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

«Если выпало в империи родиться, лучше жить в глухой провинции у моря». Как русские осваивали Камчатку «Если выпало в империи родиться, лучше жить в глухой провинции у моря». Как русские осваивали Камчатку

Освоение Камчатки: провинция была – глуше не придумаешь, и море кругом

Наука и техника
Сохраняя традиции Сохраняя традиции

Петербургский неоклассицизм в авторской интерпретации

SALON-Interior
Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
Как перекусывать, чтобы не набирать вес: 5 правил Как перекусывать, чтобы не набирать вес: 5 правил

Важные правила перекусов, которые помогут сделать их здоровыми

Psychologies
Торговля откалибрует фермерскую картошку Торговля откалибрует фермерскую картошку

Зачем крупнейшие российские ретейлеры открывают агроагрегаторы

Монокль
«Как тебе не стыдно?!»: как избавиться от деструктивного чувства «Как тебе не стыдно?!»: как избавиться от деструктивного чувства

Почему чувство стыда часто проявляется деструктивно?

Psychologies
Дорога к свету Дорога к свету

QLED: в этих плоских панелях «упакованы» сразу две Нобелевские премии

ТехИнсайдер
Текст по принуждению Текст по принуждению

«Кошки-мышки»: неудачная экранизация популярного феминистского рассказа

Weekend
Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения? Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения?

Как сформировать у ребенка здоровое отношение к еде

VOICE
Мария Лотта Мария Лотта

Модель-сенсация Мария Лотта смотрит на вас отовсюду

Собака.ru
Самые морозостойкие растения: 10 многолетников, способных пережить холода на открытом грунте Самые морозостойкие растения: 10 многолетников, способных пережить холода на открытом грунте

Вечнозеленые растения, которые смогут пережить зиму на балконе

ТехИнсайдер
Звездный диагноз: как рэпер Рен с болезнью Лайма взорвал британские чарты Звездный диагноз: как рэпер Рен с болезнью Лайма взорвал британские чарты

Как болезнь Лайма изменила жизнь Рена и сказалась на его творчестве

Forbes
Сериал «Бекхэм»: как футболист стал легендой спорта и иконой поп-культуры Сериал «Бекхэм»: как футболист стал легендой спорта и иконой поп-культуры

Почему «Бекхэм» один из лучших документальных сериалов на Netflix

Forbes
Как компании теряют деньги из-за дискриминации женщин и почему важен отцовский декрет Как компании теряют деньги из-за дискриминации женщин и почему важен отцовский декрет

Как дискриминация мешает развитию компаний

Forbes
Бесстыдное обаяние идеологии Бесстыдное обаяние идеологии

Как Никита Михалков превратил стереотипы в национальный эпос

Weekend
Отказ системы: история роботов и андроидов в литературе Отказ системы: история роботов и андроидов в литературе

Как роботы, андроиды и ИИ появились в художественной литературе

Правила жизни
Лучшие абсурдные комедии Лучшие абсурдные комедии

Комедии, в которых отсутствует логика, а глупость существует ради глупости

Maxim
Виноваты звезды: какие косметологические процедуры популярны благодаря селебрити Виноваты звезды: какие косметологические процедуры популярны благодаря селебрити

Какие процедуры становятся популярными благодаря селебрити

Forbes
Древняя змея и ископаемая летучая мышь из раннего плейстоцена Древняя змея и ископаемая летучая мышь из раннего плейстоцена

Пещера Таврида в Крыму — кладезь фауны эпохи раннего плейстоцена

Наука и жизнь
«Человечество вечно не останется на Земле». Кто придумал искусственный спутник «Человечество вечно не останется на Земле». Кто придумал искусственный спутник

4 октября 1957 года СССР запустил в космос первый искусственный спутник Земли

СНОБ
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
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
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
«Уфологи в штатском. Как спецслужбы работают с НЛО» «Уфологи в штатском. Как спецслужбы работают с НЛО»

Как летающие тарелки связаны с секретными военными испытаниями

N+1
Гайдай сказал ему: «Обещаю, что если буду снимать «12 стульев», роль Воробьянинова получите вы» Гайдай сказал ему: «Обещаю, что если буду снимать «12 стульев», роль Воробьянинова получите вы»

Невестка Сергея Филиппова вспоминает о великом актере

Коллекция. Караван историй
Не тратьте время на чистку! 6 фруктов и ягод, которые можно и даже нужно есть с косточками Не тратьте время на чистку! 6 фруктов и ягод, которые можно и даже нужно есть с косточками

Косточки каких фруктов и ягод есть полезно, а какие лучше все-таки выплюнуть

ТехИнсайдер
Фильмы с осенней атмосферой: для романтического вечера и не только Фильмы с осенней атмосферой: для романтического вечера и не только

Романтические, созерцательные и веселые фильмы на фоне осени

РБК
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
Польза и вред фиников: 8 научных фактов Польза и вред фиников: 8 научных фактов

В чем польза и вред фиников для организма

РБК
Русский музей в Звенигородском Манеже. Гид по выставке «Вокруг Левитана» Русский музей в Звенигородском Манеже. Гид по выставке «Вокруг Левитана»

Картины, по истории которых можно проследить развитие русской пейзажной живописи

СНОБ
Открыть в приложении