Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
Примеси, которые всегда присутствуют в промышленном металле, влияют на параметры его решетки, на температуру перехода из а- в ?-модификацию, на некоторые физические и технические его свойства.
Металлический титан ковок, хорошо поддается механической обработке, активно поглощает газы (кислород, азот, водород), после чего делается хрупким и обладает высокой коррозионной устойчивостью.
Аморфный титан представляет собой порошок темно-серого цвета, кристаллический — белый металл с серебристым блеском. Известны двух- и трехвалентные соединения титана. Высший оксид титана имеет амфотерный характер; его гидроксиды растворяются в сильных кислотах с образованием сульфатов, хло' ридов, нитратов.
Кристаллический титан устойчив в морской воде, азотной кислоте, влажном хлоре, сильных щелочных и органических кислотах. При нагревании растворяется в серной, соляной и плавиковой кислотах. При соединении титана с кислородом образуются диоксид (TiO2), закись (TiO), оксид (Ti2O3) и перекись (TiO3).
Соединения титана с углеродом (TiC) и азотом (TiN) представляют собой металлоподобные вещества, отличающиеся очень большой твердостью, тугоплавкостью и высокой электропроводностью. Нитрид титана TiN очень устойчив и не растворяется в расплавленном железе.
Тетрахлорид титана используется как полупродукт в производстве металлического титана, а также для дымовых завес и сигнализации благодаря его способности быстро гидролизо-ваться во влажном воздухе.
Металлический титан стали применять лишь после второй мировой войны. Применение титана в промышленности обусловлено следующими его свойствами: высокой абсолютной прочностью (сплавы с титаном в 2—3 раза прочнее алюминиевых и в 5 раз прочнее магниевых); малой плотностью (он
187
в 2 раза легче стали, что позволяет снизить массу конструкций на 40% при их равной прочности со стальными); повышенной жесткостью (в этом отношении он стоит впереди алюминия и магния, модуль упругости титана лишь наполовину меньше, чем у стали); высокой электросопротивляемостью (в 20 раз больше, чем у алюминия); стойкостью против коррозии (равна стойкости аустенитной стали, в морской воде титан по стойкости не уступает платине); высокой температурой плавления, почти в 3 раза превышающей температуру плавления алюминия и магния.
Хорошо очищенный от примесей металлический титан обладает пластичностью и ковкостью в горячем состоянии и на холоду. В черной металлургии его применяют в качестве рас-кислителя и дегазатора в производстве рельсовой стали и некоторых других ее сортов. Он вводится в виде ферротитана с содержанием 0,03—0,2 %.
Из сплавов на основе титана изготовляют части фюзеляжей самолетов и детали реактивных двигателей. В ракетостроении из легированного титана изготовляют корпуса двигателей, емкости для жидкого водорода и другие детали. Сплавы на основе титана используют в морском судостроении, в автомобильном и железнодорожном транспорте.
Благодаря коррозионной стойкости титан и сплавы на его основе применяют в химическом машиностроении, производстве медицинского инструмента и других областях.
В качестве легирующей присадки титан вводят в марганцовистые, хромистые, хромомолибденовые и хромоникелевые нержавеющие стали, в которых титан устраняет межкристал-литную коррозию.
Добавки титана к меди, медным и алюминиевым сплавам улучшают их прочностные свойства и сопротивление коррозии. Титан применяется в качестве твердого сплава в производстве различных режущих инструментов. Сплавы карбида титана с карбидом вольфрама отличаются высокой твердостью.
Основной потребитель металлического титана и различных его сплавов — авиационная промышленность, заинтересованная в максимальном снижении массы машин в сочетании с максимальной прочностью деталей.
В последние годы титановый прокат в США потреблялся для следующих целей (%): военные реактивные самолеты 60—78; ракеты, управляемые снаряды, спутники 25—29; самолеты гражданской авиации 5—13; химическая промышленность 2—5.
Наиболее важно применение ТЮг для изготовления белого пигмента — титановых белил, обладающих высокой кроющей способностью и неядовитых. Их используют для окраски судов, машин, вводят в состав эмалей, резины, бумажной массы. Природный рутил (оксид титана) вводят в состав обмазки электродов для электросварки.
188
Титан и его сплавы используют также в различных орудийных деталях, при изготовлении танковой брони, минометных плит, солдатского снаряжения, в производстве различного оборудования химических заводов, подвергающегося коррозии (аппаратура, трубы), в пищевой промышленности (варочные котлы), в судостроении (особенно подводных лодок), в электропромышленности, в медицине.
§ 7.6. РУДЫ И МИНЕРАЛЫ ТИТАНА
Известно более 70 минералов титана, из которых промышленное значение имеют восемь (табл. 7.2). Важнейшие из них — Таблица 7.2. Минералы титана, имеющие промышленное значение_
Минерал Формула Теоретическое содержание TiOj, % Плотность, г/см* Твердость
Ильменит FeTiO3 52,6 4,6—5,2 5-6
Рутил TiO2 100 4,3 6
Ильменорутил 1 (Ti, Nb, Fe)O2 53 4,6—5,1 6
