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

Жизнь под буквами Жизнь под буквами

Населенные пункты с самыми длинными названиями, состоящими из одного слова

Вокруг света
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
Настя Ивлеева Настя Ивлеева

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

Playboy
Формы вкуса. Из каких бокалов пить российские автохтоны Формы вкуса. Из каких бокалов пить российские автохтоны

В каких бокалах раскроют вкус вина из автохтонных сортов российского винограда

СНОБ
Страшная песенка про пять минут Страшная песенка про пять минут

Почему часы — атрибут смерти и воплощение быстротечности жизни?

Вокруг света
Против государственного насилия: за что Наргиз Мохаммади получила Нобелевскую премию Против государственного насилия: за что Наргиз Мохаммади получила Нобелевскую премию

Кто такая Наргиз Мохаммади и как она стала правозащитницей?

Forbes
Как модель для сборки Как модель для сборки

Шварцвальд: времена меняются, но не все в мире спешит меняться вместе с ними

Вокруг света
Справляемся с тревогой в домашних условиях: 6 вопросов автору техники «экспрессивное письмо» Справляемся с тревогой в домашних условиях: 6 вопросов автору техники «экспрессивное письмо»

Как, не обращаясь к психологу, справиться с чувством беспокойства?

Psychologies
Сезон ягод Сезон ягод

Эти осенние ягоды богаты витаминами и минералами

Лиза
Что такое бежевые флаги в отношениях: 2 примера Что такое бежевые флаги в отношениях: 2 примера

Что, если недостатки человека раздражают лишь слегка?

Psychologies
Романтики с большой дороги: как менялся образ бандитов в кино Романтики с большой дороги: как менялся образ бандитов в кино

Как менялся образ «благородного преступника» в российских сериалах

Правила жизни
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
Рецепты красоты и здоровья: как применять касторовое масло c пользой для всего тела Рецепты красоты и здоровья: как применять касторовое масло c пользой для всего тела

За что касторовое масло так ценится и как его можно эффективно применять

ТехИнсайдер
Звёздная пыль Звёздная пыль

Пыль в космосе представляет собой очень эффектное зрелище

Наука и техника
«Краник оплодотворяет яичко»: как советским детям рассказывали, откуда они взялись «Краник оплодотворяет яичко»: как советским детям рассказывали, откуда они взялись

Три книги, по которым советские дети узнавали о сексе и рождении детей

Psychologies
«Это позиция триумфального поражения» «Это позиция триумфального поражения»

Александр Горбачев о месте, времени и наследии Егора Летова

Weekend
Практические вопросы: На бездорожье без полного привода Практические вопросы: На бездорожье без полного привода

Что делать, если вы встретили трудный участок на кроссовере с передним приводом

4x4 Club
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
Каринна Москаленко — Forbes: «Удручает неготовность женщин отстаивать свои права» Каринна Москаленко — Forbes: «Удручает неготовность женщин отстаивать свои права»

Что должна знать каждая женщина о своих правах

Forbes
В 5000-летней гробнице одной из первых египетских правительниц нашли винный склад В 5000-летней гробнице одной из первых египетских правительниц нашли винный склад

Мернейт, или Мерит-Нейт жила около XXX века до нашей эры

N+1
Давай, до свидания! Давай, до свидания!

Как подготовить дачу к зиме: 12 правил

Лиза
Не дайте стрессу себя поработить! Не дайте стрессу себя поработить!

Как успокоиться и минимизировать последствия стресса?

Здоровье
Свобода от обязательств: 5 преимуществ секса со зрелой женщиной Свобода от обязательств: 5 преимуществ секса со зрелой женщиной

Что с возрастом происходит с женской сексуальностью?

Psychologies
Оцифрована, околдована Оцифрована, околдована

Виртуальный мир уже проник не только в наши умы, но и под наши одеяла

Men Today
«Инструменты титанов»: какие привычки имеют успешные люди «Инструменты титанов»: какие привычки имеют успешные люди

Какие приемы помогают успешным людям всегда быть впереди конкурентов

Psychologies
Соевый соус: со вкусом умами и кокуми Соевый соус: со вкусом умами и кокуми

История соевого соуса и его множественных вариаций

Наука и жизнь
Китайский автопром сближается с Россией Китайский автопром сближается с Россией

Changan объявил о серьезном расширении модельного ряда для России

Эксперт
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
Skoda Kodiaq 2024. Всё, что вам нужно знать о новом семейном кроссовере Skoda Kodiaq 2024. Всё, что вам нужно знать о новом семейном кроссовере

Новое поколение Skoda Kodiaq стало длиннее своего предшественника

4x4 Club
Просто «неприятность»: как нельзя говорить о насилии и какие слова лучше использовать Просто «неприятность»: как нельзя говорить о насилии и какие слова лучше использовать

Что такое язык ненасилия и почему он важен

Forbes
Открыть в приложении