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

Автобудущее Автобудущее

Мы находимся на пороге одних из самых быстрых перемен в работе транспорта

Популярная механика
С хлеба на воду: почему аграриям не хватает льготных кредитов для развития С хлеба на воду: почему аграриям не хватает льготных кредитов для развития

Почему далеко не все представители агросектора имеют доступ к льготных кредитам

Forbes
Настя Ивлеева Настя Ивлеева

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

Playboy
У жителя раннеславянского поселения определили идентичную с королем Белой III митохондриальную линию У жителя раннеславянского поселения определили идентичную с королем Белой III митохондриальную линию

Ученые выделили ДНК из останков, найденных в Курской области

N+1
Эпоха «посткремниевой долины» Эпоха «посткремниевой долины»

В России создается элементная база, работающая на новых физических принципах

Наука
5 опасных заблуждений в сказке о Золушке, которые мешают в жизни 5 опасных заблуждений в сказке о Золушке, которые мешают в жизни

Золушка — сказка о вечной любви или альманах психологических проблем?

Psychologies
Хладнокровная любовь Хладнокровная любовь

Отправляясь в апрельский лес, я не помышлял ни о какой свадьбе

Наука и жизнь
Картинки в голове: как ученая Тэмпл Грандин живет с аутизмом и исследует эту тему Картинки в голове: как ученая Тэмпл Грандин живет с аутизмом и исследует эту тему

Отрывок из книги «Картинки в голове: И другие рассказы о моей жизни с аутизмом»

Forbes
Между нами, девочками Между нами, девочками

Как визит к гинекологу помогает решить проблемы с кожей

Лиза
Почему у пожилых людей уменьшается рост? Почему у пожилых людей уменьшается рост?

Что такое остеопороз и как он влияет на рост пожилых людей?

ТехИнсайдер
Французский парадокс Французский парадокс

Что едят француженки, чтобы оставаться стройными?

Лиза
Путешествия Путешествия

Поражающие воображение отели в самых удивительных уголках земного шара

Robb Report
Почему цифровой зум в смартфонах не так плох, и как им правильно пользоваться Почему цифровой зум в смартфонах не так плох, и как им правильно пользоваться

Все плюсы цифрового зума в этом материале

CHIP
Петербург будущего Петербург будущего

Девелопер и миллиардер Игорь Водопьянов — визионер, меценат, пассионарий

Собака.ru
«Иногда к нам относятся так, будто мы занимаемся фриковством» «Иногда к нам относятся так, будто мы занимаемся фриковством»

«За каждой народной песней стоит человеческая история»

OK!
Искусство самопрезентации: как научиться рассказывать о себе в любой ситуации Искусство самопрезентации: как научиться рассказывать о себе в любой ситуации

Как правильно преподнести себя во время переговоров и на собеседовании

Forbes
Круче, чем в балете Круче, чем в балете

Чем полезны приседания плие (и как их правильно выполнять)

Лиза
Кто стоит за хитами: малоизвестные авторы популярных треков Руви, Lyriq и группа Dabro Кто стоит за хитами: малоизвестные авторы популярных треков Руви, Lyriq и группа Dabro

Сонграйтеры, написавшие настоящие современные хиты

Maxim
Самодостаточность — не изоляция Самодостаточность — не изоляция

Успешно ли трансформируется IT-отрасль и будет ли достигнут цифровой суверенитет

FP. BusinessReview
Как создается экономический рост Как создается экономический рост

РЖД — один из крупнейших инвесторов в инфраструктуру в России

Эксперт
Ямальских овцебыков отправили на колыму Ямальских овцебыков отправили на колыму

14 полугодовалых овцебыков будут обживать колымскую тундру

ФедералПресс
Главное действующее лицо по-прежнему студент Главное действующее лицо по-прежнему студент

Как сохранить творческую атмосферу на факультете?

Знание – сила
Если мир опрокинется Если мир опрокинется

Окончание фантастического рассказа Елены Ворон

Наука и жизнь
Как модель Оля Запивохина делает карьеру даже после перенесенной операции на мозге Как модель Оля Запивохина делает карьеру даже после перенесенной операции на мозге

Модель Оля Запивохина: почему не всегда нужно все планировать?

Forbes
Саморазрушение от успехов Саморазрушение от успехов

Как Андрей Платонов пытался стать лояльным литератором и с блеском провалился

Weekend
Старые песни о главном: что происходит с музыкальной индустрией и почему выходит так много каверов? Старые песни о главном: что происходит с музыкальной индустрией и почему выходит так много каверов?

Почему все так полюбили каверы и что это значит для индустрии?

Правила жизни
Солидная история Солидная история

Как развивался фондовый рынок России на протяжении 30 лет

РБК
Его светлость Его светлость

6 популярных фасонов, в которых постоянно разгуливают пользователи Сети

VOICE
От секса до любви От секса до любви

Возможна ли любовь без секса и секс без любви?

Men Today
По дороге в Нальчик По дороге в Нальчик

Автопутешествие в горы мне запомнилось прежде всего невероятным смешением красок

Отдых в России
Открыть в приложении