Predelava titana, ekstrakcija titana iz njegovih rud in priprava titanovih zlitin ali spojin za uporabo v različnih izdelkih.
Titan (Ti) je mehka, nodularna, srebrno siva kovina s tališčem 1.675 ° C (3.047 ° F). Zaradi tvorbe na svoji površini oksidnega filma, ki je sorazmerno inerten v kemični obliki, ima v večini naravnih okolij odpornost proti koroziji. Poleg tega je lahek, z gostoto (4,51 grama na kubični centimeter) na sredini med aluminijem in železom. Njegova kombinacija nizke gostote in visoke trdnosti omogoča najučinkovitejše razmerje med trdnostjo in težo običajnih kovin pri temperaturah do 600 ° C (1.100 ° F).
Titan je podoben številnim običajnim kovinam, kot so aluminij, železo, kositer in vanadij, ki jih lahko izboljšajo njegove lastnosti. Tako kot železo lahko tudi kovina obstaja v dveh kristalnih oblikah: šesterokotno zaprto (hcp) pod 883 ° C (1.621 ° F) in kubično koncentrirano kubiko (bcc) pri višjih temperaturah do točke taljenja. To alotropno obnašanje in sposobnost zlitine z mnogimi elementi povzročajo titanove zlitine, ki imajo široko paleto mehanskih in korozijsko odpornih lastnosti.
Čeprav je titanovih rud v obilju, visoka reaktivnost kovine s kisikom, dušikom in vodikom v zraku pri povišanih temperaturah zahteva zapletene in zato drage postopke proizvodnje in izdelave.
Zgodovina
Titanovo rudo je prvič odkril leta 1791 v kornih plažih peskov angleški duhovnik William Gregor. Dejansko identifikacijo oksida je nekaj let pozneje naredil nemški kemik MH Klaproth. Klaproth je dal kovinski sestavni del tega oksida ime titan, po Titanih velikanov grške mitologije.
Čisti kovinski titan je leta 1906 ali 1910 prvič izdelal MA Hunter na Politehničnem inštitutu Rensselaer (Troy, New York, ZDA) v sodelovanju s General Electric Company. Ti raziskovalci so verjeli, da ima titan tališče 6.000 ° C (10.800 ° F) in je bil zato kandidat za žarjenje žarnic z žarilno nitko, toda ko je Hunter izdelal kovino s tališčem bližje 1.800 ° C (3.300 ° F), trud je bil opuščen. Kljub temu je Hunter pokazal, da ima kovina nekaj duktilnosti, njegov način pridobivanja z reakcijo tetraklorida titana (TiCl 4) z natrijem pod vakuumom pa je bil pozneje komercializiran in je danes znan kot lovski postopek. Kovino velike duktilnosti sta leta 1925 proizvedla nizozemska znanstvenika AE van Arkel in JH de Boer, ki sta na vroči žarnici v evakuirani stekleni žarnici ločila titanov tetraiodid.
Leta 1932 je William J. Kroll iz Luksemburga proizvedel pomembne količine nodularnega titana s kombiniranjem TiCl 4 s kalcijem. Do leta 1938 je Kroll proizvedel 20 kilogramov titana in se prepričal, da ima odlične lastnosti proti koroziji in trdnosti. Ob začetku druge svetovne vojne je pobegnil iz Evrope in nadaljeval z delom v Združenih državah Amerike pri podjetju Union Carbide Company in kasneje pri ameriškem rudarskem uradu. Do tega trenutka je spremenil redukcijsko sredstvo iz kalcija v magnezijeve kovine. Kroll je zdaj prepoznan kot oče moderne industrije titana, postopek Kroll pa je osnova za večino trenutne proizvodnje titana.
Študija ameriških letalskih sil, izvedena leta 1946, je pokazala, da so zlitine na osnovi titana inženirski materiali potencialno velikega pomena, saj nastajajoče potrebe po višjem razmerju med močjo in težo v konstrukcijah reaktivnih zrakoplovov in motorjev ne morejo učinkovito zadovoljiti niti jeklo niti aluminij. Kot rezultat tega je ministrstvo za obrambo zagotovilo proizvodne spodbude za zagon industrije titana leta 1950. Podobne industrijske zmogljivosti so bile ustanovljene na Japonskem, v ZSSR in Združenem kraljestvu. Potem ko je ta zagon dala vesoljska industrija, je pripravljena razpoložljivost kovine povzročila priložnosti za nove uporabe na drugih trgih, kot so kemična predelava, medicina, proizvodnja električne energije in ravnanje z odpadki.
Rude
Titan je četrta najpogostejša strukturna kovina na Zemlji, ki jo presegajo le aluminij, železo in magnezij. Delovna nahajališča mineralov so razpršena po vsem svetu in vključujejo območja v Avstraliji, Združenih državah Amerike, Kanadi, Južni Afriki, Sierra Leone, Ukrajini, Rusiji, Norveški, Maleziji in številnih drugih državah.
Prevladujoči minerali so rutilni, to je približno 95 odstotkov titanovega dioksida (TiO 2) in ilmenit (FeTiO 3), ki vsebuje od 50 do 65 odstotkov TiO 2. Tretji mineral, levkoksen, je sprememba ilmenita, iz katerega je bil naravno odceden del železa. Nima posebne vsebnosti titana. Minerali titana se pojavljajo v aluvialnih in vulkanskih formacijah. Depoziti navadno vsebujejo od 3 do 12 odstotkov težkih mineralov, ki so sestavljeni iz ilmenita, rutila, levkoksena, cirkona in monazita.
