Titánfeldolgozás, titán kinyerése ércéből és titánötvözetek vagy vegyületek előállítása különféle termékekben történő felhasználásra.
A titán (Ti) lágy, elasztikus, ezüstös szürke fém, amelynek olvadáspontja 1,675 ° C (3,047 ° F). Mivel a felületén kémiailag viszonylag közömbös oxidréteg képződik, kiváló korrózióállósággal rendelkezik a legtöbb természetes környezetben. Ezen felül könnyű, sűrűsége (4,51 gramm / cm3) az alumínium és a vas közepén. Az alacsony sűrűség és a nagy szilárdságú kombináció biztosítja a közönséges fémek leghatékonyabb szilárdság-tömeg arányát 600 ° C-ig (1100 ° F) való hőmérsékleten.
Mivel atomátmérője hasonló számos olyan fémekhez, mint az alumínium, a vas, az ón és a vanádium, a titán könnyen ötvözhető tulajdonságainak javítása érdekében. A vashoz hasonlóan a fém két kristályos formában létezhet: hatszögletű, zárt csomagolásban (hcp) 883 ° C (1,621 ° F) alatt és testközpontú köbméterben (bcc) magasabb hőmérsékleten, olvadáspontjáig. Ez az allotrop viselkedés és a sok elemmel való ötvözés képessége titánötvözeteket eredményez, amelyek széles mechanikai és korrózióálló tulajdonságokkal rendelkeznek.
Noha a titánércek bőségesek, a fém magas reakcióképessége a levegőben lévő oxigénnel, nitrogénnel és hidrogénnel megemelt hőmérsékleten bonyolult és ezért költséges előállítási és gyártási folyamatokat igényel.
Történelem
A titánércet először 1791-ben fedezte fel a Cornish Beach homokban William Gregor angol papok. Az oxid tényleges azonosítását néhány évvel később egy német vegyész, MH Klaproth végezte el. Klaproth ennek az oxidnak a fém alkotórészét titánnak nevezte, a Titánok után, a görög mitológia óriásaival.
A tiszta fémes titánt először 1906-ban vagy 1910-ben állította elő MA Hunter, a Rensselaer Politechnikai Intézetben (Troy, New York, USA), a General Electric Company-val együttműködve. Ezek a kutatók úgy vélték, hogy a titán olvadáspontja 6000 ° C (10 800 ° F), és ezért jelölték meg izzólámpák számára, de amikor Hunter olyan fémet készített, amelynek olvadáspontja 1800 ° C-ra (3 300 ° F) közelebb volt, az erőfeszítést feladták. Ennek ellenére Hunter jelezte, hogy a fémnek van némi rugalmassága, és a titán-tetraklorid (TiCl 4) nátriummal történő vákuumban történő reagáltatásával történő előállításának módszerét később forgalomba hozták, és ma Hunter eljárásnak nevezik. A jelentős rugalmasságú fémet 1925-ben a holland tudósok, AE van Arkel és JH de Boer készítették, akik a titán-tetrajodidot egy forró izzószálon disszociálták egy evakuált üvegcsőben.
1932-ben a luxembourgi William J. Kroll jelentős mennyiségű tapadó titánt állított elő azáltal, hogy a TiCl 4- et kalciummal kombinálta. 1938-ra Kroll 20 kilogramm titánt gyártott, és meg volt győződve arról, hogy kiváló korróziós és szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik. A második világháború kezdetén elmenekült Európából, és folytatta munkáját az Egyesült Államokban az Union Carbide Company-ban, majd az Egyesült Államok Bányászati Irodájában. Addigra a redukálószert kalciumról fém magnéziumra cserélte. A Kroll-ot ma a modern titánipar atyjának tekintik, és a Kroll-folyamat a legfontosabb titántermelés alapja.
Az 1946-ban elvégzett amerikai légierő tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a titán-alapú ötvözetek potenciálisan nagy jelentőségű mérnöki anyagok, mivel a sugárhajtású repülőgépek szerkezetében és a motorokban felmerülő magasabb szilárdsági-súlyarány iránti igényt sem acél, sem alumínium nem tudnák hatékonyan kielégíteni.. Ennek eredményeként a Védelmi Minisztérium termelési ösztönzőket nyújtott a titánipar 1950-es indításához. Hasonló ipari kapacitást alapítottak Japánban, a Szovjetunióban és az Egyesült Királyságban. Miután ezt a lendületet a repülőgépipar adott, a fém megfelelő rendelkezésre állása lehetőséget teremtett új alkalmazásokra más piacokon, például a kémiai feldolgozáshoz, az orvostudományhoz, az energiatermeléshez és a hulladékkezeléshez.
ércek
A titán a Földön a negyedik legelterjedtebb szerkezeti fém, amelyet csak az alumínium, a vas és a magnézium túllép. A működőképes ásványkincsek világszerte szétszóródnak, és Ausztráliában, az Egyesült Államokban, Kanadában, Dél-Afrikában, Sierra Leonéban, Ukrajnában, Oroszországban, Norvégiában, Malajziában és számos más országban vannak telephelyek.
Az uralkodó ásványok a rutil, amely körülbelül 95% titán-dioxidot (TiO 2), és az ilmenit (FeTiO 3), amely 50-65% TiO 2-t tartalmaz. A harmadik ásványi anyag, a leucoxene az ilmenit megváltoztatása, amelyből a vas természetes részét kioldják. Nincs különleges titántartalma. A titán ásványi anyagok alúviális és vulkanikus formációkban fordulnak elő. A betétek általában 3–12% nehéz ásványokat tartalmaznak, amelyek ilmenitből, rutilból, leucoxénből, cirkonból és monazitból állnak.
