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

Сложный разговор Сложный разговор

Какой язык самый сложный? Тот, что труднее всего выучить?

Вокруг света
Хлеб всему голова: 10 гениальных советов, как использовать хлеб в быту Хлеб всему голова: 10 гениальных советов, как использовать хлеб в быту

Как может пригодиться в быту испорченный хлеб

ТехИнсайдер
Настя Ивлеева Настя Ивлеева

Настя Ивлеева: «Цифровая реальность – это в высшей степени сексуально!»

Playboy
Оружие богов и воинов Оружие богов и воинов

Лук появился так давно, что даже боги на Олимпе пользовались им

Зеркало Мира
Обитатели пояса Койпера Обитатели пояса Койпера

Какие ещё небесные тела оказались в далёком поясе Койпера?

Наука и жизнь
«Совы во льдах: Как спасли самого большого филина в мире» «Совы во льдах: Как спасли самого большого филина в мире»

Где живут самые большие филины и как привлечь их внимание

N+1
Любимые напитки кинозлодеев Любимые напитки кинозлодеев

Попытка погружения в тему алкогольных предпочтений злодеев вызвала у нас шок

Maxim
Наталья Логинова: «Главным драйвером зеленых инициатив пока остаются лишь репутационные факторы» Наталья Логинова: «Главным драйвером зеленых инициатив пока остаются лишь репутационные факторы»

В каких условиях развивается сегодня зеленый финансовый рынок?

РБК
Долма Долма

Долма — часть нематериального культурного наследия ЮНЕСКО

Знание – сила
«Не хочу детей»: женщина рассказали о причинах, по которым решили не становиться матерями «Не хочу детей»: женщина рассказали о причинах, по которым решили не становиться матерями

Причины, по которым женщины решают не заводить детей

VOICE
Как гастрономические тренды влияют на выбор вина: комментарии экспертов Как гастрономические тренды влияют на выбор вина: комментарии экспертов

Как совместить винную карту и меню?

РБК
Исполнение желаний Исполнение желаний

В последние годы минивэны бизнес-класса чаще предстают в форме электромобилей

Robb Report
5 признаков, по которым легко вычислить дурака 5 признаков, по которым легко вычислить дурака

Определенный тип поведения моментально выдает недалекого человека

Maxim
4 главных правила фэншуй для дома, чтобы жить счастливо 4 главных правила фэншуй для дома, чтобы жить счастливо

Рассказываем, как фэншуй помогает улучшить жизнь во всех ее проявлениях

VOICE
Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения? Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения?

Как сформировать у ребенка здоровое отношение к еде

VOICE
Черепа из Африки, которые украли 100 лет назад, генетически связаны с живыми людьми! Черепа из Африки, которые украли 100 лет назад, генетически связаны с живыми людьми!

Эксперты нашли родственников усопших людей, чьи черепа были украдены

ТехИнсайдер
Недозаседавшиеся Недозаседавшиеся

Как российское современное искусство пыталось прикинуться официальным

Weekend
Воссоединенные штаты Воссоединенные штаты

Подбор кадров с помощью ИИ и другие тренды года в сфере HR

РБК
Статья или подкаст: как способ получения информации влияет на ее восприятие Статья или подкаст: как способ получения информации влияет на ее восприятие

Как выбранный формат информации влияет на наш мыслительный процесс?

Psychologies
Безалкогольное вино: что это такое и почему оно становится все популярнее Безалкогольное вино: что это такое и почему оно становится все популярнее

В России и мире наметился рост употребления так называемых безалкогольных вин

РБК
Как родители мешают детям повзрослеть: 3 любимых метода нарциссов Как родители мешают детям повзрослеть: 3 любимых метода нарциссов

Почему некоторые родители не позволяют детям становиться самостоятельными?

Psychologies
Диета «Стол № 9»: правила питания и рецепты блюд при диабете 2-го типа Диета «Стол № 9»: правила питания и рецепты блюд при диабете 2-го типа

«Стол № 9»: насколько принципы этой диеты актуальны в наше время

РБК
Иногда они возвращаются Иногда они возвращаются

9 забытых трендов в интерьере, которые снова в моде

Лиза
Вливания в «молочные реки» Вливания в «молочные реки»

Производство молока остается привлекательным направлением для инвесторов

Агроинвестор
Повернуты на чистоте и еще 4 признака людей с ОКР — проверьте себя Повернуты на чистоте и еще 4 признака людей с ОКР — проверьте себя

ОКР — психическое расстройство, из-за которого возникают навязчивые мысли

Psychologies
Ночь времен: классик испанской литературы о любви во времена Гражданской войны Ночь времен: классик испанской литературы о любви во времена Гражданской войны

Глава из книги «Ночь времен»: 1936 год в жизни испанца Игнасио Абеля

Forbes
5 странных войн, в которых никто не погиб 5 странных войн, в которых никто не погиб

Не все войны были кровопролитными, в некоторых и вовсе никто не погиб!

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

Тюнинг — это не всегда рациональное и продуманное решение

4x4 Club
Связь противоязвенных препаратов с деменцией подтвердили в крупном исследовании Связь противоязвенных препаратов с деменцией подтвердили в крупном исследовании

Длительный прием противоязвенных препаратов связан ст повышением риска деменции

N+1
«Свекровь стыдит меня за бесплодие»: как прекратить нападки «Свекровь стыдит меня за бесплодие»: как прекратить нападки

Что делать, если свекровь стыдит невестку за бесплодие или нежелание иметь детей

Psychologies
Открыть в приложении