,tio294%折算成tio2储量为69.31万t,再加上同年金红石(tio2)的a+b+c级储量242.43万t,合计为311.74万t,则占同年世界金红石(tio2)储量3330万t的9.36%,由此可见中国金红石资源并不丰富。
折叠编辑本段冶炼制取金属钛的原料主要为金红石,其中含tio2大于96%。缺少金红石矿的国家,例如苏联,则采用钛铁矿制成的"高钛渣",其中含tio290%左右。近年因天然金红石涨价和储量***,各国都趋向于用钛铁矿制成富钛料,即高钛渣和人造金红石。
钛在1791年被发现,而第一次制得纯净的钛却是在1910年,中间经历了一百余年。原因在于:钛在高温下性质十分活泼,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛,再由二氧化钛制取金属钛。
***处理磨碎的钛铁矿(精矿),发生下面的化学反应:fetio3+3h2so4==ti(so4)2+feso4+3h2ofetio3+2h2so4==tioso4+feso4+2h2ofeo+h2so4==feso4+h2ofe2o3+3h2so4==fe2(so4)3+3h2o为了除去杂质fe2(so4)3,加入铁屑,fe3+还原为fe2+,然后将溶液冷却至273k以下,使得feso4·7h2o(绿矾)作为副产品结晶析出。
ti(so4)2和tioso4水解析出白色的偏钛酸沉淀,反应是:ti(so4)2+h2o==tioso4+h2so4tioso4+2h2o==h2tio3+h2so4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛:h2tio3==tio2+h2o工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将tio2(或天然的金红石)和炭粉混合加热至1000~1100k,进行氯化处理,并使生成的ticl4,蒸气冷凝。
tio2+2c+2cl2=ticl4+2co-在1070k用熔融的镁在氩气中还原ticl4可得多孔的海绵钛:ticl4+2mg=2mgcl2+ti这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼,9后制成各种钛材。也可以通过反应:ti+2i2=tii4得到的tii4经过高温(1250℃左右)情况下分解:tii4=ti+2i2由此得到纯钛棒。
钛及钛合金的特性、用途纯钛是银白色的金属,它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g/立方厘米,比钢轻43%,比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多,比铝大两倍,比镁大五倍。钛耐高温,熔点1942k,比黄金高近1000k,比钢高近500k。
钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与o2、n2、h2、s和卤素等非金属作用。但在常温下,钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜,可以抵抗强酸甚至王水的作用,表现出强的抗腐蚀性。因此,一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。
液态钛几乎能溶解所有的金属,因此可以和多种金属形成合金。钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属al、sb、be、cr、fe等生成填隙式或金属间。钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。
制成的潜艇,既能抗海水腐蚀,又能抗深层压力,其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。同时,钛无磁性,不会被***发现,具有很好的反监护作用。钛具有“亲生物“’性。在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。
因此被广泛用于制医疗器械,制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时,这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。钛在人体中分布广泛,正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg,其作用尚不清楚。
但钛能刺激吞噬细胞,使免疫力增强这一作用已被证实。钛的及用途重要的钛有:二氧化钛(tio2)、四氯化钛(ticl4)、偏钛酸钡(batio3)。纯净的二氧化钛是白***末,是优良的白色颜料,商品名称“钛白”。
它兼有铅白(pbco3)的遮盖性能和锌白(zno)的持久性能。因此,人们常把钛白加在油漆中,制成高级白色油漆;在造纸工业中作为填充剂加在纸桨中;纺织工业中作为人造纤维的消光剂;在玻璃、陶瓷、搪瓷工业上作为添加剂,改善其性能;在许多化学反应中用作催化剂。
在化学工业日益发展的今天,二氧化钛及钛系作为精细化工产品,有着很高的附加价值,前景十分诱人。四氯化钛是一种无色液体;熔点250k、沸点409k,有制激性气味。它在水中或潮湿的空气中都极易水解,冒出大量的白烟。
将tio2和baco3一起熔融制得偏钛酸钡:tio2+baco3==batio3十co2-人工制得的batio3具有高的介电常数,由它制成的电容器有较大的容量,更重要的是batio3具有显著的“压电性能”,其晶体受压会产生电流,一通电,又会改变形状。一、钨(纯钨,钨钢,钨铜,钨铁,高比重,钨绞丝,钨粉,碳化钨粉末,硬质合金磨削料,桌面料,钨泥等一切含钨废料)
二、碳化钨辊环、硬质合金刀片、铣刀、球齿、截齿、一字矿山、钉锤、轧辊、钻头(PCD钻头,PCB微钻,白铁小钻头,牙轮钻头,高压风钻,潜孔钻,复合片等)。
数控刀,焊接刀,机夹刀,黄白切割料,合金密封环,拉丝模,直杆模,拔管模,辊环屑,辊环粉,合金针,合金棒等一切含钨废料。高速钢丝锥钻头等工具。
三、钼(纯钼,钼元件,钼丝,钼棒,钼粉,钼铁,钼靶材,钼催化剂,硅钼棒,钼罐等含钼废料)。
四、钴(钴板,钴片,钴粉,钴水,钴液,钴铬钨,钴铬钼,钴铬铁滑块,1J22,4J29,钴基焊丝焊条等含钴块料,刨花,粉末)。
五、钒(钒铁,钒氮合金,高钒料)。
六、镍(镍板,镍纸,镍粉,镍铁,镍铬合金,镍钨合金,镍钴合金)。
七、钛(钛棒,钛管,钛板,合金钛材料)铬铁,高铬合金等。
钽片,钽丝,钽粉,铌铁等铁合金。
八、铂(铂坩埚,铂漏板,铂铑丝,铑粉,钯金,铂铑钯催化剂等)。
九、稀土合金金属钕,镨钕合金,镧,铈,釔等。
ticl4+3h2o==h2tio3+4hcl因此ticl4在军事上作为人造烟雾剂,犹其是用在海洋战争中。在农业上,人们用ticl4形成的浓雾地面,减少夜间地面热量的散失,保护蔬菜和农作物不受严寒、霜冻的危害。人们把它置于超声波中,它受压便产生电流,通过测量电流强弱可测出超声波强弱。
几乎所有的超声波仪器中都要用到它。随着钛酸盐的开发利用,它愈来愈广泛地用来制造非线性元件、介质放大器、电子计算机记忆元件、微型电容器、电镀材料、航空材料、强磁、半导体材料、光学仪器、试剂等。钛、钛合金及钛的优良性能促使人类迫切需要它们。
然而,生产成本之高,使应用受到限制。我们相信在不久的将来,随着