Titanium smelten

De grondstof voor de productie van titaniummetaal is voornamelijk rutiel, dat meer dan 96% TiO2 bevat. Gebrek aan rutielerts in landen, zoals de Sovjet-Unie, het gebruik van ilmeniet gemaakt van "hoge titaniumslakken", dat ongeveer 90% TiO2 bevat. Als gevolg van de prijs van natuurlijk rutiel en de afnemende reserves hebben landen de afgelopen jaren de neiging om ilmeniet te gebruiken dat is gemaakt van titaniumrijke materialen, dat wil zeggen slak met een hoog titaniumgehalte en kunstmatig rutiel.

Titanium werd ontdekt in 1791, maar de eerste keer dat puur titanium werd gemaakt was in 1910, het midden van meer dan honderd jaar. De reden is: titanium is zeer actief bij hoge temperaturen, het is gemakkelijk te combineren met zuurstof, stikstof, koolstof en andere elementen, om puur titanium te extraheren zijn zeer zware omstandigheden vereist.

Industrie vaak gebruikte zwavelzuurontleding van ilmeniet titaniumdioxide, titaniumdioxide uit titaniummetaal titanium. Geconcentreerde zwavelzuurbehandeling van gemalen ilmeniet (concentraat), de volgende chemische reactie vindt plaats:

FeTiO3 + 3H2SO4 == Ti(SO4)2 + FeSO4 + 3H2O

FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O

FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O

Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O

Om de onzuiverheid Fe2(SO4)3 te verwijderen, wordt ijzervijlsel toegevoegd en wordt Fe3+ gereduceerd tot Fe2+. Vervolgens wordt de oplossing afgekoeld tot onder 273K, waardoor FeSO4-7H2O mogelijk wordt. (groene aluin) om als bijproduct te kristalliseren.

De hydrolyse van Ti(SO4)2 en TiOSO4 sloeg een wit metatitanaatneerslag neer, de reactie was:

Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4

TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

Titaandioxide wordt geproduceerd door metatitaanzuur te smeden:

H2TiO3 == TiO2+H2O

Industriële productie van titaniummetaal met behulp van de thermische reductiemethode van metaal om titaniumtetrachloride te verminderen. TiO2 (of natuurlijk rutiel) en houtskoolpoedermengsel verwarmd tot 1000 ~ 1100K, chlorering, en maken de vorming van TiCl4, dampcondensatie.

TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO-

Reductie van TiCl4 met gesmolten magnesium in argon bij 1070K geeft een poreuze titaniumspons:

TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti

Deze titaniumspons wordt vermalen, gesmolten in een vacuümboogoven en uiteindelijk verwerkt tot verschillende titaniummaterialen.

Het is ook mogelijk om te reageren: Ti+2I2=TiI4

Het verkregen TiI4 wordt bij hoge temperatuur (rond 1250 graden) ontleed:

TiI4=Ti+2I2

Dit resulteert in zuivere titanium staven.

Eigenschappen en toepassingen van titanium en titaniumlegeringen

Puur titanium is een zilverwit metaal, dat vele uitstekende eigenschappen heeft. De dichtheid van titanium is 4,54 g/cm3, 43% lichter dan staal en iets zwaarder dan het prestigieuze lichte metaal magnesium. De mechanische sterkte is vergelijkbaar met staal, twee keer zo groot als aluminium, vijf keer groter dan magnesium. Titanium is bestand tegen hoge temperaturen, smeltpunt 1942K, bijna 1000K hoger dan goud, bijna 500K hoger dan staal.

Titanium behoort tot de actievere chemische eigenschappen van het metaal. Bij verhitting met O2, N2, H2, S en halogenen en andere niet-metalen rollen. Maar bij kamertemperatuur is het titaniumoppervlak gemakkelijk om een ​​zeer dunne laag dichte oxidebeschermende film te genereren, kan het de rol van sterke zuren en zelfs aqua regia weerstaan, en vertoont het een sterke corrosieweerstand. Daarom raakt het algemene metaal in de zuur-, alkali- en zoutoplossing vol gaten en is titanium veilig en wel.

Vloeibaar titanium kan bijna alle metalen oplossen, waardoor het legeringen kan vormen met een verscheidenheid aan metalen. Titanium wordt aan staal toegevoegd om titaniumstaal te produceren, dat taai en flexibel is. Titanium en metaal Al, Sb, Be, Cr, Fe, enz. om spleetvullende verbindingen of intermetallische verbindingen te genereren.

Titaniumlegering gemaakt van vliegtuigen dan andere metalen gemaakt van hetzelfde gewicht van het vliegtuig meer dan 100 passagiers. Gemaakt van onderzeeërs, zowel weerstand tegen zeewatercorrosie, maar ook weerstand tegen diepe druk, is de duikdiepte dan roestvrijstalen onderzeeërs met 80% toegenomen. Tegelijkertijd is titanium niet-magnetisch, wordt het niet gevonden door mijnen en heeft het een zeer goede anti-beschermende rol.

Titanium heeft een ‘probiotisch’ geslacht. In het menselijk lichaam is het bestand tegen de corrosie van secretie en is het niet-giftig, en het is aanpasbaar aan elke sterilisatiemethode. Daarom wordt het veel gebruikt bij de productie van medische apparatuur, de productie van kunstmatige heupgewrichten, kniegewrichten, schoudergewrichten, gewrichten, dwanggewrichten, schedel, actieve hartkleppen, botfixatieclips. Toen de nieuwe spiervezelring in deze "titaniumbotten" werd gewikkeld, begonnen deze titaniumbotten de normale activiteiten van het menselijk lichaam in stand te houden.

Titanium wordt wijd verspreid in het menselijk lichaam en de normale hoeveelheid menselijk lichaam bedraagt ​​niet meer dan 15 mg per 70 kg lichaamsgewicht, en de rol ervan is nog steeds onduidelijk. Titanium kan echter fagocyten stimuleren, waardoor de rol van immuniteit is bevestigd.

Titaniumverbindingen en toepassingen

Belangrijke titaniumverbindingen zijn onder meer: ​​titaniumdioxide (TiO2), titaniumtetrachloride (TiCl4) en bariummetatitanaat (BaTiO3).

Zuiver titaniumdioxide is een wit poeder en is een uitstekend wit pigment, de handelsnaam "titaandioxide". Het heeft zowel de dekkende eigenschappen van loodwit (PbCO3) als de duurzame eigenschappen van zinkwit (ZnO). Daarom voegen mensen vaak titaniumdioxide toe aan verf, gemaakt van hoogwaardige witte verf; in de papierindustrie als vulmiddel toegevoegd aan de papierschep; textielindustrie als matteringsmiddel voor kunstmatige vezels.

In de textielindustrie als matteringsmiddel voor kunstmatige vezels; in de glas-, keramiek- en email-industrie als additief om de prestaties te verbeteren; gebruikt als katalysator bij veel chemische reacties. In de chemische industrie ontwikkelt zich tegenwoordig steeds meer titaniumdioxide en titaniumverbindingen als fijne chemische producten, heeft een hoge toegevoegde waarde, het vooruitzicht is zeer aantrekkelijk.

Titaantetrachloride is een kleurloze vloeistof; smeltpunt van 250K, kookpunt van 409K, met het systeem van prikkelende geur. Het is gemakkelijk te hydrolyseren in water of vochtige lucht en geeft veel witte rook af.

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

Daarom wordt TiCl4 in het leger gebruikt als kunstmatig rookmiddel, alsof het wordt gebruikt bij maritieme oorlogsvoering. In de landbouw gebruiken mensen TiCl4 om een ​​dichte mistgrond te vormen om het warmteverlies van de grond 's nachts te verminderen en om groenten en gewassen te beschermen tegen de schade van kou en vorst.

Bariummetatitanaat wordt gemaakt door TiO2 en BaCO3 samen te smelten:

TiO2+BaCO3 == BaTiO3 tien CO2-

Kunstmatig geproduceerde BaTiO3 heeft een hoge diëlektrische constante, gemaakt van condensatoren met een grotere capaciteit, wat nog belangrijker is, BaTiO3 heeft aanzienlijke "piëzo-elektrische eigenschappen", de kristaldruk zal stroom en kracht produceren en van vorm veranderen. Mensen plaatsen het in de ultrasone golf, het wordt onder druk gezet om stroom te produceren, door de huidige sterkte te meten kan de ultrasone sterkte worden gemeten. Bijna alle ultrasone instrumenten moeten er gebruik van maken. Met de ontwikkeling en het gebruik van titanaat wordt het steeds vaker gebruikt bij de vervaardiging van niet-lineaire componenten, diëlektrische versterkers, elektronische computergeheugencomponenten, microcondensatoren, galvaniseermaterialen, ruimtevaartmaterialen, sterke magnetische materialen, halfgeleidermaterialen en optische instrumenten. , reagentia enzovoort.

De uitstekende eigenschappen van titanium, titaniumlegeringen en titaniumverbindingen hebben geleid tot een dringende behoefte daaraan. De hoge productiekosten hebben de toepassing ervan echter beperkt. Wij zijn van mening dat in de nabije toekomst, met de voortdurende verbetering en verbetering van de technologie voor het smelten van titanium, de toepassing van titanium, titaniumlegeringen en titaniumverbindingen verder zal worden ontwikkeld.

Titaniumproducten:

Titanium en titaniumlegeringen zijn uiterst belangrijke lichtgewicht structurele materialen met een zeer belangrijke toepassingswaarde en brede toepassingsmogelijkheden in de luchtvaart, ruimtevaart, voertuigtechniek, biomedische technologie en andere gebieden.

Typen: titaniumcanonisatie, industrieel zuiver titanium, -type titanium, -type titanium, + -type titanium