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

Летящая на волне Летящая на волне

История о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов

Популярная механика
Что делать, если централизованного отопления недостаточно: 6 лайфхаков, как утеплить квартиру Что делать, если централизованного отопления недостаточно: 6 лайфхаков, как утеплить квартиру

Как сделать из своей квартиры теплое и уютное местечко без лишних затрат

ТехИнсайдер
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
Переутомление в квадрате: что такое выгорание, как его распознать и победить? Переутомление в квадрате: что такое выгорание, как его распознать и победить?

Как распознать выгорание и отличить от обычной усталости или депрессии?

Правила жизни
Спутник Echostar–24 Спутник Echostar–24

Был осуществлен пуск ракеты-носителя Falcon Heavy со спутником EchoStar–24

Наука и техника
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
Обитатели пояса Койпера Обитатели пояса Койпера

Какие ещё небесные тела оказались в далёком поясе Койпера?

Наука и жизнь
«Были-небыли» «Были-небыли»

В Туме, поселке на севере Рязанской области, среди мещерских лесов есть музей

Знание – сила
«Вы бы поставили чип себе в голову?»: круглый стол «Вы бы поставили чип себе в голову?»: круглый стол

Что делать с ботом, который матерится в корпоративном чате?

Правила жизни
5 мифов вокруг семейства кошачьих: чего на самом деле хотят усатые-полосатые 5 мифов вокруг семейства кошачьих: чего на самом деле хотят усатые-полосатые

Думаете, что знаете о своей кошке все?

Maxim
«Советские ветераны Второй мировой войны: народное движение в авторитарном государстве, 1941-1991» «Советские ветераны Второй мировой войны: народное движение в авторитарном государстве, 1941-1991»

Как бывшие фронтовики боролись с советской бюрократией

N+1
Инга Оболдина: «Моя дочь – это чудо» Инга Оболдина: «Моя дочь – это чудо»

Актриса Инга Оболдина — о вере в мистику и отношениях с дочерью

Лиза
Откуда взошла Луна Откуда взошла Луна

Астрономы давно ломают голову над происхождением Луны

Вокруг света
Вы удивитесь урокам жизни от Арнольда Шварценеггера! Вот 4 интересные мысли Вы удивитесь урокам жизни от Арнольда Шварценеггера! Вот 4 интересные мысли

Квинтэссенция мудрости «железного Арни»

ТехИнсайдер
Как Анна Щетинина стала первой в мире женщиной — капитаном дальнего плавания Как Анна Щетинина стала первой в мире женщиной — капитаном дальнего плавания

Как уроженка Приморья Анна Щетинина проложила себе путь к капитанскому мостику

Forbes
Табор уходит в Иваново. Как в городе невест появились цыгане Табор уходит в Иваново. Как в городе невест появились цыгане

Как в Ивановской области появились цыгане и что с ними было в СССР

СНОБ
Не давить, не уламывать, не помогать: как должна проходить семейная психотерапия Не давить, не уламывать, не помогать: как должна проходить семейная психотерапия

Как стоит действовать партнерам, которые готовы идти на психотерапию

Forbes
«Я не отнимал у них жизнь — они сами ее у себя отнимали»: история одного ужина с палачом «Я не отнимал у них жизнь — они сами ее у себя отнимали»: история одного ужина с палачом

О встрече с Джерри Гивенсом — бывшим главным палачом штата Вирджинии

Psychologies
Почему в Европе запрещают dark kitchen и есть ли будущее у доставки еды в мире Почему в Европе запрещают dark kitchen и есть ли будущее у доставки еды в мире

Облачные кухни: на каких рынках у них сейчас больше всего шансов?

Forbes
Коротко и пугающе: 20 суперстрашных рассказов из двух предложений Коротко и пугающе: 20 суперстрашных рассказов из двух предложений

«Страшная история из двух предложений» — идеально, чтобы испугаться быстро!

VOICE
Палеогенетики прочитали геном сына Александра Невского Палеогенетики прочитали геном сына Александра Невского

сын Александра Невского оказался связан со скандинавами и степными кочевниками

N+1
На МКС впервые вырастили мышиные эмбрионы На МКС впервые вырастили мышиные эмбрионы

Астронавты культивировали эмбрионы в течение 4-х дней в условиях микрогравитации

N+1
Настоящее половое воспитание: отвечаем на самые сложные вопросы Настоящее половое воспитание: отвечаем на самые сложные вопросы

Гид по сексу и сексуальности в паре

РБК
В королевстве прямых зеркал В королевстве прямых зеркал

В поисках загадочной и мистической страны Шамбалы

Зеркало Мира
Обращение на восточный манер: как регулируют оборот данных в Китае Обращение на восточный манер: как регулируют оборот данных в Китае

Разбираем китайскую специфику обращения с данными

Forbes
Ой, мамочка! Счастливые истории женщин, которые родили после 40 Ой, мамочка! Счастливые истории женщин, которые родили после 40

Родить ребенка после 40 лет – это событие. Радостное, конечно

Лиза
Как во Франции десятилетиями строят замок Геделон, используя методы XIII века! Как во Франции десятилетиями строят замок Геделон, используя методы XIII века!

Примечательно здание строят по лекалам средневековья уже около 25 лет

ТехИнсайдер
Недозаседавшиеся Недозаседавшиеся

Как российское современное искусство пыталось прикинуться официальным

Weekend
Темперамент имеет значение: сильные и слабые стороны флегматика Темперамент имеет значение: сильные и слабые стороны флегматика

Флегматики обладают сильным, устойчивым, но тормозимым типом нервной системы

Psychologies
Под высоким напряжением Под высоким напряжением

Как быстро успокоить себя и перестать нервничать: советы психолога

Лиза
Открыть в приложении