Титан як хімічний елемент
Титан (лат. Titanium; позначається символом Ti) - елемент побічної підгрупи четвертої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 22. Проста речовина титан (CAS-номер: 7440-32-6) - легкий метал сріблясто-білого кольору. Існує в двох кристалічних модифікаціях: # 945; -Ti з гексагональними щільноупакованими гратами, # 946; -Ti з кубічної об'ємно-центрованої упаковкою, температура поліморфного перетворення # 945; ↔ # 946; 883 ° C [1]. Температура плавлення 1660 ± 20 ° C
Відкриття TiO2 зробили практично одночасно і незалежно один від одного англієць У. Грегор і німецький хімік М. Г. Клапрот. У. Грегор, досліджуючи склад магнітного залозистого піску (Крід, Корнуолл, Англія, 1789), виділив нову «землю» (окис) невідомого металу, яку назвав менакеновой. У 1795 р німецький хімік Клапрот відкрив в мінералі рутил новий елемент і назвав його титаном. Через два роки Клапрот встановив, що рутил і менакеновая земля - оксиди одного і того ж елемента, за яким і залишилася назва «титан», запропоноване Клапротом. Через 10 років відкриття титану відбулося в третій раз. Французький учений Л. Воклен виявив титан в анатаз і довів, що рутил і анатаз - ідентичні оксиди титану.
Перший зразок металевого титану отримав в 1825 році Й. Я. Берцеліус. Через високу хімічної активності титану і складності його очищення чистий зразок Ti отримали голландці А. ван Аркел і І. де Бур в 1925 році термічним розкладанням парів йодиду титану TiI4.
Однак згідно з іншою версією, що публікувалася в журналі «Техніка-Молоді» в кінці 1980-х, нововідкритий метал зобов'язаний своїм ім'ям не могутнім титанів з давньогрецьких міфів, а Титании - королеві фей в німецькій міфології (дружина Оберона в шекспірівському «Сні в літню ніч» ). Така назва пов'язана з надзвичайною «легкістю» (малої щільністю) металу.
Знаходження в природі
Родовища титану знаходяться на території ПАР, Укаїни, України, Китаю, Японії, Австралії, Індії, Цейлоні, Бразилії, Південної Кореї [4].
Запаси і видобуток
Основні руди: ільменіт (FeTiO3), рутил (TiO2), титанів (CaTiSiO5).
Найбільший в світі виробник титану - українська компанія «ВСМПО-АВІСМА» [8].
Брусок кристалічного титану (чистота 99,995%, вага ≈283 г, довжина ≈14 см, діаметр ≈25 мм), виготовлений на заводі «Уралредмет» іодідним методом ван Аркеля і де Бура
Як правило, вихідним матеріалом для виробництва титану і його з'єднань слугує діоксид титану з порівняно невеликою кількістю домішок. Зокрема, це може бути рутиловий концентрат, який одержують при збагаченні титанових руд. Однак запаси рутилу в світі вельми обмежені, і частіше застосовують так званий синтетичний рутил або титановий шлак, одержувані при переробці ільменітових концентратів. Для отримання титанового шлаку концентрат ільменіту відновлюють в електродугової печі, при цьому залізо відокремлюється в металеву фазу (чавун), а невідновлені оксиди титану і домішок утворюють шлакову фазу. Багатий шлак переробляють хлоридним або сернокислотним способом.
Концентрат титанових руд піддають кислотною або пирометаллургической переробці. Продукт кислотною обробки - порошок діоксиду титану TiO2. Пірометаллургічним методом руду спекают з коксом і обробляють хлором, отримуючи пари тетрахлориду титану TiCl4: TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO
Пари, що утворюються TiCl4 при 850 ° C відновлюють магнієм: TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti
Отриману титанову «губку» переплавляють і очищають. Рафінують титан іодідним способом або електролізом, виділяючи Ti з TiCl4. Для отримання титанових злитків застосовують дугову, електронно-променеву або плазмову переробку.