Titán (elem)
Nyitvatartási TiO2 tette szinte egyidejűleg és egymástól függetlenül angol William Gregor [en] és a német vegyész M. G. Klaprot. US Gregor vizsgálva mirigyszerkezetet a mágneses homok (Creed, Cornwall, Anglia, 1791), amely egy új, „föld” (oxid) ismeretlen fém, amely az úgynevezett menakenovoy. 1795-ben, a német vegyész Klaproth az ásványi rutil felfedezett egy új elemet, és elnevezte titán. Két évvel később, Klaproth találtuk, hogy a rutil és menakenovaya föld - oxidok egy és ugyanazon elem, amely volt és maradt a neve „titán”, által javasolt Klaproth. 10 év után, a felfedezés titán tartották a harmadik alkalommal. Francia tudós L. Vauquelin felfedezték titán anatáz és bebizonyította, hogy a rutil és anatáz - azonos titán-oxidok.
Az első minta a titán fém kapott 1825-ben J. Berzelius. Mivel a magas kémiai aktivitása titán, és összetettségét tiszta tiszta mintát Ti kapott a holland A. van Arkel és J. de Boer 1925 hőbontásával jodid Til 4 titán gőz.
Mivel a természetben
Titán betétek találhatók Dél-Afrika, Magyarország, Ukrajna, Kína, Japán, Ausztrália, India, Ceylon, Brazília, Dél-Korea, Kazahsztán [5]. A FÁK országokban a vezető pozícióját a bizonyított tartalékok titán ércek tart Magyarországon (58,5%) és Ukrajna (40,2%). [6] A legnagyobb területen - százas Yaregskoye.
Tartalékok és Termelés
A világ legnagyobb gyártó titán - a magyar cég „VSMPO-AVISMA” [9].
Bar kristályos titán (tisztaság 99,995%, tömeg ≈283 g, hossza ≈14 cm átmérőjű ≈25 mm) tett a gyárban "Uralredmet" Crystal Bar folyamat van Arkel és de Boer
Jellemzően, a kiindulási anyag előállítására titán vegyületek és a titán-dioxid szolgál, mint egy viszonylag kis mennyiségű szennyezés. Különösen, ez lehet rutil koncentrátum kapott gazdagítása titán ércek. Azonban rutil tartalékok a világon nagyon korlátozott, és gyakran használják az úgynevezett szintetikus rutil titán vagy salak. kapunk, ha feldolgozás ilmenite koncentrátumok. Ahhoz, hogy megkapjuk a titán salak csökken ilmenite koncentrátum elektromos kemencében, a vas szétválasztjuk egy fém fázis (vas) ahelyett, hogy a visszanyert titán-oxidok, és szennyeződések képeznek salak. Rich salak feldolgozott klorid vagy kénsav módszerrel.
A koncentrátumot ezután kénsav titán ércek vagy pirometallurgiai feldolgozás. kénsavas kezeléssel termék - por titán-dioxid TiO2. Pirometallurgiai eljárás zsugorított ércet koksz és klórral reagáltatunk. fogadó egy pár titán-tetraklorid TiCl4:
T i O 2 + 2 C + 2 ° C l 2 → T i C l 4 + 2 C O + 2C + 2Cl_ \ rightarrow TiCl_ + 2CO >>>
A kapott pár TiCl4-dal 850 ° C-on csökkentett magnézium:
T i C l 4 + 2 M g → 2 M g C l 2 + T i + 2 Mg \ rightarrow 2MgCl_ + Ti >>>
Ezen kívül ez most kezd szert népszerűségre úgynevezett folyamat FFC Cambridge, kapta a fejlesztő Derek Frey, Tom Farthing és George Chen és a Cambridge Egyetemen. ahol létrehozták. Ez elektrokémiai folyamat lehetővé teszi a folyamatos direkt redukcióval titán-oxid a olvadt keveréket kalcium-klorid és kalcium-oxid. Ez a folyamat használ elektrolitikus fürdőben töltött keverékével mész és kalcium-klorid, a fogyasztható grafit (vagy semleges) anód és egy katód készült oxid behajtandó. Átadásával áram segítségével a fürdő hőmérséklete gyorsan eléri
1000-1100 ° C, és az olvadék a kalcium-oxid elbomlik az anódon, hogy az oxigén és a kalcium-fém-:
A kapott oxigén oxidálja az anód (abban az esetben, grafit), és a kalcium-vándorol a katód felé az olvadékban, és ahol felépül titán-oxid:
Az így kapott kalcium-oxid ismét disszociálódik oxigénné és kalcium-fém-és az eljárást addig ismételjük, amíg a teljes átalakulás a katód titán szivacs, vagy a kimerültség a kalcium-oxid. kalcium-klorid a folyamatban alkalmazunk elektrolit kölcsönzéséhez elektromos vezetőképesség és mobilitásának az aktív olvadék kalcium ionok és az oxigén. Ha inert anód (például ón-oxid), a molekuláris oxigén fejlődik helyett szén-dioxid az anódon, amely kevésbé szennyező, de a folyamat ebben az esetben válik kevésbé stabil, és emellett, bizonyos körülmények között, több energetikailag kedvező válik bomlás kloridot helyett kalcium-oxid, hogy felszabadulását eredményezi a molekuláris klórt.
Az így kapott titán-„szivacs” finomító és légtisztító. Titán-jodid finomított módszer vagy elektrolízis. elválasztó Ti TiCl4. A titán ingot használt ív, elektronsugár és a plazma feldolgozása.
Titan - egy könnyű ezüstfehér fém. Létezik két kristályos módosításokat: a-Ti egy hexagonális, szoros csomagolt rács (a = 2951 Á; c = 4,679 A [10]; Z = 2; tércsoport C6mmc), β-Ti egy térfogatra-központú csomagolás (a = 3269 Å ; Z = 2; tércsoport Im3m), α↔β átmeneti hőmérséklet 883 ° C, AH átmenet 3,8 kJ / mól. A olvadáspontja 1660 ± 20 ° C, forráspontja a 3260 ° C, sűrűsége α-Ti és β-Ti rendre egyenlő 4,505 (20 ° C) és 4,32 (900 ° C) g / cc [2]. atomi sűrűsége 5,71 x 10 22 / cm [2796 idézet nap]. Műanyag, van hegesztve inert atmoszférában. Resistivity 0,42 mO · m 20 ° C-on
Ez egy nagy viszkozitású, ha a megmunkálás hajlamos ragadt a vágószerszám és ezért alkalmazása speciális bevonatok a szerszám, a különböző kenőanyagok.
Normál hőmérsékleten bevonva védő passziváló filmnek oxid TiO2. ezáltal korrozionnostoek a legtöbb környezetben (kivéve alkáli).
Titán por robbanásra hajlamos. Lobbanáspont - 400 ° C-on Titán forgács tűzveszély.
Ellenáll a korróziónak, annak következtében, hogy az oxidfilm, de őrléssel porrá, valamint a finom chips vagy piroforos titánhuzalt [11].
Ez könnyen reakcióba lép, még gyenge savakkal jelenlétében komplexképző szerek, mint például a hidrogén-fluorid HF interakcióba lép képződésén keresztül a komplex anion [TiF6] 2-. Titán leginkább hajlamos a korrózióra szerves közegben, mert, a víz jelenlétében a felszínen a titán cikk, egy sűrű passzív állapot film-oxid, és a titán-hidrid. A leginkább észrevehető javulást a titán korrózióállóságát jelentősen növekvő víztartalom a korrozív közegben 0,5 8,0%, ami megerősíti elektrokémiai vizsgálatok titán elektród potenciál oldatok savak és lúgok vegyes vizes-szerves közegben. [12]
Amikor levegőn hevítjük 1200 ° C-Ti világít fényes fehér lánggal oxidot képeznek fázisok különböző összetételű TiOx. A megoldások sók kivált titán-hidroxid-TiO (OH) 2 · xH 2O, ahol gondos kiégetés kapott oxidot TiO2. Hidroxid TiO (OH) 2 · xH 2O és amfoter-dioxid TiO2.
T i O 2 + K 2 C O 3 → K 2 T i O 3 + C O 2 + K_CO_ \ rightarrow K_TiO_ + CO _ >>>
Amikor melegítjük, Ti reagál halogénekkel. A titán-tetraklorid TiCl4 normál körülmények között - színtelen folyadék, erősen füstölgő levegőben, hidrolízise miatt TiCl4. a levegőben lévő vízgőz és a kialakulását apró cseppek sósavat, és az iszapot titán-hidroxid.
Csökkentése TiCl4 hidrogénatom. alumínium. szilícium. más erős redukálószerek előállított dikloridot és titán-triklorid TiCl3 és TiCl2 - szilárd anyagok erős redukáló tulajdonságokkal. Ti reagáltatunk Br2 és I2.
N2 nitrogén 400 ° C felett képez titán-nitrid TiNx (X = 0,58-1,00). Amikor a titán reagál a szén képződött titán-karbid TiCx (X = 0,49-1,00).
Hevítve Ti elnyeli H2 alkotnak egy változó összetételű TiHh vegyületet (X = 1,3 - 2). Amikor melegítjük, ezek a hidridek elbomlanak, hogy kiadja a H2. Titán képez ötvözetek sok fémet.
A vegyületek formájában
- Fehér titán-dioxid (TiO2) használt festékek (például titán-dioxidot), valamint a termelés a papír és műanyag. Élelmiszer-adalékanyag E171.
- Szerves titánvegyületek (például a tetrabutoxi) alkalmazunk a katalizátor és a keményítő, a kémiai és a festékiparban.
- A szervetlen titánvegyület használják a kémiai elektronikus, szál üvegipar adalékanyagként vagy bevonattal.
- Titán-karbid, titán-diborid, titán-karbonitridek - fontos komponensei szuperkemény anyagok fémfeldolgozás.
- Titán-nitrid használják a bevonat szerszám, templom kupolák és a gyártás ékszerek, mert van egy hasonló színben arany.
- Bárium-titanát BaTiO3. ólom-titanát PbTiO3, és számos más titanát - ferroelectrics.
Vannak különféle titán ötvözetek különböző fémek. Ötvözőelemek vannak három csoportba sorolhatók, attól függően, ezek hatását a polimorf átalakulási hőmérséklet: béta stabilizátorok, alfa stabilizátorok és erősítők semleges. Az első átmeneti hőmérséklete csökken, a második növekedése, mások nem befolyásolja azt, de vezet egy edzett habarcs mátrixot. Példák alfa stabilizátorok, alumínium, oxigén, szén, nitrogén. Beta stabilizátorok molibdén, vanádium, vas, króm és a nikkel. Semleges erősítők: cirkónium, ón, szilícium. Béta-stabilizátorok, viszont vannak osztva a béta és béta-izomorf evtektoidoobrazuyuschie.
A leggyakoribb titán ötvözet ötvözet Ti-6AI-4V (magyar osztályozás - VT6).
Az elemzés a fogyasztói piacok
titán-ára $ 5,9-6,0 kilogrammonként, attól függően, hogy a tisztaság a [14].
Tisztaság és mark rough titán (titán szivacs) általában határozza meg a keménység, amely függ a szennyezőanyag-tartalom. A leggyakoribb TG100 és TG110 márka [forrás nem meghatározott 745 napos].