βιομηχανία αναπτύσσεται όλο και περισσότερο σήμερα, το διοξείδιο του τιτανίου και οι ενώσεις του τιτανίου ως εκλεκτά χημικά προϊόντα, έχει υψηλή προστιθέμενη αξία, η προοπτική είναι πολύ ελκυστική.

Το τετραχλωριούχο τιτάνιο είναι ένα άχρωμο υγρό. Σημείο τήξης 250Κ, σημείο βρασμού 409Κ, με το σύστημα διεγερτικής οσμής. Υδρολύεται εύκολα σε νερό ή υγρό αέρα και βγάζει πολύ λευκό καπνό.

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

Ως εκ τούτου, το TiCl4 χρησιμοποιείται στον στρατό ως τεχνητός παράγοντας καπνού, σαν να χρησιμοποιήθηκε στον θαλάσσιο πόλεμο. Στη γεωργία, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν TiCl4 για να σχηματίσουν ένα έδαφος πυκνής ομίχλης για να μειώσουν την απώλεια θερμότητας από το έδαφος τη νύχτα και για να προστατεύσουν τα λαχανικά και τις καλλιέργειες από τη ζημιά του κρύου και του παγετού.

Το μετατιτανικό βάριο παράγεται με την τήξη TiO2 και BaCO3 μαζί:

TiO2+BaCO3 == BaTiO3 δέκα CO2-

Το τεχνητά παραγόμενο BaTiO3 έχει υψηλή διηλεκτρική σταθερά, κατασκευασμένο από πυκνωτές έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα, το πιο σημαντικό, το BaTiO3 έχει σημαντικές «πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες», η πίεση του κρυστάλλου θα παράγει ρεύμα, μια ισχύ και θα αλλάξει σχήμα. Οι άνθρωποι το βάζουν στο κύμα υπερήχων, είναι υπό πίεση για να παράγει ρεύμα, με τη μέτρηση της ισχύος του ρεύματος μπορεί να μετρηθεί η δύναμη υπερήχων. Σχεδόν όλα τα όργανα υπερήχων πρέπει να το χρησιμοποιούν. Με την ανάπτυξη και τη χρήση του τιτανικού, χρησιμοποιείται όλο και πιο ευρέως στην κατασκευή μη γραμμικών εξαρτημάτων, διηλεκτρικών ενισχυτών, εξαρτημάτων ηλεκτρονικής μνήμης υπολογιστών, μικροπυκνωτών, ηλεκτρολυτικών υλικών, αεροδιαστημικών υλικών, ισχυρών μαγνητών, υλικών ημιαγωγών, οπτικών οργάνων , αντιδραστήρια και ούτω καθεξής.

Οι εξαιρετικές ιδιότητες του τιτανίου, των κραμάτων τιτανίου και των ενώσεων τιτανίου έχουν οδηγήσει σε επείγουσα ανάγκη για αυτά. Ωστόσο, το υψηλό κόστος παραγωγής έχει περιορίσει την εφαρμογή τους. Πιστεύουμε ότι στο εγγύς μέλλον, με τη συνεχή βελτίωση και ενίσχυση της τεχνολογίας τήξης τιτανίου, θα αναπτυχθεί περισσότερο η εφαρμογή τιτανίου, κραμάτων τιτανίου και ενώσεων τιτανίου.

Προϊόντα τιτανίου:

Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου είναι εξαιρετικά σημαντικά ελαφρά δομικά υλικά με πολύ σημαντική αξία εφαρμογής και ευρείες προοπτικές εφαρμογής στην αεροπορία, την αεροδιαστημική, τη μηχανική οχημάτων, τη βιοϊατρική μηχανική και άλλους τομείς.

Τύποι: κανονισμός τιτανίου, βιομηχανικά καθαρό τιτάνιο, -τύπος τιτάνιο, -τύπος τιτάνιο, + -τύπος τιτάνιο