鈦
銅臭 / 2022-08-06
一、鈦的存在和提取
鈦的主要礦物有金紅石TiO?和鈦鐵礦FeTiO?。其次是粗成復(fù)雜的釩鈦鐵礦，它主要含有鈦鐵礦和磁鐵礦兩種礦物。鈦的其他礦物有鈣鈦礦CaTiO?和楊石CaTiSiO?等。
一般由鈦鐵礦中提取鈦。釩鈦鐵礦可用磁選法除去磁鐵礦， 而得鈦精砂。處理鈦鐵礦通常用兩種方法一硫酸法 和氯化法。在前一方法中，將濃硫酸和磨細(xì)的礦石共熱，
FeTiO?+2H?SO?=TiOSO?+FeSO?+2H?O
然后將固體產(chǎn)物加水，并加鐵屑以保持Fe呈二價(jià)，在低溫結(jié)出大 部分FeSO?·7H?O后，稀釋加熱，使鈦化合物水解，得沉淀Ti(OH)?,后者加熱即轉(zhuǎn)化為TiO?。氯化法是將礦石和炭加熱使之熔融，以氯處理:
TiO?+C+2Cl?=TiCl?+CO?
制金屬鈦可用鈣或鈉將二氧化鈦在氫氣氛中還原。比較方便的一個(gè)方法是用熔融的鎂還原四氯化鈦，作用也在氬氣中進(jìn)行:
TiCl?+2Mg=Ti+2MgCl?
蒸去MgCl?和殘余的鎂，得海錦狀鈦。再通過電弧熔融或成應(yīng)熔融，制得鈦錠。
最純的鈦是用碘化物法(或稱灼熱穩(wěn)分解法)制備的。碘化鈦熱分解的裝置見圖22-1。管子用特硬玻璃吹制。管底裝粉末狀粗鈦，并放入少許碘。將管子中的空氣抽空，在A處熔封。然后通電將一條極細(xì)的鎢絲F妁熱至1300°C。管子預(yù)熱到130°C。粉末缺和碘作用生成Til?,后者的蒸氣在鎢籍上分解，結(jié)果晶體鈦沉積在鎢稱上。這樣所得的鈦，純度在99.95%以上，具有展延性。
此外，也督有過用熔融的鈦鹽進(jìn)行電解以制備金屬鈦的嘗試。
二、鈦的性質(zhì)和用途
鈦的特性是密度小、機(jī)械力強(qiáng)、容易加工。鈦的塑性與其稿度有關(guān)鈦越純塑性越大。液體鈦幾乎能溶解所有的金局，因此可以加入一.些合金金局進(jìn)去，以改變鈦的性能。加入7%Mn于鈦中可使其抗拉力加信。
但是，鈦的最重要性質(zhì)是具有優(yōu)越的抗腐蝕性。它在空氣中 加熱到500-600°C時(shí)還穩(wěn)定， 在氧氣流中加熱到紅熱時(shí)則燃燒。在800°C以上時(shí)，鈦和氧化合。鈦不與潮濕的氣、氯化物溶液以及象硝酸那樣的酸或王水作用。在室溫時(shí)它也不和稀硫酸以及稀鹽酸作用。氫氟酸、磷酸、中等浪度的強(qiáng)堿使蝕鈦，但稀的強(qiáng)堿對鈦不起作用，最突出的是鈦對海水的抗觸性很強(qiáng)，因此可應(yīng)用于航海業(yè)中。
以前鈦用來制“鐵鈦”合金，加入鋼中制成“鈦鋼”，其中鈦的含量少于0.1%。鈦鋼堅(jiān)韌而有彈性，因?yàn)殁伳芘c析出的氧和氮(當(dāng)鎘冶下時(shí))化合。由于金屬鈦具有上述的優(yōu)良性能，自從本世紀(jì)四十年代以來，它的生產(chǎn)量激增。因此鈦享有“未來的金屬”的稱號。目前特別是用在噴氣式飛機(jī)的制造上。它可以耐高溫達(dá)400°以上。其他用途是在航海設(shè)備、機(jī)器零件等制造方面。鈦又用來制造銅、鎳和鋁的合金。粉末狀鈦用在電子管制造業(yè)中作為除氧劑。
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