Как открыли, изучали, добывали и использовали титан

Наука и техникаНаука

Титан на небесах и в морских глубинах

Титан в авиастроении

Открытие

В 1791 году английский священник (и попутно любитель-минералог) Уильям Грегор, гуляя по своему расположенному в сельской местности, в долине Меначан, приходу, наткнулся на небольшое обнажение черного песка. Любознательный служитель Господа попробовал растворить песок в соляной кислоте, при этом из песка выделилось 46% железа. Оставшуюся часть пробы Грегор растворил в серной кислоте, и после выпаривания раствора получил в сухом остатке белый порошок. Исследовав его, он сделал заключение, что перед ним неизвестное соединение железа с каким-то иным металлом.

Уильям Грегор

Тем временем немецкий аптекарь Мартин Клапрот, столь же любознательный, как Грегор (в будущем известный химик), взялся за изучение минерала рутила, из которого в ходе экспериментов ему удалось выделить окисел неизвестного металла. Узнав о работах Грегора, Клапрот выполнил сравнительный анализ рутила и неизвестного, открытого Грегором, элемента. Анализ показал полную идентичность этих веществ. Со временем доселе «беспризорный» элемент занял свое законное место под номером 22 в созданной в 1869 году Дмитрием Менделеевым Периодической таблице химических элементов. Помимо номера новичок обрел и звучное имя – титан. Почему именно титан? На этот счет нет единого мнения. В древнегреческой мифологии титанами называли богов второго поколения – сыновей Урана (неба) и Геи (земли). Это было обширное семейство: шесть братьев и шесть сестер – титанид, потомками которых стало следующее поколение богов – Зевс, Посейдон и другие. Англичанка Джейн Эллен Харрисон, известная как знаток антики и лингвист, утверждает, что слово «титан» происходит от греческого τίτανος, означающего «белая земля, глина или гипс», и что титаны были «людьми из белой глины».

В конце XIX века в России смогли выделить титан из минерала ильменит. В 1895 году был впервые получен электролитический титан, а в 1925 году голландцам удалось получить титан действительно высочайшей чистоты – 99,9%. После этого интерес к малоизвестному элементу заметно вырос. Однако никто пока не мог предположить, какое поистине великое будущее ожидает титан.

Откуда он берется

Сегодня науке известно не менее 70 минералов, содержащих титан в тех или иных пропорциях, но промышленная добыча осуществляется главным образом в месторождениях ильменита, рутила и лейкоксена.

Наибольшая доля (до 90%) ильменитовых, лейкоксеновых и рутиловых концентратов идет на производство диоксида (двуокиси) титана. Из ильменитовых концентратов также синтезируют рутил, попутно получая титановые шлаки, которые тоже могут использоваться для производства губчатого титана и диоксида титана. Помимо этого, природный рутил частично применяется и для обмазки сварочных электродов.

Рутиловые концентраты содержат 93– 96% диоксида титана, ильменитовые – 44– 70%. Концентраты лейкоксеновых руд на 90% состоят из диоксида. Сегодня во всем мире разведано не менее 300 месторождений титановых минералов, в числе которых 70 магматических и более 230 россыпных. По-прежнему остаются в эксплуатации два коренных месторождения ильменита в Канаде и Норвегии. Россыпи обрели наибольшее промышленное значение, активно эксплуатируясь как источники рутилового и в меньшей мере ильменитового сырья.

Мировые запасы титанового сырья сегодня, если верить статистике американской геологической службы, поделены между основными добывающими странами ориентировочно следующим образом: из общего объема 600–670 млн тн ильменита и примерно 50 млн тн рутила львиная доля приходится на Китай, ЮАР, Индию и Норвегию. Большинство китайских месторождений представляют собой магматические руды и служат источником одновременно и титана, и железа. Самыми крупными эксплуатируемыми месторождениями остаются прибрежные россыпи, содержащие не только титан, но и некоторые редкоземельные металлы. Расположены они вдоль берегов Индии, Шри-Ланки, Вьетнама, Австралии.

Среди независимых государств бывшего СССР ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимают Россия (58%) и Украина (40%). Несмотря на такой расклад, главным производителем титанового сырья в СССР, а затем и в СНГ, была Украина. Но вообще, в странах СНГ известно множество разного типа месторождений титана – в основном это магматические или прибрежно-морские россыпи. Основные российские месторождения разместились на Урале (Копанское, Медведевское) и в Амурской области (Большой Сейим).

Титан в природе

Добыча сырья – лишь первый шаг

Основными продуктами, получаемыми при переработке ильменитовых и рутиловых концентратов, становятся титановые шлаки и диоксид титана. Производство последнего осуществляется двумя способами: сульфатным, основанным на разложении концентратов серной кислотой, либо более экономичным – хлоридным. Оба способа достаточно сложны и отнюдь не экологичны.

Металлический титан производится из рутиловых концентратов и титановых шлаков, реже – из полученного сульфатным способом диоксида титана. Титан получается в виде крупных блоков пористой губки, которые затем дробят, превращая в шихту. С ней уже работают мастера плавки. Плавят титан в вакуумно-дуговых печах, и это значит, что для начала сыпучая шихта должна превратиться в так называемый расходуемый электрод. Шихта, состоящая из мелких фрагментов разной формы, вместе с отходами титанового производства и необходимыми присадками формуется с помощью вертикального гидравлического пресса в длинный цилиндр – он-то и станет расходным электродом. Снаружи он выглядит довольно рыхлым, по нему даже то здесь, то там могут пробегать трещины, но электрод обладает достаточной прочностью, чтобы не разрушиться, когда его подвесят в печи. Технология создания расходуемого электрода исключительно с помощью пресса практикуется только в России. В других странах применяется более дорогая технология плазменной сварки электрода из отдельных прессованных элементов, но российский метод вполне обеспечивает требуемое качество электрода.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Секреты правильного использования кредитных карт Секреты правильного использования кредитных карт

Кредитки давно вошли обиход, вот только пользоваться ими умеют далеко не все

Наука и техника
Слияния без шоков и рисков Слияния без шоков и рисков

Как агрохолдинги растут за счет сделок M&A

Агроинвестор
Лима, Перу Лима, Перу

Перу заслуженно сравнивают с Крымом

Maxim
«Я рада, что ты вошла в мою жизнь легко и радостно. Так и будь в ней!» — сказала мне Ирина Мирошниченко «Я рада, что ты вошла в мою жизнь легко и радостно. Так и будь в ней!» — сказала мне Ирина Мирошниченко

Анжелика Пахомова рассказала о дружбе с Ириной Мирошниченко

Коллекция. Караван историй
Почему ты не спишь? Почему ты не спишь?

Ошибки при организации пространства в спальне, из-за которых ты не высыпаешься

Лиза
Извержения Деканских траппов принесли динозаврам серию вулканических зим перед ударом астероида Извержения Деканских траппов принесли динозаврам серию вулканических зим перед ударом астероида

Короткие похолодания выдали себя колебаниями концентрации серы в лаве

N+1
Технопарад Технопарад

Линзы с AR, новая ракета Nasa Space Launch System и запись звуков на Марсе

ТехИнсайдер
Сон под контролем Сон под контролем

Зачем нужны осознанные сновидения и как их вызвать

Лиза
Действительно ли костный бульон полезен: вот что об этом думают диетологи и врачи Действительно ли костный бульон полезен: вот что об этом думают диетологи и врачи

Костному бульону приписывают множество суперсил

VOICE
Ой, мамочка! Счастливые истории женщин, которые родили после 40 Ой, мамочка! Счастливые истории женщин, которые родили после 40

Родить ребенка после 40 лет – это событие. Радостное, конечно

Лиза
Гиря из деревни: как уралец развивает спорт и культуру на малой родине Гиря из деревни: как уралец развивает спорт и культуру на малой родине

Зачем Артем Артемьев бесплатно поставляет продукцию Iron King деревням и школам

Forbes
Компания Figure показала рабочий прототип человекоподобного робота Компания Figure показала рабочий прототип человекоподобного робота

На разработку человекоподобного робота с нуля потребовалось лишь 12 месяцев

N+1
Сублитосферные алмазы рассказали об источнике стабильности суперконтинента Гондвана Сублитосферные алмазы рассказали об источнике стабильности суперконтинента Гондвана

Суперконтинент сохранил целостность благодаря аккреции мантийного материала

N+1
Селфи сделало женщин более стройными и привлекательными в глазах других людей Селфи сделало женщин более стройными и привлекательными в глазах других людей

Как селфи сказываются на внешности женщин?

N+1
Как «Божественная комедия» Данте повлияла на культуру: от архитектуры до компьютерных игр Как «Божественная комедия» Данте повлияла на культуру: от архитектуры до компьютерных игр

Как написанная 700 лет назад книга повлияла на культуру XX и XXI веков

СНОБ
Работа не ответит вам взаимностью: как айтишников приучают любить монотонный труд Работа не ответит вам взаимностью: как айтишников приучают любить монотонный труд

Глава из книги «Дорогие коллеги. Как любимая работа портит нам жизнь»

Forbes
Искусство преодоления препятствий Искусство преодоления препятствий

Быть может, паркур изобрели специально, чтобы вернуться «к корням»?

Зеркало Мира
Стать отцом и не утратить мужественность: как это сделать — интервью с психологом Стать отцом и не утратить мужественность: как это сделать — интервью с психологом

Плохо ли для отца быть чувствительным и эмпатичным?

Psychologies
10 самых распространенных фраз из словаря жертвы 10 самых распространенных фраз из словаря жертвы

Что на самом деле скрывается за типичными фразами жертвы

Psychologies
Вкус жареного Вкус жареного

Вкус жареного делает еду гораздо привлекательнее, но, увы, не полезнее

Здоровье
«Отличная тренировка борьбы со страхами»: как женщины покоряют большие города «Отличная тренировка борьбы со страхами»: как женщины покоряют большие города

О том, как на самом деле женщины строят карьеру в больших городах

Forbes
Практические вопросы: Почему горит индикатор TPMS и как это исправить? Практические вопросы: Почему горит индикатор TPMS и как это исправить?

Что такое индикатор TPMS?

4x4 Club
Физики обнаружили изотоп азота 9N Физики обнаружили изотоп азота 9N

Группа физиков получила уверенное подтверждение существования изотопа азота 9N

N+1
История в картинках: 10 лучших исторических сериалов за 10 лет История в картинках: 10 лучших исторических сериалов за 10 лет

Сериалы, в которых взгляд на историю достаточно глубок

Правила жизни
Шарики из коробки Шарики из коробки

Силикагель – «абсорбент», помогающий избавиться от ненужной влажности

Лиза
5 фантастических книг, в которых Земля оказывается на грани гибели 5 фантастических книг, в которых Земля оказывается на грани гибели

Книги, в которых на Землю обрушиваются самые разные катастрофы

Maxim
«Мне пришлось рано повзрослеть» «Мне пришлось рано повзрослеть»

Влад Прохоров — о быстром взрослении, знаменитых партнерах и новых проектах

OK!
В чем польза медитации и может ли она изменить жизнь В чем польза медитации и может ли она изменить жизнь

Чем медитация полезна с точки зрения науки и как к ней подступиться

РБК
Лучшие бесплатные архиваторы: топ-5 и еще немного Лучшие бесплатные архиваторы: топ-5 и еще немного

Какой бесплатный архиватор лучше скачать на компьютер

CHIP
Не испортится ли ламинат или паркет от влажной уборки? Не испортится ли ламинат или паркет от влажной уборки?

Есть мнение, что влажная уборка может испортить ламинат. Разбираемся, так ли это

CHIP
Открыть в приложении