их в техніці металів, як мідь, свинець і цинк.
Мінерали, що містять титан, знаходяться в природі повсюдно. В даний час налічується близько вісімдесяти мінералів, до складу яких входить титан. [6] Найважливіші з них: рутил TiO, ільменіт FeTiO, тітаномагнетіт FeTiO + Fe3O, перовскит CaTiO, титаніт CaTiOSiO. Розрізняють корінні руди титану - ільменіт-титаномагнетитових і розсипні - рутил-ільменіт-цирконові.
Всі елементи періодичної системи по відношенню до титану по їх хімічному впливу можна розділити на чотири групи:
. Елементи, що не взаємодіють з титаном: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Mg. Ca, Sr, Ba, Ra і інертні гази.
. Елементи, що утворюють з титаном хімічні сполуки з ковалентним зв'язком, що не мають або мають малу розчинність в титані: H, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, Te, Po.
. Елементи, що утворюють з титаном з'єднання з металевим характером зв'язку (металеві з'єднання) і обмежені тверді розчини: Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Be, Ga, In, Tl, B, Al, Th, C, Si, Ge, Sn , Pb, N, P, As, Sb, Bi, Mn, Te, Re, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir.
. Елементи, що утворюють з титаном?-Модифікація безперервних твердих розчинів: Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Sc, W.
Таким чином, титан, так чи інакше, взаємодіє з більшістю елементів. Це, з одного боку, створює значні труднощі при отриманні чистого титану і його сплавів, а з іншого боку, дає можливість отримувати велику кількість різноманітних за складом і властивостями сплавів. [6]
. 3 Отримання
Перш ніж розглядати можливі схеми отримання чистого металу, слід зупинитися на технології отримання титану взагалі. Висока активність цього металу і різке зниження його властивостей при невеликому підвищенні вмісту домішок - це ті якості, наявність яких обумовлює застосування особливих технологічних прийомів у процесі його виробництва. Перша стадія виробництва титану полягає в рудно-відновної плавці, яка проводиться з метою збагачення вихідного матеріалу окисними сполуками титану. У всіх наступних стадіях виробництва взаємодія титану та його сполук з киснем небажано.
Титан розчиняє такі елементи, як азот, водень і вуглець. З останнім він утворює стійкі карбіди, а в присутності кисню - оксікарбіди. Всі ці домішки знижують пластичність металу і роблять його непридатним до вживання в якості конструкційного матеріалу. При високих температурах титан може реагувати з CO, CO2, H2O і навіть з такими міцними сполуками, як SiO2, Al2O3, і MgO. Тому отримання титану і його плавка повинні здійснюватися або в середовищі інертного газу, або у вакуумі. Реактор для отримання титану не може бути футерован звичайними футеровочними матеріалами. У разі здійснення процесу отримання титану в металевому реакторі виникають проблеми, пов'язані зі здатністю титану сплавлятися з більшістю металів. Температура плавлення титану становить близько 1660? С, але при сплаву з залізом, нікелем, міддю і деякими іншими металами він утворює евтектичний сплав з температурою плавлення близько 1000? С і навіть трохи нижче. Отже, необхідний такий процес, при якому утворюється титан швидко охолоджується і, отже, запобігається процес його взаємодії з матеріалом реактора.
При будь-якому способі отримання титану повинні бути враховані його вищезазначені властивості. У результаті цього виробництво титану завжди носитиме специфічний характер і буде більш складно, ніж, наприклад, виробництво таких металів, як алюміній або магній.
Відновлення двоокису титану вугіллям.
При взаємодії двоокису титану з вуглецем можна припустити протікання наступних реакцій:
Термодинамічні розрахунки показують, що насамперед будуть протікати реакції карбідоутворення. Процес карбідоутворення протікає через освіту ряду проміжних оксидів, які в свою чергу утворюють безперервний ряд твердих розчинів з карбідом титану. Підвищення температури або пониження тиску зрушує рівновагу системи убік заміщення кисню вуглецем. При тиску нижче 10 мм рт. ст. і при температурі вище 1 300? С досягається повне знекиснення твердого розчину і спостерігається виділення металевого титану внаслідок реакції:
Відновлення двоокису титану воднем.
Процес взаємодії двоокису титану з молекулярним воднем протікає до освіти нижчих окислів.
При температурі +1050? С двоокис титану відновлюється воднем до Ti3O5 по реакції:
Вище цієї температури утворюється суміш окислів Ti3O5 і Ti2O3.
Відновлення двоокису титану кремнієм, натрієм, магнієм і кальцієм.
Найбільш сильним відновником є ??кальцій. Окис кальцію легко розчиняється в розбавлених мінеральних і органічних кислотах і тому може бути порівняно легко видалена після ...
