Титан (ti)

[titanium] — элемент IV груп пы Периодич. системы; ат. н. 22; ат. м. 47,90; серебристо-белый, относ, к легким металлам.
Прир. Ti сост. из смеси пяти стаб. изотопов.

Металлич. Ti был получен лишь в 1910 г. амер. ученым М. А. Хантером нагрев. TiCl4 с Na в герметич. стальной капсуле, однако он был хрупким при комн. темп-ре из-за вые. содерж. примесей. В 1925 г. нидер.ученые А. Ван-Аркел и Н. де Бур методом тер-
мич. диссоциации Til получили металл вые.чистоты, пластич. при низких темп-pax. Ti — один из распростр. элементов, ср. содерж. его в земной коре (кларк) 0,57 мае. % (среди конструкц. металлов зан. 4-е место, после Fe, Al и Mg). Известно 67 минералов Ti; важнейшие — ильменит (43,7—52,8 % TiO2), рутил, анатаз и брукит (94,2-99,0 %), лейкоксен (56,3-96,4 %), лопарит (38,3-41,0 %), титанит (33,7-40,8 %), перовскит (38,7-58,9 %) и титаномагнетит. Ti существует в двух аллот-роп. модифик.: ниже 882,5 °С устойчив a-Ti с гексагон. плотноупак. решеткой (а = 295,1 пм, с = 467,9 пм), выше 882,5 °С p-Ti с ОЦК решеткой (а = 326,9 пм).

Чистый Ti — химич. активный переход, элемент, в соединениях имеет степ, окисл. +4, реже +3 и +2. С кислородом воздуха взаимодействует при / > 600 °С с образов. TiO2. Ti поглощает атм. газы и Н2, образуя хрупкие сплавы, непригодные для практич. использ.; при активир. пов-ти Н2 поглощ. уже при комн. тем-ре. С азотом Ti реагирует при / > 400 "С и образует нитриды типа TiN. Ti энергично взаимод. с сухими галогенами. Металл устойчив в HN03 любой концентрации, в слабых (<5 мае. %) р-рах H2SO4. Ti реагир. с к-тами: НС1, HF, H2SO4, а тж. с гор. органич.: щавелевой, муравьиной и трихлоруксусной. Ti корроз. стоек на возд. до 500—550 °С, в морских воде и атм., во влажном хлоре, хлорной воде, в р-рах хлоридов, в разных технологич. р-рах и реагентах, примен. в химич., нефт., бум. пром-ти и др. отраслях, а тж. в гидрометаллургии. Ti образ, с С, В, Se, Si металлопо-добные соед., отлич. тугоплавкостью и вые.тв. Изв. карбид TiC (?ш = 3140 °С), нитрид TiN tm = 2950 °С), силициды TiSi2, Ti5Si3, TiSi и бориды TiB, Ti2B5, TiBr Вые, химич. активы. Ti обусл. сложи,технологич. схемы его получ. Исх. руду обог., комбин. гравитацию, флотацию, магн. и электрич. сепарацию с выдел. Ti-, Fe- нерудных и др. концентратов, хвостов, шламов. Fe-Ti-концентраты (в основном ильменитовые) подвергают восстановит, плавке в руднотермич. печах мощн. от 7,5 до 22 МВА — наиб, эффект, методу разделения Fe и ТЮ2с получ. двух товарных продуктов — Ti-шлака, содерж. 70-90 % ТЮ2, и микроле-гир. чугуна. Для Ti-шлаков использ. углерод, восстановители: кокс, антрацит, каменные угли. Ti-шлак после измельч., магн. сепар. и подготовки (доизмельч., пригот. порошк. или брикет, шихты и ее прокалки) направл. на хлорирование. В кач-ве самост. продукта Ti-шлак примен. в произ-ве пигментного ТЮ2 — одного из лучших белых красителей.
Промыш. произ-во металлич. Ti основано на использ. TiCl4, подверг, магние- (более широко распростр.) или натриетермич. восст. Чистый TiCl4 из шлака получ. в хлораторах — шахтных непрер. действия или с жидкой ванной из расплавл. хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов. Хлор для хлорирования поступает в виде анодного газа из Mg-электролизеров, т. к. произ-во Ti и Mg обычно совмещают на одном предприятии. После раздел, хлоридов и очистки TiCl, от примесей его направляют в аппараты восстан. (стальные реакторы-реторты, заполн. расплавл. Mg). Продукты реакции в инерт. газе (Аг, Не) — губч. Ti и MgQ2. Процесс ведут циклически, его продолжит, зависит от загрузки Mg. Про-из-ть реактора восстан. достигает 3 т/цикл. Губч. Ti магниетермич. восстановления очищ. в аппаратах вакуумной сепарации, а натриетермич. Ti подвергают более высокопроиз-ной и экономичной гидрометаллургич. обработке. Отсепариров. и упаков. в гермет. тару Ti-губку напр, для перераб. в компакт, металл. Переплав в слитки с одноврем. легир. А1, Сг, Мо, Мп, V и др. проводят в вакуумно-дуговых печах с нерасход, (графит.) или расходуемым (титан.) электродами. В ряде случаев для произ-ва изделий из Ti и его сплавов выгодны методы порошк. металлургии. Для получ. особо тонких порошков (напр., для радиоэл-ники) использ. восст. TiO2 гидридом Са.
Осн. преим. Ti в ср. с др. конструкц. материалами: сочет. вые. уд. прочн. и корроз. стоик. Осн. часть Ti расход, на нужды авиационно-космич. и ракетной техники и мор. судссгр. (см. тж. Титановые сплавы). Сплавы Ti с Fe (ферротитан) использ. в металлургии кач-в. сталей и сплавов как микролегир. добавки и рас-кислители. Технич. Ti идет на изгот. емкостей, хим. реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов и др. изделий, работ, в агресс. средах, напр., в химич. машиностр. Биологич. безвредн. Ti делает его превосх. материалом для изгот. оборудования для пищ. пром-ти и восстановит, хирургии. Ti хорошо полир., анодир. и поэтому использ. для изгот. художеств, изделий, в т.ч. и монумент, скульптуры. Изсоедин. Ti практич. знач. имеют оксиды, галогениды, силициды, карбиды и бориды Ti:
губчатый титан [titanum sponge] — металлич. Ti, получ. в рез-те восст. TiCl4 металлич. Mg или Na при вые. темп-pax, предст. спеч. соверш. и несоверш. дендритовид. образования, прониз. большим кол-вом пор. Марки г. т.: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, ТГ-120, ТГ-130, ТГ-140, ТГ-150, ТГ-ТВ (буквы озн. титан губчатый, а числа — тв. по Бринеллю). Ti-губка легка, высокопрочна, корроз. стоик, во мн. агресс. средах и в морской воде, имеет вые. tm, поэтому явл. практич. универс. конструкц. материалом для работы в экстрем, усл. Губка использ. тж. для получ. сплавов на основе Ti, шир. примен. в авиакосмич., химич. пром-ти, медицине и др. отраслях.