Титан — металл серебристого цвета с голубоватым отливом; имеет невысокую плотность 4,507 г/см3; плавится при температуре около 1660° С, кипит при 3260° С. Титан имеет две аллотропические модификации; до 882° С существует а-титан, имеющий гексагональную решетку с параметрами а0 = 0,295 Нм (2,951 А) и сп = 0,468 Нм (4,684 А), и при более высоких температурах — р-титан с кубической объемноцентрированной решеткой с параметром а = 0,304 Нм (3,036 А).
Механические свойства титана значительно изменяются от содержания в нем примесей. Чистый титан ковок и имеет невысокую твердость НВ — 70; технический металл хрупок и тверд (НВ180— 280).
Вредными примесями титана являются азот и кислород, резко снижающие его пластичность, а также углерод, который при содержании более 0,15% снижает ковкость, затрудняет обработку титана резанием и резко ухудшает свариваемость. Водород сильно повышает чувствительность титана к надрезу, поэтому этот эффект называют водородной хрупкостью.
На поверхности титана образуется стойкая оксидная пленка, вследствие чего титан обладает высокой сопротивляемостью коррозии в некоторых кислотах, в морской и пресной воде. На воздухе титан устойчив и мало изменяет свои механические свойства при нагреве до 400° С. При более высоком нагреве он начинает поглощать кислород и постепенно ухудшаются его механические свойства, а выше 540° С—становится хрупким. При нагреве выше 800° С титан энергично поглощает кислород, азот и водород, что используется в металлургии для раскисления стали.
Титан образует ряд окислов. Из них наиболее изучены ТЮ2, Ti203, Ti305, TiO. Двуокись титана Ti02 — амфотерный порошок белого цвета, практически не растворимый в воде и разбавленных кислотах, но растворимый при нагревании в серной, соляной, азотной кислотах. В природе встречается в виде трех минералов: рутила, анатаза и брукита — различных кристаллических модификациях двуокиси титана.
Двуокись титана является основным продуктом переработки титанового сырья.
Закись титана TiO— вещество золотисто-желтого цвета с металлическим блеском, обладающее электропроводностью. Окись Ti203 часто присутствует в значительных количествах в титановых шлаках, его кристаллы имеют оттенки от розового до оранжевого.
Большая часть природного титанового сырья используется в виде двуокиси титана, применяемой при производстве белил и белых эмалей, отличающихся теплостойкостью.
Титан давно и широко используется как хороший раскислитель и легирующая добавка в стали и сплавы цветных металлов.
За последние десятилетия после промышленного освоения ковкого титана он стал широко использоваться как прочный, относительно легкий коррозионностойкий и жаропрочный конструкционный материал. Он используется в самолетостроении, ракетостроении, при производстве реактивных двигателей. Он получил признание и в судостроении благодаря его устойчивости против воздействия морской воды.
Производство титана быстро возрастает. Если в 1959 г. капиталистические страны произвели около 7000 т титановой губки, то в 1966 г. в этих странах его производство достигло 22 300 т.
В 1954 г. на Подольском химико-металлургическом заводе было впервые начато промышленное получение титана. Первый советский Днепровский титано-магниевый комбинат вступил в строй в 1957 г.; в 1959 г. начал выдавать металл Березняковский титано-магниевый комбинат (первая очередь). С пуском в 1965 г. Усть-Каменогорского титано-магниевого комбината СССР по производству титана занял ведущее место в мире.
По распространенности в земной коре титан занимает десятое место среди других элементов (0,61% по массе). Известно около 60 минералов титана, из них наибольшее промышленное значение имеют ильменит, рутил, перовскит и сфен.
Ильменит FeO*Ti02 впервые был найден на Урале в Ильменских горах, откуда и получил свое название. Это блестящий минерал буро-черного цвета, измельчающийся при выветривании и поэ тому часто встречающийся в россыпях. Важным источником ильменита служат титано-магнетитовые железные руды — смеси ильменита с магнетитом Fe304 и частично с гематитом Fe203. В этих рудах содержание двуокиси титана достигает иногда 20%. Запасы коренных титановых руд этого типа на Урале составляют миллионы тонн. Титаномагнетитовые руды можно подвергать гравитационному и магнитному обогащению, в результате удается получать концентрат, содержащий более 40% Ti02, около 50% окислов железа и около 8% А1203 + Si02 + MgO+ CaO.
Рутил Ti02 прозрачен, обладает алмазнометаллическим блеском, бывает окрашен в различные цвета (красно-коричневый, желтый, синий, черный). Крупные месторождения рутила встречаются
редко.
Перовскит СаО*ТiO2содержит более 58% Ti02. В СССР есть крупные месторождения этого минерала, причем выделение концентратов перовскита, содержащих до 47% ТiO2, методами гравитации и флотации не встречает больших затруднений.
Сфен (титанит) CaO*Ti02 *SiOa— титаносиликат кальция встречается вместе с другими полезными минералами — апатитом и нефелином и при условии комплексной переработки может быть перспективным сырьем, хотя он и более беден, чем ранее рассмотренные минералы.
Известно несколько различных способов получения титана из его руд. Причем во всех случаях металлургической переработке всегда предшествует обогащение руды и получение концентрата. Выбор способа металлургической переработки зависит от требований и назначения конечного продукта, а также типа исходного сырья и характера содержащихся в нем примесей.
Итсочник: metallsity.ru