Украина привязала к себе Россию титаном. А еще — цирконием и каолином

Месторождения титана

Титан применяется в металлургии, медицинской технике, ювелирной и красильной промышленности
Титан — легкий металл цвета. Элемент таблицы Менделеева с атомным номером 22.

Месторождения титана расположены на территории России, Китая, Казахстана, Украины, ЮАР, Бразилии, Индии, Японии, Австралии, Цейлона, Южной Кореи. Россия в настоящий момент обладает вторыми в мире запасами титана после Китая. базу титана России составляют 20 месторождений, рассредоточенных по территории всей страны.

Красноярский край обладает значительной сырьевой базой титана. Месторождения находятся в Восточном Саяне (Лысанская группа), на Сибирской платформе (Мадашенское) и в провинции. Балансовые запасы двуокиси титана — 57,8 млн тонн.

Более изученным является Лысанское месторождение в Восточном Саяне. На месторождении выявлено 12 рудных тел, представленных и ильменитовыми рудами. Руды комплексные и могут использоваться в металлургическом производстве с попутным извлечением титана. Балансовые запасы двуокиси титана по категории А+В+С1 — 4,4 млн тонн, забалансовые — 3,2 млн тонн.

Наиболее перспективным для промышленного освоения из россыпных месторождений титана является Мадашенское проявление на правобережье Ангары, на водоразделе рек Нойды, Инчанбы и Мадашена. Оно было выявлено в 1963 г. при проведении поисковых работ на бокситы. Рудоносный горизонт сложен разнозернистыми песками мощностью от 1 до 32 м. Рудные минералы представлены ильменитом и лейкоксеном, сконцентрированным в естественных шлихах в виде маломощных линзовидных слоев. Прогнозные ресурсы составляют 5,7 млн тонн при среднем содержании Площадь развития песков — около 40 кв. км.

В провинции интерес представляет Гулинский массив, прогноз ресурсов двуокиси титана составляет 9 млн тонн при содержании TiO2 — 5,92 %.

Источник

Физические свойства

Элемент расположен в четвертой группе в системе Д. И. Менделеева, под номером 22. В соединении атом обладает валентностью (II). Электронная конфигурация представлена формулой: [Ar] 3d24s2.

Вес атома (масса) около 47,9 а.е.м. Переход альфа титана в бета титан происходит при температуре 8830С. Теплота плавления 18,8 кДж/моль. Подвергается кипению при 31800С. Обладает теплопроводностью, составляющей 22,09 Вт/(м*К).

Титан обладает высокой ковкостью, пластичностью, низкой твердостью. Однако сплавы, содержащие титан, относятся к высокотвердым, но хрупким соединениям.

Серебристое вещество, по строению относится к металлам, имеет голубоватый оттенок. Обладает низкой плотностью. Высокая температура плавления (16700С).

В соединениях Ti способен проявить степень окисления (+2) (Ti+2H2, Ti+2O, Ti+2(OH)2, Ti+2F2, Ti+2Cl2, Ti+2Br2), (+3) (Ti+32O3, Ti+3(OH)3, Ti+3F3, Ti+3Cl3, Ti+32S3) и (+4) (Ti+4F4, Ti+4H4, Ti+4Cl4, Ti+4Br4).

ТИТАН. Мировой рейтинг стран. 2012 год

Основными мировыми продуцентами титановых концентратов являются десять стран, на которые в 2012 году приходилось 94% выпуска ильменитовых, 90% рутиловых и 100% лейкоксеновых концентратов.

Страны-продуценты титановых концентратов делятся на две большие группы.

К первой группе относятся страны, в которых титан добывается в основном из магматогенных месторождений. В Канаде — крупнейшем продуценте ильменитовых концентратов (22% мирового производства) разрабатываются самые богатые в мире руды (34% TiO2) гигантского ильменитового месторождения Лак-Тио. Китай также производит 10% мирового выпуска ильменитовых концентратов из руд ильменит-титаномагнетитовых месторождений, в том числе гигантского месторождения Паньчжихуа, руды которого содержат 12% TiO2. Норвегия выпускает 8% мирового выпуска ильменитовых концентратов из богатых руд (18% TiO2) гигантского ильменит-титаномагнетитового месторождения Теллнес.

Ко второй группе относятся страны, эксплуатирующие в основном россыпные месторождения. Среди них крупнейшим продуцентом ильменитовых (11,5% мирового выпуска), рутиловых (57%) и лейкоксеновых (100%) концентратов является Австралия, где разрабатываются многочисленные современные, в основном, прибрежно-морские россыпи — поверхностные, близповерхностные, а также глубоко залегающие. ЮАР производит 12% ильменитовых и 16% рутиловых концентратов также из рудных песков современных поверхностных прибрежно-морских россыпей.

Вьетнам обладает довольно скромными ресурсами диоксида титана, но все они находятся в легкодоступных современных прибрежно-морских россыпях, расположенных вдоль побережья Южно-Китайского моря. На долю этой страны приходится около 8% мирового выпуска ильменитовых концентратов.

Крупные ресурсы диоксида титана, главным образом в прибрежно-морских россыпях, в том числе в двух гигантских разрабатываемых месторождениях с богатыми рудами Чатрапур и Чавара, позволяют Индии выпускать 6 % иль¬менитовых и 3% рутиловых концентратов.

Значительными ресурсами диоксида титана в россыпях располагают также Мозамбик и Мадагаскар.

Ресурсы диоксида титана Украины заклю¬чены как в магматогенных, так и в россыпных месторождениях, но разрабатываются только погребенные прибрежно-морские и аллювиальные россыпи, приуроченные к северной окраине Украинского щита.

В последнее время в мире в связи с дефицитом титанового сырья вырос интерес к магматогенным месторождениям. Наиболее интенсивно геологоразведочные работы, нацеленные на об¬наружение месторождений этого типа, ведутся в Австралии и Канаде, а также в Финляндии, Украине, Норвегии, Чили. Новый тип месторождений титана выявлен в Парагвае, где открыта гигантская группа местородений Альто-Парана в коре выветривания толеитовых базальтов с рудами, содержащими 7,6% TiO2.

Канадской компанией Argex Titanium разработан новый процесс производства высокочистого диоксида титана (99,8% TiO2) непосредственно из ильменит-титаномагнетитовых руд, содержащих 18-19% TiO2, при атмосферном давлении и низких температурах. Процесс позволяет извлекать железо, титан и ванадий непосредственно из добытой руды в едином процессе.

В Кембриджском университете разработан процесс производства металлического титана из тонкодисперсного рутилового концентрата, полученного из руды чилийского месторождения Серро-Бланко. Новая технология является одностадийной и требует вчетверо меньше затрат по сравнению с традиционной. Это может в перспективе изменить расстановку сил в мировой титановой отрасли.

Источник

Производство титана и его сплавов: особенности технологического процесса

Титан является одним из важнейших конструкционных материалов, поскольку сочетает прочность, твердость и легкость. Однако другие свойства металла весьма специфичны, что делает процесс получения вещества тяжелым и дорогостоящим. И сегодня нами будет рассмотрена мировая технология производства титана, кратко упомянем его свойства и область применения изделий.

Химические свойства

Устойчив к коррозии, по свойствам приближается хромоникелевой стали. Последнее обусловлено пленкой, образуемой на его поверхности. Воздух не меняет механических свойств.

При нагревании свыше 6000С металл становится хрупким, усиливается поглощение кислорода. При нагревании более 9100С взаимодействует с газообразными соединениями углерода, реабсорбирует азот.

При присоединении водорода, титан приобретает «водородную хрупкость». Данный эффект проявляется повышенной ломкостью при перепадах напряжения. Устойчив в кислотах.

Производство титана

Использовать металл начали только в 50-е годы прошлого века. Его добыча и производство являются сложным процессом, благодаря чему этот относительно распространенный элемент относили к условно редким. И далее мы рассмотрим технологию, оборудование цехов по производству титана.

Сырье

Титан занимает 7 место по распространенности в природе. Чаще всего это оксиды, титанаты и титаносиликаты. Максимальное количество вещества содержится в двуокисях – 94–99%.
Наибольшее значение имеют месторождения ильменита, рутила и титаномагнетита. Разделяют их на 3 группы:

Разработка коренных месторождений связана с проходкой шахт. Полученную руду на месте дробят и обогащают. Применяют гравитационное обогащение, флотацию, магнитную сепарацию.

В качестве исходного сырья может использоваться титановый шлак. Он содержит до 85% диоксида металла.

Технология получения

Процесс производства металла из ильменитовых руд состоит из нескольких стадий:

Процесс это сложный, многоэтапный и дорогостоящий. В результате достаточно доступный металл оказывается весьма дорогим в производстве.

О производстве титана расскажет данный видеосюжет:

Получение шлака

Ильменит является ассоциацией оксида титана с закисным железом. Поэтому целью первого этапа производства является отделение диоксида от оксидов железа. Для этого оксиды железа восстанавливают.

Процесс осуществляют в электродуговых печах. Ильменитовый концентрат загружают в печь, затем вводят восстановитель – древесный уголь, антрацит, кокс, и прогревают до 1650 С. При этом железо восстанавливается из оксида. Из восстановленного и науглероживающегося железа получают чугун, а оксид титана переходит в шлак. Последний в итоге содержит 82–90% титана.

Чугун и шлак разливают по отдельным изложницам. Чугун используют в металлургическом производстве.

Нахождение в природе

В природе титан представлен в виде соединений с кислородом. Чистые формы не встречаются.

Под влиянием метеорологических условий по строению приближается к корунду (соединению алюминия с кислородом). Его обнаруживают в морской глине, в алюминиевых рудах с железом и кремнием.

Титан представлен в минералах: титанит, титаномагнетит, рутил. Известны австралийские, бразильские, канадские месторождения последнего. Минерал представлен в виде букрита и анатаза.

Широко встречаемым минералом служит титанат железа (ильменит). Крупные месторождения представлены в России, Северной Америке.

Топ стран по добыче титана

* данные US Geological Survey

Добыча титана в мире, *

* данные US Geological Survey

В чистом виде и в виде сплавов металл применяется в: химической промышленности (реакторы, трубопроводы, насосы, трубопроводная арматура), военной промышленности (бронежилеты, броня и противопожарные перегородки в авиации, корпуса подводных лодок), промышленных процессах (опреснительных установках, процессах целлюлозы и бумаги), автомобильной промышленности, сельскохозяйственной промышленности, пищевой промышленности, украшениях для пирсинга, медицинской промышленности (протезы, остеопротезы), стоматологических и эндодонтических инструментах, зубных имплантатах, спортивных товарах, ювелирных изделиях (Александр Хомов), мобильных телефонах, лёгких сплавах и т.д. Является важнейшим конструкционным материалом в авиа-, ракето-, кораблестроении.

Потребление титановых продуктов в мире, тыс.тонн*

Промышленное применение

Титан — стратегически важное сырье, играющее большую роль в производстве. Металл используется в космонавтике, ракетостроении, авиации, машиностроении.

С помощью титана создают специальные арматуры, емкости, трубы и детали, которые применяют в автомобильной технике, строительстве и химической промышленности.

Титан считается необходимым сырьем для создания военной техники. С его помощью делают трубы, глушители, пропеллеры, турбины и другие части танков, судов и самолетов.

На основе титана создаются медицинские протезы, а также спортивные снаряды. Он нашел широкое применение и в искусстве. Титан используется при создании художественных изделий и скульптур.