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

Простатит Простатит

Простатит – золотое дно для медицины и страшный сон для любого мужчины

Maxim
Изменение климата сократит площадь пригодных для индийских слонов местообитаний Изменение климата сократит площадь пригодных для индийских слонов местообитаний

Доля непригодных для индийских слонов местообитаний может вырасти на треть

N+1
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
5 советов психолога, которые помогут, если про вас распускают сплетни и слухи 5 советов психолога, которые помогут, если про вас распускают сплетни и слухи

Почему люди распускают слухи и как этому противостоять?

Psychologies
Сырная история Сырная история

Как люди научились варить сыры

Вокруг света
Осень императора Осень императора

Пришло время, и король, а потом и император Карл Великий состарился

Знание – сила
Как распознать хорошее шампанское и завести друзей Как распознать хорошее шампанское и завести друзей

Эта статья добавит фактов о шампанском и расширит твое сознание

Maxim
Как выбрать пуховик: самая полная памятка и лучшие варианты Как выбрать пуховик: самая полная памятка и лучшие варианты

Что учесть и на что обратить внимание, выбирая пуховик?

Правила жизни
Привет из прошлого Привет из прошлого

Как реагировать, если вдруг начинает писать бывший молодой человек?

Лиза
Автомобили Автомобили

Лимитированные версии и прорывные технологии в автомобильной сфере

Robb Report
Забудь, если ты на диете Забудь, если ты на диете

10 самых калорийных фруктов

Лиза
Битва за правописание Битва за правописание

Последние сто лет человечество ждет, что роботы лишат его работы

Правила жизни
Осталась при своих Осталась при своих

Как не отдать кибермошеннику все деньги (или хотя бы половину)

VOICE
Байки из мавзолея Байки из мавзолея

«Вселенная Стивена Кинга»: все, что мы и так знаем о мастере ужасов,— и не более

Weekend
Легкой поступью Легкой поступью

Если болит стопа при ходьбе: 6 главных причин и лечение

Лиза
Моя идеальная свадьба Моя идеальная свадьба

Как прошла свадьба Ирены Понарошку и Руслана Годизова

OK!
Сцены из двух супружеских жизней Сцены из двух супружеских жизней

«Вычитание»: триллер о двойниках, слишком повернутый на собственной драматургии

Weekend
Байки из леса Байки из леса

Самые необычные истории от российских страховщиков

Деньги
Дмитрий Крутов: «Карьерный путь человека будет максимально релевантным его способностям» Дмитрий Крутов: «Карьерный путь человека будет максимально релевантным его способностям»

Как изменится обучение в будущем

РБК
ЛПХ-зависимый агро ЛПХ-зависимый агро

77% сельхозпродукции в Забайкальском крае приходится на хозяйства населения

Агроинвестор
Загадки «Семи самураев»: что вы могли не знать о самом известном фильме Акиры Куросавы Загадки «Семи самураев»: что вы могли не знать о самом известном фильме Акиры Куросавы

Вспоминаем фильм мастера Куросавы «Семь самураев» и раскрываем его секреты

Правила жизни
Деньги есть? А если найду Деньги есть? А если найду

Где бизнесу взять инвестиции

FP. BusinessReview
Как погибла Грейс Келли — киноактриса и принцесса Монако Как погибла Грейс Келли — киноактриса и принцесса Монако

Как жила и погибла принцесса Монако Грейс Келли

РБК
Как связаны принцессы Диснея и самооценка детей: интересное исследование! Как связаны принцессы Диснея и самооценка детей: интересное исследование!

Как дети выбирают любимых принцесс и что это о них говорит?

ТехИнсайдер
Разумный Макс Разумный Макс

Флагманский кроссовер Chery дебютирует обновленным

Автопилот
«Перестаньте искать предназначение!»: 3 фактора, которые нужно иметь в виду «Перестаньте искать предназначение!»: 3 фактора, которые нужно иметь в виду

Заигравшись в поиски себя, можно пропустить настоящую жизнь

Psychologies
5 самых распространенных проблем со стопами — почему они возникают и что с ними делать 5 самых распространенных проблем со стопами — почему они возникают и что с ними делать

Пять самых распространенных подологических патологий

VOICE
Удар по почкам. 8 неожиданных привычек, которые могут навредить твоим почкам Удар по почкам. 8 неожиданных привычек, которые могут навредить твоим почкам

Есть привычки, которым мы не придаем значения, но которые вредят нашим почкам

Лиза
Новости медицины Новости медицины

Умный браслет-будильник, связь здоровья зубов с мозгом и укачивание в дороге

Лиза
Осиная талия. Привычки питания, которые мешают тебе похудеть в талии Осиная талия. Привычки питания, которые мешают тебе похудеть в талии

Потеря веса – не всегда простая задача. А как похудеть в области талии?

Лиза
Открыть в приложении