Kaj je titan?
Lastnosti
- Atomski simbol: Ti
- Atomska številka: 22
- Element Kategorija: prehodna kovina
- Gostota: 4.506 / cm3
- Tališče: 3034 ° F (1668 ° C)
- Vrelišče: 5949 ° F (3287 ° C)
- Mohova trdota: 6
Značilnosti
Zlitine, ki vsebujejo titan, so znane po njihovi visoki trdnosti, lahki in izjemni odpornosti proti koroziji .
Kljub temu, da je močan kot jeklo, titan je približno 40% lažji v masi, ki skupaj s svojo odpornostjo na kavitacijo in erozijo postane bistvena strukturna kovina za inženirje vesoljskih plovil.
Titan je prav tako trden v svoji odpornosti proti koroziji s strani vodnih in kemičnih medijev. To naredi tako, da na svoji površini tvori tanko plast titanovega dioksida (TiO2), ki je za te materiale zelo težko prodreti.
Z nizkim modulom elastičnosti pomeni, da titan ni tudi zelo fleksibilen, ampak se po upogibanju vrne v svojo prvotno obliko, kar ima za posledico njegovo obliko spominskih zlitin.
Titan je nemagneten in biokompatibilen (nestrupen, nealergen), kar je privedlo do vedno večje uporabe na medicinskem področju.
Zgodovina
Uporaba titanove kovine v kakršni koli obliki se je resnično razvila šele po drugi svetovni vojni.
Dejansko titan ni bil izoliran kot kovina, dokler ga ameriški kemik Matthew Hunter ni proizvedel z redukcijo titanovega tetraklorida (TiCl4) z natrijem leta 1910; Metoda, znana kot Hunter proces.
Komercialna proizvodnja pa ni prišla šele po tem, ko je William Justin Kroll pokazal, da se titan lahko tudi zmanjša iz klorida z magnezijem v tridesetih letih prejšnjega stoletja.
Proces Kroll ostaja najpomembnejša komercialna metoda proizvodnje do danes.
Po razvoju stroškovno učinkovite metode proizvodnje je bila prvotna titana najpomembnejša uporaba v vojaških letalih. Tako sovjetski kot ameriški vojaški zrakoplovi in podmornice (npr. Podmornice sovjetskega Alfa in Mike razreda ter USAF F100 Super Sabre in Lockheed A-12), ki so bili zasnovani v 50. in 60. letih prejšnjega stoletja, so začeli uporabljati titanove zlitine. Do zgodnjih šestdesetih let so tudi titanove zlitine začele uporabljati tudi proizvajalci komercialnih letal.
Medicinsko področje, zlasti zobni vsadki in protetika, se je prebudilo k uporabnosti titana po švedskih zdravnikih Per-Ingvar Brånemarkovih študij iz leta 1950 je pokazalo, da titan ne sproži nobenega negativnega imunskega odziva pri ljudeh, saj omogoča, da se kovina vključi v naše telo v procesu, ki ga imenovan osseointegration .
Proizvodnja
Čeprav je titan četrti najpogostejši kovinski element v zemeljski skorji (za aluminijem , železom in magnezijem), je proizvodnja titanove kovine izredno občutljiva na onesnaženje, zlasti s kisikom, kar predstavlja njegov relativno nedavni razvoj in visoke stroške.
Glavne rude, ki se uporabljajo pri primarni proizvodnji titana, so ilmenit, kar predstavlja približno 90% proizvodnje, in rutile, kar predstavlja preostalih 10%.
V letu 2010 je bilo proizvedenih približno 6,3 milijona ton titanovega mineralnega koncentrata, čeprav je le majhen delež (približno 5%) titana koncentrata, proizvedenega vsako leto, končno konča v kovinski titani. Namesto tega se večina uporablja pri proizvodnji titanovega dioksida (TiO2), belilnega pigmenta, ki se uporablja v barvah, živilih, zdravilih in kozmetiki.
V prvem koraku procesa Kroll se titana rude zdrobijo in segrevajo s koksnim premogom v klorni atmosferi, da proizvedejo titanov tetraklorid (TiCl4). Klorid nato posnamemo in posredujemo skozi kondenzator, ki proizvede tekočino iz titanovega klorida, ki je več kot 99% čistega.
Titanov tetraklorid se nato pošlje neposredno v posode, ki vsebujejo staljeni magnezij. Da bi se izognili onesnaženju s kisikom, se to naredi inertno z dodatkom plina argona.
Med postopkom destilacije, ki lahko traja več dni, se posoda segreje na 1832 ° F (1000 ° C). Magnezij reagira s titanovim kloridom, odstranjuje klorid in proizvaja elementarni titan in magnezijev klorid.
Volantni titan, ki nastane kot rezultat, se imenuje titana goba. Za izdelavo titanovih zlitin in ingotov z visoko čistostjo titanovega gobca se lahko talini z različnimi legirnimi elementi z uporabo elektronskega curka, plazemskega loka ali taljenja vakuumskega loka.
V upanju, da bi zmanjšali stroške ekstrakcije titana, se še naprej dejavno proučujejo elektrolitski in drugi postopki za proizvodnjo titanovega kovine.
Zaradi svoje strateške narave je težko doseči statistiko o proizvodnji kovin iz titana. Vendar pa se ocenjuje, da je celotna proizvodnja titana iz gume v letu 2010 znašala približno 150 000 ton. Največje države proizvajalke so Kitajska, Japonska, Rusija, Kazahstan in Združene države. Proizvajalci velikih titanovih gob: VSMPO (Rusija), Titanium Metals Corp. (ZDA), RTI Intl. (ZDA), Fushun Jinming Titanium Industry (Kitajska), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Kitajska) in Osaka Titanium Technology Co. (Japonska).
Aplikacije
Titanske kovinske zlitine se primarno uporabljajo v naslednjih panogah:
- Aerospace
- Vojaško
- Medicinski
- Kemikalije
- Športna oprema
V zadnjih nekaj desetletjih so se proizvajalci zrakoplovov vedno bolj obračali na titan kot ključno strukturno komponento. Povprečna vsebnost titana v komercialnih letalskih družbah družbe Boeing se je od prvih uporab v začetku šestdesetih let povečala s približno 2% telesne mase na približno 15%. Več ...
Viri
> TIMET Video: Proces Kroll. Na voljo na spletni strani Mednarodnega združenja titanov: http://www.titanium.org
Geološka raziskava ZDA: Titan. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulcan, Tom. 2010. Titanium: Metal of the Gods . Hardassetinvestor.com.
> Sledite Terence v storitvi Google+