Kako se tali titan?

Titan, element, znan kot "vesoljska kovina", ima s svojimi edinstvenimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi nenadomestljivo vlogo v letalstvu, vesolju, medicini in drugih področjih. Torej, kako se titan pridobiva iz globoko podzemne rude? Nato se skupaj odpravimo na taljenje titana.

1. Surovine titana
Surovine za izdelavo kovinskega titana so predvsem rutil, ki vsebuje več kot 96 % titanovega dioksida. Države, ki nimajo rudnikov rutila, uporabljajo "žlindro z visoko vsebnostjo titana", narejeno iz ilmenita, ki vsebuje približno 90 % titanovega dioksida. Zaradi zvišanja cen in vse manjših zalog naravnega rutila se države nagibajo k uporabi ilmenita za izdelavo materialov, bogatih s titanom, in sicer žlindre z visoko vsebnostjo titana in umetnega rutila. Titan so odkrili leta 1791, vendar je bil prvi čisti titan proizveden leta 1910, kar je trajalo več kot sto let. Razlog je v tem, da je titan zelo aktiven pri visokih temperaturah in ga je enostavno kombinirati z elementi, kot so kisik, dušik in ogljik. Za pridobivanje čistega titana so potrebni zelo težki pogoji.

2. Stopnje taljenja titana
Pri taljenju titana so potrebni zapleteni koraki. Spremenite ilmenit v titanov tetraklorid, ga dajte v zaprto posodo iz nerjavečega jekla, napolnite z argonom in reagirajte s kovinskim magnezijem, da dobite "gobasti titan". Tega poroznega "spužvastega titana" ni mogoče neposredno uporabiti in ga je treba stopiti v tekočino v električni peči, preden ga lahko ulijemo v titanove ingote. Toda kako enostavno je narediti takšno električno peč! Poleg tega, da je treba zrak v električni peči izprazniti, je še bolj moteče to, da je preprosto nemogoče najti lonček za tekoči titan, ker splošni ognjevzdržni materiali vsebujejo okside, kisik v njih pa bo odvzel tekoči titan. .

3. "Vodno hlajeni bakreni lonček"
Kasneje so ljudje končno izumili električno peč z "vodno hlajenim bakrenim lončkom". Ta električna peč ima samo del osrednjega dela, ki je zelo vroč, preostali del pa je hladen. Ko se titan stopi v električni peči, steče na steno bakrenega lončka, ki ga ohlaja voda, in takoj kondenzira v titanov ingot. S to metodo je mogoče izdelati titanove bloke, ki tehtajo več ton, vendar si je mogoče zamisliti njene stroške.

4. Industrijska ekstrakcija titanovega dioksida
V industriji se titanov dioksid pogosto proizvaja z razgradnjo ilmenita z žveplovo kislino, nato pa se iz titanovega dioksida proizvaja kovinski titan. Da bi odstranili nečistočo Fe2(SO4)3, dodamo železove opilke, Fe3+ reduciramo v Fe2+ in nato raztopino ohladimo pod 273 K, tako da dobimo FeSO4·7H2O (zelena vitriol) kristalizira kot stranski produkt.

5. Titanov dioksid se proizvaja s kalciniranjem metatitanske kisline, da se proizvede titanov dioksid. Kovinski titan se proizvaja industrijsko z redukcijo titanovega tetraklorida s termično redukcijo kovine. Titanov dioksid (ali naravni rutil) in ogljikov prah se zmešata in segrejeta na 1000-1100K, klorirata, ustvarjena para TiCl4 pa se kondenzira.

6. Titanov tetraklorid se reducira s kovinskim magnezijem.
Titanov tetraklorid se reducira s kovinskim magnezijem v inertnem plinu v molskem razmerju, reakcijska temperatura pa je nadzorovana pri približno 900 stopinjah, da se proizvede gobasti titan. Stranski produkt magnezijevega klorida je mogoče ločiti od titana s segrevanjem na 1000 stopinj v vakuumu.

7. Očiščenje
Titanov dioksid se lahko reducira v TiCl4 v argonu s staljenim magnezijem pri 1070 K, da se proizvede porozni gobasti titan. Ta gobasti titan se zdrobi, tali v vakuumski obločni peči in na koncu predela v različne titanove materiale. Dobljeni TiCI4 se pri visoki temperaturi (približno 1250 stopinj) razgradi v TiCI4=Ti+2CI2, s čimer dobimo čisti titan.

Če pogledamo nazaj na celoten proces taljenja titana, ne moremo kaj, da ne bi vzdihnili nad veličino človeške modrosti. Od rude, zakopane globoko pod zemljo, do lahke in trdne kovine titana, vsak korak uteleša modrost in znoj neštetih ljudi. Trdo delo teh na videz običajnih delavcev je tisto, zaradi česar se plemenita kovina titan široko uporablja na različnih področjih in je veliko prispeval k napredku in razvoju človeške družbe.