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

Настя Ивлеева Настя Ивлеева

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

Playboy
Какой камень является твоим талисманом и с какой одеждой его лучше носить: советы стилистов Какой камень является твоим талисманом и с какой одеждой его лучше носить: советы стилистов

Верите вы в астрологию или нет, в камнях есть что-то магическое

VOICE
Простатит Простатит

Простатит – золотое дно для медицины и страшный сон для любого мужчины

Maxim
На рассекреченных снимках американских спутников-шпионов заметили древнеримские форты На рассекреченных снимках американских спутников-шпионов заметили древнеримские форты

Остатки древнеримских фортов находятся на территориях Сирии и Ирака

N+1
Интересный факт! Как древние переселенцы из Причерноморья поразили современных археологов Интересный факт! Как древние переселенцы из Причерноморья поразили современных археологов

Археологи сделали удивительное открытие, о котором раньше «они только мечтали»

ТехИнсайдер
Бусидо. Путь самурая Бусидо. Путь самурая

«Бусидо» — кодекс самураев XII века, который постоянно менялся вместе с эпохой

Зеркало Мира
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
6 мужских домыслов о том, что доставляет женщине сексуальное удовольствие 6 мужских домыслов о том, что доставляет женщине сексуальное удовольствие

Какими мифами руководствуются мужчины, желая доставить удовольствие женщинам

Psychologies
Враждебный сексизм у родителей связали с авторитарным стилем воспитания детей Враждебный сексизм у родителей связали с авторитарным стилем воспитания детей

Родители с враждебным сексизмом предпочитают авторитарный стиль воспитания

N+1
История денег! Когда люди начали использовать кредитные карты История денег! Когда люди начали использовать кредитные карты

Трудно представить себе время, когда кредитные карты еще не существовали

ТехИнсайдер
Кофе как повод для технической революции Кофе как повод для технической революции

С чего началась история превращения плодов кофейного дерева в напиток

Знание – сила
Без лести предан… Без лести предан…

Алексей Аракчеев — удивительный человек, снискавший в России всеобщую неприязнь

Дилетант
«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
Мировое турне: какие города чаще всего вдохновляют музыкантов Мировое турне: какие города чаще всего вдохновляют музыкантов

Гид по семи городам, где были записаны легендарные песни и альбомы

Forbes
Как правильно ухаживать на верхней одеждой, чтобы она прослужила не один сезон Как правильно ухаживать на верхней одеждой, чтобы она прослужила не один сезон

Как хранить верхнюю одежду, чтобы она прослужила дольше?

ТехИнсайдер
Многоженство и бытовое насилие: против чего выступают феминистки Узбекистана Многоженство и бытовое насилие: против чего выступают феминистки Узбекистана

Феминистки Узбекистана о защите женских прав и силе консервативных традиций

Forbes
Невыносимо долго: почему фильмы стали такими длинными Невыносимо долго: почему фильмы стали такими длинными

Разбираемся, есть ли связь между длиной кино и его успехом

РБК
Перепрошивка: как достичь баланса между технологиями и личной жизнью Перепрошивка: как достичь баланса между технологиями и личной жизнью

Чрезмерное использование смартфонов и социальных сетей влияет на работу мозга

Forbes
Восточная Европа оказалась на первом месте по смертям от отравления угарным газом в 2021 году Восточная Европа оказалась на первом месте по смертям от отравления угарным газом в 2021 году

Коллаборация ученых изучила данные о смертности от отравлений угарным газом

N+1
Как и куда пригласить мужчину на свидание: 5 вариантов Как и куда пригласить мужчину на свидание: 5 вариантов

Что важно учитывать, приглашая мужчину на свидание?

Psychologies
Искусственный интеллект предсказал будущее мира: 6 важных прогнозов из книги «Этюды черни» Искусственный интеллект предсказал будущее мира: 6 важных прогнозов из книги «Этюды черни»

Прогнозы от искусственного интеллекта, которые помогут разобраться в мире

ТехИнсайдер
Тошнит от еды, но есть хочется: почему может возникать отвращение к пище Тошнит от еды, но есть хочется: почему может возникать отвращение к пище

Почему от вида еды у человека может возникать отвращение к пище и тошнота?

ТехИнсайдер
Устойчивое падение Устойчивое падение

Почему термин ESG становится токсичным в США

РБК
Бархат персика и барочный аромат: чем интересны крымские вина из «кокура» Бархат персика и барочный аромат: чем интересны крымские вина из «кокура»

Как «кокур» связан с античным виноделием, почему его аромат называют «барочным»

СНОБ
Узнайте, где гипотетически находился райский сад из Библии: интересные факты! Узнайте, где гипотетически находился райский сад из Библии: интересные факты!

Где находится Эдем?

ТехИнсайдер
Липома: удалять или нет Липома: удалять или нет

Какие мифы существуют вокруг липомы — доброкачественного образования

Лиза
«Обучение служением» | Service Learning «Обучение служением» | Service Learning

Мировой тренд «Обучение служением» приходит в Россию

Позитивные изменения
Что блог подаст Что блог подаст

Какую роль блогеры действительно играют в мире гастрономии

Правила жизни
Забудьте о Тэтчер: как стереотипы о жестком лидерстве мешают женщинам в работе Забудьте о Тэтчер: как стереотипы о жестком лидерстве мешают женщинам в работе

Как в попытках «сыграть в Маргарет Тэтчер» руководительницы теряют себя

Forbes
Магда Геббельс уложила детей спать, после чего убила каждого — всех шестерых белокурых ангелов Магда Геббельс уложила детей спать, после чего убила каждого — всех шестерых белокурых ангелов

Никто из них не догадывался, что им суждено умереть в один день от руки матери

ТехИнсайдер
Открыть в приложении