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

Очень тяжелые носители Очень тяжелые носители

Прототипы будущей сверхтяжелой ракеты Starship продолжают испытания

Популярная механика
4 способа борьбы с навязчивыми тревожными мыслями 4 способа борьбы с навязчивыми тревожными мыслями

Как справиться с привычкой обдумывать что-то негативное и тревожное

Psychologies
Мифическая палеонтология. Древние животные в фольклоре прошлого и настоящего Мифическая палеонтология. Древние животные в фольклоре прошлого и настоящего

Издревле человек «населял» леса, моря и горы разными мистическими существами

Наука и техника
Максимально точный психологический тест: он знает, что вы за человек на самом деле Максимально точный психологический тест: он знает, что вы за человек на самом деле

Хотите узнать кое-что интересное о себе?

ТехИнсайдер
Началась охота на дропперов Началась охота на дропперов

База данных Банка России позволит полиции эффективнее отлавливать дропперов

Монокль
Почему и когда вампиры начали ненавидеть оборотней Почему и когда вампиры начали ненавидеть оборотней

Почему началось соперничество между самыми известными мистическими существами?

ТехИнсайдер
От чего умер Ленин? От чего умер Ленин?

На момент смерти Ленину было всего 53 года. На здоровье он никогда не жаловался

Дилетант
Древняя змея и ископаемая летучая мышь из раннего плейстоцена Древняя змея и ископаемая летучая мышь из раннего плейстоцена

Пещера Таврида в Крыму — кладезь фауны эпохи раннего плейстоцена

Наука и жизнь
Не дайте стрессу себя поработить! Не дайте стрессу себя поработить!

Как успокоиться и минимизировать последствия стресса?

Здоровье
«Чувство юмора — залог крепкого брака»: личная история «Чувство юмора — залог крепкого брака»: личная история

Семейная жизнь не всегда похожа на праздник, но юмор делает её ярче

Psychologies
Павел Пепперштейн — о любви к роману Достоевского «Бесы»; о том, каково быть литературным персонажем, и о связи между чтением и мастурбацией Павел Пепперштейн — о любви к роману Достоевского «Бесы»; о том, каково быть литературным персонажем, и о связи между чтением и мастурбацией

Пепперштейн рассказывает о важных для себя книгах — прочитанных, недочитанных

Правила жизни
Что такое долевое страхование жизни и сможет ли оно заменить ИСЖ Что такое долевое страхование жизни и сможет ли оно заменить ИСЖ

Что такое инвестиционное страхование и почему вокруг него столько споров?

Forbes
Записки зрелого врача: каким получился спектакль «Комната Адлера» с Олегом Меньшиковым Записки зрелого врача: каким получился спектакль «Комната Адлера» с Олегом Меньшиковым

Почему пропускать спектакль «Комната Адлера» не рекомендуется

Правила жизни
У ямников выявили генетическую предрасположенность к рассеянному склерозу У ямников выявили генетическую предрасположенность к рассеянному склерозу

У ямников были распространены гены с рисками развития рассеянного склероза

N+1
Как образование превращается в игру: плюсы и минусы геймификации Как образование превращается в игру: плюсы и минусы геймификации

Почему геймификация может быть полезна в обучении

Psychologies
Дыхание для лучшей жизни Дыхание для лучшей жизни

Дыхательные упражнения, при помощи которых можно управлять своим самочувствием

Здоровье
Как глобальное потепление сказывается на почве Земли: люди игнорируют этот фактор! Как глобальное потепление сказывается на почве Земли: люди игнорируют этот фактор!

Наша планета нагревается все больше и больше, и не только ее атмосфера и океаны

ТехИнсайдер
«Мать атомной бомбы»: что ученая Лиза Мейтнер сделала для создания ядерного оружия «Мать атомной бомбы»: что ученая Лиза Мейтнер сделала для создания ядерного оружия

Почему Лиза Мейтнер сожалела о своем имени «мать атомной бомбы»?

Forbes
От водяной мельницы до «плавильной фабрики». Кто придумал двухцилиндровую паровую машину От водяной мельницы до «плавильной фабрики». Кто придумал двухцилиндровую паровую машину

История великого российского изобретателя Ивана Ползунова

СНОБ
Заплатить любой ценой: как вымогатели охотятся за семьями спортсменов Заплатить любой ценой: как вымогатели охотятся за семьями спортсменов

Истории атлетов, чьи семьи стали мишенью преступников

Forbes
Как часто нужно менять бритвенные лезвия? Многие не знают ответа на этот вопрос Как часто нужно менять бритвенные лезвия? Многие не знают ответа на этот вопрос

Как узнать, когда наступит тот час, когда бритвой больше пользоваться нельзя?

ТехИнсайдер
Книги, которые давно пора экранизировать, но никто не чешется Книги, которые давно пора экранизировать, но никто не чешется

Мировые бестселлеры писателей, которые прямо-таки просятся на экран

Maxim
Какую роль играет отец для ребенка: 7 этапов развития Какую роль играет отец для ребенка: 7 этапов развития

В России с исторических времен наблюдается дефицит отцовства. Почему?

Psychologies
Анализ белков указал на пол 12 человек из древнего некрополя Анализ белков указал на пол 12 человек из древнего некрополя

Биомолекулярные методы позволяют точнее определять пол древних людей

N+1
Имбирь Имбирь

Во все времена имбирь ценился не только как пряность, но и как лекарство

Здоровье
«Визуальный клей» «Визуальный клей»

Как направление чтения влияет на восприятие изображений

N+1
«Чудесная молекула» «Чудесная молекула»

«Эликсиром молодости» и «невоспетым героем» называют таурин

Здоровье
Только в профиль: какими получаются продолжения легендарных сериалов Только в профиль: какими получаются продолжения легендарных сериалов

Про самые интересные кейсы ребутов и продолжений любимых сериалов

Правила жизни
Екатерина Манойло: «Ветер уносит мертвые листья» Екатерина Манойло: «Ветер уносит мертвые листья»

Отрывок из динамичного роуд-муви виде романа «Ветер уносит мертвые листья»

СНОБ
Американская мечта, поло и плюшевый мишка: что нужно знать о дизайнере Ральфе Лорене Американская мечта, поло и плюшевый мишка: что нужно знать о дизайнере Ральфе Лорене

Как выходцу из эмигрантской семьи удалось построить свою модную империю

Правила жизни
Открыть в приложении