Što je titan?
Nekretnine
- Atomski simbol: Ti
- Atomski broj: 22
- Kategorija elemenata: tranzicijski metal
- Gustoća: 4.506 / cm3
- Talište: 3034 ° F (1668 ° C)
- Točka vrenja: 5949 ° F (3287 ° C)
- Moh's tvrdoća: 6
Karakteristike
Slojevi koji sadrže titan poznati su po svojoj visokoj čvrstoći, laganoj i iznimnoj otpornosti na koroziju .
Unatoč tome što je jak kao čelik, titan je oko 40% težine, koji, uz otpornost na kavitaciju i eroziju, čini ga bitnim građevinskim metalom za inženjere zrakoplovstva.
Titan je također zastrašiv u svojoj otpornosti na koroziju i vodom i kemijskim medijima. To čini tako što stvara tanki sloj titanovog dioksida (TiO2) na svojoj površini, što je iznimno teško prodrijeti kod ovih materijala.
S niskim modulom elastičnosti znači da titan nije također vrlo fleksibilan, ali se vraća u svoj prvobitni oblik nakon savijanja, što rezultira njegovom važnosti za oblikovanje legura pamćenja.
Titan je ne-magnetska i biokompatibilna (netoksična, nealergenska), što je dovelo do sve većeg korištenja u medicinskom području.
Povijest
Korištenje titanovog metala, u bilo kojem obliku, doista se razvilo tek nakon Drugog svjetskog rata.
Zapravo, titan nije izoliran kao metal sve dok ga američki kemičar Matthew Hunter nije proizveo smanjenjem titanovog tetraklorida (TiCl4) s natrijem 1910; Metoda sada poznata kao Hunterov proces.
Komercijalna proizvodnja, međutim, nije došla tek nakon što je William Justin Kroll pokazao da se titanij također može smanjiti od klorida korištenjem magnezija u 1930-ima.
Krollov proces ostaje najvažnija metoda komercijalne proizvodnje do danas.
Nakon što je razvijena ekonomična proizvodna metoda, prva glavna upotreba titana bila je u vojnim zrakoplovima. I sovjetski i američki vojni zrakoplovi i podmornice (npr. Podmornice sovjetske Alfe i Mike klase i USAF F100 Super Saber i Lockheed A-12), dizajnirane 1950-ih i 1960-ih počele su koristiti titanske legure. Početkom 1960-ih legure titana počele su koristiti i komercijalni proizvođači zrakoplova.
Medicinsko polje, osobito zubni implantati i protetika, probudilo se na korisnost titana nakon što su istraživanja švedskog liječnika Per-Ingvar Brånemark iz 1950-ih pokazala da titan ne izaziva negativan imunološki odgovor kod ljudi, dopuštajući metalu da se integrira u naše tijelo u procesu koji on nazvana osseointegracija .
Proizvodnja
Iako je titan četvrti najčešći metalni element u zemljinoj koru (iza aluminija , željeza i magnezija), proizvodnja titanovog metala je izuzetno osjetljiva na onečišćenje, osobito kisik, što predstavlja relativno nedavni razvoj i visoke troškove.
Glavne rude koje se koriste u primarnoj proizvodnji titana su ilmenite, koje čine oko 90% proizvodnje i rutile, koje čine preostalih 10%.
U 2010. godini proizvedeno je oko 6,3 milijuna tona titanovog mineralnog koncentrata, iako je svega svega svega pet frakcija (oko 5%) koncentrata titana proizvedeno svake godine u završnoj fazi metalnog titana. Umjesto toga, većina se koristi za proizvodnju titanovog dioksida (TiO2), pigmenta za izbjeljivanje koji se koristi u bojama, hrani, lijekovima i kozmetici.
U prvom koraku Krollovog procesa, titanska ruda se drobi i zagrijava koksnim ugljenom u atmosferi klora kako bi se proizveo titanijev tetraklorid (TiCl4). Zatim se hvata klorid i šalje kroz kondenzator, koji proizvodi tekućinu titanovog klorida koja je više 99% čista.
Titanov tetraklorid se zatim šalje izravno u posude koje sadrže rastopljeni magnezij. Kako bi se izbjegla kontaminacija kisikom, to se postiže inertnim dodavanjem plinova argona.
Tijekom posljedičnog procesa destilacije, koji može potrajati nekoliko dana, posuda se zagrijava do 1000 ° C. Magnezij reagira s titanovim kloridom, uklanja klorid i proizvodi elementarni titan i magnezijev klorid.
Vlaknasti titan koji se proizvodi kao rezultat naziva se titanska spužva. Za proizvodnju legura titana i titana visokog stupnja čistoće, titanska spužva se mogu rastopiti s različitim elementima slitine pomoću elektronskog snopa, plazma lukom ili vakuumskom lukom.
U nadi da će se smanjiti troškovi ekstrakcije titana, elektrolitički i drugi postupci za proizvodnju titanovog metala i dalje se aktivno istražuju.
Zbog svoje strateške prirode, statistike proizvodnje metala titana mogu biti teško doći. Međutim, procjenjuje se da je ukupna svjetska titanska spužva bila oko 150.000 tona u 2010. Najveće zemlje su Kina, Japan, Rusija, Kazahstan i Sjedinjene Države. Veliki proizvođači titanovih spužvi uključuju VSMPO (Rusija), Titanium Metals Corp (USA), RTI Intl. (SAD), Fushun Jinming Titanium Industry (Kina), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Kina) i Osaka Titanium Technology Co. (Japan).
Prijave
Titanske metalne legure primarno se koriste u sljedećim industrijama:
- zračno-kosmički prostor
- vojni
- medicinski
- kemijski
- Sportska oprema
Tijekom proteklih nekoliko desetljeća proizvođači zrakoplova sve se više okreću titaniji kao ključnoj strukturnoj komponenti. Od prve upotrebe početkom 1960-ih, prosječni sadržaj titana u Boeingovim komercijalnim zrakoplovima povećan je s oko 2% tjelesne težine na oko 15%. Više...
izvori
> TIMET Video: Krollov proces. Dostupno na web stranici International Titanium Association: http://www.titanium.org
US Geological Survey: Titanium. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulkan, Tom. 2010. Titanij: Metal bogova . Hardassetinvestor.com.
> Pratite Terence na Google+