ТИТАН ⚪: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Кто открыл суперметалл

История открытия — обычная. Химик и священник Грегор открыл оксид неизвестного металла и дал ему название «земля Менакен».

Прут, состоящий из кристаллов титана высокой чистоты Для справки: «землей» в химии называли оксиды, а в геологии — растворенные горные породы.

Чуть позже немецкий химик Клапрот, исследуя минерал рутил, обнаружил в нем новый элемент, который назвал титаном.

Интересно: Клапрот ранее открыл новый элемент и назвал его ураном. Это имя в греческой мифологии принадлежало отцу Титанидов.

Чистый титан получил талантливый исследователь Берцелиус.

Свойства титана

Титан — это металл; в периодической таблице Менделеева он имеет номер 22; это легкий, прочный, устойчивый к коррозии. Внешне (по цвету) он похож на алюминий или нержавеющую сталь.

Имущество:

1. На воздухе образует оксидную пленку на поверхности.
2. Обладает высокой химической и коррозионной стойкостью (благодаря защитной оксидной пленке).
3. Имеет две аллотропные модификации: низкотемпературную (существует до 882 ° C) и высокотемпературную.
4. Обладает парамагнитными свойствами.
5. Титан образует интерметаллические соединения с другими металлами; добавляется в сплавы.

Титановая пыль взрывается, и ее стружка опасна для возгорания.

Металл образует с карбидами тугоплавкие соединения высокой твердости.

Свойства атомаИмя, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойстваКовалентный радиус Ионный радиус Электроотрицательность Электродный потенциал Состояния окисления Ионизированная энергия
(первый электрон) Термодинамические свойства простого веществаПлотность (до нет.) Температура плавления Температура кипения Уд тепло плавления Уд теплота испарения Молярная теплоемкость Молярный объем Кристаллическая решетка простого веществаРетикулярная структура Параметры решетки C / a отчет Температура Дебая Другие характеристикиТеплопроводность Количество CAS

Титан / Титан (Ti), 22

47,867 (1) 1 эм (г / моль)

Ar 3d2 4s2

147 вечера

132 вечера

(+ 4e) 68 (+ 2e) 94 вечера

1,54 (шкала Полинга)

-1,63

2, 3, 4

657,8 (6,8281 2) кДж / моль (эВ)

4,54 г / см³

1670 ° С 1943 К

3560 К

18,8 кДж / моль

422,6 кДж / моль

25,1 3 Дж / (К · моль)

10,6 см³ / моль

шестиугольный компактный (α-Ti)

а = 2,951 с = 4,697 (α-Ti)

1,587

380 К

(300 K) 21,9 Вт / (м K)

7440-32-6

Какими способами получают титан?

По натуральному распределению материал занимает 10 место. Известно около 70 минералов, содержащих титан в виде титановой кислоты или диоксида титана. Наиболее распространенные из них, содержащие высокий процент производных металлов:

• ильменит;
• анатаз;
• рутил;
• перовскит;
• брукит.

Основные месторождения титановых руд находятся в США, Великобритании, Японии, крупные месторождения открыты в России, Украине, Канаде, Франции, Испании, Бельгии.

Добыча титана — дорогостоящий и трудоемкий процесс

Добывать из них металл очень дорого. Учеными разработано 4 метода производства титана, каждый из которых рабочий и эффективно используется в промышленности:

1. Магниево-термический метод. Добываемое сырье, содержащее примеси титана, перерабатывается и получается диоксид титана. Это вещество хлорируют в шахтах или соляных хлораторах при повышенных температурах. Процесс очень медленный и проводится в присутствии катализатора на углеродной основе. В этом случае твердый диоксид превращается в газообразное вещество — тетрахлорид титана. Полученный материал восстанавливают магнием или натрием. Сплав, образующийся в ходе реакции, нагревается в вакуумной установке при сверхвысоких температурах. В результате реакции происходит испарение магния и его соединений с хлором. По окончании процесса получается пористый материал. Он отлит и получен титан высокого качества.
2. Метод гидрида кальция. Минерал химически реагирует с образованием гидрида титана. Следующий этап — разделение вещества на составляющие. Титан и водород выделяются при нагревании в вакуумных системах. В конце процесса получается оксид кальция, который промывают слабыми кислотами. Первые два метода относятся к промышленному производству. Они позволяют получить чистый титан в кратчайшие сроки при относительно невысоких затратах.
3. Метод электролиза. Соединения титана подвергаются воздействию высоких токов. В зависимости от сырья соединения делятся на компоненты: хлор, кислород и титан.
4. Йодид или метод очистки. Диоксид титана, полученный из минералов, опрыскивают парами йода. В результате реакции образуется иодид титана, который нагревается до высокой температуры — + 1300… + 1400 ° и подвергается воздействию электрического тока. В этом случае из исходного материала отделяются компоненты: йод и титан. Металл, полученный этим методом, не содержит примесей и добавок.

Месторождения

Титан называют редким металлом, что не совсем так. По запасам минералов, содержащих титан, элемент занимает десятое место.

Известно более 100 таких минералов. Между ними:

• рутил;
• титаномагнетит;
• ильменит;
• титанит.

Месторождения минералов, содержащих титан:

• Россия;
• ЮЖНАЯ АФРИКА;
• Китай;
• Украина;
• Бразилия.

Теории происхождения названия

Есть две теории происхождения названия:

• 
  Первый, подчеркивающий основные свойства металлического титана — легкость и прочность, связан с именем персонажа немецкой легенды — эльфийской королевы Титании.
• Другая теория относится к древнегреческой мифологии, где титанов называли могущественными братьями — богами второго поколения, детьми богов Урана и Геи. Отголоски этого также слышны в названии элемента урана.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Струнц (8-е издание)	1 / A.06-05
Дана (7-е издание)	1.1.36.1
Никель-Струнц (10-е издание)	1.AB.05

Химические свойства

Устойчив к коррозии из-за оксидной пленки, но горит на воздухе при измельчении.

Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (за исключением концентрированных HF, 4PO3H и 4SO2H).

Он легко реагирует даже со слабыми кислотами в присутствии комплексообразователей, например с плавиковой кислотой HF, взаимодействует с образованием комплексного аниона TiF6 2-.

При нагревании на воздухе до 1200 ° C Ti воспламеняется с образованием оксидных фаз переменного состава TiOx. Гидроксид TiO (OH) 2 xH2O осаждается из растворов солей титана, и при осторожном прокаливании получается оксид TiO2. Гидроксид TiO (OH) 2 xH2O и диоксид TiO2 являются амфотерными.

TiO2 взаимодействует с серной кислотой при длительном кипячении. При связывании с содой Na2CO3 или калием K2CO3 оксид TiO2 образует титанат: TiO2 + K2CO3 = K2TiO3 + CO2.

При нагревании Ti реагирует с галогенами. Тетрахлорид титана TiCl4 при нормальных условиях представляет собой желтоватую жидкость, сильно дымящую на воздухе, что объясняется сильным гидролизом TiCl4 водяным паром, содержащимся в воздухе, и образованием крошечных капелек HCl и суспензии гидроксида титана.

Восстановление TiCl4 водородом, Al, Si и другими сильными восстановителями дает трихлорид титана и дихлорид TiCl3 и TiCl2 — твердые вещества с высокими восстановительными свойствами. Он взаимодействует с 2Br и 2I.

При 2N выше 400 ° C титан образует нитрид TiNx (x = 0,58-1,00). При взаимодействии титана с C образуется карбид титана TiCx (x = 0,49-1,00).

При нагревании Ti поглощает 2H с образованием соединения переменного состава TiHx (x = 1,0). При нагревании эти гидриды разлагаются с выделением H2. Титан образует сплавы со многими металлами.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Люминесценция в ультрафиолетовом излучении

нефлуоресцентный

Область применения

Благодаря преимуществам, которыми обладает титан, он используется в различных отраслях промышленности:

• военно-морское дело;
• медицина;
• строительство;
• механическая инженерия;
• судостроение и воздухоплавание;
• химическая индустрия.

Особенности использования этого металла с каждым годом делают его популярнее. Его активно используют в народном хозяйстве.

Литье титана

При нагревании до температуры плавления титан активно вступает в реакцию с компонентами воздуха.

Чтобы этого не происходило, в духовках откачивали воздух, создавали разрежение. Оставшийся воздух вытесняли инертным газом: смесью аргона и гелия. В промышленных литейных цехах остаточное давление инертных газов колеблется от 1,33 до 0,13 Па.

Было разработано несколько технологий:

В вакуумной камере металл плавится, разливается в формы. При охлаждении до температуры, при которой металл теряет свою химическую активность, он образует кристаллическую структуру.

Метод литья по выплавляемым моделям (MVL) — это использование выплавляемых восков или обожженных форм. На поверхности модели создается огнеупорная оболочка. Форсунки получаются максимально близкими.

Технология корпусного литья предполагает использование тонкостенных форм. Их кладут на нагретую модельную пластину и покрывают термореактивной смолой. Начинка выполняется по вертикали и горизонтали.

Специально разработан температурный режим охлаждения отливок. По всему объему обеспечивается однородная структура, поэтому в отливке не возникают внутренние напряжения.

История открытия

История открытия металла связана с именами нескольких ученых:

• В конце 18 века немец Мартин Клапрот и англичанин Уильям Грегор одновременно открыли диоксид вещества.
• Десять лет спустя к их компании присоединился француз Луи-Николя Воклен.
• К середине 19 века Йенс Берцелиус получил металлический титан.
• Спустя сто лет голландцы выделили материал высокой чистоты.

Жезл из кристаллов титана высокой чистоты

Название новому веществу было предложено Клапротом: согласно установленной им традиции, химик назвал элемент, открытый персонажем греческой мифологии.

Титаны — дети главных богов греческого пантеона Зевса и Гайи. То есть второе поколение богов.

Достоинства / недостатки

Преимущества:
• низкая плотность (4500 кг / м3) способствует снижению массы артефактов;
• высокая механическая стойкость. Следует отметить, что при высоких температурах (250-500 ° C) титановые сплавы обладают большей прочностью, чем высокопрочные алюминиевые и магниевые сплавы;
• необычно высокая коррозионная стойкость за счет способности Ti образовывать сплошные тонкие пленки (5-15 мкм) оксида TiO2 на поверхности, прочно связанные с массой металла;
• удельная прочность (отношение прочности к плотности) лучших титановых сплавов достигает 30-35 и выше, что почти вдвое превышает удельную прочность легированных сталей.

Недостатки:
• высокая стоимость производства, Ti намного дороже железа, алюминия, меди, магния;
• трудности, связанные с производством титановых отходов;
• плохие антифрикционные свойства из-за адгезии Ti ко многим материалам; титан в сочетании с титаном вообще не может работать при трении;
• активное взаимодействие при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, со всеми газами, составляющими атмосферу, так что Ti и его сплавы можно плавить только в вакууме или в среде инертного газа;
• высокая склонность Ti и многих его сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии;
• плохая обрабатываемость, как у аустенитных нержавеющих сталей;
• высокая химическая активность, склонность к росту зерна при высоких температурах и фазовые превращения во время цикла сварки вызывают трудности при сварке титана.

Физические свойства элемента

Титан — химический элемент периодической таблицы Менделеева, он находится в IV группе четвертого периода. Он имеет атомный номер 22, молярную массу 47,867, обозначается символом Ti и имеет степени окисления от 2 до 4, его четырехвалентные соединения являются наиболее стабильными. При нормальном давлении температура плавления титана составляет 1670 ± 2 ° С, он относится к цветным тугоплавким металлам и по внешнему виду напоминает сталь.

Твердость, пластичность и предел текучести являются важными параметрами для любого металла, которые определяют область применения. Титан в 12 раз прочнее алюминия, в 4 раза прочнее меди и железа. Кроме того, он намного легче всех остальных (плотность титана всего 4,54 г / см 3) и свободно обрабатывается сваркой, клепкой, ковкой и прокаткой. Важными особенностями являются низкая теплопроводность и электропроводность, которые остаются неизменными даже при высоких температурах.

Титан обладает парамагнитными свойствами: он не намагничивается в магнитном поле, как никель и железо, и не вытесняется, как серебро и золото. Его плохие антифрикционные свойства обусловлены адгезией ко многим материалам. Показатели коррозионной стойкости и устойчивости к механическим воздействиям уникальны: титановые пластины, пролежавшие на морском дне десять лет, не претерпят изменений внешнего вида и состава, а железо за это время полностью разложится.

Технология получения

Отчасти технический прогресс отразился на способе получения металла.

Сегодня титан добывают двумя способами:

1. Кролл процесс. Один из основных, предложенный в 1940 году люксембургским ученым Гийомом Кроллем. Он заключается в восстановлении металлического титана магнием при высоких температурах. Комбайны, производящие такое сырье, называются титано-магниевыми.
2. FFC Кембридж. Электрохимическая технология — это инновация. Он включает прямое восстановление металла из оксида в расплавленную смесь хлорида и оксида кальция. Процесс назван в честь разработчиков, сотрудников Кембриджского университета Frey, Farthing, Chen.

Цена на продукт доступная: титан разной степени очистки торгуется на мировых биржах по 5,7 — 6,1 долларов за кг.

Физиологическое действие

Нитрид титана

Соединения титана

Присутствие в природе

В природе титан представлен оксидами различных химических элементов (более сотни). В свободной форме не встречается.

Не считается редким металлом: содержание в породах исчисляется в килограммах на тонну (от 2,3 до 9).

это девятый элемент земной коры по распространенности — более половины процента по массе.

В основном он состоит из бокситов и морской осадочной глины.

Скалы не очень подвержены воздействию стихии, образуя крупные россыпи.

Добыча и переработка

Титан получают из концентрата титансодержащих минералов пирометаллургией или обработкой серной кислотой.

Плавка концентратов ильменитовых руд осуществляется в электродуговых печах.

При необходимости необработанный металл очищается.

Получение

Кристаллический титановый пруток (чистота 99,995%, вес? 283 г, длина? 14 см, диаметр? 25 мм), изготовленный на заводе Уралредмет йодидным методом Ван Аркеля и де Бура

Концентрат титановой руды обрабатывают серной или пирометаллургической кислотой. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO2. При пирометаллургическом методе минерал спекается с коксом и обрабатывается хлором, получая пару тетрахлорида титана TiCl4: TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO

Образующиеся пары TiCl4 при 850 ° C восстанавливают Mg: TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti

Полученная титановая «губка» переплавляется и очищается. Восстановление ильменитовых концентратов происходит в электродуговых печах с последующим хлорированием образующихся титановых шлаков. Титан очищают йодидным методом или электролизом, отделяя Ti от TiCl4. Для получения титановых слитков применяется дуговая, электронно-лучевая или плазменная обработка.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Титановая руда

Титан занимает десятое место по распространенности в природе. Содержание в земной коре 0,57% по массе, в морской воде — 0,001 мг / л. В ультраосновных породах 300 г / т, в основных породах — 9 кг / т, в кислых породах 2,3 кг / т, в глинах и сланцах 4,5 кг / т. В земной коре титан почти всегда четырехвалентен и присутствует только в кислородных соединениях. В свободной форме не встречается. Титан в условиях старения и седиментации имеет геохимическое сродство к Al2O3. Он сконцентрирован в бокситах коры выветривания и в морских глинистых отложениях.
Титан передается в виде механических фрагментов минералов и в виде коллоидов. В некоторых глинах накапливается до 30% TiO2 по весу. Титановые руды устойчивы к атмосферным воздействиям и образуют большие скопления в россыпях. Известно, что более 100 минералов содержат титан. Наиболее важными из них являются рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит CaTiSiO5. Первичные минералы титана — ильменит-титаномагнетит и россыпные минералы — рутил-ильменит-циркон.
Месторождения титана находятся в Южной Африке, России, Украине, Китае, Японии, Австралии, Индии, Цейлоне, Бразилии, Южной Корее и Казахстане. В странах СНГ Россия (58,5%) и Украина (40,2%) занимают первое место по разведанным запасам титановых руд%).

Марки титана и виды изделий

Виды выпускаемой титановой продукции:

• тарелки;
• провод;
• трубки;
• аукционы;
• пыль;
• листы.

Марка титана	Чистота (содержание чистого Ti)
VT1-0	99,24–99,7%
VT1-00	99,58–99,9%
ВТ1-00св	99,39–99,9%

Продукция из титана

В строительных магазинах можно найти самые разные изделия из этого металла. Из него производят проволоку, ленту и пленку, прутки, трубки. Титан также можно купить в цельных листах.

Где используется

Титан прочен, как сталь, но весит вдвое меньше. Он вдвое прочнее алюминия, но только на 60% тяжелее. Эти преимущества связаны с использованием титана в качестве металла людьми.

Промышленность

Титановые сплавы — конструкционный материал номер один для строителей ракет, самолетов и океанских лайнеров. Чаще всего их делают из сплавов с другими металлами (особенно никелем и алюминием).

Заготовка титановой рамы истребителя F-15 до и после прессования на формовочном прессе Alcoa 45000 тонн, май 1985 г

Титан легче других металлов, но может работать при высоких температурах.

Есть и другие области применения металла:

• Трубы, насосы, другое оборудование для работы с агрессивными жидкостями.
• Установки для опреснения воды, очистки воздуха.
• Военно-промышленный комплекс: бронежилеты, корпуса подводных лодок, ракетные и авиационные детали.
• Источник для производства целлюлозы, бумаги.
• Запчасти к автомобилям, сельхозтехнике, оборудованию для пищевой промышленности.
• Спортивное оборудование.

Более половины соединений вещества устранены производителями лакокрасочных материалов. Это, например, титановая белила.

Все больше изделий из титана используется в сфере IT: корпуса, начинки мобильных телефонов и других гаджетов.

Медицина

Прочный металл дружественен к процессам, происходящим в организме человека. Поэтому его активно используют как материал для протезов конечностей, дентальных имплантатов. Медицина ценит его свойство безболезненно сливаться с костной тканью. Поэтому титан относится к металлам будущего.

Безопасность для тканей человеческого тела позволила использовать для пирсинга металл.

Другие сферы

Корпуса роскошных часов выполнены из титана. Это ювелирный материал.

Часы из титанового сплава

Азотированные вещества «позолочивают» купола храмов, предметы декора. Четырехвалентный хлорид «создает» дымовую завесу и стеклянную дымку.

Пищевая добавка Е171 — диоксид титана белый (TiO2), пищевой краситель.

Запасы и добыча

Основные минералы — ильменит (FeTiO3), рутил (TiO2), титанит (CaTiSiO5).

По состоянию на 2002 год 90% добытого титана использовалось для производства диоксида титана TiO2. Мировое производство диоксида титана составило 4,5 миллиона тонн в год. Доказанные запасы диоксида титана (без учета России) составляют около 800 млн т. В 2006 г., по данным Геологической службы США, по диоксиду титана без учета России запасы ильменитовых руд составляют 603-673 млн т, рутиловых руд — 603-673 млн т. 49,7-52,7 млн ​​т. Следовательно, при нынешних темпах добычи мировых доказанных запасов титана (без учета России) хватит более чем на 150 лет.

Россия имеет вторые по величине запасы титана в мире после Китая. Минерально-сырьевая база титана в России состоит из 20 месторождений (в том числе 11 основных и 9 россыпных), которые достаточно равномерно распределены по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений (Ярегское) расположено в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн руды со средним содержанием диоксида титана около 10 %.

Крупнейшим производителем титана в мире является российская компания «ВСМПО-АВИСМА».

Сплавы

Титановые сплавы делятся на деформируемые и литейные в зависимости от области их применения.

Марка сплава	Добавки
VT3-1	Ti, Al, Cr, Mo, Fe, S
VT5-1	Ti-Al-Sn
ПТ-7М	Ti-Al-Zr
ОТ4-1	Ti-Al-Mn
VT18	Ti-Al-Zr-Mo-Nb-Si
VT14	Ti-A1-Mo-V

Достоинства сплавов заключаются в сочетании высокой коррозионной стойкости с жаропрочностью и хорошей удельной стойкостью.

Плюсы и минусы металла и его сплавов

Преимущества титановых сплавов:

1. Отношение прочности к плотности титановых сплавов почти в 2 раза лучше, чем у легированных сталей.
2. Высокая механическая стойкость.
3. Отличная коррозионная стойкость, что позволяет изделиям работать в агрессивных средах.

Часы из титанового сплава

К недостаткам титановых сплавов можно отнести:

1. Высокая цена (титан намного дороже многих цветных металлов).
2. При обработке металла и его сплавов возникает проблема адгезии, которая грозит быстрым износом режущего инструмента.
3. Сложность сварки титановых изделий.

Применение

Сфера применения титановой продукции широка, но может быть ограничена ценовой составляющей.

Заготовка титановой рамы истребителя F-15 до и после прессования на формовочном прессе Alcoa 45000 тонн, май 1985 г

Бывают случаи, когда титановые сплавы — единственные, которые можно использовать в определенных условиях.

• Надежность титановых изделий проверена на гоночных автомобилях.
• Соединения титана востребованы при производстве конденсаторов турбин, труб для перекачивания агрессивных жидкостей и сосудов высокого давления.
• Металл и его сплавы незаменимы в ракетной, морской, химической и энергетической отраслях.
• Перспективной областью применения титановых сплавов является оборудование для глубокого и сверхглубокого сверления.
• Оборона и военная промышленность не могут обойтись без титановой продукции.

Ламинированный титановый металл

Достоинства / недостатки

Преимущества:
• низкая плотность (4500 кг / м3) способствует снижению массы артефактов;
• высокая механическая стойкость. Следует отметить, что при высоких температурах (250-500 ° C) титановые сплавы обладают большей прочностью, чем высокопрочные алюминиевые и магниевые сплавы;
• необычно высокая коррозионная стойкость за счет способности Ti образовывать сплошные тонкие пленки (5-15 мкм) оксида TiO2 на поверхности, прочно связанные с массой металла;
• удельная прочность (отношение прочности к плотности) лучших титановых сплавов достигает 30-35 и выше, что почти вдвое превышает удельную прочность легированных сталей.

Недостатки:
• высокая стоимость производства, Ti намного дороже железа, алюминия, меди, магния;
• трудности, связанные с производством титановых отходов;
• плохие антифрикционные свойства из-за адгезии Ti ко многим материалам; титан в сочетании с титаном вообще не может работать при трении;
• активное взаимодействие при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, со всеми газами, составляющими атмосферу, так что Ti и его сплавы можно плавить только в вакууме или в среде инертного газа;
• высокая склонность Ti и многих его сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии;
• плохая обрабатываемость, как у аустенитных нержавеющих сталей;
• высокая химическая активность, склонность к росту зерна при высоких температурах и фазовые превращения во время цикла сварки вызывают трудности при сварке титана.

Производство и изготовление

Благодаря изобилию в природе добыча титансодержащих минералов несложна. Наиболее распространенными минералами, содержащими этот металл, являются брукит, ильменит, анатаз и рутил. Однако дополнительные методы обработки титана (литье, закалка и старение) считаются дорогостоящими. Чтобы получить чистый металл из минерала, нужно выполнить несколько шагов:

1. В первую очередь, титановый шлак извлекается путем нагрева ильменита до 1650 градусов.
2. Затем шлак проходит процесс хлорирования.
3. Затем титановую губку производят в печах сопротивления.
4. Завершающим этапом обработки для получения чистого металла является рафинирование.

Если необходимо получить титановые слитки, губку на основе титана переплавляют в вакуумной печи.

Магниетермический процесс

Восстановление магния — популярный метод производства металлов. Технологический процесс:

1. Рециркулируемый конденсат магния плавится.
2. Конденсат хлорида магния отводится.
3. При температуре 800 градусов жидкий тетрахлорид титана с жидким магнием подается в форму для застывания. Скорость подачи 2,1–2,3 г / ч см2.

Температура постепенно понижается до 600 градусов.

Гидридно-кальциевый метод

Это промышленный метод восстановления металла. Рабочий процесс:

1. При температуре 500 градусов Цельсия металлический кальций насыщается водородом.
2. Затем его смешивают с диоксидом титана. Компоненты нагревают в реторте, постепенно повышая температуру до 1100 градусов.
3. Спеченные детали вымываются из реторты.
4. Дальнейшая обработка проводится соляной кислотой.
5. Порошок титана сушат и готовят в индукционных печах при температуре около 1400 градусов.

Спеченная масса должна подвергаться давлению 10-3 мм.

Электролизный метод

Способ получения сплава, основанный на использовании электрического тока. Напряжение влияет на TiO2, TiCl4. Перед этим их растворяют расплавом фторидных солей.

Йодидный метод

Способ получения металла после термической диссоциации TiJ4. Первоначально его получают в результате реакции паров йода с металлическим титаном.

Для получения сплава высокой чистоты необходимо применить последний метод получения соединения. Первые три метода позволяют быстро получить технический титан.

Способ получения из сырья

Сырье — диоксид титана, содержащий мало примесей. Для этого требуется концентрат рутила, полученный путем обогащения минерала. Но его мировые запасы невелики, и чаще всего используется титановый шлак (синтетический рутил), который получают термической обработкой — обогащением ильменитовых концентратов в электродуговой печи. В результате железо в виде чугуна собирается на дне специальной ванны, и остается серый порошок — шлак, содержащий оксид титана. Его измельчают, смешивают с древесным углем, брикетируют и хлорируют в печах, где пары тетрахлорида титана образуются в присутствии углерода при 800 ° C.

Впоследствии они очищаются и восстанавливаются в специальных реакторах с магнием при 950 ° C. На стенках образуется спеченная пористая масса, титановая губка, которую прокаливают в вакууме, чтобы отделить ее от соединений магния. Для изготовления титановых слитков полученную губку переплавляют в дуговых вакуумных печах. Это защищает металл от окисления и способствует окончательному выделению примесей. Готовые слитки чистотой до 99,7% используются для обработки давлением (прокатка, штамповка, ковка).

Нахождение титана в природе

Титан занимает почетное четвертое место по содержанию в земной коре среди важных для человека металлов, уступая только железу, магнию и алюминию. Максимальное количество его сосредоточено в нижнем базальтовом слое, несколько ниже — в гранитном слое. Учитывая высокую химическую активность, невозможно найти чистый титан. Наиболее распространены четырехвалентные оксиды, которые сконцентрированы в минералах коры выветривания и морской глине.

Сегодня насчитывается до 75 титановых руд, и ученые периодически объявляют об открытии все новых и новых форм и соединений. Для промышленной переработки наиболее важными являются:

• 
  Ильменита.
• Титанит (сфен).
• Рутил.
• Лейкоксен (продукт преобразования ильменита).
• Анатаз.
• Перовскит.
• Брукит.
• Титаномагнетит.

Титан — слабый мигратор; он может переноситься только в виде механических обломков горных пород или при движении коллоидных илистых слоев водоемов. Биосфера характеризуется максимальным количеством этого металла в водорослях, у животных он содержится в шерсти и роговых тканях, в организме человека он присутствует в щитовидной железе, селезенке, надпочечниках и плаценте.

Месторождения космического материала

Наиболее распространены месторождения ильменита, объем которых составляет около 800 млн тонн. Запасы рутиловых минералов намного меньше, но если рост добычи продолжится, все они могут обеспечить человечество еще на 100 лет. По запасам титана Россия уступает только Китаю и имеет 20 разведанных месторождений. Большинство из них являются сложными, из них также извлекаются железо, фосфор, ванадий и цирконий. Сегодня российская металлургическая компания ВСМПО-АВИСМА считается крупнейшим производителем титана в мире».

Обширные месторождения находятся в Южной Африке, Украине, Канаде, США, Бразилии, Австралии, Швеции, Норвегии, Египте, Казахстане, Индии и Южной Корее, которые различаются содержанием металлов в полезных ископаемых и объемом добычи; геологические изыскания не прекращаются. Запасы минералов, содержащих титан, также были обнаружены на Луне, некоторые из которых в десятки раз богаче крупных месторождений на Земле. Это вселяет надежду на снижение рыночных цен на металл и расширение области использования.

Как сверлить титан, титановые сплавы