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

Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

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
Настя Ивлеева Настя Ивлеева

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

Playboy
Инга Оболдина: «Моя дочь – это чудо» Инга Оболдина: «Моя дочь – это чудо»

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

Лиза
Грозные «молодцы» мчались по рельсам Грозные «молодцы» мчались по рельсам

Рассвет и закат боевого железнодорожного ракетного комплекса (БЖРК)

Наука и техника
Коротко и ясно Коротко и ясно

Как менялся способ потребления контента

Правила жизни
Торговля откалибрует фермерскую картошку Торговля откалибрует фермерскую картошку

Зачем крупнейшие российские ретейлеры открывают агроагрегаторы

Монокль
Кольцевой резонатор в форме яйца увеличил размерность оптических систем Кольцевой резонатор в форме яйца увеличил размерность оптических систем

Кольцевой резонатор в форме яйца позволил создать быстрый каскадный лазер

N+1
Текст по принуждению Текст по принуждению

«Кошки-мышки»: неудачная экранизация популярного феминистского рассказа

Weekend
Тату во имя науки Тату во имя науки

Как нательное искусство помогает исследовать боль

N+1
Что делать, если Wi-Fi плохо работает в отдельных местах квартиры Что делать, если Wi-Fi плохо работает в отдельных местах квартиры

Как избавиться от «мертвых зон» роутера?

CHIP
Воссоединенные штаты Воссоединенные штаты

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

РБК
Отношения с Мэрилин Монро, скандалы и активизм. Чем запомнился Марлон Брандо Отношения с Мэрилин Монро, скандалы и активизм. Чем запомнился Марлон Брандо

Чем запомнился Марлон Брандо за пределами съемочной площадки

СНОБ
В Египте раскопали нетронутые жреческие погребения с большим количеством заупокойной утвари В Египте раскопали нетронутые жреческие погребения с большим количеством заупокойной утвари

В Египте Найдены мумии в расписных саркофагах и тысячи ушебти

N+1
7 лучших фильмов с Сергеем Безруковым 7 лучших фильмов с Сергеем Безруковым

18 октября 1973 г. на свет появился человек с сотней лиц и без единого «Оскара»

Maxim
Мужчина больше не должен: что такое современная маскулинность Мужчина больше не должен: что такое современная маскулинность

Как формировались гендерные роли, что такое токсичная маскулинность?

Psychologies
Лапша и большие данные: как Пегги Чернг покорила США азиатским фастфудом Лапша и большие данные: как Пегги Чернг покорила США азиатским фастфудом

Американка Пегги Чернг создала настоящий McDonald's в мире китайской еды

Forbes
Выживает хитрейший Выживает хитрейший

Как разные существа приспосабливаются к жизни в пустыне?

Зеркало Мира
Почему мы теряем мотивацию и как ее вернуть: 5 способов Почему мы теряем мотивацию и как ее вернуть: 5 способов

Почему мы не доводим дела до конца? Как не упустить мотивацию и прийти к цели?

Psychologies
Умершего в 90-летнем возрасте царя Рамсеса II вдвое омолодили на реконструкции Умершего в 90-летнем возрасте царя Рамсеса II вдвое омолодили на реконструкции

Как выглядел царь Рамсес II в 90 и в 45 лет

N+1
Компания Figure показала рабочий прототип человекоподобного робота Компания Figure показала рабочий прототип человекоподобного робота

На разработку человекоподобного робота с нуля потребовалось лишь 12 месяцев

N+1
Грани креатива. Как бренды создают коллаборации и продумывают маркетинговые стратегии Грани креатива. Как бренды создают коллаборации и продумывают маркетинговые стратегии

Как работают корпоративные бренд-интеграции?

СНОБ
Что такое креатин: нужно ли его пить спортсменам и какие преимущества у него есть Что такое креатин: нужно ли его пить спортсменам и какие преимущества у него есть

Необходим ли креатин тем, кто не «живет» в спортзале?

ТехИнсайдер
Что делать, если мне не нравятся увлечения мужа: мнение психолога Что делать, если мне не нравятся увлечения мужа: мнение психолога

В паре могут возникнуть разногласия и конфликты, связанные с увлечениями

Psychologies
Шарики из коробки Шарики из коробки

Силикагель – «абсорбент», помогающий избавиться от ненужной влажности

Лиза
Маленькая и победоносная Маленькая и победоносная

Война между Францией и Пруссией стала триумфом Бисмарка

Дилетант
Оргазм: хочу или надо — 3 способа начать получать удовольствие от секса Оргазм: хочу или надо — 3 способа начать получать удовольствие от секса

Почему женщине бывает сложно достичь оргазма?

Psychologies
Лунная гонка. История поражений и побед Лунная гонка. История поражений и побед

Самое время вспомнить основные вехи нелегкого пути изучения нашего спутника

Наука и техника
Антиматерия упала вниз Антиматерия упала вниз

Гравитация Земли притягивает атомы антивещества

N+1
«Джеймс Уэбб» нашел этан и водяной лед на трех карликовых планетах из Пояса Койпера «Джеймс Уэбб» нашел этан и водяной лед на трех карликовых планетах из Пояса Койпера

Седна, Гунгун и Квавар претерпели геохимическую эволюцию

N+1
Открыть в приложении