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

100 самых сексуальных женщин страны: 100-53 100 самых сексуальных женщин страны: 100-53

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
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
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
Как защитить отношения от последствий созависимости: 4 шага Как защитить отношения от последствий созависимости: 4 шага

Что и как можно исправить, когда близость становится опасной?

Psychologies
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
Театр между пропагандой Театр между пропагандой

На оккупированной территории России существовало несколько видов театров

Дилетант
Моя золотая долина… Моя золотая долина…

Интервью с академиком Анатолием Деревянко

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

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

Знание – сила
Кассетный мальчик разбивает стекла. 5 главных песен группы «Мумий Тролль» Кассетный мальчик разбивает стекла. 5 главных песен группы «Мумий Тролль»

Рассматриваем биографию Ильи Лагутенко через пять его главных песен

СНОБ
Записки зрелого врача: каким получился спектакль «Комната Адлера» с Олегом Меньшиковым Записки зрелого врача: каким получился спектакль «Комната Адлера» с Олегом Меньшиковым

Почему пропускать спектакль «Комната Адлера» не рекомендуется

Правила жизни
Интерьер о природе Интерьер о природе

Натуральные материалы и сдержанная природная палитра: квартира для дизайнера

SALON-Interior
Зумеры не надеются на пенсию! Вот как молодежь готовится к старости Зумеры не надеются на пенсию! Вот как молодежь готовится к старости

Что такое тенденция «мягких сбережений», которая зарождается среди зумеров?

ТехИнсайдер
Киты оказались любителями водорослевых обертываний Киты оказались любителями водорослевых обертываний

Австралийские зоологи выяснили, что киты часто взаимодействуют с водорослями

N+1
«Технологических препятствий нет» «Технологических препятствий нет»

Алексей Каплун — о выходе России на мировой рынок водорода

Эксперт
Встреча выпускников Встреча выпускников

Как обстоят дела с модной индустрией в России?

Grazia
Музеи, космолеты, казино, поддержка Трампа: чем занимаются богатейшие женщины Америки Музеи, космолеты, казино, поддержка Трампа: чем занимаются богатейшие женщины Америки

Самые богатые женщины Америки и их источники дохода

Forbes
Бангкок. О, это счастливый город! Бангкок. О, это счастливый город!

«Город – вечное сокровище» – это древнее название тайской столицы

Зеркало Мира
Сохраняя традиции Сохраняя традиции

Петербургский неоклассицизм в авторской интерпретации

SALON-Interior
Пришитым сиськам дан зеленый свет Пришитым сиськам дан зеленый свет

Как мода переварила и усвоила стереотип вульгарности

Weekend
6 автомобилей, которые производятся не там, где вы думали 6 автомобилей, которые производятся не там, где вы думали

Американский BMW, итальянский Jeep и индийский AUDI — что? Да!

4x4 Club
«Эврика» с бакинским акцентом. Кто придумал пенный огнетушитель «Эврика» с бакинским акцентом. Кто придумал пенный огнетушитель

О школьном учителе, создавшем первый пенный огнетушитель

СНОБ
Гидрогелевая пленка на телефон: стоит ли клеить? Гидрогелевая пленка на телефон: стоит ли клеить?

Чем защитить хрупкий дисплей телефона?

CHIP
Лови момент Лови момент

Для создания идеального кадра нужна синергия двух элементов: спорта и природы

Men Today
Новый BMW X2 – это X1 в ярких кроссовках Новый BMW X2 – это X1 в ярких кроссовках

Новый BMW X2 в новом кросс-купе стиле вырос во всех направлениях

4x4 Club
МЦК. Новая жизнь старых путей МЦК. Новая жизнь старых путей

В XXI веке городской транспорт в Москве развивается необычайно высокими темпами

Наука и техника
10 техник социального влияния, которые надо знать 10 техник социального влияния, которые надо знать

Как научиться распознавать основные манипулятивные ловушки и избегать их

Psychologies
Виктор Раков: «Захаров мне сказал: «Принимайте волевое решение — или в кино сниматься, или в театре работать» Виктор Раков: «Захаров мне сказал: «Принимайте волевое решение — или в кино сниматься, или в театре работать»

«В нашей профессии в любом возрасте чему-то учишься»

Караван историй
Не по размеру: какие заблуждения мешают российским стартапам выходить на IPO Не по размеру: какие заблуждения мешают российским стартапам выходить на IPO

Почему стартапам стоит присмотреться к первичному размещению акций (IPO)

Forbes
«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
Когда выбор становится невозможен: что такое FOBO — страх лучшего варианта Когда выбор становится невозможен: что такое FOBO — страх лучшего варианта

Что такое FOBO и как с ним жить?

VOICE
Открыть в приложении