Titaani töötlemine, titaanide ekstraheerimine selle maakidest ja titaanisulamite või ühendite valmistamine erinevates toodetes kasutamiseks.
Titaan (Ti) on pehme, kõrgtugev, hõbehall hall metall, sulamistemperatuuriga 1675 ° C (3,047 ° F). Tänu sellele, et selle pinnale on moodustunud keemiliselt suhteliselt inertne oksiidkile, on sellel enamikus looduslikes keskkondades suurepärane korrosioonikindlus. Lisaks on see kerge kaal, tihedusega (4,51 grammi kuupsentimeetri kohta) alumiiniumi ja raua vahel. Selle madala tiheduse ja kõrge tugevuse kombinatsioon annab sellele tavaliste metallide kõige tõhusama tugevuse ja kaalu suhte temperatuuridel kuni 600 ° C (1100 ° F).
Kuna selle aatomläbimõõt sarnaneb paljude tavaliste metallidega nagu alumiinium, raud, tina ja vanaadium, saab titaani selle omaduste parandamiseks hõlpsalt legeerida. Sarnaselt rauale võib metall eksisteerida kahel kristallilisel kujul: kuusnurkselt tihedalt pakitud (hcp) temperatuuril alla 883 ° C (1621 ° F) ja kehakeskne kuup (bcc) kõrgematel temperatuuridel kuni sulamistemperatuurini. Sellise allotroopse käitumise ja paljude elementidega sulatamise võime tulemuseks on titaanisulamid, millel on lai valik mehaanilisi ja korrosioonikindlaid omadusi.
Titaanimaagid on küll külluslikud, kuid metalli kõrge reageerimine õhu hapniku, lämmastiku ja vesinikuga kõrgendatud temperatuuridel nõuab keerulisi ja seetõttu kulukaid tootmis- ja valmistamisprotsesse.
Ajalugu
Titaanimaaki avastas esmakordselt 1791. aastal Corneli rannaliivas inglise vaimulik William Gregor. Oksiidi tegeliku tuvastamise tegi mõni aasta hiljem Saksa keemik MH Klaproth. Klaproth andis selle oksiidi metallkomponendile titaani nime, titaanide järgi, Kreeka mütoloogia hiiglased.
Puhta metallist titaan toodeti esmakordselt kas 1906. või 1910. aastal MA Hunteri poolt Rensselaeri Polütehnilises Instituudis (Troy, New York, USA) koostöös General Electric Companyga. Need teadlased uskusid, et titaani sulamistemperatuur on 6000 ° C (10 800 ° F) ja seetõttu oli ta kandidaat hõõglambi hõõgniitide jaoks, kuid kui Hunter tootis metalli, mille sulamistemperatuur oli lähemal 1800 ° C (3 300 ° F), pingutustest loobuti. Siiski Hunter ei tähenda, et metalli oli mingi plastilisus ja tema valmistamise meetodit see lastes titaantetrakloriidist (TiCI 4) naatrium vaakumis hiljem kommertsialiseeritud ja on nüüd tuntud kui Hunter protsessi. Märkimisväärse elastsusega metalli valmistasid 1925. aastal Hollandi teadlased AE van Arkel ja JH de Boer, kes eraldasid titaani tetrajodiidi kuumal hõõgniidil evakueeritud klaasist pirnis.
Aastal 1932 William J. Kroll Luksemburgi toodetud Suuremas koguses kõrgtugevast titaani kombineerides TiCI 4 kaltsiumiga. 1938. aastaks oli Kroll tootnud 20 kilogrammi (50 naela) titaani ja oli veendunud, et sellel on suurepärased korrosiooni- ja tugevusomadused. Teise maailmasõja alguses põgenes ta Euroopast ja jätkas oma tööd USA-s Union Carbide Company-s ja hiljem USA kaevandusbüroos. Selleks ajaks oli ta redutseerija muutnud kaltsiumist metalliks magneesiumiks. Kroll on nüüd tunnustatud tänapäevase titaanitööstuse isaks ja Krolli protsess on enamiku praeguse titaanitootmise aluseks.
USA õhuväe 1946. aastal läbi viidud uuringus jõuti järeldusele, et titaanipõhised sulamid on potentsiaalselt väga olulised tehnilised materjalid, kuna tekkivat vajadust suuremate tugevuse ja massi suhete järele reaktiivlennukite konstruktsioonides ja mootorites ei saaks teras ega alumiinium tõhusalt rahuldada.. Selle tulemusel pakkus kaitseministeerium tootmisstiimuleid titaanitööstuse alustamiseks 1950. aastal. Sarnane tööstuslik võimsus asutati Jaapanis, NSV Liidus ja Ühendkuningriigis. Pärast seda, kui lennundustööstus selle tõuke andis, andis metalli valmistatavus võimaluse uuteks rakendusteks muudel turgudel, näiteks keemiliseks töötlemiseks, ravimiteks, elektritootmiseks ja jäätmekäitluseks.
Maagid
Titaan on neljas kõige rikkalikum struktuurmetall Maa peal, mida ületavad ainult alumiinium, raud ja magneesium. Toimivad mineraalmaardlad on hajutatud kogu maailmas ja hõlmavad leiukohti Austraalias, USA-s, Kanadas, Lõuna-Aafrikas, Sierra Leones, Ukrainas, Venemaal, Norras, Malaisias ja paljudes teistes riikides.
Peamised mineraalid on rutiil, mis moodustab umbes 95 protsenti titaandioksiidist (TiO 2), ja ilmeniit (FeTiO 3), mis sisaldab 50 kuni 65 protsenti TiO 2. Kolmas mineraal, leukokseen, on ilmeniidi muutmine, millest osa rauda on looduslikult leostunud. Sellel pole konkreetset titaani sisaldust. Titaanmineraalid esinevad alluviaalsetes ja vulkaanilistes moodustistes. Hoiused sisaldavad tavaliselt 3–12 protsenti raskeid mineraale, mis koosnevad ilmeniidist, rutiilist, leukokseenist, tsirkoonist ja monasiidist.
