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

«Если выпало в империи родиться, лучше жить в глухой провинции у моря». Как русские осваивали Камчатку «Если выпало в империи родиться, лучше жить в глухой провинции у моря». Как русские осваивали Камчатку

Освоение Камчатки: провинция была – глуше не придумаешь, и море кругом

Наука и техника
Кинотехника: на грани третьей весны Кинотехника: на грани третьей весны

Как начинался кинематограф и какие потрясения он пережил

Знание – сила
Компьютерный мозг Компьютерный мозг

Как работают настоящие нейроморфные микросхемы

Популярная механика
Погружение в серость: как зумерские «старые деньги» не стали «новой романтикой» Погружение в серость: как зумерские «старые деньги» не стали «новой романтикой»

Что такое эстетика old money?

Правила жизни
Торговля откалибрует фермерскую картошку Торговля откалибрует фермерскую картошку

Зачем крупнейшие российские ретейлеры открывают агроагрегаторы

Монокль
«Друг Отто» «Друг Отто»

«Русский вопрос» с точки зрения Бисмарка

Дилетант
Разве я сторож клону моему? Разве я сторож клону моему?

Как будущее диктует нам свои, совершенно неожиданные, и местами смешные, законы

Maxim
14 легких фильмов о первой любви 14 легких фильмов о первой любви

Самые романтичные фильмы о первой любви и подростковых переживаниях

Правила жизни
День обратился в ночь День обратился в ночь

Затмения часто влияли на ход истории всего человечества

Вокруг света
Романтики с большой дороги: как менялся образ бандитов в кино Романтики с большой дороги: как менялся образ бандитов в кино

Как менялся образ «благородного преступника» в российских сериалах

Правила жизни
Как предупредить хронические неинфекционные заболевания? Как предупредить хронические неинфекционные заболевания?

Способы предотвращения хронических неинфекционных заболеваний

Здоровье
Найти Эльдорадо Найти Эльдорадо

Колумбия — одна из модных точек, притягивающих гастротуристов со всего мира

Вокруг света
Медитация: 3 техники, которые используют психологи Медитация: 3 техники, которые используют психологи

Медитации, которые помогут вам преодолеть напряжения и стресс

Psychologies
Андрей Пискунов: «ESG-повестка — это пространство безопасной публичности» Андрей Пискунов: «ESG-повестка — это пространство безопасной публичности»

Как будет развиваться ESG-повестка в России?

РБК
Свободы выбора не существует: провокационное исследование Роберта Сапольски Свободы выбора не существует: провокационное исследование Роберта Сапольски

Роберт Сапольски отрицает свободу воли человека — прав ли он?

Psychologies
Зачем ребенку заниматься спортом Зачем ребенку заниматься спортом

Учитель Артем Григорян о пользе и вреде спорта для детей

СНОБ
За счет чего постройки древних римлян и майя не разваливаются: простое объяснение! За счет чего постройки древних римлян и майя не разваливаются: простое объяснение!

Почему сооружения наших предков стоят тысячи лет?

ТехИнсайдер
Во весь голос Во весь голос

Маша Мацель рассказала о связи со своими героинями и любви к музыке

Grazia
Как бросить всё и сменить профессию Как бросить всё и сменить профессию

Сегодня возможность сменить профессию есть практически у каждого

Psychologies
Артём Ачкасов: О тюнинге, который не нужен Артём Ачкасов: О тюнинге, который не нужен

Тюнинг — это не всегда рациональное и продуманное решение

4x4 Club
Шрёдингер в телевизоре Шрёдингер в телевизоре

Как нобелевские лауреаты по химии материализовали квантовые точки

N+1
Ученые перечислили три объективных и научных способа измерить уровень физической формы Ученые перечислили три объективных и научных способа измерить уровень физической формы

Как корректно оценивать свою физическую форму?

Inc.
Личностный рост Личностный рост

Что такое личностный рост и какие шаги предстоит сделать для саморазвития?

Лиза
Австралийские аборигены похоронили динго более 2000 лет назад Австралийские аборигены похоронили динго более 2000 лет назад

Динго играли заметную роль в жизни аборигенов Австралии

N+1
Кольцевой резонатор в форме яйца увеличил размерность оптических систем Кольцевой резонатор в форме яйца увеличил размерность оптических систем

Кольцевой резонатор в форме яйца позволил создать быстрый каскадный лазер

N+1
Доказательные практики в сфере социального сиротства | Evidence-Based Practices in Social Orphanhood Доказательные практики в сфере социального сиротства | Evidence-Based Practices in Social Orphanhood

Что такое доказательные практики в социальной сфере

Позитивные изменения
Кассетный мальчик разбивает стекла. 5 главных песен группы «Мумий Тролль» Кассетный мальчик разбивает стекла. 5 главных песен группы «Мумий Тролль»

Рассматриваем биографию Ильи Лагутенко через пять его главных песен

СНОБ
Как выбрать специалиста по работе с ПТСР. Отрывок из книги клинических психологов Как выбрать специалиста по работе с ПТСР. Отрывок из книги клинических психологов

Отрывок из книги «Жизнь после травмы»

СНОБ
Правая рука брата: что известно о Ким Ё Чжон — сестре Ким Чен Ына Правая рука брата: что известно о Ким Ё Чжон — сестре Ким Чен Ына

Что известно о сестре лидера Северной Кореи

Forbes
Докричаться до небес: как извлечь пользу из самых популярных магических практик Докричаться до небес: как извлечь пользу из самых популярных магических практик

Какие психологические механизмы стоят за гаданием на кофейной гуще и гороскопами

Psychologies
Открыть в приложении