Қазақстан тарихы[היום-מחר
Ашу TiO2 жасады іс жүзінде бір мезгілде және бір-біріне тәуелсіз ағылшын У. Грегор[en] және неміс химигі М. Г. Клапрот. У. Грегор, зерттей құрамы магнит железистого құм (Крид, Корнуолл, Англия, 1791), бөлді жаңа “жер” (оксиді), белгісіз металды, оны атады менакеновой. 1795 ж. неміс химигі Клапрот ашты минерале рутиле жаңа элемент атады, оның титанмен. Екі жылдан соң Клапрот орнатты, рутил және менакеновая жер — оксидтері, бір және сол элемент, олар қалды атауы “титан”, ұсынылған Клапротом. 10 жылдан кейін ашу титан күні үшінші рет. Француз ғалымы Л. Воклен тауып титанға анатазе екенін дәлелдеді рутил және анатаз — ұқсас оксиді титан.

Бірінші үлгісі металл титан алды 1825 жылы Й. Я. Берцелиус. Жоғары химиялық белсенділігі титан және күрделілігі, оның тазарту таза үлгісі Ti алды голландықтар А. ван Аркел мен де Бур, 1925 жылы термиялық разложением буларының иодида титан TiI4.

Происхождение названия[היום-מחר
Металл өз атауы құрметіне титанов, кейіпкерлердің грек мифологиясы, балалардың Геи. Атауы элементі берді Мартин Клапрот-бабына сәйкес, өз көзқарасымен, химиялық номенклатурасы ” қарама-қарсы француз химия мектепте, онда элемент тырысты атай білуге және оның химиялық қасиеттері. Өйткені неміс зерттеушісі өзі мүмкін еместігін атап өтті қасиеттерін анықтауға жаңа элемент тек оның оксиду, ол подобрал үшін оған атын мифология, ұқсас ашық бұрын уранмен.

Табиғатта таралуы[өңдеу | қайнарын қарау]
Титан орналасқан 10-шы орында табиғатта таралуы бойынша. Мазмұны жер қыртысында — 0,57 % салмағы бойынша, теңіз суында — 0,001 мг/л[4]. “Ультраосновных жыныстарында 300 г/т, негізгі — 9 кг/т, қышқыл 2,3 кг/т, саз және тақтатастарда 4,5 кг/т. жер қыртысында титан әрдайым дерлік четырехвалентен қатысады және тек оттекті қосылыстарындағы. Бос күйінде кездеспейді. Титан жағдайында желдету және тұндыру бар геохимическое сродство отырып, Al2O3. Ол шоғырланады да бокситах мору және теңіз сазды шөгу. Көшіру титан түрінде жүзеге асырылады механикалық жүйе мен минералдар түрінде коллоидтерді. 30% – ға дейін TiO2 салмағы бойынша жинақталады кейбір глинах. Минералдар титан төзімді выветриванию құрайды және ірі концентрациясы россыпях. Белгілі 100-ден астам минералдардың құрамында титан. Маңызды оның ішінде: рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит CaTiSiO5. Ажыратады байырғы кендері титан — ильменит-титаномагнетитовые және россыпные — рутил-ильменит-цирконовые.

Кен орны[היום-מחר
Титан кен орны ОАР, Ресей, Украина, Қытай, Жапония, Австралия, Үндістан, Цейлона, Бразилия, Оңтүстік Корея, [5]. ТМД елдеріндегі жетекші орын барланған қорлары бойынша титан рудаларының алады (58,5 %) және Украина (40,2 %)[6]. Ең ірі кен орны Ресей — Ярегское.

Қорлар мен өндіру[היום-מחר
Негізгі кендері: ильменит (FeTiO3), рутил (TiO2), титанит (CaTiSiO5).

2002 жылға арналған 90 % өндірілетін титан пайдаланылған өндіру үшін титан диоксиді TiO2. Әлемдік диоксид титан өндіру саны 4,5 млн т. жылына. Расталған қорлары титан диоксиді (Ресей) шамамен 800 млн. т. 2006 жылға Арналған бағалау бойынша, АҚШ Геологиялық қызметінің қайта есептегенде титан диоксиді және Ресей, қорлар ильменитовых кендерін құрайды 603-673 млн т., ал рутиловых — 49,7—52,7 млн т[7]. Осылайша, кезінде қазіргі өндіру қарқыны әлемдік барланған қорлардың титан (Ресей) жетеді астам 150 жыл.

Ресей ие екінші, әлемдегі Қытайдан кейінгі, титан қорлары бар. Минералдық-шикізат базасын титан Ресей құрайды 20 кен орындарын (оның ішінде 11 негізгі және 9 шашыранды), жеткілікті біркелкі шашыраңқы бойынша. Ең ірі бірі барланған кен орындарының (Ярегское) 25 шақырым жерде қаласының Ухта (Коми Республикасы). Кен орнының қоры бағаланады 2 миллиард тонна кен орта құрамында титан диоксиді шамамен 10 %[8].

Әлемдегі ең ірі өндіруші және титан — ресей компаниясы “ВСМПО-АВИСМА”[9].

Алу[היום-מחר

Кесек кристалдық титан (тазалығы 99,995 %, салмағы ≈283 г, ұзындығы ≈14 см, диаметрі ≈25 мм), дайындалған “зауытында Уралредмет” иодидным әдісімен ван Аркеля мен де Бура
Әдетте, бастапқы материал өндіру үшін титан және оның қосылыстары қызмет етеді титан диоксиді салыстырмалы түрде аздаған қоспалар. Атап айтқанда, бұл мүмкін рутиловый концентрат алынатын байыту кезінде титан рудаларының. Алайда, қорлар рутила әлемде өте шектелген, және жиі қолданады деп аталатын синтетикалық рутил немесе титан шлак, қайта өңдеу кезінде алынатын ильменитовых концентраттарын. Алу үшін, титан қожын ильменитовый концентрат восстанавливают ” электр доғалық пештер, бұл ретте темір бөлінеді металл фазаға (шойын), сондай-ақ қалпына келтірілген оксиді титан және басқа қоспалар құрайды шлаковую фазаға. Бай шлак өңдейтін хлоридным немесе күкірт қышқылы әдісімен.

Титан рудаларының концентраты жатады сернокислотной немесе пирометаллургиялық қайта өңдеу. Өнім сернокислотной өңдеу — ұнтақ титан диоксиді TiO2. Пирометаллургическим әдісімен кенді спекают с коксом және хлормен өңдейді ала отырып, жұптар тетрахлоридін TiCl4:

{\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2C+2Cl_{2}\rightarrow TiCl_{4}+2CO}}} {\mathsf {TiO_{2}+2C+2Cl_{2}\rightarrow TiCl_{4}+2CO}}
Түзілетін жұп TiCl4 кезінде 850 °C болуын магний:

{\displaystyle {\mathsf {TiCl_{4}+2Mg\rightarrow 2MgCl_{2}+Ti}}} {\mathsf {TiCl_{4}+2Mg\rightarrow 2MgCl_{2}+Ti}}
Бұдан басқа, қазіргі уақытта алуға бастайды, танымал деп аталатын процесс FFC Cambridge, аталған аты-жөндері бойынша оны әзірлеушілерге Фильмінің Фрэя, Том Фартинга және Джордж Чена және Кембридж университетінің, онда ол құрылды. Бұл электрохимиялық процесін жүзеге асыруға мүмкіндік береді тікелей үздіксіз қалпына келтіру титан тотығынан да расплаве қоспалар кальций хлориді және сөндірілмеген әк. Бұл процесте қолданылады, электролиттік ванна, қоспасымен толтырылған және кальций хлориді және әк, графит расходуемым (немесе бейтарап) анодом және катоды бар, дайындалған из жататын және қалпына келтіру оксиді. Кезінде өтуі арқылы ваннаға ток температурасы тез жетеді ~1000-1100°C, және еру кальций оксидінің разлагается арналған аноде оттегі және металл кальций:

{\displaystyle {\mathsf {2CaO\rightarrow 2Ca+O_{2}}}} {\displaystyle {\mathsf {2CaO\rightarrow 2Ca+O_{2}}}}
Алынған оттегі окисляет анод (пайдаланған жағдайда графит), ал кальций мигрирует ” расплаве – катоду, түзейді және титан тотығынан:

{\displaystyle {\mathsf {O_{2}+C\rightarrow CO_{2}}}} {\displaystyle {\mathsf {O_{2}+C\rightarrow CO_{2}}}}
{\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2Ca\rightarrow Ti+2CaO}}} {\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2Ca\rightarrow Ti+2CaO}}}
Түзілетін кальций оксиді жаңадан диссоциирует оттегі және металл кальций және процесс қайталанады дейін толық қайта құру катодты-да титан жоңқаларын пайдалануға губкаға немесе жоққа оксиді кальций. Кальций хлориді осы процесте ретінде пайдаланылады электролит беру үшін электр өткізгіштігінің расплаву және қозғалысы белсенді иондарына кальций және оттегі. Пайдалану кезінде инертті анодтың (мысалы, қалайы оксиді), орнына көмірқышқыл газы аноде бөлінеді молекулалық оттегі аз загрязняет қоршаған ортаға, алайда, процесті осындай жағдайда айналады, кем тұрақты, және, сонымен қатар, кейбір жағдайларда, неғұрлым энергетикалық тиімді болып ыдырауы хлориді, кальций оксидінің әкеледі босату молекулярлық хлор.

Алынған титан жоңқаларын пайдалануға “губкаға” переплавляют және тазартылады. Рафинируют титан иодидным тәсілімен немесе электролизімен бөле отырып, Ti бірі TiCl4. Алу үшін титан құймалары қолданылады дуговую, электроннолучевую немесе плазмалық өңдеу.

Физикалық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Титан — жеңіл күмісті-ақ түсті металл. Бар екі кристалдық өндірілмеді: α-Ti бастап гексагональной плотноупакованной тормен (a=2,951 Å; с=4,679 Å[10]; z=2; кеңістіктік топ C6mmc), β-Ti-с кубической көлемдік-центрированной орау (a=3,269 Å; z=2; кеңістіктік топ Im3m), көшу температурасы α↔β 883 °C, ΔH өту 3,8 кДж/моль. Еру нүктесі 1660±20 °C, қайнау нүктесі 3260 °C, тығыздығы α-Ti-және β-Ti тиісінше тең 4,505 (20 °C) және 4,32 (900 °C) г/см3[2], атом тығыздығы 5,71·1022 ат/см3[дереккөзі көрсетілмеген 2897 күн]. Созылғыш, сваривается инертті атмосферада. Меншікті кедергісі 0,42 мкОм·м кезінде 20 °C

Жоғары бар тұтқырлығы, механикалық өңдеу кезінде бейім налипанию арналған кескіш құрал, сондықтан қажет арнайы жабындарды жағу арналған құрал-сайман, әр түрлі жақпа.

Кезінде әдеттегі температурада жабылады қорғаныш пассивирующей пленкамен оксиді TiO2, осының арқасында коррозионностоек көптеген орталардың (басқа сілтілі).

Титан шаң қасиеті бар болған жағдайда қайта пайдалануға болады. Тұтану температурасы — 400 °C. Титан жаңқа пожароопасна.

Титан қатар, болатпен, вольфрамом және стрессті басатын крем ие жоғары орнықтылығымен вакуумда сонымен қатар, оның оңай өте перспективалы құрастыру кезінде ғарыш кемелерінің[11].

Химиялық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Төзімді коррозия арқасында оксидной үлдірде, бірақ майдалау, ұнтақ, сондай-ақ жұқа стружке немесе сымға титан пирофорен[12].

Титан ерітінділерге разбавленным ерітінділеріне көптеген қышқылдар мен сілтілердің (бұдан HF, H3PO4 және концентрацияланған H2SO4).

Оңай түсіндіріледі тіпті үлгерімі төмен қышқылдары қатысуымен комплексообразователей, мысалы, балқытқыш қышқылы HF ол өзара іс-қимыл жасайды арқасында білім кешенді аниона [TiF6]2−.